事业单位一卡通管理系统技术方案.docx
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事业单位一卡通管理系统技术方案
事业单位RFID一卡通
管理系统技术方案
2009年3月
一．需求分析
在**贵单位相关领导的关心下，我公司对贵单位机关的一卡通需求进行了基础信息的搜集和整理，扼要表述为：
1）机关主要为一个院落，职工共约数百人。
2）已经在使用M1一卡通管理系统
3）机关内有食堂
4）需要管理职工进出大门的行为
5）机关停车场车辆出入管理
机关计划采用RFID产品进行软硬件集成，期望达到的应用目标简要归纳为：
1）远距离自动考勤管理，包括出入机关大门的考勤记录
2）食堂用餐一卡通管理
3）机关停车场管理
4）将来可能的其它一卡通拓展应用
正确地理解机关的应用需求是技术定位与产品选型的关键。
以上仅仅是对机关的需求进行化繁就简的陈述，而作为一个专业的系统集成商，我公司有必要从技术的角度对需求进行结构与层次分析，并进行实物化表述。
据此，机关的需求可以分解为五个大的部分：
1．RFID证件
用作职工证（以下简称“证件”或“卡”），除文字和图片等可视化信息外，关键是要具备非接触感应的功能，同时能够兼顾远距离和近距离两种感应模式。
2．远距离感应设备
需要在机关大门、楼道或者走廊等关键场合，选择合适地点安装远距离感应设备，当配专用证件的人员正常通过时，自动被感应和记录，而无需主动刷卡。
感应设备不仅要判断通行人员的身份，还要知道其进出方向，并对无证件的通行情况进行及时告警提示。
远距离感应设备还包括停车卡的感应，方便职工开车出入机关大门。
3．近距离感应设备
在食堂就餐、图书馆借阅等场合必须一种近距离识别证件的设备，体积小易安装，易操作。
4．软件部分
分为考勤软件和消费软件两部分。
考勤软件的基本功能是统计和查询某职工的上班情况，让机关随时可以查询某职工是否在校。
考勤软件还包括停车场出入管理子系统。
消费软件用于食堂售饭、和图书馆借阅等。
（图书馆虽然基本不收费，但其工作模式与食堂消费并无实质性不同）
5．服务器与通信网络
RFID设备需要联网运行才更有意义，而食堂消费机需要联网才能使消费更安全。
RFID设备工作在校园网架构内，某些设备可能需要专用的通信线路。
以上是我公司对机关RFID应用的分析，基于我们多年来对RFID技术的应用经验和对先进技术和产品的不懈跟踪，虽然机关的技术要求较高，应用模式先进，但我们完全有能力提供成熟的产品和技术服务以满足上述需求。
下文我们将介绍我们的技术方案，以及主要应用的RFID产品。
二．RFID技术选型
因为客户需要远距离感应设备，所以十分有必要论述一下我们所选技术的理由和特点。
RFID是RadioFrequencyIdentification的英文缩写，中文直译射频识别，一般也称“电子标签”。
RFID有一个跨越多个频段、拥有多种工作模式的产品分类和标准体系。
我们选用符合ISO15693国际标准的产品体系来解决上述问题。
ISO15693标准的产品适合应用于人员识别的最典型案例，就是会议签到应用。
目前，国内大部分的省级党代会、人代会和部分政协会议已经使用了这种设备做代表入场和出会场的自动登记工作。
为这次客户项目提供RFID设备的制造商，已经为广东、湖南、广西、云南、河南、四川等超过10个省级的会议提供了签到设备，用户体验良好。
在**白云会议中心，他们提供的18套远距离感应系统已经工作了2年时间。
从成本的角度而言，ISO15693标准产品有明显优势。
在客户特别强调的一卡通场合，需要用到数量众多的近距离识别设备，这方面ISO15693的更容易控制成本。
所以，我们选用符合ISO15693国际标准的电子标签读写系统，该标准的主要特性是：
●工作频率13.56MHz
●标签无源
●读写距离0～200cm
●1秒中内可识别50张标签
●标签尺寸（对角线）1～15cm可选，厚度一般小于1mm
标准选定了，如何选择具体的产品将是下文论述的重点。
三．RFID标签
电子标签是读写系统的重要组成部分，在单位的应用中，它将被制成证件佩戴在工作人员胸前，在人员通过RFID感应通道时自动被感应到。
相关标签的实物照片见下图：
上图中两张彩色印刷的卡就是电子标签成品，尺寸是85×54mm，厚度0.9mm，这是共性化彩色印刷的，在其标签的另外一面，印有持卡人信息。
在上图中还有两张透明的标签，我们称为Inlay，它是制造RFID证件的核心。
Inaly由金属线圈、微型电容和Chip（芯片）组成，它平放着被封装在标签成品内部，标签表面平整，看不出Inlay痕迹。
Inlay与封装材料在平面上的对应关系可以从中间偏右的标签图中可以看出。
RFID证件所使用的芯片有两个可供选择的品牌：
TI（德州仪器）和NXP（恩智浦，是飞利浦的半导体子公司）。
这两个品牌各有长短，根据我公司的经验，有如下判断：
●两个品牌的产品都可用
●TI比NXP稳定性要好一点
●TI价格高于NXP
我们建议使用TI的标签，但也会报NXP标签的价格供选择。
在给客户提供的标签中，我们将使用原装进口的芯片，用PVC材料封装成85×54×0.9mm的标签，背面彩印，内容含单位的标志，按客户要求设计。
标签正面空白，或者根据实际情况在部分区域预先印刷共性化内容，方便机关使用热升华打印机随时打印包括照片在内的员工信息。
如果是批量制作个性化卡，我们也提供个性化制卡服务，其印刷质量会好于热升华设备的打印效果。
因为使用热升华打印机打印每张卡的综合印刷成本并不低，而选择我们提供的个性化制卡服务不仅印刷质量好于热升华打印机，而且价格基本与自行印刷的成本持平，客户也少很多制卡的麻烦，所以建议大批量制卡时由我们来提供个性化印刷服务，而平时少量的补卡可以由单位自行通过热升华打印机解决。
个性化印刷的卡样如下图所示：
RFID卡的射频感应技术参数如下：
●工作模式：
无源，13.56MHz电磁耦合
●芯片品牌：
NXP或TI
●规格尺寸：
85×54×0.9mm，PVC封装
●ID号：
64bit，全球唯一，不可更改不可复制
●可擦写内存：
1Kbit（NXP），2Kbit（TI）
●可操作次数：
10万次
●数据保存寿命：
10年
●工作温度：
-25~+70摄氏度
四．远距离RFID识别设备
据上文“需求分析”的观点，我们认为高频（13.56MHz）远距离RFID感应设备是贵校应用RFID的核心之一和亮点所在，我们把这种设备称为“通道天线”。
通道天线根据功能的不同又分为多种型号，根据我们的经验，适合客户应用的主要有二种，分别是室内考勤通道天线和室外停车场天线。
分别介绍如下：
4．1．G11B室内型通道天线
G11B型通道天线适合安装在室内，可加装红外模块进行人员辅助识别（判断人员通行方向，对未带卡和多带卡的情况进行告警），本方案中的G11B型特指含有红外模块的设备。
G11B型通道天线用在宿舍（也可以用在教学楼）的门厅内。
当有职工通过时，我们可以记录他/她的身份、进出方向和时间。
G11B型还能对如下特殊情况进行即时告警：
●无卡通行
●多带卡（通常是替别人打卡的情况）
●带非法卡（同为RFID标签但不是机关认可的）
●阻塞通道或者极慢速通过
通道天线自身的告警措施是信号灯亮红色（平时是白色，正常通行是绿色），伴有响亮的蜂鸣器鸣叫。
机关监控系统可根据告警触发信号来驱动摄像头抓拍现场照片留存备查。
要使红外模块正常工作，必须避免多人并排通过天线。
一般地，这都可以通过管理手段来规范。
G11B型通道天线的实物照片如下：
如上图，天线外壳主体用ABS工程塑料，底座使用3mm厚钢板制造，在离地面110cm处安装有一组共4对串联的红外感应开关，读写器控制器等设备安装在箱体内部。
在其中一只天线上安装有警灯和蜂鸣器，在有未带卡或者带非法卡通过时，警灯闪烁红色并伴有蜂鸣器鸣叫。
如果是正常通过，则绿灯亮，而蜂鸣器静默。
告警阀值例如正常通行最长时间可设置（默认为3秒），告警方式（指鸣叫次数和时长）可以微调定制。
如果是在室外使用，我们可以提供有防水功能的型号。
G11配输出功率4W读写器则型号为G11-4，配1W读写器的型号为G11-1。
它的主要规格与性能参数如下表：
G11型RFID通道天线参数
规格尺寸单位：
cm
天线部分
项目
性能参数
备注
高度
150.0（含底座）
ABS工程塑料材质，主体喷涂深灰色金属漆，配米黄色边条涂装，耐洗洁剂擦洗
宽度
47.0
厚度
4.0
设备箱部分
备注
高度
37.0
ABS工程塑料材质，主体喷涂深灰色金属漆；设备箱背部有铝板作散热装置。
B型无防水设计，
用户也可选购G11A型防水天线，
宽度
37.0
厚度
9.5
底座部分
备注
长度
47.0
天线底座采用3mm厚度钢板，表面深灰色烤漆，4角有孔位以方便固定在地面上
宽度
18.0
厚度
1.5
天线重量
项目
性能参数
备注
全状态净重
约30Kg
一对天线，不含包装
天线性能参数长度单位：
cm
项目
性能参数
备注
最大通道宽度
140（G11-4）
115（G11-1）
宽度愈小，识别能力愈强
使用85×54mmPVC封装标签，
（测试值适用于标签与天线垂直的情况，即人员胸前佩卡通过）
如果配红外模块建议使用宽度
为100cm以避免人员并排通行
最小通道宽度
60
标准通道宽度
120（G11-4）
100（G11-1）
磁场旋转天线标准宽度
115
为选装功能。
磁场在90～180度之间快速平滑旋转，使标签在垂直于地面情况下更被准确地识别，即能够适应人员侧身通过
适用人员身高
120～200
标签佩于胸前，
可定制天线以适应对儿童进行识别
识别速度（单张标签）
20ms
最大通过速度
5米/秒
通道处于120cm宽度情况
防冲突性
具备防冲突能力
即允许多个人纵向列队通过
防冲突性实验值
220只标签同时置于天线识别范围内
在6秒时间内完成识别
标签连续识别能力
无限制
设备可7×24小时不间断工作
红外开关数量
4对
红外装置为选装设备
红外识别类型
对射型
对射型红外工作状态不受衣服质地、光照等外在因素的影响
最大红外对射距离
15米
该参数对通道天线无意义
红外开关品牌
欧姆龙
该型号器件可在水中使用
控制器接口
TCP/IP、RS485、RS232
均可选
TCP/IP为定制接口
设备功耗
12W
用户可以不选择带红外模块的产品，此时设备只记录卡号和通行时间。
4．2.S02型停车场感应天线系统
职工开车出入停车场需要通过刷卡控制自动道闸，我们建议使用S02型RFID天线来识别其证件，并将感应系统连接道闸控制器。
S02感应天线系统照片如左图。
该天线尺寸为83×61cm，对职工RFID证件的感应距离为：
在天线范围内，距离60cm以内即可识别。
左图是墙壁安装S02天线的照片，在停车场可以用立柱安装固定，进、出位置各一只天线。
驾驶员自车窗拿出证件即可被识别，请驱动道闸自动开启。
因为感应面积大、距离远，所以该系统使用起来要明显比普通停车场的小天线、近距离感应方便得多。
五．近距离RFID读写设备
近距离RFID感应设备主要用于一卡通消费管理系统，它的共同特点是体积小，感应距离近，在3～10cm之间。
根据单位需要，我们将它分为桌面机和消费机两种。
5．1．RR9036桌面型读写器
这是一款小型的低功率读写设备，一般放在办公室的桌面上使用，也有固定在墙壁上作为被动式读卡设备。
它对标准卡的识别距离是3～10cm，型号是RR9036。
它有两种不同的接口，其中USB接口的一般用于桌面，如下图
RR9036USB读写器
该设备直接连接在电脑的USB口上，无需外接电源。
如果读写器需要固定在墙上或者某个离计算机较远的场合，则选用是RS485或RS232接口的，图片如下：
RR9036串口读写器
我们在本方案中重点介绍桌面型的RR9036USB接口读写器。
它因为是直接连接电脑使用，其功能完全取决于电脑应用软件的功能。
因此它可以做如下用途：
●发卡：
给每张RFID证件初始化并建立合法档案等
●充值：
给卡充值
●收费：
用于收取水电费等非食堂消费场合
5．2．RR-SF售饭机
售饭机是一个专门的分类，为食堂售饭定制了特有的功能，例如双界面显示、扣款等功能。
售饭机主要分为售饭窗口机和售饭服务器两种。
其联网结构图如下：
上图中的售饭机就是窗口机。
每个食堂只需一台售饭服务器就可以外接多达99台售饭机。
售饭服务器并不是计算机，而是一个专用设备，它能够存贮整个单位所有员工的卡余额等重要信息，并通过局域网网与中心机房服务器通讯来更新数据。
售饭机只需要识别到卡号即可，不需要对标签进行操作。
这种设计是最大限度地减少了标签的损耗，并大大提高了一卡通电子钱包的安全性，还保证了运行效率。
六．RFID系统应用软件
考勤软件的主要功能有：
1）可查询当前职工的数量以及未、迟到、早退的情况
2）机关可灵活根据假期设置考勤系统运行时间
3）任一指定人员在某段时间内的考勤情况
4）职工出入特定场所的记录（如果在该场所安装通道天线的话）
5）停车场出入管理
6）其它基于考勤数据的统计分析
消费软件的主要功能包括：
1）存款、消费、挂失、补助发放、内部转款等食堂消费功能
凡有现金、票证或需要识别身份的场合（包括职工证、图书借阅证、出入证、教职员工考勤、教职员工会议签到、食堂消费、浴室用水管理、宿舍用电管理、机房收费、停车场、小卖部消费及其它小金额消费等管理功能）均采用这张RFID证件来完成。
附录，报价表：
以下价格均为现金价，不含税。
含税价在此基础上加17％
品名
型号
品牌
数量
友情价
建议报价
备注
通道天线
G11A
RR
－
16000
30000
室内型，含红外、TCP/IP接口。
配大功率读写器，通道宽度最大140cm
通道天线
G11A-1`
RR
9000
22000
室内型，无红外、RS232接口。
配中功率读写器，通道宽度最大110cm
停车场天线
S02
RR
－
6500
13000
用于停车场管理，进出各一套
配中功率读写器
近距离
读卡器
RR9036
RR
600
800
主要用于发卡登记、也可以用于自动门主动刷卡
售饭服务器
RR-SF-SVR
RR
1850
>2500
基本型
售饭窗口机
RR-SF-T/G
RR
1350
>2200
RS485接口
RFID卡
标准卡
NXP
5.5
8
正面空白，反面共性化彩印
500张以上价格，少于3千张加10%
RFID卡
标准卡
TI
7
10
正面空白，反面共性化彩印
500张以上价格，少于1千张加10%
RFID卡个性化印刷
－
－
4
8
在制卡的同时根据客户提供的职工资料，将其姓名、工号、照片等印刷在正面
热升华打印机
FARGO
约8700
请直接向FARGO代理商购买
外置串口转网口设备
Netcom10S
周立功
450
-
请直接向**周立功公司购买
RFID应用软件
定制
－
12000
基本考勤管理、食堂消费管理
以上价格包括市内运费，不包括现场安装费用。
设备一般不需要调试，经电话指导即可安装使用。
在**市内免费调试。
设备保修1年。
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