重金属废水自动监控系统中门禁及视频监控系统的设计及应用

刘虹　聂莹晖　牛雅典　张栩　操文祥　全继宏　刘真贞　田一平（湖北省环境监测中心站，湖北武汉 430072）

重金属废水自动监控系统中门禁及视频监控系统的设计及应用

刘虹聂莹晖牛雅典张栩操文祥全继宏刘真贞田一平
（湖北省环境监测中心站，湖北武汉 430072）

针对重金属废水自动监控站房的特殊要求，根据经济、实用和安全的防范与设计原则，将门禁系统与视频监控系统合二为一，采取以主动控制替代被动监控的方式。本文采用一种较合理的门禁及视频监控系统，分别从总体设计、硬件设计、软件设计给予描述。本监控系统对重金属废水自动监控站房具有较强的针对性，具备极高的安防能力。

重金属废水 门禁及视频监控 硬件 软件

【Abstract】According to the special requirements of automatic monitoring station of heavy metal wastewater，Based on the economic，practical and safe guard and the principle of design，Become the access control and video monitoring system to one system，then take the initiative control instead of passive monitoring mode. This paper uses a kind of access control and video surveillance system more reasonable，respectively，from the overall design，hardware design，software design and gives the description. The monitoring system for heavy metal wastewater automatic monitoring station has strong pertinence，with very high security ability.

【Keywords】heavy metal wastewate；access control and video monitoring；hardware；Software

随着科技的发展，智能化管理已经走进了人们的生活。门禁及视频监控是一种以IC/ID卡作为信息载体，集信息管理、计算机控制和智能卡技术于一体的高科技产品，对进出加以控制，选择性的对相关人员予以放行或者禁止［1］。具有授权、记录、查询、统计、防盗、报警等多种功能，具备极高的安防能力。

门禁及视频监控系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，在一些发达国家中，门禁及视频监控系统正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛发展。在众多安防产品中脱颖而出，改变了以往安防产品如：闭路监控，防盗报警等被动的安防方式，以主动控制替代被动监视的方式［2-3］。本文论述的是一种通过网络对各个远端站点的门进行监控的智能门禁及视频监控系统。

1　重金属废水自动监控站房门禁及视频管理特点

（1）日常无人值守，进行维护和维修时，技术人员方可抵达现场；（2）重金属废水自动监控站房数量较多；（3）重金属废水自动监控站房分部较分散；（4）各重金属废水自动监控站房门禁数量较少；（5）重金属废水自动监控站房内有价格昂贵的在线监测设备。

图1　监测站房门禁及视频系统示意图

鉴于以上特点，不能采用传统的机械钥匙来管理各个站房。单纯的机械锁和钥匙不再适合监测站房这样的对安全、稳定、可靠性高要求的场合。由于分布范围广，如做网络门禁系统，专门为门禁系统布线，给予固定IP不仅成本极度高昂，且施工难度大。而采用普通无线设备用于门禁，性能相对不稳定。本文根据重金属废水自动监控站房的特殊性，设计一种针对重金属废水自动监控站房需求的门禁及视频监控系统。

2　硬件设计

2.1硬件组成

门禁及视频监控系统主要以门禁控制器为中心，向上通过网络接到管理平台，向下通过485转换器进入485总线对门禁进行数据采集，进行数据处理后发送至管道平台［4-5］。监测站房门禁及视频监控系统示意图如图1所示。

门禁及视频监控系统主要硬件如下：

读卡器：通过射频感应原理，识别感应卡内置加密卡号。

感应卡：IC卡，接近读头，给予控制器开门信号。

门禁控制器：存储感应卡权限和刷卡记录，负责和计算机通讯和其他数据存储器协调，配合管理软件的智能处理中心。

开门按钮：由室内到室外时，摁下开门按钮给予控制器开门信号。出门可以设置为开门按钮，也可改为读卡器。

电源：提供系统运作电源和电锁的执行结构的电源供应。

电锁：电动执行机构。

红外一体化枪机：一路记录门禁开关情况，由门禁驱动录像；一路监控在线监测设备，设置双重入侵录像（开关量输出录像，移动侦测录像）。

管理软件：通过电脑对所有监控站房进行中央管理和监控，进行相应的时钟、授权、统计管理工作。

2.2读卡器设计

根据监测站房对门禁系统的需求，从硬件角度阐述读卡器设计的细节。硬件设计由三部分组成，分别为基于RFID的手持式IC卡、针对IC卡进行的身份识别模块、电源模块等部分组成。

2.3门禁控制器

门禁数据存储控制器简称门禁控制器，采用领先国际先进水平的高速运算电路以及Flash海量存储技术单片机设计，集处理、存贮、通讯功能于一块印制电路板上，具有同通讯口终端快速拆除的特点，软件监控每个口的通讯活动，选用记忆接口处理单元，可支持由上级站装入的微程序控制存贮器。单片机设计具有固有的可靠性，而扩充了瞬态保护功能，自动自检功能更增强了这种可靠性。可以脱机存储感应式IC卡读卡器的wiegand26协议格式的读卡信息、时间信息和当时的状态信息。

图2

2.4联动报警系统

门禁视频联动报警系统，由门禁监控中心计算机，将门禁系统和视频监控系统连为一个整体，实现感应卡式门禁系统与视频监控系统联动报警录像。由于将门禁系统和视频监控系统连为一个整体。实现了感应卡式门禁系统与视频监控系统联动报警录像。解决了现有的门禁装置只有报警功能无图像信号的缺欠，也克服了视频监控系统24小时实时录像的浪费，门禁视频联动告警录像，有效地保障了监控站房的监控数据有效性及检测设备的安全性。

联动方式为通过控制器的辅助输出端口给硬盘录像机报警端口一个开关量信号，并对该通道的录像规则进行修改。

3　软件设计

门禁及视频监控系统主要以门禁控制器为中心，向上通过网络接到管理平台，向下通过485转换器进入485总线对门禁进行数据采集，进行数据处理后发送至管理平台［6-7］。

3.1制卡软件

对母卡权限的增删改查，对子卡的持有人信息的输入，卡丢失后挂失等操作。

3.2门禁刷卡软件

与刷卡终端相连，获取卡内存储信息，并根据卡内信息与门禁系统数据库进行对比查询，验证卡是否有效。成功刷卡后，将刷卡时间、卡信息存入数据库，以备查询。如果软件报错或有异常，获得异常数据存入数据库。

3.3门禁卡信息数据的同步

数据通讯分两部分，现场端与上端，其中现场端与刷卡终端连在监测站房工控机上，现场端根据上端的需求发送信息，上端保证服务器数据库与现场端的正常通信。

4　特性

（1）专用门禁系统，针对性强。市面进行销售的门禁产品一般为安防类通用产品，没有形成完善的集成方案，也没有针对环保行业的专用门禁系统。本门禁及视频监控系统针对重金属废水自动监控站房的管理特性（站房无人值守、进出门频率、站房大小等特性）集成了视频监控系统，利用门禁开关量的接入及智能视频的移动侦测的概念来引导视频监控系统进行自动录像。

（2）有无网络均可使用。本门禁及视频监控系统针对环保行业管理特性，针对部分不适合安装有线及无线网路的站房，特意要求厂家生产在联网及脱网状态下皆可使用的门禁产品。联网状态下，可通过网络直接从上端平台调阅下端门禁信息（开门、关门、尝试非法卡开门、黑名单卡片刷卡等）。不联网状态下，亦可通过485串口信号，获取下端门禁信息。

（3）子、母卡授权管理模式。在不联网的情况下，传统的门禁存在无法远程发卡及卡片丢失后无法挂失两大问题。由于没有联网的门禁系统门禁设备彼此没有关联，发卡器无法收集下端新增加的门禁设备信息，所以无法发卡。例如：项目中预期安装6套门禁，初购买的6套设备在授权发卡上不存在问题，如一年后加装2套设备，由于发卡设备无法收集到新加装的设备信息，造成无法联机；挂失问题同样是因为上端管理设备，与前端的门禁设备之间彼此没有任何关联，出现卡片丢失后，无法及时对卡片权限进行废除，无法挂失。

本门禁及视频监控系统针对这两大问题，改良为子、母卡授权管理模式。母卡仅作为管理卡进行权限的授予，不负责刷卡开门工作；子卡仅做刷卡工作，权限管理工作。其工作原理为发卡器将发卡权限写在母卡上，再由母卡对所需管理的门禁控制器进行刷卡，将写入母卡的相应权限输入给门禁控制器，门禁控制器获悉哪些卡为合法卡，予以开门，哪些卡为非法卡或挂失的卡片，拒绝其权限。母卡应由管理人员所持，进行相应的权限管理，子卡交由进出所监控场所的运营人员所持，为进出权限唯一的合法证明（如图2所示）。

（4）紧急情况，机械开锁。门禁系统中使用的设备除了坚若磐石的自身质量外，还需有应急的故障备用措施。门禁产品无论拥有多好的自身质量，在长期的日晒雨淋之下，不能百分百的保证产品的可靠性。一旦出现电子或电路故障，无法实现通过刷卡开门，对运维和检查人员造成较大的麻烦，普通门禁产品碰上这样的情况，需要断电或是暴力拆门。而本门禁及视频监控系统为了避免上述的问题，采取电锁口加机械锁舌的双重功能。正常工作情况下，机械锁舌为锁死状态，通过刷卡来驱动电锁口进行开门动作。遇到停电、电路故障、遭遇火灾等紧急情况，刷卡无法开门时，可利用紧急钥匙直接通过传统手段打开机械锁。

5　结语

面向重金属废水自动监控站房的门禁及视频监控系统正在向智能化、安全化的方向发展，对运行维护人员、在线监测设备的监控更加精确。监控系统将向可视化、透明化的方向发展，对重金属废水自动监控站房的日常情况进行更加信息化的监控。本门禁及视频监控系统为重金属废水自动监控站房提供较为经济、实用、高校、安全的监控手段和平台，具有较强的针对性，可推广至整个环保行业。

［1］杨录田.门禁防区与视频监控系统联动设计［J］.重庆文理学院学报（自然科学版），2012，31（2）：58-61.

［2］John Michael shaver. Monitoring the latest developments in access control ［J］. Electrical Technology of Intelligent Buildings，2007，1（5）：34-36.

［3］方友村.面向危险品仓储监控的门禁系统设计［J］.公用工程设计，2009，79-81.

［3］贾成宇，李树秋，王世刚.智能门禁系统门控部分硬件设计［J］.长春邮电学院学报，2000，18（3）：43-45.

［4］周鑫，何建新，李学华.门禁系统视频监控电路设计［J］.安防科技，2009，7-13.

［5］贾成宇，李树秋，王世刚.智能门禁系统门控部分软件设计［J］.长春邮电学院学报，2001，19（1）：22-25.

［6］赵小强.基于GSM和MODEM的远程门禁监测分析系统的设计［J］.制造业自动化，2010，32（8）：79-80.

环保部环境监察局国控重点污染源自动监控运行管理（2014）课题。

项目名称：污染源自动监控现场端规范化程序研究。

刘虹（1987—），女，硕士研究生，研究方向：污染源与自动监测。