TM多功能卡智能樓宇中應用

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：耿 鼎 發   人氣： 發表時間：2011年09月22日

一、引言 

　　隨著國家金卡工程的大規模推進，智能卡信息媒體的應用在各個領域取得了突破性進展。除了在銀行系統取得了巨大成就外，其它領域的大批應用項目也紛紛投入使用。但是，通過幾年來的實踐，發現智能卡在使用中也存在一些問題。通過對大量技術數據的收集、實際使用情況分析、設備實際運行情況分析，發現影響各類系統運行的不利因素很多。其中，影響系統成敗的最關鍵因素是電子媒體的選擇，它直接影響到系統的整體設計、可靠性、壽命、造價以及讀寫設備的復雜程度、維護工作量、維護成本等。電子媒體、讀寫設備的損壞和出錯會引起許多糾紛，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的全新電子媒體－TM卡。它特別適用于智能建筑環境，在安全性、可靠性、防雨水、防潮氣、防灰塵污染、防電梯干擾、堅固耐用等方面，較前二者有無比的優越性。  

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

1. TM卡讀寫設備可以造成全電子部件的密封結構，不必開槽插卡，水、濕氣、灰塵不能進入，沒有機械運動和觸點磨擦，發生故障的可能性大大減少。 

2. 無易損部件，維護成本低。  

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卡讀寫設備的造價最低。 

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，設備終生不需更換讀寫頭。 
由于TM卡優良的性能和品質，幾乎可以適用于所有金卡應用項目，幾乎可以適用于磁卡、IC卡、感應卡所能應用的一切場合，可以獲得極高的穩定性，最適合各種惡劣環境。 

二、TM卡性能特點簡介 

　　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，尺寸相當于一個鈕扣大小，外殼是由完全密封的不銹鋼制造的，很象一個鈕扣電池，厚度為1mm、3.1mm、5.89mm；幾種直徑有：3.5mm 、5mm 、16.30mm。和IC卡一樣，內部可以存儲數據。可以將它鑲嵌在鑰匙環、戒指、手表或塑料片上，攜帶非常方便。 

　　TM卡是在智能IC卡的基礎上發展起來的高科技產品?？梢园踩煽康厥褂檬暌陨?，采用單總線通訊，不需要讀寫設備輸出電能，與讀寫設備的連接只有外殼的兩極；具有完美的校驗、容錯、高速數據傳輸、保密、數據存儲功能。TM卡正好可以克服了一般IC卡易于損壞、鎖卡、讀寫設備復雜、易受干擾及防水、防潮、防灰塵污染性能差等缺點，是一種最適合在長期惡劣環境下攜帶和頻繁使用、最適合中國國情的電子媒體，特別適用于復雜的智能建筑環境。  

　　在應用系統中，我們推薦使用的TM卡技術規格如下： 

1. 每個TM都有一個ROM區，寫有全世界唯一的、不可改寫的號碼。 

2. 3個數據分區，每個分區有384bit即48字節存儲空間。 

3. 每個分區有由用戶設定的ID即身份標志64bit. 

4. 每個分區有由發行單位設定的64bit密碼。只有密碼正確才能對內部數據進行讀寫，否則輸出的只是隨機數，無法判斷真偽。 

5. 讀寫次數高達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卡應用系統開發中的關鍵技術問題及技術難點 

　　關鍵性技術問題主要包括以下幾個： 

1.TM卡的讀寫技術 

　　TM卡是通過一個多工器實現單線通訊，退職數據線、地址線、控制線和電源線都經多工器轉換為單線。當安裝有TM卡讀寫器的主機接通電源后，將TM卡觸碰讀寫器的探頭，TM卡通過圖中50K和50K的阻抗切換響應主機，用單總線上低電平信號持續的時間長或短來分別表示數字邏輯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影響數字信號的判別。 

2.TM卡電子門鎖及控制系統的安全性解決方案 

　　安全性已成為TM卡技術發展和發展的最重要課題，如果不能防止意外的數據損壞和慧法數據存取，則TM卡所有優點就毫無意義。 

　　目前，TM芯片的制造技術已足以保證排除任何數據意外損壞的可能性，因此，安全性的難點集中于防止對卡上數據的非法存取。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卡的讀寫設備。 

（3）截取或修改TM卡與外部通信時所交換的住處流。 

　　針對以上三個方面，本項目采取了以下兩方面的安全措施： 

　　1) 物理安全措施-設計、制造方面的安全措施。 

a. TM卡的設計和制造技術及設備，極其復雜，難度極在。我們與專利廠家建立了密切的合作關系，我們被授權作為亞太地區唯一僉的開發商。因此，所用的器件將按特定指令和程式加工。TM卡在制造和發行過程中的一切參數都是絕對保密的，全過程按工序嚴格分工負責，沒有人掌握全過程，以防止內部職工犯罪。 

b. TM卡內部有三個獨立的加密區，每個區都有由用戶設定的64bit標識號（ID號），并有由發行單位設定的64bit密碼，只有各個區獨立的密碼口令，TM重新初始化使用，則卡中原有的住處將被擦除消失。這三個加密的安全存儲區可以分別獨立應用，可防止非法對存儲器的內容進行直接分析或修改。 
 
c. TM內部具有唯一的、由工廠激光制作的64bit碼號（8位家族碼+48位序列號+8位CRC校驗碼），從而保證了TM卡的絕對的唯一性和可追蹤性，絕不可能偽造、復制兩個完全相同的TM卡。 

　　2）邏輯安全措施-主要批持卡人的身份確認以及存儲區域訪問條件的加密設置。 

a. 個人識別號（PIN）驗證法：持卡人可以利用TM讀寫設備向TM卡輸入用戶設定的標識號和密碼口令，TM卡將與事先存儲在卡內住處進行比較，只有輸入正確，才有權訪問讀寫。 

b. 生物鑒別法：人的生物特征具有很高的個體性，任何兩個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，生物鑒別法對身份確認具有很高的可靠性和安全性。但此法需要圈套的存儲容量和較昂貴的設備，只有在特殊的出入徑如金庫、文物庫、武器庫等處將TM門鎖技術與指紋、圖象聲音識別技術結合起來。 

c. 存儲區域保護：即事先設定存儲區域的訪問條件，只有符合訪問條件時，才允許對相應的存儲區域進行訪問。 

d. 通信安全與保密：TM卡在使用過程中，必然要與別的設備進行通信。如何防止在通信通道中截取信息，或更改信息內容、源點或目的點，或改變信息組的順序，或者再次偷用已經發送或存儲過的信息?？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。可以在發送的信息流中附加發送當時的日期、時間，以加強時間的鑒別，從而保證住處的有效性；可以加強對發送方和接收方的鑒別，以保證住處的真實性；在本項目研制過程中，條用了較先進的密碼技術和完善的密碼體制，密鑰的管理貫徹于密鑰的產生檢驗、分配、傳遞、保管和使用、銷毀的全過程。  

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

3.關于一卡多用技術 

　　TM卡不僅用于賓館、飯店的入徑控制、門鎖管理，而且還要實現餐飲、娛樂等到各種場合的非現金消費，以及持卡上崗授權操作、定位警衛、職工考勤、職工就餐等多種功能。解決一卡多用的關鍵是標準化、規范化問題。應確定統一的數據格式，制定統一的數據接口規范。一卡多用的問題，實際上就是研究多功能TM卡的問題。人們早就希望各種領域的TM卡，如賓客卡、司機卡、醫療卡、電話卡、公交卡、銀行卡、付費電視卡、資料卡、身份卡等都能集成在一張卡上。之所以難以實現，主要因國內外尚無統一的規范，導致兼容性很差，信息不能共享，跨行業、跨地區使用受到極大的限制。突破這一困境的唯一辦法是國際標準化組織盡快制定統一標準，國內權威機關盡快加強規范的管理。我們在項目研制過程中，在這方面也作出了一些基礎性的工作和建議。  

四、TM多功能卡在智能樓宇中的應用 

　　TM卡在智能樓宇中，可用于多個方面，現僅舉例說明主要的應用子系統。 

1. 出入口控制子系統 

　　現代化的智能性大廈，保安門禁系統是一套必不可少的設備。門禁系統應復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的出入口管理，確保進出大廈人員的安全可靠和大廈內財物、設備以及車場汽車的安全，同時實現一卡多用的功能。 

　　TM多功能智能卡門鎖及管理系統是對大樓進行出入口監控的重要設施，可對進出該大廈的人員進行分級別、分區域、分時段管理，保證對重要場所、重要辦公室、機房、消防通道、各樓層電梯通向走廊的出入口以及車場出入口進行門禁管理。 

　　配置該系統后，用戶要想進入該大廈規定和限定的區域，必須拿出自己的符合密碼權限和時限的TM智能卡，觸碰TM卡門鎖的探頭，TM卡門鎖同時記錄了該用戶的個人信息和進入時間，以備查詢、統計、分析、打印。采用這樣的系統有許多特點： 

（1）每個用戶持有世界上獨一無二編號的、加密的TM智慧卡，絕對不可復制偽造，因而具有極高的安全性。這些卡可以隨時通過系統取消?？ㄆ坏﹣G失即可使其失效，而不必象使用機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，或回收重新設置使用。 

（2）可以用程序預先設置或通過485串口網實時設置任何一個人或一組人持TM卡啟動電梯進入某一區域的特權和時間，一部分人可以在指定時間段(例為上班時間)進入一些樓層的一些房間，而另一些人只可以進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，還可以設置一個人在一周內有幾天、一天里有幾次進入指定的一個或一組門，這樣就能控制一個人進入的次數、時間段和活動區域，出入信息可通過網絡實時采集、顯示，所有門禁點可通過網絡實時監控。使用非法卡時，系統報警。 

（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卡鎖相比，具有一些特殊優點。 

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，最適宜應用在隨身攜帶、頻繁操作、工作環境復雜的場合； 

B〕TM卡門鎖也是全密封結構，無需插卡槽口，無潮氣、灰塵進入，無人為堵塞雜物的可能，無機械磨損，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據讀寫傳遞；TM卡門鎖采用單總線協議，對讀寫設備要求低，設備投資少。 

E〕TM卡是當前真正能實現一卡多用的多功能智慧卡?？▋扔卸鄠€獨立的存儲分區，每個分區有獨立的密碼和識別碼，可完成不同的功能。該系統除用于出入口控制外，只需追加少許設備就可同時用于物業管理，各種費用分別結算，互不影響。持卡人也可持卡在大廈的餐廳、商場等場所進行非現金消費。內部的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卡既具有感應卡操作使用方便、可靠等優點，又具有接觸式IC卡造價低，無電磁輻射等優點，TM卡為當今最優秀的電子信息媒體。 

(4)所有持卡人進入大廈出入口控制區的活動信息都可以記錄在TM卡鎖內，通過TM采集卡可轉貯到計算機中，為管理人員提供詳細記錄檔案，以備事后查詢、統計、分析，通過打印機打印報表。 

華埠特克公司推出的WT-Lockwell出入口控制系統功能和特點如下： 

* 采用當前國際上性價比最優的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，易于對出入控制進行管理； 

* 模塊式結構，可建立1～1024個門的控制系統，用戶需要時，可以擴展； 

* 可對幾百以至幾萬人（卡）進行出入管理，可兼作考勤系統； 

* 連網可達1200米，并可按用戶要求擴展 

* 可與樓宇自控系統（電梯、消防、防盜報警）電視監控、酒店MIS等聯網； 

* 記錄進出門的卡號、時間，并可打??； 

* 允許一卡開多門，可限定卡開門的時段； 

* 可隨時查詢、統計、分析進出門信息； 

* 可采用功能完善、適用面廣的直插式電控門鎖，亦可采用TM卡豪華型聯網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、設備房、機房，或機要部門的出入口控制和防火門自動控制。 

2. 保安巡更系統 

　　對于智能型大廈來說，其保安要求很高。為此，我們應為該大廈配置一套保安巡更系統，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先隨機設定的路線順序地對該大廈內各巡更點進行巡視，同時保護巡更人的安全。保安值班人員開始巡更時，必須確認好設定的巡視路線，在規定時間區段內順序達到每一巡更點，如果途中發生意外情況時，用無線通訊對講機呼叫，可與保安中控值班室值班人員聯系。如若沒有意外情況，則巡更結束后返回保安中心，電腦的系統軟件用打印機將手持電子巡更器中采集的巡更情況打印出來，用中文詳細列出巡更日期和經過每一巡更點的地點、時間以及缺巡資料，以便核對保安值班人員是否按照規定，對每一個要求的巡更點進行巡視，以確保大廈的安全。巡更資料可貯存在電腦內，供隨時查詢，并作考勤記錄。
  
　　華埠特克公司推出的保安巡更系統由手持式TM電子巡更器、巡更點的TM巡鈕、TM讀卡器、微機、打印機以及巡更系統軟件等組成。 

　　該系統采用無線式巡更系統（如用戶需要，也可采用有線聯網系統），每個巡更點不需外接連線，即不必與監控保安中心實時聯網。在巡更途中發生意外情況時用無線對講機與保安值班室聯系，或就近用報警按鈕報警。巡更結束后返回保安值班室，巡更系統軟件即將手持電子巡更器所采集的巡更信息，包括巡更點地點、巡視時間以及缺巡資料匯總存貯到微機內，并可隨時查詢、統計、分析、打印，并作考勤記錄。  

　　每一巡更點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)。設備本身堅固耐用，使用維護方便，沒有電磁輻射污染。