□ 李　壯　上海恒銳智能工程有限公司

□ 高慧超　遼寧冠林電子科技有限公司

基于指紋識(shí)別技術(shù)的智能小區(qū)門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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隨著城市化發(fā)展和科技水平的提升，智能小區(qū)不斷出現(xiàn)，在門禁系統(tǒng)方面基于指紋識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種以CAN總線為基礎(chǔ)的安全體系，解決傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的身份卡丟失或者泄密的問(wèn)題，確保用戶在成本不變的情況下享有功能更完善的門禁系統(tǒng)，同時(shí)提高產(chǎn)品的性價(jià)比。由于指紋本身的唯一性，指紋識(shí)別系統(tǒng)將會(huì)比傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)擁有更好的安全性。此系統(tǒng)在未來(lái)小區(qū)門禁系統(tǒng)方向上將會(huì)擁有大量的市場(chǎng)需求。

CAN總線，智能小區(qū)，門禁系統(tǒng)，指紋識(shí)別

1.指紋門禁系統(tǒng)主要構(gòu)造

指紋門禁系統(tǒng)是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在建筑的主要出入口安裝電子指紋自動(dòng)識(shí)別裝置，通過(guò)比對(duì)事先存儲(chǔ)在主機(jī)中的指紋庫(kù)來(lái)對(duì)行人的出入進(jìn)行允許、拒絕和記錄等操作。另外可對(duì)建筑的考勤記錄和門禁控制提供有效的管理，同時(shí)記錄人員的進(jìn)出，最大化實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的安全控制。智能小區(qū)門禁系統(tǒng)是基于弱電系統(tǒng)的一種安防系統(tǒng)，以一種現(xiàn)代化的安防系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)將安全管理系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)合為一體。而隨著時(shí)代的發(fā)展，將在系統(tǒng)中加入生物識(shí)別技術(shù)。

現(xiàn)階段，國(guó)際上使用的門禁系統(tǒng)主要集中在識(shí)別卡門禁系統(tǒng)和生物識(shí)別門禁系統(tǒng)。識(shí)別卡門禁系統(tǒng)即是將身份卡作為游客的權(quán)限標(biāo)志，從而限定他們的活動(dòng)范圍。但這種系統(tǒng)和傳統(tǒng)的鑰匙一樣有著易丟失，易復(fù)制和易泄漏的缺點(diǎn)。

相比之下，生物識(shí)別技術(shù)（例如本文討論的指紋門禁系統(tǒng)）就擁有高穩(wěn)定性和高安全性的特點(diǎn)。生物識(shí)別門禁系統(tǒng)的原理就是通過(guò)記錄游客的身體特征從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的身份識(shí)別卡，并且指紋系統(tǒng)是其中最方便和廉價(jià)的方案。指紋作為人體的身體特征，擁有唯一性和隨身性的特點(diǎn)，而指紋的復(fù)雜性也為系統(tǒng)的鑒別提供了良好的辨識(shí)度。

2.構(gòu)成指紋門禁系統(tǒng)的主要設(shè)備

指紋門禁系統(tǒng)主體采用控制層和管理層兩層結(jié)構(gòu)。管理層的數(shù)據(jù)庫(kù)與主機(jī)安裝在小區(qū)的管理中心，而控制器則安裝在各個(gè)出入口。通常門禁系統(tǒng)的控制器主要包含顯示器，存儲(chǔ)設(shè)備，備用電源，電控鎖和智能芯片（例如AT89S52芯片）等。每個(gè)控制器都要確保通過(guò)CAN總線進(jìn)行互相聯(lián)系，并要有一定的靈活性以確保設(shè)備的維護(hù)和修理。系統(tǒng)主題采用分布式智能控制系統(tǒng)，即網(wǎng)絡(luò)中任何節(jié)點(diǎn)出生故障對(duì)相鄰節(jié)點(diǎn)和整個(gè)系統(tǒng)的正常工作不產(chǎn)生影響，從而加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

2.1管理層網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造組成

管理層的網(wǎng)絡(luò)除了將小區(qū)所有控制層設(shè)備聯(lián)接起來(lái)的功能外，還應(yīng)確保與其他相關(guān)系統(tǒng)和人工系統(tǒng)建立聯(lián)系。主機(jī)要擁有隨時(shí)管理各個(gè)控制器的權(quán)限，同時(shí)還需建立數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)每個(gè)住戶的指紋信息并將其備份和加密，確保住戶個(gè)人信息的安全和隱密性，同時(shí)將每棟樓的住戶個(gè)人信息儲(chǔ)存在相應(yīng)的門禁系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而完成對(duì)整個(gè)指紋門禁系統(tǒng)進(jìn)行管理和監(jiān)控。

2.2控制層網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)造

控制器網(wǎng)絡(luò)支持靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)CAN總線，實(shí)施同步主機(jī)中的住戶個(gè)人信息，并傳輸?shù)礁鳁潣堑拈T禁控制器中，最后分配每個(gè)用戶的對(duì)應(yīng)權(quán)限，在保證信息保密性和通信穩(wěn)定性的情況下對(duì)住戶的出入進(jìn)行門禁管理。這種結(jié)構(gòu)下的門禁系統(tǒng)擁有高安全性和靈活性的特點(diǎn)，用戶的身份不會(huì)被替用，同時(shí)可以在不受影響的情況下進(jìn)行局部的維修和改造。系統(tǒng)權(quán)限高度集中，避免了因權(quán)限沖突造成的麻煩。

3.門禁控制器的構(gòu)造

3.1M-04指紋采集識(shí)別模組

M-04指紋采集識(shí)別模組由指紋采集儀和指紋處理版兩方面構(gòu)成。在指紋采集方面運(yùn)用CMOS圖像傳感芯片準(zhǔn)確的傳遞采集到的指紋信息，CMOS圖像傳感芯片是通過(guò)三棱鏡的全反射進(jìn)行準(zhǔn)確取像。用戶將手指安在光學(xué)指紋采集儀上，再由三棱鏡將手指的紋路傳遞給指紋處理板，指紋處理版將得到的指紋信息進(jìn)行銳化處理之后與數(shù)據(jù)庫(kù)中的指紋進(jìn)行比對(duì)，所有操作都在0.5秒的時(shí)間完成；在本系統(tǒng)中采用的是Biokey算法，此算法是一種快速、準(zhǔn)確的1：1和1：N指紋識(shí)別算法，在使用

3.2顯示器模塊

本系統(tǒng)主要采用OCM12864液晶顯示器，并配置128*64分辨率的顯示裝置，可以顯示大多數(shù)的字符和一些簡(jiǎn)單的圖形，同時(shí)可通過(guò)主機(jī)直接控制，擁有最多8位的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線

3.3后臺(tái)模塊

兼容MCS-51系統(tǒng)和51引腳結(jié)構(gòu)，最大可存儲(chǔ)256KB的隨機(jī)數(shù)據(jù)，芯片內(nèi)燒錄了看門狗程序并且安裝了時(shí)鐘振蕩器，可以滿足小區(qū)門禁系統(tǒng)的所有工作需求。存儲(chǔ)器模塊采用了AT24C02數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，擁有32KB的容量，足以完成用戶個(gè)人信息錄入和錄出的任務(wù)。同時(shí)該模塊還能完美兼容AT89S52芯片的時(shí)鐘振蕩器工作。

同時(shí)引入WSQ算法，在進(jìn)行大壓縮比率的指紋圖像壓縮時(shí)，還原解壓后的指紋圖像細(xì)節(jié)特征點(diǎn)的定位和有關(guān)信息保存的較好，對(duì)隨后將要進(jìn)行的指紋識(shí)別影響較小。WSQ壓縮比為1：20或1：15，即一個(gè)指紋圖像可以壓縮到6~10K，這個(gè)壓縮比例采用這種算法是非常合適的。

4.門禁系統(tǒng)用例分析

在智能小區(qū)門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路中，首先將全部相關(guān)人員的指紋信息記錄在案，并根據(jù)不同的權(quán)限將其在數(shù)據(jù)庫(kù)中分組。在進(jìn)行門禁管理時(shí)，嚴(yán)格按照只有指紋驗(yàn)證通5.1喇叭嘴支座振動(dòng)板改造

改為左右兩塊對(duì)稱的寬板結(jié)構(gòu)，振動(dòng)簧板往復(fù)擺動(dòng)，由于振動(dòng)簧板較長(zhǎng)，喇叭嘴的擺動(dòng)行程雖有弧度，但近于直線，所以喇叭嘴裝置實(shí)質(zhì)上是一個(gè)四連桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。喇叭嘴的運(yùn)動(dòng)基本呈直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其往復(fù)行程是前后死點(diǎn)之間的距離。喇叭嘴的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到最大值時(shí)，其加速度為零，此時(shí)速度的傳動(dòng)比恒定，喇叭嘴每作一次往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，配合切刀切割出一支濾棒，左右振動(dòng)板勢(shì)力均勻運(yùn)行時(shí)更加穩(wěn)定，使用壽命大大延長(zhǎng)。

5.2喇叭嘴和曲柄的連接方式改造

改造前2條窄板由M6螺釘固定在開螺牙的銷軸上，改造后銷軸采用連接塊夾緊設(shè)計(jì)，避免曲柄的牽拉直接作用在銷軸和螺釘上，振動(dòng)板只作為支撐喇叭嘴支座的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有受到牽拉作用力的影響，減少損壞的機(jī)率。如圖1：

6.實(shí)施步驟

主要是：（1）將平衡塊和曲柄頸裝在曲柄盤上，把管支架和連桿柄相連接，插入銷子，并用螺釘鎖緊。（2）將定位件插銷棒伸入測(cè)量嘴架內(nèi)，并加以?shī)A緊，把棒料導(dǎo)軌套在定位件的芯棒上，然后將測(cè)量嘴架與定位件一起裝在機(jī)器上。（3）輕輕旋轉(zhuǎn)棒料導(dǎo)管和測(cè)量嘴架上的螺釘，移動(dòng)定位件，調(diào)整測(cè)量嘴架使定位件的芯棒不受防礙地伸入定位件的孔內(nèi)。（4）擰緊棒料導(dǎo)管和測(cè)量嘴架的螺釘。從機(jī)上拆下定位件和插銷棒將喇叭嘴裝入管支架內(nèi)，并加以?shī)A緊。用板手轉(zhuǎn)動(dòng)箱體上的刀頭軸，刀殼體轉(zhuǎn)動(dòng)，管支架往復(fù)運(yùn)動(dòng)，測(cè)出管支架的行程，先將管支架固定在行程的一半處。松開刀盤法蘭的四個(gè)固定螺釘。轉(zhuǎn)動(dòng)刀殼體直到其中的一塊刀片處在切割位置，即刀片處在后嘴管與喇叭嘴之間（M）處。重新擰緊螺釘，此時(shí)刀片必須平行地從后嘴管與喇叭嘴之間通過(guò)。

7.改進(jìn)后效果

改進(jìn)后的濾棒成型機(jī)經(jīng)過(guò)6個(gè)月的運(yùn)行，沒(méi)有發(fā)生振動(dòng)板斷裂損壞故障，設(shè)備的有效作業(yè)率98%，刀頭切割速度4000支/分鐘，達(dá)到了預(yù)期的目的，進(jìn)一步提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，減少停機(jī)時(shí)間，維修和操作人員勞動(dòng)降低勞動(dòng)強(qiáng)度。每年可以節(jié)省大約2萬(wàn)元的備件損耗費(fèi)用。

8.結(jié)束語(yǔ)

改進(jìn)濾棒成型機(jī)的喇叭嘴振動(dòng)板只是一項(xiàng)小小的技術(shù)改造，此項(xiàng)技術(shù)改造的成功使設(shè)備故障隱患得到了圓滿的解決，提高了工作效率，達(dá)到了我們預(yù)期的目的。更重要的是提高了我們動(dòng)手解決實(shí)際困難的能力 ，堅(jiān)定了我們克服生產(chǎn)活動(dòng)中各種困難的信心。

［1］沈陽(yáng)沈飛民品工業(yè)有限公司煙草機(jī)械廠：《 ZL22濾棒成型機(jī)組機(jī)械說(shuō)明書》.

［2］上海煙草機(jī)械廠：《KDF2過(guò)濾棒成型機(jī)使用說(shuō)明書》

［3］王志堅(jiān)，主編 .煙機(jī)設(shè)備修理技師培訓(xùn)教材（濾棒成型設(shè)備）［M］ ，2002.11

［4］陳剛，楊舉鑾.鉗工［M］，中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，1996.10