电子储物柜方案.docx

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电子储物柜方案

一、工程背景

目前十一学校的门禁系统采用的是ID卡网络系统，系统涵盖学校的学生储物柜和办公室、教师门禁，系统庞大、维护难度不断增强。

由于学校不断发展的需求，亟待对该系统进行升级改造。

为了便于学生的使用和管理维护，简化庞大的门禁系统，拟将储物柜和门禁拆分为两个系统。

改造分为两个阶段进行，第一阶段完成学生储物柜系统的改造。

二、

储物柜改造需求分析

2.1现有系统原理介绍

现有系统的读卡器通过识别ID卡进行数据比对实现电子开锁功能，原理如图2-1所示。

图2-1现有系统工作原理图

当读卡器感应到ID卡后会读取卡片中的芯片号码，将其号码通过转发发给数据处理服务器。

由服务器再进行判断卡片是否有效，有效卡返回指令到控制板，控制板相应给继电器信号，控制电锁开。

2.2现有系统工作流程

2.2.1开锁流程

（1）读卡器读到ID卡芯片号码；

（2）读卡器通过配线间（竖井）的交换机将读到的号码传送至数据处理服务器；

（3）数据处理服务器将收到的卡号与数据库中信息对比；

（4）如果卡号与数据库信息符合，则返回开锁命令；如果不符，则返回继续关闭命令。

2.2.2发卡流程

（1）通过控制终端将学生的信息与ID卡号和锁号对应；

（2）由控制终端将对应的数据下发到数据库；

（3）数据库判断对应的锁是否在线，并等待接受刷卡数据。

2.2.3换卡流程

（1）通过控制终端将学生信息与旧卡卡号和锁号解除对应。

（2）控制终端将解除的数据下发到数据库。

（3）学生更换新卡并重复发卡流程。

2.3目前学校面临的困境

2.3.1储物柜应用问题

由于数据要经过网络进行读取、传输，在后台还要进行比对再返回，流程过于复杂，把原本简单的系统复杂化，只要在其中一个环节出现错误，则导致整个链路故障，柜锁无法开启，授权卡无法下发，导致现象有：

（1）上下课（学）高峰时段，学生无法刷卡打开门锁。

原因是由于数据量庞大导致数据堵塞，学生卡数据无法传送至数据处理服务器，数据处理服务器在同一时段处理数据量过大，处理后的数据无法正常下达到柜锁控制器。

（2）新授权的卡无法打开对应权限的电子锁

原因是由于数据堵塞情况的恶性循环，数据处理服务器还没有处理完成第一个堵塞高峰，又迎来了学生的第二个课间（数据高峰），如此以往给数据处理服务器带来了巨大的负担，在处理端造成了堵塞，此时如果进行新卡授权，就需要等处理服务器处理完所有堵塞的数据后再进行授权，固然导致了此现象。

2.3.2物理链路问题

由于本系统施工方没有考虑到校方在数字化楼宇教学方面的可扩展性，导致对本系统数据传输的物理线路部署凌乱，不仅存在极大的安全隐患，更对后期的数字化教学扩展，竖井维护，线路整理造成了巨大的障碍。

2.3.3换件和维修问题

由于目前电子储物柜系统的所有控制板、总控板和数据管理系统都是前承包商自行开发设计，并没有符合国家标准，所以在出现损坏的情况下无法与时的找到可替换或修复的配件，导致目前系统的硬件损坏无法修复。

2.3.4一卡通成本问题

目前学校的学生手中使用的校园一卡通内部集成了ID芯片和IC芯片，这样提高了制作卡片的成本。

三、

任务要求

（1）第一阶段完成储物柜系统的改造，由于储物柜已经安装到位，改造只能在原来ID卡系统的基础上进行。

（2）储物柜采用单机非接触IC卡系统，脱离网络环境，采用单机运行，且系统支持学生目前手中的IC卡芯片。

（3）安装、调试简便，不破坏目前储物柜现状，在近期完成全部6250多个储物柜的系统改造。

（4）系统管理维护简单，IC卡的授权、补卡、换卡、操作简单易行，支持多管理端操作。

（5）硬件系统和软件系统具有开放性和可扩展性，便于系统升级改造和规模扩展，软件操作界面简单、人性化。

四、

电子储物柜系统改造方案

4.1概述

非接触式感应卡柜门锁是比较时尚高档的智能卡柜锁。

IC卡具有可读写功能和加密性好等优点，可实现单机运行也可联网运行。

感应卡柜锁采用高性能原装美国集成带自检功能电路，带信息自动纠错、先进电池波感应抗干扰技术，静态电流只有6uA超低功耗运行，正常使用4节电池可连续使用一年，也可以通过外接电源供电。

本方案考虑到校方应用的特殊性，采用外接电源进行续点刷卡。

4.2原理

4.2.1外观

读卡器外观如图4-1所示。

图4-1读卡器外观

4.2.2内部原理

电磁锁有断电开锁和加电开锁两种工作状态。

而针对储物柜，我们应校方需求选择加电开锁。

这样避免了因临时停电，所有柜门都自动打开，产生不必要的麻烦。

锁体内部原理如图4-2所示。

图4-2锁体原理图

4.3系统功能

4.3.1多级别匙卡功能

多级别匙卡功能，权责分明：

根据学校管理需求可自行设置教务处卡、总控卡、楼控卡、楼层卡、学生卡等。

（1）教务处卡：

此卡一般由教务组管理持有，可以开启系统的所有柜锁，开启后柜锁处于长开状态（用学生卡开门后将取消长开状态）。

（2）总控卡：

总控卡一般由储物柜管理权限人员最高者持有，可以开启本系统的所有柜锁。

（3）楼控卡：

用于在指定时间与时段内开启某栋大楼的所有柜门锁。

一般由楼宇管理人员配备

（4）楼层卡：

用于在指定某个楼层或楼层内某范围的所有柜锁，一般由教师配备。

（5）学生卡：

在系统设定的时间内（例如一学年或学生的在校时间）可以打开自己的储藏柜。

4.3.2多级别、多管理终端操作授权

本系统支持多级别管理终端进行发卡授权、卡片丢失补办、学生换届换卡和插班生新卡配发。

可以分配多个管理终端软件并分别设置每个管理终端软件能够授权储物柜的范围。

由于本方案设计的电子储物柜脱离网络环境依赖，所以发卡、补卡、换卡等授权操作可通过软件设置实现多管理终端操作。

例如：

一位初中楼的学生遗失自己的校园一卡通，办理新卡后不需要再去学校统一的电教管理办公室进行卡片授权，他可以到初中楼的楼宇电教管理办公室进行新卡片授权，甚至是他所在班级的楼层电教管理办公室或者教师办公室行新卡片授权。

4.3.3开锁流程

使用本校学生已持有的一卡通，在已授权的柜门上刷卡一次，即完成一次开锁。

刷卡后，自动开启柜锁；若刷卡后没有开门则7秒钟自动上锁

4.3.4发卡流程

图4-3发卡示意图

本方案发卡原理为，先将收集到的学生个人信息、一卡通IC芯片信息和分配给学生的锁号进行关联，之后将对应储物柜电磁锁数据写入IC卡芯片内，实现卡片授权。

关于学生卡：

输入学号，找到对应的柜号（这个信息对应关系已经在管理软件中事先导入建立），双击管理软件中的柜号，填写该卡的使用期限（也可默认为长期有效，可以设定时间），然后点击发卡。

一个学生只用发卡一次。

如果换卡则需要重新发卡。

关于其他卡：

选择对应的信息，发放楼层卡、楼控卡、总控卡等。

4.3.5换卡流程

换卡操作，在发行新卡的同时，软件界面中会有选项：

是否覆盖前卡功能。

当选上后，新发卡在柜刷卡后，前期卡自动失效。

举例：

新一学期开始，学生入校后，学校将发一张卡给学生，如高一（1班）张三同学使用的是0001号柜子，只需把卡放在我们专用的发卡器上，然后在我们的门锁管理软件上对该卡进行授权，写入0001号柜的信息。

此时，还可以设定该卡的有效时间，如设置到每年8月10日，您可以设置卡的有效期就到每年8月10日，从发卡日期开始到期后卡会自动失效，无法开门。

4.4系统施工方案

4.4.1设备安装位置

（1）读卡器。

如图4-4所示，本系统施工方案以最大化保持现有储物柜外观原则进行改造。

图4-4读卡器安装位置

（2）如图4-5所示。

电磁锁由原来的安装在柜内更改为安装在柜门上，以这种方式首先节省了柜内走线长度，节省了成本；其次可以实现刷卡后柜门自动弹开，便捷实用。

图4-5锁体安装位置

（3）如图4-6所示。

电磁锁和读卡器的供电使用现有电源进行变压后供电，其供电方式也从现有的串联供电变为并联供电，避免了单点故障对其他储物柜实用造成的影响。

图4-6取电位置

4.4.2系统施工流程图

图4-7系统施工流程图

如图4-7本系统施工分为如下几个步骤：

（1）在每个楼层的弱电井（配线间）中整理出管理该层储物柜的电源线路和数据线路，通过对每个楼层的电源源头进行变压，使得到达储物柜的电压变为6V。

（2）由于目前储物柜系统为手拉手状的串联供电方式，当单点电路出现故障时，在其后方的储物柜均发生断电情况。

特此情况，本方案将对现有储物柜内线路进行改造。

如图8-8所示，本方案采用了总线并联制，这样避免了单点故障时对其他储物柜造成的影响。

（3）本方案将对储物柜原读卡器天线位置进行开孔，开孔数量为4个，将新的读卡器装好后，正好覆盖住原读卡器天线位置的缺口。

并且本系统读卡器颜色为银灰色，与储物柜颜色相近，安装后整体外表美观。

4.5施工总体进度计划

如图4-8所示。

锁的生产周期45天，安装周期大约40个工作日。

如图4-8生产安装周期

施工地点为校内的初中楼、高中楼、科技楼和综合楼这四栋楼。

其中初中楼约有2000个储物柜；高中楼约有2000个储物柜；科技楼约有1000个储物柜；综合楼约有1000个储物柜。

根据校方的需求与实际环境特点，本方案将分为五个阶段进行施工：

第一阶段对初中楼进行改造，工期为13天。

其中11天进行布线和设备安装，2天进行测试排查。

第二阶段对高中楼进行改造，工期为13天。

其中11天进行布线和设备安装，2天进行测试排查。

第三阶段对科技楼进行改造，工期为6天。

其中5天进行布线和设备安装，1天进行测试排查。

第四阶段对科技楼进行改造，工期为6天。

其中5天进行布线和设备安装，1天进行测试排查。

第五阶段再次对所有四栋改造楼宇进行排查测试，工期为2天。

在以上五个施工阶段结束后，我们会配合校方将学生一卡通统一回收，通过统软件进行储物柜关联授权，之后发回学生手中，在此过程中我们将记录各个环节操作人员、使用人员的不适之处，并加以解决，使校方发卡授权的工作人员和学生的应用简单便捷。

4.5系统特点

便于维护，损坏易更换，在没有电源的情况下可以采用干电池临时供电，每个柜体为独立锁体，单个锁体更换时不影响其它柜体正常使用，布线采用总线并连方式。

现有的柜体为串连握手方式链接，当一个节点发生故障，故障点后的柜体将全部失效。

4.6停电应急方案

在没有电的情况下，我们提供备用外接电源盒，应急开锁使用，读卡头有外接电源触点，链接我们的外接电源盒，便可顺利开锁。

五、

ID卡系统与IC卡系统对比

5.1卡片对比

5.1.1安全性

IC卡的安全性远大于ID卡.ID卡内的卡号读取无任何权限,易于仿制.IC卡内所记录数据的读取,写入均需相应的密码认证,甚至卡片内每个扇区均有不同的密码保护,全面保护数据安全,IC卡写数据的密码与读出数据的密码可设为不同,提供了良好分级管理方式,确保系统安全.

5.1.2可记录性

ID卡不可写入数据,其记录内容（卡号）只可由芯片生产厂一次性写入,开发商只可读出卡号加以利用,无法根据系统的实际需要制订新的号码管理制度.IC卡不仅可由授权用户读出大量数据,而且亦可由授权用户写入大量数据（如新的卡号,用户的权限,用户资料等）,IC卡所记录内容可反复擦写。

5.1.3存储容量

ID卡仅仅记录卡号;而IC卡（现有校园卡）可以记录约1000个字符的内容。

5.1.4可扩展性

ID卡由于无记录,无分区,只能依赖网络软件来处理各子系统的信息,这就大大增加对网络的依赖;如果在ID卡系统完成后,用户欲增加功能点,则需要另外布线,这不仅增加了工程施工难度,而且增加了不必要的投资.所以说,使用ID卡来做系统,难以进行系统扩展,难以实现真正的一卡通.而IC卡存储区自身分为16个分区,每个分区有不同的密码,具有多个子系统独立管理功能,如第一分区实现门禁,第二分区实现消费,第三分区实现员工考