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1、中控門禁刷卡機

中控門禁刷卡機

摘要: 目前，市面上的門禁管理系統(tǒng)大多功能較為單一，僅適用于郵電、通信、金融及公安等企事業(yè)部門。由于高等院校實驗室特殊、復雜的教學、管理模式，出現(xiàn)了系統(tǒng)適用性不強、擴展性差、運行性能不佳等問題。廣東石油化工學院現(xiàn)代通信重點實驗室在日常教學、管理過程中，分析了目前高校實驗室門禁管理系統(tǒng)的缺陷及漏洞，并自主開發(fā)了適用于高校實驗室運作方式的門禁管理系統(tǒng)，解決了直接運用市面上門禁管理系統(tǒng)和傳統(tǒng)機械門鎖存在的弊端。

隨著計算機、嵌入式技術的飛速發(fā)展，及高等院校信息化建設進程的加快，門禁管理信息在國內各大高校及一些科研院所的應用已經非常普及，如云南大學的“一卡通”機房門禁管理系統(tǒng)［1］，四川大學的遠程門禁控制及視頻監(jiān)查系統(tǒng)等。顯然，門禁信息系統(tǒng)為更新、提高實驗裝備，有效組織科研協(xié)作等起到了積極的作用，也為廣大教師、科研人員、學生提供了進行科研實驗的有利條件和可靠的保障［2 － 3］。

通過在管理中不斷地探索、研究及分析，特別是長期對自主門禁系統(tǒng)的研究開發(fā)，結合廣東石油化工學院計算機與電子信息學院實驗教學模式及管理的特點，以先進的感應式IC 卡技術，配合刷卡信息系統(tǒng)，將IC 卡的應用、嵌入式技術［4］與計算機信息管理系統(tǒng)結合起來，自主設計并實現(xiàn)了高校實驗室門禁管理系統(tǒng)。

1 高校實驗室門禁管理的問題分析

門禁系統(tǒng)的應用雖然使高校實驗室各管理部門工作更加簡單明了，效率更高，但在日常管理應用中，仍然暴露出很多問題和漏洞。從管理模式上分析，問題具體如下:

1) 市面上門禁系統(tǒng)高成本是制約高校實驗室信息化普及和發(fā)展的瓶頸?，F(xiàn)階段，雖然門禁管理系統(tǒng)在市場上已有較為成熟的產品，但價格往往較高，這與高校實驗室限于經濟基礎的規(guī)劃模式不相符。在高校范圍內，各領域、各學科都擁有各自不同的專業(yè)實驗室，少則數十個，多則幾十個。例如，每個實驗室均購買一套門禁系統(tǒng)，則需動輒數十或者幾十萬元的成本，還需承擔后期的維護、調試、安裝等費用。

2) 市面上門禁系統(tǒng)的工作流程與高校實驗教學模式不相符。高等院校的實驗課程，為保證實驗教學的效果與秩序，實驗時是不允許非該時間段實驗的班級學生進入實驗室的。但在實際的管理過程中，這種情況非常難控制。以廣東石油化工學院電子信息工程系現(xiàn)代通信重點實驗室為例，目前，該實驗室一次僅能容納一個班級的專業(yè)實驗。但系里2 個專業(yè)，4 個年級16 個班級的學生如果均持有進入實驗室的IC 卡，為保障實驗的正常進行，只能加大管理力度，派人時刻提醒非該時間段實驗的學生不能進入實驗室。這樣無形中就增加了人力和勞動強度，沒有從根本上實現(xiàn)現(xiàn)代化管理模式。

3) 市面上門禁系統(tǒng)的智能信息化程度不能滿足高校實驗室高強度、高節(jié)奏的人員流動性。如目前的門禁系統(tǒng)對考勤功能的設置僅限于某個具體對象，這與高校實驗室必須具備考勤任務設置、考勤人數統(tǒng)計的功能要求相差較遠。以廣東石油化工學院計算機系軟件工程實驗室為例，每年承擔的實驗課程( 不包含重復課程) 總數達30 多門，開設各種實驗項目200 多個，年實驗任務高達12 萬人機學時以上，說明周1 ～ 5，每日1 ～ 8 節(jié)課基本都有上機安排。實驗室高強度、高節(jié)奏的運作往往使得上節(jié)實驗課的學生還沒刷卡離開實驗室，下節(jié)課的學生已經刷卡進入實驗室開始實驗了。而門禁系統(tǒng)只能從讀取器中導出數據，再從刷卡進入、離開的時間列表中統(tǒng)計分析各個班級學生人數，這顯然為教師的考勤工作造成了非常大的困擾。

4) 市面上門禁系統(tǒng)簡單的呼應設置不適應高校開放性實驗室的日常管理模式。多年來，隨著實驗室開放力度的加大，學生對實踐能力重要性的認識的不斷提升，學生申請使用實驗室的次數也大幅度增加，實驗室管理人員經常要中斷手中的工作為前來申請使用實驗室或請教問題的學生開門，并告之其他專業(yè)教師的具體辦公位置。另外，實驗室針對學生課外創(chuàng)新活動需要，面向各專業(yè)學生開放了相關實驗，同時根據專業(yè)教師的研究方向，學生已經允許根據自己的學習興趣選擇實驗分室和相關實驗，這些都給實驗室的管理增加了難度，實驗室管理人員經常要花大量的時間來處理協(xié)調。

此外，從技術手段上分析，現(xiàn)階段高校實驗室門禁系統(tǒng)的漏洞如下:

( 1) 可擴展性差。目前市面上的門禁系統(tǒng)不能根據高校后續(xù)的教學模式、實驗需求增加相應的功能，或者修改相當的困難，同時也會增加一定的擴展費用。

( 2) 非實時性。傳統(tǒng)的基于單片機控制系統(tǒng)的不足和基于PC 的控制系統(tǒng)非實時性的缺點，與上下機刷卡的高速度不匹配，使得數據讀取緩沖不夠，數據傳輸不到位。

鑒于以上情況，開發(fā)一種成本較低、可自行擴展維護，并符合各自高校教學、管理模式的實驗室門禁管理系統(tǒng)是高校實驗室信息化建設的必然要求，也是實現(xiàn)實驗室有效開放的必要手段和方法。

2 實驗室門禁管理系統(tǒng)的設計

2. 1 系統(tǒng)的總體設計

從功能角度出發(fā)，系統(tǒng)主要由信息管理和門禁考勤監(jiān)控子系統(tǒng)2 部分構成，系統(tǒng)總體功能模塊設計如圖1 所示。信息管理功能主要包括系統(tǒng)信息操作，可以通過設置管理員權限，修改系統(tǒng)登錄相關信息; IC 卡操作管理，主要是針對IC 卡開卡、銷卡及卡信息的處理; 考勤任務的設置，結合學生實驗安排，采用日程表和周選擇的方式制定考勤計劃，同時分析考勤數據; 實驗室的管理，主要是對使用門禁系統(tǒng)的實驗室進行新增、查詢、刪除等基本操作。門禁－ 考勤實時監(jiān)控功能則包括開啟監(jiān)控，通過信息管理模塊執(zhí)行考勤計劃，監(jiān)控所有學生的考勤狀況，查詢學生進、出門刷卡時間，同時限制計劃中未包含班級的學生在規(guī)定時間內進入實驗室; 顯示實驗學生班級、學號、姓名等相關信息，針對具體事情的發(fā)生時間進行查詢，落實責任。

從物理部署角度分析，系統(tǒng)由上位機、下位機2 部分組成，上位機運行運行在服務器及客戶端上，是一個在Microsoft visual C + + 環(huán)境開發(fā)，基于MFC 的應用程序。程序實現(xiàn)了門禁信息的管理、實驗教學模式設置、實驗安排、考勤計劃設計及監(jiān)控過程中網絡呼叫命令的接收、發(fā)送等功能。下位機的硬件平臺為Arm 9( S3C2440) ［4］，軟件平臺為Linux 2. 6. 30，主要實現(xiàn)與刷卡機、呼叫器等設備與上下位機的交互。

2. 2 上位機的設計

上位機設計平臺為Windows，使用VC + + 6. 0下的MFC 設計，采用C /S 結構( Client /Server 結構) 。以下以呼叫子系統(tǒng)為例，說明上位機軟件系統(tǒng)設計過程。

呼叫子系統(tǒng)業(yè)務流程如圖2所示。當用戶通過下位機進行網絡呼叫時，下位機會通過局域網發(fā)送呼叫命令數據包，客戶端軟件接收到數據包后對數據包進行解析，如果數據包所指定的信息與當前客戶端標識吻合，當前客戶端將彈出提示框，以此來提示有人呼叫，否則不處理。實驗室管理人員或教師接收到提示后可以選擇開門，當通過軟件選擇開門時，軟件會向服務器發(fā)送請求開門命令，進而實現(xiàn)開門。

根據業(yè)務流程圖，呼叫子系統(tǒng)實現(xiàn)過程包括:界面初始化、CSocket 初始化、創(chuàng)建子線程Listenthread、創(chuàng)建監(jiān)聽套接字CSocket、讀取教師數據到下拉控件、最小化到托盤及等待用戶交互等，主要采用MFC 下的套接字類Csocket 實現(xiàn)局域網的UDP 通信，如套接字通信，主要使用的MFC 類庫中的CSocket 類實現(xiàn); 用戶界面的集成，采用visualC + + 提供的控件來實現(xiàn); 網絡數據的接收，使用多線程來實現(xiàn)。

2. 3 下位機的設計

下位機設計軟件平臺為Linux2. 6. 30，硬件評委為Arm9 ( S3C2440) ，采用層次化系統(tǒng)構架。以下以呼叫子系統(tǒng)為例，說明下位機軟、硬件系統(tǒng)設計過程。呼叫子系統(tǒng)下位機系統(tǒng)結構如圖3所示。

Arm9 微處理器是連接實驗室控制中心、電磁鎖的核心部件。根據需要該處理器接有LCD 液晶顯示屏幕，提供友好的人機對話界面; 接有觸摸屏，用于信息輸入; 配有DM900 芯片，實現(xiàn)與控制中心PC 機通信的網絡驅動。

( 1) LCD 控制器的設計。S3C2410 的LCD 控制器內部邏輯結構參見文獻［5］，其功能是產生顯示驅動信號，驅動LCD 顯示器，只需要通過讀寫一系列的寄存器，完成配制和顯示控制。REGBANK是LCD 控制器的寄存器組，用來對LCD 控制器的各項參數進行設置; LCDCDMA 則是LCD 控制器專用的DMA 信道，負責將視頻資料從系統(tǒng)總線上取來，通過VIDPRCS 從VD［23: 0］發(fā)送給LCD 屏。同時TIMEGEN 和LPC3600 負責產生LCD 屏所需要的控制時序( 如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN) ，然后從VIDEO MUX 送給LCD 屏。此外，結合Linux 操作平臺，依照液晶屏時序還需設置linux 系統(tǒng)的相關驅動文件參數如下: 設置頭文件#include ＜ asm/arch /fb. h ＞ ; 添加初始化s3c2410 的LCD 控制器時所需的參數( 修改文件: linux /drivers/video /s3c2410fb. c) 。

( 2) 觸摸屏控制器的設計。S3C2410 提供了nYMON、YMON、nXPON 和XMON 直接作為觸摸屏的控制信號，它通過連接FDC6321 場效應管觸摸屏驅動器控制觸摸屏。輸入信號在經過阻容式低通濾器濾除坐標信號噪聲后被接入S3C2410 內集成的ADC( 模數轉換器) 的模擬信號輸入通道AIN5、AIN7。結合Linux 系統(tǒng)提供的input 子系統(tǒng)，在模塊加載函數中首先告知input 子系統(tǒng)屏幕的觸發(fā)件，然后設備驅動通過set_ bit( ) 告訴input 子系統(tǒng)它支持的具體事件，最后在觸摸屏被觸摸/抬起/移動、鼠標被移動/單擊/抬起時通過input_ report_ xxx( ) 報告發(fā)生的事件及對應的鍵值/坐標等狀態(tài)。

( 3) DM900 網絡驅動的設計。數據包發(fā)送功能的實現(xiàn)主要是依靠DM9000 中的發(fā)送數據緩存區(qū)，驅動函數首先將要發(fā)送的數據包存入發(fā)送數據緩存區(qū)內，然后設置發(fā)送標志來進行數據發(fā)送。設置完傳送標志之后，DM9000 會將存入發(fā)送數據緩沖區(qū)的數據發(fā)送出去。DM9000 對數據的發(fā)送是要求驅動程序將寫入DM9000 芯片中的數據發(fā)送到數據緩沖區(qū)內，DM9000 在接收到處理器芯片發(fā)來的數據發(fā)送標志之后，就會將寫入緩沖區(qū)的數據包處理成Ethernet 數據包的形式進行發(fā)送，在發(fā)送過程中還可以繼續(xù)接收數據包的寫入，所以在芯片中就分了兩個邏輯上的發(fā)送數據包，分別有兩組狀態(tài)寄存器和控制寄存器來實現(xiàn)發(fā)送的控制及狀態(tài)檢查工作。

3 結束語

高校實驗室信息化管理是實驗室現(xiàn)代化管理的必然趨勢，借助現(xiàn)代化的信息、嵌入式及網絡技術，設計并實現(xiàn)符合高等院校教學、實驗、管理的門禁管理系統(tǒng)，與市面上門禁管理系統(tǒng)和傳統(tǒng)的機械門鎖相比，該系統(tǒng)具有易實現(xiàn)、易擴展及管理簡單等特點，能節(jié)約管理成本，提高管理效率。同時，還可以搭建以門禁系統(tǒng)的分析、設計及實現(xiàn)為基礎的實驗教學、實習平臺，寓教學和管理為一體，實現(xiàn)真正意義上的教學管理信息化。

參考文獻

［1］ 朱瑾，何鳴皋，唐猛. 高?！耙豢ㄍā迸c機房門禁管理問題分析與系統(tǒng)設計［J］. 云南大學學報: 自然科學版，

2009，31( S2) : 402 － 405.

［2］ 馮燕，馮廣. 淺談高校實驗室資源管理系統(tǒng)建設［J］.中國現(xiàn)代教育裝備. 2008，67( 9) : 102 － 103.

［3］ 劉春柱. 高校實驗室安全現(xiàn)狀與管理對策［J］. 實驗室科學，2006( 4) : 95 － 96.

［4］ 胡偉. ARM 嵌入式系統(tǒng)基礎與實踐［M］. 北京: 北京航空航天大學出版社，2007. 1 － 2.

［5］ Siemens TC35i 規(guī)格說名書［Z］，英文版［EB］. 2003:

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