基于手持式读写器的电子门锁实时管理系统

    0 引 言

    近年来，随着射频识别技术(RFID)的成熟和推广，越来越多的领域出现了RFID的身影，各种一卡通系统相继出现，给人们的生活和工作带来了很多的便捷。门锁行业继接触式IC卡后又将13．56 MHz RFID技术应用于电子门锁中，从而实现了非接触式刷卡开门，这使电子门锁使用更加方便、质量更加可靠，各大酒店、宾馆、写字楼等都已开始使用非接触式电子门锁，有能力的还将其集成到了自己的一卡通系统中。除了开门使用非接触式IC卡外，电子门锁的管理也是通过非接触式IC卡来实现，这种通过发行各种功能卡的管理方式是所有电子门锁通用的管理方式。随着电子门锁的推广，尤其是动辄几百把电子门锁的安装和使用，功能卡这种低效的门锁管理方式已不能适应电子门锁的发展，因此，急需寻找新的产品或系统来取代现有的电子门锁管理模式，这是提高电子门锁管理效率的关键问题。

    1 系统组成及原理

    为提高电子门锁的管理效率，本论文提出了一种基于手持式读写器的电子门锁实时管理系统。如图1所示，本系统主要由后台管理系统、发卡机、手持式读写器、电子门锁、IC卡等部分组成。 

    系统工作原理是：后台管理系统将各种数据通过USB下载到手持式读写器中，使用手持式读写器通过发行功能卡或串口有线通信的方式对电子门锁进行管理，实现写入黑名单、校准时问、更改锁号、修改门锁参数、读取或清

    除开门记录等功能，读取到的开门记录通过USB口上传到后台管理系统的数据库中；也可通过发卡机发行各种功能卡实现对电子门锁的管理。

    2 工作原理

    电子门锁实时管理系统各部分功能及工作原理为：1)后台管理系统是对基础数据进行设置和管理，主要包括人员姓名、证件号、部门；门锁编号、所属区域(部门、楼层、清洁区)；开门卡授权、发行和异常处理；功能卡发行和管理等。后台管理系统的数据管理流程如图2所示。将各种数据信息写入功能卡或下载到手持式读写器，并保存操作记录以备查询；采集到的开门记录经过解析后保存并可提供条件查询。 

    管理数据输出流程：

    数据采集流程

    2)发卡机是与后台系统配合使用完成用户卡和功能卡的发行工作，并负责将数据卡采集到的门锁开门记录读到后台系统中。

    3)手持式读写器通过USB口下载开门卡和门锁的相关信息。通过手持式读写器对门锁进行管理，实现开门卡挂失解挂、锁号修改、区域设置、时间校正、开门记录数据采集和清除等门锁的功能管理，手持式读写器对门锁的管理可以通过RS232串口与门锁直接进行数据交换，也可以发行相关功能卡来实现。对于简单的功能管理或少量参数修改如修改锁号、校准时间、卡片挂失解挂等，使用手持式读写器发行功能卡然后在门锁上刷功能卡的方式更加方便。手持式读写器的工作流程如图3所示：收到命令后检验命令是否有效，如为有效命令则执行相应操作，无效则返回，并有报警提示。 

    4)电子门锁的硬件结构如图4所示，MCU是核心，MCU外围还有门锁机械控制、卡片读写、数据存储、声光提示等功能模块，并通过RS232串口与手持式读写器进行数据通信。 

    5)电子门锁的工作流程如图5所示。电子门锁安装在房间门或通道门上，使用开门卡开门，通过手持式读写器或功能卡将数据在后台系统与门锁之间传输，实施对电子门锁的管理和控制。电子门锁在与手持式读写器进行串口通信时，采取的是串口状态监控的方式，电子门锁对串口状态进行轮询，一旦管脚被置为低电平说明有串口信号。 

    3 管理方式

    电子门锁管理系统对门锁的管理主要有3种实现方式(如图1所示)：功能卡、手持式读写器各自独立管理以及二者互相配合实现对电子门锁的管理工作。

    在后台系统中将与电子门锁相关的管理信息如门锁编号、区域、黑名单、系统密码、时间等信息通过发卡机写入相应功能卡内，使用功能卡对各个门锁进行设置和修改从而实现门锁的安全管理。门锁内的卡和钥匙的开门记录也可通过大容量的数据卡来直接提取，然后通过发卡机将数据卡内保存的开门记录读出并保存到后台软件的数据库中。

    后台系统也可将与电子门锁相关的管理信息如门锁编号、区域、黑名单等信息通过USB口下载到手持式读写器中，使用手持式读写器通过RS232串口将各门锁的参数进行修改，以及从锁中读取开门卡和机械钥匙的开门记录，然后通过USB口上传给后台系统。

    功能卡和手持式读写器配合使用是手持式读写器的优势。后台系统将与电子门锁相关的管理信息如门锁编号、区域、黑名单等信息通过USB口下载到手持式读写器之后，通过手持式读写器可对非接触式卡片进行读写的特性，将各种信息写入功能卡内，然后通过刷卡的方式将数据写入门锁。门锁的时间校准则直接将手持式读写器的系统时间写入校时功能卡内，使用卡片直接将时间刷入锁内，使电子门锁的管理更具时效性。开门记录亦可使用大容量数据卡采集后，使用手持式读写器从数据卡中读出并存人手持式读写器内自带的小型数据库内，经过数据解析之后就可从手持式读写器中很直观地查询到：某段时间或某个时间点谁打开过门锁进入房间，为房间的安全管理提供第一手资料。

    4 测试及应用实例

    本系统研发出来之后经过了严密和大量的测试，测试结果如表1所示。

    表1 电子门锁测试数据对比 

    注：本测试的所有电子门锁与管理用的计算机在同一个实验室内。

    从表中可以看出：使用功能卡更新一把锁数据的时间与本系统所用时间相同，但更新两把锁或者更多时，本系统使用手持式读写器和功能卡相结合来批量更新电子门锁数据的优势就得以显现，而且数量越多优势越明显。这是因为每张功能卡一次只能更新一把锁的信息，只用功能卡的时候需要管理人员每次返回管理室更新功能卡内的数据，而使用手持机后就可直接将数据下载到手持机中通过手持机更新功能卡的数据。

   本系统于2008年正式应用于航天信息园的办公大楼。楼内原有非接触式电子门锁约300套，配备各种功能卡1O余张。公司将300套电子门锁一次性更新为本公司研发的最新款电子门锁，在保留部分原有功能卡的基础上配备2台自主研发的手持式读写器，使用手持式读写器和功能卡相互配合对300套电子门锁进行数据更新，包括系统参数、密码、门锁编号、黑名单、区域定义、当前时间等数据信息，2名管理人员仅用1天时间完成所有门锁的数据更新工作，这比当初安装门锁时只使用功能卡更新数据的方式快了将近2天的时间，经过一年的管理使用，电子门锁的相关管理人员普遍反映新的管理系统比原有系统更加方便快捷、省时省力。

    5 结 论

    通过对机械结构设计、电子线路研制、手持式读写器研发、数据库数据存储、卡片类型设置、管理功能设计等技术研究与开发，使基于手持式读写器的电子门锁实时管理系统可靠、安全、方便、实用、灵活，经过大量的测试和应用实例证明，本系统比以往的管理系统和模式工作效率都有大幅提高，更加符合电子门锁更新换代的要求。

    (作者单位：航天信息股份有限公司）