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淺談門禁系統(tǒng)在地鐵中的應用
畢業(yè)論文摘要：針對地鐵對門禁系統(tǒng)的要求，闡述了它在門禁系統(tǒng)的組成和功能，并在實踐中付之以用。
關鍵詞：地鐵;大型門禁綜合管理系統(tǒng);網(wǎng)絡控制器;TCP/IP;IPX
1概述
隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展和廣泛的應用，門禁系統(tǒng)的發(fā)展也由傳統(tǒng)的主從式智能門禁系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換為基于Internet的遠程、網(wǎng)絡控制模式。門禁管理系統(tǒng)由單1的門禁控制管理功能發(fā)展到集計算機技術、通訊技術、自動識別技術、機械工程和安全管理的大型門禁綜合管理系統(tǒng)。
地鐵門禁系統(tǒng)屬于大型門禁系統(tǒng)，它具有控制點數(shù)多、數(shù)據(jù)通訊量大、數(shù)據(jù)傳輸距離遠、聯(lián)動設備多、安全性能要求高等特點。
下面就對門禁系統(tǒng)在地鐵中的構(gòu)成及其功能進行介紹。
2地鐵門禁系統(tǒng)的構(gòu)成
地鐵門禁系統(tǒng)構(gòu)成由4大部分構(gòu)成：第1，系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡;第2，中央級門禁管理系統(tǒng);第3，車站級門禁管理系統(tǒng);第4，現(xiàn)場級門禁設備。在運營中形成了兩級管理3級控制的管理模式。
地鐵門禁系統(tǒng)是以車站為單位，由車站控制室的車站級門禁系統(tǒng)工作站對車站內(nèi)設備房門禁設備進行統(tǒng)1管理。各車站的車站門禁系統(tǒng)管理工作站通過光纖通訊網(wǎng)絡將各站點的數(shù)據(jù)信息上傳至中央級門禁系統(tǒng)。中央級門禁系統(tǒng)統(tǒng)1管理全線門禁系統(tǒng)。
2.1系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡
系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡由兩部分構(gòu)成，第1，全線骨干網(wǎng)絡。即各站點門禁系統(tǒng)工作站由光纖網(wǎng)絡連接進行全線通訊;第2，車站級網(wǎng)絡。車站級網(wǎng)絡采用現(xiàn)場總線方式將車站內(nèi)各現(xiàn)場門禁設備連接。
2.1.1全線骨干網(wǎng)
門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓歉删W(wǎng)采用的是基于工業(yè)以太網(wǎng)技術。工業(yè)以太網(wǎng)是以太網(wǎng)技術在控制網(wǎng)絡延伸的產(chǎn)物，協(xié)議組包括了物理層的以太網(wǎng)物理層、鏈路層的以太網(wǎng)MAC、網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡互聯(lián)協(xié)議IP、傳輸層的傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP等，工業(yè)以太網(wǎng)與OSI互聯(lián)參考模型的對照關系如下圖1所示。工業(yè)以太網(wǎng)的物理層與鏈路層采用IEEE802.3標準。
地鐵門禁系統(tǒng)是通過基于工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信，車站門禁系統(tǒng)管理工作站通過工業(yè)級千兆光纖交換機可以直接上全線光纖以太網(wǎng)，通信速率達10M或100M，系統(tǒng)任何1臺車站門禁系統(tǒng)工作站可以直接以TCP/IP或IPX協(xié)議與客戶內(nèi)部服務器進行數(shù)據(jù)交換，實時共享全系統(tǒng)所有資源。其特點是：數(shù)據(jù)傳輸、交換、共享以及遠程訪問容易、方便，數(shù)據(jù)處理速度快，動作響應速度快。地鐵全線門禁系統(tǒng)網(wǎng)絡如圖2所示。
2.1.2車站級門禁系統(tǒng)網(wǎng)絡
車站門禁系統(tǒng)網(wǎng)絡采用的是現(xiàn)場總線方式，將多臺門禁網(wǎng)絡控制器分別掛在RS485現(xiàn)場總線上，通過ATM方式進行數(shù)據(jù)通訊，所有設備的信息通過RS485轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)換器與車站的工作站連接。特點是通訊距離遠，RS485現(xiàn)場總線在不加中繼的情況下有效通訊距離是1200米;門禁網(wǎng)絡控制器的每個RS485口，可帶多臺門禁控制器設備。車站級門禁系統(tǒng)包括各車站級的門禁系統(tǒng)和控制中心站級的門禁系統(tǒng)。車站門禁系統(tǒng)網(wǎng)絡如圖3所示。
2.2中央級門禁管理系統(tǒng)
中央級門禁系統(tǒng)是集中處理下級門禁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，即通過中央級門禁系統(tǒng)對控制中心大樓、各車站級門禁系統(tǒng)的下1級進行操作管理。
主要的設備有中央門禁管理服務器、管理工作站、數(shù)據(jù)服務器、數(shù)據(jù)庫軟件、門禁系統(tǒng)管理操作軟件以及交換機。
2.2.1門禁系統(tǒng)管理服務器
門禁系統(tǒng)管理服務器主要功能是監(jiān)視各車站門狀態(tài)、故障信息以及存儲歷史記錄。
2.2.2中央級系統(tǒng)管理工作站
中央級系統(tǒng)管理工作站是門禁系統(tǒng)的管理控制中心，實現(xiàn)對各車站(區(qū)域)系統(tǒng)內(nèi)的所有門禁終端的監(jiān)控，滿足系統(tǒng)運作、授權(quán)、設備監(jiān)測與控制、網(wǎng)絡管理、數(shù)據(jù)庫管理、維修管理、及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中采集、統(tǒng)計、保存、查詢等功能。
2.2.3數(shù)據(jù)庫軟件
數(shù)據(jù)庫就是將數(shù)據(jù)以1定的格式、1定的標準，按照1定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要求，構(gòu)造的1組數(shù)據(jù)文件，按照確定的存取路徑，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源的調(diào)用。常用的數(shù)據(jù)庫有SQLServer、Oracle、Sybase。
2.2.4工業(yè)級交換機
中央級門禁系統(tǒng)工業(yè)級交換機具有支持網(wǎng)管功能�？梢詫π畔⒘髁窟M行管理監(jiān)視、分析;可以為應用數(shù)據(jù)流分配帶寬、優(yōu)先級及控制網(wǎng)絡訪問;可以通過VLAN(虛擬局域網(wǎng)絡)技術強化網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡安全，控制不必要的數(shù)據(jù)廣播。
2.2.5門禁系統(tǒng)管理操作軟件
門禁系統(tǒng)管理軟件基于視窗操作平臺，穩(wěn)定運行于WINDOWS2000、WINDOWSNT、WINDOWSXP等操作系統(tǒng)。
主要功能如下：
控制器管理功能：監(jiān)控車站級工作站運行狀態(tài)，收集車站級工作站運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫的建立、備份、清除;門禁卡授權(quán)管理功能設置車站系統(tǒng)運作參數(shù)，下達運作命令及設置系統(tǒng)運行模式到各個車站;緊急狀態(tài)下可以解除車站門禁狀態(tài)。
卡片管理功能：發(fā)卡、退卡、掛失卡。
記錄管理功能：對操作信息、報警信息進行實時記錄、歷史記錄;進行故障查詢和分析，可以自行編輯報表，也可自動生成日、周、月、年的報表;進行檔案資料的記錄和存儲。
網(wǎng)絡監(jiān)視管理功能：對系統(tǒng)及網(wǎng)絡具有在線監(jiān)視、自診斷、自恢復及在線修復功能，并可顯示網(wǎng)絡負荷情況。
2.3車站級門禁系統(tǒng)
車站級門禁系統(tǒng)是由車站門禁系統(tǒng)管理工作站對本站門禁進行數(shù)據(jù)管理、處理。監(jiān)視現(xiàn)場設備狀態(tài)、故障等。
車站級門禁系統(tǒng)由車站系統(tǒng)管理工作站、門禁網(wǎng)絡控制器、車站門禁系統(tǒng)管理軟件構(gòu)成。
2.3.1車站級門禁系統(tǒng)管理工作站
車站級門禁系統(tǒng)管理工作站是車站門禁系統(tǒng)實現(xiàn)對本車站系統(tǒng)內(nèi)的所有門禁終端的監(jiān)控，滿足系統(tǒng)運作、授權(quán)、設備監(jiān)測與控制、網(wǎng)絡管理、數(shù)據(jù)庫管理、維修管理、及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中采集、統(tǒng)計、保存、查詢等功能。2.3.2門禁網(wǎng)絡控制器
門禁網(wǎng)絡控制器將電源、控制、驅(qū)動、通訊集成為1體的設備，通過提供RS232轉(zhuǎn)RS485的通訊接口與車站級的門禁控制器連接。門禁網(wǎng)絡控制器提供了多個RS485通訊接口，1般有2至8個通訊接口，每條RS485總線可以驅(qū)動多個門禁控制器。理論上，每條RS485總線可以攜帶256臺門禁控制器，但是考慮到工程實施的實際情況，1般只攜帶不大于32臺門禁控制器。
2.3.3車站門禁系統(tǒng)管理軟件
通訊管理功能：能接收中央級管理工作站系統(tǒng)下達的系統(tǒng)參數(shù)，同時將參數(shù)下達到相關門禁終端;車站管理工作站與中央級系統(tǒng)管理工作站之間網(wǎng)絡中斷時，車站門禁系統(tǒng)也能正常工作，在通訊網(wǎng)絡連通時，將網(wǎng)絡中斷時間內(nèi)的數(shù)據(jù)上傳至中央級系統(tǒng)管理工作站。
管理功能：能監(jiān)控門禁終端的運行狀態(tài)，在門禁終端狀態(tài)變化時應能自動接收其狀態(tài)數(shù)據(jù)，自動查詢門禁終端的狀態(tài)數(shù)據(jù)，保存接收設備狀態(tài)數(shù)據(jù)。
軟件自動更新功能：車站級系統(tǒng)管理工作站應能接收中央級系統(tǒng)管理工作站下載的門禁終端更新軟件，具備自身及通過車站(或本區(qū)域)網(wǎng)絡對門禁終端的軟件更新功能。
2.4現(xiàn)場級門禁系統(tǒng)
現(xiàn)場級門禁系統(tǒng)由門禁控制器、讀卡器、門鎖、緊急開門按鈕等設備構(gòu)成。
2.4.1門禁控制器
門禁控制器通�？煞譃�1體式和分體式，1體式即控制器與讀卡器連成1體的門禁設備。它具有體積小、功能簡潔、安裝簡易等特點。在民用建筑上使用較多。分體式即控制器與讀卡器分散獨立安裝。特點是接線較多、復雜，體積較1體式大。
分體式門禁系統(tǒng)是典型結(jié)構(gòu)，下面就對該典型結(jié)構(gòu)進行分析：
門禁控制器是將電源、控制、驅(qū)動、通訊集成為1體的設備。實現(xiàn)功能如下：可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)或獨立工作;當與門禁網(wǎng)絡控制器聯(lián)系中斷時，門禁控制器能自動轉(zhuǎn)入獨立工作模式，并能識別門禁卡中與系統(tǒng)吻合的密碼，從而實現(xiàn)基本的門禁功能;對數(shù)據(jù)進行存儲和保護;對非正常狀態(tài)的開門即時報警，將報警信息上傳門禁網(wǎng)絡控制器;可以通過通訊網(wǎng)絡下載更新車站系統(tǒng)軟件。
2.4.2讀卡器
讀卡器是將讀取到的卡片信息進行鑒證、識別，并將數(shù)據(jù)處理上傳至門禁控制器由門禁控制器發(fā)出相關工作指令，門鎖執(zhí)行動作。
2.4.3卡片
通過讀卡或讀卡加密方式來識別進出權(quán)限，按卡片的種類可以分為磁卡和射頻卡兩種卡片。
磁卡：采用接觸式讀取卡片的信息。其特點成本低，讀卡設備易磨損，使用壽命短，卡片易復制，卡片信息容易在外界磁場下丟失，導致卡片wu效。
射頻卡：射頻卡采用非接觸方式與讀卡設備進行數(shù)據(jù)交換，1般采用13.56MHz的頻率進行數(shù)據(jù)交換。具有方便安全，使用壽命長，卡片很難被復制，卡片信息保存10年。射頻卡可以分為Mifare1卡、Motorola卡、EM卡、HID卡、Legic卡等。
2.4.4門鎖
門鎖是門禁系統(tǒng)的執(zhí)行部件，根據(jù)門的材料、出門要求等不同的需求選取不同的鎖具：主要有以下幾種類型：
電磁鎖：電磁鎖斷電開門，符合消防要求。并配有多種安裝架以供選擇。適用于單向的木門、玻璃門、防火門、對開的電動門。
陽極鎖：陽極瑣是斷電開門，符合消防要求。安裝在門框的上部與電磁鎖不同的是陽極鎖適用于雙向的木門、玻璃門、防火門，而且本身帶有門磁檢測器，可隨時檢測門的安全狀態(tài)。
陰極鎖：陰極鎖1般為通電開門，適用單向木門。安裝需配UPS電源，停電時陰極鎖是所門的。
2.4.5緊急開門按鈕
緊急開門按鈕直接接在電瑣的供電回路里，安裝方式與門鎖的安裝有關，在打碎玻璃后保證電鎖處于打開狀態(tài)，在緊急情況下保證疏散通道暢通。
3系統(tǒng)運行模式
地鐵門禁系統(tǒng)現(xiàn)場設備運作模式有3種：第1，在線模式;第2，離線模式;第3，災害模式。
在線模式：即全線各車站處于正常的運行狀態(tài)，門禁系統(tǒng)的所有設備都處于正常的工作狀態(tài)。門禁控制器將信息上傳到車站級設備，收到車站級設備的指令。
離線模式：根據(jù)所保存的安全參數(shù)進行分析判斷，使門的正常開啟不受影響。在與車站級設備的通信中斷的情況下，自動的轉(zhuǎn)為離線模式工作，且離線后重新在線時，離線的信息可以重新上傳到車站級設備。
災害模式：當發(fā)生火災時，自動的轉(zhuǎn)為災害模式。將所有設備房電鎖均處于開門狀態(tài)，與此同時，自動售檢票系統(tǒng)的閘機門也處于打開狀態(tài)。
4結(jié)束語
隨著技術的不斷發(fā)展更新，相信在不久的將來門禁系統(tǒng)為地鐵帶來更加的安全、有效、方便、快捷。
【參考文獻】
⑴陽憲惠.工業(yè)數(shù)據(jù)通訊與控制網(wǎng)絡，北京.清華大學出版社2003
⑵《地鐵設計規(guī)范》GB50157-2003北京中國計劃出版社
⑶《智能建筑設計標準》GB/T50314-2000北京中國計劃出版社
⑷王愛英.智能卡技術.北京.清華大學出版社2000
畢業(yè)論文網(wǎng) 論文
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