CN104217466B - 基于rfid的通行方向识别系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于RFID的通行方向识别系统，属于无线通信技术领域。本发明提出基于RFID的通行方向识别系统及方法，该系统在判定区域安装一组读卡器，读取通行人员或车辆所携带的RFID射频卡，根据不同读卡器读取到信息的时间差来判断人员或车辆通行方向，同时该系统能够统计出通行人员的通行时间、工作时间等信息，并将数据通过数据通信网络发送到远端服务器。本发明为企业或其他单位提供一种智能化、安全化以及信息化的人员管理系统，可有效地保障单位的规范运作与管理。
Description
技术领域
本发明涉及基于RFID的通行方向识别系统，属于无线通信技术领域。
背景技术
RFID(射频识别：radio frequency identification)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。由于其成本低廉，部署简单，已经被广泛地应用于各种门禁考勤等人员管理系统中。
但目前基于RFID技术的各类门禁考勤等人员管理系统存在一定弊端。首先，大部分系统使用的是接近式读卡装置，读卡距离较近，需要主动进行打卡操作，在人员流动大的场合工作效率低，甚至无法使用；其次，现有系统无法判断人员通行方向，不能自动监控与管理人员，需要在系统外通过人工方式进行判断、统计等操作。
发明内容
为了解决上述问题，这里提出一种基于RFID的通行方向识别系统，该系统在判定区域安装一组(至少两个)读卡器，读取通行人员或车辆所携带的RFID射频卡，根据不同读卡器读取到信息的时间差来判断人员或车辆通行方向，并将读卡数据通过互联网络发送到上位机服务器存储记录。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
基于RFID的通行方向识别系统，读卡器通过移动通信基站和互联网与服务器建立TCP连接；第一读卡器与第二读卡器之间通过有线以太网组成局域网；第一读卡器与第二读卡器与长波授时信号发射台无线连接。
基于RFID的通行方向识别系统的识别方法：接入互联网的服务器，服务器中运行上位机程序；在判定区域设置安装第一读卡器与第二读卡器，第一读卡器与第二读卡器之间通过有线以太网组成局域网；第一读卡器与第二读卡器之间通过有线以太网通信传送数据、对时指令；在读卡器能够收到长波授时信号发射台发送的标准对时信号时，第一读卡器与第二读卡器通过长波授时信号发射台校准本机时间，实现第一读卡器与第二读卡器之间的时间同步；若第一读卡器与第二读卡器无法收到长波授时信号发射台的标准对时信号或信号受到干扰无法完成对时情况时，第一读卡器通过移动通信基站连接互联网中授时服务器，获取标准时间，以校准自身时钟，再通过有线以太网向第二读卡器发送对时指令，以实现主从设备间时间同步；第一读卡器通过移动通信基站和互联网与服务器建立TCP连接，发送读卡记录和通行记录。
在判定区域安装一组读卡器，读卡器的布局根据不同应用环境设计(不同场合对读卡器的读卡范围的限制不同，即部分场合在同一时间一张RFID卡不能被两个读卡器同时访问)。读卡器的数量根据实际判定区域面积可灵活配置，但至少安装两个读卡器。安装的读卡器中一个作为主机，其余读卡器作为从机。主机与从机在硬件上相同，主、从机由软件配置决定。作为从机的读卡器负责读卡，并去除读卡数据中的冗余数据，生成带时间戳的读卡数据，并将读卡数据通过有线以太网发送到主机读卡器。作为主机的读卡器除具有和从机读卡器相同的读卡功能外，还能将从机发来的读卡记录与主机的读卡记录进行时间戳比较，通过方向判别算法生成通行记录，并将通行记录通过互联网发送到上位机服务器。
读卡过程中由于人员或车辆通过读卡器的读卡区域需要一段时间，连续读卡会产生大量冗余数据，因此读卡器采用下述方法去除冗余数据。对于同一张卡(通过ID识别)，读卡器第一次读到该卡时，生成读卡记录，读卡记录生成后启动超时定时器，若定时器超时前没有再次读到该卡，则判定一个读卡记录结束；若在定时器超时前读到该卡数据，则更新之前生成的读卡记录，并重新设定定时器，判定是否再次读到该卡数据。依此循环，直到生成读卡记录。
主机读卡器中通行方向判别算法为：主机根据从机的读卡记录和本机的读卡记录，合并同一卡号同一位置(前方/后方)的读卡记录，重新生成完整的读卡记录。读卡记录中同一卡号的数据按时间由早到晚排序，在排序记录中提取通行记录，提取方法是根据生成读卡记录的读卡器位置成对提取，如位置关系为“前-后”的两条记录生成的通行记录方向为“进”，位置关系为“后-前”的两条记录生成的通行记录方向为“出”。每个卡的通行记录生成后，保留最后一条读卡记录，在下一次生成通行记录前将该记录合并到读卡记录中。
上述算法实现的关键是主机读卡器与从机读卡器之间严格的时间同步，这里采用长波授时同步与网络同步两种方式，以保证读卡器之间精确的时间同步。长波授时同步是指每个读卡器通过长波授时电台发送的标准时间(北京时间)信号来校准自己的时钟，所有读卡器时间与标准时间校准后即可保证读卡器间时间同步。网络同步是指主读卡器通过互联网的时间服务器将本机时间同步为标准时间，再通过局域网将其他从机读卡器时间校准为标准时间，以实现时间同步。系统中长波授时同步的优先级高于网络同步，在能收到有效长波授时信号情况下系统使用授时台同步，当由于干扰或地理条件限制无法收到授时信号时，系统使用网络同步方式同步时间。
读卡器由下述模块构成：电源模块、微处理器、RAM模块、FLASH模块、移动通信模块、以太网接口模块、时钟模块、长波授时模块、RFID读卡模块、声光指示单元、配置接口。电源模块，用于将外部提供的电源转换为各模块需要的工作电压，为读卡器供电，典型的是将220V交流市电转换为5V和3.3V直流电。微处理器，用于配制读卡器中各个模块，同时完成对读卡数据的运算处理。RAM模块用于临时存储需要处理的读卡数据，或作为微处理器运算的临时存储区。FLASH模块，用于保存需要掉电不丢失的数据，包括读卡器配置数据、未发送的读卡记录、未发送的通行记录。移动通信模块，现有2G/3G/4G网络中能够进行IP数据通信的模块，用于主机读卡器将通行记录发送到上位机服务器。以太网接口模块，用于主机读卡器与从机读卡器之间进行数据通信。时钟模块，为读卡器提供标准时间，用于生成读卡记录和通行记录的时间戳。长波授时模块，接收标准长波授时电台发送的授时信号，用于校对读卡器的时钟模块。RFID读卡模块，用于读取人员或车辆所携带的RFID射频卡信息。声光指示单元，通过蜂鸣器和发光二极管指示有效的读卡操作。配置接口，提供标准的接口，如RS232、RS485，用于配置读卡器工作参数。
读卡器可配置的工作参数包括：类型，指定该读卡器运行在主机模式或从机模式；设备ID，读卡器的唯一编号；位置，指定该读卡器安装位置为前方或后方；读卡超时时间，超时定时器时间，用于去除通行过程中产生的冗余读卡数据；本地IP地址，该读卡器在有线以太网(局域网)中的网络地址；子网掩码，局域网的子网掩码；本地端口，对于主机读卡器，本地端口为局域网中监听的端口号，其它从机读卡器与该端口建立TCP连接，对于从机读卡器，本地端口为其向主机读卡器发起TCP连接使用的端口号；远程IP地址，对于主机读卡器，该地址为上位机服务器的IP地址，对于从机读卡器，该地址为主机读卡器的IP地址；远程端口，对于主机读卡器，远程端口为上位机服务器的端口号，用于主机读卡器通过互联网与服务器建立TCP连接，对于从机读卡器，该参数应设置为主机读卡器的本地端口，使其可以在局域网中与主机读卡器建立TCP连接。
上位机端，设置一个可以接入互联网的服务器，服务器中安装数据库，并运行上位机程序。主机读卡器与上位机之间建立TCP连接，在生成完整的读卡记录后和通行记录后，将数据发送到上位机。上位机程序收到主机读卡器发送的通行记录和读卡记录后向其发送响应，主机读卡器收到响应后删除其FLASH中的记录，释放存储空间。若网络中断或数据传输失败等原因造成主机读卡器无法收到上位机响应，读卡器会保留FLASH中的记录，并在网络恢复时重新发送，直到发送成功。
管理人员通过上位机程序可以查看通行人员的进出记录以及工作时间等统计信息。
本发明的有益效果表现在：
与传统门禁系统相比，无需人工参与即可实现智能化考勤，对于人员流量大的场合，可大大提高考勤效率，缩短通行时间。同时，有效解决现有系统无法判断人员通行方向的难题。
系统时间自动校准，在没有管理员维护情况下系统可以稳定工作，提供精确的考勤时间，降低了系统运行的维护成本。
附图说明
图1是系统示意图；
图2是读卡器原理框图；
图3是读卡器安装布局示意图。
图中，1、第一读卡器，2、第二读卡器，3、有线以太网，4、移动通信基站，5、互联网，6、服务器，7、长波授时信号发射台，8.电源模块，9.RAM模块，10.FLASH模块，11.微处理器，12.移动通信模块，13.以太网接口模块，14.配置接口，15.时钟模块，16.长波授时模块，17.声光指示模块，18.RFID读卡模块，19、第三读卡器，20、第四读卡器，21、人员，22、RFID射频卡，23、车辆。
具体实施方式
为了能更清楚的理解本发明的内容，以下结合附图以一个主机读卡器和一个从机读卡器为例做详细说明，但不作为本发明技术方案的限定。
如图1至图3所示：基于RFID的通行方向识别系统，第一读卡器1通过移动通信基站4和互联网5与服务器6建立TCP连接；读卡器10与第二读卡器2之间通过有线以太网3组成局域网；第一读卡器1及第二读卡器2与长波授时信号发射台7无线连接。
基于RFID的通行方向识别系统的识别方法：接入互联网5的服务器6，服务器6中运行上位机程序；在判定区域设置安装第一读卡器1和第二读卡器2，读卡器之间通过有线以太网3组成局域网；第一读卡器1和读卡器2之间通过有线以太网通信传送数据、对时指令；在读卡器能够收到长波授时信号发射台7发送的标准对时信号时，第一读卡器1及读卡器2通过长波授时信号发射台7校准本机时间，实现第一读卡器1和第二读卡器2之间的时间同步；若第一读卡器1及第二读卡器2无法收到长波授时信号发射台7的标准对时信号或信号受到干扰无法完成对时情况时，读卡器1通过移动通信基站4连接互联网5中授时服务器，获取标准时间，以校准自身时钟，再通过有线以太网3向第二读卡器2发送对时指令，以实现主从设备间时间同步；第一读卡器1通过移动通信基站4和互联网5与服务器6建立TCP连接，发送读卡记录和通行记录。
构建图1所示的系统，系统包括：接入互联网5的服务器6，服务器6中运行上位机程序；在判定区域设置安装第一读卡器1和第二读卡器2，第一读卡器1与第二读卡器2之间通过有线以太网3组成局域网；第一读卡器1和第二读卡器2之间通过有线以太网通信(传送数据、对时指令)；在读卡器能够收到长波授时信号发射台7发送的标准对时信号时，读卡器通过长波授时信号发射台7校准本机时间，实现第一读卡器1和第二读卡器2之间的时间同步；若读卡器无法收到长波授时信号发射台7的标准对时信号或信号受到干扰无法完成对时情况时，第一读卡器1通过移动通信基站4连接互联网5中授时服务器，获取标准时间，以校准自身时钟，再通过有线以太网3向第二读卡器2发送对时指令，以实现主从设备间时间同步；第一读卡器1通过移动通信基站4和互联网5与服务器6建立TCP连接，发送读卡记录和通行记录。
读卡器原理框图如图2所示：电源模块8给微处理器11提供电源，微处理器11连接RAM模块9，微处理器11连接FLASH模块10，微处理器11连接移动通信模块12，微处理器11连接以太网接口模块13，微处理器11连接配置接口14，微处理器11连接时钟模块15，微处理器11连接长波授时模块16，微处理器11连接声光指示模块17，微处理器11连接RFID读卡模块18。
系统工作过程如图3所示。这里规定第三读卡器19所在位置为“前”，第四读卡器20所在位置为“后”，由第三读卡器19到第四读卡器20方向为“入”，相反通行方向为“出”。当持有RFID射频卡22的人员21通过第三读卡器19的读卡区域时，第三读卡器19记录RFID射频卡22的卡号和当前时间①，并生成读卡记录；当人员21通过第四读卡器20的读卡区域时，第四读卡器20记录RFID射频卡22的卡号和当前时间②，并生成读卡记录2。人员通过后，第四读卡器20通过局域网将读卡记录2发送给第三读卡器19，第三读卡器19收到读卡记录2后以及本机的读卡记录1，通过方向判别算法生成通行记录，并将通行记录发送到上位机，实现通行方向的识别和记录。
该系统在判定区域安装一组(至少两个)第三读卡器19及第四读卡器20，读取通行人员或车辆23所携带的RFID射频卡，根据不同读卡器读取到信息的时间差来判断人员或车辆23通行方向，并将读卡数据通过互联网络发送到上位机服务器存储记录。
Claims (1)
1.一种基于RFID的通行方向识别系统，该系统为：第一读卡器（1）通过移动通信基站（4）和互联网（5）与服务器（6）建立TCP连接；第一读卡器（1）与第二读卡器（2）之间通过有线以太网（3）组成局域网；第一读卡器（1）及第二读卡器（2）与长波授时信号发射台（7）无线连接；
其特征在于：基于RFID的通行方向识别系统的识别方法为：接入互联网（5）的服务器（6），服务器（6）中运行上位机程序；在判定区域设置安装第一读卡器（1） 和第二读卡器 （2），读卡器之间通过有线以太网（3）组成局域网；第一读卡器（1）和第二读卡器 （2）之间通过有线以太网通信传送数据、对时指令；在读卡器能够收到长波授时信号发射台（7）发送的标准对时信号时，第一读卡器（1）及第二读卡器（2）通过长波授时信号发射台（7）校准本机时间，实现第一读卡器 （1）和第二读卡器 （2）之间的时间同步；若第一读卡器（1）及第二读卡器（2）无法收到长波授时信号发射台（7）的标准对时信号或信号受到干扰无法完成对时情况时，第一读卡器（1）通过移动通信基站（4）连接互联网（5）中授时服务器，获取标准时间，以校准自身时钟，再通过有线以太网（3）向第二读卡器 （2）发送对时指令，以实现主从设备间时间同步；第一读卡器 （1）通过移动通信基站（4）和互联网（5）与服务器（6）建立TCP连接，发送读卡记录和通行记录。
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Denomination of invention: RFID based traffic direction recognition system and method Effective date of registration: 20230406 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Bank of Guangzhou Co.,Ltd. Liwan sub branch Pledgor: Xiyangyang Technology Services (Guangdong) Co.,Ltd. Registration number: Y2023980037445 |
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Denomination of invention: RFID based traffic direction recognition system and method Granted publication date: 20160817 Pledgee: Bank of Guangzhou Co.,Ltd. Liwan sub branch Pledgor: Xiyangyang Technology Services (Guangdong) Co.,Ltd. Registration number: Y2024980014242 |
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