事業(yè)單位RFID一卡通管理系統(tǒng)技術(shù)方案

1、事業(yè)單位 RFID 一卡通管理系統(tǒng)技術(shù)方案一需求分析在*貴單位相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心下，我公司對貴單位機(jī)關(guān)的一卡通需求進(jìn)行了基礎(chǔ)信息的搜集和整理，扼要表述為：1)機(jī)關(guān)主要為一個(gè)院落，職工共約數(shù)百人。2)已經(jīng)在使用 M1 一卡通管理系統(tǒng)3)機(jī)關(guān)內(nèi)有食堂4)需要管理職工進(jìn)出大門的行為5)機(jī)關(guān)停車場車輛出入管理機(jī)關(guān)計(jì)劃采用 RFID 產(chǎn)品進(jìn)行軟硬件集成，期望達(dá)到的應(yīng)用目標(biāo)簡要?dú)w納為：1)遠(yuǎn)距離自動考勤管理，包括出入機(jī)關(guān)大門的考勤記錄2)食堂用餐一卡通管理3)機(jī)關(guān)停車場管理4)將來可能的其它一卡通拓展應(yīng)用正確地理解機(jī)關(guān)的應(yīng)用需求是技術(shù)定位與產(chǎn)品選型的關(guān)鍵。以上僅僅是對機(jī)關(guān)的需求進(jìn)行化繁就簡的陳述，而作為一個(gè)專

2、業(yè)的系統(tǒng)集成商，我公司有必要從技術(shù)的角度對需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)與層次分析，并進(jìn)行實(shí)物化表述。據(jù)此，機(jī)關(guān)的需求可以分解為五個(gè)大的部分：1 RFID 證件用作職工證（以下簡稱“證件”或“卡”），除文字和圖片等可視化信息外，關(guān)鍵是要具備非接觸感應(yīng)的功能，同時(shí)能夠兼顧遠(yuǎn)距離和近距離兩種感應(yīng)模式。2 遠(yuǎn)距離感應(yīng)設(shè)備需要在機(jī)關(guān)大門、樓道或者走廊等關(guān)鍵場合，選擇合適地點(diǎn)安裝遠(yuǎn)距離感應(yīng)設(shè)備，當(dāng)配專用證件的人員正常通過時(shí)，自動被感應(yīng)和記錄，而無需主動刷卡。感應(yīng)設(shè)備不僅要判斷通行人員的身份，還要知道其進(jìn)出方向，并對無證件的通行情況進(jìn)行及時(shí)告警提示。遠(yuǎn)距離感應(yīng)設(shè)備還包括停車卡的感應(yīng)，方便職工開車出入機(jī)關(guān)大門。3 近距離感應(yīng)

3、設(shè)備在食堂就餐、圖書館借閱等場合必須一種近距離識別證件的設(shè)備，體積小易安裝，易操作。4 軟件部分分為考勤軟件和消費(fèi)軟件兩部分?？记谲浖幕竟δ苁墙y(tǒng)計(jì)和查詢某職工的上班情況，讓機(jī)關(guān)隨時(shí)可以查詢某職工是否在校?？记谲浖€包括停車場出入管理子系統(tǒng)。消費(fèi)軟件用于食堂售飯、和圖書館借閱等。（圖書館雖然基本不收費(fèi)，但其工作模式與食堂消費(fèi)并無實(shí)質(zhì)性不同）5 服務(wù)器與通信網(wǎng)絡(luò)RFID 設(shè)備需要聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行才更有意義，而食堂消費(fèi)機(jī)需要聯(lián)網(wǎng)才能使消費(fèi)更安全。RFID 設(shè)備工作在校園網(wǎng)架構(gòu)內(nèi)，某些設(shè)備可能需要專用的通信線路。以上是我公司對機(jī)關(guān) RFID 應(yīng)用的分析，基于我們多年來對 RFID 技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和對先進(jìn)技

4、術(shù)和產(chǎn)品的不懈跟蹤，雖然機(jī)關(guān)的技術(shù)要求較高，應(yīng)用模式先進(jìn)，但我們完全有能力提供成熟的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)以滿足上述需求。下文我們將介紹我們的技術(shù)方案，以及主要應(yīng)用的 RFID 產(chǎn)品。二RFID 技術(shù)選型因?yàn)榭蛻粜枰h(yuǎn)距離感應(yīng)設(shè)備，所以十分有必要論述一下我們所選技術(shù)的理由和特點(diǎn)。RFID 是 Radio Frequency Identification 的英文縮寫，中文直譯射頻識別，一般也稱 “電子標(biāo)簽”。RFID 有一個(gè)跨越多個(gè)頻段、擁有多種工作模式的產(chǎn)品分類和標(biāo)準(zhǔn)體系。我們選用符合 ISO15693 國際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品體系來解決上述問題。ISO15693 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品適合應(yīng)用于人員識別的最典型案例，就是

5、會議簽到應(yīng)用。目前，國內(nèi)大部分的省級黨代會、人代會和部分政協(xié)會議已經(jīng)使用了這種設(shè)備做代表入場和出會場的自動登記工作。為這次客戶項(xiàng)目提供 RFID 設(shè)備的制造商，已經(jīng)為廣東、湖南、廣西、云南、河南、四川等超過 10 個(gè)省級的會議提供了簽到設(shè)備，用戶體驗(yàn)良好。在*白云會議中心，他們提供的 18 套遠(yuǎn)距離感應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)工作了 2 年時(shí)間。從成本的角度而言，ISO15693 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品有明顯優(yōu)勢。在客戶特別強(qiáng)調(diào)的一卡通場合，需要用到數(shù)量眾多的近距離識別設(shè)備，這方面 ISO15693 的更容易控制成本。 所以，我們選用符合 ISO15693 國際標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽讀寫系統(tǒng)，該標(biāo)準(zhǔn)的主要特性是：l 工作頻率 13

6、.56MHzl 標(biāo)簽無源l 讀寫距離 0200cml 1 秒中內(nèi)可識別 50 張標(biāo)簽l 標(biāo)簽尺寸（對角線）115cm 可選，厚度一般小于 1mm標(biāo)準(zhǔn)選定了，如何選擇具體的產(chǎn)品將是下文論述的重點(diǎn)。三RFID 標(biāo)簽電子標(biāo)簽是讀寫系統(tǒng)的重要組成部分，在單位的應(yīng)用中，它將被制成證件佩戴在工作人員胸前，在人員通過 RFID 感應(yīng)通道時(shí)自動被感應(yīng)到。相關(guān)標(biāo)簽的實(shí)物照片見下圖：上圖中兩張彩色印刷的卡就是電子標(biāo)簽成品，尺寸是 85×54mm，厚度 0.9mm，這是共性化彩色印刷的，在其標(biāo)簽的另外一面，印有持卡人信息。在上圖中還有兩張透明的標(biāo)簽，我們稱為 Inlay，它是制造 RFID 證件的核心。

7、Inaly 由金屬線圈、微型電容和 Chip（芯片）組成，它平放著被封裝在標(biāo)簽成品內(nèi)部，標(biāo)簽表面平整，看不出 Inlay 痕跡。Inlay 與封裝材料在平面上的對應(yīng)關(guān)系可以從中間偏右的標(biāo)簽圖中可以看出。RFID 證件所使用的芯片有兩個(gè)可供選擇的品牌：TI（德州儀器）和 NXP（恩智浦，是飛利浦的半導(dǎo)體子公司）。這兩個(gè)品牌各有長短，根據(jù)我公司的經(jīng)驗(yàn)，有如下判斷：l 兩個(gè)品牌的產(chǎn)品都可用l TI 比 NXP 穩(wěn)定性要好一點(diǎn)l TI 價(jià)格高于 NXP我們建議使用 TI 的標(biāo)簽，但也會報(bào) NXP 標(biāo)簽的價(jià)格供選擇。在給客戶提供的標(biāo)簽中，我們將使用原裝進(jìn)口的芯片，用 PVC 材料封裝成 85×

8、54×0.9mm 的標(biāo)簽，背面彩印，內(nèi)容含單位的標(biāo)志，按客戶要求設(shè)計(jì)。標(biāo)簽正面空白，或者根據(jù)實(shí)際情況在部分區(qū)域預(yù)先印刷共性化內(nèi)容，方便機(jī)關(guān)使用熱升華打印機(jī)隨時(shí)打印包括照片在內(nèi)的員工信息。如果是批量制作個(gè)性化卡，我們也提供個(gè)性化制卡服務(wù)，其印刷質(zhì)量會好于熱升華設(shè)備的打印效果。因?yàn)槭褂脽嵘A打印機(jī)打印每張卡的綜合印刷成本并不低，而選擇我們提供的個(gè)性化制卡服務(wù)不僅印刷質(zhì)量好于熱升華打印機(jī)，而且價(jià)格基本與自行印刷的成本持平，客戶也少很多制卡的麻煩，所以建議大批量制卡時(shí)由我們來提供個(gè)性化印刷服務(wù)，而平時(shí)少量的補(bǔ)卡可以由單位自行通過熱升華打印機(jī)解決。個(gè)性化印刷的卡樣如下圖所示：RFID 卡的射頻

9、感應(yīng)技術(shù)參數(shù)如下：l 工作模式：無源，13.56MHz 電磁耦合l 芯片品牌：NXP 或 TIl 規(guī)格尺寸：85×54×0.9mm ，PVC 封裝l ID 號：64 bit，全球唯一，不可更改不可復(fù)制l 可擦寫內(nèi)存：1Kbit（NXP） ， 2Kbit（TI）l 可操作次數(shù)：10 萬次l 數(shù)據(jù)保存壽命：10 年l 工作溫度：-25+70 攝氏度四遠(yuǎn)距離 RFID 識別設(shè)備據(jù)上文“需求分析”的觀點(diǎn)，我們認(rèn)為高頻（13.56MHz）遠(yuǎn)距離 RFID 感應(yīng)設(shè)備是貴校應(yīng)用 RFID 的核心之一和亮點(diǎn)所在 ，我們把這種設(shè)備稱為“通道天線”。通道天線根據(jù)功能的不同又分為多種型號，根據(jù)我

10、們的經(jīng)驗(yàn)，適合客戶應(yīng)用的主要有二種，分別是室內(nèi)考勤通道天線和室外停車場天線。分別介紹如下：41 G11B 室內(nèi)型通道天線G11B 型通道天線適合安裝在室內(nèi)，可加裝紅外模塊進(jìn)行人員輔助識別（判斷人員通行方向，對未帶卡和多帶卡的情況進(jìn)行告警），本方案中的 G11B 型特指含有紅外模塊的設(shè)備。G11B 型通道天線用在宿舍（也可以用在教學(xué)樓）的門廳內(nèi)。當(dāng)有職工通過時(shí)，我們可以記錄他/她的身份、進(jìn)出方向和時(shí)間。G11B 型還能對如下特殊情況進(jìn)行即時(shí)告警：l 無卡通行l(wèi) 多帶卡（通常是替別人打卡的情況）l 帶非法卡（同為 RFID 標(biāo)簽但不是機(jī)關(guān)認(rèn)可的）l 阻塞通道或者極慢速通過通道天線自身的告警措施是信

11、號燈亮紅色（平時(shí)是白色，正常通行是綠色），伴有響亮的蜂鳴器鳴叫。機(jī)關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)告警觸發(fā)信號來驅(qū)動攝像頭抓拍現(xiàn)場照片留存?zhèn)洳椤Ｒ辜t外模塊正常工作，必須避免多人并排通過天線。一般地，這都可以通過管理手段來規(guī)范。G11B 型通道天線的實(shí)物照片如下：如上圖，天線外殼主體用 ABS 工程塑料，底座使用 3mm 厚鋼板制造，在離地面 110cm處安裝有一組共 4 對串聯(lián)的紅外感應(yīng)開關(guān)，讀寫器控制器等設(shè)備安裝在箱體內(nèi)部。在其中一只天線上安裝有警燈和蜂鳴器，在有未帶卡或者帶非法卡通過時(shí)，警燈閃爍紅色并伴有蜂鳴器鳴叫。如果是正常通過，則綠燈亮，而蜂鳴器靜默。告警閥值例如正常通行最長時(shí)間可設(shè)置（默認(rèn)為 3

12、秒），告警方式（指鳴叫次數(shù)和時(shí)長）可以微調(diào)定制。如果是在室外使用，我們可以提供有防水功能的型號。G11 配輸出功率 4W 讀寫器則型號為 G11-4，配 1W 讀寫器的型號為 G11-1。它的主要規(guī)格與性能參數(shù)如下表：G11 型 RFID 通道天線參數(shù)規(guī)格尺寸 單位：cm天線部分項(xiàng)目性能參數(shù)備注高度150.0（含底座）ABS 工程塑料材質(zhì)，主體噴涂深灰色金屬漆，配米黃色邊條涂裝，耐洗潔劑擦洗寬度47.0厚度4.0設(shè)備箱部分備注高度37.0ABS 工程塑料材質(zhì)，主體噴涂深灰色金屬漆；設(shè)備箱背部有鋁板作散熱裝置。B 型無防水設(shè)計(jì)，用戶也可選購 G11A 型防水天線，寬度37.0厚度9.5底座部分備

13、注長度47.0天線底座采用 3mm 厚度鋼板，表面深灰色烤漆，4 角有孔位以方便固定在地面上寬度18.0厚度1.5天線重量項(xiàng)目性能參數(shù)備注全狀態(tài)凈重約 30Kg一對天線，不含包裝天線性能參數(shù)長度單位：cm項(xiàng)目性能參數(shù)備注最大通道寬度140（G11-4）115（G11-1）寬度愈小，識別能力愈強(qiáng)使用 85×54mm PVC 封裝標(biāo)簽，（測試值適用于標(biāo)簽與天線垂直的情況，即人員胸前佩卡通過）如果配紅外模塊建議使用寬度為 100cm 以避免人員并排通行最小通道寬度60標(biāo)準(zhǔn)通道寬度120（G11-4）100（G11-1）磁場旋轉(zhuǎn)天線標(biāo)準(zhǔn)寬度115為選裝功能。磁場在 90180 度之間快速平滑

14、旋轉(zhuǎn)，使標(biāo)簽在垂直于地面情況下更被準(zhǔn)確地識別，即能夠適應(yīng)人員側(cè)身通過適用人員身高120200標(biāo)簽佩于胸前，可定制天線以適應(yīng)對兒童進(jìn)行識別識別速度（單張標(biāo)簽）20ms最大通過速度5 米/秒通道處于 120cm 寬度情況防沖突性具備防沖突能力即允許多個(gè)人縱向列隊(duì)通過防沖突性實(shí)驗(yàn)值220 只標(biāo)簽同時(shí)置于天線識別范圍內(nèi)在 6 秒時(shí)間內(nèi)完成識別標(biāo)簽連續(xù)識別能力無限制設(shè)備可 7×24 小時(shí)不間斷工作紅外開關(guān)數(shù)量4 對紅外裝置為選裝設(shè)備紅外識別類型對射型對射型紅外工作狀態(tài)不受衣服質(zhì)地、光照等外在因素的影響最大紅外對射距離15 米該參數(shù)對通道天線無意義紅外開關(guān)品牌歐姆龍?jiān)撔吞柶骷稍谒惺褂每刂破鹘?/p>

15、口TCP/IP、RS485、 RS232均可選TCP/IP 為定制接口設(shè)備功耗12W用戶可以不選擇帶紅外模塊的產(chǎn)品，此時(shí)設(shè)備只記錄卡號和通行時(shí)間。42 . S02 型停車場感應(yīng)天線系統(tǒng)職工開車出入停車場需要通過刷卡控制自動道閘，我們建議使用 S02 型 RFID 天線來識別其證件，并將感應(yīng)系統(tǒng)連接道閘控制器。S02 感應(yīng)天線系統(tǒng)照片如左圖。該天線尺寸為 83×61cm，對職工 RFID 證件的感應(yīng)距離為：在天線范圍內(nèi)，距離 60cm 以內(nèi)即可識別。左圖是墻壁安裝 S02 天線的照片，在停車場可以用立柱安裝固定，進(jìn)、出位置各一只天線。駕駛員自車窗拿出證件即可被識別，請驅(qū)動道閘自動開啟。

16、因?yàn)楦袘?yīng)面積大、距離遠(yuǎn)，所以該系統(tǒng)使用起來要明顯比普通停車場的小天線、近距離感應(yīng)方便得多。五近距離 RFID 讀寫設(shè)備近距離 RFID 感應(yīng)設(shè)備主要用于一卡通消費(fèi)管理系統(tǒng)，它的共同特點(diǎn)是體積小，感應(yīng)距離近，在 310cm 之間。根據(jù)單位需要，我們將它分為桌面機(jī)和消費(fèi)機(jī)兩種。51 RR9036 桌面型讀寫器這是一款小型的低功率讀寫設(shè)備，一般放在辦公室的桌面上使用，也有固定在墻壁上作為被動式讀卡設(shè)備。它對標(biāo)準(zhǔn)卡的識別距離是 310cm，型號是 RR9036。它有兩種不同的接口，其中 USB 接口的一般用于桌面，如下圖RR9036USB 讀寫器該設(shè)備直接連接在電腦的 USB 口上，無需外接電源。如果

17、讀寫器需要固定在墻上或者某個(gè)離計(jì)算機(jī)較遠(yuǎn)的場合，則選用是 RS485 或 RS232 接口的，圖片如下：RR9036 串口讀寫器我們在本方案中重點(diǎn)介紹桌面型的 RR9036USB 接口讀寫器。它因?yàn)槭侵苯舆B接電腦使用，其功能完全取決于電腦應(yīng)用軟件的功能。因此它可以做如下用途：l 發(fā)卡：給每張 RFID 證件初始化并建立合法檔案等l 充值：給卡充值l 收費(fèi)：用于收取水電費(fèi)等非食堂消費(fèi)場合52 RR-SF 售飯機(jī)售飯機(jī)是一個(gè)專門的分類，為食堂售飯定制了特有的功能，例如雙界面顯示、扣款等功能。售飯機(jī)主要分為售飯窗口機(jī)和售飯服務(wù)器兩種。其聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如下：上圖中的售飯機(jī)就是窗口機(jī)。每個(gè)食堂只需一臺售飯服

18、務(wù)器就可以外接多達(dá) 99 臺售飯機(jī)。售飯服務(wù)器并不是計(jì)算機(jī)，而是一個(gè)專用設(shè)備，它能夠存貯整個(gè)單位所有員工的卡余額等重要信息，并通過局域網(wǎng)網(wǎng)與中心機(jī)房服務(wù)器通訊來更新數(shù)據(jù)。售飯機(jī)只需要識別到卡號即可，不需要對標(biāo)簽進(jìn)行操作。這種設(shè)計(jì)是最大限度地減少了標(biāo)簽的損耗，并大大提高了一卡通電子錢包的安全性，還保證了運(yùn)行效率。六 RFID 系統(tǒng)應(yīng)用軟件考勤軟件的主要功能有：1) 可查詢當(dāng)前職工的數(shù)量以及未、遲到、早退的情況2) 機(jī)關(guān)可靈活根據(jù)假期設(shè)置考勤系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間3) 任一指定人員在某段時(shí)間內(nèi)的考勤情況4) 職工出入特定場所的記錄（如果在該場所安裝通道天線的話）5) 停車場出入管理6) 其它基于考勤數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析消費(fèi)軟件的主要功能包括：1) 存款、消費(fèi)、掛失、補(bǔ)助發(fā)放、內(nèi)部轉(zhuǎn)款等食堂消費(fèi)功能凡有現(xiàn)金、票證或需要識別身份的場合(包括職工證、圖書借閱證、出入證、教職員工考勤、教職員工會議簽到、食堂消費(fèi)、浴室用水管理、宿舍用電管理、機(jī)房收費(fèi)、停車場、小賣部消費(fèi)及其它小金額消費(fèi)等管理功能)均采用這張 RFID 證件來完成。附錄，