学生公寓无障碍门禁防盗系统的设计与实现毕业设计论文.docx
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学生公寓无障碍门禁防盗系统的设计与实现毕业设计论文
常州机电职业技术学院
毕业设计(论文)
专业:
计算机网络技术
题目:
学生公寓无障碍门禁防盗系统的
设计与实现
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
毕业设计(论文)中文摘要
学生公寓是学生口常生活与学习的重要场所,学生公寓安全管理事关学生人身安全和财产安全,学生公寓安全状况关系到学校正常的教学和生活秩序,关系到学校和社会的稳定,受到社会各界的广泛关注。
安全高效的管理除了有一个好的管理团队和完备的管理制度外,一套完善的管理系统也能起到事半功倍的作用。
本文结合学生公寓管理的具体需求,提出了基于无线射频识别技术和多媒体视频监视技术相结合的学生公寓管理系统建设方案。
通过对学生公寓管理系统的需求进行分析,基于客户/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)的体系结构,利用windows2000server环境下VisualBasic6.0的开发平台,采用开放的数据库连接来访问SQLserver数据库管理系统数据的方法设计开发了门禁控制服务器、发卡中心等,选用了JSP动态网页技术和ActiveX控件技术实现了动态WEB管理系统的设计,完成了系统软件的集成设计。
本系统较好解决了学生公寓管理中的各种难题,实现了学生公寓管理的安全性、实时性和高效率。
本系统由于采用了开放的接口技术,功能可根据不同需求进行扩展,具有较好的应用前景和推广价值。
关键字:
学生公寓RFID嵌入式门禁管理系统JSP
毕业设计(论文)外文摘要
Title:
StudentapartmentsaccessibleaccesssecuritySystems_____________DesignandImplementation
Abstract:
Studentdormitoryisanimportantplaceforstudenttoliveandstudyeveryday.Securitymanagementofstudentdormitoriesbearsonsecurityofstudent’slifeandproperty.SecuritysituationofStudentdormitories,whichrelatestothenormallivingandteachingorderofaschoolaswellascollegialandsocialstability,hasbeencausedwidepublicconcern.Safeandhigh-efficientmanagementdoesn’tonlyneedexcellentmanagementteamandperfectmanagementregulationsbutalsoagoodexcellentmanagementsystemwhichcangettwicetheresultwithhalftheeffort.
Consideringfullythespecificrequirementofstudentdormitoriesmanagement,thepaperproposesaconstructionSchemeofstudentdormitoriesmanagementsystembasedonRadioFrequencyIdentification(RFID)incorporatedwithmultimediavideomonitortechnology.
Throughtheanalysisontherequirementforstudentdormitoriesmanagementsystem,theaccesscontrollerandcard-issuingcenteraredevelopedbythemethodofaccessingSQLserverdatabasemanagementsystembasedonClient/Server(C/S)andBrowser/Server(B/S)architectureandthedevelopmentplatformofVisualBasic6.0undertheenvironmentofwidows2000server.ThedesignofdynamicWEBmanagementsystemisrealizedbytheuseofJSPdynamicWebpagetechnologiesandActiveXtechnology.Thedesignforintegrationofthesystemsoftwareisfinallyfinished.Besides,themethodofvideotransmissionwithmicrowaveispresentedtosolvesomeprobleminprojectconstructioninthispaper.ThesystempresentedinthepapercaneffectivelysolvethediversifiedprobleminStudentdormitoriesmanagement,andimplementthesafety,real-timeandhigh-efficiencyofStudentdormitoriesmanagement.Becauseofadoptingopeninterfacetechnology,thesystemcanbeextendedaccordingtodifferentrequirement.Ithasabetterapplicationprospectandpromotionvalue.
Keywords:
StudentDormitoriesRFIDEmbeddedAccesscontrolJSP
2 系统关键技术研究3
2.1 无线射频识别技术3
3 学生公寓管理系统设计14
3.2 门禁系统15
3.4 发卡中心21
3.5 数据库服务器21
3.6 系统网络的选用.............................................................22
3.7WEB服务器..................................................................23
3.8系统组成...................................................................23
4 学生公寓管理系统的软件设计与实现24
4.1 系统体系结构24
4.2 门禁控制服务器26
结论36
致谢37
参考文献37
1 绪论
学生宿舍和公寓是学生日常生活与学习的重要场所,是对学生进行思想政治工作和素质教育的重要阵地。
学生住宿管理事关学生人身安全和财产安全,关系到学校正常的教学、生活秩序,关系到学校和社会的稳定,也关系到我国高等教育的改革和发展。
1.1 学生公寓管理系统现状
信息技术的日益发展深入到社会的各个角落,学生宿舍管理也不例外,尤其作为高等院校的宿舍管理工作,是高校各项工作的一个重要组成部分,其管理水平的高低将直接影响到人才培养的质量。
随着高等教育的发展、高校规模的扩大、学生人数增加、学生宿舍各种信息的汇总、统计和分析等管理工作面临着诸多困难,管理工作也越来越繁重和琐碎。
因此宿舍管理的信息化、网络化越来越受到人们的重视,它既可以大大提高学生宿舍管理的绩效,也可以为学生解决后顾之忧。
同时随着计算机技术的普及和发展,管理的自动化已成为必然趋势。
剖析现有的学生公寓管理系统,其实都是在管物,没有真正做管理,只是把可归纳的问题集中了,缺少了互动,系统也不能主动发现问题,并反馈到相关的管理人员及有关领导。
现在互联网技术已得到了飞速发展,已经触及到人们生活的每一个角落,学生公寓管理可不可以跟互联网进行结合呢?
现代社会手机也成了人们生活必须的物品之一,发条短信问候一下,已成为最方便快捷的通信方式,公寓管理可以借鉴吗?
普通IC卡的出入管理方法,在多年的使用中,已出现了由于每天多次插入和拨出,经常发生损坏,有时一学期要用坏好几张卡,有没有更为方便快捷的办法呢?
带着这些疑问,我们提出了一种基于开放式非接触刷卡的门禁管理,入口处有视频监视监控,并且所有信息包括监视信息互联互通的全新学生公寓管理系统。
1.2 研究内容与章节安排
本课题结合某高校的学生公寓管理具体需求,提出了基于无线射频识别技术和多媒体视频监视技术相结合的学生公寓管理系统建设方案。
本文首先简单介绍了各种识别技术及特点,主要介绍了无线射频识别技术的发展、组成及分类,以及无线射频识别技术在国内外的发展和应用。
然后简单介绍了视频监视技术的发展,分析比较了各种技术的优缺点,并介绍了嵌入式多媒体视频监视技术及嵌入式硬盘录像服务器。
通过对宿舍管理系统的需求分析,给出了基于RFID门禁系统和多媒体监视技术的系统选择和系统构建,并提出用微波传送视频信息的方法,解决了工程施工的难题。
最后实现了基于客户/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)体系结构的系统软件集成,包括门禁控制服务器、发卡中心及基于JSP技术的动态WEB管理系统。
2 系统关键技术研究
2.1无线射频识别技术
2.1.1 常用识别技术简介
自动识别(AutoID-AutomaticIdentificationSystems),是一种自动识别特定载体上信息的技术。
近年来,自动识别在许多领域得到了快速普及和推广,它经历了条形码、光学符号识别、生物记数测量法(例如指纹识别、语音识别等)、IC卡识别系统(接触式和非接触式IC卡)几个发展阶段。
(1)条形码
条形码是一种二进制代码,以平行排列的线条和分隔的间隙组成了数据,通过激光扫描读出。
条形码在仓库、船舶集装、后勤、图书馆等领域也得到了广泛应用。
条形码虽然便宜,但它的不足之处在于存储能力小以及不能改写。
(2)光学符号识别
光学符号识别(OCR-OpticalCharacterRecognition)是一种特殊风格的字体,信息密度高,在紧急情况下还可以用眼睛阅读数据,应用领域包括:
生产领域、服务和管理领域、以及银行部门。
但由于光学识别器价格昂贵,与其他识别方法相比较,光学识别阅读器较为复杂,使该技术的推广受到限制。
(3)生物记数测量法
生物记数测量法(例如指纹识别、语音识别等)相对比较复杂,通过不会混淆的某种人体特征的比较来识别不同个人,仿造困难,增加了该识别技术的唯一、防伪的特点,安全可靠。
目前,如何提高系统的误识率、降低拒识率、缩短识别时间成为该技术进一步推广的关键。
(4)IC卡识别系统
IC卡识别系统是目前比较成熟且应用广泛的技术,它是一种数据存储器系统,内有CPU,可防止数据被更改,识别时间短、简单、安全,主要具有以下优点:
l、支持非对称密码算法或对称密码算法,并支持线路加密、线路保护功能,受发卡单位在卡内设定的密钥系统和安全认证机制控制。
2、存储容量大,并支持在一张卡上实现多个不同的应用,建立二级或二级以上的目录。
由于该卡具有大容量的特点,且由操作系统管理芯片硬件资源,可以根据需求,自由设计不同的应用文件的密钥系统,在逻辑上和物理上保证一卡多用的实现以及在安全性和方便性方面的要求。
3、协议文件和命令方面有国际标准可以遵循,标准性好。
IC卡按照识别方式可分为接触式IC卡和非接触式IC卡两类。
非接触式IC卡又称射频卡,是世界上最近几年发展起来的一项新技术,它将射频识别技术和IC卡技术结合起来,解决了无源(卡中无电源)和免接触的技术问题。
非接触式IC卡与接触式IC卡相比,有以下几个特点:
1、可靠性高。
由于读写之间无机械接触,避免了由于接触读写而产生的各种弊端,例如被损坏、污染、只有一个插接方向、插入费时等;且非接触式IC卡表面无裸露的芯片,无芯片脱落、静电击穿、弯曲损伤等。
2、操作方便。
无接触式通信使读写器在10厘米范围内就可以对卡片进行操作:
且非接触式IC卡使用无方向性,卡片可以任意方向掠过读写器表面完成操作。
3、防冲突。
非接触式IC卡中有快速防冲突机制,能防止卡片之间出现数据干扰,读写器可以“同时”处理多张非接触式IC卡。
4、加密性能好。
非接触式IC卡的序号是唯一的,在出厂前已经固化。
非接触式IC卡与读卡器之间采用双向验证机制,非接触式IC卡在处理前要与读写器进行3次相互认证。
由非接触式IC卡组成识别技术即为无线射频识别技术(RFID)。
RFID(RadioFrequencyIdentification)技术是从八十年代起逐步走向
成熟的一种自动识别技术。
其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电磁偶合或电磁传播)传输特征,实现对识别物体的自动识别。
它源于无线电通信技术,综合了现代计算机智能控制、智能识别、网络等高新技术,顺应了CIMS(计算机集成制造系统)、电子商务等热点应用的发展需要。
2.1.2无线射频识别系统分类
射频识别系统根据不同的标准有不同的分类方法,主要有以下几种分类法:
1、根据标签的供电形式分为有源、无源和半有源系统
有源系统的标签使用标签内的电池来供电,系统识别距离较长,可达几十米甚至上百米,但其寿命有限且成本较高。
另外,由于标签带有电池,因此,有源标签的体积比较大,无法制成薄卡(如信用卡等)。
无源射频标签不含有电池,它把耦合的读头发射的电磁场能量作为自己的能量,它的重量轻、体积小、寿命非常长,成本低廉。
无源标签可制成各种各样的挂薄卡或挂扣卡,但它的读取距离受限制,一般是几十厘米到数十米,且需要有较大的读头发射功率。
半有源系统的标签带有电池,但电池只起到激活系统的作用,标签一旦被激活,就无须电池的供电,即可进入无源标签工作模式。
2、根据标签的数据调制方式分为主动式、被动式和半主动式
一般来讲,无源系统为被动式,有源系统为主动式,半有源系统为半主动式。
主动式的射频系统用自身的射频能量主动发送数据给读头,调制方式可为调幅、调频或调相。
被动式的射频系统,使用调制散射方式发射数据,它必须利用读头和载波来调制自己的信号,在门禁或交通的应用中比较适宜(因为读头可以确保只激活一定范围之内的射频系统)。
在有障碍物的情况下,采用调制散射的方式,读头的能量必须来去穿越障碍物两次。
而主动方式的射频标签发射的信号仅穿过障碍物一次,因此主动方式工作的射频标签主要用于有障碍物的应用中,距离更远,速度更快。
被动式标签内部不带电池,要靠外界提供能量才能正常工作。
被动式标签产生能量的装置是天线与线圈。
当标签进入系统的工作区域时,天线接收到特定的电磁波,线圈就会产生感应电流,再经过整流电路给标签供电。
被动式标签具有永久的使用期,常常用在标签信息需要每天读写或频繁读写多次的地方,而且被动式标签还支持长时间的数据传输和永久的数据存储。
被动式标签的缺点主要是数据传输的距离要比主动式标签短。
半主动RFID系统也称为电池支援式反向散射调制系统。
半主动式标签本身也带有电池,但只起到对标签内部数字电路供电的作用,但是标签并不通过自身的能量主动发送数据,只有被阅读的能量场激活时,才通过反向散射调制方式传送自身的数据。
3、根据标签的工作频率可为分低频、高频、超高频、微波系统
读头发送无线信号时使用的频率被称为RFID系统的工作频率,基本上划分为:
低频(LF,30~300KHz)、高频(HF,3~30MHz)、超高频(UHF,300~968MHz)、微波系统(uWF,2.45~5.8GHz)。
低频常见的工作频率为125KHZ、134.2KHz;高频常见的工作频率为13.56MHz;超高频常见的工作频率为869.5MHz、915.3MHz;微波系统常见的工作频率为2.45GHz。
自从1980年以来,低频RFID技术一直用于近距离的门禁管理,由于其信噪比较低,其识读距离受到很大的限制。
低频系统防冲撞性能差,多标签同时识读慢,性能也容易受到其他电磁环境的影响。
13.56MHz高频RFID产品可以部分地解决这些问题。
13.56MHz高频RFID速度较快,可以实现多标签同时识读,形式多样,价格合理。
但是13.56MHz高频RFID产品对可导媒介(如液体、高湿和磁介质等)穿透性很差,由于其频率特性,识读距离较短。
860~960M的超高频RFID产品常常被推荐应用在供应链管理上,其识读距离长,能够实现高速识读和多标签同时识读。
但是超高频技术对于金属等可导媒介完全不能穿透。
实践证明,由于高湿物品、金属物品对超高频无线电波的吸收与反射特性,超高频RFID产品对于此类物品的跟踪与识读是完全无效的。
为了解决RFID系统工作频率所造成的对特定物品识别效果的局限性,RFID技术应运而生了将低频和高频两个频率集成到一枚芯片上的双频(DF)系统。
4、根据标签的可读写性分为只读、读写和一次写入多次读出
根据射频标签内部使用存储器类型的不同,标签可分为:
只读卡(RO)、可读写卡(RW)和一次写入多次读出(WORM)。
5、根据RFID系统标签和读头之间的通信工作时序可以分为TTF和RTF系统
时序指的是读头和标签的工作次序问题,即是读头主动唤醒标签(RTF,ReaderTalkFirst)还是标签首先自报家门(TTF,TagTalkFirst)的方式。
对于无源标签来说,一般是读头先讲的方式;对于多标签同时识读来讲,可以采用读头先讲的方式,也可以采用标签先讲的方式。
为了实现多标签无冲撞同时识读,对于读头先讲的方式,读头先对一批标签发出隔离指令,使得读头识读范围内的多个电子标签被隔离,最后只保留一个标签处于活动状态与读头建立无冲撞的通信联系。
通信结束后指令该标签进入休眠,指定一个新的标签,执行无冲撞通信指令。
如此往复,完成多标签同时识读。
对于标签先讲的方式,标签随机在随机的时间内反复发送自己的识别ID,不同的标签可在不同的时间段最终被读头正确读取,完成多标签的同时识读。
从系统通信协议来看,TTF系统比较简单,防冲撞能力更强,速度更快。
2.1.4REID的常见应用
1、电子物品监视(ElectronicArticleSurveillance):
是一种设置在需要控制物品出入的门口的RFID技术。
这种技术的典型应用场合是商店、图书馆、数据中心等地方,当未被授权的人从这些地方非法取走装有EAS标签物品时,EAS系统会发出警告。
2、便携式数据采集系统:
是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据。
这种系统具有比较大的灵活性,适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境。
手持式阅读器(数据输入终端)可以在读取数据的同时,通过无线电波数据传输方式实时地向主计算机系统传输数据,也可以暂时将数据存储在阅读器中,再分批地向主计算机系统传输数据。
3、物流控制系统:
固定布置的RFID阅读器分散布置在给定的区域,并且阅读器直接与数据管理信息系统相连,信号发射机是移动的,一般安装在移动的物体、人上。
当物体、人流经阅读器时,阅读器会自动扫描标签上的信息并把数据信息输入数据管理信息系统存储、分析、处理,达到控制物流的目的。
4、定位系统:
用于对车辆、轮船等进行运行定位支持。
阅读器放置在移动的车辆、轮船上,信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。
5、安全门禁和考勤管理等。
随着RFID技术的发展,新的应用系统还在不断的涌现,给人们的生活也带来了更多的方便。
另外,中国正在致力于国民经济的信息化建设,努力应用现代信息技术来改造和装备各个部门,RFID技术的研究与发展对于我国的信息现代化建设具有重要意义。
目前,全国很多大城市己经开始在公交系统中推广使用电子车票系统,我国第二代居民电子身份证也是基于RFID技术的。
本文所设计的学生公寓管理系统就是基于RFID门禁系统的具体应用。
2.2多媒体视频监视技术
2.2.1视频监控系统的发展历史
图像监控一直是人们关注的应用技术热点之一,它以其直观方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多场合。
在电子技术与通信技术的发展过程中,图像监控系统的技术水平直接反映了不同阶段电子与通讯的技术状况,就图像监控的方式,大致可分为三个发展阶段:
1、基于模拟图像监控的工业电视系统
从摄像电视机出现的那天起原始的图像监视系统就已诞生,它被广泛应用于保安、生产管理等场合。
本地图像监控系统主要由摄像机视频矩阵、监视器、录像机等组成,由视频线、控制线缆等连接。
本地图像监控系统一股采用模拟方式传输,采用视频电缆(少数采用光纤),传输距离不能太远,主要应用于小范围内的监控(如大楼监控等),监控图像一般只能在本地控制中心观看。
2、基于PC的多媒体监控本地/远程视频监控系统。
数字视频压缩编码技术的日益成熟、微机的普及化为基于PC的多媒体监控创造了条件。
多媒体监控系统一般采用下面的结构:
在远端监控现场,有若干个摄像机、各种检测报警探头与数据设备,通过各自的传输线路汇接到多媒体监控终端上,多媒体监控终端可以是一台PC机,也可以是专用的工业机箱组成多媒体监控终端。
除了处理各种信息和完成本地所要求的各种功能外,系统利用视频压缩卡和通信接口卡,通过通信网络将这些信息传到一个或多个监控中心。
基于PC的多媒体监控系统功能较强,灵活性高,但存在系统的稳定性不够好、功耗高、需要有人值守、软件的开放性不好等缺点。
3、基于嵌入式Web服务器的远程视频监控。
基于嵌入式Web服务器技术的远程网络视频监控主要的原理是:
视频服务器内置一个嵌入式Web服务器,采用嵌入式实时多任务操作系统。
摄像机传送来的视频信号,数字化后由高效压缩芯片压缩,通过内部总线传送到内置的Web服务器,网络上用户可以直接用浏览器(如IE等)观看Web服务器上的摄像机图像,授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作,或对系统配置进行操作。
由于把视频压缩和Web功能集成到一个体积很小的设备内,可以直接连入以太网,达到即插即看,省掉各种复杂的电缆,安装方便,仅需设置
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