喻洋平，刘 燕，杨 进

（1.江西科技学院，江西 南昌 330098；2.华东交通大学信息工程学院，江西 南昌 330013)

基于RFID的公园检票系统设计与实现

喻洋平1,2，刘 燕1，杨 进1

（1.江西科技学院，江西 南昌 330098；2.华东交通大学信息工程学院，江西 南昌 330013)

针对景点人数不断增多，售票检票工作量大大增加,同时在工作中存在着人情票、假票等情况，提出了基于RFID的门票系统，系统以淮安市钵池山公园为例进行开发，论述了系统的需求分析和功能设计，按照系统设计原则实现了发卡、读卡、卡挂失以及日志查询等功能。系统经过经过试测试，结果表明：系统系能稳定、操作简单、运行安全。

RFID；系统；自动检票 ；电子门票

0 引言

随着旅游业的发展，旅游入园人数的增多，检票变的异常繁重，在公园日常管理中，门票管理成为公园发展的一个瓶颈[1-5]。针对景点人数不断增多，售票检票工作量大大增加,同时在工作中存在着人情票、假票等情况，本文以淮安市钵池山公园为例，提出了基于RFID的门票系统，此系统的实现能提高检票速度和效率，防止人情票，减少管理漏洞，节省人力物力，提高公园形象和档次。

1 系统需求分析

需求分析是对用户业务流程进行分析，明确系统要实现的具体功能和性能要求[6-10]。根据与淮安市钵池山公园的领导及相关技术人员的沟通，确定该公园检票系统需要具备以下几个功能：

1.1 发卡管理，实现发卡功能。该功能模块由两部分组成：团体办卡模块，个人办卡模块。团体办卡模块不用输入身份证，而个人办卡模块输入身份证后，才能挂失，否则不能挂失。发卡人员将卡ID数据读出，并输入序列号，保存数据到数据库中。

1.2 设置管理，可单独设置每个门的读卡器开、关状态，刷卡时的扣款金额。

1.3 读卡功能，工作人员启动该功能后，自动读取卡的ID数据，并进行非法卡识别，金额数据处理。对于非法卡，读卡器的屏幕会显示“非法卡”；对于有效卡且次数充足，大门门口的读卡器响一声，同时显示余下的次数；对于有效卡，但次数不足，大门门口的读卡器长鸣。软件上，实现一张卡可连续操作多次，直到次数不足。

1.4 设置卡的失效日期。设置卡的失效日期后，过了这个日期，卡为无效卡。

1.5 用户管理模块。

1.6 卡挂失管理模块。团体办卡模块不能挂失，个人办卡时，输入身份证的才能挂失，不输入身份证的不能挂失。

1.7 查询模块。帮助用户查询某一张卡的刷卡记录，包括：刷卡日期、放映门名。查询某一张卡的所有信息。

1.8 数据维护模块。实现数据备份、恢复。

1.9 日志查询。可以查看对某张卡的具体时间的具体操作。

2 系统总体设计

系统总体设计主要包括总体框架设计、硬件设计、软件设计和通信设计四个部分[11-15]。其中硬件设计主要包括读卡器、射频IC卡片、通信架构选型；软件设计主要包括功能模块设计和数据库设计；系统通信设计主要包括通信协议设计、通信软件实现等。

根据淮安钵池山公园电子检票系统的具体需求，为公园检票设计了系统原理框架，如图1所示。

图1 系统原理框架图

公园共有三个门，依据其公园建筑的实际情况、门的距离，系统中设置了四台读卡器，分别为：正门口设置两台读卡器；北门口设置一台读卡器；南门口设置一台读卡器。

3 系统功能设计

本系统功能主要分为硬件功能模块、软件功能模块和通信功能模块。其中硬件功能模块主要包括读卡器、射频IC卡片、通信架构选型；软件功能模块主要包括功能模块和数据库；系统通信功能模块主要包括通信协议、通信软件等。

3.1 硬件功能模块

3.1.1 读卡器工作原理及选型

根据上面的系统要求，本系统采用的读卡器是WM-02H读卡控制器。此读卡控制器可以用于远距离读卡显示和门闸开关(道机闸)的控制。

3.1.2 卡片选型

根据该公园电子检票系统的功能,系统采用的射频卡是EM公司的ID卡，可读不可写。主要是采用瑞士EM或台湾GK公司的4100、4102系列IC芯片 +线圈+卡基封装而成。

3.1.3 通信架构选型

根据实地情况，计算机设置在售票中心，也就是正门，距正门检票口约30米，距北门约1000米，距南门约1500米。针对这种情况，系统总体架构采用主-从式架构，计算机作为上位机，读卡器作为下位机；系统通信采用RS-485总线结构，多个读卡控制器可以在485网络中并联，由上位机通过指令控制工作，从控制器或计算机接出RS485线两根（如果电源集中提供，再有两根12V电源线）总线，所有读卡控制器并联接在总线上（就像电灯接在电线上一样）。系统通信架构如图2所示：

图2 系统通信架构

3.2 软件功能模块

通过对用户的需求分析，具体列出IC卡检票系统的六大功能模块：刷卡模块、查询模块、打印模块、用户管理模块、系统维护模块、卡管理模块。系统模块图如图3所示：

图3 系统模块

3.2.1 用户管理模块。管理用户及密码。

3.2.2 射频卡管理模块。主要是对卡进行如：挂失、解挂、充值、注销、查询等管理。

3.2.3 查询模块。可查询每张卡的日刷卡记录，每张卡的月刷卡记录，每张卡的年刷卡记录。可查询每个门的日刷卡记录，每个门的月刷卡记录，每个门的年刷卡记录。可以帮助用户查询某一张卡的所有信息。

3.2.4 打印模块。显示出查询的数据并可导出EXCEL打印。

3.2.5 日志查询。可以查看对每张卡操作以及操作时间。

3.2.6 系统维护模块。备份或恢复数据库数据。

3.2.7 刷卡模块。打开串口，通信测试成功，进行刷卡。

数据库：设计数据库系统时应该首先充分了解用户各个方面的要求，包括现有的以及将来可能增加的需求。

ⅰ概要设计阶段

在概念设计阶段，数据库的E-R图如图4所示：ⅱ逻辑设计阶段

图4 数据库E-R图

本系统数据库并不是很大，最为重要的几张表如下：

①IC卡信息表（cardid，姓名，性别，身份证号，家庭电话，移动电话，money，失效日期，是否挂失，申请日期）

②权限信息表（操作员，密码）

③读卡信息表（cardid，日期，时间，机号，次数）

④工作日志表（cardid,用户，操作，日期）

3.3 通信协议

系统使用计算机对读卡控制器进行控制，计算机为主控制机（主机），读卡控制器为从机（分机）。系统通讯方法：485异步通讯，双绞线总线方式；通信波特率：9600bps；通信控制字方式：1位开始位，8个数据位，一个停止位，无奇偶校验。

根据实际需求，制定如下通信协议，格式如下所示：

[开始标志]：长度2个字节，主机给分机：AAH FFH；分机给主机：BBH FFH。

[分机地址]：长度 1 个字节，00H---FEH；广播地址：FFH。

[信息长度]：表示命令和参数的总字节数，不包括开始标志、地址和校验的长度。

[校 验]：长度1个字节，是开始标志、地址、信息长度、命令和参数中所有字节的异或值。

[命令和数据]：命令和数据如下所示：①读记录命令

[功能]从读卡控制器读取一条读卡记录

[命令]A2H

[参数]读卡控制器送回：从读卡控制器里读取一条记录，共4个字节（卡号）如果读卡控制器此时没有记录可以送给主机，发送77h给主机。

②蜂鸣器响命令

[功能]使读卡控制器蜂鸣器响，响的次数(范围为1-5)时长及间隔(范围均为0.1秒-1秒)可由上位机设置。

[命令]A3H

[参数]响声次数（比如为3时，表示响3次）,时长(若为4表示 0.4秒)和 间隔（比如为4时，表示响声的间隔为0.4秒）。

注意：由于该条命令执行时间长，所以为了上位机轮询速度不需要读卡控制器给上位机返回命令。③设置机号命令

[功能]设置分机地址，要在单独联机情况下使用,使用广播地址

[命令]A4H

[参数]要设置的分机地址。主机给分机送命令，如果1秒钟没有回应，就认为分机没有。

返回：设置成功分机送回地址。若命令校验出错，送回33H，这时分机地址为无效地址。④LED亮或者灭命令

[功能]让板上的LED亮或者灭。

[命令]A5h

[参数]01（亮）或者 00（灭）

成功则分机返回55h，错误33h⑤通讯测试命令

[功能]测试主从机通讯是否正常

[命令]A6H

[参数]X1 X2分机送回所接收的X1 X2。⑥继电器动作命令

[命令]A7H

[参数]无

该命令不需要读卡控制器给上位机返回信息。⑦下载液晶LCD的显示内容到分机命令

[功能]下载LCD的显示内容

[命令]A8H

[参数]X1 X2…X32(最多显示16个汉字)

成功分机返回55h，错误返回33h。⑧清除液晶LCD的显示内容命令

[功能]清除LCD的显示内容

[命令]A9H

[参数]无

成功分机返回55h，错误返回33h。

4 结语

根据系统的分析与设计，已经实现了淮安钵池山公园门票管理系统。淮安市钵池山公园使用IC卡的自动售检票系统的实现提高检票速度和效率，在高峰期让游客以最快的速度入园；防止人情票，减少管理漏洞；精确的统计游客入园的各种规律分布，以便更科学合理的决策，节省人力物力。提高公园形象和档次。系统经过一段时间的试运行，性能稳定，操作简单，运行安全，达到了系统预期的目的。

[1]高幼年,贺雪晨,郑毓.基于非接触式的IC卡信息管理系统[J].现代电子技术，2010(6):49-50.

[2]李莉敏.射频识别技术(RFID)及其应用[J].电力信息化，2009，4(3):94-95.

[3]周洪，凌秀军，张海红.射频卡的选型及应用设计方法[J].南京农专学报，2009，18(4):63-65.

[4]孙连坤，万振凯.基于MFRC500的非接触式读卡器设计[J].仪器仪表用户，2010(5):81-82.

[5]唐承佩，倪江群.基于MFRC500的通用射频卡读写模块的设计[J].仪表技术与传感器，2005(7):36-39.

[6]高飞.RFID图书管理系统的运行实践与效益分析[J].农业图书情报学刊，2011(04).

[7]沈苏彬，范曲立，宗平?.?物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报(自然科学版).2009(06).

[8]廖燕，鲁耀斌.RFID技术的供应链管理项目价值评估[J].商业研究.2009(08)

[9]张申涛，莫松海.非接触Ic卡的安全应用[J].仪器仪表用户，2008，12(2):87-89.

[10]陈斗雪，黎毅明，陈一天，等.无线射频识别及其在制造业中的应用[J].计算机工程与设计，2011,27(8):1359-1361.

[11]苏磊.基于RFID技术的零售业物流模式研究[J].信息与电脑,2010(08).

[12]王兴进.RFID读卡器识别率的研究[D].中国科学院深圳先进技术研究院，2013（04）.

[13]雷建龙.射频识别技术应用构想「J].船海工程，2006(4):77-79.

[14]王爱明，穆晓曦，李艾华.射频识别在可视化后勤系统中的应用[J].中国工程科学，2006，8(8)65-68.

[15]沈宇超，沈树群.射频识别技术及其发展现状[J].电子技术应用，1999(l):4-5.

（责任编辑：陈 辉）

Design and Implementation of the Park Ticket Checking System Based on RFID

YU Yang-ping LIU Yan YANG Jin

（1.Jiangxi University of Technology,Nanchang 330098,China；2.School of Information Engineering，East China Jiaotong University,Nanchang 330013,China）

With the growing number of tourists,the workload of ticket selling and checking increases greatly,at the same time,there exist some problems of friendship entrance and fake tickets.In order to solve the above problems,a ticket checking system is designed based on the technology of RFID,which takes Bochi Hill Park of Huai An as an example.The article discusses the system requirements analysis and function design.According to the design principle,the system has the functions of issuing card,reading card,registrating lost card,log check,etc.The result of the test shows that the system is stable,simple and safe to operate.

RFID;system;automatic checking;electronic tickets

TP31

A

123(2014)04-0051-04

2014-05-03

刘 燕（1972-），女，山东曾县人，江西科技学院信息工程学院，讲师。研究方向：计算机应⒚。