基于射频识别技术的高速公路收费站智能门禁系统

基于射频识别技术的高速公路收费站智能门禁系统
李举国;兰卫东
【摘要】为减少高速公路收费站的能源消耗,同时对收费站出入口进行规范化管理,文中开发了基于射频识别技术的高速公路收费站智能门禁系统.通过RFID门卡实现门禁的规范化管理,工作人员凭智能门卡刷卡进入办公楼以及员工公寓,并实现员工公寓智能插卡取电管理.经过实验测试,该门禁系统不仅大幅降低了收费站的电能消耗,同时还能加强收费站的出入口安全防范管理.
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2017(030)012
【总页数】3页(P31-33)
【关键词】射频识别;高速公路收费站;智能门禁系统
【作者】李举国;兰卫东
【作者单位】贵州福和高速公路发展有限公司,贵州遵义564100;贵州福和高速公路发展有限公司,贵州遵义564100
【正文语种】中文
【中图分类】TN821+.1;TP273
高速公路在城市道路交通中发挥着重要的作用，不仅加强了交通运输能力，并推动了经济的发展。

然而，电能消耗等问题严重阻碍着高速公路效益的发展，同时收费站的门禁安防也是一个不可忽略的问题。

在传统用电模式下，员工在离开宿舍或办公室时经常忘记关闭部分用电设备，造成大量的电能消耗[1-4]。

与此同时，采取
人工的用电管理方式不仅效率低下，还耗费大量的人力物力。

另一方面，为了解决收费站出入口安全防范管理，需要对收费站的门禁进行规范管理。

为此，本文开发了基于射频识别技术的高速公路收费站智能门禁系统，通过RFID门卡实现门禁的规范化管理，并实现了员工公寓智能插卡取电管理。

射频识别技术是一种无线通信技术，其通过无线电信号来识别特定目标并读取相关的数据，而无需识别系统与目标之间建立某种机械或光学接触[5-6]。

如图1所示，射频识别系统主要由读写器和RFID卡组成。

读写器用于实现对RFID卡的数据读
写和存储，其由嵌入式处理器、射频电路以及天线组成。

RFID卡是一种无源IC卡，其内置IC芯片，能够存储特定信息，并集成天线。

读写器通过高频通讯单元发出
射频场，RFID卡的天线通过射频场感应获取感应电流作为RFID卡中集成电路芯
片的电源；同时，接收读写器发出的信息送至芯片进行处理；最后将芯片处理结果发送给读写器，读写器接收到信息后，再做出应答[7-8]。

本文设计的高速公路收费站智能门禁系统，如图2所示。

其由门禁控制器、无线
传输模块以及数据后台PC端软件组成[9]。

门禁控制器用于识别IC卡的信息，并
接收后台PC端软件的指令进行相应的操作。

无线传输模块主要是进行，信息从门禁控制器到后台PC端软件之间的双向传输。

后台PC端软件主要将门禁控制器识别的IC卡信息与门禁密钥进行匹配，并发送反馈信息给门禁控制器进行相应的操作。

本系统门禁控制器采用M3650A-HA IC卡读写模块，其通过串口通信，硬件连接简单。

模块自带单片机，能够进行自定义控制开发，并集成了ISO14443A协议，客户无需理解复杂的空中接口协议即可通过编程进行数据传输。

门禁控制器电路，如图3所示，其数据发送端(TXD)和数据接收端(RXD)分别连接到无线模块的数据
接收端(RXD)和数据发送端(TXD)，输出端口IO1与电控锁相连，控制电控锁的开关。

无线模块采用USR-C215 WiFi模块，门禁控制器读取到IC卡信息后可通过无线模块进行无线传输。

经无线传输网络传送至PC端，PC端处理信息后再将信息通过无线传输网络，经由无线模块传送至控制器集成的处理器，控制电控锁进行相应的操作。

无线传输网络，如图4所示。

本文所设计的门禁系统[10-15]，主要由系统登录模块、IC卡管理模块以及记录管理模块3部分组成。

系统登录模块用于管理员登录管理账户进行系统管理；IC卡管理用于管理人员对IC卡进行管理，其分为人员管理、房间管理、智能卡管理及信息查询管理模块；人员管理：用于添加、删除操作人员；房间管理：用于添加楼栋、楼层、房号及发行安装卡，以便将房号设置到门锁上；智能卡管理用于发行及注销各类卡；根据不同需求可对IC卡权限进行设置，根据不同权限，IC卡可分为授权卡、总控卡、应急卡、楼栋卡、楼层卡、清洁卡、校时卡以及安装卡等。

不同的卡有不同的开锁权限，授权卡只用于设置和更换门锁密码而不能开锁；总控卡具有最高的开锁权限，其能够开启系统所有门锁且不受任何限制；应急卡能够开启系统所有门锁，同样不受限制；楼栋卡用于在特定时间下开启某栋楼的所有门锁；楼层卡用于在特定时间下开启某楼层的所有门锁；清洁卡用于在规定时间段内，开启某个清洁区内的所有门锁；校时卡和设置卡一起完成对门锁时间的设置；安装卡用于设置门锁参数，设置完才能用员工卡开锁，而房号设置完毕，则立即将房号卡注销。

管理开锁记录查询，可记录具体的各类卡的开锁时间等信息。

系统启动后，先进行系统以及读写器的初始化，然后对IC卡进行识别。

若通过识别验证，则对IC卡的权限进行匹配。

若IC卡在此时间段具备开锁权限，则打开门锁，系统工作流程如图6所示。

此外，系统还具备插卡取电管理。

当工作人员将IC卡插入用电卡槽时，密钥匹配成功公寓即可通电。

当取出IC 卡时，公寓将在设定时间内将自动断电。

从而有效防止房内电器设备因电路短路所引起的火灾，同时也可避免电能浪费。

对门禁系统进行测试，在湄潭东收费员员工宿舍12个房间布置智能门禁系统试点后，对2016年1季度与2017年1季度同期用电量进行对比，结果如表1
所示。

由表中可看出，用电量环比同期下降55.1%。

此外，本门禁系统使得出入口管理更加规范，满足设计要求。

本文开发了基于射频识别技术的高速公路收费站智能门禁系统，通过RFID门卡实现门禁的规范化管理，工作人员凭智能门卡刷卡进入办公楼及员工公寓，并实现员工公寓智能插卡取电管理。

经过实验测试，该门禁系统不仅能大幅降低收费站的电能消耗，同时还能加强收费站的出入口安全防范管理。

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