监狱门禁控制器的设计与实现

李俊

摘要：监狱是一个对安全系数要求相当之高的建筑，由于它负有管理羁押及改造犯罪分子的重要责任，所以安全是重中之重。不稳定的监狱建筑对社会来说无疑埋下了安全隐患。本文阐述了门禁控制器及其原理以及流程控制，可以对进入狱所内的所有干警人员进行面部图像采集以及图谱检测，确保了人脸识别的高效与可靠。

关键词：门禁控制器 流程控制 监狱

监狱像一个小型社会，有教学楼、监狱医院、会见室、伙房、小卖部、监仓、劳动车间、医务室、禁闭室、干警值班室、卫生间、浴室、操场等区域，如何防范到位是摆在监狱管理的首要问题。罪犯中不乏高智商人员，单纯以刷卡、指纹等识别方式的监狱门禁系统并不能保障安全。基于安全的考虑，监狱整个系统展开行动，全面落实安全管制，不仅对建筑、设备、人员上下功夫，更重要的是使整个警卫系统的功能与性能可以满足要求。

1 门禁控制器

在门禁管理信息系统内，门禁控制单元是能够直接从事对电控门进行操作的。门禁控制单元配有存储设备单元，能够存储经由读卡器刷卡的卡片上的ID以及赋予的权限。门禁控制器通过获取系统给出的开启指令，然后向门磁传送一个开启的信号指令（即韦根指令）。门磁消失，开门动作结束。开启信号的形式也多种多样的，如按键开启信号、读卡信号以及人脸匹配设备生成的开启信号。读卡开门的信号是卡片内记录的身份，传送至门禁控制单元进行权限比对，存在权限，也就意味着持卡人符合系统既定的要求，门禁控制单元赋予权限并发送开启的信号。按键开启则直接下发另一种开启指令给门禁控制单元，门禁控制单元接受指令后生成开启指令信号，指令电锁内置电机驱动门禁开启。人脸图谱识别单元首先对人脸进行比对，比对通过，下发类似按键开门的开启指令信号，比对不成功，就不会生成和发送任何讯息，但会记录曾尝试开门的键位顺序。

门禁控制单元类型多种多样，像单门双掷、双门双掷等，所谓双掷指的是一个门内外都安装有读卡装置或者开启按键。进出全必须实施刷卡或进行按键操作。

此文所阐述的系统以单门双掷控制器为例，把一个继电器和一个电控锁集成在单门双掷控制器主板上，允许关联两个读卡器端子。而且根据这个门的类属，可以把这个门划分为两种，一种是平常的门，门禁开启后可出可进；另一种是装有辊闸的门，所谓辊闸门就是有两个反向的辊闸，方向单一，不能向相反方向转动，分别表示进和出。辊闸门相对于普通门的优点是它对通过的人数进行严格的限制，保证只有刷卡人才能进入。

2 开门原理

开门原理机制中最为突出的一点.NET，它所具有的功能是每过一个时间段执行某个方式，执行这个方式所赋予的动作以及流程。更人性的设计是触发的间隔时间长短可以轻松自由制定。因为门禁所采用的控制单元的设备系统不能够兼容事件机制，所以当有读卡信息存在时，它会以原始数据的状态保存在此控制器单元的闪存中，从这个方面来看，以定时器做为基础来推动并运行门禁，便是此文所阐释的门禁控制与管理系统的开启机制。

3 门禁开门流程控制

3.1 硬件控制 门禁控制单元经由向门磁发送一个指令信号，作用于门禁门磁的吸合与断开，进而作用于装有驱动电机的电控锁以达到控制门禁的开启与闭锁。通过读卡或者读卡与人脸比对的指令形式，可以大大增强安全性，系统加入读卡通过亦或人脸图谱比对成功，那么门禁控制器单元就会产生指令，进而门禁控制器单元产生允许开启的信号。而如果读卡失败亦或人脸图谱匹配不成功，那么整个开启的动作便交由硬件默认执行。

3.2 软件控制 此文所阐述的系统是采取读取数据和面部图谱识别比对共同参与的机制，着眼于国家建立的狱所“严格进出”的规章制度，采取人脸识别比对的机制。门禁单元在出入门时，都会进行严格的权限赋予，并对权限获取人严格地审查，因此安全性的提升有了质的飞跃。

考虑到监狱特殊性和狱所的要求，在增添了人脸图谱匹配比对的功能模块后，每当有人刷卡，终端显示器都会显示出人脸识别模块采集到的人脸实时信息，并进行图谱测序，然后与所存储的原人脸信息的图谱比对，并反馈给系统操控者进行审查，由此一来系统操控者就能够便捷的获得实时进门的一些权限信息，更重要的是一旦出现了识别异常时，系统会自动发出警示，系统操控者便可以启动应急预案做出处置。

再者，多个门控制单元是被允许连接一处门禁系统的，它是能够同时控制多个门的，比如武装警察操控的武警门就需要有多台门禁相互配合，这样，武警处的门禁管理系统就需要与多台门禁建立联系。并且要把循环判断建立在轮询子线程中，主要目的是将现有门禁控制器进行连接。

值得注意是，出于使用的门禁控制单元硬件以及面部图谱识别设备硬件的限制，即两个单元的设备都有用于来存储的记忆设备，因此一旦通过人脸设备自身的读卡器进行读卡匹配人脸时，读卡匹配数据和面部图谱数据会记忆在识别设备中，而直接经由读卡器读卡的数据则会储存于门禁控制单元硬件的记忆设备中。成功的人脸图谱比对会经由门禁控制单元指令电机驱动电控锁开启门禁，并在门禁控制单元硬件中记录，而匹配失败的比对就无法传递。

因此，也就出现了多种情况，有的时候能够以两种方式进入，面部图谱识别设备和门禁控制单元都能够读取到数据，因此就特别需要确定选取一种方式，以解决读卡时出现无用的数据；有时就只有一种情况成立，例如经由人脸图谱匹配失败，亦或只从外载的读卡设备来进行读卡的操控，那么就要正确选择方式，以规避数据的缺失以及丢包。

这样，出于对规避数据考虑，将会选用下面的流程：固定的时间内，因为每一门禁系统它包含的作用和配置都不一样，系统会进行判别，假如判定有附加的面部识别设备，就会先择对面部识别设备中存储的各种数据进行检索，以最近一次检索的时间点为界限，检索该界点之后的一切的数据，无论正确与否，同时把刚刚进行检索的时间点记录下来。后面的操作和门禁的硬件没有关系，只要把刷卡者的信息如照片等一些数据根据刷卡人的卡的ID从数据库中检索出来就可以了，然后将信息以及相片按照特定的格式输出。通过对输出信息的进行判别，面部识别硬件设备处理完成后，对门禁控制单元信息进行管理，尽管很可能出现两个及两个以上的门禁控制单元，采取措施是从数据库中检索数据并以一定形式输出。

在进行主线操控的时候，最重要的是硬件数据的擦写。出于对面部图谱识别设备和门禁控制单元硬件记忆设备存储上限的限制考虑，需要在流程内隔一段时间对面部图谱识别硬件设备和门禁控制单元中所存储的刷卡比对的信息进行擦除，出于对轮询显示的实时性以及两类硬件设备在执行擦除数据操作过程中所需要的时间太长的考虑，因此就要寻找一个恰到好处的数字。对于这项研究如下：

设定人脸图谱识别设备硬件每刷完X条数据就清空一下，选取各自中间的几个数据进行测试，测试反馈如下所示：

表1 删除测试情况

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对以上选取的每一个点的数据，执行多次删除操作，结论是，因为所需进行的测试的数据量庞大，所以在进行数据的擦除操作，因此把显示数据的后续的流程给放弃了，进而使定时单元的触发时间间隔变短，但通过研究发现用上述流程完成的操作对结果产生的影响基本可以忽略不计。

测试结果显示数次打卡记录后进行擦除为最优情况，保障了设备系统的正常良好运行以及信息的实时性输出与显示。

4 结论

本文所阐述的系统，能够更好的实现对进入狱所内的人员进行时时监控与权限的赋予，智能化的面部识别模块可以对进入狱所内的所有干警人员进行面部图像采集以及图谱检测，确保了人脸识别的高效与可靠，严格出入权限的判定与赋予，强化狱所的安全性。

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