智慧安防背景下的门禁技术应用与发展■ 文/上海公安学院 朱得旭 余定猛 蒋敏捷 摘 要：关键字：随着互联网、物联网、生物识别、人工智能、云计算等技术的发展，门禁系统技术不断演进迭代。本文介绍了门禁技术的发展演进，并具体分析了NFC门禁系统、蓝牙门禁系统、生物特征识别门禁和二维码门禁系统的技术特点，其中生物特征识别门禁系统包括指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、人脸识别等。文章提出采用无线传输的方式集合高性能控制器、互联网技术、生物识别技术、物联网应用技术等智慧型门禁系统将成为发展趋势。 门禁 NFC 蓝牙 生物特征识别 二维码
1 引言课堂教学模式
门禁系统是采用现代电子与信息技术，在出入口对人或物两类目标的进、出进行放行、拒绝、对讲、报警、视频监控等操作的控制系统；是安全防范系统的重要组成部分，包含安全防范系统所有要素；是对人员、物品、信息流动和状态的管理，其核心技术是特征识别和身份验证，所涉及的应用领域和产品种类非常广泛。 2 门禁技术的发展演进
美国安防专家Thomas L.Norman在其《电子门禁控制系统》（Electronic Access Control）一书中将1960年代-1990年代中期的门禁系统发展历史分为五代。第一代磁条卡门禁设备出现在1960年代，应用麦卡洛回路电报式报警电路原理（McCulloh Loop telegraph-type alarm circuits），将信息存入线圈或磁条中以感应控制出入口，当时主要应用于一些酒店房间。该系统独立运行，一卡一门，非联网使用，这在门禁技术发展史上具有里程碑意义。第五代门禁系统大致出现在1990年代中期，安防生产商逐渐认识到客户对于报警、门禁、视频监控、通讯等一系列安防设备全面集成的需求。这种集成必须能够探测入侵
果蔬气调库
报警、自动联动视频进行核实，并通过门禁、语音等远程处置。为解决设备兼容和系统集成过程中遇到的问题，第五代门禁系统功能完全由软件和相关数据库实现。
在第五代门禁系统中，125kHz 无加密的低频卡是安防行业的标准，也被称作第一代RFID 识别技术，能提供高效而有效的门禁控制。这种卡以接触式ID 卡或密码键盘作为门禁系统的特殊钥匙结构简易，持有所发卡片的任何人都能进入建筑物；此人可以是所发卡片单位的员工或使用遭窃或丢失卡片通过门禁的作案者。为增加低频卡的安全性，各公司在卡片上添加照片等可视的安全信息，员工佩戴有自己照片的门禁卡。经过训练安保人员能核查身份信息不符的人员，从而提供基本的身份验证方式。由于不法人员可通过某些设备很容易复制制作低频感应门禁卡，从而自由出入建筑物，除非有视频监控或有人现场守护监视，否则无法掌握未经授权人员通过门禁情况，从而给门禁系统的安全性带来风险因素。
工业数据采集控制1996年至2002年，基于ISO 15693、ISO 14443标准的RFID 技术智能卡开始应用。这种13.56 MHz 智能门禁卡也被称作第二代RFID 识别技术，采取卡加密，但是后来较容易被攻击破解和复制。
2011年，采用分层加密的13.56 MHz 智能门禁卡开始出现，也被称作第三代RFID 识别技术，具有更好的性能、安全性，能够扩展更多的应用，但是不能使用移动设备。
传统的门禁系统都是基于有线通信方式来实现的，具有稳定性好、耐用的特点，缺点也逐渐显露。随
着互联网、物联网、生物识别、人工智能、云计算等技术的发展，门禁系统技术不断演进迭代。近年来，基于生物特征识别、NFC、蓝牙、手机APP、二维码等技术的虚拟门禁系统已广泛应用于人们的工作和生活各个领域。传统的实体门禁卡已经被虚拟信令所代替。
3 NFC 门禁系统
目前，NFC 是与WIFI、蓝牙、ZIGBEE 等技术并列的主流无线通信技术。随着时代的发展，NFC 技术已逐步
整合到物联网世界而成为了其中的一部分。NFC 模块更多地被安装在手机上。基于智能手机的近场无线通信技术(Near Field Communication, NFC)门禁系统主要由主控制系统、电动门锁、门磁、NFC 读卡器监控终端和后台云服务器组成。
在NFC 门禁系统中，工作原理实际上是借助于NFC 读卡器和RFID 扫描识别手机终端ID 号，进行双向数据交互，验证并获取用户信息。获取信息后通过485的总线，采用Modbus-RTU 协议将各个门禁的用户信息上传给控制计算机上，主控计算机通过网络将数据传输、备份到后台云服务器，并做数据的实时校验，将验证结果返回给计算机，然后计算机通过RS485总线发送开门信息给门禁主系统，控制读卡器进行开锁。
如果技术安全性上不断增强加密措施，基于NFC 技术的门禁系统以其独特的优越性将会得到不断发展。将来，NFC 会使门禁在门上消失，用户只需通过手机碰触门上的NFC 标签，系统便会把门的位置、使用者凭证及访客所在位置组合，用来作为向门禁系统要求开门的请示。
4 蓝牙门禁系统
2012年低功耗蓝牙芯片发布后，现在市面上绝大部分人使用的智能手机已经采用低功耗蓝牙设备。蓝牙通讯的有效通讯距离大于1米以上，并采用AES-128 CCM 加密算法进行数据包加密和认证，支持双向数据通讯，安全性超过传统的门禁刷卡验证方式。蓝牙门禁系统采用同样的分层加密安全技术，但使用ISO 14443 A 标准的加密技术实现，被称为第四代RFID 识别技术。
反应容器蓝牙门禁系统将蓝牙开门执行器作为固定验证密码（相当于传统的IC 卡），而将手机的蓝牙设备作为读卡器，去读取蓝牙开门执行器中的密码信息，然后将读到的密码信息与手机的蓝牙信息匹配。如果匹配成功，则手机会发
送验证成功的信息给蓝牙开门执行器，这时开门执行器会输出干结点开锁信号。利用手机高速数据处理能力、大容量存储器和移动互联网上网功能，从而降低蓝牙开门执行
器的数据处理工作量和数据存储量，降低功耗。蓝牙开门执行器可采用电池作为供电电源以保证其长期工作。施工比较简单，四根线适用于所有电锁和道闸，12V供电，一路信号输出，加装后不影响原有门禁系统功能，也可作为独立门禁使用，成本低廉，方便对老旧小区门禁系统进行智慧安防改造。
蓝牙门禁系统支持手机APP、、、临时密钥授权开门（主人可通过信息发送临时密钥给访客）等多种开门方式。只要手机在手不怕忘带门禁卡。通过手机蓝牙可远距离联动门禁开门。蓝牙传输可实现设备短距离读取，扩展了接触式读卡器的功能，实现自动授权开门；能够对所有使用门禁系统的用户进行即时出入数据采集、信息记录，软件管理方便。
碟形螺母
5 生物特征识别门禁系统蜗轮副
近几年，随着生物特征识别技术的不断发展成熟，生物特征识别技术在门禁系统中的应用逐渐变成主流。生物特征识别门禁系统是以人的生物特征为识别条件的门禁系统，主要包括对人脸识别、指纹识别、虹膜识别、掌纹识别、指静脉识别、声纹识别等。
5.1 指纹识别门禁系统
指纹门禁系统的硬件主要由微处理器、指纹识别模块、液晶显示模块、键盘、时钟/日历芯片、电控锁和电源等组成。微处理器作为系统的上位机，控制整个系统。指纹识别模块主要完成指纹特征的采集
、比对、存储、删除等功能。液晶显示器模块用于显示开门记录、实时时钟和操作提示等信息，和键盘一起组成人机界面。
指纹读取装置（采集器）采用光电技术或电容技术将指纹信息采集下来，然后进行特征提取并与已存储的特征信息比对，完成识别过程。这个过程全部在读取装置中完成，也可以是读取装置仅进行指纹采集，然后将其传送到后台设备（如PC）完成特征提取和识别。单独进行指纹采集的装置易于小型化，使用方便，系统识别速度也较快。进行指纹特征采集要求在操作时人的手指与采集器建立规定的关系，所以系统友好性稍差。
生物统计学表明：指纹具有很高的唯一性，人之间出现相同指纹的概率很低，因此安全性较高，但仍存在被仿制的风险。所以，出现了具有活体指纹采集功能的产品，主要是增加对温度，弹性、微血管的探测来确认采集指坟的真实性。安全要求的门禁系统，除指纹识别外，还应增加其它识别手段，如密码等来提高系统的安全性。
5.2 掌纹识别门禁系统
掌纹所包含的信息丰富，利用掌纹的纹线特征、点特征、纹理特征、几何特征完全可以确定一个人的身份。掌纹识别技术的基础就是手掌几何学识别。手掌几何学识别是通过测景使用者的手掌和手指的物理特征来进行识别，高级的产品还可以识别三维图象。
手掌几何学识别使用比较方便。它适用于用户人数较多或者容易接受的场景，准确性非常高。低于l秒的时间内，通过检测使用者独一无二的手掌的大小、形状、表面积等三维特征来确认用户的身份，以确保只有被授权的人员身份和只有授权的人员才能进入特定的区域，从而达到门禁控制的目的。作为射频卡门禁系统的替代品，掌纹门禁系统使用户节省了使用与管理卡的成本，也可以与其他门禁系统结合使用以增加安全性。 与指纹识别系统相比，掌形识别系统具有污物和伤疤不影响测量，手很轻易放入扫描器的正确位置等，使用者很容易接受。
5.3 虹膜识别门禁系统
虹膜识别门禁系统就是通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定人们的身份并确定是否开启门锁。虹膜识别技术的过程一般来说包含四个步骤：一是使用特定的摄像器材对人眼部进行拍摄，获取虹膜图像并传输给虹膜识别系统的图像预处理软件。二是定位虹膜，确定内圆、外圆和二次曲线在图像中位置；将图像中的虹膜大小调整到系统设置参数即归一并进行图像增强。三是采取特定的算法从虹膜图像中提取虹膜识别所需的特征点并对其进行编码。四是将特征提取得到的特征编码与数据库中的虹膜图像特征编码逐一匹配，判断是否为相同虹膜，从而达到身
份识别的目的。虹膜识别门禁系统不需要物理接触，误识率低，可靠性高；但是很难将前端设备小型化，造价很高，很难大范围推广。
5.4 人脸识别门禁系统
相对于其他识别技术，人脸识别技术在应用过程中具有独特的优势，例如在图像信息采集的过程中较方便，逐渐成为生物特征识别技术中最为直接和自然的一种，已成为目前人工智能以及模式识别的焦点，也在门禁系统得到广泛的应用。
人脸识别门禁系统是采集允许访问门禁系统的全部人员的人脸信息并存储在人脸数据库中。当某一个人访问门禁系统时，人脸识别门禁系统会首先通过摄像头来获取人像信息，然后将采集的人像信息输进计算机中，再进行人脸识别。这个过程系统对来访者的人像信息进行预处理，避免表情、光照以及输入设备对结果的影响，将经过预处理的人像进行特征提取，将提取的信息与数据库中的人脸信息进行识别与对比，并记录识别的结果。一旦在数据库中识别出能够对比成功的人脸信息，门禁系统就会
接收到计算机的开门指令，通过门禁系统的硬件部分实现允许来访者进入的操作；否则，计算机不会发出开门的指令，门禁系统也不会打开，还会将访问者的人脸信息进行记录，方便以后查询和监管。
由于人脸识别门禁系统能够远距离、快速、无接触式地识别、记录人脸，在有条件的建筑和小区可将门禁系统连接黑名单数据库或公安机关数据库并实时比对，及时发现可疑人员并自动预警，实现智慧安防管理。
6 二维码门禁系统
二维码门禁系统是用手机二维码操控和管理的门禁系统，融、云服务、二维码识别、出入口管理于一体。用户可以通过手机对门禁系统发送控制指令、实现二维码开门、远程操控开门、授权管理、向特定人员发送邀请码、开关门记录查询、系统日志查询等功能。用户可以通过或者小程序具体实施操作。普通用户注册成功
后，经过管理员审核通过后，即可使用生成的二维码所代表的通行权限。高级用户或者管理员可以对申请的新用户进行审核，选择拒绝通过、审核通过等。用户既可以通过“扫一扫”扫描出入口出的二维码，将门禁开启，也可以填写被邀请人信息，设置二维码有效时间，将生成的二维码通过发给被邀请人。在指定的有效时间内在门禁控制器上镜头扫描此二维码即可打开相应的门锁并通行。
二维码门禁系统的特点是可以直接在云端架构服务器及数据库，定制服务平台对接接口或者小程序；采用动态可变二维码方式，给每一个用户实时分配一个经过加密的二维码，可对二维码刷新时间进行设置，没有扫描后二维码立刻刷新，防止故意复制拷贝盗用；通过或网页链接云服务器，管理员或者高级用户可以通过手机实现远程开门；外来访客可提前获取指定出入口的进出权限；管理员可以通过网页直接登陆后台管理系统开展管理，可以实现项目授权、用户审核、事件查询等功能，随时随地查看和管理来访人员的申请及进出记录；使用较为简单。鉴于手机实名制和手机移动支付和银行账户绑定。不太存在手机外借的可能，基本上可以确定绑定手机号码来保证人员的唯一性。
7 结语
未来，门禁系统将结束现有孤立发展的局限状态，将作为安保集成系统的核心子系统而存在，通过与报警、监控、通讯等子系统紧密结合，形成效能更加强大的安全技术防范系统。虚拟卡、低成本、低功耗、安装便捷、使用简单、稳定性好、可维护性强的门禁系统将占领更大的市
场份额。采用无线传输的方式，集合高性能控制器、互联网技术、生物识别技术、物联网应用技术等智慧型门禁系统将是发展的趋势。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议