基于射頻IC卡的應(yīng)用系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)
文章出處：http://www.fang1.net 作者：淮陰工學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系 周蕾 劉虎 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月26日
1 引言
非接觸式lC卡又稱射頻卡，由lC芯片、感應(yīng)天線組成，封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡片內(nèi)，芯片及天線無(wú)任何外露部分，是近幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。由于射頻IC卡具有存儲(chǔ)容量大、抗干擾能力強(qiáng)、便于攜帶、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，在公交、金融等很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要以某旅游景點(diǎn)門禁管理系統(tǒng)為例，介紹基于射頻IC卡的應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)思路和設(shè)計(jì)過程。
2 系統(tǒng)需求以及設(shè)計(jì)思路
目前我國(guó)大部分旅游景點(diǎn)仍遵循傳統(tǒng)的管理模式，門票一般采用紙質(zhì)票，這種方式不僅在售票與驗(yàn)票過程中存在較大的財(cái)務(wù)漏洞，容易產(chǎn)生偷票、漏票、重復(fù)使用票的現(xiàn)象，也無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)游客的數(shù)量、流量以及區(qū)內(nèi)的消費(fèi)情況等。在旅游景點(diǎn)門票發(fā)行中采用射頻IC卡，不僅可以有效地消除這些隱患、堵絕漏洞，還有利于年卡和月卡的發(fā)行。另外，一般景點(diǎn)都有很多的游樂項(xiàng)目，特別是節(jié)假日，游樂場(chǎng)的售票亭前總會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)長(zhǎng)的人龍，為了避免游客排隊(duì)購(gòu)票的時(shí)間浪費(fèi)以及可能的消費(fèi)流失，進(jìn)入景點(diǎn)的游客可以在進(jìn)場(chǎng)時(shí)購(gòu)臨時(shí)卡用于刷卡游樂，到出場(chǎng)時(shí)再退卡。這樣游客在游樂的時(shí)候，就可以省去排隊(duì)購(gòu)票的麻煩，大大提高了消費(fèi)熱情和消費(fèi)強(qiáng)度?？梢钥闯觯诖笮吐糜尉包c(diǎn)開發(fā)基于射頻IC卡的門禁管理系統(tǒng)，不僅可以較好地實(shí)現(xiàn)景點(diǎn)的自動(dòng)化管理，而且還可以通過射頻IC卡的發(fā)行來(lái)刺激游客的消費(fèi)，實(shí)現(xiàn)游客不同娛樂項(xiàng)目的自動(dòng)收費(fèi)。
該旅游景點(diǎn)有一個(gè)正門，設(shè)2個(gè)驗(yàn)卡通道，4個(gè)主要的游樂場(chǎng)所，考慮用5臺(tái)電腦組成局域網(wǎng)。由于景點(diǎn)占地面積較大，不同游樂場(chǎng)所相距較遠(yuǎn)，采用R5485串行網(wǎng)絡(luò)無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的連接，所以系統(tǒng)對(duì)各游樂場(chǎng)均配備一臺(tái)電腦和讀卡器。選擇一臺(tái)性能較好的電腦A，放在景點(diǎn)入口處，用來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)卡和進(jìn)正門的刷卡功能，其中讀卡器和發(fā)卡控制器分別接入其COM1口和COM2口：另外四臺(tái)電腦B、C、D和E分別設(shè)置在4個(gè)游樂場(chǎng)所用于刷卡消費(fèi)，相應(yīng)的讀卡器接入上位機(jī)的COM1口，在兩個(gè)主要的游樂場(chǎng)中增設(shè)充值點(diǎn)，用2臺(tái)發(fā)卡器分別連接到上位機(jī)的COM2口。由于本系統(tǒng)選擇具有存儲(chǔ)功能的射頻IC卡，金額的扣除在射頻IC卡上完成，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)信息完成查詢和統(tǒng)計(jì)等操作，對(duì)實(shí)時(shí)性要求相對(duì)不高，所以考慮將電腦A作為服務(wù)器，存放集中數(shù)據(jù)庫(kù)的信息，電腦B、C、D、E客戶端程序的登錄驗(yàn)證、IC卡有效性驗(yàn)證等都需要訪問電腦A中數(shù)據(jù)庫(kù)才可以完成，其本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中只存放在指定游樂場(chǎng)所刷卡消費(fèi)的信息，可選擇相對(duì)空閑的時(shí)間對(duì)集中數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行更新。
根據(jù)需求，我們大致確定了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能，分別是卡發(fā)行功能、刷卡功能、卡充值、掛失和解掛、查詢統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)、用戶管理等，執(zhí)行流程是：游客可以在進(jìn)入景點(diǎn)之前通過發(fā)卡功能辦理永久或臨時(shí)IC卡，相關(guān)信息存入集中數(shù)據(jù)庫(kù)相應(yīng)的永久或臨時(shí)IC卡表中；在進(jìn)入景點(diǎn)或游玩某個(gè)游樂項(xiàng)目之前，根據(jù)永久卡還是臨時(shí)卡訪問相應(yīng)的表，檢查卡是否是有效卡，如果不是，給出相應(yīng)的提示信息，拒絕其進(jìn)入，否則通過刷卡程序按照事先設(shè)定好的金額，判斷IC卡中的余額是否充足，如果余額不足，則提示相應(yīng)的信息，不允許進(jìn)入，否則更改IC卡中的余額，并將該刷卡信息記錄在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，作為以后更新集中數(shù)據(jù)庫(kù)中消費(fèi)表信息的依據(jù)；臨時(shí)卡在退園時(shí)可以根據(jù)余額退還，為了查詢統(tǒng)計(jì)方便，退卡后除了將臨時(shí)卡表的對(duì)應(yīng)記錄刪除外，還應(yīng)在相應(yīng)的消費(fèi)表中將該操作記錄下來(lái)。
3 具體實(shí)現(xiàn)
由于Visual Basic對(duì)串口和數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問控制均提供了豐富的功能，且具有簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用Visual Basic 6．0作為開發(fā)環(huán)境。
3．1訪問IC卡發(fā)卡器和讀卡器
在VB中，上位機(jī)對(duì)串口的通訊可采用兩種方法，一種是調(diào)用W indows的API函數(shù)，另一種是利用VB的通信控件。本系統(tǒng)采用VB提供的MSComm通信控件實(shí)現(xiàn)對(duì)IC卡發(fā)卡器和讀卡器的訪問。注意，由于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及上下位機(jī)的通訊，需事先為每一個(gè)下位機(jī)分配一個(gè)唯一的機(jī)號(hào)，在處理時(shí)還可以根據(jù)刷卡機(jī)的機(jī)號(hào)確定刷卡的業(yè)務(wù)。
在所有提供和下位機(jī)通信功能的程序界面上放置MSComm控件，為了實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的通信，MSComm控件在使用前有許多參數(shù)需要設(shè)置，比如確定下位機(jī)和上位機(jī)的哪個(gè)端口連接，設(shè)置波特率等，假設(shè)MSComm控件的名稱為MSComml，IC卡讀寫器與串口2連接，則具體屬性設(shè)置參考以下程序段：
MSComm1．CommPort=2設(shè)置串口號(hào)
MSComm1．Settings = ”9600，N，8，1” 串口的屬性
設(shè)置InputLen為0時(shí)，用Input將使?MSComm 控件讀取接收緩沖區(qū)中全部的內(nèi)容
MSComm1．InputLen = 0
MSComm1．InpulMode = comlnputModeBiary 二進(jìn)制接受方式
MSComm1．RThreshold =1，每1個(gè)字節(jié)響應(yīng)消息
MSComm1．InBuferSize=1024設(shè)置接收緩沖區(qū)的字節(jié)長(zhǎng)度
MSComm1．Po~Open=True，打開開通信串口
一般將以上程序段放置在窗體的Load事件中，當(dāng)執(zhí)行卡發(fā)行功能或運(yùn)行刷卡程序時(shí)，一運(yùn)行程序就可以打開串口，只要將lC卡靠近發(fā)卡器或讀卡器，它們就可以讀出保存征 C卡中的卡號(hào)和余額等信息，MSComm控倬會(huì)自動(dòng)觸發(fā)OnComm事件過程，在該過程中，可以讀取接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，獲得相關(guān)的卡號(hào)和余額等信息，根據(jù)要求對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。
3，2 串行網(wǎng)絡(luò)中多讀卡器的訪問控制
由于對(duì)每個(gè)游樂項(xiàng)目的刷卡消費(fèi)只有一臺(tái)讀卡機(jī)通過RS232串口和計(jì)算機(jī)相連，所以在讀卡程序控制時(shí)采用被動(dòng)模式，只有讀卡器接收到信息后，才觸發(fā)上位機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理。如果是大型游樂場(chǎng)所，可能需要設(shè)置多個(gè)讀卡器同時(shí)進(jìn)行刷卡，應(yīng)該如何處理呢?如果多個(gè)游客同時(shí)刷卡怎么辦?本系統(tǒng)中，在景點(diǎn)入口處，由于人流量比較大，為減少等待時(shí)間，提高檢票的速度，設(shè)置了兩個(gè)讀卡通道，這兩個(gè)讀卡器通過RS485網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，利用RS4851RS232轉(zhuǎn)接器和上位機(jī)的串口連接。為防止同時(shí)讀卡造成的沖突，對(duì)RS485網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)的多個(gè)讀卡器的控制，一般不再被動(dòng)等待讀卡器觸發(fā)事件，而是采用主動(dòng)模式編程。我們利用定時(shí)器控件Timerl來(lái)控制程序按照一定的時(shí)間間隔順序訪問多個(gè)讀卡器，取得了良好的處理效果。參考程序段如下：
Private Sub Command1_Click()‘訪問指定讀卡器程序段
m = m + 1
‘o數(shù)組中保存RS485網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)讀卡器的機(jī)號(hào)，UBound(a)獲得讀卡器的個(gè)數(shù)，讀卡時(shí)按指定的順序依次訪問每個(gè)讀卡器
If m > UBound(a)Then
m = 1
End If
If Not MSComm1．PortOpen Then MSComm1．PortOpen= True
3．3集中數(shù)據(jù)庫(kù)的更新處理
本系統(tǒng)為了提高處理速度，減少多臺(tái)設(shè)備并行訪問對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響，將每個(gè)客戶端程序處理的刷卡信息保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，但同時(shí)也帶來(lái)了一系列的問題，比如對(duì)集中數(shù)據(jù)庫(kù)刷卡數(shù)據(jù)的及時(shí)更新，數(shù)據(jù)庫(kù)更新時(shí)異常情況的處理等。為提高系統(tǒng)的安全性，集中數(shù)據(jù)庫(kù)的更新處理采用存儲(chǔ)過程實(shí)現(xiàn)?？蛻舳顺绦蛲ㄟ^調(diào)用事先編制好的存儲(chǔ)過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的更新操作。與標(biāo)準(zhǔn)的SQL語(yǔ)句不同，由于存儲(chǔ)過程由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器編譯和優(yōu)化，可以有效提高程序的運(yùn)行速度，另外，存儲(chǔ)過程中的SQL語(yǔ)句屬于事務(wù)處理范疇，即存儲(chǔ)過程中的所有SQL語(yǔ)句要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行，從而保證了數(shù)據(jù)的完整性和一致性。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文根據(jù)某旅游景點(diǎn)IC卡業(yè)務(wù)的需求，從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、讀卡器的訪問控制以及數(shù)據(jù)庫(kù)的更新處理等幾個(gè)方面詳細(xì)敘述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程和實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。除了可以應(yīng)用于門禁管理，本文所介紹的Ic’卡應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)具有一定的普及性，可應(yīng)用于停車場(chǎng)、電影院、校園一卡通等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。從已有系統(tǒng)的投入運(yùn)行情況來(lái)看，系統(tǒng)的開發(fā)使用均收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
作者簡(jiǎn)介：淮陰工學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系 周蕾 劉虎
參考文獻(xiàn)：
1 董加敏，停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J]，河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，35(1)：190—193．
2 肖文波，梁楚樵，基于非接觸式IC卡的管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：信息與管理工程版，2005，27(5)：279—281．
3 魏永祿，溫慧明，李彥軍．基于RFID技術(shù)的無(wú)障礙門禁管理[J]．微計(jì)算機(jī)信息，2007，23(4—2)：255—256，243
