基于RFID技术智能门禁系统的选型分析

　　基于非接触式RFID技术的智能门禁管理系统，采用非接触式读写系统识别电子标签，以判断用户是否具有通行权限，实现智能化的人员进出管理，RFID智能门禁是安防系统的重要组成部分，在各种场所的应用已经非常普及。本文试从门禁系统主要设备的功能、网络结构、工作方式等方面分析RFID门禁系统的选型要点，希望能给安防系统工程商或用户在选购门禁系统时起到一些帮助作用。

　　早期的智能门禁系统以一体机为主，即读卡器与主控制板集成为一体的门禁机。随着电子集成技术的发展及门禁市场需求的变化，控制器与读卡器分离的分体式门禁，逐渐取代一体式门禁，成为市场主导。特别是近年来高性能ARM架构处理器在嵌入式门禁系统设计中越来越广泛的运用，使得大型分控式网络化的门禁系统得以快速发展。可以预见，未来门禁系统的应用将超出门开关控制的范畴，可以与更多的安全防范系统集成扩展出更强大的功能，这样分体式门禁系统将不再局限于读卡器与控制器，功能扩展模块、接口模块、联动设备等等，都有可能成为门禁系统的组成部分。

　　一体式门禁价格相对低廉，施工和使用简单，并且一体机经过多年市场应用，技术已经比较成熟。一体机适合预算少、不方便复杂布线且门控功能简单的门禁项目，比如一般的住宅小区，门点相对分散，门禁管理方式也比较简单。为尽量避免施工带来的不便和减少系统的复杂程度，管理者往往更青睐无需联网的门禁一体机。

　　然而，一体式门禁的弊端是门禁安全性存在隐患，主控单元直接安装于门外，一旦遭到技术性破坏，电控门锁将可能被非法打开，失去门禁功能。此外由于一体机在使用上存在体积的限制，就不能保证具备全面的输入输出接口和功能扩展模块，使系统的功能和扩展能力受到限制，不利于项目对门禁系统的升级。

　　分体式门禁相对于一体机的优点主要体现在两个方面：首先是安全性高，读卡器安装在门外，控制器安装于室内，读卡器只负责将卡片的二进制数据信息传递给控制器，由控制器对卡片的合法性进行判断然后输出开锁信号，即使门外读卡器遭到破坏也不会使门锁打开；另一方面是兼容性和扩展能力强，只要控制器与读卡器兼容国际标准的数据传输协议，不同厂商生产的控制器与读卡器也能配合使用，使用户对门禁系统拥有更多的选择。并且分体式门禁将控制主板独立出来，一般不存在体积限制，大主板可以扩展更多的输入输出接口，使门禁系统功能更强大，扩展更方便，具备一体式门禁难以实现的联动及特殊门禁功能。

　　虽然分体式网络化门禁系统具备种种优势，但相对于一体机安装布线复杂、成本偏高，对门禁功能及安全性能要求不高的项目不建议选用。在一些大、中型门禁项目中，除基本的门控功能外，还需要门禁系统具备更多的附加功能和更好的扩展能力。此时，功能全面、安全性高、具备联动等辅助功能，可以扩展考勤、巡更等应用的分体式网络门禁系统将是此类用户的最佳选择。

　　2．分体式多门控制器的选择

　　目前市场上的分体式门禁控制器所管理门数以单门、双门、四门为主，部分厂家甚至推出了八门、三十二门控制器，面对众多的类型，实际工程应用中，究竟该怎样选择？

　　多门控制器的选择应依据项目的具体情况，一般来说，应以项目中的控制器安装位置、门与门之间的距离、门点数量及项目资金预算等因素来综合考虑。

　　在一些小型门禁系统项目中，建设单位对设备的安装方式没有明确要求，一般控制器可直接安装在门点的天花吊顶内，采用这种安装方式，工程商或用户在选择多门控制器时，就要考虑同一控制器管理的多个门之间的距离，及各门点至控制器的布线是否方便等因素。目前大多数门禁系统读卡器与控制器之间的通讯采用Wiegand协议，理论上Wiegand信号最大传输距离150米，但实际工程应用中传输距离受到多种因素影响，建议读卡器到控制器的距离控制在60米以内。因此，如果两个门之间的距离超过100米，尽量考虑每个门使用一台单门控制器，而不是使用一台双门控制器管理两个门，同样，选择四门控制器时，也要考虑四个门点到控制器的距离是否满足要求。

　　有些项目要求门禁控制器集中安装在弱电井或机房内，当控制器集中安装时，各门点前端设备线路都接入到弱电井或机房内，统一分配控制器上的输入输出接口，这种情况下，项目可选择更多门的控制器，比如全部选择4门控制器，可减少控制器的总数量以节约安装所需空间，并且原则上选择多门控制器的整体成体略低。

　　当然，门禁控制器也不是管理的门数越多越好，多门控制器在使用方面也存在弊端，一个控制器坏了，会影响多个门的管理。并且目前市场上大多8门以上门禁控制器的普遍做法是：主控制器不直接驱动前端设备，而是通过前置驱动单元模块来连接每个门点的输入输出设备。这种通过分控结构增加控制器管理门数量的方式，反而增加了系统的复杂程度，我们知道，一般情况下系统故障发生率会随着系统复杂程度的提高而增加。所以选择更多门的控制器虽然在项目的一次性投入上有成本优势，但不考虑后续维护等问题无异是一种顾此失彼的做法。就成本控制与实用性的平衡来说，如果项目要求使用多门控制器，2门或4门控制器是比较好的选择，除非有特殊需求，否则尽量避免选择超过8门的门禁控制器。

　　另外需要说明的是，对于进出刷卡双向控制的门点，有些客户为节约成本使用两个读卡器并接到一个单门控制器上，系统投入使用后才发现不满足门禁记录的管理要求。实际上大多数项目要求双向刷卡门的进出记录能分开统计，这就需要使用双门控制器管理一个门，并且系统要能支持双向门点管理功能，能自动区分门外或门内的开门记录。以科松ACM68系列门禁控制器为例，双门控制器可管理单向刷卡的两个门，或设置为双向控制模式管理一个门；四门控制器可管理单向刷卡的四个门，或设置为双向控制模式管理两个门，通过上位机软件设置为双向控制模式后，用户进门或出门事件类型可区分。

　　基于以上的分析，对门禁控制器的选择要综合各种因素，工程商或用户在门禁系统选购时，尽量提供比较详细的项目情况说明，门禁厂商才能做出有针对性的门禁系统方案和配置。

　　3．RS485网络与TCP/IP网络的选择

　　RS485通讯型门禁系统

　　RS485是美国电子工业协会(EIA)所制定的异步传输数据接口标准。RS-485通讯线使用双绞二线制，半双工工作方式，可实现多点双向通信。使用双绞线的传输距离与数据传输速率成反比，其最大传输距离约为1200米，最大传输速率为10Mbps。

　　因RS-485通讯总线具有布线方便，传输距离远，可多点传输，组网和设备 成 本 低 等 优 点 ，使 其 成 为 传 统 门 禁 系统首选的通讯接口，虽然RS485接口标准用于工业环境通信也存在可靠性差、数据传输速度低等多方面的不足，但基于上述各种优点，短期内RS485通讯接口的门禁系统仍然不会被采用其它通讯方式的门禁系统取代。以下对RS485通讯接口特性进行简要说明，选购RS485门禁系统时可作为参考。

　　RS485总线上可连接终端的数量跟设备采用的RS485通讯芯片型号有关，各厂家的门禁系统有所不同，一般支持32、64或128台终端，如果项目中的门禁控制器超出单条总线允许的数量，施工时需要增加总线。RS485通讯接口的门禁系统使用电脑串口联机通讯，必须采用通讯转换器实现RS485接口与电脑RS232串口的连接，在大型门禁系统的RS485网络中，可能还会用到多串口卡、信号放大器、RS485集线器等设备。

　　RS485网络结构虽然简单，但对施工的规范性要求较高，不规范的安装布线将会严重影响通讯质量，在RS485网络的门禁系统工程中，大多数通讯故障是由于前期不规范的施工引起的。RS485总线一定要采用“手拉手”结构连接终端设备，不可使用环形或星形网络，并且总线到门禁终端的分支线长度要尽量短，一般不能超出5米，网络线缆一定要使用屏蔽双绞线，采用屏蔽双绞线能有效降低来自于通讯线周围产生的共模干扰。

　　TCP/IP网络门禁系统

　　TCP/IP协议支持基于不同操作系统的网络间的互联，是真正的开放式网络通信协议。基于TCP/IP的以太网具有传输速度快、稳定性好、兼容性强等优势，在工业控制领域得到了广泛的应用，极大的促进了工业、科技的发展。现今门禁系统也正向网络化、智能化的实时控制方向发展，而这个发展方向正是TCP/IP以太网的技术优势，门禁系统采用TCP/IP网络传输协议能保证系统高速、稳定的运行。

　　相对于RS485网络，TCP/IP网络中每个端口只连接一台门禁设备，单个设备故障不会影响整个系统网络，且利于故障排查和隔离。TCP/IP网络门禁系统支持所有以太网组网方式，结构简单，理论上没有终端数量的限制，系统扩充方便，新增门点只需就近接入网络端口即可，特别适合后期可能存在系统扩充要求的大型项目使用。

　　通常情况下，在应用于商业性场所的门禁项目中，适合选用TCP/IP网络型的门禁系统。比如写字楼、商务中心、企业单位办公室等场所，一般这些场所已具备现成的网络环境，无需为门禁系统单独搭建网络，减少了施工工程量，并可以节约网络设备成本。另外在监狱等一些对安全性要求较高的门禁项目中，采用TCP/IP网络能保证数据高速传输，满足后台实时性监控要求。

　　在一些住宅小区等场所，一般门点附近没有事先为门禁系统设计网络接入点，如果使用TCP/IP网络的门禁则需要单独搭建网络环境，而按照工业使用标准搭建以太网络的成本相对偏高，因此一般小区项目应考虑采用传统RS485网络的门禁系统。但如果管理者期望门禁系统具备更高速的通讯速率、更稳定的通讯质量和更强大的扩展能力，TCP/IP网络门禁系统仍然是正确的选择，TCP/IP网络多方面存在的性能优势弥补了成本劣势。

　　4．门禁读卡器的选择

　　门禁读卡器是配合控制器使用的卡片信息读取设备，根据可读取卡类的不同分为Mifare-1卡读卡器、EM卡读卡器、LEGIC卡读卡器等，一些专业厂商有自定格式的读卡器，比如HID读卡器、TI读卡器、MOTOROLA读卡器等。

　　目前国内门禁市场以兼容NXPMifare卡的读卡器使用最为广泛，最近因受到Mifare经典芯片安全算法遭到破译的影响，CPU卡在门禁系统中的应用引起很大关注，一些门禁企业推出的国密（国家密码管理局认定的密码算法）CPU卡门禁读卡器和LEGIC卡门禁读卡器，应对Mifare卡可能存在的安全隐患。另外随着各大移动通信运营商对手机支付业务的大力推广，手机卡门禁系统也应运而生，只要用户的手机卡支持运营商的手机支付业务，经过授权即可在门禁系统中刷手机开门。

　　除支持的卡类不同外，门禁读卡器选购还要注意数据输出格式，常见的格式有Wiegand26、Wiegand34、RS485、ABA等。如果门禁项目中控制器和读卡器选用的是同一个厂商的品牌，厂商会保证提供的整套门禁设备的兼容性；如果门禁项目计划采用的控制器和读卡器分别来自不同的厂商，就要事先考虑读卡器与控制器数据接口的兼容性问题。

　　对用户而言，在读卡器上读卡开门是门禁智能化的最直观体现，是整个门禁系统中用户可直接接触到的设备。因此颜色、形状、做工等也是读卡器选购时需要考虑的因素，读卡器外形设计不能与使用环境的整体风格产生冲突，以免影响用户使用感受。

　　门禁电锁的选择

　　电控锁是智能门禁系统的重要组成部分，是开关门的直接执行设备，电控锁的质量同样影响着门禁系统的整体稳定性。如果一个门禁系统只注重网络建设及控制器、读卡器的选择，而忽略了电控锁的重要性，同样有可能导致工程项目失败。

　　常用的门禁电控锁有电插锁、磁力锁、阴极锁扣、灵性锁等，这些锁适合在大部分的门上使用，还有一些特殊的电控锁，如玻璃门夹锁、机电一体锁等，适合较特殊的门使用。门禁系统要配什么样的电锁，主要取决于安装在什么样的门上，本文主要对门禁系统中最常用的电插锁、磁力锁和阴极锁的选型作分析说明。

　　电插锁选型

　　电插锁一般用于玻璃门，根据玻璃门有框或无框需要配合门夹等安装配件使用，一把电插锁只能控制一扇门，双扇玻璃门需配置两把电插锁。对于大部分门禁项目建议选用断电开的电插锁，在门禁系统发生故障等特殊情况时可断开电源开门，并且满足断电开门的消防要求。有些电插锁具备延时控制和门磁检测功能，延时控制功能支持门关后延时一定的时间再闭锁，对于地弹簧性能不太好导致门锁不易锁上的玻璃门，可通过调节电插锁的延时闭锁时间进行改善。

　　市场上有两芯线的电插锁和多芯线的电插锁，两芯线的电插锁通电后电流直接驱动线圈产生电磁效应，靠电磁力吸引弹簧片来控制铁芯开关，长时间使用容易发热，电流的波动也易引起电锁故障；带多线的电插锁一般具有微芯片控制，不但具有锁状态、门状态检测等功能，而且电锁运行靠单片机控制，性能及可靠性更好，建议选用。

　　磁力锁选型

　　防火门、木门等可以使用磁力锁，磁力锁稳定性较好，长时间使用不易发生性能下降的情况，但磁力锁的安全性不如电插锁，在受到很大外力作用时不能保证锁闭状态。吸持力在2000N～4000N的磁力锁比较常见，也适用于大多数场所，部分品牌有5000N以上高吸持力的磁力锁，适合对门禁安全性要求较高，而又不适合安装其它类型电锁的场所选用。

　　磁力锁可分为单门磁力锁和双门磁力锁，两扇门的门点只需安装一把双门磁力锁即可。需要注意的是，安装磁力锁后门只能是单开（内开或者外开），并且磁力锁很难做到隐藏安装，可能会影响门的美观性。

　　阴极锁选型

　　阴极锁扣一般用于单扇木门，安装在门侧与球型锁、把手锁等机械锁配合使用，通过门禁刷卡或使用机械锁钥匙都可以开门，一般用于安全性要求不高的房间门。选择阴极锁时要注意锁体的规格采用的是哪种标准，国内门锁主要有美标和欧标两种，只有阴极锁与机械锁采用的是相同的标准，才能保证锁口的尺寸与机械锁锁舌吻合，达到最佳锁合状态。

　　以上三种类型的电锁在门禁系统中被广泛采用，无论是进口锁还是国产锁都有很多品牌可供选择。

　　５．结束语

　　笔者对RFID智能门禁系统中主要设备的选型要点作了简要阐述，目的在于说明门禁系统的设备选型要从系统功能、产品品质及预算成本等多个方面综合考虑。用户应根据自身项目特点及需求，有针对性的选择产品，才能真正发挥智能化门禁系统的作用。