基于NFC的智能门禁系统设计与实现

基于NFC的智能门禁系统设计与实现

朱唯含余展绪

沈阳城市学院（沈阳城市学院建筑工程学院大学生创新创业项目）辽宁沈阳110112

摘要：随着NFC技术的发展，NFC在日常生活中的应用也越来越多。但是在未来几年中，支持NFC的智能手机很难完全取代智能卡。NFC智能手机中的移动门禁虚拟凭证卡将与智能卡和身份卡共存，以便企业能选择，在其门禁控制系统中，是使用智能卡、移动设备还是二者同时使用。然而随着NFC技术应用范围的不断扩大，NFC技术的潜力将得到更充分的发挥。基于NFC技术的手机一卡通已开始崭露头角，采用NFC手机实现开门、停车、移动支付等方式已经成为一种时尚，NFC技术对移动门禁的影响将日益扩大。

关键词：NFC；智能门禁；系统设计

引言

随着电子产品的大众化和普及化，对于电子产品有一定了解的朋友对于NFC这个概念一定不会陌生。人们在生活中发现很多场景中需要用到近距离实时通信技术，例如打卡系统等，所以NFC这项技术应运而生。NFC（NearFieldCommunication）即近距离无线通信技术，顾名思义也就是在近距离范围内的一种无线通信技术。而它的前身便是我们生活中早已应用的RFID射频识别技术，不管是NFC还是RFID，都是现代物联网概念中的重要组成部分。在短距离内与兼容设备进行安全、迅速而自动的无线通信，让用户更直观简单地进行数据传输是NFC技术的主要目的，这也在很大程度上方便了用户。

1NFC在智能门禁应用上的优势

1.1与密码识别、卡片识别等智能门禁系统的相比的优势

与密码识别、卡片识别等智能门禁系统相比，NFC门禁系统安全性更高，能将许多门禁应用整合成单一的、非常便利的模式，主要表现为以下几点：第一，在一般智能门禁中，绝大多数采用RS-232和RS-485的硬件接口标准，使各种读卡器以及监控设备相互连接起来。如果出现事先并未配备所需线路的设备，就只能在建筑物上打洞完成安装，而NFC门禁系统就可以避免这种现象的发生。第二，该方式为集成应用到门禁系统解决方案的用户带来巨大优势。除了提供集中式管理外，集成多种应用的门禁系统为用户提供便利，如无需携带多种卡即可完成开门、登录计算机、使用考勤和安全打印管理系统、支付餐费或交通费、执行非现金交易等应用。第三，方便用户加入其他新应用。目前包括指纹、虹膜或手掌几何特征、静脉纹等生物识别模板等都能安全地存储到卡上，作为身份验证的附加条件，并实现其他应用包括用于楼宇自动化和病历管理的门禁功能。

1.2与蓝牙等移动智能门禁系统相比的优势

1.2.1安全性高

NFC短距离通信特征成就了其通讯的安全性，主要表现在双方的连接和身份验证。NFC拥有安全的连接，它的无线加密连接只需要一个公钥，在带内通道的不可见、以及建立连接之后对密钥的对称加密，都加大了基于NFC的无线连接的安全性；NFC设备身份验证，不是伪装的被动/主动中间人生成的验证设备，而是确保连接密钥以预期的验证设备，只需将双方设备靠拢即可触发相关软件和用户界面。

1.2.2连接建立的快速性

通过表1我们可以很直观的看到三者的区别。NFC的短距离通信特性正是其优点，由于耗电量低、一次只和一台机器连接，拥有较高的保密性与安全性，NFC有利于避免信用卡交易时被盗用。

1.2.3耗能低

NFC的耗电量远远小于蓝牙和红外装置，把NFC模块装载在智能手机里，不需要手机供电一样可以使用。

1.2.4制造成本低

NFC技术已经解决了，只需要把一块NFC功能模块搭载到移动终端就可以使用，制造成本低。

2NFC智能门禁系统的架构

2.1门禁监控中心的系统设计

对于门锁智能钥匙和NFC门锁监控器等进行相应的操作，智能终端包括主控服务器和云服务器等。信息采用客户端软件加以保存，将门锁的工作状况进行联合的告警，能够将智能钥匙的注册信息以及账户的操作信息加以激活。通过WAN和主控服务器连接起来，拥有着各自的基本信息和权限类型，采用工作状况的访问方式以及智能钥匙的访问信息，负责进行工作站点和工作站点、账户部门等的更新和删除，保存的位置是主控服务器。主控服务器的运行，包含了存储部门和工作站点以及云服务的实例等，NFC门锁的监控器和智能钥匙的访问权限，从主控服务器中进行信息的响应。对于工作站点的账户和智能钥匙的账户进行分析，验证主控服务器中客户端的登录信息可以进行在线导出和打印[3]。通过LAN将客户端的用户登录的情况，采用实例更新和创建等方法，通过网络返回到智能钥匙，处理监控的终端的软件是否具有合法性的问题。采用NFC智能钥匙的请求信息，将收集完毕的信息，定时向主控服务器中发送工作状态的信息。通过WAN转发给主动的服务器，在注册成WINDOWS服务的软件之后完成的云服务器的工作中，它可以在中间信息转发的功能的支持下，进行相关的网络技术的接收工作。

2.2采用网络接口的模式

通过VPN获取门禁监控中心系统和门锁的工作状况并加以分析，得到关于NFC模块和智能门锁的芯片之间的无线通信模式，其包含了数据的中转控制和NFC芯片，采用网络接口的方式，运用芯片实现智能门锁的管理功能，进行日志和告警信息的传送，将门锁的状态信息传送到数据中心加以数据中转控制器进行传递，运用VPN将智能门锁的访问权限加以更新、钥匙和智能门锁的信息进行删除。信息传递到NFC系统中，进行电源相关的通讯交互；智能门锁经过锁定，可以将信息加以更新和锁定高一级删除。

2.3通过NFC模块将访问权限加以设定

门锁监控器内部采用NFC通讯模块，访问信息最终形成了NFC智能钥匙通讯模式。NFC智能门锁的工作数据使用控制器将数据和信息存储器，通过NFC形成通讯协议，进行智能门锁的大门的开关控制器的设计，将门锁进行数据存储器、锂电池组的安装。日志信息包括数据存储器对相应的访问权限进行日志信息的存储、门锁的转动靠机械接口和转动机械经过多个组成部分的设定，进行权限信息的匹配，采用NFC门锁监控的方式，将数据进行更新和保存。通过NFC通讯协议，获取当前进行门锁机械的工作状态，传送到NFC监控器中，经过门锁监控器的传送，达到门禁监控中心。对于接收的NFC模块进行信息的传递，做出相关的响应之后，将结果进行回传。采用机械接口负责的方法，根据门锁控制器的工作状态的请求，进行相应的监控请求的发送，回传门锁转动机械接口等的开关锁的命令，回传后的信息包括了开关的关键性命令，针对NFC智能门锁请求及控制器的工作状态，定时检查NFC智能门锁的工作状态，对数据加以回传。门锁转动靠机械接口的相关负责人启动门锁控制器，开关智能NFC门锁，另外，将自身的工作状态汇报给门锁控制器。

结束语

随着时代的发展与进步，NFC技术已逐步整合到物联网世界而成为了其中的一部分。基于NFC技术的门禁系统以其独特的优越性必将得到更大发展，在技术安全性上不断增强加密措施，通过结合其他门禁系统的优势开发出多功能门禁系统。特别是NFC模块被更多地安装到智能手机上，便于用户“无约束”的安全体验和灵活使用。我们甚至可以预见，不久的将来，NFC会令门禁在门上消失，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。

参考文献

[1]胡文，刘昌华.基于NFC技术的智能门禁系统设计[J].信息通信.2017(12).

[2]郑一鸣.基于NFC技术的智能门禁系统探究[J].数字通信世界.2017(10).

[3]李满玲.基于NFC的数字化智能门禁系统的设计[J].鄂州大学学报.2014(06).