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第 1 页 禁系统应用论文 特征码 NyKDgONqWVCGiAejkBAb 1 概述 随着网络技术的发展和广泛的应用,门禁系统的发展也由 传统的主从式智能门禁系统模式转换为基于 Internet 的远程、 网络控制模式。门禁管理系统由单一的门禁控制管理功能发展 到集计算机技术、通讯技术、自动识别技术、机械工程和安全 管理的大型门禁综合管理系统。 地铁门禁系统属于大型门禁系统,它具有控制点数多、数 据通讯量大、数据传输距离远、联动设备多、安全性能要求高 等特点。 下面就对门禁系统在地铁中的构成及其功能进行介绍。 2 地铁门禁系统的构成 地铁门禁系统构成由四大部分构成:第一,系统通讯网络; 第二,中央级门禁管理系统;第三,车站级门禁管理系统;第四,现 场级门禁设备。在运营中形成了两级管理三级控制的管理模式。 第 2 页 地铁门禁系统是以车站为单位,由车站控制室的车站级门 禁系统工作站对车站内设备房门禁设备进行统一管理。各车站 的车站门禁系统管理工作站通过光纤通讯网络将各站点的数据 信息上传至中央级门禁系统。中央级门禁系统统一管理全线门 禁系统。 2.1 系统通讯网络 系统通讯网络由两部分构成,第一,全线骨干网络。即各 站点门禁系统工作站由光纤网络连接进行全线通讯;第二,车站 级网络。车站级网络采用现场总线方式将车站内各现场门禁设 备连接。 2.1.1 全线骨干网 门禁系统数据传输的骨干网采用的是基于工业以太网技 术。工业以太网是以太网技术在控制网络延伸的产物,协议组包 括了物理层的以太网物理层、链路层的以太网 MAC、网络层的 网络互联协议 IP、传输层的传输控制协议 TCP 和用户数据协议 UDP 等,工业以太网与 OSI 互联参考模型的对照关系如下图 1 所 示。工业以太网的物理层与链路层采用 IEEE802.3 标准。 地铁门禁系统是通过基于工业以太网进行数据通信,车站 门禁系统管理工作站通过工业级千兆光纤交换机可以直接上全 线光纤以太网,通信速率达 10M 或 100M,系统任何一台车站门禁 系统工作站可以直接以 TCP/IP 或 IPX 协议与客户内部服务器进 行数据交换,实时共享全系统所有资源。其特点是:数据传输、 第 3 页 交换、共享以及远程访问容易、方便,数据处理速度快,动作响 应速度快。地铁全线门禁系统网络如图 2 所示。 2.1.2 车站级门禁系统网络 车站门禁系统网络采用的是现场总线方式,将多台门禁网 络控制器分别挂在 RS485 现场总线上,通过 ATM 方式进行数据通 讯,所有设备的信息通过 RS485 转 RS232 的转换器与车站的工作 站连接。特点是通讯距离远,RS485 现场总线在不加中继的情况 下有效通讯距离是 1200 米;门禁网络控制器的每个 RS485 口,可 带多台门禁控制器设备。车站级门禁系统包括各车站级的门禁 系统和控制中心站级的门禁系统。车站门禁系统网络如图 3 所 示。 2.2 中央级门禁管理系统 中央级门禁系统是集中处理下级门禁系统的数据信息,即 通过中央级门禁系统对控制中心大楼、各车站级门禁系统的下 一级进行操作管理。 主要的设备有中央门禁管理服务器、管理工作站、数据 服务器、数据库软件、门禁系统管理操作软件以及交换机。 2.2.1 门禁系统管理服务器 门禁系统管理服务器主要功能是监视各车站门状态、故 障信息以及存储历史记录。 2.2.2 中央级系统管理工作站 中央级系统管理工作站是门禁系统的管理控制中心,实现 第 4 页 对各车站(区域)系统内的所有门禁终端的监控,满足系统运作、 授权、设备监测与控制、网络管理、数据库管理、维修管理、 及系统数据的集中采集、统计、保存、查询等功能。 2.2.3 数据库软件 数据库就是将数据以一定的格式、一定的标准,按照一定 的数据结构要求,构造的一组数据文件,按照确定的存取路径,实 现对数据资源的调用。常用的数据库有 SQLServer、Oracle、Sybase。 2.2.4 工业级交换机 中央级门禁系统工业级交换机具有支持网管功能。可以 对信息流量进行管理监视、分析;可以为应用数据流分配带宽、 优先级及控制 网络访问;可以通过 VLAN(虚拟局域网络)技术强化网络管理和 网络安全,控制不必要的数据广播。 2.2.5 门禁系统管理操作软件 门禁系统管理软件基于视窗操作平台,稳定运行于 WINDOWS2000、WINDOWSNT、WINDOWSXP 等操作系统。 主要功能如下: 控制器管理功能:监控车站级工作站运行状态,收集车站 级工作站运行状态数据,数据库的建立、备份、清除;门禁卡授 权管理功能设置车站系统运作参数,下达运作命令及设置系统运 第 5 页 行模式到各个车站;紧急状态下可以解除车站门禁状态。 卡片管理功能:发卡、退卡、挂失卡。 记录管理功能:对操作信息、报警信息进行实时记录、历 史记录;进行故障查询和分析,可以自行编辑报表,也可自动生成 日、周、月、年的报表;进行档案资料的记录和存储。 网络监视管理功能:对系统及网络具有在线监视、自诊断、 自恢复及在线修复功能,并可显示网络负荷情况。 2.3 车站级门禁系统 车站级门禁系统是由车站门禁系统管理工作站对门禁进 行数据管理、处理。监视现场设备状态、故障等。 车站级门禁系统由车站系统管理工作站、门禁网络控制 器、车站门禁系统管理软件构成。 2.3.1 车站级门禁系统管理工作站 车站级门禁系统管理工作站是车站门禁系统实现对本车 站系统内的所有门禁终端的监控,满足系统运作、授权、设备监 测与控制、网络管理、数据库管理、维修管理、及系统数据的 集中采集、统计、保存、查询等功能。 2.3.2 门禁网络控制器 门禁网络控制器将电源、控制、驱动、通讯集成为一体 的设备,通过提供 RS232 转 RS485 的通讯接口与车站级的门禁控 制器连接。门禁网络控制器提供了多个 RS485 通讯接口,一般有 第 6 页 2 至 8 个通讯接口,每条 RS485 总线可以驱动多个门禁控制器。 理论上,每条 RS485 总线可以携带 256 台门禁控制器,但是考虑 到工程实施的实际情况,一般只携带不大于 32 台门禁控制器。 2.3.3 车站门禁系统管理软件 通讯管理功能:能接收中央级管理工作站系统下达的系统 参数,同时将参数下达到相关门禁终端;车站管理工作站与中央 级系统管理工作站之间网络中断时,车站门禁系统也能正常工作,在 通讯网络连通时,将网络中断时间内的数据上传至中央级系统管 理工作站。 管理功能:能监控门禁终端的运行状态,在门禁终端状态 变化时应能自动接收其状态数据,自动查询门禁终端的状态数据,保 存接收设备状态数据。 软件自动更新功能:车站级系统管理工作站应能接收中央 级系统管理工作站下载的门禁终端更新软件,具备自身及通过车 站(或本区域)网络对门禁终端的软件更新功能。 2.4 现场级门禁系统 现场级门禁系统由门禁控制器、读卡器、门锁、紧急开 门按钮等设备构成。 2.4.1 门禁控制器 门禁控制器通常可分为一体式和分体式,一体式即控制器 与读卡器连成一体的门禁设备。它具有体积小、功能简洁、安 装简易等特点。在民用建筑上使用较多。分体式即控制器与读 第 7 页 卡器分散独立安装。特点是接线较多、复杂,体积较一体式大。 分体式门禁系统是典型结构,下面就对该典型结构进行分 析: 门禁控制器是将电源、控制、驱动、通讯集成为一体的 设备。实现功能如下:可以实现联网或独立工作;当与门禁网络 控制器联系中断时,门禁控制器能自动转入独立工作模式,并能 识别门禁卡中与系统吻合的密码,从而实现基本的门禁功能;对 数据进行存储和保护;对非正常状态的开门即时报警,将报警信 息上传门禁网络控制器;可以通过通讯网络下载更新车站系统软 件。 2.4.2 读卡器 读卡器是将读取到的卡片信息进行鉴证、识别,并将数据 处理上传至门禁控制器由门禁控制器发出相关工作指令,门锁执 行动作。 2.4.3 卡片 通过读卡或读卡加密方式来识别进出权限,按卡片的种类 可以分为磁卡和射频卡两种卡片。 磁卡:采用接触式读取卡片的信息。其特点成本低,读卡 设备易磨损,使用寿命 短,卡片易复制,卡片信息容易在外界磁场下丢失,导致卡片无效。 第 8 页 射频卡:射频卡采用非接触方式与读卡设备进行数据交换,一 般采用 13.56MHz 的频率进行数据交换。具有方便安全,使用寿 命长,卡片很难被复制,卡片信息保存 10 年。射频卡可以分为 Mifare1 卡、Motorola 卡、EM 卡、HID 卡、Legic 卡等。 2.4.4 门锁 门锁是门禁系统的执行部件,根据门的材料、出门要求等 不同的需求选取不同的锁具:主要有以下几种类型: 电磁锁:电磁锁断电开门,符合消防要求。并配有多种安 装架以供选择。适用于单向的木门、玻璃门、防火门、对开的 电动门。 阳极锁:阳极琐是断电开门,符合消防要求。安装在门框 的上部与电磁锁不同的是阳极锁适用于双向的木门、玻璃门、 防火门,而且本身带有门磁检测器,可随时检测门的安全状态。 阴极锁:阴极锁一般为通电开门,适用单向木门。安装需 配 UPS 电源,停电时阴极锁是所门的。 2.4.5 紧急开门按钮 紧急开门按钮直接接在电琐的供电回路里,安装方式与门 锁的安装有关,在打碎玻璃后保证电锁处于打开状态,在紧急情 况下保证疏散通道畅通。 3 系统运行模式 地铁门禁系统现场设备运作模式有三种:第一,在线模式; 第二,离线模式;第三,灾害模式。 第 9 页 在线模式:即全线各车站处于正常的运行状态,门禁系统 的所有设备都处于正常的工作状态。门禁控制器将信息上传到 车站级设备,收到车站级设备的指令。 离线模式:根据所保存的安全参数进行分析判断,使门的 正常开启不受影响。在与车站级设备的通信中断的情况下,自动 的转为离线模式工作,且离线后重新在线时,离线的信息可以重 新上传到车站级设备。 灾害模式:当发生火灾时,自动的转为灾害模式。将所有 设备房电锁均处于开门状态,与此同时,自动售检票系统的闸机 门也处于打开状态。 4 结束语 随着技术的不断发展更新,相信在不久的将来门禁系统为 地铁带来更加的安全、有效、方便、快捷。