淺談門(mén)禁系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用

摘要：針對(duì)地鐵對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)的要求，闡述了它在門(mén)禁系統(tǒng)的組成和功能，并在實(shí)踐中付之以用。

關(guān)鍵詞：地鐵;大型門(mén)禁綜合管理系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)控制器;TCP/IP;IPX
 
1概述
      隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，門(mén)禁系統(tǒng)的發(fā)展也由傳統(tǒng)的主從式智能門(mén)禁系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換為基于Internet的遠(yuǎn)程、網(wǎng)絡(luò)控制模式。門(mén)禁管理系統(tǒng)由單1的門(mén)禁控制管理功能發(fā)展到集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、機(jī)械工程和安全管理的大型門(mén)禁綜合管理系統(tǒng)。
      地鐵門(mén)禁系統(tǒng)屬于大型門(mén)禁系統(tǒng)，它具有控制點(diǎn)數(shù)多、數(shù)據(jù)通訊量大、數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)、聯(lián)動(dòng)設(shè)備多、安全性能要求高等特點(diǎn)。
      下面就對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)在地鐵中的構(gòu)成及其功能進(jìn)行介紹。
2地鐵門(mén)禁系統(tǒng)的構(gòu)成
      地鐵門(mén)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(luò);第2，中央級(jí)門(mén)禁管理系統(tǒng);第3，車(chē)站級(jí)門(mén)禁管理系統(tǒng);第4，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)門(mén)禁設(shè)備。在運(yùn)營(yíng)中形成了兩級(jí)管理3級(jí)控制的管理模式。
      地鐵門(mén)禁系統(tǒng)是以車(chē)站為單位，由車(chē)站控制室的車(chē)站級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)工作站對(duì)車(chē)站內(nèi)設(shè)備房門(mén)禁設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)1管理。各車(chē)站的車(chē)站門(mén)禁系統(tǒng)管理工作站通過(guò)光纖通訊網(wǎng)絡(luò)將各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息上傳至中央級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)。中央級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)統(tǒng)1管理全線門(mén)禁系統(tǒng)。
2.1系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)
      系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)由兩部分構(gòu)成，第1，全線骨干網(wǎng)絡(luò)。即各站點(diǎn)門(mén)禁系統(tǒng)工作站由光纖網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行全線通訊;第2，車(chē)站級(jí)網(wǎng)絡(luò)。車(chē)站級(jí)網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式將車(chē)站內(nèi)各現(xiàn)場(chǎng)門(mén)禁設(shè)備連接。
2.1.1全線骨干網(wǎng)
      門(mén)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(shù)。工業(yè)以太網(wǎng)是以太網(wǎng)技術(shù)在控制網(wǎng)絡(luò)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(luò)層的網(wǎng)絡(luò)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(duì)照關(guān)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(biāo)準(zhǔn)。
      地鐵門(mén)禁系統(tǒng)是通過(guò)基于工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，車(chē)站門(mén)禁系統(tǒng)管理工作站通過(guò)工業(yè)級(jí)千兆光纖交換機(jī)可以直接上全線光纖以太網(wǎng)，通信速率達(dá)10M或100M，系統(tǒng)任何1臺(tái)車(chē)站門(mén)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(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)時(shí)共享全系統(tǒng)所有資源。其特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳輸、交換、共享以及遠(yuǎn)程訪問(wèn)容易、方便，數(shù)據(jù)處理速度快，動(dòng)作響應(yīng)速度快。地鐵全線門(mén)禁系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。
2.1.2車(chē)站級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
      車(chē)站門(mén)禁系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用的是現(xiàn)場(chǎng)總線方式，將多臺(tái)門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器分別掛在RS485現(xiàn)場(chǎng)總線上，通過(guò)ATM方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，所有設(shè)備的信息通過(guò)RS485轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)換器與車(chē)站的工作站連接。特點(diǎn)是通訊距離遠(yuǎn)，RS485現(xiàn)場(chǎng)總線在不加中繼的情況下有效通訊距離是1200米;門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器的每個(gè)RS485口，可帶多臺(tái)門(mén)禁控制器設(shè)備。車(chē)站級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)包括各車(chē)站級(jí)的門(mén)禁系統(tǒng)和控制中心站級(jí)的門(mén)禁系統(tǒng)。車(chē)站門(mén)禁系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。
2.2中央級(jí)門(mén)禁管理系統(tǒng)
      中央級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)是集中處理下級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，即通過(guò)中央級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)對(duì)控制中心大樓、各車(chē)站級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)的下1級(jí)進(jìn)行操作管理。
      主要的設(shè)備有中央門(mén)禁管理服務(wù)器、管理工作站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、門(mén)禁系統(tǒng)管理操作軟件以及交換機(jī)。
2.2.1門(mén)禁系統(tǒng)管理服務(wù)器
      門(mén)禁系統(tǒng)管理服務(wù)器主要功能是監(jiān)視各車(chē)站門(mén)狀態(tài)、故障信息以及存儲(chǔ)歷史記錄。
2.2.2中央級(jí)系統(tǒng)管理工作站
      中央級(jí)系統(tǒng)管理工作站是門(mén)禁系統(tǒng)的管理控制中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)各車(chē)站(區(qū)域)系統(tǒng)內(nèi)的所有門(mén)禁終端的監(jiān)控，滿足系統(tǒng)運(yùn)作、授權(quán)、設(shè)備監(jiān)測(cè)與控制、網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、維修管理、及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中采集、統(tǒng)計(jì)、保存、查詢等功能。
2.2.3數(shù)據(jù)庫(kù)軟件
      數(shù)據(jù)庫(kù)就是將數(shù)據(jù)以1定的格式、1定的標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)資源的調(diào)用。常用的數(shù)據(jù)庫(kù)有SQLServer、Oracle、Sybase。
2.2.4工業(yè)級(jí)交換機(jī)
      中央級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)工業(yè)級(jí)交換機(jī)具有支持網(wǎng)管功能�？梢詫�(duì)信息流量進(jìn)行管理監(jiān)視、分析;可以為應(yīng)用數(shù)據(jù)流分配帶寬、優(yōu)先級(jí)及控制網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn);可以通過(guò)VLAN(虛擬局域網(wǎng)絡(luò))技術(shù)強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全，控制不必要的數(shù)據(jù)廣播。
2.2.5門(mén)禁系統(tǒng)管理操作軟件
      門(mén)禁系統(tǒng)管理軟件基于視窗操作平臺(tái)，穩(wěn)定運(yùn)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(chē)站級(jí)工作站運(yùn)行狀態(tài)，收集車(chē)站級(jí)工作站運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、備份、清除;門(mén)禁卡授權(quán)管理功能設(shè)置車(chē)站系統(tǒng)運(yùn)作參數(shù)，下達(dá)運(yùn)作命令及設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行模式到各個(gè)車(chē)站;緊急狀態(tài)下可以解除車(chē)站門(mén)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(duì)操作信息、報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄、歷史記錄;進(jìn)行故障查詢和分析，可以自行編輯報(bào)表，也可自動(dòng)生成日、周、月、年的報(bào)表;進(jìn)行檔案資料的記錄和存儲(chǔ)。
      網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視管理功能：對(duì)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)具有在線監(jiān)視、自診斷、自恢復(fù)及在線修復(fù)功能，并可顯示網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況。
2.3車(chē)站級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)
      車(chē)站級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)是由車(chē)站門(mén)禁系統(tǒng)管理工作站對(duì)本站門(mén)禁進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、處理。監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)、故障等。
      車(chē)站級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)由車(chē)站系統(tǒng)管理工作站、門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器、車(chē)站門(mén)禁系統(tǒng)管理軟件構(gòu)成。
2.3.1車(chē)站級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)管理工作站
      車(chē)站級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)管理工作站是車(chē)站門(mén)禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)本車(chē)站系統(tǒng)內(nèi)的所有門(mén)禁終端的監(jiān)控，滿足系統(tǒng)運(yùn)作、授權(quán)、設(shè)備監(jiān)測(cè)與控制、網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、維修管理、及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中采集、統(tǒng)計(jì)、保存、查詢等功能。2.3.2門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器
      門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器將電源、控制、驅(qū)動(dòng)、通訊集成為1體的設(shè)備，通過(guò)提供RS232轉(zhuǎn)RS485的通訊接口與車(chē)站級(jí)的門(mén)禁控制器連接。門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器提供了多個(gè)RS485通訊接口，1般有2至8個(gè)通訊接口，每條RS485總線可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)門(mén)禁控制器。理論上，每條RS485總線可以攜帶256臺(tái)門(mén)禁控制器，但是考慮到工程實(shí)施的實(shí)際情況，1般只攜帶不大于32臺(tái)門(mén)禁控制器。
2.3.3車(chē)站門(mén)禁系統(tǒng)管理軟件
      通訊管理功能：能接收中央級(jí)管理工作站系統(tǒng)下達(dá)的系統(tǒng)參數(shù)，同時(shí)將參數(shù)下達(dá)到相關(guān)門(mén)禁終端;車(chē)站管理工作站與中央級(jí)系統(tǒng)管理工作站之間網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，車(chē)站門(mén)禁系統(tǒng)也能正常工作，在通訊網(wǎng)絡(luò)連通時(shí)，將網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)上傳至中央級(jí)系統(tǒng)管理工作站。
      管理功能：能監(jiān)控門(mén)禁終端的運(yùn)行狀態(tài)，在門(mén)禁終端狀態(tài)變化時(shí)應(yīng)能自動(dòng)接收其狀態(tài)數(shù)據(jù)，自動(dòng)查詢門(mén)禁終端的狀態(tài)數(shù)據(jù)，保存接收設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。
      軟件自動(dòng)更新功能：車(chē)站級(jí)系統(tǒng)管理工作站應(yīng)能接收中央級(jí)系統(tǒng)管理工作站下載的門(mén)禁終端更新軟件，具備自身及通過(guò)車(chē)站(或本區(qū)域)網(wǎng)絡(luò)對(duì)門(mén)禁終端的軟件更新功能。
2.4現(xiàn)場(chǎng)級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)
       現(xiàn)場(chǎng)級(jí)門(mén)禁系統(tǒng)由門(mén)禁控制器、讀卡器、門(mén)鎖、緊急開(kāi)門(mén)按鈕等設(shè)備構(gòu)成。
2.4.1門(mén)禁控制器
      門(mén)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(mén)禁設(shè)備。它具有體積小、功能簡(jiǎn)潔、安裝簡(jiǎn)易等特點(diǎn)。在民用建筑上使用較多。分體式即控制器與讀卡器分散獨(dú)立安裝。特點(diǎn)是接線較多、復(fù)雜，體積較1體式大。
      分體式門(mén)禁系統(tǒng)是典型結(jié)構(gòu)，下面就對(duì)該典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析：
      門(mén)禁控制器是將電源、控制、驅(qū)動(dòng)、通訊集成為1體的設(shè)備。實(shí)現(xiàn)功能如下：可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)或獨(dú)立工作;當(dāng)與門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器聯(lián)系中斷時(shí)，門(mén)禁控制器能自動(dòng)轉(zhuǎn)入獨(dú)立工作模式，并能識(shí)別門(mén)禁卡中與系統(tǒng)吻合的密碼，從而實(shí)現(xiàn)基本的門(mén)禁功能;對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和保護(hù);對(duì)非正常狀態(tài)的開(kāi)門(mén)即時(shí)報(bào)警，將報(bào)警信息上傳門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器;可以通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)下載更新車(chē)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(jìn)行鑒證、識(shí)別，并將數(shù)據(jù)處理上傳至門(mén)禁控制器由門(mén)禁控制器發(fā)出相關(guān)工作指令，門(mén)鎖執(zhí)行動(dòng)作。
2.4.3卡片
      通過(guò)讀卡或讀卡加密方式來(lái)識(shí)別進(jìn)出權(quán)限，按卡片的種類(lèi)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(diǎn)成本低，讀卡設(shè)備易磨損，使用壽命短，卡片易復(fù)制，卡片信息容易在外界磁場(chǎng)下丟失，導(dǎo)致卡片wu效。
      射頻卡：射頻卡采用非接觸方式與讀卡設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，1般采用13.56MHz的頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。具有方便安全，使用壽命長(zhǎng)，卡片很難被復(fù)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(mén)鎖
      門(mén)鎖是門(mén)禁系統(tǒng)的執(zhí)行部件，根據(jù)門(mén)的材料、出門(mén)要求等不同的需求選取不同的鎖具：主要有以下幾種類(lèi)型：
      電磁鎖：電磁鎖斷電開(kāi)門(mén)，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(mén)、玻璃門(mén)、防火門(mén)、對(duì)開(kāi)的電動(dòng)門(mén)。
      陽(yáng)極鎖：陽(yáng)極瑣是斷電開(kāi)門(mén)，符合消防要求。安裝在門(mén)框的上部與電磁鎖不同的是陽(yáng)極鎖適用于雙向的木門(mén)、玻璃門(mén)、防火門(mén)，而且本身帶有門(mén)磁檢測(cè)器，可隨時(shí)檢測(cè)門(mén)的安全狀態(tài)。
      陰極鎖：陰極鎖1般為通電開(kāi)門(mén)，適用單向木門(mén)。安裝需配UPS電源，停電時(shí)陰極鎖是所門(mén)的。
2.4.5緊急開(kāi)門(mén)按鈕
      緊急開(kāi)門(mén)按鈕直接接在電瑣的供電回路里，安裝方式與門(mén)鎖的安裝有關(guān)，在打碎玻璃后保證電鎖處于打開(kāi)狀態(tài)，在緊急情況下保證疏散通道暢通。
3系統(tǒng)運(yùn)行模式
      地鐵門(mén)禁系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)作模式有3種：第1，在線模式;第2，離線模式;第3，災(zāi)害模式。
      在線模式：即全線各車(chē)站處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，門(mén)禁系統(tǒng)的所有設(shè)備都處于正常的工作狀態(tài)。門(mén)禁控制器將信息上傳到車(chē)站級(jí)設(shè)備，收到車(chē)站級(jí)設(shè)備的指令。
      離線模式：根據(jù)所保存的安全參數(shù)進(jìn)行分析判斷，使門(mén)的正常開(kāi)啟不受影響。在與車(chē)站級(jí)設(shè)備的通信中斷的情況下，自動(dòng)的轉(zhuǎn)為離線模式工作，且離線后重新在線時(shí)，離線的信息可以重新上傳到車(chē)站級(jí)設(shè)備。
      災(zāi)害模式：當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)的轉(zhuǎn)為災(zāi)害模式。將所有設(shè)備房電鎖均處于開(kāi)門(mén)狀態(tài)，與此同時(shí)，自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的閘機(jī)門(mén)也處于打開(kāi)狀態(tài)。
4結(jié)束語(yǔ)
      隨著技術(shù)的不斷發(fā)展更新，相信在不久的將來(lái)門(mén)禁系統(tǒng)為地鐵帶來(lái)更加的安全、有效、方便、快捷。
 
【參考文獻(xiàn)】
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⑷王愛(ài)英.智能卡技術(shù).北京.清華大學(xué)出版社2000
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