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【摘要】：近年来，外来人员闯入封闭小区、企事业单位从事违法犯罪活动的案件时有发生，封闭空间的安全问题成为一个研究热点。本文针对相对封闭的空间设计了一种基于WebSocket和RFID技术的来访人员轨迹跟踪系统。该系统通过将被布控地区划分区域，将相对独立的区域编号，同时将来访人员与RFID卡绑定，通过RFID信号获取来访人员的行动轨迹，从而监管和约束来访人员的行为。
【关键词】：轨迹追踪;WebSocket;RFID
中图分类号：TP393 文献标识码：A
【Abstract】： Recently， crimes in close neighborhood and some firms are becoming more and more， and the security of close areas becomes a very hot topic. We proposed an system for the security of close areas tracing the visitors’ tracks based on WebSocket and RFID. Our system cuts the guarded area into several zones and assigns an id for each separate zone， then binds a RFID card with a visitor. We get the track information of a visitor by catching the RFID signal， thereby to control and restrain the behavior of visitors.
【Key words】：trace;WebSocket;RFID
1.WebSocket技术简介
目前，大多数的Web应用采用的是HTTP协议。该协议的主要运作方式是客户端向服务器发送数据请求，Web服务器在收到数据该请求后将客户端请求的内容打包到HTTP协议的数据中，传输给客户端，客户端使用浏览器进行解释和显示，将客户请求的内容呈现。可以看出，这种方式下，客户端浏览器和Web服务器之间使用了一种短连接的方式进行通信，即每次访问服务器都要重新建立连接，在获取了服务器的数据之后该连接随即停止，当浏览器再次需要数据时则需要从新建立连接。这种频繁建立连接的通信方式无形中增加了Web服务器端的压力，同时，Web服务器接收到请求信息后需要先准备好客户端需要的数据之后再发送，这在很大程度上牺牲了系统的实时性。
最新的HTML5标准中引入了WebSocket技术，以用来解决传统Web应用在服务器压力和实时性方面的问题。WebSocket本质上是建立在TCP协议上的Socket连接，在应用层对连接进行了封装，简化了接口及调用方法，浏览器通过 WebSocket协议与服务器进行握手并建立全双工的高速信道传输数据。在这种工作模式下，浏览器和Web服务器之间一直保持着Socket连接，同时双发都可以主动地向对方发送数据。图1是传统的轮询模式和WebSocket模式的网络负载的比较图[1]。通过实验可以计算出在不同网络情况下，轮询方式和WebSocket方式所占用的网络流量。在轮询方式下，网络占用量会随着网络规模的增大而呈指数增长，而WebSocket方式的网络，其所占用的网络流量基本不随网络规模的增长而增长[1]。
2.RFID技术简介
射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种非接触的自动识别技术[2]。射频是一种高频交流变化电磁波，通常所指的频率范围为100KHZ～30GHZ。射频识别系统的数据是存储在电子标签之中的，其是通过电磁耦合供应能量以及实现与阅读器之间的数据交换，而不是通过接通电流触点来实现的。
RFID工作原理[3]是：
（1）读写器实时发出微波查询信号，查询在其天线范围内是否存在电子标签设备;
（2）当电子标签接收到读写器发出的微波查询信号后，会返回读写器查询的信息给读写器;
（3）读写器接收到电子标签反射回的微波信号后，电子标签内的识别代码通过读写器内部微处理器即可将信息分离出来;
（4）最后将数据传送给后台处理计算机，进行相应的应用操作。
RFID技术之所以能流行起来，最主要的原因是其非接触式的信息交互方式。将电子标签布置在便携式物体上，可以实现实时通信，实时监控的功能。这也是本系统采用RFID技术的主要原因。
3.轨迹追踪系统
本系统由若干RFID读卡器、数据汇总服务器、后台数据库和若干防区客户端计算机构成。每个RFID有一个属于自己的唯一的身份编号，且该编号被存储在数据库的RFID读卡器表中，数据汇总服务器可以通过读卡器的身份编号来确定读卡器所部属的防区和位置。数据汇总服务器同时充当两种角色，首先，其起到对读卡器发送的数据的接收作用，读卡器和数据汇总服务器之间采用网线连接，使用的是TCP/IP协议通信。当读卡器有数据请求时采用TCP握手的方式和数据汇总服务器建立通信，并传输数据;其次，数据汇总服务器作为转发节点，将收到的读卡器发送的数据经过分析后转发给对应的防区客户端。后一种角色数据网站服务器，客户端和服务器之间采用BS架构设计，但通信方式采用WebSocket技术，即服务器可以主动向客户端推送数据，达到实时报警的效果。
系统的运行流程主要分为三个阶段：
1、信息录入阶段
当来访人员到来时，首先为其分配一张RFID卡，并通过登记界面向RFID卡内写入唯一的电子标签。同时，登记来访人员的目的区域，将这些区域设置为允许该来访人员访问的区域，存入数据库。
2、轨迹追踪阶段
当来访人员携带RFID卡进入布控区域之后，被安放在布控区域附近的读卡器可以感知RFID卡的靠近。当编号为id的RFID读卡器感知到电子标签为tag的RFID卡进入时，读卡器通过网络将二元组（id，tag）发送到数据汇总服务器，服务器将该信息入库，并通过id和tag查询该来访者是否有访问该防区的权限，如果没有则通过WebSocket方式推送报警信息到监控端。
3、轨迹还原阶段
监控端可以通过系统界面查询某一来访人员的轨迹，该轨迹是可以保证时序正确的，通过收到的tag的顺序可以正确还原出其行动的轨迹。
4.总结
本文针对封闭空间的来访人员安全管理问题，设计并实现了一种封闭空间来访人员轨迹追踪系统。利用该系统，可以快捷准确地恢复出来访人员的行动轨迹，并在必要时候对其进行人为干预，从而提高了封闭空间的安全性。
参考文献：
[1]李兴华.基于WebSocket的移动即时通信系统[D].重庆大学，2013.
[2]丁治国.RFID关键技术研究与实现[D].中国科学技术大学，2009.
[3]孙荟.基于RFID的电子标签系统的设计与开发[D].南京工程学院，2013.
【关键词】：轨迹追踪;WebSocket;RFID
中图分类号：TP393 文献标识码：A
【Abstract】： Recently， crimes in close neighborhood and some firms are becoming more and more， and the security of close areas becomes a very hot topic. We proposed an system for the security of close areas tracing the visitors’ tracks based on WebSocket and RFID. Our system cuts the guarded area into several zones and assigns an id for each separate zone， then binds a RFID card with a visitor. We get the track information of a visitor by catching the RFID signal， thereby to control and restrain the behavior of visitors.
【Key words】：trace;WebSocket;RFID
1.WebSocket技术简介
目前，大多数的Web应用采用的是HTTP协议。该协议的主要运作方式是客户端向服务器发送数据请求，Web服务器在收到数据该请求后将客户端请求的内容打包到HTTP协议的数据中，传输给客户端，客户端使用浏览器进行解释和显示，将客户请求的内容呈现。可以看出，这种方式下，客户端浏览器和Web服务器之间使用了一种短连接的方式进行通信，即每次访问服务器都要重新建立连接，在获取了服务器的数据之后该连接随即停止，当浏览器再次需要数据时则需要从新建立连接。这种频繁建立连接的通信方式无形中增加了Web服务器端的压力，同时，Web服务器接收到请求信息后需要先准备好客户端需要的数据之后再发送，这在很大程度上牺牲了系统的实时性。
最新的HTML5标准中引入了WebSocket技术，以用来解决传统Web应用在服务器压力和实时性方面的问题。WebSocket本质上是建立在TCP协议上的Socket连接，在应用层对连接进行了封装，简化了接口及调用方法，浏览器通过 WebSocket协议与服务器进行握手并建立全双工的高速信道传输数据。在这种工作模式下，浏览器和Web服务器之间一直保持着Socket连接，同时双发都可以主动地向对方发送数据。图1是传统的轮询模式和WebSocket模式的网络负载的比较图[1]。通过实验可以计算出在不同网络情况下，轮询方式和WebSocket方式所占用的网络流量。在轮询方式下，网络占用量会随着网络规模的增大而呈指数增长，而WebSocket方式的网络，其所占用的网络流量基本不随网络规模的增长而增长[1]。
2.RFID技术简介
射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种非接触的自动识别技术[2]。射频是一种高频交流变化电磁波，通常所指的频率范围为100KHZ～30GHZ。射频识别系统的数据是存储在电子标签之中的，其是通过电磁耦合供应能量以及实现与阅读器之间的数据交换，而不是通过接通电流触点来实现的。
RFID工作原理[3]是：
（1）读写器实时发出微波查询信号，查询在其天线范围内是否存在电子标签设备;
（2）当电子标签接收到读写器发出的微波查询信号后，会返回读写器查询的信息给读写器;
（3）读写器接收到电子标签反射回的微波信号后，电子标签内的识别代码通过读写器内部微处理器即可将信息分离出来;
（4）最后将数据传送给后台处理计算机，进行相应的应用操作。
RFID技术之所以能流行起来，最主要的原因是其非接触式的信息交互方式。将电子标签布置在便携式物体上，可以实现实时通信，实时监控的功能。这也是本系统采用RFID技术的主要原因。
3.轨迹追踪系统
本系统由若干RFID读卡器、数据汇总服务器、后台数据库和若干防区客户端计算机构成。每个RFID有一个属于自己的唯一的身份编号，且该编号被存储在数据库的RFID读卡器表中，数据汇总服务器可以通过读卡器的身份编号来确定读卡器所部属的防区和位置。数据汇总服务器同时充当两种角色，首先，其起到对读卡器发送的数据的接收作用，读卡器和数据汇总服务器之间采用网线连接，使用的是TCP/IP协议通信。当读卡器有数据请求时采用TCP握手的方式和数据汇总服务器建立通信，并传输数据;其次，数据汇总服务器作为转发节点，将收到的读卡器发送的数据经过分析后转发给对应的防区客户端。后一种角色数据网站服务器，客户端和服务器之间采用BS架构设计，但通信方式采用WebSocket技术，即服务器可以主动向客户端推送数据，达到实时报警的效果。
系统的运行流程主要分为三个阶段：
1、信息录入阶段
当来访人员到来时，首先为其分配一张RFID卡，并通过登记界面向RFID卡内写入唯一的电子标签。同时，登记来访人员的目的区域，将这些区域设置为允许该来访人员访问的区域，存入数据库。
2、轨迹追踪阶段
当来访人员携带RFID卡进入布控区域之后，被安放在布控区域附近的读卡器可以感知RFID卡的靠近。当编号为id的RFID读卡器感知到电子标签为tag的RFID卡进入时，读卡器通过网络将二元组（id，tag）发送到数据汇总服务器，服务器将该信息入库，并通过id和tag查询该来访者是否有访问该防区的权限，如果没有则通过WebSocket方式推送报警信息到监控端。
3、轨迹还原阶段
监控端可以通过系统界面查询某一来访人员的轨迹，该轨迹是可以保证时序正确的，通过收到的tag的顺序可以正确还原出其行动的轨迹。
4.总结
本文针对封闭空间的来访人员安全管理问题，设计并实现了一种封闭空间来访人员轨迹追踪系统。利用该系统，可以快捷准确地恢复出来访人员的行动轨迹，并在必要时候对其进行人为干预，从而提高了封闭空间的安全性。
参考文献：
[1]李兴华.基于WebSocket的移动即时通信系统[D].重庆大学，2013.
[2]丁治国.RFID关键技术研究与实现[D].中国科学技术大学，2009.
[3]孙荟.基于RFID的电子标签系统的设计与开发[D].南京工程学院，2013.