建和诚达

专注 RFID产品生产16年

　　一、概述

　　1.1 序言

　　随着21世纪数字信息化时代的到来，人们已经非常重视运用网络环境进行信息交流和信息管理;智能化管理模式已经成为企业发展的重要组成部分。众多成功企业借助智能卡技术和特点，帮助企业改善传统的经营管理模式，提高企业的经济效益，使企业在社会竞争中占据更加有利的地位。

　　电子标签技术作为智能卡应用技术的延伸，在企业智能化管理模式中有着不可替代的作用。电子标签(Tag)又称作射频卡，一般带有天线，存储器与控制系统的低电集成电路，它可以存储需要识别传输的信息，是标识人员和物品，以方便辨识、跟踪和记录的工具 。电子标签采用了RFID射频识别技术，能在外力的作用下，将存储的信息发射出去。电子标签具备智能卡的信息存储量大、易识别、信息无法仿冒等特征;还具有非接触式读写、数据读写速度快、提供多重加密方式使信息存储更安全等特点;并且信息的存放格式相对IC卡和磁条卡也更为简单。电子标签良好的物理特性也为在各种任意形状的商品中使用成为可能。由于电子标签具有上述优点，因此，作为一种信息存放载体可以起到标识识别、商品防伪、物品跟踪等作用。

　　根据标签的工作频率和容量大小可以将电子标签分为高频和低频两大类。由于低频电子标签天线必须采用金属丝等金属物质、电子芯片电路设计复杂、集成度低，造成制作成本偏高;所以价格高于高频的电子标签。

　　在国内外，电子标签技术已经受到政府管理部门和各企业商家的关注，正被广泛应用于物流管理和产品防伪、防盗等众多领域。

　　1.2 编写目的

　　在目前的票务管理中，由于采用的防伪技术较为落后，导致票务管理中长期受到假票问题的困扰，更进一步上升为一个社会问题;缺乏自动化识别技术，使门票进出控制时，即便投入较多人力，但工作效率仍显较低。

　　由于电子标签技术的应用可以从技术上根本解决门票防伪、进出口高效率通过等长期影响票务管理的难点问题，配合基于电子标签的票务管理信息化系统可以使得票务管理更方便更准确。

　　二、系统设计

　　2.1 系统定位

　　本系统主要负责对电子标签门票的门禁控制。电子标签的初始化、制票、售票及电子标签内信息的加密算法等功能不在本系统的功能范围内。

　　2.2 系统总体结构

　　根据基于电子标签的应用系统特点，本系统分为两部分应用系统，分别是电子标签票务管理门禁系统和电子标签读写终端嵌入式应用系统。门禁系统用于在票务管理中对出入口进行门禁控制，系统运行在各个工作点的计算机上。电子标签读写终端嵌入式应用系统用于在票务管理业务中进行电子标签读写操作、安全认证，电子标签读写终端嵌入式程序须下载到手持式电子标签读写机具后，方能进行日常操作。

　　2.3 票务管理门禁系统

　　2.3.1 门票验票管理

　　门票验票管理的主要功能

　　主要负责出入口门禁管理，该管理模块包括以下功能：

　　入场验票

　　出场写票

　　识别非法门票

　　验票过程动态显示

　　2.3.1.1 入场验票

　　观众入场通过入口通道时，通过在入口通道摆放的入场用电子标签读写终端，对门票上的电子标签予以识读，合法门票予以通过，非法门票则向工作人员提示。合法门票在识读确认后，在电子标签中做入场标志。

　　2.3.1.2 出场写票

　　观众临时出场须通过专门的出口通道，在出口通道摆放的出场用电子标签读写终端，对电子标签做出场标志。

　　散场则不再做电子标签读写操作。

　　2.3.1.3 识别非法门票

　　非法门票指的是下列几种情况：

　　1.假票;

　　2.过期票;

　　3.电子标签内容非法篡改的真票;

　　4.临时出场未做出场处理的真票。

　　对于第一种情况，发票方须记录下所发门票的电子标签的ID号，或者是ID号的区段，在发票后提供给本系统，本系统通过校验ID号或者ID号区段来识别假票。

　　对于过期票，根据当天日期及电子标签内的观赛日期作比对，不一致则作提示，工作人员也可检查门票上印刷的观赛日期来予以识别。

　　由于制票、发票及电子标签内信息安全设置，不在本系统的功能范围内，因此，假设能采用特殊技术手段将电子标签内容进行篡改的门票，并且在校验规则亦被破解的情况下，本系统将无法识别。

　　临时出场且不在出场通道做出场写标签处理的门票，再次入场时，本系统将予以识别并作出提示。

　　2.3.1.4 验票过程动态显示

　　采用台式电子标签读写终端予以验票的情况下，与台式终端相连的PC机上将动态显示验票信息。

　　采用手持式电子标签读写终端进行验票的情况下，手持式机具的显示屏上即时显示验票信息。

　　2.3.2 系统设置及维护

　　系统设置及维护主要负责对整个票务管理门禁系统的维护与管理。

　　2.4 电子标签读写终端嵌入式应用系统

　　电子标签读写终端嵌入式应用主要在票务管理业务中对电子标签进行读写操作、安全认证等操作。有些手持式设备采用烧入ROM的方式保存嵌入式应用程序，这种方式导致嵌入式程序容量小、不能轻易修改;电子标签读写终端中的嵌入式应用可以根据用户不同需求，开发出灵活、定制、大容量的嵌入式应用，在二次开发平台下编码后，通过通讯数据线导入终端。由于电子标签读写终端的此类特性，嵌入式应用程序是设备的灵魂，裸设备将无法进行任何操作。

　　2.4.1 电子标签及读写终端要求

　　2.4.1.1 电子标签要求

　　2.4.1.1.1 电子标签选型要求

　　本系统要求采用非接触式高频标签，工作频率13.56MHz，存储容量为2Kbit。

　　2.4.1.1.2 电子标签读写要求

　　读写距离：在4cm以内，无方向性要求，以非接触方式读写;

　　读写速度：可以在1-2秒钟内分别完成数据的读写工作。

　　2.4.1.1.3 电子标签记录信息内容和信息存储方式

　　电子标签信息规划不由本系统来制定。

　　电子标签信息应合理规划，按照信息规划后电子标签内存储的数据信息应能够由本系统来识读，并且须提供给本系统数据校验算法。

　　电子标签信息规划一经确定，不能随意变更，若随意变更，将造成门禁系统对电子标签无法正确识读。

　　2.4.1.2 电子标签读写终端

　　在本系统中使用的电子标签读写终端有两种类型，一种为台式电子标签读写终端，适合在固定位置使用;一种为手持式电子标签读写终端，适合在移动位置由工作人员手持使用。

　　2.4.1.2.1 手持式电子标签读写终端结构

　　读写器由MCU、SAM卡、数据处理模块、标准串口、键盘和液晶显示屏等构成。

　　2.4.1.2.2 手持式电子标签读写终端的技术特性

　　输入电压3.8-4.2V;

　　输入电流100mA;

　　平均功率 ≤ 500mW;

　　存储温度 -10--50℃;

　　工作温度 -10--50℃;

　　支持使用一个SAM卡;

　　采用锂电池供电，并带有充电接口;

　　采用128×64点阵的液晶显示屏(以下简称显示屏)，可显示4×16字符;

　　可通过串口实现数据的上传、下载;

　　7×3 的用户键盘，21个按键;

　　32K 用户程序ROM;

　　16K数据存储器 RAM;

　　512K 快闪存储器 FLASH;

　　时钟显示(年月日时分秒);

　　防爆性能符合GB3836规定。

　　注：具体技术特性及指标详见产品说明书，并以产品说明书为准。

　　2.4.1.2.3 手持式读写终端功能

　　电子标签的数据读取和写入。通过电子标签读写终端，依据系统功能实现的要求，完成对电子标签特定存储区域数据的读取和特定记录信息的写入操作。

　　显示屏信息显示和业务信息记录、电子标签发放时必要信息的键盘输入。

　　针对票务管理门禁控制的不同环节的具体管理要求，提供不同的信息输入界面和手段。

　　终端机具的设置。

　　2.4.1.2.4 手持式读写终端示意图

　　机具示图说明如下：

　　1.探头

　　探头是用于读写标签的重要组件，位于机具的顶端。读写标签时，必需通过探头与标签的接近和接触，才能实现操作。为了方便读写不同位置的标签，探头被设计成可旋转式，最大旋角度：180°。

　　2.键盘

　　信息的输入及功能的激活都是通过操作键盘区内的各种按键实现。键盘区内共有21个按键，分为：热键，多义键和单义键三类。

　　3.热键(3个)

　　按键：“F1键”，“F2键”，“F3键”。说明：为了提高功能的调用效率，系统对机具的热键进行功能定义。在任一非热键功能操作界面内，按下“热键”即可调用相对应的功能。

　　热键功能执行完毕后，按“菜单键”，返回调用界面。

　　4.多义键(10个)

　　按键：“2键”，“3键”，“4键”，“5键”，“6键”，“7键”，“8键”，“9键”，“点号键”，“0键”。

　　说明：多义键由9个“数字键”和1个“点号键”组成，且每个单键都可定义不同的信息和功能。

　　“数字键”： 按键表面印有多个字符，由1位数字和若干字母组成。数字输入时按下“数字键”，并立即放开后，默认第一个数字为输入信息。字母输入时按下印有相应字母的“数字键”，暂不放开。按住按键超过1秒后，信息在显示屏的输入位置上，将按照按键表面字符的排列次序，依次(至左而右，至上而下)显示印刷字符，当所要输入的字母出现在输入位置时，放开按键即可。

　　“点号键”： 在“标签初始化”操作时，“点号键”用于输入浮点数值的“小数点”。数值输入时按下“点号键”，并立即放开后，输入小数点“.”。

　　5.单义键(8个)

　　按键：“灯光键”，“上移键”，“确定键”，“菜单键”，“下移键”，“回退键”，“电源键”，“1键”。

　　说明：单义键由1个“数字键”和7个“功能键”组成，且每个单键都代表独一的信息和功能。

　　“数字键”： 按下“1键”，并立即放开后，输入数字“1”。

　　“功能键”： 按下“功能键”，放开后激活相应的特定功能。

　　“灯光键”： 按下“灯光键”，放开后，可切换背景灯的开关状态。

　　“上移键”： 将输入带区向上移动一行，若当前带区已置顶，则移至末行。

　　“下移键”： 将输入带区向下移动一行，若当前带区已置底，则移至首行。

　　“确定键”： 确认当前执行的操作。

　　“菜单键”： 按下“菜单键”，系统返回上级菜单，或上一调用当前功能的操作界面，若当前功能界面为首界面，则保持不变。

　　“回退键”： 取消当前操作状态，返回最近一次的操作界面或恢复最近一次的操作状态。若在字符(数字/字母)输入带区内，按下“回退键”，则删除当前位置的字符，恢复上一次的输入状态;而在非输入状态下，作用同“菜单键”。

　　“电源键”： 机具电源开关。按住“电源键”，1至2秒后，机具即自动关闭/打开电源。

　　2.4.1.2.5 手持式电子标签读写终端初始界面

　　机具上电后，首先显示系统“封面”如下图所示，若时间有误，则按“F2键”进入“日期设置”功能的操作界面，使用“数字键”，结合“上移键”、“下移键”和“回退键”，修正日期时间，按“确定键”保存当前的日期设置，然后按“菜单键”返回“封面”，继续按“确定键”，进入应用初始界面。

　　2.4.1.2.6 手持式电子标签读写终端读写终端操作提示

　　声音鸣叫提示：“嘟，嘟，嘟，嘟”四声急促的短音表示当前的操作成功;“嘟，嘟”两声尖锐的长音表示当前的操作失败。

　　2.4.1.2.7 HSIC-RFID-05 型台式电子标签读写器技术特点

　　工作条件：

　　工作环境温度：-10℃—+60℃

　　极端工作环境温度：-20℃—+70℃

　　储藏温度：-40℃—+70℃

　　工作电压：DC 5V ± 0.25V

　　特点：

　　支持ISO15693 ISO1443 Type A、Type B 标签协议。

　　支持对一个SAM卡的操作

　　LED操作状态显示

　　USB口连接

　　支持联机或脱机模式

　　注：具体技术特性及指标详见产品说明书，并以产品说明书为准。

　　2.4.2 电子标签安全认证技术

　　由于本系统采用的电子标签与带算法的智能卡相比，数据安全性略有欠缺，在不进行数字签名及安全认证的情况下，电子标签信息有被非法篡改的可能性，因此在电子标签票务管理中本公司曾建议采用数字签名认证技术、PKI认证体系来保证电子标签内存储的数据安全可靠。

　　然而，发票方在出票时无法实现数字签名技术，并且在实际使用时，用户要求在2秒之内门禁通过一人，而采用数字签名及认证将无法保证通过一人的时间控制在2秒以内，因此在多方协商后决定，在电子标签中不采用数字签名及认证技术，并对电子标签内信息做安全设置，该安全设置应能够在本系统中予以识别，由此本系统将不涉及到对电子标签的信息加密等内容。

　　2.4.3 电子标签初始化

　　本系统不涉及门票的出票，因此电子标签初始化功能不包含在本系统内。

　　2.4.4 检票业务应用

　　出入口工作人员持手持式电子标签读写终端，对进入的观众，做门票验票，门票验票时，只需工作人员对门票扫描即可，门票的真伪校验由嵌入式的检票业务应用自动判断，此种验票业务为脱机方式。

　　也可采用在出入口放置台式电子标签读写终端，由观众在通过进出口时，将门票在台式机具上进行门票校验，台式电子标签终端通过USB接口与计算机相连，门票信息由台式电子标签终端识读后，即时显示在计算机屏幕上。

　　2.4.5 系统设置

　　系统设置包括单位设置、启动设置、日期设置和终端调节等功能。

　　单位设置用于设置各应用点的单位标志。

　　启动设置利用读写终端管理系统的启动设置功能设置系统的启动菜单。系统在启动时，将根据设置情况引导相应的功能菜单。若设置单项功能菜单，则在启动时，系统将直接进入功能界面。

　　日期设置利用读写终端管理系统的日期设置功能，设置终端(机具)的内部日期。日期：8位整数，格式“yyyyMMdd”;时间：6位整数，格式“hhmmss”，时间的“ss”部分可忽略不输，系统将自动从0开始秒计时。

　　终端调节使得用户可打开或关闭终端的背景灯光;用户也可逐级增强或降低显示屏的对比度。

　　三.工程运行环境方案

　　3.1 硬件系统运行环境

　　本系统建议在出入口通道采用一体式多媒体PC，或者采用普通PC。一体式多媒体PC在外观上比较美观，而且可以将计算机的主机、显示屏及外设一体化。

　　硬件系统运行环境应注意避光、防潮、防雨及恶劣天气，不应在露天无顶棚的环境下布置硬件环境。

　　硬件系统物理和环境指标：

　　3.2 设备通讯环境

　　手持式电子标签读写终端则通过串口RS232方式与PC机进行通讯。

　　台式电子标签读写终端通过USB方式与PC机相连，连接线长度小于2米，且一台PC连接一台电子标签读写终端。

　　3.3 网络运行环境

　　本系统具备联网操作功能。

　　3.4 软件系统运行环境

　　软件系统运行环境操作系统可采用Windows 2000(or later)。

　　注：各类系统软件由本公司提供。