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基于RFID的企业车间人数管理案例
或者在原有的IC/HID卡一卡通系统上改造远距离自动识别系统，保留原有的所有IC/HID卡一卡通系统，在需要远距离识别的地方，改装远距离读卡器，把IC/HID卡插入CyhertagTV6感应卡内，在远距离读卡器上实现远距离自动识别，在原有系统上仍旧用IC/HID卡，两张卡互不影响读卡距离。
一、项目要求
某大型企业，为加强本企业人员人数的管理，要求采用非接触式感应卡来跟踪和记录每个人员在车间的进出情况，实现高效率的自动识别要求，统计在车间内的人员人数。
1、 人员携带的感应卡应可以任意携带，卡片可放在人员的口袋、提包内或挂在人员身前做为证件卡使用。
2、 卡片的感应距离不能太远也不能太近，太远了人员只是从通道旁边经过时将产生错误的记录，太近了通道过宽时也将感应不到。
3、 为体现人性关怀，卡片不能有方向性，可以任意放置，不能要求人员必需一定要把卡片怎样放置才能识别。
4、 系统必须具备多重识别和防冲突能力，在人员进出车间的高峰时间同时进出的人员非常多，系统必须保证所有的卡片都能高速准确识别。
5、 系统必须准确判断人员的进出方向，不能只是单纯的做事件记录，防止假进假出情况的发生。
6、 读卡器和感应卡所产生的射频信号必须对人体没有伤害性，因为人员有很大一部分时间是要在这信号范围内活动，不能为了管理的方便而摈弃所有人的安全。
二、现场情况
企业有1个车间，共13个门，要求人员进出能实时显示进出员工信息、统计车间内的人数、对人数预警等功能。
三、系统工作原理
本系统采用英国最新CypherTag®系列TV6感应卡和RVR1读卡器，CypherTag®是英国艾登特克有限公司开发研制的新一代低频射频自动识别品牌。CypherTag®系列感应卡和读卡器是一种真正的快速、远距离感应射频识别产品，读卡距离可达3米，覆盖通道宽度可达3至32米，可同时识别多达80张感应卡，读卡速度可达80公里/小时， 因而能够对快速移动的物体或人员进行远距离准确识别和方向追踪。在低频射频识别领域，CypherTag®感应技术处于世界领先水平。
CypherTag®系列远距离感应产品的工作机理是：每个感应卡内都有一个64位的号码，当感应卡呈现在读卡器读出范围内时，感应卡被读卡器不断发射的电磁问询信号激活，从而反馈给读卡器一个携带有感应卡号码的应答信号，正是通过感应卡与读卡器互相之间的信号问询与应答，读卡器就能够准确快速地识别感应卡内携带的号码，并将读到的感应卡号码按照一定的输出格式输出给计算机、外部控制器或其他终端设备， 从而实现对感应卡的识别。
管理中心给每个人员发一卡，人员经过读卡器附近时（3米读卡距离）读卡器就能感应到卡，并将卡中的信息（卡号）传送给当地的控制器。控制器将收到的卡号传给管理软件并且管理人员可以实时监控管理每道门的人员进出情况，直接采用人员的进出数据作为考勤数据。此外，感应卡不易复制、安全可靠、寿命长（非接触读卡方式使卡的机械磨损减少到零）。
系统可以分很多客户端，宿舍管理人员可以坐在监控电脑前，就可以了解整个宿舍的人员进出情况，根据电脑的实时监控功能，判断是否要到现场进行察看，同时将人员进出情况、报警事件等信息进行浏览察看、打印以及存档。
四、系统总设计图
车间大门通道：方式1（地埋天线，通道门在3米以内）
车间大门通道：方式3（竖立在车间门旁边，车间门通道大于3米小于6米）
方式4（地埋在车间门，车间门通道大于3米）
五． 系统设备选型说明
针对企业的要求，结合现场条件，太阳电子公司为客户制定如下解决方案。
1．感应卡
采用英国CypherTag低频远距离感应卡，有两种型号可推荐，TV1和TV6.两种卡感应距离完全相同。产品的特性如下：
欧洲著名品牌CYPHERTAG
CypherTag TV6证件型远距离感应卡（可换电池）
产品特性:
远距离识别：读卡距离3至4米
防冲撞：在RVR1读卡器上可同时识别80张感应卡
高精确性：误读率低于1亿分之1
高安全性：私有加密协议，随机通讯数据
自检测：电池状态自动输出
美观实用：可做证件卡，可打印姓名照片等信息
自休眠：离开感应区自动体眠
抗液体：信号穿过液体感应距离无任何改变
抗人体：卡片放在人身上感应距离无任何改变，多人拥挤进出不漏卡
技术参数:
卡号：64位编码，输出位数可选
尺寸：95 x 64 x 5 mm毫米
重量：30克
工作寿命：带电池，电池寿命3年以上，电池可更换，低电池电压后仍然可正常使用1到2个月，并输出提示信息。
材质：亮灰色ABS外壳,可插入一张PVC材质的ISO标准形标签，可打印姓名照片单位等信息，用作证件。还可以结合企业原有IC卡，HID卡作为复合卡使用。IC卡、HID卡可以插入TV6卡。既可以在远距离读卡器上实现远距离自动识别，又可以在近距离读卡器系统上刷卡，相互不影响。
工作温度：-20～+60℃
工作湿度：0 - 80% 无凝结，轻度防水
工作频率：发射频率4MHz,接收频率 125KHz;
CE, DTI & 美国FCC认证
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2．读卡器
采用英国CypherTag远距离读卡器，RVR1系列读卡器。其工作原理是：读卡器带有一个可以发射并接收感应卡信号的天线线圈。通过这个天线，读卡器不断地向四周发射电磁波问讯信号。当感应卡进入读卡器读卡范围内时，原本处于“休眠状态”状态的感应卡被激活，感应卡也通过其内部的一个小的天线线圈将载有感应卡号码的应答信号反馈给读卡器。通过读卡器与感应卡的不断问询和应答，读卡器就可以将感应卡的号码全部读出，并按照一定的格式输出给计算机或其他控制器。CypherTag读卡器与感应卡之间的问询是经过加密的，感应卡的号码以一种“乱码”的格式反馈给读卡器，这种“乱码”只有CypherTag系列读卡器可以识别，因此感应卡号码在传输过程中是绝对安全的。
RVR1-DS读卡器有别于一般的射频识别产品，它有以下主要特性：
1） 快速识别。读卡器可以对高速运动的感应卡进行准确的识别，运动时速可达80Km/小时。
2） 多重读出。读卡器可以对同时呈现于读卡器读卡范围内多达40只感应卡进行识别，无一遗漏。
3） 远距离读出。读卡器可以对远离它3米的感应卡进行识别。
4） 独特的HID码限制功能，确保系统的安全性。
5） 可外接两个天线，具有两个单独的输出，每一路天线可对应一个输出.
6） 具有方向识别功能，人员经过感应天线后，读卡器可以知道人员是进还是出。
CypherTag RVR1远距离读卡器
小范围内精确方向定位，适合大楼式多层通道跟踪
宽通道长条形信号覆盖，适于大门口进出管理
过道形感应区域，稳定的读卡边界
高速多重识别，不漏卡
卡片任意携带，无方向性，不受屏蔽
多卡配对，低频有源无害
RVR1远距离读卡器
产品特性:
◆ 可外接4个天线, 具有两个单独的输出,
◆ 能够实现准确的进出方向判断
◆ 读卡距离远，提供 3m-4m 的读出距离
◆ 安装通道宽，单天线宽度范围可达 14 米
◆ 多天线，最多可带4个天线，标配2个
◆ 防冲突，多天线读卡速度可达100张/秒，单天线同时识别20张
◆ 高精度读取，误读率低于一亿分之一
◆ 安装方便，天线制作方法简单
◆ 读卡没有方向限定， 360 度任意角度都能读到，
◆ 卡片可放置在身上任意位置，真正的自动识别 ,
◆ 可用于物品车辆或人员的自动识别
◆ 同时提供 26/34 位 Wiegand, RS232 输出
◆ 美国联邦通讯委员会 FCC 认证、CE认证
技术参数:
尺寸：（高）200 x （宽）150x （厚度）30毫米
电源：12～28伏，DC，@400mA max
工作温度：-20～+60℃ （适用于室内和室外安装)
工作湿度：0 - 80% 无凝结,信号穿过液体感应距离无任何改变
最大天线大小：采用直径1.5粗铜线时单天线周长达16米
显示：外接高精度LCD显示屏
输出格式：26位Wiegand, RS232
工作频率:发射频率125KHz,接收频率 4MHz;
目前集成商在进行人员识别项目实施的过程中，往往得到的识别效果总是差强人意，存在各种各样的问题，其最最根本的原因，是没有找到一个真正能用在这套系统中的产品。
最常见的应用项目是人员通道识别的情况，选择的读卡器有感应距离由几十米远到1米远的各种读卡器，几十米远用来做人员识别显然是不能用的，不可能让人才走到离通道口几十米远的地方就被识别出来，因为人员可能刚巧从旁边经过而不是要进入通道，所以工程安装人员在实施的过程中就要对这个感应距离进行调整，但往往得不到一个合适的距离，因为卡片在不同的角度被读取的距离变化很大，而调节的信号变动范围很大，卡片正对着天线的时候距离在6米，垂直于天线的时候可能只有1米甚至是读不到，比如说一座人员宿舍公寓的人员识别，会出现人员只是在公寓内走动却错误的被读到卡片判断为外出的情况，这就是2.4G超高频读卡器的通病。同时，人体对高频2.4G感应卡有屏蔽作用，卡片一旦用手拿住，就会感应不到。还有一种比较常见的是915Mhz的读卡器，标称距离5－15米，卡片必须与天线成一定的夹角，而且卡片受人体屏蔽不能紧贴人体，所以要求人员把卡挂在胸前正对着天线走过去，但人员进出拥挤的时候卡片就受到屏蔽，部分卡片会被漏读，同时人员是进出的时候不会规规矩矩的正对着天线走过去，很可能随意一个侧身卡片就被漏读了。还有一种选择是用1米的无源卡来做，这种方式一般要求通道做得很窄，卡片的真正识别距离只有60厘米左右，集成商不得不在通道两边各装一台读卡器来同时读取卡片，甚至是读4台读卡器，仍然存在漏卡现象，因为卡片的方向性与读卡速度都注定了无法从根本上解决这一问题。曾经有企业，一个宿舍楼有几千人员，最后识别出来漏卡将近一半。这种系统最后只能成为一种摆设。
人员识别不需要太远的读卡距离，但需要读取设备能快速准确的识别每张卡片并做到不遗漏，同时又要尽量减轻使用人员的操作负担，英国IDENTEC公司的CYPHERTAG系列读卡器，对于人员跟踪识别，有着独到的过人之处，可以很好的做到这一点。
CYPHERTAG读卡器采用外接天线的方式工作，天线为一个长方形的框，感应距离为整个长方框到卡片3米，天线所发射信号的感应区域非常规则，可以理解为以长方框为基面扩散而成的长方体，有着明显的界分界线，分界线内信号强度基本相同，用户可以通过感应指示灯来直观的看到希望得到的感应范围。对于人员识别系统来说这是非常有用的，很多读卡器的感应距离可以达到1十米到几十米，但实际的需求是不需要这么远的，客户只想知道一个人是否真的进入或离开某个出入口，读卡器感应的距离会太远导致误读情况的发生，由于感应距离太远，卡片在很远的地方就被读到，造成人员不是外出却错误的决断人员为外出的情况，虽然读卡器的距离可调，但调节的变动范围很大，而且这一调整得到的感应范围分界是非常模糊的，如客户希望在5米的位置被读到，所以工程商把能正常读到卡的范围调到5米左右，但从5米开始到区域外几十米的地方是一个不稳定区域，卡片可能停留时间长一点就被错误的读出，而且卡片放置位置不同得到的感应距离远近也不同，所以有些卡在很远的地方就读到了，而有些卡要很近才能读到甚至是读不到。
做远距离人员识别的目的是为了方便管理同时减轻使用人员的受约束感，感应卡由使用人员随身携带，这就对感应卡的技术特性有了很高的要求，首先是卡片的方向性、穿透性及稳定性，其次才是卡片的外形及重量。
众多远距离卡都被一个方向性问题困扰，读卡器发射的信号类似于手电筒发出的光束，卡片必须处在这个光束内并和读卡器成一定的夹角，才能正确的识别卡片，人员经过感应区域时角度偏差太大，就会被漏读。CYPHERTAG 读卡器发射的信号类似于一个绕天线而成的长方体，而且卡片是没有方向性的，卡片在读卡区内以任意角度放置都可以读到，非常便于携带。
卡片的穿透性指卡片的无线信号穿过物理障碍的能力，目前常见的远距离卡片使用的无线频率还有915MHz、433MHz、2.4GHz和5.8GHz等，915MHz的信号最容易受人体和金属物质的屏蔽，所以生产商不得不要求使用者把卡置于人身前的衣物表面对着读卡器走过去，但当人体成队的经过感应区域时，如果前后人员间距小于20厘米，检测的成功率会降为80%左右，如果前后人员间距小于10厘米，结果几乎是无法检测，金属物质影响常见的应用表现是在车辆识别系统里无法穿透带金属层的汽车贴膜（真空镀金属膜、磁控溅射金属膜）；433MHz和2.4GHz均属超高频（Ultra-high Frequency）信号，它们的方向性较强，而且其性能受到湿度的影响，常见的问题是卡片不能用手握住或放置在裤子后面的包里，引用文献的概述 ：「人体大量的湿气将影响卡片和它们传送信息的功能，这就是为什么经常需要将它们从钱包或皮夹中拿出来。你需要让它们避免与身体的近距接触。」此外，在下雨或下雪的天气，也可能发生类似的问题。
感应卡片的外形及重量直接影响使用者的接受心理，无源卡因为没有电池而做得很薄，比较容易被接受；超高频有源卡的功耗较大，为了延长卡片的使用寿命，选择的电池容量大因而体积也较大，卡片都做得比较厚重，而且为了结省成本选择的原材料较为粗造，外形设计简单原始，难以在一些高档的场合使用。CYPHERTAG 远距离感应卡经过英国工程设计师精心设计，具有名片、钥匙、手表等多种外形，卡片大小为ISO标准卡片大小，厚度5毫米，重量仅18克，ABS材质，可打印人员照片姓名等信息，整体质感强烈，在众多国家的政府部门、议会及跨国企业广泛使用。
远距离人员识别系统采用无线射频进行信号传输，人体长期活动在这个信号区域，所以读卡器和卡片发射的电磁波对人体危害性是非常值得关注的，特别是有些电子卡以主动式工作，一直不停的向外发射信号。近年来，电磁波对人体危害的例子多有发现，只不过其影响程度与所受到的辐射强度及积累的时间长短有关，目前尚未较大范围地反映出来，所以还没有引起人们的普遍重视。研究表明，电磁辐射对生物的影响可分为热效应和非热效应，当功率密度大于10mW/cm2 时，以明显的热效应为主，长时间接触高功率密度的辐射，可以造成机体损伤甚至死亡。短时间接触高功率密度辐射，可引起眼睛的损伤，诱发白内障。在低于1mW/cm2的低功率密度下，热效应不起主要作用，但长时间接触低功率密度的辐射，动物的神经系统、造血系统和细胞免疫功能受到损害。另外，辐射对遗传、生育和致畸也会产生影响。这方面的论述很多，可参阅有关文献 【1】～【2】。关于如何确定电磁辐射对人体危害的安全限值，以美国为代表西方国家以致热效应为基础制定界限值，确定为10mW/cm2 ，原苏联主张以非热效应为基础制定界限值，确定为10μW/cm2 ,我国的标准则介于这二者之间。科学家用900 MHz微波辐射对小白鼠脂质过氧化作用及神经递质含量影响进行了测试，其研究表明，小鼠在功率密度为1mW/cm2的900MHZ的电磁辐射暴露下，全血中脂质过氧化物增加，在强度为0.05-0.5 mW/cm2时，血红细胞、血红蛋白含量升高，并经过一系列急性、亚急性和慢性免疫实验证实，短期微波辐射，对机体免疫功能有刺激作用，长期微波作用，其免疫效应可以转向抑制，呈现代偿-适应-代偿不全的动力学过程。利用微波的热效应，人们也用它来加工食品，如微波炉，在国际上，微波炉有 915MHz 和 2.4GHz 两个频率， 2.4GHz 用于家庭烹调炊具， 915MHz 用于干燥、消毒等工业，医疗行业等。
CYPHERTAG系列读卡器和感应卡采用低频125KHz工作，比国家电磁辐射安全标准的最低起始频率300MHz还要低近2000倍，比广播频率也要低得多，对人体是没有伤害性的，通过了无线电委员会的MPT1337、ETS 300 339和FCC的认证及欧共体国家ETS 300 330无线电发射测试，免除最终用户和工程商的后顾之忧。
表1 我国的电磁辐射安全标准
1. 【电磁兼容性原理及应用】 国防工业出版社 ， 1996年4月， 北京
2. 《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)，中国国家标准，1998
人员识别系统最终的目的是判断人员的位置，得到准确的进出数据。一般的人员跟踪识别系统都是采用两台读卡器来判断人员进出方向。都是在每台读卡器读到卡片并输出后，根据两台读卡器的记录先后来判断是进还是出，这样存在很多漏洞，容易产生错误记录。
如果人员只是经过一个天线旁边而没有往外走，系统马上把他外出的信号就发出去了，而实际情况是人员还在里面。在平安短信系统里移动通讯运营商就吃过这样的亏，人员只是到门边站了一下，系统就给家长发了一个孩子离开企业的短信，让家长无故担心，为此差点被人员家长告上法庭；如果人员不断在进出天线上徘徊，系统会产生很多没用的记录；如果人员在1个出天线旁边一直站着，系统会不停的收到卡号，因为两个读卡器输出的信号格式完全相同，很多系统根据记录的奇偶次数来判断进出，在收到第二条记录的时候系统就会给出一个外出的信号，而实际情况是人员还在里面。如果人员一直停在两个读卡器信号交接的地方，这里的信号会很复杂，有可能是死区、有可能是某天线时强时弱、有可能是信号扭曲、有可能卡片一到这里就不停输出或是不工作。
综合上述问题最根本的原因是两台读卡器是完全相互独立的设备，英国IDENTEC公司的在射频识别领域具有20多年的生产经验，其旗工会上品牌CYPHERTAG的RVR1－DS远距离读卡器可以杜绝上述问题的发生；因为它具有多种方向判断模式，直接带两个天线，读卡器准确的知道每个时刻卡片存在天线的哪个区域并跟踪卡片在区域里每个时刻的信号位置和移动路径，如是否真正离开、什么时候可以把信号输出、是否假进假出、是否产生多余记录等。具有防反窜、跟踪、控制、安全、多卡配对等多种模式，无论用户想在卡片进入即立刻得到数据还是确定最终方向再得到数据，它都能满足要求。
CYPHERTAG系列读卡器不管是用在停车场（解决一个通道即进又出情况时两台读卡器装在一起，第二个读卡器错误的把道闸再次打开的情况）、物品和人员跟踪（解决假进假出、多重识别、屏蔽、射频伤害、方向限制、物理障碍等问题）。它都是绝佳的产品解决方案。
人员跟踪定位统计系统
HTS人员跟踪管理系统 BTEPS Human Tracking Management System
HTS人员跟踪系统基于BTEPS智能安防管理平台开发而成，用于实时监控区域内人员的数量、快速定位某个人当前所在的区域位置，以及查询该员工最近的行踪，是智能安防系统中必不可少的子系统之一，广泛应用于矿井、监狱、军队、学校、厂区、政府机关和智能化大楼等重要场所。
电子地图、跟踪区域和跟踪点
可在电子地图上新建多个跟踪区域，通过鼠标画出跟踪区域，跟踪区域的名称、名称大小、字体、背景颜色和透明度能够任意设置，并可改变区域内文本信息框的显示位置。在电子地图编辑模式下，将DAS门禁管理系统中设置的门禁点拖动到某个跟踪区域作为跟踪点，设置门禁点的进出与跟踪区域的进出的对应关系，一个跟踪区域可由多个门禁点组成，支持一个门同时属于两个相邻的区域。
每个区域均可定义一个最大人数以及超员预报警人数。当区域内的人数超过最大人数设定值时，系统自动给出报警。报警和预报警均可设置不同的报警颜色、报警声音以及是否要进行手动确认。HTS系统还可给每个区域某个时间段设置一个特殊的最大人数。比如在游泳池场所，17:00以后不允许人员继续停留，可以将17:00到第二天上午8:00的最大人数设为0。
每个区域可设置一个最大的停留时间。如果员工在该区域内停留时间过长，则系统自动给出报警。典型的应用包括对访客的管理，如果某个访客在某个区域内滞留超过规定的时间，系统给出报警。
区域报警信息
HTS人员跟踪系统能够针对每个区域发生以下情况时产生报警：
(1)人员滞留超过规定的时间报警;
(2)区域内人员的数量超过规定时报警;
(3)区域内的人员超过规定的数量时发出预报警;
(4)区域内的某个时间段的人员数量超过规定的最大值时报警;
(5)非法闯入区域报警。
当报警发生时，所在区域闪烁并发出声音报警提示，且报警发生后区域背景颜色和报警声音能够由用户任意设置。可以随时启用和禁止某项报警。能够设置各个报警的优先级以及报警发生后是否需要由操作员输入确认文字信息，能够查询打印每个区域当前的所有报警信息。
人员定位和跟踪
(1)能够根据卡号、 工号、姓名和部门查询某个员工当前所在的区域并自动切换到该区域。
(2)能够查询某个员工在某个日期段内进出各个区域明细资料，包括进出区域名称、进出时间以及在每个区域内的滞留时间。
(3)能够通过路径的形式，显示某个员工在某个日期段内的移动轨迹，进出各个门禁点之间通过线条连接并有箭头指示。箭头的方向为人员行走的方向。
(4)能够按部门查询每个区域的当前人员资料以及按区域查询每个部门的当前人员资料。
(5)每个区域均可直接显示进入该区域内的人数以及非法闯入该区域的人数，并可查看进入该区域内的人员明细资料以及非法闯入区域的人员明细资料，包括员工姓名、部门、工号、卡号、进入时间等信息。
(6)区域跟踪报表提供了某个区域在某个时间段内每间隔一个单位时间的区域人数变化情况。
