高校门禁系统的设计与实现文献综述.docx
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高校门禁系统的设计与实现文献综述
毕业设计文献综述
计算机科学与技术
高校门禁系统的设计与实现
一、前言部分
1.1写作目的
高校校园越来越开放，越来越社会化，同时校园案件急剧上升。
为此各地教委纷纷出台了“平安校园”,“创安工程”等举措。
他们采取查验有效证件的措施。
但是校园内的学生往往都以万计算，教职工数量也颇为可观，而进出校门，进出宿舍、实验室、图书馆、教学楼等地方的人员众多，角色也各不相同，门卫难以识别。
如何才能有效的查验外来人员的证件？
其实一套运行良好的高校门禁系统即可有效的完成这一任务。
[6]
高校的门很多，不易于管理，主要表现为以下情况：
普通的教学楼，需要有很多的管理员，并且要揣着沉甸甸的钥匙；学生上课迟到早退；多媒体教室，未经允许的人擅自使用多媒体设施的教室；教师休息室：
同学擅自闯入；实验室，不经允许进入专业实验室；教师办公室，不明身份的人，走进老师办公室，顺手拿走桌面上的东西；财务室，未经允许的人擅自闯入财务室；行政楼，未经允许的人擅自闯入；学生公寓，外来人员擅自闯入，造成学生的财产损失，威胁学生的人生安全；推销人员打扰学生正常生活等等。
一套运行良好的区域门禁系统可以很好的解决上述问题。
1.2有关概念、综述范围
出入口门禁系统顾名思义就是对出入口通道进行管制的系统，它是在传统的门锁基础上发展而来的。
从以前的用木棍用作门闩，发展到普通的锁，再到磁卡，密码卡，最近几年随着感应技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展。
进入了成熟期，出现了感应卡门禁系统，指纹门禁系统，红外线门禁系统，人脸识别门禁系统等各种技术的门禁系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面各有特长，门禁系统的应用领域也越来越广。
门禁服务器将校园内各区域门禁系统联网，实现门禁系统的集中控制。
门禁系统应由公共区域门禁系统和各区域门禁系统构成。
校园门禁系统主要完成对各大门进出人员、进出车辆的管理，各区域门禁系统包括图书馆、办公大楼、重点教学大楼、学生宿舍。
[6]
1.3有关主题争论焦点
门禁系统有很多种进出识别技术，在使用哪种技术上存在争论，比如：
[8]
（1）密码识别，即通过对卡或读卡加密码方式来识别进出权限。
优点：
操作方便，无须携带卡片，成本低。
缺点：
密码容易泄露，安全性不高。
（2）卡片识别，即包括磁卡和射频卡。
优点：
安全性比较高。
缺点：
磁卡寿命短，射频卡成本高。
（3）生物识别，即通过检验人员生物特征等方式来识别进出，包括指纹识别，人脸识别，虹膜识别
优点：
安全性极高
缺点：
成本高、识别率低。
二、主题部分
2.1历史背景
出入口的门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。
它是解决重要部门出入口实验安全防范管理的有效措施。
适用各种机要部门，如学校、机房、银行、宾馆、机要室、办公间、智能化小区、工厂等。
在本文主要以校园的公共区域门禁系统和各区域门禁系统为研究对象。
在数字技术网络技术飞速发展的今天门禁技术得到了迅猛的发展。
门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理，它已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。
它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着巨大的作用。
出入口门禁系统顾名思义就是对出入口通道进行管制的系统，它是在传统的门锁基础上发展而来的。
传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合理，材料多么坚固，人们总能用各种手段把它打开。
在出入人很多的通道，钥匙管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。
为了解决这些问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，这两种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度，使通道管理进入了电子时代，但随着这两种锁的不断应用，它本身的缺陷就逐渐暴露，磁卡锁的问题是信息容易复制，卡片与读卡器之间磨损大，故障率高，安全系数低。
密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。
同时这个时期的产品由于大多数采用读卡部分（密码输入）与控制部分合在一起安装在门外，很容易被人在室外打开锁。
这个时期的门禁系统还停留在早期不成熟阶段，因此当时的门禁系统通常被人称为电子锁，应用也不广泛。
最近几年随着感应技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展，进入了成熟期，出现了感应卡门禁系统，指纹门禁系统，红外线门禁系统，人脸识别门禁系统等各种技术的系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面各有特长，门禁系统的应用领域也越来越广。
为了科学管理高校各个场所的出入权限，及时、准确地监控被管制区域出入情况，辅助工作人员监控异常情况的发生，防止各种人为的失误，导致校园人生和财产安全事件频发。
在学校中建立一套现代化的智能门禁控制管理系统是必不可少的。
原始的保安管制措施就是把门锁上，由专人巡逻看守以保证安全的手段，这是保安系统的雏形，随着科技的发展，智能化的门禁监控已是现代化管理的重要手段之一。
在进入信息化社会的今天，电脑应用系统己渗透到各个角落。
因此建立一个全方位、多层次、立体化及高效率的监控信息管理系统己成为校园管理的一项重要内容，而门禁监控管理系统是校园管理不可缺少的重要组成部分。
如今的门禁监控管理系统己不再是单一地、简单地进出开门，而是一个集智能卡工程、生物技术、信息安全工程、软件工程、网络工程及机械工程为一体的智能化保安管理系统。
它通过管理监控系统为用户提供一个集中控制，集中管理且操作简便的集成管理监控系统，从技术角度来讲己完全可以适应不同用户的需求。
2.2现状和发展方向
随着电子芯片的高度集成化，门禁系统的功能也变得越来越完善和简捷，而且越来越容易操作。
以下是门禁系统的发展过程:
[7]
第一代门禁:
单一的键盘输入密码方式，常常会有因忘记密码而被拒之外尴尬的事发生。
第二代门禁:
接触卡式门禁系统，例如:
（1）磁码卡，它是把磁质贴在塑料卡片上制成的。
磁卡可以改写，应用方便。
其缺点是易消磁，易磨损。
铁码卡，这种卡片中间用特殊的金属线排列编码，采用金属烧磁的原理制成，不易被复制。
铁码卡可有效的防磁，防水，防尘，是安全性较高的一种卡。
这种系统虽然有些改进。
但是如果卡片不小心被消磁或弄脏，进入人员也将被拒之门外。
第三代门禁感应卡即非接触式IC卡门禁，一般指无源IC卡:
卡片采用了先进的半导体制造技术和信息安全技术，利用电子回路及感应线圈在读卡器本身产生的特殊振荡频率，当卡片进入读卡器能量范围时产生共振，感应电流使电子回路发射信号到读卡器，经读卡器将接收的信号转换成卡片资料，送到控制器对比。
它具有以下突出特点:
（1）存储量大，从几字节到几兆字节;
（2）体积小，重量轻，携带方便，抗干扰能力强;（3）安全性高，存储器本身具有控制密码，若非法解密，卡片会自毁;（4）能脱机方式使用，对网络的要求不高，故投资较小;（5）寿命长，读写次数大于10万次;（6）数据保存时间长达10年以上;（7）工作电压低:
sv+l0%，工作电流小于IOuA，工作温度:
一25℃一75℃;（8）操作频率高，读写速度快，一般为几到几十毫秒。
第四代门禁生物辨识系统。
它包括指纹机，掌纹机，视网膜辨识机和声音识别装置等。
指纹和掌纹辨别用于安全性较高的出人口控制系统，视网膜辨识机和声音辨识装置在正常情况下安全性极高，但若视网膜充血或病变以及感冒等疾病会影响使用。
以上几代门禁系统中，磁码卡价格便宜，仍被使用;铁码卡和感应式保安性能好，在国外比较流行;生物辨识技术安全性极高，一般应用在军政要害部门或银行黄金库等场所
1．门禁系统的性能
一个成熟的门禁系统具有以下几项基本的功能：
[8]
灵活的权限管理：
可以设置某个人能过哪几个门，或者某个人能过所有的门。
也可设置某些人能过哪些门。
设置结果可以按门或者按人来排列，用户可以很清晰地看到某个门哪些人能过，或者某个人可以通过哪些门。
一目了然，并可以打印或者输出到Excel报表中。
时间段权限管理功能：
可以设置某个人对某个门，星期几可以进门，每天三个几点到几点可以进门。
脱机运行：
通过软件设置上传后，控制器会记住所有权限和记录所有信息，即使电脑软件和电脑关闭，系统依然可以正常脱机正常运行，即使停电信息也永不丢失。
实时监控照片显示门状态显示：
实时监控照片显示门状态显示：
可以实时监控所有门刷卡情况和进出情况，可以实时显示刷卡人预先存储在电脑里的照片，以便保安人员和本人核对。
如果接上了门磁信号线，用户可以一目了然看到哪些门是开着的，哪些门是关着的。
合法卡的实时记录以绿色的方式显示，非法卡的记录以橙色的方式记录，报警记录以红色的方式显示，便于提醒保安人员注意。
如果加装视频门禁设备，还可以在客户刷卡的时候进行实时的照相和录像。
实时提取：
用户可以边实时监控，边自动提取控制器内的记录，刷一条就上传一条到电脑数据库里。
强制关门强制开门：
如果某些门需要长时间打开的话，可以通过软件设置其为常开，某些门需要长时间关闭不希望任何人进入的话，可以设置为常闭。
或者某些特定时候，例如需要关门抓贼等也可以设置为常闭。
远程开门功能：
管理员可以在接到指示后，点击软件界面上的“远程开门”按钮远程地打开某个门。
远程开门记录通过设置也是可以形成记录的。
界面锁定功能：
操作员临时要离开一下工作岗位（例如去洗手间），可以进行界面锁定，后台软件继续运行和监控，其他人无法趁机进行操作软件，操作员回来后输入密码后重新回到软件操作界面。
时段链接功能：
如果客户对门禁的每日的时间段（几点几分到几点几分可以进入）要求超过3个，可以使用时段链接来扩展到6个9个甚至更多。
如果客户星期六的时段控制和平时不一样，例如：
客户要求星期一到星期五是8：
30-17：
30可用，星期六是上半天班，8：
30-12：
00可用。
则设置时段2（星期一到星期五8：
30-17：
30）时段3（星球六8：
30-12：
00）将时段2设置为链接时段3，这张卡的权限就可以满足客户这种需求。
少量权限修改单独上传功能：
如果用户只是新增几个或者修改几个人的权限，无需将所有权限重新上传一次，那样太花时间，新增和修改的权限可以单独上传，无需太多时间。
挂失也是一样。
门内人数快速查询：
可以查询某个门内，或者某个区域内（有几个门）有多少人数，并显示这个区域的人员清单。
人员快速定位查询：
可以快速查询某个人现在在哪里，他在那里逗留了多长时间。
用于一些大的公司，出于保密，不允许开手机，或者手机联系不上，这样可以知道他在大厦的哪个位置，并找到他。
一个成熟的门禁系统具有以下几项扩展的功能：
超级通行密码功能：
每个门最多可以设置4个通行密码，即用户只要输入这些密码的任意一个都可以开门，系统不记录该事件和按密码的人。
通行密码为1－6位数数字。
消防报警及紧急开门功能：
如果控制器接了报警输出及消防联动扩展板，就具备消防开关信号来的时候，扩展板所接的控制器所辖的门全部自动打开，便于人员逃生。
并可以启动消防警笛和存储记录消防报警记录的时间。
联动输出功能：
如果控制器接了报警输出及消防联动扩展板，就具备门被合法打开时驱动另外一个继电器同时动作，以控制器更多的设备。
例如：
有客户要求合法打开门时，路灯会亮或者输出一个开关信号给摄像机等。
联动继电器的动作时间可以设置0-600秒。
非法闯入报警：
或者叫做强行开门报警。
即没有通过合法方式（刷卡按钮等）强行开门或者破门而入。
系统软件监控界面会用红色的提示该报警信息的时间和位置，并驱动电脑音箱提醒值班人员注意。
如果控制器接了报警输出及消防联动扩展板，还可以现场驱动报警器鸣叫，威慑犯罪人员和提醒保安赶来。
该功能需要加装门磁或者选用带门磁反馈信号输出的电锁并连线到控制器。
门长时间未关闭报警：
门被长时间打开（打开多少秒才报警，这个时间可以自定义）忘记关门，系统软件监控界面会用红色的提示该报警信息的时间和位置，并驱动电脑音箱提醒值班人员注意。
如果控制器接了报警输出及消防联动扩展板，还可以现场驱动报警器鸣叫，提醒相关人员关好门。
该功能需要加装门磁或者选用带门磁反馈信号输出的电锁并连线到控制器。
可以设置为报警多少秒或者一直报警直到复位。
2.门禁系统分类
一、门禁系统按与微机通讯方式可分为以下两类：
1、单机控制型
这类产品是最常见的，适用与小系统或安装位置集中的单位。
通常采用RS485通讯方式。
它的优点是投资小，通讯线路专用。
缺点是一旦安装好就不能方便地更换管理中心的位置，不易实现网络控制和异地控制。
2、网络型
这类产品的技术含量高，目前还不多见，只有少数几个公司的产品成型。
它的通讯方式采用的是网络常用的TCP/IP协议。
这类系统的优点是控制器与管理中心是通过局域网传递数据的，管理中心位置可以随时变更，不需重新布线，很容易实现网络控制或异地控制。
适用于大系统或安装位置分散的单位使用。
这类系统的缺点是系统的通讯部分的稳定需要依赖于局域网的稳定。
二、按进出识别方式可分为以下三大类：
1、密码识别：
通过检验输入密码是否正确来识别进出权限。
这类产品又分两类：
一类是普通型，一类是乱序键盘型（键盘上的数字不固定，不定期自动变化）。
普通型：
优点：
操作方便，无须携带卡片；成本低。
缺点：
同时只能容纳三组密码，容易泄露，安全性很差；无进出记录；只能单向控制。
乱序键盘型（键盘上的数字不固定，不定期自动变化）：
优点：
操作方便，无须携带卡片，安全系数稍高
缺点：
密码容易泄露，安全性还是不高；无进出记录；只能单向控制。
成本高。
2、卡片识别：
通过读卡或读卡加密码方式来识别进出权限，按卡片种类又分为：
·磁卡
优点：
成本较低；一人一卡（+密码），安全一般，可联微机，有开门记录
缺点：
卡片，设备有磨损，寿命较短；卡片容易复制；不易双向控制。
卡片信息容易因外界磁场丢失，使卡片无效。
射频卡
优点：
卡片，设备无接触，开门方便安全；寿命长，理论数据至少十年；安全性高，可联微机，有开门记录；可以实现双向控制。
卡片很难被复制
缺点：
成本较高
3、生物识别：
通过检验人员生物特征等方式来识别进出。
有指纹型，虹膜型，面部识别型，声纹。
优点：
从识别角度来说安全性极好；无须携带卡片
缺点：
成本很高。
识别率不高，对环境要求高，对使用者要求高（比如指纹不能划伤，眼不能红肿出血，脸上不能有伤，或胡子的多少），使用不方便（比如虹膜型的和面部识别型的，安装高度位置一定了，但使用者的身高却各不相同）
3.门禁系统的组成
1.门禁控制器
门禁系统的核心部分，相当于计算机的CPU，它负责整个系统输入、输出信息的处理和储存，控制等等。
2.读卡器（识别仪）
读取卡片中数据（生物特征信息）的设备。
3.电控锁
门禁系统中锁门的执行部件。
用户应根据门的材料、出门要求等需求选取不同的锁具。
主要有以下几种类型：
电磁锁：
电磁锁断电后是开门的,符合消防要求。
并配备多种安装架以供顾客使用。
这种锁具适于单向的木门、玻璃门、防火门、对开的电动门。
阳极锁：
阳极锁是断电开门型，符合消防要求。
它安装在门框的上部。
与电磁锁不同的是阳极锁适用于双向的木门、玻璃门、防火门，而且它本身带有门磁检测器，可随时检测门的安全状态。
阴极锁：
一般的阴极锁为通电开门型。
适用单向木门。
安装阴极锁一定要配备UPS电源。
因为停电时阴锁是锁门的。
4.卡片
开门的钥匙。
可以在卡片上打印持卡人的个人照片，开门卡、胸卡合二为一。
5.其它设备
出门按钮：
按一下打开门的设备，适用于对出门无限制的情况。
门磁：
用于检测门的安全/开关状态等。
电源：
整个系统的供电设备，分为普通和后备式（带蓄电池的）两种。
三、总结部分
3.1现有产品的发展状况
常见的门禁系统有：
密码门禁系统,接触卡门禁系统，非接触卡门禁系统,生物识别（指纹、虹膜掌型）门禁系统等。
现在应用广泛的主要是两种门禁识别系统：
接触式卡与非接触式卡门禁系统。
接触式卡要求持卡者将门禁卡与识别器相接触，以此读取卡内信息；而非接触卡门禁系统的门禁卡在距门禁识别器的短距离内，就可以进行信息识别与记录。
这两种主流门禁识别系统可以说识别度高，准确率高，门禁卡体积小，携带起来方便。
银行卡公交一卡通都是门禁识别卡的延伸应用，适用范围已经渗透到生活中的方方面面。
笔者经过随机采访，发现三分之二的市民都拥有至少两张门禁卡、银行卡与公交一卡通卡，有很多市民是手持三张以上。
从节能环保的角度考虑，中国有过亿的人口，门禁卡持有量是相当可观的，那么各式门禁卡的发行量也是无法估量的。
因此笔者考虑，若是大力推广多卡合一的一卡通，不仅可以方便携带使用，还可以大大减少发行其他卡类的数量。
这在一定程度上正缓解了卡资源的浪费情况，同时还符合节能环保的理念。
近年随着生物识别技术的不断发展，门禁系统也得到了新式的进步。
在生物识别技术进入了成熟期后，生物识别门禁系统将越来越多，主要包括指纹门禁系统，虹膜门禁系统，面部识别门禁系统等等。
它们不仅在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，最重要的是更符合节能环保的大趋势。
生物识别使得人们无需在手持数张门禁卡，只需与人脸、眼部虹膜或者指纹识别器接触或者在近距离内扫描，即可识别成功，可以大量减少了门禁卡的生产。
然而，生物识别技术就完美无缺了吗？
据了解，生物识别对环境以及使用者要求都较高。
比如指纹不能出现划伤、眼睛不能出现红肿出血、面部不能有伤等情况，甚至胡子的多少都会影响识别器的准确度与灵敏度。
同时，安装高度与使用者高度不好调节。
3.2门禁系统的发展趋势
未来国内门禁系统发展方向为基于开放式通道、基于物流跟踪管理、基于消费系统、基于传统门禁系统、基于LAN/WAN网络，真正实现一卡、一线、一库的一卡通系统。
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