CN101139896A

CN101139896A - 一种基于情境感知的智能门禁系统

Info

Publication number: CN101139896A
Application number: CNA2007100253791A
Authority: CN
Inventors: 吕建; 陶先平; 徐锋
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2008-03-12

Abstract

本发明公开了一种基于情境感知的智能门禁系统，它包括安装在办公室内外并和服务器相连的位置信号接收器和RFID读卡器，由人员佩带的胸卡，和服务器相连的电子门锁，服务器执行步骤为：a)情境感知：胸卡中的RFID标签、位置信号发射器与RFID读卡器和位置信号接收器配合使用得到低层情境，b)情境融合：依据推理规则自动将低层情境经规则推理得到高层情境；c)事件驱动：自动识别流程，将其翻译成XML格式的过程定义；d)动作：发出信号命令电子门锁完成锁/开锁动作。本发明使工作人员及宾客只需佩戴胸卡，即可自行出入办公室而无需关注开门或关门等动作，不仅大大提高了办公室的安全性，同时还减少了人员出入的不便。

Description

一种基于情境感知的智能门禁系统

一、技术领域

本发明涉及一种办公场所的智能门禁系统，特别应用了基于传感器的情境感知和融合技术，实现了一个信息化、可定制的办公场所安全保障系统。

二、背景技术

随着计算设备的小型化和人机交互方式的自然化，普适计算(pervasivecomputing)成为了可能。普适计算旨在提供随时随地的计算服务，变以计算为中心为以人为中心。它使人们可以集中精力于事务的处理，减少对计算设备的关注程度。而情境感知(context-awareness)是普适计算的重要方面。情境感知的主要手段是通过传感器等设备来感知位置、温度、光线等信息，经过计算系统的处理、融合来触发服务，达到自动完成工作、减少用户负担的目的。

另一方面，办公场所房间众多，工作人员走动频繁，并且贵重物品或机密资料较多，而办公人员通常没有随手关门的习惯，这容易给不法分子可乘之机，造成财产和机密信息的损失。

一种办公场所的门禁系统的优秀的解决方案应该在不增加办公人员的负担的前提下完成对财产的保护，这种保护不应依赖于人的记忆或细心等不可控因素。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于情景感知的智能门禁系统，其可以减少或消除用户对门锁等安全防盗设备的关注，自动完成办公场所的安全保卫工作，并为宾客来访等事件提供流程化自动服务。

本发明所述的一种基于情境感知的智能门禁系统，它包括电子门锁，RFID读卡器、位置信号接收器、集成RFID标签和位置信号发射器的胸卡以及服务器，所述位置信号接收器和RFID读卡器安装在办公室内外并和服务器相连，胸卡由人员佩带，电子门锁安装在办公室的门上并和服务器相连受其控制，为了使人无需关注开门关门等动作，由系统自动识别人的身份并完成这些动作，该服务器执行如下步骤：

a)情境感知：胸卡中的RFID标签、位置信号发射器与安装在办公室内外的RFID读卡器和位置信号接收器配合使用得到低层情境，即佩带该胸卡的人员在办公室的位置，而RFID标签的ID和人员是一一对应的，该低层情境可以表述为：(sb，locateIn，region)；

b)情境融合：依据推理规则自动将低层情境经规则推理得到高层情境；

c)事件驱动：自动识别流程，将其翻译成XML格式的过程定义；

d)动作：发出信号命令电子门锁完成锁/开锁动作。

该服务器在处理情境融合过程中至少使用了以下规则中的一个：

规则一：(x，is，officeRoom)AND(x，belongsTo，y)AND not(y，locateIn，room311)→not(y，locateIn，hisOfficeRoom)；

规则二：(x，at，(w，a1，b1))AND(y，at，(t，a2，b2))AND(w＝t)AND(|a1-a2|＜100)AND(|b1-b2|＜100)→(x，near，y)AND(x，locateIn，w)；

规则三：(x，near，y)AND(y，on，z)AND(x，locateIn，w)AND(z，neighborTo，w)→(x，inFrontOfDoor，z)；

规则四：(x，inFrontOfDoor，z)AND(z，is，officeRoom)AND(z，belongsTo，x)→(x，inFrontOf，hisOfficeDoor)。

此外，在办公室外还可以装有与服务器连接的短信发送器用于发送信息至人员手机。也可以安装用于显示相关信息的液晶屏。

本发明通过RFID和位置传感器(Cricket)，获得办公室人员的ID和位置情境(context)，并输送到服务器的情境融合部件中，然后根据一系列规则推导出事件，例如主人离开、宾客来访等。这些事件触发不同的工作流，工作流引擎根据需要控制电子门锁、短信发送器、液晶屏等部件，协调工作，构造一个自动化的、功能可定制的智能门禁系统。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：办公室工作人员及宾客只需佩戴有集成RFID标签和位置信号发射器的胸卡，即可自行出入办公室而无需关注开门或关门等动作，这些动作由系统自动识别人的身份并完成。本发明不仅大大提高了办公室的安全性，同时还减少了人员出入的不便。

四、附图说明

图1显示了本发明的布局和应用环境。

图2-1，2-2，2-3分别显示了三个典型应用场景。

图3是图2-1所示场景对应的本发明的输入流程图。

五、具体实施方式

1、硬件环境：

(1)办公室及其周围的天花板上安装位置传感器和RFID读卡器，它们和服务器相连。

(2)办公室人员及宾客佩带胸卡，胸卡中集成RFID标签和位置传感器。

(3)办公室的门上安装电子门锁，电子门锁和服务器相连。

(4)至少一台计算机作为系统的服务器。

(5)选配手机(短信发送器)和手写液晶屏。它们服务器相连，后者安装与办公室的门上。

环境布局如图1所示。

2、场景：

图2-1，2-2，2-3显示了本系统的三个典型应用场景。为解释方便，假设此办公室为单人办公室。即一个办公室的主人只有一个。

如图2-1所示，当办公人员离开自己的办公室时，他无需自己手动关门，传感器检测到他的离开，触发图示流程启动，系统检测门是否处于闭合状态(门和门框是否处于同一平面)，若不是，则服务器系统发送短消息通知主人此异常情况(门上装有闭合器，除有人出入时，都应闭合)；否则控制锁舌伸出，门锁上。

如图2-2所示，当工作人员来到自己的办公室门外时，传感器验证其身份，并感知其位置，自动缩回锁舌，他即可推门进入。

图2-3描述了当宾客来访时系统的工作流程。有宾客来到办公室门口时，系统判断主人此时是否在办公室内，若在，则在主人办公桌上的计算机上显示提示信息，并询问主人此时是否愿意接见，若愿意，则办公室门上的手写液晶屏显示欢迎信息，锁舌缩入，提示宾客推门。若主人不在或主人此事不愿意接待客人，则手写液晶屏提示客人：主人不在，并请客人在液晶屏上留言。

3、技术描述：

(1)情境感知：

从传感器得到的只是低层情境(low level context)，需要通过本发明的情境融合技术得到高层情境(high level context)，情境由(subject，predication，object)三元组表示。情境融合在服务器(如图一)上完成。

具体地，RFID标签和读卡器配合使用，得到的低层情境是：佩带某标签的人是否在某区域中，而标签的ID和工作人员是一一对应的，所以，此低层情境即为：(sb，locateIn，region)(区域通常以房间作为分隔)。

位置传感器的原理是通过音速和无线电波的速度差来获得两个此类传感器间的距离。这个距离也即为低层情境。本发明中，通过分别测量人佩带的传感器到固定在办公空间内的三个以上的传感器间的距离，用三点定位的方法计算出人在空间内的坐标(sid，x，y，z)，其中sid为房间号(区域号)，x、y为人在房间内的水平位置，z为佩带的传感器到地面的垂直高度。(Sb，at，(sid，x，y))为次低层情境，z在此应用中无需使用。

(2)情境融合：

对于图2-1中所示的“主人离开办公室”，此事件是一个高层情境。我们假设一个具体例子：张三离开他的办公室，张三的办公室为311。此高层情境为not(张三，locateIn，hisOfficeRoom)，它的推导过程为：

(room311，is，officeRoom)AND(room311，belongsTo，张三)AND not(张三，locateIn，room311)→not(张三，locateIn，hisOfficeRoom)。

此推导过程使用了规则一：

(x，is，officeRoom)AND(x，belongsTo，y)AND not(y，locateIn，room311)→not(y，locateIn，hisOfficeRoom).

规则一中，(x，is，officeRoom)是(x，belongsTo，y)持久情境(persistentcontext)，由系统开发人员输入并维护。由低层、次低层情境根据规则推导出高层情境，并解决推理结果间冲突的过程即为情境融合。

图2-1中“主人回到办公室”与上例类似。

图2-2中，“主人来到办公室门外”也为高层情境，即(张三，inFrontOf，hisOfficeDoor)，它的推理过程为：

(张三，at，(room310，200，80))AND(doorA，at，(room310，180，0))→(张三，near，doorA)AND(张三，locateIn，room310)，

(张三，near，doorA)AND(doorA，on，room311)AND(张三，locateIn，room310)AND(room311，neighborTo，room310)→(张三，inFrontOfDoor，room311)，

(张三，inFrontOfDoor，room311)AND(room311，is，officeRoom)AND(room311，belongsTo，张三)→(张三，inFrontOf，hisOfficeDoor)。

此例中“接近办公室门外”要用到位置传感器获取的位置信息。此例中(doorA，at，(room310，180，0))，(doorA，on，room311)，(room311，neighborTo，room310)等均为持久情境。值得注意，一扇门属于两个房间(区域)，它在两个区域中都有坐标。(doorA，at，(room310，180，0))是doorA的中轴线在room310中的坐标，同样，它在room311中也应有一坐标。上述例子用到以下规则：

其中规则二意即：人与门间的垂直距离小于100，且与门中轴线水平偏差小于100(单位厘米)，即为“接近”。

图2-3中的“宾客来访”与此例类似。

(3)事件驱动流程：

图3显示了对应于图2-1的系统输入。本发明可以自动识别如图3所示的流程，将其翻译成XML格式的过程定义，由本发明中实现的工作流引起解释执行这个过程。

如图3，本发明用RDQL语言描述事件，如“主人离开办公室”描述为：select？xwhere(？x prefix：locateIn prefix：hisOfficeRom)using prefix for & 1t；…& gt；DEMODED。其中…省略了一个字符串，它用来保证唯一性，无具体语义。RDQL是RDF上的查询语言，我们用RDF来描述情境三元组。其中DEMODED表示此情境过期，我们用此方式来表示逻辑取反。一旦上述事件发生，此流程被激活，按照此流程运行。

图3中的service_01和service_02分别代表“发指令控制门锁锁上”和“控制短信发送器发短信通知主人门出现异常”两个服务模块。图2-2和2-3的工作流程图与此类似。

(4)动作：

本发明将RFID、位置传感器、电子门锁、手写液晶屏、短信发送器(或手机)等部件集成到一起，协调工作，共同构建成一个智能门禁系统。

其中RFID标签和读卡器、位置传感器为信息采集部件，手写液晶屏、短信发送器为动作部件，电子门锁既是动作部件，它接收命令完成锁/开锁等动作，又是传感器，它感知门是否处于闭合状态。传感器将采集到的数据传送给服务器，经过服务器的推理融合，得到高层情境，并以此驱动工作流程，工作流程调用具体的活动程序模块，指挥动作执行装置动作。

Claims

1.一种基于情境感知的智能门禁系统，其特征是：它包括电子门锁，RFID读卡器、位置信号接收器、集成RFID标签和位置信号发射器的胸卡以及服务器，所述位置信号接收器和RFID读卡器安装在办公室内外并和服务器相连，胸卡由人员佩带，电子门锁安装在办公室的门上并和服务器相连受其控制，为了使人无需关注开门关门等动作，由系统自动识别人的身份并完成这些动作，该服务器执行如下步骤：

a)情境感知：胸卡中的RFID标签、位置信号发射器与安装在办公室内外的RFID读卡器和位置信号接收器配合使用得到低层情境，即佩带该胸卡的人员在办公室的位置，而RFID标签的ID和人员是一一对应的；

b)情境融合：依据推理规则将低层情境经规则推理得到高层情境；

d)动作：发出信号命令电子门锁完成锁/开锁动作。

2.根据权利要求1所述的基于情境感知的智能门禁系统，其特征是：所述服务器在处理情境融合过程中至少使用了以下规则中的一个：

3.根据权利要求1或2所述的基于情境感知的智能门禁系统，其特征是：在办公室外装有用于显示相关信息的液晶屏并与服务器相连。

4.根据权利要求1或2所述的基于情境感知的智能门禁系统，其特征是：在办公室外装有与服务器连接的短信发送器，用于发送信息至人员手机。