TM多功能卡智能樓宇中應(yīng)用

文章出處：http://xianjuhong.com 作者：耿 鼎 發(fā)   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月22日

一、引言 

　　隨著國家金卡工程的大規(guī)模推進(jìn)，智能卡信息媒體的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。除了在銀行系統(tǒng)取得了巨大成就外，其它領(lǐng)域的大批應(yīng)用項(xiàng)目也紛紛投入使用。但是，通過幾年來的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)智能卡在使用中也存在一些問題。通過對(duì)大量技術(shù)數(shù)據(jù)的收集、實(shí)際使用情況分析、設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況分析，發(fā)現(xiàn)影響各類系統(tǒng)運(yùn)行的不利因素很多。其中，影響系統(tǒng)成敗的最關(guān)鍵因素是電子媒體的選擇，它直接影響到系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、可靠性、壽命、造價(jià)以及讀寫設(shè)備的復(fù)雜程度、維護(hù)工作量、維護(hù)成本等。電子媒體、讀寫設(shè)備的損壞和出錯(cuò)會(huì)引起許多糾紛，損害了持卡者的利益。 
 
　　本文就目前在智能樓宇中使用的電子媒體如接觸式IC卡、非接觸式IC卡，列表指出它們所存在的問題，并推薦一種能克服它們的缺點(diǎn)的全新電子媒體－TM卡。它特別適用于智能建筑環(huán)境，在安全性、可靠性、防雨水、防潮氣、防灰塵污染、防電梯干擾、堅(jiān)固耐用等方面，較前二者有無比的優(yōu)越性。  

　　電子媒體的應(yīng)用直接影響到讀寫設(shè)備的造價(jià)、可靠性、故障率、人為惡意損壞率、操作和維護(hù)方便性。所以，TM卡所保證的高可靠性是各種應(yīng)用系統(tǒng)可以成功推廣的必要基礎(chǔ)和條件，這也是其它系統(tǒng)所不能比擬的。歸納起來，TM卡具有下列特點(diǎn)： 

1. TM卡讀寫設(shè)備可以造成全電子部件的密封結(jié)構(gòu)，不必開槽插卡，水、濕氣、灰塵不能進(jìn)入，沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)和觸點(diǎn)磨擦，發(fā)生故障的可能性大大減少。 

2. 無易損部件，維護(hù)成本低。  

3. 碰觸式操作，不怕高頻干擾。 

4. 讀寫頭無縫隙，不怕人為破壞。 

5. 讀寫頭造價(jià)低，只有接觸式IC卡讀寫頭的1/3，非接觸式IC卡讀寫頭的110。完成同樣的功能，TM卡讀寫設(shè)備的造價(jià)最低。 

6. 讀寫頭的壽命是接觸式IC卡讀寫頭的100倍，是非接觸IC卡讀寫頭的10倍，設(shè)備終生不需更換讀寫頭。 
由于TM卡優(yōu)良的性能和品質(zhì)，幾乎可以適用于所有金卡應(yīng)用項(xiàng)目，幾乎可以適用于磁卡、IC卡、感應(yīng)卡所能應(yīng)用的一切場(chǎng)合，可以獲得極高的穩(wěn)定性，最適合各種惡劣環(huán)境。 

二、TM卡性能特點(diǎn)簡(jiǎn)介 

　　TM是Touch Memory的縮寫，TM卡亦稱iB卡,iB是iButton的縮寫，故有人稱之謂智能鈕扣。九十年代開始使用TM，尺寸相當(dāng)于一個(gè)鈕扣大小，外殼是由完全密封的不銹鋼制造的，很象一個(gè)鈕扣電池，厚度為1mm、3.1mm、5.89mm；幾種直徑有：3.5mm 、5mm 、16.30mm。和IC卡一樣，內(nèi)部可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。可以將它鑲嵌在鑰匙環(huán)、戒指、手表或塑料片上，攜帶非常方便。 

　　TM卡是在智能IC卡的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高科技產(chǎn)品。可以安全可靠地使用十年以上，采用單總線通訊，不需要讀寫設(shè)備輸出電能，與讀寫設(shè)備的連接只有外殼的兩極；具有完美的校驗(yàn)、容錯(cuò)、高速數(shù)據(jù)傳輸、保密、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。TM卡正好可以克服了一般IC卡易于損壞、鎖卡、讀寫設(shè)備復(fù)雜、易受干擾及防水、防潮、防灰塵污染性能差等缺點(diǎn)，是一種最適合在長期惡劣環(huán)境下攜帶和頻繁使用、最適合中國國情的電子媒體，特別適用于復(fù)雜的智能建筑環(huán)境。  

　　在應(yīng)用系統(tǒng)中，我們推薦使用的TM卡技術(shù)規(guī)格如下： 

1. 每個(gè)TM都有一個(gè)ROM區(qū)，寫有全世界唯一的、不可改寫的號(hào)碼。 

2. 3個(gè)數(shù)據(jù)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)有384bit即48字節(jié)存儲(chǔ)空間。 

3. 每個(gè)分區(qū)有由用戶設(shè)定的ID即身份標(biāo)志64bit. 

4. 每個(gè)分區(qū)有由發(fā)行單位設(shè)定的64bit密碼。只有密碼正確才能對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，否則輸出的只是隨機(jī)數(shù)，無法判斷真?zhèn)巍?nbsp;

5. 讀寫次數(shù)高達(dá)15億次。 

6. 不銹鋼外殼，具有110N的抗壓力、500g的抗沖擊力，工作溫度－40℃～＋70℃。 

三、TM卡應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)問題及技術(shù)難點(diǎn) 

　　關(guān)鍵性技術(shù)問題主要包括以下幾個(gè)： 

1.TM卡的讀寫技術(shù) 

　　TM卡是通過一個(gè)多工器實(shí)現(xiàn)單線通訊，退職數(shù)據(jù)線、地址線、控制線和電源線都經(jīng)多工器轉(zhuǎn)換為單線。當(dāng)安裝有TM卡讀寫器的主機(jī)接通電源后，將TM卡觸碰讀寫器的探頭，TM卡通過圖中50K和50K的阻抗切換響應(yīng)主機(jī)，用單總線上低電平信號(hào)持續(xù)的時(shí)間長或短來分別表示數(shù)字邏輯1或0。由于阻抗變換比較高，因此，TM卡與探頭之間的接觸電阻大小不會(huì)影響數(shù)字信號(hào)的判別。 

2.TM卡電子門鎖及控制系統(tǒng)的安全性解決方案 

　　安全性已成為TM卡技術(shù)發(fā)展和發(fā)展的最重要課題，如果不能防止意外的數(shù)據(jù)損壞和慧法數(shù)據(jù)存取，則TM卡所有優(yōu)點(diǎn)就毫無意義。 

　　目前，TM芯片的制造技術(shù)已足以保證排除任何數(shù)據(jù)意外損壞的可能性，因此，安全性的難點(diǎn)集中于防止對(duì)卡上數(shù)據(jù)的非法存取。非法豐取的方式不外乎以下三類： 

（1）偽造TM卡 

（2）冒用、盜用他人的TM卡或私自拆卸、改裝IB卡的讀寫設(shè)備。 

（3）截取或修改TM卡與外部通信時(shí)所交換的住處流。 

　　針對(duì)以上三個(gè)方面，本項(xiàng)目采取了以下兩方面的安全措施： 

　　1) 物理安全措施-設(shè)計(jì)、制造方面的安全措施。 

a. TM卡的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)及設(shè)備，極其復(fù)雜，難度極在。我們與專利廠家建立了密切的合作關(guān)系，我們被授權(quán)作為亞太地區(qū)唯一僉的開發(fā)商。因此，所用的器件將按特定指令和程式加工。TM卡在制造和發(fā)行過程中的一切參數(shù)都是絕對(duì)保密的，全過程按工序嚴(yán)格分工負(fù)責(zé)，沒有人掌握全過程，以防止內(nèi)部職工犯罪。 

b. TM卡內(nèi)部有三個(gè)獨(dú)立的加密區(qū)，每個(gè)區(qū)都有由用戶設(shè)定的64bit標(biāo)識(shí)號(hào)（ID號(hào)），并有由發(fā)行單位設(shè)定的64bit密碼，只有各個(gè)區(qū)獨(dú)立的密碼口令，TM重新初始化使用，則卡中原有的住處將被擦除消失。這三個(gè)加密的安全存儲(chǔ)區(qū)可以分別獨(dú)立應(yīng)用，可防止非法對(duì)存儲(chǔ)器的內(nèi)容進(jìn)行直接分析或修改。 
 
c. TM內(nèi)部具有唯一的、由工廠激光制作的64bit碼號(hào)（8位家族碼+48位序列號(hào)+8位CRC校驗(yàn)碼），從而保證了TM卡的絕對(duì)的唯一性和可追蹤性，絕不可能偽造、復(fù)制兩個(gè)完全相同的TM卡。 

　　2）邏輯安全措施-主要批持卡人的身份確認(rèn)以及存儲(chǔ)區(qū)域訪問條件的加密設(shè)置。 

a. 個(gè)人識(shí)別號(hào)（PIN）驗(yàn)證法：持卡人可以利用TM讀寫設(shè)備向TM卡輸入用戶設(shè)定的標(biāo)識(shí)號(hào)和密碼口令，TM卡將與事先存儲(chǔ)在卡內(nèi)住處進(jìn)行比較，只有輸入正確，才有權(quán)訪問讀寫。 

b. 生物鑒別法：人的生物特征具有很高的個(gè)體性，任何兩個(gè)人的生物特征不可能是完全相同的，而且人的生物特征，例如：指紋、手形圖象、語音、血液等，是無法偽造的。因此，生物鑒別法對(duì)身份確認(rèn)具有很高的可靠性和安全性。但此法需要圈套的存儲(chǔ)容量和較昂貴的設(shè)備，只有在特殊的出入徑如金庫、文物庫、武器庫等處將TM門鎖技術(shù)與指紋、圖象聲音識(shí)別技術(shù)結(jié)合起來。 

c. 存儲(chǔ)區(qū)域保護(hù)：即事先設(shè)定存儲(chǔ)區(qū)域的訪問條件，只有符合訪問條件時(shí)，才允許對(duì)相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行訪問。 

d. 通信安全與保密：TM卡在使用過程中，必然要與別的設(shè)備進(jìn)行通信。如何防止在通信通道中截取信息，或更改信息內(nèi)容、源點(diǎn)或目的點(diǎn)，或改變信息組的順序，或者再次偷用已經(jīng)發(fā)送或存儲(chǔ)過的信息?？梢圆捎酶鞣N鑒別算法來保證信息的正確性，保證住處不被非法修改?？梢栽诎l(fā)送的信息流中附加發(fā)送當(dāng)時(shí)的日期、時(shí)間，以加強(qiáng)時(shí)間的鑒別，從而保證住處的有效性；可以加強(qiáng)對(duì)發(fā)送方和接收方的鑒別，以保證住處的真實(shí)性；在本項(xiàng)目研制過程中，條用了較先進(jìn)的密碼技術(shù)和完善的密碼體制，密鑰的管理貫徹于密鑰的產(chǎn)生檢驗(yàn)、分配、傳遞、保管和使用、銷毀的全過程。  

　　最近，帶綜合安全機(jī)制的新型密碼TM卡已經(jīng)問世，它實(shí)際上包含一個(gè)專用加密微處理器，提供了一套可行的安全性解決方案。目前已經(jīng)用于小額金融TM卡系統(tǒng)。安全性總是已成為越來越重要的TM規(guī)范，基于加密微處理器的TM卡，將有十分廣闊的發(fā)展前景。 

3.關(guān)于一卡多用技術(shù) 

　　TM卡不僅用于賓館、飯店的入徑控制、門鎖管理，而且還要實(shí)現(xiàn)餐飲、娛樂等到各種場(chǎng)合的非現(xiàn)金消費(fèi)，以及持卡上崗授權(quán)操作、定位警衛(wèi)、職工考勤、職工就餐等多種功能。解決一卡多用的關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化問題。應(yīng)確定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口規(guī)范。一卡多用的問題，實(shí)際上就是研究多功能TM卡的問題。人們?cè)缇拖Ｍ鞣N領(lǐng)域的TM卡，如賓客卡、司機(jī)卡、醫(yī)療卡、電話卡、公交卡、銀行卡、付費(fèi)電視卡、資料卡、身份卡等都能集成在一張卡上。之所以難以實(shí)現(xiàn)，主要因國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的規(guī)范，導(dǎo)致兼容性很差，信息不能共享，跨行業(yè)、跨地區(qū)使用受到極大的限制。突破這一困境的唯一辦法是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織盡快制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)權(quán)威機(jī)關(guān)盡快加強(qiáng)規(guī)范的管理。我們?cè)陧?xiàng)目研制過程中，在這方面也作出了一些基礎(chǔ)性的工作和建議。  

四、TM多功能卡在智能樓宇中的應(yīng)用 

　　TM卡在智能樓宇中，可用于多個(gè)方面，現(xiàn)僅舉例說明主要的應(yīng)用子系統(tǒng)。 

1. 出入口控制子系統(tǒng) 

　　現(xiàn)代化的智能性大廈，保安門禁系統(tǒng)是一套必不可少的設(shè)備。門禁系統(tǒng)應(yīng)復(fù)蓋各樓層的電梯出入口管理、消防通道的出入口管理和車場(chǎng)的出入口管理，確保進(jìn)出大廈人員的安全可靠和大廈內(nèi)財(cái)物、設(shè)備以及車場(chǎng)汽車的安全，同時(shí)實(shí)現(xiàn)一卡多用的功能。 

　　TM多功能智能卡門鎖及管理系統(tǒng)是對(duì)大樓進(jìn)行出入口監(jiān)控的重要設(shè)施，可對(duì)進(jìn)出該大廈的人員進(jìn)行分級(jí)別、分區(qū)域、分時(shí)段管理，保證對(duì)重要場(chǎng)所、重要辦公室、機(jī)房、消防通道、各樓層電梯通向走廊的出入口以及車場(chǎng)出入口進(jìn)行門禁管理。 

　　配置該系統(tǒng)后，用戶要想進(jìn)入該大廈規(guī)定和限定的區(qū)域，必須拿出自己的符合密碼權(quán)限和時(shí)限的TM智能卡，觸碰TM卡門鎖的探頭，TM卡門鎖同時(shí)記錄了該用戶的個(gè)人信息和進(jìn)入時(shí)間，以備查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、打印。采用這樣的系統(tǒng)有許多特點(diǎn)： 

（1）每個(gè)用戶持有世界上獨(dú)一無二編號(hào)的、加密的TM智慧卡，絕對(duì)不可復(fù)制偽造，因而具有極高的安全性。這些卡可以隨時(shí)通過系統(tǒng)取消?？ㄆ坏﹣G失即可使其失效，而不必象使用機(jī)械鎖那樣重新給鎖配鑰匙，或者更換所有人的鑰匙。同樣，離開這個(gè)單位的人持有的TM卡也可以輕而易舉地被取消，或回收重新設(shè)置使用。 

（2）可以用程序預(yù)先設(shè)置或通過485串口網(wǎng)實(shí)時(shí)設(shè)置任何一個(gè)人或一組人持TM卡啟動(dòng)電梯進(jìn)入某一區(qū)域的特權(quán)和時(shí)間，一部分人可以在指定時(shí)間段(例為上班時(shí)間)進(jìn)入一些樓層的一些房間，而另一些人只可以進(jìn)入另一些樓層的另一些房間。 

這樣就能夠控制誰可以去該樓的什么地方，還可以設(shè)置一個(gè)人在一周內(nèi)有幾天、一天里有幾次進(jìn)入指定的一個(gè)或一組門，這樣就能控制一個(gè)人進(jìn)入的次數(shù)、時(shí)間段和活動(dòng)區(qū)域，出入信息可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集、顯示，所有門禁點(diǎn)可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控。使用非法卡時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。 

（3）TM多功能智慧卡門鎖與一般的磁卡鎖、接觸式IC卡鎖和非接觸式感應(yīng)卡鎖相比，具有一些特殊優(yōu)點(diǎn)。 

A〕TM卡外形與鈕扣電池相似，以不銹鋼外殼封裝，不怕彎折、沖擊，不怕磨損，不怕雨水、潮氣，不怕油污、灰塵，不怕電磁干擾，耐高低溫(-40―±800C)，因此，最適宜應(yīng)用在隨身攜帶、頻繁操作、工作環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)合； 

B〕TM卡門鎖也是全密封結(jié)構(gòu)，無需插卡槽口，無潮氣、灰塵進(jìn)入，無人為堵塞雜物的可能，無機(jī)械磨損，在所有電子鎖中可靠性最高，故障率最低，壽命最長，操作、使用、安裝、維護(hù)也最為方便； 

C〕TM卡可鑲嵌在塑料柄、取電板、PVC卡片上，也可與戒指、電子手表做在一起，攜帶極為方便； 

D〕TM卡只需在門鎖的探頭上輕輕一碰即可開門并完成數(shù)據(jù)讀寫傳遞；TM卡門鎖采用單總線協(xié)議，對(duì)讀寫設(shè)備要求低，設(shè)備投資少。 

E〕TM卡是當(dāng)前真正能實(shí)現(xiàn)一卡多用的多功能智慧卡?？▋?nèi)有多個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)有獨(dú)立的密碼和識(shí)別碼，可完成不同的功能。該系統(tǒng)除用于出入口控制外，只需追加少許設(shè)備就可同時(shí)用于物業(yè)管理，各種費(fèi)用分別結(jié)算，互不影響。持卡人也可持卡在大廈的餐廳、商場(chǎng)等場(chǎng)所進(jìn)行非現(xiàn)金消費(fèi)。內(nèi)部的TM職工卡還可兼作身份證、就餐證、考勤卡，便于人事管理。 

　　因此，TM卡既具有感應(yīng)卡操作使用方便、可靠等優(yōu)點(diǎn)，又具有接觸式IC卡造價(jià)低，無電磁輻射等優(yōu)點(diǎn)，TM卡為當(dāng)今最優(yōu)秀的電子信息媒體。 

(4)所有持卡人進(jìn)入大廈出入口控制區(qū)的活動(dòng)信息都可以記錄在TM卡鎖內(nèi)，通過TM采集卡可轉(zhuǎn)貯到計(jì)算機(jī)中，為管理人員提供詳細(xì)記錄檔案，以備事后查詢、統(tǒng)計(jì)、分析，通過打印機(jī)打印報(bào)表。 

華埠特克公司推出的WT-Lockwell出入口控制系統(tǒng)功能和特點(diǎn)如下： 

* 采用當(dāng)前國際上性價(jià)比最優(yōu)的TM卡控制器，不需開槽插卡，無磨損（防潮、防灰、防電磁干擾） 

* PC－WIN－軟件，易于對(duì)出入控制進(jìn)行管理； 

* 模塊式結(jié)構(gòu)，可建立1～1024個(gè)門的控制系統(tǒng)，用戶需要時(shí)，可以擴(kuò)展； 

* 可對(duì)幾百以至幾萬人（卡）進(jìn)行出入管理，可兼作考勤系統(tǒng)； 

* 連網(wǎng)可達(dá)1200米，并可按用戶要求擴(kuò)展 

* 可與樓宇自控系統(tǒng)（電梯、消防、防盜報(bào)警）電視監(jiān)控、酒店MIS等聯(lián)網(wǎng)； 

* 記錄進(jìn)出門的卡號(hào)、時(shí)間，并可打?。?nbsp;

* 允許一卡開多門，可限定卡開門的時(shí)段； 

* 可隨時(shí)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析進(jìn)出門信息； 

* 可采用功能完善、適用面廣的直插式電控門鎖，亦可采用TM卡豪華型聯(lián)網(wǎng)賓館電子門鎖或普及型辦公室電子門鎖或門框鎖舌。 

　　該系統(tǒng)適用于智能大廈、辦公樓、各重要通道、消防通道、電梯出入口、設(shè)備房、機(jī)房，或機(jī)要部門的出入口控制和防火門自動(dòng)控制。 

2. 保安巡更系統(tǒng) 

　　對(duì)于智能型大廈來說，其保安要求很高。為此，我們應(yīng)為該大廈配置一套保安巡更系統(tǒng)，其作用是在晚間和假日休息期間保證保安值班人員能夠按照預(yù)先隨機(jī)設(shè)定的路線順序地對(duì)該大廈內(nèi)各巡更點(diǎn)進(jìn)行巡視，同時(shí)保護(hù)巡更人的安全。保安值班人員開始巡更時(shí)，必須確認(rèn)好設(shè)定的巡視路線，在規(guī)定時(shí)間區(qū)段內(nèi)順序達(dá)到每一巡更點(diǎn)，如果途中發(fā)生意外情況時(shí)，用無線通訊對(duì)講機(jī)呼叫，可與保安中控值班室值班人員聯(lián)系。如若沒有意外情況，則巡更結(jié)束后返回保安中心，電腦的系統(tǒng)軟件用打印機(jī)將手持電子巡更器中采集的巡更情況打印出來，用中文詳細(xì)列出巡更日期和經(jīng)過每一巡更點(diǎn)的地點(diǎn)、時(shí)間以及缺巡資料，以便核對(duì)保安值班人員是否按照規(guī)定，對(duì)每一個(gè)要求的巡更點(diǎn)進(jìn)行巡視，以確保大廈的安全。巡更資料可貯存在電腦內(nèi)，供隨時(shí)查詢，并作考勤記錄。
  
　　華埠特克公司推出的保安巡更系統(tǒng)由手持式TM電子巡更器、巡更點(diǎn)的TM巡鈕、TM讀卡器、微機(jī)、打印機(jī)以及巡更系統(tǒng)軟件等組成。 

　　該系統(tǒng)采用無線式巡更系統(tǒng)（如用戶需要，也可采用有線聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)），每個(gè)巡更點(diǎn)不需外接連線，即不必與監(jiān)控保安中心實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)。在巡更途中發(fā)生意外情況時(shí)用無線對(duì)講機(jī)與保安值班室聯(lián)系，或就近用報(bào)警按鈕報(bào)警。巡更結(jié)束后返回保安值班室，巡更系統(tǒng)軟件即將手持電子巡更器所采集的巡更信息，包括巡更點(diǎn)地點(diǎn)、巡視時(shí)間以及缺巡資料匯總存貯到微機(jī)內(nèi)，并可隨時(shí)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、打印，并作考勤記錄。  

　　每一巡更點(diǎn)的巡鈕可在墻面安裝距地面1.5米。巡更器、巡鈕、讀卡器等設(shè)備都采用密封封裝，能防水防潮，防灰塵、油污和電磁干擾，不采用插卡、刷卡方式(不致因接插磨損而引起失誤)。設(shè)備本身堅(jiān)固耐用，使用維護(hù)方便，沒有電磁輻射污染。