28 января 2017г.
Введение. Одним из самых актуальных направлений научно-технического процесса является автоматизация. Автоматизация позволяет повысить производительность труда, улучшить качество продукции, оптимизировать процессы управления и отстранить человека от производств, опасных для здоровья. Одним из самых перспективных и многофункциональных является способ автоматизации с применением RFID технологии. RFID системы могут применяться как для автоматизации производства, так и для контроля доступа, контроля подлинности объектов, инвентаризации, отслеживания цепи поставок и т.д. Также данная технология может успешно использоваться и в других сферах деятельности человека. Разнообразие способов применения RFID технологии (рис. 1) обуславливается целым рядом преимуществ, такими как: отсутствие необходимости прямой видимости считываемого объекта, что позволяет метки считываться через упаковку; поддержка RFID терминалами чтения сразу нескольких меток; возможность перезаписи информации; объем хранимых данных больше чем у штрих-кода; достаточно большой срок работы; устойчивость к воздействию окружающей среды. Все это в комплексе обеспечивает точность и простоту инвентаризаций, полный контроль над товаром, ускорение обслуживания клиентов и, как следствие, повышение их лояльности. Нельзя также забывать и об укреплении имиджа предприятия, обусловленное относительной новизной RFID технологий.
Описание системы. В данной работе исследуется возможность применения RFID технологии к системе контроля доступа на предприятии. Параллельно были решены вопросы автоматизации доступа автомобильного транспорта на территорию предприятия.
Использование RFID технологий, а конкретно, контактный способ идентификации, имеет в данном случае положительный аспект: транспортное средство вынуждено
совершить остановку,
что позволяет обеспечить как дополнительную безопасность с помощью визуального контроля, так и исключить возможный проезд неучтенного транспортного средства «в потоке».
Соответственно, структура системы будет включать в себя не только датчик RFID, но
и собственно, сами средства автоматизации, комплекс датчиков и исполнительных устройств. Структурная схема системы приведена на рис. 2. Выделим следующие блоки и опишем их назначение:
-
RFID-метка – есть у каждого работника предприятия. Метка имеет уникальный идентификационный номер, хранит в себе данные о рабочем
(ФИО, должность, уровень доступа, дату последнего использования и т.д. ).
-
RFID-сканер необходим для считывания информации с метки, располагается на входах на территорию предприятия.
-
МК (микроконтроллер) считывает RFID-метку, выполняет обмен информацией с приложением, работающим
с БД
(базой данных), обрабатывает информацию с
датчиков, выполняет вывод
информации на LCD-дисплей, управляет приводами. Нами использовалась платформа Arduino UNO.
-
БД SQL. Мы использовали
service-based SQL DB. Преимуществами данной базы данных
является возможность синхронизации с SQL-server и MC Access. Работа с БД осуществляется через приложение, пример интерфейса которого представлен на рисунке
3.
Функционал приложения может быть расширен для выполнения конкретной поставленной задачи. Так же в БД могут быть добавлены дополнительные поля, такие как должность, паспортные данные, личный транспорт и другие. Эти параметры могут быть использованы для контроля доступа внутри предприятия, а также автоматизации других процессов.
-
датчики необходимы для управления приводами и обеспечения безопасности на проходной. Например, ультразвуковой датчик определяет, что транспорт проехал и можно закрывать ворота.
-
LCD дисплей использован для вывода информации о работнике и последующего визуального контроля. Кнопки нужны для ручного управления приводами
в случае экстренных ситуаций.
-
Пьезоэлемент и светодиоды применены для звукового и визуального оповещения о возможности/невозможности проезда на территорию предприятия.
Практическая часть. Была спроектирована структурная и функциональная схема системы контроля доступа, её электронная часть, модули управления приводами, логика работы. Для ускорения проектирования использовались стандартные модули на платформе Arduino.
Для считывания меток использован RFID-сканер RC522, работающий на частоте 13,56 МГц. Считывание метки происходит на расстоянии 0-25 мм со скоростью передачи информации 106, 212, 424, 848 кбит/с. Поддерживаемые классы
карт: S50, S70, Ultralight, Pro, DESFire. Схема подключения представлена на рисунке 4.
Разработаны алгоритмы работы системы, как на уровне МК, так и для части ПК (персонального компьютера), проработан интерфейс, позволяющий включать новых пользователей, которые имеют собственные разграничения прав.
Программа на МК выполняет считывание меток и датчиков, обмен информацией с ПК. При получении информации о работнике, МК выполняет её преобразование, отправку на ПК, вывод на LCD экран. Информирование пользователей об ответе ПК (доступ разрешён/не разрешён) происходит при помощи светодиодов и звукового сигнала. В случае, если доступ разрешён, МК выполняет алгоритм управления двигателями, открывающими ворота. Предусмотрена система безопасности, которая проверяет наличие транспорта на пути ворот, так же есть возможность принудительной остановки/запуска системы смотрящим для предотвращения аварий и открытия ворот при экстренных ситуациях.
ПО (программное обеспечение), установленное на ПК, выполняет считывание данных из виртуального COM-порта, предусматривает занесение меток в БД и поиск пользователя в ней. В зависимости от результата поиска программа отправляет соответствующий ответ микроконтроллеру.
Для ускорения работы системы хранение и обработка данных на ПК спроектировано на основе СУБД
service-based SQL. Данная база данных обладает рядом преимуществ, описанных выше.
На данный момент системы проходит тестирование и апробацию работы в реальной системе контроля доступа на парковку.
Заключение. В результате данного исследования была разработана система автоматизации с применением RFID технологии. В нашем случае была реализована система автоматизации для контроля доступа на парковку. Такая система является легко модернизируемой за счёт
подключения различных модулей к МК и применения разного ПО.
Список литературы
1. Дорф Р.К., Бишоп Р.Х. Современные системы управления // Москва, Лаборатория базовых знаний, 2002, 832 с.
2. Дьяконов В.П., Круглов В.В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем //Санкт-Петербург, Питер, 2001, 448 с.
4. Кригель А., Трухнов Б. SQL. Библия пользователя, 2-е издание // Пер. с англ. — М. : ООО “И.Д. Вильямс”,
2010, 752 c.
5. Соммер У. Программирование микроконтроллерных плат Arduino/Freeduino // СПб.: БХВ- Петербург, 2012, 256 с
6. Цыпкин Я. З. Информационная теория идентификации // Москва, Наука, 1995, 336с
7. RFID: принцип работы, применение, преимущества и недостатки [Электронный ресурс]. URL:http://www.tendo.ru/rfid.html
8. RFID-системы для различных отраслей и областей применения [Электронный ресурс]. URL:http://www.itproject.ru/otraslevye_resheniya