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淺談門禁系統在地鐵中的應用
畢業論文摘要：針對地鐵對門禁系統的要求，闡述了它在門禁系統的組成和功能，并在實踐中付之以用。
關鍵詞：地鐵;大型門禁綜合管理系統;網絡控制器;TCP/IP;IPX
1概述
隨著網絡技術的發展和廣泛的應用，門禁系統的發展也由傳統的主從式智能門禁系統模式轉換為基于Internet的遠程、網絡控制模式。門禁管理系統由單1的門禁控制管理功能發展到集計算機技術、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。
地鐵門禁系統屬于大型門禁系統，它具有控制點數多、數據通訊量大、數據傳輸距離遠、聯動設備多、安全性能要求高等特點。
下面就對門禁系統在地鐵中的構成及其功能進行介紹。
2地鐵門禁系統的構成
地鐵門禁系統構成由4大部分構成：第1，系統通訊網絡;第2，中央級門禁管理系統;第3，車站級門禁管理系統;第4，現場級門禁設備。在運營中形成了兩級管理3級控制的管理模式。
地鐵門禁系統是以車站為單位，由車站控制室的車站級門禁系統工作站對車站內設備房門禁設備進行統1管理。各車站的車站門禁系統管理工作站通過光纖通訊網絡將各站點的數據信息上傳至中央級門禁系統。中央級門禁系統統1管理全線門禁系統。
2.1系統通訊網絡
系統通訊網絡由兩部分構成，第1，全線骨干網絡。即各站點門禁系統工作站由光纖網絡連接進行全線通訊;第2，車站級網絡。車站級網絡采用現場總線方式將車站內各現場門禁設備連接。
2.1.1全線骨干網
門禁系統數據傳輸的骨干網采用的是基于工業以太網技術。工業以太網是以太網技術在控制網絡延伸的產物，協議組包括了物理層的以太網物理層、鏈路層的以太網MAC、網絡層的網絡互聯協議IP、傳輸層的傳輸控制協議TCP和用戶數據協議UDP等，工業以太網與OSI互聯參考模型的對照關系如下圖1所示。工業以太網的物理層與鏈路層采用IEEE802.3標準。
地鐵門禁系統是通過基于工業以太網進行數據通信，車站門禁系統管理工作站通過工業級千兆光纖交換機可以直接上全線光纖以太網，通信速率達10M或100M，系統任何1臺車站門禁系統工作站可以直接以TCP/IP或IPX協議與客戶內部服務器進行數據交換，實時共享全系統所有資源。其特點是：數據傳輸、交換、共享以及遠程訪問容易、方便，數據處理速度快，動作響應速度快。地鐵全線門禁系統網絡如圖2所示。
2.1.2車站級門禁系統網絡
車站門禁系統網絡采用的是現場總線方式，將多臺門禁網絡控制器分別掛在RS485現場總線上，通過ATM方式進行數據通訊，所有設備的信息通過RS485轉RS232的轉換器與車站的工作站連接。特點是通訊距離遠，RS485現場總線在不加中繼的情況下有效通訊距離是1200米;門禁網絡控制器的每個RS485口，可帶多臺門禁控制器設備。車站級門禁系統包括各車站級的門禁系統和控制中心站級的門禁系統。車站門禁系統網絡如圖3所示。
2.2中央級門禁管理系統
中央級門禁系統是集中處理下級門禁系統的數據信息，即通過中央級門禁系統對控制中心大樓、各車站級門禁系統的下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、數據服務器、數據庫軟件、門禁系統管理操作軟件以及交換機。
2.2.1門禁系統管理服務器
門禁系統管理服務器主要功能是監視各車站門狀態、故障信息以及存儲歷史記錄。
2.2.2中央級系統管理工作站
中央級系統管理工作站是門禁系統的管理控制中心，實現對各車站(區域)系統內的所有門禁終端的監控，滿足系統運作、授權、設備監測與控制、網絡管理、數據庫管理、維修管理、及系統數據的集中采集、統計、保存、查詢等功能。
2.2.3數據庫軟件
數據庫就是將數據以1定的格式、1定的標準，按照1定的數據結構要求，構造的1組數據文件，按照確定的存取路徑，實現對數據資源的調用。常用的數據庫有SQLServer、Oracle、Sybase。
2.2.4工業級交換機
中央級門禁系統工業級交換機具有支持網管功能。可以對信息流量進行管理監視、分析;可以為應用數據流分配帶寬、優先級及控制網絡訪問;可以通過VLAN(虛擬局域網絡)技術強化網絡管理和網絡安全，控制不必要的數據廣播。
2.2.5門禁系統管理操作軟件
門禁系統管理軟件基于視窗操作平臺，穩定運行于WINDOWS2000、WINDOWSNT、WINDOWSXP等操作系統。
主要功能如下：
控制器管理功能：監控車站級工作站運行狀態，收集車站級工作站運行狀態數據，數據庫的建立、備份、清除;門禁卡授權管理功能設置車站系統運作參數，下達運作命令及設置系統運行模式到各個車站;緊急狀態下可以解除車站門禁狀態。
卡片管理功能：發卡、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。
網絡監視管理功能：對系統及網絡具有在線監視、自診斷、自恢復及在線修復功能，并可顯示網絡負荷情況。
2.3車站級門禁系統
車站級門禁系統是由車站門禁系統管理工作站對本站門禁進行數據管理、處理。監視現場設備狀態、故障等。
車站級門禁系統由車站系統管理工作站、門禁網絡控制器、車站門禁系統管理軟件構成。
2.3.1車站級門禁系統管理工作站
車站級門禁系統管理工作站是車站門禁系統實現對本車站系統內的所有門禁終端的監控，滿足系統運作、授權、設備監測與控制、網絡管理、數據庫管理、維修管理、及系統數據的集中采集、統計、保存、查詢等功能。2.3.2門禁網絡控制器
門禁網絡控制器將電源、控制、驅動、通訊集成為1體的設備，通過提供RS232轉RS485的通訊接口與車站級的門禁控制器連接。門禁網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車站門禁系統管理軟件
通訊管理功能：能接收中央級管理工作站系統下達的系統參數，同時將參數下達到相關門禁終端;車站管理工作站與中央級系統管理工作站之間網絡中斷時，車站門禁系統也能正常工作，在通訊網絡連通時，將網絡中斷時間內的數據上傳至中央級系統管理工作站。
管理功能：能監控門禁終端的運行狀態，在門禁終端狀態變化時應能自動接收其狀態數據，自動查詢門禁終端的狀態數據，保存接收設備狀態數據。
軟件自動更新功能：車站級系統管理工作站應能接收中央級系統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(或本區域)網絡對門禁終端的軟件更新功能。
2.4現場級門禁系統
現場級門禁系統由門禁控制器、讀卡器、門鎖、緊急開門按鈕等設備構成。
2.4.1門禁控制器
門禁控制器通常可分為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。
分體式門禁系統是典型結構，下面就對該典型結構進行分析：
門禁控制器是將電源、控制、驅動、通訊集成為1體的設備。實現功能如下：可以實現聯網或獨立工作;當與門禁網絡控制器聯系中斷時，門禁控制器能自動轉入獨立工作模式，并能識別門禁卡中與系統吻合的密碼，從而實現基本的門禁功能;對數據進行存儲和保護;對非正常狀態的開門即時報警，將報警信息上傳門禁網絡控制器;可以通過通訊網絡下載更新車站系統軟件。
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，并將數據處理上傳至門禁控制器由門禁控制器發出相關工作指令，門鎖執行動作。
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據交換，1般采用13.56MHz的頻率進行數據交換。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
門鎖是門禁系統的執行部件，根據門的材料、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。
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，在緊急情況下保證疏散通道暢通。
3系統運行模式
地鐵門禁系統現場設備運作模式有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，門禁系統的所有設備都處于正常的工作狀態。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：根據所保存的安全參數進行分析判斷，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：當發生火災時，自動的轉為災害模式。將所有設備房電鎖均處于開門狀態，與此同時，自動售檢票系統的閘機門也處于打開狀態。
4結束語
隨著技術的不斷發展更新，相信在不久的將來門禁系統為地鐵帶來更加的安全、有效、方便、快捷。
【參考文獻】
⑴陽憲惠.工業數據通訊與控制網絡，北京.清華大學出版社2003
⑵《地鐵設計規范》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
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