2020年10月16日 星期五

.智慧建築出入口控制系統中的不同辨識技術

Security and Safety in a Smart Building



來源: 麦驰物联

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:


智能建筑出入口控制系统中的不同识别技术

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。


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

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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