門(mén)禁系統(tǒng)工作原理

　　歷經(jīng)二十多年的發(fā)展，門(mén)禁系統(tǒng)已經(jīng)超越過(guò)去單純的門(mén)道及鑰匙管理，發(fā)展成為一套完整的出入管理系統(tǒng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行何時(shí)何處放行某些人、何時(shí)何處拒絕某些人、何時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)及保存出入記錄，門(mén)禁系統(tǒng)能達(dá)到安全防范和及時(shí)警報(bào)聯(lián)動(dòng)的目的，它在工作環(huán)境安全、提升企業(yè)管理效率中發(fā)揮著重大的作用。

　　門(mén)禁系統(tǒng)(如圖1)，又稱(chēng)出入口管理系統(tǒng)，是一種管理人員進(jìn)出的數(shù)字化管理系統(tǒng)。一般的門(mén)禁系統(tǒng)通常由門(mén)禁讀卡器(生物識(shí)別儀)、門(mén)禁控制器、電控鎖、開(kāi)門(mén)按鈕、卡片及其他設(shè)備組成。

　　門(mén)禁讀卡器(生物識(shí)別儀)用來(lái)獲取刷卡人員的卡號(hào)信息，通過(guò)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以韋根或RS-485的方式傳送給門(mén)禁控制器，門(mén)禁控制器將接收到的卡號(hào)與控制器里存儲(chǔ)的卡號(hào)權(quán)限進(jìn)行比對(duì)判斷，判斷該刷卡人員是否能夠在此時(shí)間段進(jìn)出，根據(jù)判斷的結(jié)果完成開(kāi)鎖、保持閉鎖等動(dòng)作。聯(lián)網(wǎng)型門(mén)禁控制器可以通過(guò)RS485總線或TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與管理計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，控制器可以接收來(lái)自管理計(jì)算機(jī)發(fā)送的人員和卡號(hào)權(quán)限信息，也可以將事件記錄發(fā)送給管理計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)裝有門(mén)禁系統(tǒng)的管理軟件，作為系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的分析與處理。

　　門(mén)禁系統(tǒng)分類(lèi)目前，隨著RFID射頻技術(shù)及生物技術(shù)的快速發(fā)展，門(mén)禁系統(tǒng)根據(jù)輸入設(shè)備識(shí)別原理和方式的不同可以分為三類(lèi)：刷卡門(mén)禁系統(tǒng)、生物識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)、新型門(mén)禁系統(tǒng)。

　　刷卡門(mén)禁系統(tǒng)：根據(jù)卡片的種類(lèi)可以分為接觸卡門(mén)禁系統(tǒng)(磁條卡、條碼卡)和非接觸卡(又叫感應(yīng)卡、射頻卡)門(mén)禁系統(tǒng)。接觸卡門(mén)禁系統(tǒng)由于接觸使的卡片容易磨損且信息易復(fù)制、易因外界磁場(chǎng)干擾使卡片失效，使用的場(chǎng)景已經(jīng)越來(lái)越少了，一般只在和銀行卡(磁條卡)有關(guān)的場(chǎng)合被使用。非接觸卡使用時(shí)無(wú)需與讀卡設(shè)備接觸，具有使用方便、耐用性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高、讀取速度快、卡片信息難以復(fù)制、安全性高等優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前門(mén)禁系統(tǒng)的主流。

　　生物識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)：通過(guò)驗(yàn)證人體生物特征的方式識(shí)別身份的門(mén)禁系統(tǒng)。常見(jiàn)的生物特征有：指紋(手指表層的指紋信息，每個(gè)人的指紋紋路特征存在差異性)、掌型(每個(gè)人的手掌的骨骼形狀存在差異性)、面部識(shí)別(每個(gè)人的五官特征和位置不同)、虹膜(每個(gè)人的視網(wǎng)膜通過(guò)光學(xué)掃描存在差異性)、指靜脈(每個(gè)人手指靜脈的形狀及分布不同)等。

　　優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需攜帶卡片等介質(zhì)，從識(shí)別的角度來(lái)說(shuō)安全性極好，重復(fù)的幾率少，不容易被復(fù)制。

　　缺點(diǎn)：成本高。識(shí)別率不高，對(duì)環(huán)境要求高，對(duì)使用者要求高(比如指紋不能劃傷，眼不能紅腫出血，臉上不能有傷，或胡子的多少)，使用不方便(比如虹膜型的和面部識(shí)別型的，安裝高度位置一定了，但使用者的身高卻各不相同)，由于生物識(shí)別需要比對(duì)很多參數(shù)特征，比對(duì)速度慢，不利于人員人數(shù)過(guò)多的場(chǎng)合。人體的生物特征會(huì)隨著環(huán)境和時(shí)間的變化而變化，因此容易產(chǎn)生拒識(shí)率，例如：指紋由于季節(jié)和干濕度不同而不同，掌型和人像由于年齡的增長(zhǎng)而改變，虹膜由于眼部患病而改變等，明明是這個(gè)人，但是他的生物特征變了，生物識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為不是本人。

　　新型門(mén)禁系統(tǒng)：近年新出的以二維碼作為身份的識(shí)別載體的門(mén)禁系統(tǒng)。將傳統(tǒng)的卡片信息編碼成一個(gè)二維碼圖形，并通過(guò)短信、彩信的方式發(fā)送保存到手機(jī)上或直接打印出來(lái)，使用時(shí)，通過(guò)專(zhuān)用的讀碼設(shè)備對(duì)二維碼圖進(jìn)行識(shí)讀驗(yàn)證，通過(guò)判斷二維碼信息和身份證信息的合法性來(lái)管控人員進(jìn)出。

　　優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需攜帶卡片介質(zhì)，成本低、易于制作、構(gòu)造簡(jiǎn)單、靈活實(shí)用，常用于臨時(shí)權(quán)限管理，例如：臨時(shí)訪客登記、預(yù)約。

　　缺點(diǎn)：二維碼具有信息量大的特點(diǎn)，但這是一把雙刃劍，我們通過(guò)二維碼能夠獲得更多信息的同時(shí)，也有可能因?yàn)檫@個(gè)小小的二維碼將自己的個(gè)人信息泄露。現(xiàn)在火車(chē)票上都已經(jīng)有了可以?xún)?chǔ)存?zhèn)€人信息的二維碼，而在不久前，就發(fā)生過(guò)因?yàn)檐?chē)票隨意丟棄，被不法分子利用，從而獲取乘客信息進(jìn)行非法活動(dòng)的新聞。

　  門(mén)禁的應(yīng)用領(lǐng)域

　　在高新技術(shù)的迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì)下，門(mén)禁系統(tǒng)與人們的日常生活、工作密切融合，人們的安全意識(shí)也逐漸提高。

圖一     門(mén)禁系統(tǒng)組成及工作原理

圖二     生物識(shí)別對(duì)比

　　在人們的日常生活當(dāng)中，門(mén)禁常見(jiàn)于小區(qū)，對(duì)于現(xiàn)代化小區(qū)而言，門(mén)禁系統(tǒng)已成必備安全設(shè)施之一，人們?cè)谶x擇小區(qū)時(shí)，在關(guān)注房屋價(jià)格、質(zhì)量及地理位置的同時(shí)更加關(guān)注小區(qū)的安全問(wèn)題。小區(qū)門(mén)禁系統(tǒng)可以為住戶(hù)提高良好的居住環(huán)境，門(mén)禁系統(tǒng)不僅可以加強(qiáng)房屋的安全性，還是一種“高大上”的體現(xiàn)。

　　門(mén)禁系統(tǒng)在寫(xiě)字樓、企業(yè)、大型綜合體的應(yīng)用也相當(dāng)普遍，他的作用主要是保障大樓內(nèi)的安全，有效阻止外來(lái)人員進(jìn)出。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，門(mén)禁系統(tǒng)不僅是安全的守護(hù)者，更是幫助人力部門(mén)考勤的好幫手，已成為企業(yè)的理想選擇，生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用推廣更是廣受企業(yè)歡迎。

　　門(mén)禁系統(tǒng)在傳統(tǒng)行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用，可有效解決一些傳統(tǒng)行業(yè)工作效率較低、資源利用率低的傳統(tǒng)弊病，對(duì)于傳統(tǒng)行業(yè)改善工作效率、提升利用率及提升企業(yè)形象方面發(fā)揮重要的作用。

　　隨著社會(huì)的發(fā)展和人們安全意識(shí)的提高，門(mén)禁系統(tǒng)作為基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，將與更多系統(tǒng)結(jié)合，為其提供更多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。智能門(mén)禁的應(yīng)用為中國(guó)城市管理的智能化、數(shù)字化、便捷化開(kāi)創(chuàng)了一條嶄新的道路，引導(dǎo)了一個(gè)新行業(yè)的誕生，同時(shí)也在保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全、促進(jìn)社會(huì)和諧方面發(fā)揮重要的作用。

　  門(mén)禁系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

　　門(mén)禁系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越大，在各領(lǐng)域中的作用明顯，為滿(mǎn)足各種場(chǎng)合的門(mén)禁系統(tǒng)需求，讓門(mén)禁使用者有更好和更安全的體驗(yàn)，門(mén)禁技術(shù)也在不斷的革新之中。目前，更加先進(jìn)的生物識(shí)別技術(shù)和手機(jī)NFC移動(dòng)技術(shù)的出現(xiàn)為門(mén)禁行業(yè)發(fā)展提供了新的動(dòng)力，視頻智能分析技術(shù)和生物識(shí)別技術(shù)多元化應(yīng)用更是為門(mén)禁產(chǎn)品的功能開(kāi)發(fā)提供了新的方向，同時(shí)3G/4G移動(dòng)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展與應(yīng)用使得門(mén)禁系統(tǒng)的組網(wǎng)架構(gòu)更加靈活多樣，產(chǎn)品自身的集成化、智能化及可集成性會(huì)成為未來(lái)衡量門(mén)禁產(chǎn)品功能和品質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)。

　　先進(jìn)的指靜脈識(shí)別技術(shù)

　　由于密碼泄漏或被破解、感應(yīng)卡被復(fù)制、丟失等原因所造成的安全隱患，使得生物識(shí)別技術(shù)在門(mén)禁系統(tǒng)中選擇使用中越來(lái)越廣泛。目前，各國(guó)政府都在大力推廣生物識(shí)別技術(shù)的使用，一些國(guó)家采納其作為國(guó)土安全的措施之一，其安全性和規(guī)模應(yīng)用都已得到了論證(如圖2)。

　　指靜脈識(shí)別技術(shù)是一種新的生物特征識(shí)別技術(shù)，它是依據(jù)人類(lèi)手指中流動(dòng)的血液可吸收特定波長(zhǎng)的光線，而使用特定波長(zhǎng)光線對(duì)手指進(jìn)行照射，可得到手指靜脈的清晰圖像。利用這一固有的科學(xué)特征，將實(shí)現(xiàn)對(duì)獲取的影像進(jìn)行分析、處理，從而得到手指靜脈的生物特征，再將得到的手指靜脈特征信息與事先注冊(cè)的手指靜脈特征進(jìn)行比對(duì)，從而確認(rèn)登錄者的身份。

　　同其他生物識(shí)別技術(shù)相比，指靜脈認(rèn)證技術(shù)具備以下主要優(yōu)勢(shì)(如圖3)：

　　生物識(shí)別技術(shù)，不會(huì)遺失、不會(huì)被竊、無(wú)記憶密碼負(fù)擔(dān);

　　人體內(nèi)部信息，不受表皮粗糙、外部環(huán)境(溫度、濕度)的影響;

　　適用人群廣，準(zhǔn)確率高，不可復(fù)制、不可偽造，安全便捷。

　　指靜脈識(shí)別技術(shù)，因其具有高度防偽、簡(jiǎn)便易用、快速識(shí)別、高度準(zhǔn)確的四大特點(diǎn)，位居生物識(shí)別技術(shù)前列。讓身份識(shí)別、信息保密和管理工作提升到一個(gè)新的境界，這四大應(yīng)用技術(shù)特色也引領(lǐng)指靜脈辨識(shí)產(chǎn)品上走向門(mén)禁管制領(lǐng)先地位。

　　指紋識(shí)別與視頻智能分析技術(shù)

　　在安全性日益成為用戶(hù)首要考慮的因素之時(shí)，傳統(tǒng)單一的生物識(shí)別技術(shù)有可能無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)安全的要求，如果解決這一問(wèn)題，成為國(guó)內(nèi)眾多安防企業(yè)所要思考的難題。將視頻智能分析技術(shù)與生物識(shí)別技術(shù)融合創(chuàng)造出一個(gè)具有生物認(rèn)證、視頻監(jiān)控及行為檢測(cè)功能的門(mén)禁產(chǎn)品應(yīng)用而生，并逐漸開(kāi)始嶄露頭角。隨著國(guó)內(nèi)平安城市、智慧城市項(xiàng)目的深入發(fā)展，此類(lèi)門(mén)禁產(chǎn)品將會(huì)為門(mén)禁行業(yè)帶來(lái)新一輪的營(yíng)業(yè)增長(zhǎng)。

圖三     指靜脈識(shí)別特點(diǎn)

　　筆者公司通過(guò)在門(mén)禁機(jī)上集成一個(gè)高清微型攝像頭，并與門(mén)禁功能進(jìn)行關(guān)聯(lián)，植入了人臉在位檢測(cè)功能(如圖4)。在指紋認(rèn)證的同時(shí)，門(mén)禁機(jī)必須對(duì)人臉進(jìn)行智能分析檢測(cè)，同時(shí)驗(yàn)證合法后，才會(huì)控制正常開(kāi)門(mén)。設(shè)備可以通過(guò)TCP/IP有線網(wǎng)絡(luò)和WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及3G/4G移動(dòng)通訊方式接入管理中心，完成各項(xiàng)操作后，所有操作均可在后臺(tái)查詢(xún)，同時(shí)可快速調(diào)出指紋和刷卡識(shí)別記錄的對(duì)應(yīng)人臉圖像，實(shí)現(xiàn)了門(mén)禁識(shí)別與人臉視頻圖像的進(jìn)一步確認(rèn)，該功能可在許多行業(yè)的專(zhuān)用場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。

　  手機(jī)NFC技術(shù)

　　NFC(近距離無(wú)線通信)是一項(xiàng)適用于門(mén)禁系統(tǒng)的技術(shù)，這種近距離無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)能夠在幾厘米的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。NFC還完全符合非接觸式智能卡的ISO標(biāo)準(zhǔn)，這是其成為理想平臺(tái)的一大顯著特點(diǎn)。通過(guò)使用配備N(xiāo)FC技術(shù)的手機(jī)攜帶便攜式身份憑證卡，然后以無(wú)線方式由讀卡器讀取，用戶(hù)只需在讀卡器前出示手機(jī)即可開(kāi)門(mén)。

　　NFC技術(shù)能給我們的生活帶來(lái)極大的便利，能夠用于乘車(chē)、購(gòu)物、交換信息、刷門(mén)禁卡，可以說(shuō)它能夠應(yīng)用到我們生活的方方面面，但是NFC技術(shù)在安全性上也是有一定的不足，目前NFC技術(shù)在安全性上主要有以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

　　易竊聽(tīng)：在NFC通訊不加密的情況下，攻擊者很容易偷聽(tīng)到我們傳輸?shù)膬?nèi)容，這樣就能輕易地獲得NFC標(biāo)簽中的信息，所以在未加密的情況下不宜用NFC傳輸敏感數(shù)據(jù)。

　　數(shù)據(jù)損壞：在攻擊者通過(guò)干擾交易數(shù)據(jù)而造成它的損壞，在這種情況下，NFC終端設(shè)備將會(huì)失去作用,或者被攻擊者誤導(dǎo)發(fā)生錯(cuò)誤交易，造成損失。

　　雖然NFC技術(shù)在安全性上有以上幾點(diǎn)隱患，但NFC屬于近距離通訊，在通訊距離上有著不易被竊聽(tīng)和不易被損害數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，加上安全問(wèn)題需要一定的技術(shù)手段才能破解，因此在我們?nèi)粘Ｊ褂弥写罂刹槐負(fù)?dān)心，隨著技術(shù)的發(fā)展NFC在安全性上也會(huì)越來(lái)越好。將來(lái)在門(mén)禁系統(tǒng)的應(yīng)用中必將占得一席之地。未來(lái)，在過(guò)去數(shù)十年中使用的門(mén)禁技術(shù)現(xiàn)在可嵌入手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，在開(kāi)啟大門(mén)時(shí)，我們不再需要鑰匙和卡片，只需將具有NFC功能及內(nèi)置虛擬憑證卡的手機(jī)置于讀卡器前，便能開(kāi)啟門(mén)禁。

　  門(mén)禁系統(tǒng)的“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代

　　在今年召開(kāi)的十二屆全國(guó)人大三次會(huì)議上，國(guó)家總理李克強(qiáng)在政府工作報(bào)告中首次提出，制定“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，并強(qiáng)調(diào)要發(fā)展“智慧城市”。推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合，促進(jìn)電子商務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)金融健康發(fā)展”。

　　“互聯(lián)網(wǎng)+”也必將成為門(mén)禁系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。毋庸置疑的是，移動(dòng)門(mén)禁技術(shù)正在迅速的發(fā)展及成長(zhǎng)，特別是隨著藍(lán)牙、WIFI、NFC等技術(shù)的不斷成熟，移動(dòng)門(mén)禁有了穩(wěn)定的通訊技術(shù)基礎(chǔ)。可以預(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，用戶(hù)只需攜帶集多種安全身份于一體的智能手機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)生活中方方面面的需求，從而真正的實(shí)現(xiàn)“智慧城市”。

圖四     指紋識(shí)別與視頻智能分析關(guān)聯(lián)系統(tǒng)架構(gòu)