基于军用的钥匙柜管理系统研究

　　摘 要：在本文中主要研究设计并实现了基于军用的钥匙柜管理系统，首先介绍了整个系统的架构并具体分析各个模块的工作原理，然后分别研究了系统中的硬件设计和软件设计，为整个系统功能的实现提供了一个支撑的技术平台。
　　关键词：军用 钥匙柜 系统 架构 原理 硬件设计 软件设计
　　中图分类号：TP39 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0162-02
　　随着时代的进步和军队信息化建设的步伐日益加快，传统的库房钥匙管理方式已不能满足库房安全管理的需要。稍有不慎，就会出现因钥匙管理制度落实不到位等原因导致军械物资丢失、损坏或武器装备被盗的重大事故案件的发生，要提高库房钥匙管理的安全系数，就必须研究出一套新型的库房钥匙管理的模式，所以针对部队和后方军械仓库库房钥匙管理的特点及要求，研究一套使用方便、性能可靠、安全高效的库房钥匙管理门禁系统，已经成为一个非常必要、非常迫切的研究课题。
　　1 系统架构及原理
　　1.1 基于军用的钥匙柜管理系统架构
　　本研究中提出的基于军用的钥匙柜管理系统可以分为两大功能模块，第一个是微型计算机控制管理功能模块，这是整个系统的核心部份，主要实现中央管理控制的作用，进行数据的分析与处理，同时也在输出输入设备与相关人员之间搭建了了一个互动的平台；第二个功能模块由通用的单片机管理为主，该模块的主要功能是实现是通过接收由控制电路发出的相关指令进行钥匙柜关系系统中大门的开启与抽屉的弹出，除此之外，该模块还集成了红外探头和基于RFID功能的IC卡芯片识别检测功能，并可以提供防盗报警信息的采集以及报警功能。
　　1.2 基于军用的钥匙柜管理系统工作原理
　　1.2.1 核心控制模块工作原理
　　以微型计算机控制管理功能模块为核心的电路中主要包括以下一些外围功能模块：（1）系统硬件输出设备：12寸TFT高分辨率液晶显示屏、警报发生电路；（2）系统硬件输入设备：5R电阻触摸屏、真皮指纹采集仪以及微型声音信号采集装置。在以上一些硬件平台的支撑下整个系统可以实现以下功能：真人真皮指纹识别、电脑真人语音提示、人机触摸交互操作、网络通讯、SQL2000数据库大容量存贮、摄像拍照、485通讯控制功能、基于.NET平台开发的智能钥匙柜管理系统软件。
　　微型计算机中央控制管理功能模块通过485通讯指令将控制信号发送至通用单片机管理功能模块，再经由相应的子系统模块去完成管理平台中的各种操作工作，同时还可以利用外围传感器电路收集分析各种系统的探测数据。其中，通用单片机管理功能模块主要负责控制钥匙柜中大门的开启与抽屉的弹出，作为整个基于军用的钥匙柜管理系统的机械传动控制核心模块，其正常工作与否决定着整个系统的稳定性。
　　1.2.2 锁控板模块工作原理
　　锁控板模块中的电路包括整个系统中的开锁与检测信号，当收到相关控制信号的指令时该模块中的电路就会发送一个电压为12V，电流为1.2A的脉冲阶跃信号传给指定的地址码的锁具，这样，对应地址的锁具收到信号后就会及时弹开抽屉或是给大门供电从而使得系统可以通过密码识别进行开门工作。
　　1.2.3 钥匙识别模块工作原理
　　钥匙识别模块主要通过红外线直线进行检测，在每个抽屉的底部均布有四条肉眼无法看到的红外线直线，当有钥匙放入抽屉以后，系统开始进行自动检测同时把相应的数据进行层层的向上传输，该数据一直传输到钥匙柜系统通过主界面进行显示，而这些数据也可以在网络上进行实时的查询。在基于军用的钥匙柜管理系统中使用的钥匙中都嵌入了体积约为10cm2的基于射频识别（RFID）技术的集成电路卡（Integrated Circuit Card）芯片，嵌入的IC芯片都经过了严格的加密工作，其中用于数据通信的频段范围为<135kHz及300MHz～1GHz级，这些钥匙具有极高的安全性和唯一不可代替性，无法进行复制与仿造。
　　1.2.4 防盗报警模块工作原理
　　当输入的密码错误三次后或是系统检测到钥匙柜发生较大的振动时，就会使得系统中的水银水平振动开关导通，从而系统中的报警模块就会发出高分贝的报警声音，使盗用钥匙柜的非法人员无法逃离现场，大大增强了钥匙柜的防盗性能。
　　1.2.5 电源供电模块工作原理
　　基于军用的钥匙柜管理系统的电源管理模块采用市电进行供电，其中使用的低功耗的主板整体功耗仅为0.3W，而整个基于军用的钥匙柜管理系统的额定功率也控制在150W以内，为了应对停电等电力突发事故，系统中配备了UPS实现不间断供电，从而使得整个钥匙柜系统的借出与归还不会因外界电力的因素中断运行。
　　2 基于军用的钥匙柜管理系统的硬件设计
　　2.1 锁具模块
　　整个锁具模块包括了保险柜大门电子密码锁、保险柜大门专用保险柜机械锁、指纹锁以及软件密码锁，系统中的后门采用一把专用保险柜机械锁（应急使用）。柜体大门安装电子密码锁与保险柜机械锁，达双重验证功能；电子密码电路模块如果出现意外停电状况，可通过备用的电池盒外插进行供电，也可使用备用机械钥匙锁，双人双锁开启大门；大门内安装振动报警装置，在受到大力的敲打或搬动时，系统发出巨大的报警铃声。
　　2.2 液晶触摸屏模块
　　基于军用的钥匙柜管理系统中使用了12寸TFT高清液晶屏和12寸4R电阻式触摸屏。其中电阻式触摸屏采用最新一代电阻技术触摸屏。以玻璃为基层板，使得透光率更高，反射折射率更适合使用。同时，均匀涂布玻璃板底层的导电层把吸附在触摸屏上的静电粒子通过地线卸载掉，保证了触摸定位更准确、更灵敏，彻底解除带电粒子过多引起的漂移现象、定位不准、反应速度缓慢，同时提升了其使用寿命（物理测定单点连续使用可达15年以上）并具备了免维护的能力，防刮伤度也得到极大提高。组成一个先进的人机交互操作平台，所有的软件操作均通过手指触摸即可完成，使用非常方便。
　　2.3 指纹识别模块
　　基于军用的钥匙柜管理系统中使用了360度全方位真皮指纹识别模块，指纹以1∶N的方式快速识别，从采集到比对的全部识别过程仅仅需要0.5～1s，达到了世界先进水平，大大缩短了开/关保险柜的时间。该指纹识别模是目前世界上最薄的光学系统，只有6mm，输出图像最高可达700dpi，能够自动读取指纹图像，并通过数据接口把数字化的指纹图像传送到系统中的控制管理模块。拒真率达到0.01%，认假率为0.0001%。
　　2.4 人脸抓拍模块
　　基于军用的钥匙柜管理系统中引入了130万像素摄像头在人员输入指纹时拍照或录像。具有自动录像或图像抓拍和同时存入日志的功能，管理员可查阅每个用户的每一次开/关的历史录像和日志记录并调出相对应的照片或视频，通过追根溯源使安全性得到进一步的保障。
　　3 基于军用的钥匙柜管理系统的软件设计
　　基于军用的钥匙柜管理系统中软件部分的设计主要采用CS结构方式再结合BS的结构两种复杂的系统设计格式，钥匙柜的客户端采用CS结构设计，服务端是SQLSER VER2000的大型数据库，通过钥匙柜的软件客户端访问数据库达到数据共享的目的，一个服务器可连接多个钥匙柜。网络数据共享查询方面，设计是采用BS结构，用户在网络上通过WEB方式查看钥匙柜的存取记录、钥匙柜的在位信息等，使用WEB浏览省去了安装软件的过程，方便简单的方式使这两种方式都发挥了自己应用的特点。整个基于军用的钥匙柜管理系统中软件结构如图1所示。系统中的软件部分主要实现了以下一些功能。
　　（1）多种工作模式可供选择：远程开锁模式、本地开锁模式、申请批准开锁模式。
　　（2）开柜门可采用指纹或密码。可选择单人或双人，每个用户拥有两个指纹、两个密码。指纹模板可存贮在数据库里安全又可靠。容量超过二千个指纹模板，反应速度在0.5s内。
　　（3）操作智能指纹钥匙柜的每一步操作都有日志、视频（抓拍）和声音的记录。通过追根溯源使安全性得到进一步的保障。
　　（4）自动化软件管理，声音操作提示，内置抽屉电子锁自动打开柜内盒子（抽屉），同时每一步操作都有日志、视频和声音的记录。
　　（5）用户信息管理：不限用户数量，可灵活地新增、禁止、改变用户信息。
　　（6）管理员可调配用户对柜内盒子的使用权限，不同用户对不同的盒子有不同的权限。可通过软件设置把开关大门和计算机的权限分配给不同的用户。
　　（7）可自动检测盒子（抽屉）内是否存放有物品，并可在服务端进入日志查询。
　　（8）软件特有的真人语音提示，可供用户自己选择：男声真人语音提示、女声真人语音提示、英文语音提示，可选择语速等一些不为常见的人性化功能。
　　（9）柜子采用TCP/IP网络控制原理，支持联网管理并控制钥匙柜，可直接使用钥匙远程管理软件管理并查询钥匙柜的相关信息或记录，并可远程控制钥匙柜开启（可选），所有操作无需到现场就可完成，804e91fdaf7f63dde5ad0f0c9056e661从而实现对钥匙柜的远程控制。
　　（10）远程控制-信息查询：可查询开启大门、抽屉、系统操作信息、视频或照片记录信息。
　　（11）可实时查询钥匙在位信息、谁最后开启过哪个抽屉，用户开启抽屉的权限。
　　（12）可通过远程客户端查询抽屉的钥匙实时在位信息，同时还可以实现远程控制钥匙柜开启特级功能。
　　（13）在断开网络时可进行“紧急开锁”，而在断电情况时可用UPS支持下开锁（可选），或用前后门钥匙进行手动开锁。软件可通过管理员超级双层密码进入系统进行紧急开锁：单一开锁与全部开锁与组合开锁功能。保险柜大门如果密码丢失可采用双机械钥匙开门、备用电池盒供电、清除用户密码功能。
　　4 结语
　　在本文中设计并实现了基于军用的钥匙柜管理系统，该系统融入了计算机软件控制管理的功能、计算网络技术、生物识别技术、拍照摄像技术、红外检测技术、IC卡感应技术、单片机控制技术、保险柜高度安全防盗技术等，实现了钥匙柜在取/还钥匙过程的智能管理，钥匙状态检测和监控等功能，提高了钥匙柜的安全性、智能化、实现高效管理。使军用的钥匙管理工作变得安全可靠、灵活、整个系统的使用简单、适用面广、功能强大。
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