CN105844311A - 融合双频段rfid信号的集中管控系统及方法 - Google Patents

融合双频段rfid信号的集中管控系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种融合双频段RFID信号的集中管控系统及方法。其中系统包括：人员射频卡、物品射频卡、物品读卡器、人员读卡器、控制器，所述人员射频卡具有第一频率，用于人员管控的识别；所述物品射频卡具有第二频率，用于物品管控的识别；所述人员读卡器用于读取所述人员射频卡的卡号；所述物品读卡器用于读取所述物品射频卡的卡号；所述控制器用于接收所述人员读卡器和/或所述物品读卡器传送的卡号，将卡号与预存数据比对进而判断卡号对应的是人员还是物品，并根据判断结果进行记录和处理。本发明的融合双频段RFID信号的集中管控系统及方法，能够节约了硬件资源成本，减轻各个单一化模块的繁琐连线的问题，方便使用。

Description

融合双频段RFID信号的集中管控系统及方法
技术领域
本发明涉及RFID技术领域，具体涉及一种融合双频段RFID信号的集中管控系统及方法。
背景技术
RFID全称是Radio Frequency Identification。它是一种从20世纪90年代兴起的一种无线自动识别技术，通常是通过空间耦合，以无线射频方式进行非接触双向通信，来达到识别目标物体并进行数据信息交换的目的。与传统识别方式相比，RFID技术并不要求物理接触、也不要求物理可见、也没有必要人为参与，便能够实现信息交换和处理，操作非常方便。具有存储量大、识别速度快、抗干扰性强、效率高、寿命长等优点。
在RFID系统中，识别信息存放在电子数据载体中，电子数据载体称为射频卡，既可随身携带，也可附着在物品表面。每个射频卡均具有全球唯一的卡片序列号，简称卡号或ID号。射频卡中存放的识别信息由读卡器读出，从而实现对该物品的自动辨识与追踪。RFID技术目前已经得到了广泛的使用，比如我们身边常见的公交一卡通，门禁，停车场管理等。
不同工作频率的RFID拥有不同的读写距离，一般频率越高其读写距离越远。和我们听的收音机道理一样，射频卡和读卡器也要调制到相同的频率才能工作。不同频段的RFID应用都是各自独立分开使用在不同的场景。对于需求多种频段RFID设备的复杂环境时，会采用多个不同频段控制器的单独控制。这种单一化的控制管理方案，往往需要控制器资源种类数量较多，具有费用高、连接传输数据线麻烦、管理单一化等缺点。例如，智能实验室管理系统，既要通过门禁实现人员的考勤，又要对重要设备进行安全管理。如果分别对人员和设备进行控制管理，管理系统较复杂且费用高。
针对现有技术中存在的问题，需要一种新的融合双频段RFID信号的集中管控系统及方法。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种融合双频段RFID信号的集中管控系统及方法，能够实现对人员和设备的集中管理和控制。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的第一方面，一种融合双频段RFID信号的集中管控系统，包括：人员射频卡、物品射频卡、物品读卡器、人员读卡器、控制器，所述人员射频卡具有第一频率，用于人员管控的识别；所述物品射频卡具有第二频率，用于物品管控的识别；所述人员读卡器用于读取所述人员射频卡的卡号；所述物品读卡器用于读取所述物品射频卡的卡号；所述控制器用于采集所述人员读卡器和/或所述物品读卡器的卡号，将卡号与预存数据比对进而判断卡号对应的是人员还是物品，并根据判断结果进行记录和处理。
根据本公开的一实施方式，还包括服务器，所述控制器将接收的卡号对应的信息处理为统一的数据格式，传送给所述服务器。
根据本公开的一实施方式，所述记录和处理包括：对于物品，记录物品的进出信息和更改物品的状态；对于人员，记录人员的进出信息和判别人员的门禁权限。
根据本公开的一实施方式，所述第一频率为13.56MHZ，所述第二频率为900MHZ，所述控制器采用嵌入式Cortex-A8处理器的S5PV210芯片。
根据本公开的一实施方式，所述统一的数据格式为64bit，包括频段标识位、射频卡号、人员或物品标识位、读卡器编号和系统预留。
根据本公开的一实施方式，所述服务器采用C#语言编写的C/S架构管理软件，用于对所述控制器的参数进行设置，包括添加/删除/修改人员基本信息、门禁权限控制、考勤数据处理、物品入库、物品出入管理、视频信息存储查看。
根据本公开的一实施方式，所述服务器用于人员、物品动态信息发布。
根据本公开的一实施方式，还包括摄像头，所述摄像头由所述控制器进行控制，用于对物品进出进行视频记录。
根据本公开的一实施方式，还包括门磁锁、报警器和火警检测器，所述门磁锁、所述报警器和所述火警检测器由所述控制器进行控制。
根据本公开的第二方面，一种融合双频段RFID信号的集中管控方法，包括以下步骤：
读取人员携带的具有第一频率的射频卡卡号和/或物品粘贴的具有第二频率的射频卡卡号；
将读取的所述卡号传送给控制器；
所述控制器将所述卡号与预存数据比对，进而判断所述卡号对应的是人员还是物品，并根据判断结果进行记录和处理。
根据本公开的一实施方式，还包括：所述控制器将接收的卡号对应的信息处理为统一的数据格式，传送给服务器。
根据本公开的一实施方式，所述记录和处理包括：对于物品，记录物品的进出信息和更改物品的状态；对于人员，记录人员的进出信息和判别人员的门禁权限。
根据本公开的一实施方式，所述第一频率为13.56MHZ，所述第二频率为900MHZ，所述控制器采用嵌入式Cortex-A8处理器的S5PV210芯片。
根据本公开的一实施方式，所述统一的数据格式为64bit，包括频段标识位、射频卡号、人员或物品标识位、读卡器编号和系统预留。
根据本公开的一实施方式，所述服务器采用C#语言编写的C/S架构管理软件，用于对所述控制器的参数进行设置，包括添加/删除/修改人员基本信息、门禁权限控制、考勤数据处理、物品入库、物品出入管理、视频信息存储查看。
根据本公开的一实施方式，所述服务器用于人员、物品动态信息发布。
根据本公开的一实施方式，还包括：所述控制器对摄像头进行控制，对物品进出进行视频记录。
根据本公开的一实施方式，还包括：所述控制器对门磁锁、报警器和火警检测器进行控制。
本发明的融合双频段RFID信号的集中管控系统及方法，利用两种不同频段的RFID信号的自动识别距离不同，将双频段的射频卡融合使用，两种射频卡信息统一由一个多功能控制器收集存储并进行处理，人员和物品两种射频卡信息采用统一数据格式上传至服务器，节约了硬件资源成本，减轻了各个单一化模块的繁琐连线的问题，方便使用。
附图说明
图1为根据本发明一实施方式的融合双频段RFID信号的集中管控系统的示意图。
图2为根据本发明一实施方式的融合双频段RFID信号的集中管控系统的数据传输示意图。
图3为根据本发明一实施方式的融合双频段RFID信号的集中管控方法的流程图。
图4为根据本发明另一实施方式的融合双频段RFID信号的集中管控系统的拓扑图。
具体实施方式
本发明的融合双频段RFID信号的集中管控系统及方法利用RFID的自动识别技术对办公场所的人员和设备进行监控和记录，从而实现人员和物品的集中管理。信息获取通过读卡器自动识别射频卡卡号来实现。射频卡拥有全球唯一的卡片序列号，简称卡号或者ID号。RFID自动识别技术的不同频段的读写距离不同。一般来说卡片的频率越高读写距离越长。所以本发明为人员和物品配备了两种不同读写距离的射频卡。物品配备的是900MHZ的高频远距离射频卡，即物品射频卡。而13.56MHZ中频近距离射频卡作为人员的RFID标签射频卡，即人员射频卡。其中，13.56MHz的射频卡一般应用于电子车票、身份证、门禁等近距离场景，本发明中标识该卡为人员射频卡。900MHZ高频射频卡的典型应用包括：移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用等远距离场景，主要针对物品进行识别与跟踪，本发明标识该卡为物品射频卡。本发明采用融合双频段RFID信号并进行统一化处理管理的RFID控制器系统，既能利用人员射频卡刷卡实现门禁，又能使用物品射频卡对重要设备进行安全管理，同时门禁刷卡记录的数据信息还可用于人员考勤，此外控制器还综合具有视频监控，火警报警等功能。是一种新型智能化管理系统。
本发明设计的优势：双频段射频卡的融合使用建立卡号-人员，卡号-物品的关联数据库对人员和物品进行标识，统一由一个控制器收集处理读卡器传输的射频卡号信息，节约硬件资源成本，减轻设备连线繁琐的问题，使控制器的应用功能变得更为广泛。人员射频卡可与单位的一卡通进行复合利用，不破坏其本身的原有功能，使用方便。
图1为根据本发明一实施方式的融合双频段RFID信号的集中管控系统的示意图。
如图1所示，以学校实验室的设备和人员管理为例，融合双频段RFID信号的实验室集中管控系统的硬件主要组成包括：人员射频卡101、物品射频卡102、物品读卡器103、人员读卡器104、控制器105、服务器106。人员射频卡101可采用频率为13.56MHZ的近距离中频射频卡，一般其识别距离小于10cm,既可以统一发放门禁卡，也可结合校园已有的一卡通实现。物品射频卡102可采用频率为900MHZ的远距离高频射频卡，其识别距离可达5米，可在需要监控的实验设备上粘贴物品射频卡102。用于检测实验室设备的物品读卡器103可安放在实验室门口上方，利用其远距离的感应特点，当设备进出实验室时能有效地识别粘贴于设备上的远距离物品射频卡102。用于门禁和考勤管理的人员读卡器104可安放在门口一侧的墙壁，以便人员进出实验室进行刷卡。控制器105可采用嵌入式Cortex-A8处理器的S5PV210芯片，其驱动程序和应用程序可在Linux系统中使用C语言编写，ARM-Linux-gcc编译调试，可采用SQLite数据库记录相关的数据信息，控制器105可放在门口天花板处隐藏起来。
控制器105检测不同频段的读卡器传输的射频卡卡号信息，并对该信息进行区分、处理生成统一数据格式和记录，即控制器105得到两种读卡器传输过来的人员射频卡101和物品射频卡102的卡号信息并针对物品和人员做出不同的响应。控制器105对各项数据进行区分、记录、处理，同时又将数据通过网络传输到服务器106的数据库以便存储管理，确保信息的完整性和传输的安全性。系统管理员可运行具有图形化界面的管理软件对控制器105进行参数设置，门禁权限管理，查询人员、设备的状态信息等。
根据一示例实施例，系统还可以配备摄像头107，安装在实验室门口上方，当读卡器检测到有设备进出时，控制器105控制摄像头107启动检测功能，对设备进出时的图像进行视频记录，可采用视频段的存储方式，节省硬盘存储空间，提高视频监测的利用率，以备日后对实验设备的去向进行查证。
根据一示例实施例，系统还可以配备门磁锁108、报警器109和火警检测器110(图中未示出)等，可将门磁锁108和报警器109安装在实验室门口上方，火警检测器110可安放在实验室天花板的位置。控制器105集中控制上述设备。控制器105综合具有门禁、考勤、设备检测、视频记录和烟雾报警等功能，对于随时发生的安全隐患实时监控，可进一步提高实验室的安全性，加强集中管控。
以下举例说明，控制器105中可采用Linux系统，使用C语言编写硬件模块的驱动程序和功能程序，驱动程序主要包含：
1、门锁控制驱动：门禁控制锁开关；
2、警报响应驱动：对于非法设备出入的响应；
3、指示灯驱动：指示控制器105状态；
4、火警检测驱动：火警检测；
5、串口驱动：控制器105与读卡器之间的通信。
功能程序主要包含：
1、实验人员信息进出记录，人员考勤，门禁功能的实现；
2、实验设备进出状态记录；
3、摄像头107的抓拍视频图像信息；
4、数据信息上传至服务器106；
5、报警，火警检测等功能的实现。
控制器105属于下位机，可通过TCP/IP上传给服务器106的数据库，服务器106中可包括上位机系统管理软件和web网页。上位机管理软件主要功能是：控制器105的参数设置(如开门时间，报警响应时间等)，添加/删除/修改人员基本信息，门禁权限控制，考勤数据处理，物品入库，物品出入管理，视频信息存储查看。web网页主要用于人员、物品动态信息实时展示发布。上位机的管理软件和web网页都是使用数据库中的信息。系统的数据传输示意图如图2所示。
图3为根据本发明一实施方式的融合双频段RFID信号的集中管控方法的流程图。
如图3所示，针对图1中的实验室集中管控系统，为便于对控制器105进行配置管理，用C#语言开发了针对控制器105的管理软件，主要功能是对控制器105中的功能参数进行配置，权限的设置，设备的入库，借出、归还查询，人员的门禁，考勤的展示，以及异常情况的提醒功能等。此外，还可实时读取到设备和人员的状态信息，以及数据库存储的人员设备进出时刻信息。同时，建立卡号与人员的关联数据库(卡号-人员)和卡号与设备之间的关联数据库(卡号-物品)。
根据图3的流程，人员进出实验室时主动进行刷卡行为，从而得到该射频卡卡号，读卡器读取卡号后，将卡号传送给控制器105，控制器105判断是人员还是设备。如是人员，门磁锁打开，同时记录时间，卡号信息上传服务器，检索已建立的人员信息库得到人员信息，并且将人员进出实验室的状态和时间记录到上位机管理软件中并处理实现人员的考勤功能，同时判别该人员是否具有开门权限从而实现门禁功能。人员信息的数据库表具体设计如下表：
表1人员数据库表格式
卡号 姓名 工号 门禁权限 门禁期限 实验室编号 使用时刻
该表详细说明如下：
卡号：人员射频卡101中的ID号；
姓名：实验室人员名字信息；
工号：人员编号，例如：学生学号、老师工号；
门禁权限：是否具有该实验室的开门权限；
门禁限期：开门权限的到期时间；
实验室编号：实验室门牌号或其编号；
使用时刻：该人员刷卡时间。
对于设备，当设备进出实验室时，粘贴于设备上的物品射频卡102能被相应的读卡器自动识别并读取到卡号，读卡器读取卡号后，将卡号传送给控制器105，控制器105判断是人员还是设备。如是设备，检索数据库从而得到设备基本信息，记录该设备目前进出状态时间等信息，从而实现对该设备的监控和记录。物品射频卡102的有效识别距离可达5米，其对应的高频读卡器安装在门口上方，当射频卡进出实验室门口时，能够被该读卡器感应，并提取该卡号。物品信息的数据库表设计如下：
表2设备数据库表格式
卡号 设备名称 设备号 入库日期 实验室编号 进出状态 被记录时刻
该表的详细说明如下：
卡号：物品射频卡102中的ID号；
设备名称：实验室设备的具体名称；
设备号：设备统一的编号；
入库时间：设备开始存放实验室的时间；
实验室编号：设备所属实验室编号；
进出状态：设备目前是否存放在实验室；
被记录时刻：设备最近被物品读卡器103读取到的时刻。
本系统的数据格式采用64bit。主要包含频段标识位、卡号、读卡器编号、人员/物品标识位等，其数据格式具体含义如表3所示。控制器105得到卡号后处理成统一的数据格式并上传到服务器106。
表3 64位统一数据格式含义表
基于RFID的集中管控系统及方法将双频段的射频卡融合使用。针对学校的实验室管理，将两种射频卡信息统一由一个多功能控制器105收集存储并进行处理，人员物品信息采用统一数据格式上传至服务器106。其中，13.56MHZ射频卡的复用，既可使用普通13.56MHZ门禁卡，也可采用学校发放的工作在同一频率上的一卡通，节约资源成本，方便使用。
针对考勤管理，可利用校内人员都配备有的13.56MHz校园一卡通，属于近距离中频射频卡。通过读取一卡通的卡号，建立卡号-人员的关联数据库从而绑定人员和一卡通，并建立人员的基本信息数据库。人员进出实验室时主动出示一卡通进行刷卡，从而得到一卡通卡号匹配数据库得到人员信息，并且对人员进出实验室的状态和时间进行记录。可向数据库中卡号添加/删除进行门禁授权/权限取消。要求实验室人员进出实验室刷卡用作人员考勤记录处理。
针对设备管理，实验室贵重设备仪器贴上900MHZ远距离物品射频卡102，并把该射频卡卡号与设备基本信息录入数据库，当设备进出实验室时，设备上的物品射频卡102片标签能被远距离物品读卡器103识别并读取，记录设备是借出/归还状态。设备进出实验室时，还可以启动摄像头107的检测功能，对设备进出时的图像进行准确视频记录，为实验设备的安全去向提供有力的保障。
本实施方式针对于实验室中人员设备的统一管理，利用两种不同频段的RFID信号的自动识别距离不同，实现人员和设备信息统一由一个控制器收集、处理、上传。解决了针对人员独立门禁，独立考勤，针对设备的单一化资产管理，独立安防监控等问题，节约了硬件资源成本，减轻了各个单一化模块的繁琐连线的问题。其中人员射频卡可统一发放该频段射频卡，又可以采用人员本来用于其他业务的同频段的射频卡，本方法只提取卡号，并不影响射频卡的其他业务使用
图4为根据本发明另一实施方式的融合双频段RFID信号的集中管控系统的拓扑图。
如图4所示，针对多个需要集中管控的场所，例如学校的重点实验室，可设置多个控制器，分别对应每个实验室。每个实验室使用控制器收集数据，每个控制器通过网络与系统服务器和中心数据库进行数据交互，管理人员通过操作系统服务器实现多个重点实验室的人员/物品集中管控。本实施方式的集中管控系统可大大节省人力和物力资源，提高管理效率，增强安全性。

Claims (18)

1.一种融合双频段RFID信号的集中管控系统，其特征在于，包括：人员射频卡、物品射频卡、物品读卡器、人员读卡器、控制器，
所述人员射频卡具有第一频率，用于人员管控的识别；
所述物品射频卡具有第二频率，用于物品管控的识别；
所述人员读卡器用于读取所述人员射频卡的卡号；
所述物品读卡器用于读取所述物品射频卡的卡号；
所述控制器用于采集所述人员读卡器和/或所述物品读卡器的卡号，将卡号与预存数据比对进而判断卡号对应的是人员还是物品，并根据判断结果进行记录和处理。
2.如权利要求1所述的融合双频段RFID信号的集中管控系统，其特征在于，还包括服务器，所述控制器将接收的卡号对应的信息处理为统一的数据格式，传送给所述服务器。
3.如权利要求1所述的融合双频段RFID信号的集中管控系统，其特征在于，所述记录和处理包括：对于物品，记录物品的进出信息和更改物品的状态；对于人员，记录人员的进出信息和判别人员的门禁权限。
4.如权利要求1所述的融合双频段RFID信号的集中管控系统，其特征在于，所述第一频率为13.56MHZ，所述第二频率为900MHZ，所述控制器采用嵌入式Cortex-A8处理器的S5PV210芯片。
5.如权利要求2所述的融合双频段RFID信号的集中管控系统，其特征在于，所述统一的数据格式为64bit，包括频段标识位、射频卡号、人员或物品标识位、读卡器编号和系统预留。
6.如权利要求2所述的融合双频段RFID信号的集中管控系统，其特征在于，所述服务器采用C#语言编写的C/S架构管理软件，用于对所述控制器的参数进行设置，包括添加/删除/修改人员基本信息、门禁权限控制、考勤数据处理、物品入库、物品出入管理、视频信息存储查看。
7.如权利要求6所述的融合双频段RFID信号的集中管控系统，其特征在于，所述服务器用于人员、物品动态信息发布。
8.如权利要求1所述的融合双频段RFID信号的集中管控系统，其特征在于，还包括摄像头，所述摄像头由所述控制器进行控制，用于对物品进出进行视频记录。
9.如权利要求1所述的融合双频段RFID信号的集中管控系统，其特征在于，还包括门磁锁、报警器和火警检测器，所述门磁锁、所述报警器和所述火警检测器由所述控制器进行控制。
10.一种融合双频段RFID信号的集中管控方法，其特征在于，包括以下步骤：
读取人员携带的具有第一频率的射频卡卡号和/或物品粘贴的具有第二频率的射频卡卡号；
将读取的所述卡号传送给控制器；
所述控制器将所述卡号与预存数据比对，进而判断所述卡号对应的是人员还是物品，并根据判断结果进行记录和处理。
11.如权利要求10所述的融合双频段RFID信号的集中管控方法，其特征在于，还包括：所述控制器将接收的卡号对应的信息处理为统一的数据格式，传送给服务器。
12.如权利要求10所述的融合双频段RFID信号的集中管控方法，其特征在于，所述记录和处理包括：对于物品，记录物品的进出信息和更改物品的状态；对于人员，记录人员的进出信息和判别人员的门禁权限。
13.如权利要求10所述的融合双频段RFID信号的集中管控方法，其特征在于，所述第一频率为13.56MHZ，所述第二频率为900MHZ，所述控制器采用嵌入式Cortex-A8处理器的S5PV210芯片。
14.如权利要求13所述的融合双频段RFID信号的集中管控方法，其特征在于，所述统一的数据格式为64bit，包括频段标识位、射频卡号、人员或物品标识位、读卡器编号和系统预留。
15.如权利要求11所述的融合双频段RFID信号的集中管控方法，其特征在于，所述服务器采用C#语言编写的C/S架构管理软件，用于对所述控制器的参数进行设置，包括添加/删除/修改人员基本信息、门禁权限控制、考勤数据处理、物品入库、物品出入管理、视频信息存储查看。
16.如权利要求15所述的融合双频段RFID信号的集中管控方法，其特征在于，所述服务器用于人员、物品动态信息发布。
17.如权利要求10所述的融合双频段RFID信号的集中管控方法，其特征在于，还包括：所述控制器对摄像头进行控制，对物品进出进行视频记录。
18.如权利要求10所述的融合双频段RFID信号的集中管控方法，其特征在于，还包括：所述控制器对门磁锁、报警器和火警检测器进行控制。
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