物联网技术在智能门禁系统中的应用分析

韦升文

（冠捷显示科技 （厦门） 有限公司， 福建 厦门 361101）

物联网 （Internet of Things） 技术主要以计算机为基础系统， 联合了射频识别 （Radio Frequency I-dentification， RFID） 以及无线移动通信等各项技术。 各种设施的相互通信联系， 有效地促进了智能化管理的实现。

随着物联网技术更深层次的发展， 众多行业的发展方向都被其启发和引导。 物联网已应用于门禁系统的智能化建设， 智能门禁系统能够有效地对通道进出权限进行科学合理的管理， 具有相应的监控、 查询、 报警等功能， 有利于保障区域范围的安全， 对某一区域进出口的安全防范具有至关重要的作用。

物联网技术在智能门禁系统中的合理化应用，对该系统整体功能和使用效果的改善起到了非常重要的作用， 对该系统效能的提高具有十分重要的意义， 值得进一步研究分析。

1 物联网技术的相关概况

我国物联网的概念于1999 年提出， 当时中国科学院称之为 “传感网”， 主要是以RFID、 红外感应器、 全球定位系统 （Global Positioning System，GPS） 等信息传感设备， 通过信息传递并有效地执行相关命令， 将物品与互联网进行连接， 从而实现信息资源的转接以及通信， 实现智能化识别、 定位、 管理等功能。

由于应用了RFID、 无线数据通信等技术， 物联网构建了能覆盖所有事物的通信网络[1]， 这样使得所有物品都能在不受外界干扰的情况下进行相应的交流， 因而实现了物品的自动识别、 信息资源的关联和共享。

在传统思维中， 物理基础设施与信息基础设施被隔离开来， 物理基础设施主要应用于机场、 公路以及建筑物， 而信息基础设施则主要应用于数据中心 （Data Center）、 个人电脑等。 物联网的概念创新了传统的思维， 物联网的发展应用将物理基础设施与信息基础设施连接到一起， 使其成为统一的基础设施。

物联网作为互联网、 传统电信通信网络系统等的信息基础， 能够对被单独寻找信息地址的常规物理目标进行通信联系， 形成信息共享。 物联网技术作为新型的高新技术， 具备一定的生命力， 具有特殊的创新性， 需将其与互联网有效区分开来。 物联网与互联网之间既有相应的联系， 又存在着一定的差异。 物联网是互联网的另一种延伸， 且得以广泛地应用。

2 智能门禁系统的体系结构分析

智能门禁系统主要是将人与物、 人与事、 事与地等进行相应的关联， 构建信息化的系统平台， 对人、 设施设备、 地理及管理信息等共同连接关系进行统一的管理， 从而实现人、 物、 事三者的管理以及控制等。

在智能门禁系统结构中， 其电子信息分为物品信息和人员信息。 物品信息是监管物品系统中的基本特性信息， 譬如产地、 名称等； 人员信息是监管物品系统中的对象信息， 譬如姓名、 岗位等。

在智能门禁系统中， 其RFID 系统主要用于管理相关编码数据信息以及传感器鉴别数据信息等，并将鉴别到的数据信息传输到Savant 系统中， 而Savant系统则是以分布式的形态， 有序地组织以及管理相关的数据信息资源。

Savant系统应装置于各门禁入口， 各个层次中的Savant 系统收集以及保存RFID 的数据信息， 然后再与其他各个Savant 系统进行相应的交流。 当识读器扫描到某一RFID 系统中的物品信息以及人员信息时， 收集到的数据信息就会传输到Savant 系统当中。 RFID 系统以及Savant 系统在所有流程中收集到的信息， 均为智能门禁系统的数据信息来源[2]。

智能门禁系统主要分为网络节点信息管理、 人员信息管理、 智能决策、 工作情况管理以及系统后台管理等子系统， 其中网络节点信息管理主要是对门禁信息进行相应的增加、 修改、 删除等； 人员信息管理是对人员信息资料进行注册、 修改等； 智能决策则是对相应的物品信息进行验证、 人员身份识别等。

智能门禁系统中对物联网的应用有着比较鲜明的层次关系， 形成了感知层 （底层）、 网络层 （中层）、 应用层 （高层） 3 个物联网技术结构层次[3]。

1） 感知层作为初始的层次， 是数据感知与采集的重要核心部分。 从技术结构上来看， 感知层作为物联网技术结构的最底层， 主要是对各项数据进行全方位的感知， 关键的感知技术包括检测技术、传感技术、 无线通信技术等。 根据相关的技术手段， 高效率地获取数据信息， 并对信息进行互联互通， 形成信息共享， 以实现对应的动作命令。

2） 网络层作为物联网技术结构的中间层， 主要是对各项数据信息进行传送。 负责将感知层获取的数据信息， 根据需求进行信息处理， 并安全传送到应用层。 在智能门禁系统中， 物联网技术的网络层主要发挥提升信息运作能力以及强化网络运作能力的基本作用， 实现数据信息远距离有效传递。

3） 应用层作为物联网技术结构的最高层， 其功能主要表现为： 利用计算机平台进行信息处理，能够行之有效地处理人机之间的问题， 这是智能门禁系统合理应用的具体表现， 技术发展的最终目的就是为了实现实际运用， 因此， 将物联网技术与智能门禁系统两者相结合， 能够促进智能化系统的有效实现与全面运用。

3 物联网技术在智能门禁系统中的关键技术

3.1 资源映射技术

在物联网技术结构的3 个主要层次中， 感知层用于实现数据有效感知和采集， 通过数据的支持，实现传感技术和信息网络的结合， 完成节点资源映射， 并且将发出虚拟节点的系统请求指令完全映射到物理节点中[4]。

节点资源映射的主要算法有随机算法、 贪婪算法、 Stress 模式算法等， 以下分别对3 种算法予以表述。

一是随机算法， 它是3 种节点资源映射算法中最简单的运算， 存在一定的优势和不足， 运算以及操作都较为简单， 但是对流量的分配有所欠缺， 并且节点映射没有程序化， 不利于网络环境的流畅。

二是贪婪算法， 它与随机算法相比有所改进，实现了网络节点资源堵塞的有效闪避， 促进了网络环境的流畅， 但是存在无法接触链路方面的不足。

三是Stress 模式算法， 它在一定程度上实现了平衡性的提高， 预防了节点最大Stress 值的异常情况出现， 总而言之， Stress 模式算法全面展示了网络链路负载均衡的问题， 有效地维持了网络拓扑负载的平衡。

3.2 数据封装技术

智能门禁系统是采用RIFD 阅读器对人员信息进行感知、 采集后， 通过网络层将收集到的数据信息进行传输管理， 最终实现系统信息共享。 根据业务数据资源映射到封装协议净荷并填充形成数据包的方式， 对人员信息数据资源进行封装。 数据封装技术是一门要求较高的技术， 封装过程中必须遵循相应的封装技术程序， 才能实现数据结构体系构建的完整性。 在 XML 结构定义 （XML Schema Definition， XSD） 模式中， 数据封装程序对相关元素进行了定义以及说明， 对不同的物品设置了不同的特定参数值。

3.3 硬件设计技术

智能门禁系统作为具有代表性的智能化案例，在市场上得到了广泛运用。 在物联网技术的基础上， 为了最大化地实现智能门禁系统的功能和应用效果， 硬件设计技术是必不可少的环节。 本文通过以下3 个方面的内容对其进行分析。

3.3.1 内部网络创设

将物联网内部系统存在的互相独立且具有差异的电气设施通过相互通联， 构建成为系统性的局域网络， 称为内部网络， 要求保证内部网络的电气设备具有集约化的管理体系。

感知层设计是整个内部网络创设的主要内容，对于数据资源的采集、 设施的有效管理、 数据的准确运输等功能的应用则是设计的关键环节。

在大多数情况下， Zigbee 无线传输系统是物联网技术内部网络设计中使用频率最高的系统手段，是一种低速短距离传输的无线网上协议， 具有重要意义。 一方面， Zigbee 无线传输系统具有高速工作频率的自组网通信技术， 在内部网络的版块区域当中， 能够实现节点查找， 并且在节点查找的基础上， 能迅速地创建另一个具备新特征的Zigbee 网络； 另一方面， Zigbee 无线传输系统的经济成本相对较低， 且运作情况相对稳固， 能够在智能化系统中有效地实现网络动态化管理。

3.3.2 外部网络设计

主要利用了相对科学、 先进的全球移动通信系统 （Global System for Mobile Communications， GSM）/通用分组无线服务 （General Packet Radio Service，GPRS） 技术。

首先， 在GSM/GPRS 技术的基础上， 能够对外部互联网网络和智能系统内部网络形成一种重连，还可以对内部的各项电气设施实行远距离的操作和掌控， 有利于对电气设施进行整体、 实时的监控以及掌握。

其次， 利用GSM/GPRS 技术， 在电气设施出现问题或发生故障时， 可以根据系统所提供的数据信息， 迅速地对故障进行排查、 定位以及应急处理。

最后， 通过向网间连接器发信息的方式， 进行相应的红外线布防、 撒防措施设置， 当内部人员活动不足时， 可以采用红外线检测措施进行布防； 当有内部人员活动参与时， 红外线检测措施便即刻停止运作。

3.3.3 网间连接器设计

主要应用于智能门禁中， 是将外部网络与内部Zigbee 网络进行有效地连接， 从而实现计算机系统或设备的网络转换。 在两者连接过程中， 承担服务器的职责， 对用户执行的控制命令数据信息进行获取， 对所获取的数据信息进行重新整理、 分析， 并做出相应的判断[5]。

4 结束语

现阶段， 在经济快速发展的背景下， 我国已经步入互联网信息时代， “互联网+” 已经融入人民群众日常生活之中， 成为生活中不可或缺的一部分。物联网作为互联网、 传统电信网等的信息承载体和新兴技术体系， 是科技进步的重要体现。 物联网技术的发展其实就是对互联网技术的进一步创新与完善， 是对互联网优点的延伸。

物联网技术能够有效地促进智能门禁系统的智能化水平， 在智能门禁系统中的应用为人民群众带来了便利。 因此， 要大力推动物联网全面发展战略， 对物联网资源映射、 数据封装， 硬件设计等技术进行科学合理的研究与开发， 进一步完善物联网技术， 更好地服务人民群众。