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光电识别技术范文1
【关键词】闸机;儿童;通行逻辑;识别身高
Abstract：According to the relevant regulations，the children under the certain height are entitled to take the public mass transit facilities for free.By means of the detection technology of photoelectrical sensors and passage logical algorithm，the children could be free transit the AFC（Automatic Fare Collection）gate with the help of the height detection system to recognition the children and adults.
引言
根据相关规定，身高低于1.2米以下的儿童，可以由成年人家长带领，免费乘坐公共交通设施。在城市轨道交通中，自动检票闸机（AFC）作为控制乘客出入地铁站的主要设备，应当具备能够自动识别成人和儿童的功能。但目前大多数城市轨道交通系统所使用的自动检票闸机，还不具备这样的功能。本文介绍一种以光电传感器探测技术为基础的通行逻辑算法，通过增加光电开关传感器，可以有效的解决对儿童通行的识别问题。
1.光电传感器探测技术
光电开关传感器由于其性能稳定可靠，被广泛应用于运动物体检测等方面。地铁闸机也大量使用一种对射型的光电开关传感器，该光电开关传感器是由一个投光器和一个受光器组成，发光器发出的光线直接进入受光器。当被检测物体经过投光器和收光器之间而阻断光线时，光电开关就产生了开关信号（如图1所示）。
图1
使用在闸机上时，投光器和受光器分别安装在通道的两个机箱上，当通行乘客遮挡光电开关后，受光器输出信号会发生变化，控制系统可以根据受光器反馈信号来判断乘客在闸机通道内的通行状态。在用作身高检测传感器时，需要将这种传感器固定在设定高度，通过该传感器是否被遮挡来判断通行人或物体是否超过该设定高度。该检测方法准确率比较高，通行逻辑算法也比较简单，但传感器的安装位置对机箱的设计确实一个难题。机箱的设计，既要满足外观的美观度，又要考虑乘客通行的舒适度，因此一般的闸机高度在1.1米左右，当标准的通道通行宽度为550毫米时，这样的高度很方便正常成人的通行;当高度超过这一高度时，机箱会对大体型乘客或携带物品乘客造成通行的不便，影响通行效率;同时过于高大的箱体也会显得机箱笨重，不美观，增加制造成本。基于这个原因，该类型传感器的身高探测技术目前没有得到普遍的使用。而采用漫反射型光电开关感应器，则可以无需对机箱作特殊的设计，就可以实现对乘客的身高探测识别。
漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将发射器发射的足够量的光线反射到接收器，光电开关因此输出开关信号（如图2所示）。
基于这一原理，可以将漫反射光电开关传感器安装在机箱内调整一定的探测角度去探测高于机箱的高度物体的通行，具体安装位置如图3、图4所示。
使用4个漫反射光电开关HS1，HS2，HS3，HS4，分别安装在通道两侧的机箱上，通过倾斜感应器探测光线角度的设定，来实现对物体高度的探测。
由于漫反射光电开关的安装高度低于1.2米，因此需要使用可调节式的光电开关固定支架。在安装位置固定好支架后，根据固定的位置来算出感应器的向上倾斜角度。通过调整角度，可以保证通道两侧的光电开关的探测高度为1.2米，低于1.2米的乘客，可视为儿童;高于1.2米的乘客，可视为成人。
图2
图3
2.通行逻辑算法
在乘坐地铁出行时，儿童需要有成年人陪同才可通过闸机。在儿童通行时，分两种情况，成年乘客刷卡后，儿童在前，成人在后;或成人在前，儿童在后。在通行过程中，感应器S1，S2，S3…S14，S15，S16，S17（HS1），S18（HS2），S19（HS3），S20（HS4）的状态会被实时被单片机识别并保存在寄存器内对应的标志位。设t时刻，Si传感器的工作状态为：
则t时刻所有传感器的工作状态为：
F（t）=（fi（t）; fi（t）=S（i，t），1≤i≤20;
传感器状态F（t）是一个向量，该向量的每个元素分别对应于第1至20号传感器的工作状态。
图4
图5
正常情况逻辑：在正常情况下，当儿童在前从通道正中央走过时，若身高探测感应器未探测到物体，则认为正在通行的为儿童。此时传感器的的被遮挡顺序是S1，S2，S3…S14，S15，S16.儿童完全通过闸机后，如果一直没有检测到成人通行，门扇会保持在打开状态，直到通行授权信号超时后才关闭。此时，在运动个体经过通道需要的总时间T内，F0=（fi），其中fi=0，17≤i≤20。
特殊情况逻辑：在实际情况下，儿童在通道内行走路线存在不确定性，在行走过程中可能会紧贴一侧机箱，而身高探测感应器安装高度低于1.2米，不正常的通行就会遮挡到身高探测感应器。但通过通行逻辑的设计，根据感应器的反馈信号，同样可以达到通行乘客身高的识别（见图5）。
情况一：儿童在靠近机箱HS1，HS2侧通行，则此时身高探测感应器状态：HS1，HS2 被遮挡;HS3，HS4无遮挡;通行乘客可判断为儿童。此时，在运动个体经过通道需要的总时间T内，F1=（fi），其中：
情况二：儿童在靠近机箱HS3，HS4侧通行，则此时身高探测感应器状态：HS1，HS2 无遮挡;HS3，HS4被遮挡;通行乘客可判断为儿童。此时，在运动个体经过通道需要的总时间T内，F2=（fi），其中：
情况三：儿童在机箱内非直线行走，则此时身高探测感应器状态：HS1，HS3 无遮挡;HS2，HS4被遮挡;或HS1，HS3 被遮挡;HS2，HS4无遮挡;通行人员判断为儿童。此时，在运动个体经过通道需要的总时间T内，F3=（fi），其中：
考虑到儿童会手拿一些小玩具，高度超高1.2米可能造成误识别，在此可以通过对感应器的遮挡信号进行误判的排除，当被遮挡10ms以下，可以忽略遮挡信号。根据人体测量学3-10岁儿童头部测量尺寸，儿童的平均头部尺寸宽度为15cm左右，根据常识可以判定在定10ms以内的遮挡物体不会是通行儿童的头部或躯干。
在实际应用中，通过调节参数可放宽和收紧儿童探测的条件;假设该参数为CDSL，该参数可设置4个级别，来实现对儿童识别灵敏度的设置。如下表，在4个级别，HSC1包含HS1，HS3;HSC2包含HS2，HS4。通过大量的实验表明，四种级别下在相同的通行反馈信号下将乘客识别为儿童的概率分别是16%，56%，81%和94%。
3.逻辑算法输出表（见图5）
4.结语
地铁作为被广泛应用的公共交通系统之一，快速安全的保证乘客顺利进出站直接关系到地铁的运行效率。本文重点介绍了儿童乘客的识别原理及通行逻辑识别方法，通过对该方法的试验测试，表明该方法可以有效的解决儿童乘客被有效识别和安全通过闸机的问题。
参考文献
[1]曲日，鲍彦如，任长明.城市轨道交通中闸机事件识别技术[J].中国铁道科学，2006（27）.
光电识别技术范文2
关键词：智能车；MC9S12XS128；模式识别；图像检测；PID控制
中图分类号：TP242.6 文献标志码：A
DesignofintelligentvehiclebasedonFreescalesinglechipMC9S12XS128
LIChen，MIChao
（1.EngineeringResearchCenterofContainerSupplyChainTechnology，Ministryof Education，ShanghaiMaritimeUniv.，Shanghai201306，China；
2.CollegeofMechanicalEngineering，TongjiUniv.，Shanghai201804，China）
Abstract：Theintelligentvehiclesystemwithautomaticlineidentificationfunctionisdesignedfor“FreescaleNationalAutomaticVehicleCompetitionforUniversityStudents”.Freescale16bitsinglechipmicrocomputerMC9S12XS128isdesignedasthecontrollingcoreofthesystem，andMOSFETisusedto makethedrivecircuits.Camerasandimagesamplingmoduleswithphotoelectricsensorsareusedforthe patternrecognitionandthecharacteristicsextractofblacklinessoastopreestimatetheroadinformation. Thevehiclespeedisrealtimeacquiredthroughselfmadespeedsensors.ThePIDstrategyisimplementedtoformspeedloopcontrol.Experimentsshowthatthesystemcanidentifythelinepreciselyandcontrolthestablerunningofthevehicleonthetrack.
Keywords：intelligentvehicle；MC9S12XS128；patternrecognition；imagedetection；PIDcontrol
0 引 言
为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办“飞思卡尔全国大学生智能车竞赛”.该竞赛要求在标准技术平台下完成软硬件系统的设计，制作一辆能在规定的赛道上自动识别路线的赛车，没有冲出赛道及其他违规现象并最快完成全程为获胜
1 系统设计
1.1 竞赛规则
智能车必须采用竞赛委员会规定的技术平台，包括赛车模型、电机、舵机、电池以及由飞思卡尔公司提供的单片机；按道路传感器分为光电组和摄像头组两个组别进行比赛，摄像头组可使用光电传感器，光电组不能使用摄像头，赛车上的传感器数量不得多于16个.赛道表面为白色，形式包括直道、交叉道、回头弯、S型等，弯道处赛道宽度为60cm，直道处宽度为45cm，中心有2.5cm宽黑色轨迹线.
1.2 系统总体结构
选用飞思卡尔16位单片机MC9S12XS128作为核心控制单元，由传感器系统采集道路信息和速度信息，由电机驱动系统控制赛车速度，由舵机驱动系统控制运行方向，由人机交互系统完成系统设定和信息显示，系统的总体结构框图见图1.
2.3 速度传感器
设计初期，为了降低调试难度，采用开环控制模式，赛车运行平稳但速度无法提高，所以赛车控制须建立速度检测环节，进行闭环控制.速度检测同样有多种方案，对射光耦或槽型光耦、霍尔元件、测速电机、高精度编码器等各具特点.综合分析后选择槽型光耦作为测速元件.将槽型光耦安装在传动轴上方，使穿过光耦间隙的齿轮旋转时触发脉冲，由单片机高速脉冲计数器采样，再根据车轮直径和转速等换算成近似速度值.
2.4 赛道检测传感器
赛道检测用的传感器相当于赛车的眼睛，通过它自动检测赛道上的黑色轨迹线，可以通过光电传感器和摄像头实现.光电传感器扫描速度快、控制简单，但探测距离近；摄像头则具有探测范围广、精度高等优势，前瞻性好，利于速度控制，同时也存在易受干扰、处理信息量大等缺陷.［4］本设计综合两种方案的优势，采用摄像头作为主要检测元件，并由安装在赛车前方的光电传感器辅助检测近处道路，锁定黑线，识别起跑线.摄像头选用380线CMOS，采用LM1881作为视频同步分离芯片，提取场同步信号和行同步信号.
由于在程序中使用中断程序采集图像，PID采样周期的选择受限制于图像采集.每行的扫描周期为64μs，有效扫描时间为52μs，每隔6行采集一行图像，如果在每行加入PID调节，那么处理PID子程序的时间必须控制在64×5＝320μs内.另外，图像采集只是采集奇场中的行数，在偶场中没有采集，因此PID子程序的执行不均匀，并没有达到预期效果，还可能会影响视频采集.经过分析，最终决定将PID的采样周期定为20ms，即每进行一次场采集后进行一次PID调节.经过最终检验，这样能够满足对速度控制的需要.
4 总结与展望
设计使用MC9S12XS128单片机的大多数模块，充分利用单片机资源，小车运行稳定，比赛过程中未出现冲出赛道的情况.通过整个设计过程，大学生们的科研能力和动手能力得到锻炼，项目开发经验有所积累.该技术方案还可推广到智能机器人、自动导向车等方面，具有较广泛的应用价值.
参考文献：
［1］邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法［M］.北京：清华大学出版社，2004：1622.
［2］吴斌华，黄卫华，程磊，等.基于路径识别的智能车系统设计［J］.电子技术应用，2007（3）：8082.
［3］彭建学，马永军，汤天浩.一种微弱电流测量仪的设计［J］.上海海事大学学报，2008，29（4）：5559.
［4］唐红雨，陈迅.高速图像数据采集与处理系统的硬件设计［J］.电子技术，2006，33（12）：5660.
光电识别技术范文3
【关键词】时间；测量；红外光电计时
现代奥林匹克运动会自从1896年开始，每隔四年举办一次（曾经在两次世界大战中中断过三次），会期一般不会超过16天。其最激动人心最能体现人类运动潜能的莫过于运动员在田径场上的较量。竞赛中的结果是用长度、高度、远度、时间来量化的，其实质也就是竞争长度、高度、远度、的最大值，和时间的最小值。由于采用了激光测距仪，长度、高度、远度、可以很方便、快捷、准确的测量而得到结果。而时间的测量及其所采用的方式和方法确各有千秋。目前国际国内竞赛计时的方法大致分为三类：红外光电计时、终点电子计时像、射频识别计时，下面分别加以介绍。
1.红外光电计时
红外探头分别置于终点线的两端，为了避开太阳光及现场的人工光源的干扰一般是采用经过调制的红外光，当运动员触及终点线后沿的瞬间红外探头被拦截，输出一个电信号，使控制计算机停止计时，从而产生了该运动员的成绩，并能在显示屏上实时地显示出来，红外光电计时只能记录运动员通过终点时的成绩，不能判断运动员过终点时的名次，当众多运动员同时通过终点时，不能记录每个运动员的成绩。红外光电计时不足的地方是：计时单一，且计时有时不准确(运动员用手臂也能遮拦红外光，使之产生计时误差)，优点是简单、快捷、方便。
2.终点电子计时像
指用全自动电子计时器计取成绩。为自动开表，自动记录到达终点时间的装置，与发令枪或其他经批准的发令装置连接，从鸣枪闪光的瞬间到自动开始计时之间的延误间隔时间要少于1/1000秒，也就是发令枪到声传感器的距离要小于0.34米（声速按340米/秒），在终点延长线上，安装一架带有一个垂直缝隙的摄影机。将垂直缝隙与终点线的后沿重合，缝隙后面的线阵CCD传感器用于记录运动员触及终点线后沿时的影像，同时叠加上时标，可以很方便地判定运动员触及终点线后沿时的成绩和名次。终点电子计时像是最为广泛采用的方法，其优点是：直观、计时精度高(可判精度达1/1000秒)，田径场内的径赛计时几乎均采用此方法，但缺点是有的时候不能自动识别每个运动员（运动员的号码），需要人工加以辅助。
3.射频识别计时技术
射频识别RFID（Radio Frequency Identification）技术，是将信息、软件、无线通讯等技术与体育竞赛相结合，以 RFID技术为核心来设计信号发送和接收及处理并记录的设备，研发适用于运动员长距离比赛的计时和记圈的系统。当运动员携带不影响竞技状态的无源无线RFID感应器通过设置在起跑线上的射频识别天线阵列时，天线首先对RFID感应器充电，随后RFID感应器向阅读器发出对应于每一个运动员的信息特征码，该运动员的信息特征码被数据处理系统处理并记录，而实现自动计时和自动记圈的功能。使用了射频识别RFID系统可以精确和快速地记录每个参赛运动员的信息，身份、成绩和名次，特别是成千，上万名运动员参赛时，射频识别计时技术的优势是十分明显的。
在实际的应用中射频识别计时系统应实现的功能有：
（1）能自动地集运动员已经跑完了的圈数，和每圈所用的时间，及最后到达终点的时间，而不需要运动员有任何的操作。
（2）射频识别计时的计时精度为0.1秒 (美国标准为0.1秒)。
（3）感应器的外形和重量及在佩带时，不应该防碍运动员技术水平的正常发挥。
（4）多个运动员同时到达时，要能可靠的集每个运动员的参赛信息，身份、成绩和名次，而不能遗漏和重复。
（5）整个射频识别计时系统应该操作方便、直观，在现场便于快速布置和组装。
（6）通用性强，可用于小型、中型、大型的赛事，及用于不同的项目；如田径、自行车等。
我们在研发射频识别计时系统时遇到的问题：
（1）碰撞问题。
防碰撞的问题是系统设计时的难点之一，所谓碰撞就是射频识别系统工作时，天线区域中有多个感应器（运动员同时达到）如果多个感应器同时发信出信号，信号相互干扰后会产生信道争用问题，也就是当同一时间到达同一天线场中的感应器多于一个的时候，将不能准确识别所有的感应器，所以防碰撞的问题是射频识别计时系统设计需要解决的问题之一，而解决的方法有：空分多路法(SDMA)，时分多路法(TDMA)，频分多路法(FDMA)，由于通讯模块的限制我们选用了空分多路法：通过缩小天线的尺寸，每一个小天线使用自己的阅读器，保证在一个时间段里一个小天线区域内只有一个感应器的存在，再由多个小天线组成天线阵列，从而实现用空分多路法来解决多个感应器互相碰撞的问题。
（2）通信协议。
如果某一位运动员数据通信错误，将会影所有运动员成绩和名次的排列顺序，为了保证数据通信的稳定性，通信控制器和相对应的射频阅读器间采用点对应于点的IO读写接口的通信方式，其中协议用RFID专用的通信协议――TIRIS Bus Protocol (简称TBP协议)。计算机用串行接口和通信控制器形成单点与多点RS485的总线，其中通信协议是自己编写的，计算机软件采用Mscomm (Microsoft Communications Control) 实现串行口的通讯，对控制器传送命令和回收数据。
（3）数据校验。
由于对射频识别计时系统要求的高可靠性和稳定性，而射频识别计时系统又工作在射频的环境中，所以对数据通信差错率的控制就显得十分重要，为此我们采用了循环冗余校验（CRC）技术，校验用CRC―CCITT，16位的CRC码，生成的规则是将需要发送的二进制序列数左移动16位后，除以一个多项式，所产生的余数就是CRC码，把接收到的二进制序列数(信息码和CRC 码)除以多项式，这时如果余数为0，说明所传输的数据是正确的，否则说明传输的数据有错误。计算CRC码，可以将接收到的信息码求CRC码，看结果和接收到的CRC码是否一样。
以上简述了在竞赛中常用的三种计时方式及原理。在一个大的比赛中有的时候是三种计时方法同时使用，各种计时方式取长补短共同来完成计时任务。[科]
【参考文献】
光电识别技术范文4
传感器技术是现代科技中极具发展潜力的一项应用，通过对当前新型传感器技术的应用现状分析，提出了传感器技术在未来发展中的难题和挑战，最后就传感器技术的发展趋势和应用前景进行了探讨。
【关键词】传感器技术 光电传感器 生物传感器 发展趋势
传感器技术水平在一定程度上反映了一个国家科技现代化的水平，传感器在实现自动化控制及测试控制中发挥着重要的作用。传感器技术在近些年来发展迅速，与计算机技术和通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。现代科技中，自动化与智能化已经成为新的发展方向，传感器作为自动测量与控制中的关键环节，在社会的生产生活中应用十分广泛，且具有巨大的发展空间。
1 新型传感器技术的应用现状
随着微电子技术、微机械加工技术、光电科学以及当代生物科学等高新技术的推动下，传感器已经从过去单一功能转变为功能多样、科技含量高的新型产品。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。
1.1 光电传感器技术
光电式传感器是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。随着光电科技的飞速发展，光电传感器已成为光电传感器已成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，并在传感器应用中占据着重要的地位，其中在非接触式测量领域更是扮演者无法替代的角色。光电传感器工作时，光电器件负责将光能（红外辐射、可见光及紫外辐射）信号转换为电学信号。光电器件不仅结构简单、经济性好，且具有响应快、可靠性强等优势，在自动控制、智能化控制等方面应用前景十分广阔。此外，光电传感器除了对光学信号进行测量，还能够对引起光源变化的构件或其它被测量进行信息捕捉，再通过电路对转换的电学信号进行放大和输出。
1.2 生物传感器技术
生物传感器的原理主要由两大部分组成：生物功能物质的分子识别部分和转换部分前者的作用是识别被测物质，当生物传感器的敏感膜与被测物接触时，敏感膜上的某种生化活性物质就会从众多化合物中挑选适合于自己的分子并与之产生作用，使其具有选择识别的能力；转换部分，是由于细胞膜受体与外界发生了共价结合，通过细胞膜的通透性改变，诱发了一系列的电化学过程，而这种变换得以把生物功能物质的分子识别转换为电信号，形成了生物传感器。
2 传感器技术发展中面临的挑战
传感器技术是利用现代科技来获取所需要的信息和信息量，以此来代替人类的感觉器官。传感器技术的发展不断更新着人们的观念，也为社会生产和生活的进步提供了新的思路，然而，在传感器技术的发展中仍存在着一些问题亟待解决。
2.1 通信能力有限
当前无论是生产还是生活中应用的传感器大多是基于Zig-Bee协议，这些传感器的通信距离虽然在理论上支持无限扩展，然而在实践中受到周围环境的干扰，并不能完全达到标准的通信距离。因此，如何应对复杂的地形，多变的天气，以及无处不在的电磁干扰，保证网络通信的可靠性，仍是传感器面临的一大挑战。
2.2 电源能量有限
传感器在工作中通常靠干电池或可充电电池提供电源，而这种电源的能量十分有限，严重影响着传感器的民用化应用。因此，针对传感器电源的研究也正在被研究者们日益重视。主要包括两个方面，一方面是研究传感器在网络工作中的节能技术；另一方面是选择可长时间供电的新型能源。
2.3 计算能力有限
嵌入式处理器以及存储器满足了传感器微型化设计的需要，且具有信息和数据处理的能力，虽然它们有一定信息处理的能力，但是数据经过A/D转换后，只经过少许处理就输出出去，很容易产生大量的数据，而有些数据是不需要的。因此，尽可能地提高传感器的数据处理能力，并能够进行协作分布式信息处理是当前研究的另一难点。
2.4 传感器数量大、范围广难维护
在未来的传感器应用中，很多都不是依靠单一的个体工作，而是由许多传感器组成的系统，系统中的传感器不仅数量巨大，且其分布具有广泛性，传感器组成的网络系统维护难度就显得异常突出。管理数目庞大的传感器系统，需要可靠的软硬件网络，同时传感器网络必须具备可重构性及自调整性，这也是需要研究的另一重点。
3 传感器技术的发展趋势和应用前景
随着传感器技术在科学发展中的重要地位日益显现，对传感器的研究和应用也逐渐受到人们的普遍关注。当今传感器技术的研究与发展，特别是基于光电通信和生物学原理的新型传感器技术的发展，已成为推动国家乃至世界信息化产业进步的重要标志与动力。
3.1 利用新材料开发新型传感器
随着光导纤维、纳米材料、超导材料等材料科学的深入，智能材料的应用和发展正成为人们关注的热点。智能材料是指材料本身就具备传统传感器的功能，能够对外界及自身性能的变化进行识别和判断，进而通过一定功能的转换，最终采取相应的行动来调整以适应外界变化和避免自身性能受损。新材料这种敏感功能为新型传感器的出现提供了技术支持。
3.2 集成化多功能传感器的开发
集成化是指传感器同一功能的多元件并列，以及功能上的一体化。同一功能的多元化并列能够实现传感器参数的多维立体化，再通过软件的编译，对传感器中的多个单一参数进行集成，进而完成对多个点或面的集中监测。传感器功能上的一体化主要是改变传感器功能单一的缺陷，转而向着单传感器集成多种功能自一体，实现一个传感器能够同时监测多种信号变化，简化监测系统，提高工作效率。运用集成化多功能理论研制出的传感器可以应用到更广泛的领域，并发挥出更加强大的功能效用利用集成化多功能原理，现代传感技术已制成带温度补偿的集成压力传感器，频率输出型集成压力传感器，霍尔集成传感器，半导体集成色敏传感器，多维化集成气敏传感器等。
4 结束语
当前我国在传感器的研发已经具备一定的规模和应用实力，在今后的研发中应重点关注基础性产品，在攻克传感器制造工艺技术的前提下，对产品的可靠性进行深入化分析，实现传感器技术的研究与应用平衡发展。
参考文献
[1]焦长兵，金勇杰，傅历光.无线传感器网络及其军事应用[J].黑龙江科技信息，2007（23）.
[2]郝全义，王太宏.生物传感器及其在传染病检测中的应用[J].中国基础科学，2009（06）.
光电识别技术范文5
关键词：门禁系统 一卡通 数据库系统 图书馆管理系统
分类号：G250.7
1 引言
随着高校招生规模的扩大，以及图书馆阅览环境的改善,到图书馆学习的读者随之增多,加之附近学生的学生以及社会其他人员也到图书馆读书，抢占了本校图书馆宝贵的资源，使得图书馆资源不足问题就突现出来。最有效手段就是安装门禁管理系统并配合闸机进行入馆人员的认证管理，这样可有效地杜绝非本馆人员进入图书馆占用资源。
安徽理工大学现有在校本科生24000多人,再加上研究生、各类进修生、成教学生、教职工等,读者量达3万多人，我校图书馆虽然有四个馆舍，7200多个阅览座位，但还是远远满足不了读者的需求，抢占阅览座位、期刊室座位等情况也时有发生，也造成一些小的冲突事件的发生。
利用图书馆管理系统（如汇文、ILAS、MELINETS等）， 读取其管理系统中的读者信息库，开发一套C/S构架的门禁管理系统，配合自制闸机，就可DIY一套适合中小型图书馆使用的门禁管理系统，有效地杜绝非本馆读者入馆与本馆读者争夺有限资源的现象。
2 门禁管理系统的结构
一般地说门禁系统由两部分：一部分是身份识别系统，另一部分是带有机械装置的控制通道，即所谓的闸机。
2.1 门禁管理系统的身份识别系统。这是门禁管理系统的核心。身份识别系统需要数据库平台来支持，按其网络属性分，可分为离线式与在线式两种。离线式就是把读者信息数据库放在门禁系统的电脑或单片机中，读者刷卡后，系统在自己本地的读者信息数据库中查表，然后判断读者身份的合法性。其好处是不需要网络的支持，缺点是不能时时更新读者信息数据库，造成数据库中读者信息与实际读者信息的偏差；在线式是把读者信息数据库放在后台运行的服务器中，读者刷卡后，系统通过网络在远程服务器中的读者信息库中查表，然后判断读者身份的合法性后，把结果返回给门禁系统。其好处是能时时更新读者信息数据库，缺点是需要网络的支持，建议使用在线式。
2.2 充分利用图书馆的管理系统。现在一般图书馆都有图书馆的管理系统，如汇文、ILAS、MELINETS等等，而在这些数据库系统中，一般使用商业的通用数据库系统，如Oracle、SQL server、My SQL等等。其管理系统中不可避免地要有一个读者信息表，这张表中有门禁系统中不可或缺的字段信息，如读者姓名、学号、证件号、专业、班级等等。我们在图书馆的管理系统的数据库中，建立一个用户，在这个用户下，去读取这张读者信息表中的信息，就能解决读者身份认证中读者信息的认证问题。
2.3 读者身份认证系统终端。认证终端可以用单片机制做，但对开发技术要求较高；认证终端也可以用PC机制做，如果使用PC机，考虑到使用空间小，而且通风不好，最好使用工控机。使用PC机制做技术上相对容易些，只要用VB或C++等语言，开发一个读者认证系统，C/S构架，完成身份认证工作即可。其刷卡系统程序流程图见图1。认证终端要包括主机、读卡器、显示屏、门禁控制信号输出等，门禁硬件电路结构示意图。读卡器可以使用条形码阅读器，也可采用射频IC卡读卡器。这主要取决图书馆的借书证的种类。
2.4 闸机通道的设计。闸机通道的形式有多种，比如三棍闸式，翼闸式，摆闸式等等。这种机械方式的闸机，在人员流动大的场所，在高负荷的运行下，故障率较高。本人认为，设置一个通道，不设置机械的门闸，安装一个光电感应装置，如果身份识别正确，则光电感应装置关闭，不产生声光报警，如果身份识别非法或读者未刷卡，读者通过光电感应器的时候就会发出声光报警。这样的无闸通道，无机械装置，可靠性好，造价也低，适合于中小型图书馆使用。
3 结论
利用图书馆现有的管理系统，从其数据库是读取读者信息，制作一个包括主机、读卡器、显示屏、门禁控制信号输出的闸机终端，这点是系统的关键，再制做一个闸机通道，就完全能DIY出适合图书馆使用的门禁系统。
参考文献
1姜元鹏，黄敏等. 高校图书馆门禁系统的实现与应用. 图书馆工作与研究, 2011年, (3)：45-47
2 李慧，王荇. 图书馆门禁管理系统中的光电通道控制技术的实现. 电脑知识与技术, 2008,(S1)：5-6
3 李英芝. 图书馆门禁与读者信息查询及信息统计系统“一卡通”的开发. 科技情报开发与经济, 200,17(13)：137-138
DIY library access control system utilizing library management system
Abstract: This paper introduces the access control system fitting for small and medium library, which based on utilizing library management system. The attendance management and identity authentication of readers can be achieved by access control management system coordinating with home-made gate machine.
Key words: Access control system; Campus card; database; Library management system;
光电识别技术范文6
关键词：条形码；RFID技术；应用比较
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）05-1185-02
1 概述
为了提高计算机装置的识别效率与能力，加强识别技术的准确度与方式多样性，解放手工缓慢而且繁杂的统计与识别工作，随着技术的发展，一维条形码、二维条形码、无线射频识别信息技术先后被发明与创新。各种技术的诞生都是为了及时、有效获取产品的数据信息，并进行高效、准确的处理与应用。
传统的一维条形码，在技术方面已非常成熟，在全世界的范围，在社会的方方面面均有广泛应用。作为计算机采集数据的工具，条形码具有数据准确、读取信息快速、生产成本低廉的多重优点，在商品贸易、自动控制、仓储配送管理等多种业务领域，是现今世界应用最广的一种条形码。但是另一方面，一维条形码也有相当的局限性，信息容量低，而且不能包含汉字，容易磨损无法识别。逐渐在很多特殊环境需要寻找新的识别码技术代替。
2 一维条形码技术特点
一维条形码的形式，是由一组按照标准规则排列的信息条与空格组成，可以表示一定数量的字节、数字与符号信息。一维条形码系统的组成部分包括设计、制作、读取器等，是迄今使用极为广泛的一类自动识别信息技术。到目前为止，最常用的一维条形码的码制有几十种，其中得到广泛使用的码制包括交叉25码、EAN码、Code39码、UPC码、Code93码、128码、以及CODABAR码等。不同的一维条形码码制具有各自的特点，可适用于相对特定的领域。
多年来，一维条形码的应用给人类社会工作与生活带来了巨大的变化。但是由于一维条形码的信息数据容量较小，普通商品的条形码仅有几位或者几十位的数字与英文字母，一维条形码的识别范围极为有限，关于大量商品的其他信息无法进行存储。因此，当脱离了信息系统与互联网络，一维条形码的使用就显得非常不方便。
在另一方面，一维条形码不能有效表达汉字及图案数据信息，在许多需要表达图形与汉字的应用，一维条形码就不能胜任了。即便是应用数据库存储相关产品的图形数据信息，如此大量的数据，也需要非常长的一维码进行描述，并占据较大的印刷版面。逐渐人们希望在条形码中纳入更多产品的各种信息，而不需要从数据库中再次进行复杂信息数据的查询。基于上述的种种客观原因，在现实的应用中需要创新出一种新的编码码制，而且这种码制需要具备一维条形码高效、廉价的优点，还需具备可容纳大信息量、实现高可靠性、保密性、防伪性等要求。
3 二维条形码技术
3.1 从“线”到“面”的飞跃
二维条形码相对于一维条形码，可以从平面上读取更多信息，所以二维条形码所具有包含信息的容量就远高于一维条形码，同时可以附带纠错能力。二维条形码与一维条形码的实现原理基本类似，将条形码印刷在空白页面上，通过扫描器与译码器，对条形码所包含的数据信息进行阅读识别。通过读取器，将光电信号转变为信息系统可以识别的二进制数据。读取器可以是光电形式，具有光源与光电感应元器件，通过接收光源照射条形码的反射光线，当读取器的光源照射在条形码上，根据条形码的阴暗与反光部分输出不同的信息数据，将所有光源的反射图形进行整合，从而形成一个高密度的信息图案集合，经过放大后送译码器进行处理加工，译码器已经固化了条形码编码方案和算术方法。
3.2 二维条形码主要性能
存储容量大，二维条形码可以有效储存一千多个字节，而一维条形码只能存储少于15个字节，大大增加了存储能力，并且可以储存中英文，其存储信息数据的范围包括中英文、数字、符号等，尺寸大小能够灵活调节，一维条形码则不具备这些功能。抗磨损能力强，二维条形码可以容忍较大的磨损程度，应用故障矫正技术，对相当部分遭受污染与磨损的情况也能够有效复原，仍然可以有效读取基本数据信息，误读率极低，达到千万分之一级别。安全性较高，二维条形码的发明初衷就是为了保密的需要，应用加密技术，安全性能较一维条形码大幅度提升。二维条形码具有抗干扰能力，不受磁、静电等外部环境因素的影响，特性比较稳定。
3.3 二维条形码制式丰富
二维条形码印刷后可以粘贴在设备上或直接印刷在物品上，可以实现现场打印及专项打印。所有的条形码均有相似的技术原理，有一个空白的区间，在条形码的开始和结束部分的侧边。在部分条形码制式中，需要附带校验项，应用数学原理确保翻译后的信息数据被准确无误的还原。二维条形码与一维条形码都具有多种编码方式。可以将二维条形码编码方式区分为邮政码、堆叠线性二维码、矩阵二维码等三种类型。
在二维条形码技术的发展时期，有着几个方面的趋势。一方面是具有了高密集信息的编码方式，提升了条形码应用技术信息的写入功能。第二方面是创造出小型、质量更高的软硬件产品，有效提升了二维条形码技术的实用性，拓展了使用领域。第三方面是改观了旧有产品的结构性能，通过与多种技术的融合、发展促进，拓展了条形码系统的功能范围。
3.4 二维条形码读取器
读取分辨率、速度、尺寸、识别率、误码率是二维条形码读取装置的几项关键参数，在应用时需根据具体需求而定。简单的条形码读取器应用CCD、激光感应、光电笔等三种技术，几种技术各有特点。
4 无线射频识别技术
从“有形”到“无形”的技术革命。射频识别技术改变了读取数据信息的传统方式，采用高性能芯片存储巨大容量的电子数据。射频技术大大提升了数据存储容量，对于自动识别技术也是一场重大变革，它的技术创造极大提升了数据信息的处理效率与精确性。
在技术方面，无线射频识别技术比条形码系统拥有更多优势，无需外部光源，通过射频信号自动读取目标信息，同事具备穿透能力，透过设备外包装或材料读取信息，有效节约拆装包装时间。无线射频可以在复杂外部环境下高效工作。拥有超远的识别距离。可以对数据进行读与写双向操作，避免重复更换标签的成本。可同时处理多个信息标签，批量识别管理。可实现对RFID标签物体进行跟踪定位功能，及时反馈产品地理位置准确信息。
鉴于RFID技术的种种性能优点，无线射频识别技术在国际已经有了长足发展，已经广泛使用在商业、工业产品、交通管理与控制等许多重要领域，在汽车、火车的交通监控系统，公路自动缴费系统、生产流水线管理、安全门系统、仓储配送管理、金融交易管理等方面。随着技术的进步，RFID标签越来越小型化，性能不断提高，不仅可以帮助跟踪地理位置信息，还能够提供压力、温度、湿度等多种信息。射频识别技术与互联网技术融合，可以延伸到更为广泛的应用领域。
5 射频技术和条形码比较
5.1 电子标签RFID
读取能力方面，条形码扫描器每次只能读取一个条码，RFID读取器可以实现同时读取多个标签。在外形尺寸方面，条形码受尺寸形状的限制，RFID不用具备规定尺寸及要求的印刷质量。抗防污方面，纸质条形码极容易收到污染与褶皱，降低读取率，RFID芯片存储数据，抗污染能力较强，有限抵抗水与油的腐蚀作用。重复利用方面，纸质条形码印刷成型就无法再次变更，而RFID标签可以实现重复读写内存的功能，使用方便快捷。读取性方面，射频信号可以穿透纸质、木质、塑料等非透明的材料，可进行穿透通信。对于条形码，读取器必须在没有其他物体障碍的近距离情况下使用。数据容量方面，一维条形码的容量是仅有50个字符，二维条形码最大可以储存3500个字符，RFID最大则可以达到几兆字符的数据容量，未来的应用将创造更多的存储容量。安全性能方面，条形码无保密属性，而RFID采用电子数据，其加密内容可以有效保护信息的安全。
5.2 射频技术和条形码的区别
从功能方面来说，两种技术的目的都是快速、准确的确认目标设备。他们的主要区别是：是否拥有写入信息的属性。条形码一旦印刷就不能再变更。射频标签则可以做到反复读写与更新信息。另外，射频标签信息可以由无线电波传输，而条形码则必须在可视范围内。条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球被普遍接受，射频技术只局限在有限的市场中。多种条形码控制模板已经在使用，在获取信息渠道方面、射频也有不同的标准。
5.3 成本差别
RFID标签要比条形码成本高得多，条形码只涉及纸张及印刷成本，拥有芯片内存的有源射频标签价格要高出数十倍。
6 RFID所面临的问题
RFID技术在现实推广与应用中遇到许多障碍，涉及标准化、产品成本、精确性、安全性等方面的问题。
6.1 标准化管理问题
要能稳固占领市场地位，必须推动标准化的建立。目前的标签制造商，使用自己开发的通信协议及频率，互补兼容。芯片的存储器存储协议与天线设计也都没有统一标准。
6.2 产品价格问题
现阶段的RFID系统，不论是读取器或是标签价格都仍相对昂贵，在没有发明低成本原材料及生产工艺前，RFID系统仅可以用于高价值的设备上。
6.3 技术突破
RFID仍然需要在技术方面有所突破，当应用于液体或者金属挂罐体等特殊材料时，标签就可能降低工作性能。目前标签的传输距离较短，限制了RFID标签与阅读器之间的传输距离，有可能出现多数标签不能被有效读取。RFID标签与识别器的方向选择，射频信号容易被阻隔，也是今后需要解决的技术问题。
6.4 隐私涉及安全问题
也许RFID的社会使用将牵涉隐私与安全管理等问题，因为对于无源RFID系统没有读写能力，因此不能用先进的密钥验证方法进行设备身份验证。如果应用有源产品，就能够实现密钥的安全管理，提高安全性的同时也大幅增加了成本。
