谈谈门禁系统在地铁中的应用

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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。

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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。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
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、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。

2.1.2
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。

2.2
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是门禁系统的管理控制中心,实现对各车站(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
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
车站级门禁系统是由车站门禁系统管理工作站对本站门禁进行数据管理、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
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
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。

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.
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。
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
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