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整合 RFID 及 Digital Camera 建構 Web-based 監視系統
Implementing Web-based Surveillance System by Integrating RFID and Digital Camera
林仲男 亞洲大學
韋一中 漢翔航空工業 [email protected]
曹世昌 亞洲大學
賴坤漳 亞洲大學
黃品憲 亞洲大學
摘要
近年來有許多嶄新的資訊與通訊技術 被發展出來，無線射頻辨識技術也是其中 之一。伴隨著無線射頻系統的普遍，讓日 常生活也更為便利。長久以來，學生的校 園安全一直是家長所顧慮的一環。以往學 生在校園內出入並無法得知，是否在上課 期間離開學校或教室，都不容易掌控。本 研究結合無線射頻技術、Asp.net 及網路 相機，並透過網際網路將資料儲存至後端 資料庫，建構 Web 校園監視系統。藉由無 線射頻技術與數位相機的結合，達成雙重 的認證，避免持卡人與本人不符的情況。
透過網際網路連結至本系統，即可得知學 生的出入資訊。本研究記錄下學生進出房 門的時間及相片，並讓學生家長可透過網 路，登入到校方查詢系統，以便得知學生 在校園的動態。
關鍵詞：無線射頻辨識技術、網路數位相 機、資料庫。
一、緒論
以往學生到學校上課期間，上、下課 進出任何教室或校門，皆無任何記錄，校 方及家長更是無法得知學生是否在教室內 或已離開校園，校方也不會設置人員於學 校大門，將所有出入人員記錄於名單，這 樣不僅浪費人力資源也毫無效率。校方或 家長尋找某位學生，雖然現今通訊科技發 達，家長可以透過手機聯絡通知學生，但 若有其他狀況造成手機通訊的困難，則要 在校園內找尋某位學生更加不易，若能利 用適當的科技技術，協助校方記錄校園進 出學生資料，並透過系統呈現出學生會出 現的地方，會使校方及家長在找尋學生上
更加迅速。
許多學校在教職員行政辦公室或擁有 重要的實驗器材及設備的研究室，設置了 RFID 門禁系統，進出的教職員及學生必 須要有感應卡才能夠進出，但目前許多的 RFID 裝置並未與電腦及資料庫結合，只 是利用該裝置控制門鎖的開與關，因此若 遺失卡片或遭到有心人竊取冒用，還是無 法防範，若能夠讓進出入管理更具智慧，
在管理上也會更容易。
本研究將目前已有的技術，如無線射 頻辨識技術、網路相機、網際網路、資料 庫，利用網頁程式將這些技術規劃為一套 系統。在學生到學校上課，進出入教室門 口或學校大門，就記錄學生進出入時間，
以及將學生影像拍照儲存。而校方或家 長，可用網頁瀏覽器至線上影像查詢頁 面，查詢某段時間內進出的學生，並由資 料庫調閱學生影像檔。
二、 文獻探討
2.1 RFID
RFID 被列為本世紀十大重要技術項 目之ㄧ(邱瑩青，2005)，未來將改變人類 消費方式的新興科技。RFID 是 “Radio Frequency Identification” 的縮寫，中文稱 為 「 無 線 射 頻 辨 識 系 統 」 ， 由 感 應 器 (Reader)、RFID 標籤(Tag)組成的系統(K.
Finkenzeller, 2000)，而 RFID 具有讀取資料無 方向限制、辨識距離長、辨識速度快、辨 識正確性高、可具備讀寫功能、資料記憶 量大、安全性高、壽命長、標籤(Tag)穿透 性佳與可在惡劣環境下操作等多種優點 (饒瑞佶，2006)。
RFID 運作的原理是從感應器發射無 線電波，使在電波範圍內的 RFID 標籤，
受到電磁波感應產生電流，使標籤產生的
電流驅動晶片運作，將含有儲存在標籤內 的資料，發送電磁波回應給感應器，RFID 標籤可分為主動式與被動是兩種，主動式 標籤內裝有電池，能夠主動將訊息傳送給 感應器，因此主動式標籤的訊號傳送範圍 較廣，而被動式標籤，並沒有裝置電池，
因此由感應器提供的電波，產生能夠驅動 晶片的電流，所以只有在接收到感應器的 電波，才會被動的回應感應器，因無法主 動傳送訊息給感應器，其傳送範圍也較主 動式標籤小(陳啟煌，2007)，RFID 的基 本組成元件與電腦系統介面，如圖 1。
條碼系統主要是以接觸感應器的方式 讀取卡片資料，會因卡片磨損造成資料無 法讀取判別等因素，而 RFID 是利用無線 射頻傳送出訊號，使含有資料的卡片不需 接觸到感應器，就能夠取得卡片上的資 料，因此可將卡片至於個人提袋或皮夾 內，只需在使用時靠近感應器，就能透過 無線電波傳送資料及辨識。
RS232
電腦端
RFID (Tag)
資料接收 及 電力驅動 RFID感應器
資料傳送
發送電磁波驅動晶片
接收天線
晶片
圖 1 RFID 與電腦基本元件圖
2.2 SQL 資料庫技術
資料庫技術以目前情況來看，全球資 料庫市場依然是由 Microsoft、Oracle 和 IBM 分食，這三家公司佔有資料庫市場整 體 收 入 的 四 分 之 三 ， 業 界 人 士 認 為 ，
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Microsoft、Oracle、IBM 這三家巨頭在資 料庫市場的競爭，三家各擁有不同的特色 及 技 術 ， 欲 將 分 食 的 同 業 者 擠 出 ， 而 Microsoft 使得資料庫技術「平民化」的優 勢，為其帶來更多的助益(韋一中，2006)。
SQL Server 2005 是微軟一千多位研 發人員耗時 5 年多的心血結晶，主要針對 資料庫開發、資料庫管理、商業智慧三大 領 域 提 供 全 新 革 命 性 的 突 破 (M. Otey, 2005)。其中包括了高擴充高穩定的企業級 資料管理平台、安全性的加強、.NET及 XML程式整合設計開發、商業智慧功能的 創新、多國語言的支援、Data Mining 資 料採礦 9 種演算法、報表服務Reporting Services 及 Report Builder、SSIS 資料轉 換工具等，以往資料庫都安裝在專屬的伺 服器或工作站上，以及特殊的系統平台，
而這些設備不僅價格昂貴，一般人也無法 輕易接觸到設備，而SQL Server 2005 能依 據使用版本的不同被安裝在伺服器或工作 站，一般人也能夠取得較簡易的版本安裝 在個人電腦上。
2.3 門禁系統
門禁系統是對出入口通道進行管理的 系統，由傳統門鎖為基礎發展出來的，傳 統的門鎖是以機械裝置的方式設計，無論 是使用堅固的材料或設計出複雜的結構，
總是會被透過任何方式將門鎖打開。在人 員進出繁多的地方，如：旅館，辦公室，
使用傳統鑰匙較為不方便，若遺失或人員 更換，為避免遭人冒用擅自闖入，就必須 將門鎖及鑰匙一併換新。
電子磁條卡鎖與電子密碼鎖則將更換 門鎖及鑰匙的問題解決，使電子鎖被廣泛 應用，雖然電子鎖可以提高對出入口通道 的管理，但電子鎖本身的缺點也一一出 現，磁條卡鎖內存放資料易被複製，經常 與讀卡機接觸而磨損，而電子密碼鎖則是 密碼容易遭到洩漏。隨著無線射頻技術與 生物辨識技術的發展，出現了非接觸式系
統、指紋辨識系統、角膜辨識系統，人臉 辨識系統等這種技術的系統，這些系統在 安全性、方便性及容易管理上各有特長，
使得門禁系統的應用有了更多選擇(杜麗 麗，2003)，而 RFID 所具備的各項優點使 其不僅僅侷限於一種系統中，能夠與其他 應用領域結合。
三、系統規劃與設計
3.1 系統規劃
本研究以校園進出人員管理為例，建 構一網頁監視系統，整合 RFID、Digital Camera 及後端資料庫，來達到可透過網際 網路查詢頁面，尋找人員或觀看所有進出 人員的圖片及時間記錄。
而規劃使用數位相機代替攝影機，是 因為數位相機每拍攝一張照片，所存的圖 像檔容量較小，在查詢時也較簡便，攝影 機每拍攝一段影片，所儲存的影像檔容量 較大，且若要找尋某天某段時間內的資 料，使用影像檔找尋不容易，需先從該天 的影像存檔開始觀看，並由影像中找尋符 合的段落，當影像檔過多時，將會耗費更 多的時間及人力，而使用圖像檔則可以直 接找到存檔時間，因此使用圖像檔的方式 較方便查詢。
在人員欲進入房門時，必須要持有 RFID 標籤卡，由門外感應器讀取標籤卡 內的資料，當感應器讀取到卡片資料時，
會傳送給電腦，由電腦判別卡片資料是否 正確，若卡片資料正確，則會驅動門鎖開 啟，並由數位相機替進入的人員拍照存 檔，同時記錄下進入的人員姓名及時間，
如圖 2，而當人員由室內離開，也需使用 標籤卡，由感應器讀取資料後，驅動門鎖 開啟，並拍下照片及記錄下人員姓名及時
間，人員才能由室內離開到其他地方。
圖 2 人員進出入之系統規劃
假使感應器所讀取到的卡片資料，並 不是正確能夠進入房門的資料，則門鎖將 不會被開啟，但會拍下當時欲進入的人員 照片，且會記錄下當時的時間，若是取用 的卡片，感應器無法讀取或卡片內的資料 沒有傳送回感應器，感應器接收不到資 料，電腦端也無法進行資料比對，則裝置 不會做任何動作。
3.2 系統設計
利用 RFID 非接觸式辨識、電波傳送 資料快速及可重覆讀寫的特色，將 RFID 系統建置在出入門口，當人員進出大門
時，感應器會讀取到卡片上的資料，並且 記錄下時間及拍下持卡人照片，並將資料 儲存至後端資料庫系統，如圖 3。
圖 3 監視系統架構圖
而儲存在後端資料庫的資料，由管理 員透過網際網路，進入 Web 查詢系統，登 入到系統查詢頁面，可查詢人員進出時間 記錄及人員相片，比對人員資料是否正 確，如圖 4。
圖 4 Web 查詢系統架構圖
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四、結論
本研究是設計透過 RFID 系統，以監 視人員進出為需求，結合了無線射頻辨識 系統、網路數位相機、資料庫及電腦端，
建構出一套監視系統，人員進出需透過 RFID 辨識，記錄下時間及個人照片，並 能夠透過網路連線，登入線上查詢網頁，
可即時查詢目前進出入人員歷史資料，查 看人員進出時間及相片。
未來將朝向與影像辨識系統結合，目 前以卡片資料是否正確，做為判斷是否開 門的依據，而拍下持卡人員照片後，並無 法進行下一步的比對動作，因此卡片遭人 冒用時，系統第一時間無法判別，需要由 管理者查詢此段時間內所有持卡人員，進 行人工相片比對，但若能配合影像辨識，
將持卡人臉部特徵記錄於資料庫，當持卡 人員經過時需先比對卡片資料，比對資料 無誤後，拍下持卡人員照片，並與資料庫 存檔做比對，若是符合特徵資訊，才會將 房門開啟。
除此之外還可以將監視系統發展更完 全，在同一區域內的走道或樓梯，設立多 個高頻感應器，使人員帶著標籤卡經過每 一個設置點時，就將人員經過的時間及照 片記錄到資料庫，當管理員使用監視系統 查詢時，就能夠查詢到該人員所去過的地 方。
五、參考文獻
[1] 杜麗麗、曹虎山、楊化庭，「門禁管理
系統的開發」，北京工商大學，碩士論 文，北京，2003
[2] 邱瑩青，「RFID 實踐非接觸式智慧卡系
統開發」，台灣：學貫，2005。
[3] 韋一中，「運用無線射頻辨識系統與網
際網路技術建構停車場管理之連鎖企 業」，碩士論文，亞洲大學資訊工程系 碩士班，台中，2006。
[4] 陳啟煌，「RFID 原理與應用」，臺灣大
學計資中心電子報，2007/9/20。
[5] 饒瑞佶，「RFID 系統設計與應用」，台
北：長堤，2006。
[6] K. Finkenzeller, Rfid Handbook:
Radio-Frequency Identification Fundamentals and Applications, New
York: Wiley, 2000.
[7] M. Otey, Microsoft SQL Server 2005 New Features, New York: McGraw-Hill, 2005.
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