GPRS/RFID技術(shù)在巡更系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)代化的大型園區(qū)需要一個安全、高效的辦公環(huán)境，隨著企業(yè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，怎樣更好地加強(qiáng)園區(qū)內(nèi)部安全管理，已成為困擾每一個園區(qū)管理者的問題，而加強(qiáng)保安的管理是確保園區(qū)安全的第一要務(wù)。因此保安巡更監(jiān)察系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，用于對保安員的巡更點(diǎn)、巡更路線、到達(dá)時間和巡更班次等信息進(jìn)行管理與分配。傳統(tǒng)簽名簿的巡更簽到形式容易出現(xiàn)冒簽或補(bǔ)簽的問題。在查核簽到時費(fèi)時費(fèi)力，對于失盜、失職分析難度較大。采用巡更手機(jī)的脫機(jī)式巡更方式，無法實(shí)時監(jiān)控巡更情況，而且需要配備專門的巡更手機(jī)設(shè)備?？紤]到保安人員工作環(huán)境復(fù)雜和人員素質(zhì)參差不齊，巡更手機(jī)易造成人為損壞，維護(hù)起來工作量大。本文介紹了一種新型的實(shí)時在線巡更系統(tǒng)，該系統(tǒng)使巡更管理更為科學(xué)、方便，對監(jiān)督巡更人員，保障園區(qū)安全起到極其重要的作用。在實(shí)際使用時，由巡更員隨身攜帶一張智能卡，按事先設(shè)定好的巡更線路巡查保護(hù)區(qū)域，在指定的時間內(nèi)到達(dá)巡更點(diǎn)，當(dāng)巡更員經(jīng)過事先設(shè)定的巡更點(diǎn)時，巡更機(jī)自動識別并讀取保安身上的智能卡信息，由巡更機(jī)通過GPRS將保安ID、到達(dá)時間等工作記錄信息發(fā)送到總監(jiān)控室，管理人員在中心電腦上可以及時看到巡更員巡邏情況，從而實(shí)現(xiàn)在線巡更管理功能。

1 系統(tǒng)方案

1.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

(1)傳統(tǒng)接觸式IC卡，工作時需要與讀寫終端觸點(diǎn)接觸，存在易磨損、并行多人刷卡困難等不足。而基于無線射頻技術(shù)非接觸式智能卡具有無接觸、可并行處理、與接觸式相比可節(jié)省70%~90%的時間[1]。

(2)采用非接觸式智能卡，巡更員提交出勤信息更加方便，讀卡器自動識別出電子標(biāo)簽信息，解決了巡更棒方式必須與信息采集點(diǎn)準(zhǔn)確接觸才能采集信息的缺點(diǎn)。

(3)采用無線方式傳輸信息，解決了傳統(tǒng)的采用RS485、CAN總線的有線方式中存在的網(wǎng)絡(luò)施工布線工作量大、線路易受破壞、線路損壞后故障點(diǎn)不易查找等缺點(diǎn)。

(4)GPRS的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面很廣，確保了大型園區(qū)的可用性，解決了RS485、CAN總線通信方式受距離限制的問題。

(5)使用熱紅外感應(yīng)式傳感器，在巡更人員經(jīng)過的時候，傳感器感受到人體紅外光譜變化，通過中斷喚醒巡更機(jī)，這樣既避免能源浪費(fèi)，又增加巡更機(jī)的使用年限。

(6)巡更人員和巡更機(jī)統(tǒng)一由控制室管理，便于人員調(diào)配和巡更機(jī)的管理維護(hù)，當(dāng)有巡更員漏崗，或終端機(jī)故障，都可以第一時間通知控制室。

1.2 系統(tǒng)組成

實(shí)時在線巡更系統(tǒng)由GPRS模塊、巡更機(jī)終端、非接觸式IC卡、上位機(jī)巡更管理軟件等構(gòu)成。GPRS模塊的組網(wǎng)方式一般有公網(wǎng)靜態(tài)IP方案、動態(tài)域名解析方案、SMS通信方案、APN專線接入方案?？紤]系統(tǒng)的安全性，本應(yīng)用采用APN專線接入移動公司的GPRS網(wǎng)絡(luò)，中心采用APN專線，各個節(jié)點(diǎn)采用內(nèi)網(wǎng)固定IP，該方案監(jiān)控中心通過1條2 M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。為監(jiān)控中心分配專用的APN，普通用戶不得申請?jiān)揂PN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監(jiān)控點(diǎn)及中心分配移動內(nèi)部固定IP。巡更機(jī)和監(jiān)控中心之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。此種方案無論在實(shí)時性、安全性和穩(wěn)定性方面較前3種方案都有很大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點(diǎn)比較多、實(shí)時性要求較高的應(yīng)用環(huán)境。非接觸式IC卡存儲巡更員的信息，巡更機(jī)終端負(fù)責(zé)采集巡更員信息，巡更機(jī)通過GPRS模塊將采集到的信息發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心上位機(jī)存取各個巡更點(diǎn)巡更機(jī)采集來的信息，進(jìn)行分類存儲。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.3 系統(tǒng)工作原理

由監(jiān)控中心給各個巡更機(jī)發(fā)送命令，通過終端機(jī)返回的信息就可以確定巡更機(jī)是否工作正常。當(dāng)巡更員經(jīng)過巡更機(jī)時，巡更機(jī)通過讀取巡更員的IC卡信息，將巡更員工號等信息發(fā)回監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將工號與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，確定巡更員的身份，同時將巡更機(jī)送來的一些輔助信息(如巡更員的位置、巡更時間、巡更點(diǎn)的治安狀況等)同時存入數(shù)據(jù)庫，這樣系統(tǒng)可以對巡更工作進(jìn)行監(jiān)督。如果當(dāng)班巡查人員沒有在規(guī)定的時間段內(nèi)按指定的巡更路線依次逐點(diǎn)到崗，系統(tǒng)會將該情況及時地反映給監(jiān)控室值班人員，同時巡更機(jī)端的傳感器也會將本地的安全狀況實(shí)時提供給監(jiān)控中心。

2 終端巡更機(jī)硬件設(shè)計(jì)

巡更機(jī)的硬件部分主要由處理器、GPRS模塊、紅外傳感器等組成。處理器采用STC12C5410AD，這是一款增強(qiáng)型8051內(nèi)核的單片機(jī)，有多種封裝形式，比普通8051核單片機(jī)快8～12倍，硬件看門狗，具有1個全雙工異步串行通信口，1個高速SPI通信端口，10位ADC，8通道且價格便宜，特別適合小型嵌入式終端使用。GPRS模塊采用BENQ 22，此模塊是臺灣明基公司GSM/GPRS模塊產(chǎn)品系列的主導(dǎo)產(chǎn)品，該模塊為帶TCP/IP協(xié)議的900/1 800/1 900三頻段工業(yè)模塊，主要用于無線公話、車載系統(tǒng)、監(jiān)控、防盜系統(tǒng)。由于該模塊內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議，這大大降低了對整個系統(tǒng)硬件和軟件的要求。BENG22模塊的工作電壓為3.2 V~4.2 V，通話時最小功耗為230 mA最大為260 mA，待機(jī)時功耗小于6 mA;支持3 V的SIM卡，支持語音、短信息、傳真功能，支持GSM和GPRS 2種模式。讀卡器中MF RC522是Philips公司最新推出的一款非接觸式低功耗讀寫基站芯片，它是應(yīng)用于13.56 MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中的一員。該讀卡IC系列利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了13.56 MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。MF RC522支持ISO14443A所有的層，傳輸速度最高達(dá)424 Kb/s，具有3種主機(jī)接口方式：SPI模式、UART模式、I2C模式。本設(shè)計(jì)采用SPI模式進(jìn)行讀卡器與單片機(jī)通信。巡更機(jī)硬件框圖如圖2所示。

3 終端巡更機(jī)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要包括單片機(jī)與GPRS模塊的通信，以及讀卡器讀取數(shù)據(jù)給單片機(jī)兩大部分。