1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 高校智能门禁系统的设计与实现 所在学院 专业班级 计算机科学与技术 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要： 现在的校园开放，越来越社会化，校园案件急剧上升，高校的门又多不易管理等 。 本文正是以此 为背景 ， 采用各种识别方式对高校中的大 门进行分析 ， 并设计合理的 门禁 系统。在本文中首先简要介绍了门禁系统的一般功能和结构 ， 以及设计实际系统时所遵循的原则和依据。接着 ， 调研高校各类人员身份、各楼宇、各室出入人员角色分类 ， 并对各个门进行具体的分析；研究基于各种信息采集手段的门禁系统 ， 如校园卡 ， 视频、图像监控 ，
2、 指纹等 ， 经过调查分析对各个门设置合理的门禁；介绍了系统的软件开发环境 ； 通过对系统进行需求分析 ， 阐述了一种门禁监控系统的设计方案。最后 ， 从硬件和软件的角度 ， 论证了系统的安全性。在本文中 ， 以 Java 为前台开发工具 ， MySQL 为后台运行数据库 ， 开发一套 门禁系统。 解决了校园的一系列问题，支持了校园的“平安校园”，“创安工程”等举措。 关键词： 门禁系统；校园卡； Java； MySQL The design and implementation of College intelligent entrance guard system Abstract: Co
3、llege campus is getting more and more open and socialized. Meanwhile campus cases are rising sharply. With the background of difficulty in administration campus doors; this essay shows some ways of identification and designing sound access control system. Firstly, this essay makes a brief introducti
4、on of ordinary functions and structures of access control systems as well as principles and basis in designing practical systems. Secondly, it investigates the identifications in colleges and the people getting in and out of buildings and rooms, and analyses every door in detail. Making researches a
5、ccording to means of information collections, such as school cards, videos, images monitoring, fingerprint and so on; it shows sound access control systems, introduces the environments of software development; and explores a plan in designing access control system through analyzing the demand of sys
6、tems. Lastly, it demonstrates the safety of the system from the prospective of hardware and software. Keywords: entrance guard system； Campus card； Java； MySQL . 目 录 1 引言 . 1 1.1 问题的提出 . 1 1.2 主要内容及意义 . 1 2 介绍本论文的关键内容及技术 . 2 2.1 门禁系统概述 . 2 2.1.2 门禁系统的组成 . 2 2.2 门禁监控系统的设计原则与依据 . 3 2.2.1 系统设计原则 . 3 2.
7、2.2 系统设计依据 . 5 2.3 几种信息的采集手段 . 5 2.3.1 校园卡 . 5 2.3.2 视频、图像监控 . 6 2.3.3 指纹 . 6 2.4 数据库介绍 . 6 3 调研部分 . 8 3.1 人员身份的调研 . 8 3.2 各个 楼宇的调研 . 8 3.3 各室出入人员角色的调研 . 8 3.4 分析各个门的出入角色情况 . 9 4 介绍系统的硬件配置 . 10 4.1 系统的主要硬件配置 . 10 4.1.1 控制器及其通讯转换模块 . 10 4.1.2 读卡器及感应卡 . 10 4.1.3 监控上位机和 RS-232/RS-485 接口转换器 . 11 4.2 系统的
8、设备连接 . 11 5 系统的软件开发 . 12 5.1 数据库的设计和实现 . 12 5.1.1 系统数据库的设计实例 . 13 5.2 系统开发工具的选择 . 16 5.3 系统需求分析 . 16 5.3.1 系统的设计目标 . 16 5.3.2 系统实现的主要功能 . 17 5.3.3 系统软件的模块化 . 17 5.4 程序的实现 . 19 6 结论 . 21 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 22 - 1 - 1 引言 1.1 问题的提出 高校校园越来越开放，越来越社会化，同时校园案件急剧上升。为此各地教委纷纷出台了“平安校园”，“创安工程”等举措。他们采取查验有效证件
9、的措施。但是校园内的学生往往都以万计算，教职工数量也颇为可观，而进出校门，进出宿舍、实验室、图书馆、教学楼等地方的人员众多，角色也各不相同，门卫难以识别。如何才能有效的查验外来人员的证件？其实一套运行良好的高校门禁系统即可有效的完成这一任务 1。 高校的门很多，不易于管理，主要表现为以下情况：普通的教学楼，需要有很多的管理员，并且要揣着沉甸甸的钥匙；学生上课迟到早退；多媒体教室，未经允许的人擅自使用多媒体设施的教室；教师休息室：同学擅自闯入；实验室，不经允许进入专业实验室；教师办公室，不明身份的人，走进老师办公室，顺手拿走桌面上的东西；财务室，未经允许的人擅自闯入财务室；行政楼，未经允许的人擅
10、自闯入；学生公寓，外来人员擅自闯入，造成学生的财产损失，威胁学生的人生安全；推销人员打扰学生正常生活等等。 一套运行良好的 区域门禁系统可以很好的解决上述问题。 1.2 主要内容及意义 主要 为配合校园信息化建设的要求，设计符合我校实际要求的门禁管理系统，以提高校园各机构、宿舍的人身和财产安全，便利使用和减少管理成本，提高服务效能。研究基于 各种信息采集手段的门禁系统，经过调查分析对各个门设置合理的门禁。 本论文分为 6 部分，分别为：引言、介绍本论文的关键内容及技术、调研部分、介绍系统的硬件配置、系统的软件开发 、总结。 在越来越注重安全和便捷的校园管理方式，传统的门禁系统已经不能完全满足现
11、代校园的管理方式。本论文设计的门禁系统能很 好的配合校园的管理方式，能应用到校园的各个区域，能使各个区域有条理的完成校园管理。 - 2 - 2 介绍本论文的关键内容及技术 2.1 门禁系统概述 门禁系统的基本含义就是出入口控制系统，它的作用在于管理人群进出管制区域，限制未经授权者进出特定区域，并使己授权者在进出上更简捷，而且根据实际需要来查询一系列记录。从以前的用木棍用作门闩，发展到普通的锁，再到磁卡，密码卡，最近几年随着感应技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展。进入了成熟期，出现了感应卡门禁系统，指纹门禁系统，红外线门禁系统，人 脸识别门禁系统等各种技术的门禁系统，它们在安全
12、性，方便性，易管理性等方面各有特长，门禁系统的应用领域也越来越广 2。 门禁服务器将校园内各区域门禁系统联网，实现门禁系统的集中控制。门禁系统应由公共区域门禁系统和各区域门禁系统构成。校园门禁系统主要完成对各大门进出人员、进出车辆的管理，各区域门禁系统包括图书馆、办公大楼、重点教学大楼、学生宿舍。 2.1.1 门禁系统功能 其一般功能是 : 1、时刻自动记录人员的进出情况，限制内部人员的进出区域和进出时间，礼貌地拒绝不速之客，同时也将有效地保护公共财产不受非法 侵犯。 2、系统的每个远端控制器通过总线方式与控制中心实时联系，记录所有进出人员的信息，包括人员姓名、进入时间和进入的门区位置等等。如
13、果请求进入的人员身份合法 (即经过控制中心授权 )，电锁将打开；否则电锁不会开启。 3、出现突发事件 (如火灾等 )时，各远端智能控制器能同时全局联动，打开所有的门以紧急疏散人群并发出报警信号；同样，控制器对于非法闯入事件也采取实时报警并处理。 4、人员可以向控制中心申请权限，中心批准后可开指定的门。 5、控制中心通过管理软件对所有远端控制器进行实时监控，随时汇整数据，并根据需要打印相应的报表 2。 2.1.2 门禁系统的组成 门禁系统由控制器、读卡器或其他采集信息器、电控锁、门磁、开门开关、识别卡和通信管理器、管理主机和管理软件等组成。系统构成如图 2-12: - 3 - 图 2-1 门禁系
14、统组成框图 其中，控制器、读卡器或其他采集器、电控锁、门磁、开门开关、识别卡，图像，指纹等构成基本的门禁控制单元设备。控制器是门禁系统的核心，由一台微处理机相应的外围电路组成。如果将信息采集器比做系统的眼睛，将电控锁比做系统的手，那么控制器就是系统的大脑，由它来决定某一张或一张图片 是否为本系统己注册的有效卡，该卡是否符合所限定的时间段和开门权限，从而控制电控锁是否打开 3。 系统的控制主机可以是工控机也可以是 PC 机，系统组网情况下的拓扑结构一般采用总线结构，其优点是节点介入方便、成本低、轻载时时延小、可靠性高等。 控制器是整个系统的核心控制部分，对门锁的一切操作均由它来控制完成；并且，主
15、机发送的控制命令，以及门锁的状态和记录信息都经由控制器来传送。因此，门禁系统的智能化程度也就主要取决于这部分的设计 3。 门磁传感器则可以反映门的实时状态，通过门磁信号，控制器可以判断是否是合法开 门。如果是非法开门，同时给予相应的报警信号。电子锁是门禁系统的执行机构，有阴锁、阳锁之分。 按照识别身份技术的不同，可以把门禁系统划分为非接触式感应卡门禁系统、视频图像门禁系统、指纹门禁系统等。用户可以根据需要选择各种不同类型的门禁系统。感应卡卡识别比较适合用在高校大门，各个楼宇的大门，比如教学楼，教师办公大楼，学生宿舍等的大门。像专业实验室等的机密性高的机构适合采用图像识别，指纹识别等的生物识别方
16、式的门禁系统。 2.2 门禁监控系统的设计原则与依据 2.2.1 系统设计原则 门禁系统作为一项先进的高科 技技术防范手段，在早期，一些经济发达的国家就已经应用于科- 4 - 研、工业、博物馆、酒店、商场、医疗监护、银行、监狱等，特别是由于系统本身具有隐蔽性、及时性等特点，在许多领域的应用越来越广泛。门禁系统既要处于技术的尖端，具有智能性、高可靠性、实时性，又要能符合实际需要。因此，系统的设计应遵循下列原则 4: 1、系统的实用性 门禁系统的内容应符合实际需要，不能华而不实。如果片面追求系统的超前性，势必造成投资过大，脱离实际。因此，系统的实用性是首先应遵循的第一原则。系统的前端产品和系统软件
17、均有良好的可学习性和可操作性。 特别是操作性，使具备电脑初级操作水平的管理人员，通过简单的培训就能掌握系统的操作要领，达到能完成值班任务的操作水平。 2、系统的实时性 如果门禁系统中任何一个关键系统出现差错或停机将直接影响到整个系统的运作情况。因此，门禁系统各子系统应尽可能属于不停机系统，以保证工作正常运行。 3、系统的完整性 一个完整的门禁系统是建筑整体形象的重要标志。功能完善，设备齐全，管理方便是设计应考虑的一个因素。 4、系统的安全性 门禁系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时，还应符合中国或国际有关的安全标准，并可在非理想 环境下有效工作。另外，系统安全性还应体现在信息传输及使
18、用过程中，不易被劫获和窃取等方面。 5、系统的可扩展性 门禁系统的技术不断向前发展，用户需求也在发生变化，因此门禁系统的设计与实施应考虑到将来可扩展的实际需要，亦即 :可灵活增减或更新各个子系统，满足不同时期的需要，保持长时间领先地位，成为智能建筑的典范。系统设计时，对需要实现的功能进行了合理配置，并且这种配置是可以改变的，设置甚至在工程完成后，这种配置的改变也是可能的和方便的。系统软件根据不同历史时期市场的需求进行相应的升级和完善，并免费为相应的应用客户 进行软件升级。 6、系统易维护性 门禁系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。系统的运转真正做到开电即可工作，插上就能运行的程度；而且维
19、护过程中无需使用过多专用的维护工具。从计算机的配置到系统的配置，都充分仔细地考虑了系统可靠性。在做到系统故障率最低的同时，也要考虑到即使因为意想不到的原因而发生问题时，保证数据的方便保存和快速恢复，并且保证紧急时能迅速地打开通道。整个系统的维护是在线式的，不会因为部分设备的维护，而停止所有设备的正常运作。本门禁系统在设计- 5 - 时结合目前国内存在的实际应用水平，使系统建成后能够立 即得到充分的利用；采用合理的投资而得到最佳的效果。这体现在三个方面 : 1、在满足功能性和可靠性的前提下，初期的总投资要尽可能少。 2、系统运行后的管理和维护费用少。 3、系统在未来进行更改或搬迁以及改造升级时只
20、需少量资金便可达成。 总而言之，智能化系统首先要具有先进性，适应未来发展的需要。因此设计的思路必须超前，选用的系统设备和软件必须是目前国际上比较先进的 4。 2.2.2 系统设计依据 在高校的楼宇自动化系统中，门禁系统属于其中的保安子系统，其设计及其工程安装必须依据一定的规范，主要的设计规范有如下 几个 5: 1、国际综合布线标准 ISO/ICl1801 2、民用建筑电气设计规范 JGJ/T16 一 92 3、中华人民共和国安全防范行业标准 GA/T74 一 94 4、中华人民共和国公共安全行业标准 GA/T7O 一 94 5、监控系统工程技术规范 GB/50198 一 94 2.3 几种信息
21、的采集手段 信息的采集手段大致可分为一下几类：校园卡（ IC 智能卡），视频、图像监控，指纹等，经过调查分析对各个门设置合理的门禁。 2.3.1 校园卡 校园卡即 IC 智能卡。校园卡有很多种类，有最早期穿孔的卡 、 磁卡 、 感应 卡等。 1、穿孔卡 ,结构复杂 、 不宜携带 、 存储量少。 2、磁卡 ,由于其结构简单，存储容量小，安全保密性差，读写设备复杂且维护费用高，作为七、八十年代技术水平的产品已风光不再，面临下岗。 3、 感应卡 ，安全可靠，除了存储容量大，还可一卡多用，同时可靠性比磁卡高，寿命长；读写结构比磁卡读写结构简单可靠，造价便宜，维护方便，容易推广。正由于以上优点，使得 I
22、c 卡市场遍布世界各地，风靡一时 6。 校园卡门禁系统的优势和劣势： 优势：价格优惠、安全可靠、使用方便、高抗扰性、一卡多用。 劣势 :易丢失、易损坏、寿命短 、 校园卡 的补办需要一定的手续和过程，这样将会影响高校人员对门禁的正常使用。 - 6 - 2.3.2 视频、图像监控 人脸门禁系统是利用人脸识别技术和计算机系统实现门禁系统 。 需要构建高速图像采集处理系统，它主要包括图像采集模块、图像低级处理模块、总线接口以及输入 /输出控制模块等。自动人脸识别技术研究自 20 世纪 90 年代开始流行，但目前的一些技术和系统局限于环境，离实用化有一定距离，性能和准确率有待提高 。 人脸识别技术具有
23、直接、友好、方便的特点，易为用户所接受 。国内外已出现了一些商业化的基于人脸识别技术的考勤系统，但由于其技术方案原 因，对于人脸姿势变化、光照变化等容忍度差，识别低 7。 视频、图像识别技术的优势和劣势： 优势：安全性极高。 劣势：成本高、识别率低。 2.3.3 指纹 指纹门禁系统是通过识别每个人的指纹特征来实现的。人们的手掌及其手指、脚、脚趾内侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案，包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的。依靠这种唯一性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。
24、这种依靠人体的身体特征来 进行身份验证的技术称为生物识别技术，指纹识别是生物识别技术的一种 8。 指纹识别技术的优势和劣势： 优势：安全性很高 、 操作方便。 劣势：由于高校中的学生比较活跃，经常运动导致出汗等，进行指纹识别存在识别不出的情况。识别率低，成本高等问题。 2.4 数据库介绍 数据库（ database， DB） :DB 是统一管理的相关数据的集合。 DB 能为各种用户共享，具有最小冗余度，数据间联系密切，而又有较高的数据独立性 9。 数据库是信息的集合体。关系数据库是利用数据库进行数据组织的一种方式，是现代流行的数据库系统中应用 最为普遍的一种，也是最有效率的数据组织方式之一。在关系数据库里，所有的数据都按表 (按关系理论的术语，表应该被称为“关系” )进行组织和管理。表容纳着对个人或对企业至关重要的数据。在进行数据库程序设计时，首先要做的工作就是设计数据库表格，设计每个表格该由哪几项构成。这项工作看似简单，实际上很复杂。设计得不好会使表格中产生大量的重复性数据，造成存储空间的浪费。并且，在更新记录时，还可能会造成记录内容的不一致，即所谓的存储异常问题。
