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基于RFID的企業車間人數管理案例
或者在原有的IC/HID卡一卡通系統上改造遠距離自動識別系統，保留原有的所有IC/HID卡一卡通系統，在需要遠距離識別的地方，改裝遠距離讀卡器，把IC/HID卡插入CyhertagTV6感應卡內，在遠距離讀卡器上實現遠距離自動識別，在原有系統上仍舊用IC/HID卡，兩張卡互不影響讀卡距離。
一、項目要求
某大型企業，為加強本企業人員人數的管理，要求采用非接觸式感應卡來跟蹤和記錄每個人員在車間的進出情況，實現高效率的自動識別要求，統計在車間內的人員人數。
1、 人員攜帶的感應卡應可以任意攜帶，卡片可放在人員的口袋、提包內或掛在人員身前做為證件卡使用。
2、 卡片的感應距離不能太遠也不能太近，太遠了人員只是從通道旁邊經過時將產生錯誤的記錄，太近了通道過寬時也將感應不到。
3、 為體現人性關懷，卡片不能有方向性，可以任意放置，不能要求人員必需一定要把卡片怎樣放置才能識別。
4、 系統必須具備多重識別和防沖突能力，在人員進出車間的高峰時間同時進出的人員非常多，系統必須保證所有的卡片都能高速準確識別。
5、 系統必須準確判斷人員的進出方向，不能只是單純的做事件記錄，防止假進假出情況的發生。
6、 讀卡器和感應卡所產生的射頻信號必須對人體沒有傷害性，因為人員有很大一部分時間是要在這信號范圍內活動，不能為了管理的方便而擯棄所有人的安全。
二、現場情況
企業有1個車間，共13個門，要求人員進出能實時顯示進出員工信息、統計車間內的人數、對人數預警等功能。
三、系統工作原理
本系統采用英國最新CypherTag®系列TV6感應卡和RVR1讀卡器，CypherTag®是英國艾登特克有限公司開發研制的新一代低頻射頻自動識別品牌。CypherTag®系列感應卡和讀卡器是一種真正的快速、遠距離感應射頻識別產品，讀卡距離可達3米，覆蓋通道寬度可達3至32米，可同時識別多達80張感應卡，讀卡速度可達80公里/小時， 因而能夠對快速移動的物體或人員進行遠距離準確識別和方向追蹤。在低頻射頻識別領域，CypherTag®感應技術處于世界領先水平。
CypherTag®系列遠距離感應產品的工作機理是：每個感應卡內都有一個64位的號碼，當感應卡呈現在讀卡器讀出范圍內時，感應卡被讀卡器不斷發射的電磁問詢信號激活，從而反饋給讀卡器一個攜帶有感應卡號碼的應答信號，正是通過感應卡與讀卡器互相之間的信號問詢與應答，讀卡器就能夠準確快速地識別感應卡內攜帶的號碼，并將讀到的感應卡號碼按照一定的輸出格式輸出給計算機、外部控制器或其他終端設備， 從而實現對感應卡的識別。
管理中心給每個人員發一卡，人員經過讀卡器附近時（3米讀卡距離）讀卡器就能感應到卡，并將卡中的信息（卡號）傳送給當地的控制器。控制器將收到的卡號傳給管理軟件并且管理人員可以實時監控管理每道門的人員進出情況，直接采用人員的進出數據作為考勤數據。此外，感應卡不易復制、安全可靠、壽命長（非接觸讀卡方式使卡的機械磨損減少到零）。
系統可以分很多客戶端，宿舍管理人員可以坐在監控電腦前，就可以了解整個宿舍的人員進出情況，根據電腦的實時監控功能，判斷是否要到現場進行察看，同時將人員進出情況、報警事件等信息進行瀏覽察看、打印以及存檔。
四、系統總設計圖
車間大門通道：方式1（地埋天線，通道門在3米以內）
車間大門通道：方式3（豎立在車間門旁邊，車間門通道大于3米小于6米）
方式4（地埋在車間門，車間門通道大于3米）
五． 系統設備選型說明
針對企業的要求，結合現場條件，太陽電子公司為客戶制定如下解決方案。
1．感應卡
采用英國CypherTag低頻遠距離感應卡，有兩種型號可推薦，TV1和TV6.兩種卡感應距離完全相同。產品的特性如下：
歐洲著名品牌CYPHERTAG
CypherTag TV6證件型遠距離感應卡（可換電池）
產品特性:
遠距離識別：讀卡距離3至4米
防沖撞：在RVR1讀卡器上可同時識別80張感應卡
高精確性：誤讀率低于1億分之1
高安全性：私有加密協議，隨機通訊數據
自檢測：電池狀態自動輸出
美觀實用：可做證件卡，可打印姓名照片等信息
自休眠：離開感應區自動體眠
抗液體：信號穿過液體感應距離無任何改變
抗人體：卡片放在人身上感應距離無任何改變，多人擁擠進出不漏卡
技術參數:
卡號：64位編碼，輸出位數可選
尺寸：95 x 64 x 5 mm毫米
重量：30克
工作壽命：帶電池，電池壽命3年以上，電池可更換，低電池電壓后仍然可正常使用1到2個月，并輸出提示信息。
材質：亮灰色ABS外殼,可插入一張PVC材質的ISO標準形標簽，可打印姓名照片單位等信息，用作證件。還可以結合企業原有IC卡，HID卡作為復合卡使用。IC卡、HID卡可以插入TV6卡。既可以在遠距離讀卡器上實現遠距離自動識別，又可以在近距離讀卡器系統上刷卡，相互不影響。
工作溫度：-20～+60℃
工作濕度：0 - 80% 無凝結，輕度防水
工作頻率：發射頻率4MHz,接收頻率 125KHz;
CE, DTI & 美國FCC認證
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2．讀卡器
采用英國CypherTag遠距離讀卡器，RVR1系列讀卡器。其工作原理是：讀卡器帶有一個可以發射并接收感應卡信號的天線線圈。通過這個天線，讀卡器不斷地向四周發射電磁波問訊信號。當感應卡進入讀卡器讀卡范圍內時，原本處于“休眠狀態”狀態的感應卡被激活，感應卡也通過其內部的一個小的天線線圈將載有感應卡號碼的應答信號反饋給讀卡器。通過讀卡器與感應卡的不斷問詢和應答，讀卡器就可以將感應卡的號碼全部讀出，并按照一定的格式輸出給計算機或其他控制器。CypherTag讀卡器與感應卡之間的問詢是經過加密的，感應卡的號碼以一種“亂碼”的格式反饋給讀卡器，這種“亂碼”只有CypherTag系列讀卡器可以識別，因此感應卡號碼在傳輸過程中是絕對安全的。
RVR1-DS讀卡器有別于一般的射頻識別產品，它有以下主要特性：
1） 快速識別。讀卡器可以對高速運動的感應卡進行準確的識別，運動時速可達80Km/小時。
2） 多重讀出。讀卡器可以對同時呈現于讀卡器讀卡范圍內多達40只感應卡進行識別，無一遺漏。
3） 遠距離讀出。讀卡器可以對遠離它3米的感應卡進行識別。
4） 獨特的HID碼限制功能，確保系統的安全性。
5） 可外接兩個天線，具有兩個單獨的輸出，每一路天線可對應一個輸出.
6） 具有方向識別功能，人員經過感應天線后，讀卡器可以知道人員是進還是出。
CypherTag RVR1遠距離讀卡器
小范圍內精確方向定位，適合大樓式多層通道跟蹤
寬通道長條形信號覆蓋，適于大門口進出管理
過道形感應區域，穩定的讀卡邊界
高速多重識別，不漏卡
卡片任意攜帶，無方向性，不受屏蔽
多卡配對，低頻有源無害
RVR1遠距離讀卡器
產品特性:
◆ 可外接4個天線, 具有兩個單獨的輸出,
◆ 能夠實現準確的進出方向判斷
◆ 讀卡距離遠，提供 3m-4m 的讀出距離
◆ 安裝通道寬，單天線寬度范圍可達 14 米
◆ 多天線，最多可帶4個天線，標配2個
◆ 防沖突，多天線讀卡速度可達100張/秒，單天線同時識別20張
◆ 高精度讀取，誤讀率低于一億分之一
◆ 安裝方便，天線制作方法簡單
◆ 讀卡沒有方向限定， 360 度任意角度都能讀到，
◆ 卡片可放置在身上任意位置，真正的自動識別 ,
◆ 可用于物品車輛或人員的自動識別
◆ 同時提供 26/34 位 Wiegand, RS232 輸出
◆ 美國聯邦通訊委員會 FCC 認證、CE認證
技術參數:
尺寸：（高）200 x （寬）150x （厚度）30毫米
電源：12～28伏，DC，@400mA max
工作溫度：-20～+60℃ （適用于室內和室外安裝)
工作濕度：0 - 80% 無凝結,信號穿過液體感應距離無任何改變
最大天線大小：采用直徑1.5粗銅線時單天線周長達16米
顯示：外接高精度LCD顯示屏
輸出格式：26位Wiegand, RS232
工作頻率:發射頻率125KHz,接收頻率 4MHz;
目前集成商在進行人員識別項目實施的過程中，往往得到的識別效果總是差強人意，存在各種各樣的問題，其最最根本的原因，是沒有找到一個真正能用在這套系統中的產品。
最常見的應用項目是人員通道識別的情況，選擇的讀卡器有感應距離由幾十米遠到1米遠的各種讀卡器，幾十米遠用來做人員識別顯然是不能用的，不可能讓人才走到離通道口幾十米遠的地方就被識別出來，因為人員可能剛巧從旁邊經過而不是要進入通道，所以工程安裝人員在實施的過程中就要對這個感應距離進行調整，但往往得不到一個合適的距離，因為卡片在不同的角度被讀取的距離變化很大，而調節的信號變動范圍很大，卡片正對著天線的時候距離在6米，垂直于天線的時候可能只有1米甚至是讀不到，比如說一座人員宿舍公寓的人員識別，會出現人員只是在公寓內走動卻錯誤的被讀到卡片判斷為外出的情況，這就是2.4G超高頻讀卡器的通病。同時，人體對高頻2.4G感應卡有屏蔽作用，卡片一旦用手拿住，就會感應不到。還有一種比較常見的是915Mhz的讀卡器，標稱距離5－15米，卡片必須與天線成一定的夾角，而且卡片受人體屏蔽不能緊貼人體，所以要求人員把卡掛在胸前正對著天線走過去，但人員進出擁擠的時候卡片就受到屏蔽，部分卡片會被漏讀，同時人員是進出的時候不會規規矩矩的正對著天線走過去，很可能隨意一個側身卡片就被漏讀了。還有一種選擇是用1米的無源卡來做，這種方式一般要求通道做得很窄，卡片的真正識別距離只有60厘米左右，集成商不得不在通道兩邊各裝一臺讀卡器來同時讀取卡片，甚至是讀4臺讀卡器，仍然存在漏卡現象，因為卡片的方向性與讀卡速度都注定了無法從根本上解決這一問題。曾經有企業，一個宿舍樓有幾千人員，最后識別出來漏卡將近一半。這種系統最后只能成為一種擺設。
人員識別不需要太遠的讀卡距離，但需要讀取設備能快速準確的識別每張卡片并做到不遺漏，同時又要盡量減輕使用人員的操作負擔，英國IDENTEC公司的CYPHERTAG系列讀卡器，對于人員跟蹤識別，有著獨到的過人之處，可以很好的做到這一點。
CYPHERTAG讀卡器采用外接天線的方式工作，天線為一個長方形的框，感應距離為整個長方框到卡片3米，天線所發射信號的感應區域非常規則，可以理解為以長方框為基面擴散而成的長方體，有著明顯的界分界線，分界線內信號強度基本相同，用戶可以通過感應指示燈來直觀的看到希望得到的感應范圍。對于人員識別系統來說這是非常有用的，很多讀卡器的感應距離可以達到1十米到幾十米，但實際的需求是不需要這么遠的，客戶只想知道一個人是否真的進入或離開某個出入口，讀卡器感應的距離會太遠導致誤讀情況的發生，由于感應距離太遠，卡片在很遠的地方就被讀到，造成人員不是外出卻錯誤的決斷人員為外出的情況，雖然讀卡器的距離可調，但調節的變動范圍很大，而且這一調整得到的感應范圍分界是非常模糊的，如客戶希望在5米的位置被讀到，所以工程商把能正常讀到卡的范圍調到5米左右，但從5米開始到區域外幾十米的地方是一個不穩定區域，卡片可能停留時間長一點就被錯誤的讀出，而且卡片放置位置不同得到的感應距離遠近也不同，所以有些卡在很遠的地方就讀到了，而有些卡要很近才能讀到甚至是讀不到。
做遠距離人員識別的目的是為了方便管理同時減輕使用人員的受約束感，感應卡由使用人員隨身攜帶，這就對感應卡的技術特性有了很高的要求，首先是卡片的方向性、穿透性及穩定性，其次才是卡片的外形及重量。
眾多遠距離卡都被一個方向性問題困擾，讀卡器發射的信號類似于手電筒發出的光束，卡片必須處在這個光束內并和讀卡器成一定的夾角，才能正確的識別卡片，人員經過感應區域時角度偏差太大，就會被漏讀。CYPHERTAG 讀卡器發射的信號類似于一個繞天線而成的長方體，而且卡片是沒有方向性的，卡片在讀卡區內以任意角度放置都可以讀到，非常便于攜帶。
卡片的穿透性指卡片的無線信號穿過物理障礙的能力，目前常見的遠距離卡片使用的無線頻率還有915MHz、433MHz、2.4GHz和5.8GHz等，915MHz的信號最容易受人體和金屬物質的屏蔽，所以生產商不得不要求使用者把卡置于人身前的衣物表面對著讀卡器走過去，但當人體成隊的經過感應區域時，如果前后人員間距小于20厘米，檢測的成功率會降為80%左右，如果前后人員間距小于10厘米，結果幾乎是無法檢測，金屬物質影響常見的應用表現是在車輛識別系統里無法穿透帶金屬層的汽車貼膜（真空鍍金屬膜、磁控濺射金屬膜）；433MHz和2.4GHz均屬超高頻（Ultra-high Frequency）信號，它們的方向性較強，而且其性能受到濕度的影響，常見的問題是卡片不能用手握住或放置在褲子后面的包里，引用文獻的概述 ：「人體大量的濕氣將影響卡片和它們傳送信息的功能，這就是為什么經常需要將它們從錢包或皮夾中拿出來。你需要讓它們避免與身體的近距接觸。」此外，在下雨或下雪的天氣，也可能發生類似的問題。
感應卡片的外形及重量直接影響使用者的接受心理，無源卡因為沒有電池而做得很薄，比較容易被接受；超高頻有源卡的功耗較大，為了延長卡片的使用壽命，選擇的電池容量大因而體積也較大，卡片都做得比較厚重，而且為了結省成本選擇的原材料較為粗造，外形設計簡單原始，難以在一些高檔的場合使用。CYPHERTAG 遠距離感應卡經過英國工程設計師精心設計，具有名片、鑰匙、手表等多種外形，卡片大小為ISO標準卡片大小，厚度5毫米，重量僅18克，ABS材質，可打印人員照片姓名等信息，整體質感強烈，在眾多國家的政府部門、議會及跨國企業廣泛使用。
遠距離人員識別系統采用無線射頻進行信號傳輸，人體長期活動在這個信號區域，所以讀卡器和卡片發射的電磁波對人體危害性是非常值得關注的，特別是有些電子卡以主動式工作，一直不停的向外發射信號。近年來，電磁波對人體危害的例子多有發現，只不過其影響程度與所受到的輻射強度及積累的時間長短有關，目前尚未較大范圍地反映出來，所以還沒有引起人們的普遍重視。研究表明，電磁輻射對生物的影響可分為熱效應和非熱效應，當功率密度大于10mW/cm2 時，以明顯的熱效應為主，長時間接觸高功率密度的輻射，可以造成機體損傷甚至死亡。短時間接觸高功率密度輻射，可引起眼睛的損傷，誘發白內障。在低于1mW/cm2的低功率密度下，熱效應不起主要作用，但長時間接觸低功率密度的輻射，動物的神經系統、造血系統和細胞免疫功能受到損害。另外，輻射對遺傳、生育和致畸也會產生影響。這方面的論述很多，可參閱有關文獻 【1】～【2】。關于如何確定電磁輻射對人體危害的安全限值，以美國為代表西方國家以致熱效應為基礎制定界限值，確定為10mW/cm2 ，原蘇聯主張以非熱效應為基礎制定界限值，確定為10μW/cm2 ,我國的標準則介于這二者之間。科學家用900 MHz微波輻射對小白鼠脂質過氧化作用及神經遞質含量影響進行了測試，其研究表明，小鼠在功率密度為1mW/cm2的900MHZ的電磁輻射暴露下，全血中脂質過氧化物增加，在強度為0.05-0.5 mW/cm2時，血紅細胞、血紅蛋白含量升高，并經過一系列急性、亞急性和慢性免疫實驗證實，短期微波輻射，對機體免疫功能有刺激作用，長期微波作用，其免疫效應可以轉向抑制，呈現代償-適應-代償不全的動力學過程。利用微波的熱效應，人們也用它來加工食品，如微波爐，在國際上，微波爐有 915MHz 和 2.4GHz 兩個頻率， 2.4GHz 用于家庭烹調炊具， 915MHz 用于干燥、消毒等工業，醫療行業等。
CYPHERTAG系列讀卡器和感應卡采用低頻125KHz工作，比國家電磁輻射安全標準的最低起始頻率300MHz還要低近2000倍，比廣播頻率也要低得多，對人體是沒有傷害性的，通過了無線電委員會的MPT1337、ETS 300 339和FCC的認證及歐共體國家ETS 300 330無線電發射測試，免除最終用戶和工程商的后顧之憂。
表1 我國的電磁輻射安全標準
1. 【電磁兼容性原理及應用】 國防工業出版社 ， 1996年4月， 北京
2. 《電磁輻射防護規定》(GB8702-88)，中國國家標準，1998
人員識別系統最終的目的是判斷人員的位置，得到準確的進出數據。一般的人員跟蹤識別系統都是采用兩臺讀卡器來判斷人員進出方向。都是在每臺讀卡器讀到卡片并輸出后，根據兩臺讀卡器的記錄先后來判斷是進還是出，這樣存在很多漏洞，容易產生錯誤記錄。
如果人員只是經過一個天線旁邊而沒有往外走，系統馬上把他外出的信號就發出去了，而實際情況是人員還在里面。在平安短信系統里移動通訊運營商就吃過這樣的虧，人員只是到門邊站了一下，系統就給家長發了一個孩子離開企業的短信，讓家長無故擔心，為此差點被人員家長告上法庭；如果人員不斷在進出天線上徘徊，系統會產生很多沒用的記錄；如果人員在1個出天線旁邊一直站著，系統會不停的收到卡號，因為兩個讀卡器輸出的信號格式完全相同，很多系統根據記錄的奇偶次數來判斷進出，在收到第二條記錄的時候系統就會給出一個外出的信號，而實際情況是人員還在里面。如果人員一直停在兩個讀卡器信號交接的地方，這里的信號會很復雜，有可能是死區、有可能是某天線時強時弱、有可能是信號扭曲、有可能卡片一到這里就不停輸出或是不工作。
綜合上述問題最根本的原因是兩臺讀卡器是完全相互獨立的設備，英國IDENTEC公司的在射頻識別領域具有20多年的生產經驗，其旗工會上品牌CYPHERTAG的RVR1－DS遠距離讀卡器可以杜絕上述問題的發生；因為它具有多種方向判斷模式，直接帶兩個天線，讀卡器準確的知道每個時刻卡片存在天線的哪個區域并跟蹤卡片在區域里每個時刻的信號位置和移動路徑，如是否真正離開、什么時候可以把信號輸出、是否假進假出、是否產生多余記錄等。具有防反竄、跟蹤、控制、安全、多卡配對等多種模式，無論用戶想在卡片進入即立刻得到數據還是確定最終方向再得到數據，它都能滿足要求。
CYPHERTAG系列讀卡器不管是用在停車場（解決一個通道即進又出情況時兩臺讀卡器裝在一起，第二個讀卡器錯誤的把道閘再次打開的情況）、物品和人員跟蹤（解決假進假出、多重識別、屏蔽、射頻傷害、方向限制、物理障礙等問題）。它都是絕佳的產品解決方案。
人員跟蹤定位統計系統
HTS人員跟蹤管理系統 BTEPS Human Tracking Management System
HTS人員跟蹤系統基于BTEPS智能安防管理平臺開發而成，用于實時監控區域內人員的數量、快速定位某個人當前所在的區域位置，以及查詢該員工最近的行蹤，是智能安防系統中必不可少的子系統之一，廣泛應用于礦井、監獄、軍隊、學校、廠區、政府機關和智能化大樓等重要場所。
電子地圖、跟蹤區域和跟蹤點
可在電子地圖上新建多個跟蹤區域，通過鼠標畫出跟蹤區域，跟蹤區域的名稱、名稱大小、字體、背景顏色和透明度能夠任意設置，并可改變區域內文本信息框的顯示位置。在電子地圖編輯模式下，將DAS門禁管理系統中設置的門禁點拖動到某個跟蹤區域作為跟蹤點，設置門禁點的進出與跟蹤區域的進出的對應關系，一個跟蹤區域可由多個門禁點組成，支持一個門同時屬于兩個相鄰的區域。
每個區域均可定義一個最大人數以及超員預報警人數。當區域內的人數超過最大人數設定值時，系統自動給出報警。報警和預報警均可設置不同的報警顏色、報警聲音以及是否要進行手動確認。HTS系統還可給每個區域某個時間段設置一個特殊的最大人數。比如在游泳池場所，17:00以后不允許人員繼續停留，可以將17:00到第二天上午8:00的最大人數設為0。
每個區域可設置一個最大的停留時間。如果員工在該區域內停留時間過長，則系統自動給出報警。典型的應用包括對訪客的管理，如果某個訪客在某個區域內滯留超過規定的時間，系統給出報警。
區域報警信息
HTS人員跟蹤系統能夠針對每個區域發生以下情況時產生報警：
(1)人員滯留超過規定的時間報警;
(2)區域內人員的數量超過規定時報警;
(3)區域內的人員超過規定的數量時發出預報警;
(4)區域內的某個時間段的人員數量超過規定的最大值時報警;
(5)非法闖入區域報警。
當報警發生時，所在區域閃爍并發出聲音報警提示，且報警發生后區域背景顏色和報警聲音能夠由用戶任意設置。可以隨時啟用和禁止某項報警。能夠設置各個報警的優先級以及報警發生后是否需要由操作員輸入確認文字信息，能夠查詢打印每個區域當前的所有報警信息。
人員定位和跟蹤
(1)能夠根據卡號、 工號、姓名和部門查詢某個員工當前所在的區域并自動切換到該區域。
(2)能夠查詢某個員工在某個日期段內進出各個區域明細資料，包括進出區域名稱、進出時間以及在每個區域內的滯留時間。
(3)能夠通過路徑的形式，顯示某個員工在某個日期段內的移動軌跡，進出各個門禁點之間通過線條連接并有箭頭指示。箭頭的方向為人員行走的方向。
(4)能夠按部門查詢每個區域的當前人員資料以及按區域查詢每個部門的當前人員資料。
(5)每個區域均可直接顯示進入該區域內的人數以及非法闖入該區域的人數，并可查看進入該區域內的人員明細資料以及非法闖入區域的人員明細資料，包括員工姓名、部門、工號、卡號、進入時間等信息。
(6)區域跟蹤報表提供了某個區域在某個時間段內每間隔一個單位時間的區域人數變化情況。
