БИОМЕТРИЧЕСКИЙ ДОМОФОН

Предлагаемая полезная модель относится к технике защиты различных объектов от проникновения нежелательных посторонних лиц и может быть использована для создания электронных систем предотвращения несанкционированного доступа в места общего проживания (домофонов) на основе биометрической идентификации посетителей.
Идентификация с помощью биометрических технологий является в настоящее время одним из перспективных, бурно развивающихся направлений, среди которых методы и средства, использующие отпечатки пальцев, занимают одно из ведущих мест. Биометрические технологии все заметнее выступают на лидирующие позиции в индустрии безопасности, в борьбе с преступностью и терроризмом.
В качестве аналогов современных домофонов рассмотрим некоторые известные схемы электрических замков.
Известен электронный ключ (см. авторское свидетельство СССР №1082923, МКИ Е 05 В 47/00, опубл. 30.03.84), содержащий блок управления, счетчик адреса, блок сравнения, блок памяти, счетчик, блок считывания, разъем, элемент «И», регистр, дешифратор считывания, блок элементов «И», блок декодирования, приемный регистр. Недостатками известного электронного ключа являются: сложность схемы из-за большого количества дискретных элементов; незащищенность внешних цепей ключа от влияния разрядов статического электричества, обусловленная отсутствием устройств защиты цепей; низкая надежность электронного ключа из-за наличия механических переключателей.
Известен электронный ключ (см. патент РФ №2245977, МПК 7 Е 05 В 49/00, опубл. 2005.02.10), содержащий соединитель, блок защиты цепей, блок сопряжения, блок управления, соединенный с блоком памяти. Его схема более проста и надежна, в ней предусмотрена защита внешних цепей ключа от влияния разрядов статического электричества.
Известно устройство управления электронным замком (см. патент РФ №2209909, МПК 7 Е 05 В 47/00, опубл. 2003.08.10), предназначенное для защиты различных объектов от несанкционированного доступа. Устройство содержит два сдвиговых регистра, мультиплексор, счетчик, блок управления, блок сравнения кодов, блок памяти, две входные шины и две выходные шины. Однако известное устройство управления, как и описанные выше аналоги имеет существенный недостаток, заключающийся в использовании большого количества аналоговых элементов.
Известны аналоги локальных систем контроля и управления доступом в места общего проживания (домофонов), построенные на цифровых элементах:
- многоабонентный аудиодомофон с кодовой клавиатурой «Полис 42», Россия, г. Саратов (см. Журнал «Каталог Системы безопасности» №1 (11) - 2004, с.158);
- домофон фирмы Метаком, Россия, г. Москва (см. там же, с.154).
Домофоны предназначены для установки в подъездах жилых домов и рассчитаны на подключение до 256 абонентов.
Описанные выше домофоны организованы по схеме, использующей идентификатор (карточку или электронный ключ), считыватель, либо механические устройства доступа (ключи). Домофоны содержат также переговорную систему и систему коммутации для набора абонентов. Основным недостатком перечисленных выше домофонов является наличие электронного ключа, который можно потерять, скопировать, передать и
т.д. К недостаткам можно также отнести совмещенность исполнительного устройства с управляющей системой.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является микропроцессорный многоабонентный домофон «ЦИФРАЛ ССД-2094М» производства НПП «Цифрал ЛТД», Россия (см. Каталог «СКУД. Антитерроризм - 2005», с.59). Домофон предназначен для использования в подъездах жилых многоквартирных домов, в офисах и промышленных зданиях, обеспечения вызова и связи посетителей с абонентами. Домофон состоит из электрически связанных между собой считывателя для цифровых контактных ключей Touch Memory, коммутирующего блока со встроенными в него микропроцессором и контроллером, совмещенного с контроллером исполнительного устройства, управляющего объектом управления, то есть замком, а также блока вызова. Кроме того, в состав домофона «ЦИФРАЛ ССД-2094М» входят: блок световой индикации и система звукового оповещения.
Выбранный в качестве прототипа домофон имеет целый ряд достоинств: компактные габариты, современный дизайн, подсветку кнопок клавиатуры, а также возможность установки видеокамеры и возможность открывания двери с использованием общего кода и индивидуальных кодов абонентов. Однако, несмотря на указанные достоинства, недостатком известного домофона является наличие электронного ключа (карточки), которые могут быть скопированы, потеряны или повреждены механически. К недостаткам домофона следует также отнести совмещенность исполнительного устройства с контроллером (управляющей системой). Следствием указанных выше недостатков является невысокая надежность системы. Кроме того, существенным недостатком прототипа является то, что в случае утраты цифрового контактного ключа, его необходимо изготовить заново, что приводит к материальным затратам.
Задачей полезной модели является повышение надежности защиты мест общего проживания путем использования индивидуальных биометрических параметров, определяемых при сканировании отпечатка пальца, при одновременном расширении круга лиц санкционированного доступа без дополнительных затрат.
Для решения поставленных задач предлагается биометрический домофон, который, как и наиболее близкий к нему, выбранный в качестве прототипа, содержит электрически связанные считыватель, контроллер с встроенным в него микропроцессором, исполнительное устройство и объект управления. Биометрический домофон содержит также блок вызова, соединенный через переговорно-коммутирующий блок с контроллером, связанным с блоком световой индикации и системой звукового оповещения. Особенностью предлагаемого биометрического домофона, отличающей ее от известного, принятого за прототип домофона, является то, что считыватель выполнен оптоэлектронным, контроллер дополнен блоком обработки видеоизображения и выделенным цифровым каналом, соединенным с исполнительным устройством релейного типа, представляющим собой цифровой микроконтроллер. Для настройки домофона, регистрации новых пользователей и других операций биометрический домофон может содержать устройство ввода данных, представляющее собой персональный компьютер.
Выполнение задач, поставленных при создании полезной модели, стало возможным благодаря следующему.
В отличие от прототипа, использующего в качестве идентификатора электронный ключ Touch Memory и совместимый с ним считыватель, в заявляемой полезной модели в качестве электронного ключа используется информация, полученная после обработки информации с дактилоскопического сканера. В качестве считывателя в заявляемом домофоне предложено применить оптоэлектронный датчик, с помощью которого определяются индивидуальные биометрические параметры
пользователя, получаемые при сканировании отпечатка его пальца. По этим данным с помощью вновь введенного в контроллер микропроцессорного блока обработки видеоизображения осуществляется преобразование дактилоскопической информации в уникальный код, позволяющий идентифицировать пользователя. Таким образом, дактилоскопическая информация, получаемая при сканировании отпечатка пальца, обеспечивает выполнение главной из поставленных задач -повышение надежности защиты устройства. Одновременно решается и другая проблема - расширение круга лиц санкционированного доступа. Кроме того, отпадает необходимость затрат на изготовление идентификатора - электронного ключа, стоимость которого составляет около двух долларов.
Существенным признаком, включенным в формулу полезной модели, является соединение контроллера с исполнительным устройством по выделенному цифровому каналу. Такое управление уменьшает потенциальную возможность электронного воздействия на объект управления (замок), дополнительно повышая тем самым надежность защиты объекта. Введение в домофон устройства ввода данных обеспечивает настройку домофона, регистрацию новых пользователей и другие операции.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема конкретного примера выполнения биометрического домофона. На функциональной схеме введены следующие обозначения:
1 - оптоэлектронный считыватель;
2 - контроллер;
3 - микропроцессор;
4 - блок обработки видеоизображения;
5 - выделенный цифровой канал;
6 - исполнительное устройство релейного типа;
7 - объект управления (замок);
8 - блок световой индикации;
9 - система звукового оповещения;
10 - блок вызова;
11 - переговорное устройство;
12 - коммутатор;
13 - устройство ввода данных.
Оптоэлектронный считыватель 1 используется в предлагаемой полезной модели для преобразования светового потока, содержащего биометрическую информацию (отпечаток пальца) в цифровые данные (DATA), которые через разъем XI передаются в блок обработки видеоизображения 4 контроллера 2. Через разъем производится также электрическое питание оптоэлектронного считывателя 1 (POWER, GND) и управление его состоянием (CONTROL). Блок обработки видеоизображения 4 предназначен для предварительной фильтрации, обработки, анализа и коррекции растрового изображения, получаемого от оптоэлектронного считывателя 1, а также для преобразования дактилоскопической информации в уникальный код, соответствующий отпечатку пальца. В процессе работы домофона по этому коду производятся операции идентификации пользователя. Контроллер 2 осуществляет функцию управления исполнительным устройством 6 релейного типа через разъем Х8 по выделенному цифровому каналу 5. Через разъемы Х5 и Х6 контроллер 2 управляет устройствами индикации состояния системы: блоком 8 световой индикации и системой 9 звукового оповещения. Сигнал OPEN, поступающий от коммутатора 12 переговорно-коммутирующего блока через разъем Х8, предназначен для разблокирования доступа в помещение по внешней команде (например, из
квартиры). Через разъем USB (X9) при помощи внешнего устройства ввода
данных 13 производится настройка домофона, добавление, удаление пользователя и другие операции. Исполнительное устройство 6 релейного типа предназначено для непосредственного управления устройствами доступа - объектами управления 7, на которые установлен домофон. Используя разъем X11, исполнительное устройство 6 производит либо замыкание, либо размыкание цепи питания объекта управления (замка) 7 (LOCK_PWR_IN, LOCK_PWR_OUT, LOCK_GND), в зависимости от кодированной команды контроллера 2 RELE_CTRL, поступающей вместе с электрическим питанием +12В на разъем X10 исполнительного устройства 6 релейного типа. Объект управления (замок) 7 производит
непосредственное отпирание или запирание двери в охраняемое помещение. В зависимости от типа замка, подача или отключение электрического питания LOCK_PWR_OUT определенной мощности приводит объект управления (замок) 7 в необходимое состояние. Блок световой индикации 8 одновременно с системой звукового оповещения 9 служат для визуального и звукового отображения состояния домофона, режима его работы. Сигналы RED, GREEN, GND разъема Х2 и SOUND, GND разъема Х3 используются контроллером 2 для передачи необходимой информации указанным блокам 8 и 9 домофона. Переговорно-коммутирующий блок домофона состоит из переговорного устройства 11, посредством которого осуществляется голосовая связь между абонентами домофона, и коммутатора 12, который позволяет открывать доступ и осуществлять вызов любого абонента.
В заявляемой полезной модели в качестве оптоэлектронного считывателя 1 используется, например, оптоэлектронный датчик производства компании NITGEN, Южная Корея, Сеул. Контроллер 2 выполнен на базе микросхем ATmega8L-8MI (MLF32) производства компании «ATMEL» (США), а также других промышленно выпускаемых микросхем, например, ADM101EARM (mSOIC), 74HC125D(SO-14).
Исполнительное устройство 6 релейного типа представляет собой цифровой микроконтроллер, собранный на базе промышленно выпускаемой микросхемы ATmega8-16MI (MLF32) производства компании «ATMEL» (США) и других промышленно выпускаемых радиоэлектронных элементов. В качестве реле может быть использовано, например, реле LS (Россия), а в качестве замков - электромагнитные замки ML-395A (Тайвань), ML-194 (Россия), электромеханический замок ЗВД2 или их аналоги.
Биометрический домофон работает следующим образом. Лицо, обладающее правом доступа, прикладывает палец к окну оптоэлектронного биометрического считывателя 1. Происходит считывание отпечатка пальца. Полученная считывателем 1 дактилоскопическая информация передается в микропроцессорный блок обработки видеоизображения 4, в котором она преобразуется в уникальный код, соответствующий отпечатку пальца, сравнивается с информацией, хранящейся в блоке памяти микропроцессорного блока обработки видеоизображения 4, и в случае совпадения контроллер 2 через разъем Х8, по выделенному цифровому каналу 5 дает команду исполнительному устройству 6 релейного типа. При этом в блоке световой индикации 8 зажигается индикатор зеленого цвета, одновременно с которым раздается короткий звуковой сигнал. Одновременно исполнительное устройство 6 производит подачу открывающего сигнала на объект управления (замок) 7, который непосредственно отпирает или запирает двери в охраняемое помещение. В случае неудачной идентификации сигнал на отпирание объекта управления (замка) 7 не вырабатывается, при этом загорается красный индикатор и звучит длительный звуковой сигнал. Для настройки домофона, регистрации новых пользователей и некоторых других операций биометрический домофон содержит устройство ввода данных 13, представляющее собой персональный компьютер.
Таким образом, в заявляемой полезной модели за счет использования индивидуальных биометрических параметров, определяемых при сканировании отпечатка пальца и нового, отличного от прототипа, схемного решения домофона появилась возможность без дополнительных затрат повысить надежность защиты охраняемых объектов а также значительно расширить круг лиц санкционированного доступа.