Security and Safety in a Smart Building
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出入口控制系統 Access Control System（ACS）是採用現代電子技術與軟體資訊技術，在出入口透過對目標的正確辨識，確定對目標進行放行或拒絕，同時進行記錄和警報等操作的控制系統，系統同時對出入目標的編號、出入時間、出入口編號等情況，進行登錄與儲存，從而保證被控區域及目標的安全，實現智慧管理。
出入口控制系統廣泛應用於智慧建築的安全防範、車輛管理、物流管理、安檢、銀行等領域。
控制的目標包括人和物，在智慧建築安全防範管理系統中，主要控制的是人，該系統通常又稱為門禁系統。本文著重論述智慧建築出入口控制系統中，不同的辨識技術。
出入口控制系統的組成
出入口控制系統主要由目標識讀部分、管理/控制部分、執行部分、傳輸部分、相應的管理軟體，以及雲端伺服器等組成。典型的系統如下圖：
出入口控制系統有多種構建模式。按其硬體構成模式劃分，可分為一體型和分體型；按其管理/控制方式劃分，可分為獨立控制型、聯網控制型和數據載體傳輸控制型。
一體型出入口控制系統的各個組成部分，透過內部連接、組合或整合在一起，實現出入口控制的所有功能。
分體型出入口控制系統的各個組成部分，在結構上有分開的部分，也有透過不同方式組合的部分。分開部分與組合部分之間透過電子、機電等手段連成為一個系統，實現出入口控制的所有功能。
獨立控制型出入口控制系統，其管理/控制部分的全部顯示/編程/管理/控制等功能均在一個設備（出入口控制器）內完成。
聯網控制型出入口控制系統，其管理/控制部分的全部顯示/編程/管理/控制功能，不在一個設備（出入口控制器）內完成。其中，顯示/編程功能由另外的設備完成。設備之間的數據傳輸，透過有線和/或無線數據通道及網路設備實現。
識讀器的分類及特點
智慧建築中出入口控制系統控制的目標是人群，屬於安全防範系統，識讀器就是用於鑒別人員是否有權進出，識讀器採集輸入數據，與保存在控制器或伺服器中的數據進行比對，數據一致則放行。常用的識讀器有以下幾種：
1）密碼型：
密碼辨識：透過檢驗輸入密碼是否正確，來辨識人員的進出權限。這類產品又分兩類：一類是普通鍵盤型，一類是亂序鍵盤型。主要特點是設備簡單，使用方便，無須攜帶卡片，成本低。缺點是密碼組數不能太多，密碼容易洩露，安全性很差；一般人員無進出記錄。密碼型門禁一般應用於安全防範級別要求不太高的場合。
2）讀卡器：
IC 卡即整合電路卡，是一種資訊載體。IC 卡透過卡裡的整合電路儲存資訊，採用射頻技術與支持 IC 卡的讀卡器進行數據交換。IC 卡是目前在出入口控制系統中，應用最為廣泛的一種讀識方式。IS0 標準卡尺寸為 85．5×54×0．76mm
IC 卡的種類很多，分類方式有有多種。按讀取介面可將 IC 卡分為接觸式和非接觸式兩種；按讀寫方式可分為只讀卡和讀/寫卡；按讀卡距離可分為近距離卡和遠距離卡；按供電方式可分為無源卡和有源卡。
A．接觸式與非接觸式：
接觸式 IC 卡透過 IC 卡讀寫設備的觸點，與 IC 卡的觸點接觸後進行數據的讀寫。非接觸式 IC 卡與 IC 卡讀取設備無電路接觸，透過無線技術的讀寫技術進行讀寫，卡內所嵌晶片除了CPU、邏輯單元、儲存單元外，增加了射頻收發電路。
在智繪建築的出入口控制系統中由於刷卡的頻率較高，常用的是非接觸式 IC 卡，它具有使用方便、可靠性高等到特點，較少採用接觸式 IC 卡。目前接觸式 IC 卡主要用於銀行卡，具有使用方便、保密性好等特點。
目前市場上最常見的非接觸式 IC 卡是邏輯加密卡，採用的是流密碼技術，密鑰長度也不是很長，普遍存在著一定的安全隱患，有被駭客破解的可能。在一些對安全要求高的領域傾向於使用內嵌微處理器的非接觸式 CPU 卡晶片，CPU 卡晶片內部都有雙重安全機制，一是晶片本身整合的加密算法模組，二是 CPU 卡晶片特有的 COS 操作系統。
B．只讀卡和讀/寫卡
只讀卡也稱為 ID 卡，只能讀取卡號資訊；讀寫卡既可讀取卡內資訊，也可對卡進行寫操作，可寫入權限、有效期、金額等資訊。讀寫卡廣泛應用於智慧門禁、悠遊卡一卡通、校園一卡通等。目前在對岸中國等地使用手機錢包，可以刷卡消費、乘坐公車，其實就是 IC 卡與手機 SIM 卡複合在一起，與本文後面提到的 NFC 是不一樣的。只讀卡讀卡距離較讀寫卡遠，在智繪門禁系統也有較多應用。
C．遠距離卡
普通的 IC 卡讀卡距離在 2－10cm，一般將讀寫距離在 1 米以上的讀稱為遠距離卡，遠距離還可分為無源卡和有源卡。遠距離卡一般採用無線射頻辨識技術（RadioFrequencyIdentification），簡稱 RFID，感應距離控制在 3－10米。由於感應距離遠，辨識速度快，主要用於車輛的出入管理和自動收費。
3）近場通訊技術 NFC
近場通信技術（NFC）是由非接觸式射頻辨識技術（RFID）及互連通技術整合演進而來，NFC 設備是在單一晶片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內與相容設備進行辨識和數據交換。工作距離在 10 cm以內，工作頻率為13.56MHz，目前智慧手機基本都具有 NFC 功能。
NFC 有三種工作模式：卡模擬模式（Cardemulation）、點對點模式（P2Pmode）、讀卡器模式（Reader/writermode）；NFC 技術應用於出入口管理系統，就是用卡模擬模式，這個模式其實就是相當於一張採用 RFID 技術的 IC 卡，用戶只需在門禁讀卡器前，出示具有 NFC 功能的智慧手機即可開門。該模式下，即使是在手機沒有電的情況下，也能實現刷卡開門。
NFC 技術主要應用於行動支付、身份辨識、出入口控制等場合，隨著智慧手機的普及、行動支付不斷被消費者和商家接受，NFC 技術的應用將越來越廣泛。
4）生物辨識
生物辨識技術有指紋、虹膜、臉型、掌形、靜脈和 DNA 等多種形式，由於指紋辨識具有系統成本低、使用方便等優勢，指紋辨識成為了目前應用最為廣泛的辨識技術，幾乎成為了生物特徵辨識的代名詞。另外，人臉辨識技術現階段也發展得非常迅猛，在智繪建築中主要應用指紋辨識和人臉辨識。
A．指紋辨識
指紋是指人的手指末端正面皮膚上，凸凹不平產生的紋線。紋線有規律的排列形成不同的紋型。紋線的起點、終點、結合點和分叉點，稱為指紋的細節特徵點。
指紋辨識即指透過比較不同指紋的細節特徵點，來進行自動辨識。由於每個人的指紋不同，同一人的十指之間的指紋也有明顯區別，並且指紋保持終身不變，因此指紋可用於身份的自動辨識。
指紋辨識具有使用方便、辨識速度快、價格低等特點，指紋採集頭的小型化，為指紋辨識的整合化帶來了便利，開闢了廣闊的應用市場。同時指紋辨識也存在一些問題；某些人或某些群體的指紋特徵少，難成像；在指紋採集頭上留下用戶的指紋印痕，而這些指紋痕跡存在被用來複製指紋的可能性，存在安全性的問題。
現在指紋辨識主要用於門禁和企業考勤，隨著智慧家庭的建設的發展，指紋鎖開始進入家庭用鎖。
指紋採集頭的小型化，指紋辨識技術整合到智慧社區的可視對講系統單元門口機中，方便業主進出門使用。
B．人臉辨識
人臉辨識利用分析、比較臉部器官的形狀和位置特徵資訊，來進行身份鑒別的電腦應用技術，它屬於生物特徵辨識技術。目前人臉辨識已成為模式辨識和人工智慧領域的研究熱點。
人臉辨識的主要流程是：人臉圖像採集及檢測、人臉圖像預處理、人臉圖像特徵提取以及比對與辨識。人臉辨識的算法有很多，常用的算法有：基於人臉幾何特徵的辨識方法、基於整幅人臉圖像的辨識方法、基於連接機制的人臉辨識方法以及基於三維數據的辨識方法。
與其它身份辨識方法相比，人臉辨識具有非接觸性、非強制性、併發性等特點，因而人臉辨識技術有重要的應用價值。在智慧建築出入口控制系統中，主要應用在門禁、考勤、機場安檢等場所，一般與其它辨識方式結合使用，比如整合在可視對講單元門口機中。
人臉採集周圍環境光線的變化，相似的人臉，人體臉部的遮擋物，人臉變老、人臉整形等可能影響辨識的準確性，透過進行人工智慧補償提高系統的準確率。需要注意的是，人臉辨識系統必須正確辨識攝影機前是一個真正的人還是一幅照片。以此防止使用者用照片作假，提升系統的安全性。
5）其它識讀：
近年來，推行「跨網整合」的趨勢，智慧社區建設方興未艾，行動網路技術的發展，催生了新興的辨識技術。
A．手機 APP 辨識
在智繪手機中安裝有門禁開鎖APP，點擊相應的門禁圖標可以開鎖。手機 APP 辨識實際是辨識手機的 MAC 碼，機主身份資訊與手機綁定，來實現身份確認的。智慧手機透過 WIFI 或行動網路（4G）訪問雲端平台伺服器交換數據、確認身份，可以實現本地開門、遠端開門，因此也被稱為「雲端門禁」。
在社區中推廣使用的社區服務 APP，社區 O2O 中為了增加使用者的粘度，大多綁定門禁開鎖功能
B．二維碼辨識
手機 APP 辨識一般用於業主或固定客戶，不適用於訪客的身份辨識，因此產生了手機二維碼辨識技術。業主的智慧手機可以生成二維碼，透過社交工具發送給訪客，訪客在出入口門禁處刷收到的二維碼可以開門放行。該二維碼可以設為按時限使用或按次使用，過期作廢，可以提高系統的安全性。
結語
智慧建築出入口控制系統的識讀器種類很多，新興的識讀方式也層出不窮，應用時可以根據項目實際情況選擇一種或多種識讀技術復合使用，合理的選擇識讀方式可以提高系統的性價比，用戶使用更安全、方便。
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