门禁系统在江苏广播传媒发射中心的应用

王须英 江苏广播传媒发射中心

门禁系统在江苏广播传媒发射中心的应用

王须英 江苏广播传媒发射中心

本文从广播发射中心的安全管理出发，阐述江苏广播传媒发射中心楼宇出入口门禁控制系统的作用、工作原理和安装使用特点。

门禁系统 NCU ACU MCU

一、概述

随着科学技术的发展，网络的普及，智能门禁系统应运而生，它操作简单、管理智能，是智能建筑的一个组成部分。

二、门禁系统的概念

门禁系统，也称出入口控制系统，是一种管理人员进出的数字化控制系统。它以安全管理为起点，以主动控制方式将安全隐患直接排除在管制通道之外，通过系统软件设置控制各出入门，是解决重要部门出入口安全防范的有效措施。

门禁系统按识别方式可分为三大类：密码识别、卡片识别及人像识别；按控制器的通讯方式可分为独立式门禁、网络型门禁和联网型门禁。本文介绍非接触 IC 卡 （感应式 ）网络型门禁系统。它是一种以微处理器为核心、信息采集器和电控锁等组成的局域网控制系统，通过系统的信息读取、处理，实现对各种门锁开关的控制，具有智能管理的特点。

三、系统工作原理

系统采用个人识别卡方式工作，个人识别卡相当于一把钥匙，称射频卡（即RF卡）。它是利用射频识别技术（RFID技术）和IC卡技术相结合，将具有微处理器的集成电路芯片和天线封装于一块塑料基片内制作而成。射频卡通过射频感应从读卡器获取能量和交换数据，具有无源、唯一的特点。集成电路含加密控制逻辑电路和通讯逻辑电路，芯片内保存着一定格式的电子数据，作为待识别物的标识性信息，是射频识别系统的数据载体。内置天线用于和射频天线间进行通讯，卡内芯片得到工作需要的能量后，会将存储区的数据加密，以调制信号的方式经过天线传输给读卡器，或者将读卡器发送过来的信号解调、解密成新的数据写入芯片。这些数据能被重复读、写，存储多年。

读卡器主要有射频天线、读卡模块和RS485通信接口等组成。射频天线是射频卡和读卡器之间传输数据的发射和接受装置。读卡器是读、写RF卡信息的设备，主要是射频模块向RF卡发射读取信号，并接受RF卡的应答，对RF卡的对象标识信息进行解码，将对象标识信息连带RF卡上其他相关信息传输给控制器处理。读卡器采用磁感应技术，以固定频率（如13.56MHz）向外发送电磁波，如RF卡进入其电磁波射频范围（如10cm内）时，会触发RF卡上的线圈产生电流，为RF卡芯片提供能量，触发射频卡上的天线向读卡器发射一个带有卡片信息的信号。

基于TCP/IP通信协议，读卡器会把读取的射频卡信号经门禁控制器（ACU）上传给网络主控制器（NCU）。每个主控制器（NCU）自带独立IP地址及IP指向及安全验证密码。网络主控制器（NCU）的微处理器将接收的数据信息与自带存储器内的信息进行比对，判断该卡是否授权，根据判断结果决定开锁或闭锁。同时，网络主控制器（NCU）向服务器传送进、出门信息。服务器可以通过NCU下载相关卡片授权信息，也可以通过软件控制NCU， 它与局域网紧密整合，达到远程控制的目的。

需要说明的是：

（1）读卡器、门锁、出门按钮、门磁等终端设备由门禁控制器（ACU）直接控制。

（2）退出时无需电开门，只需开关量信号，此时门只是机械的自由出口。

（3）系统电磁锁是利用电生磁的原理，当有电流通过硅钢片时，电磁锁硅钢片产生巨大的磁力吸住铁板达到锁门的效果。当受控门禁的读卡器受到射频卡感应时，门禁失电，硅钢片磁力消失，门可被打开。

（4）射频部分是非接触式IC卡的关键部分，主要部件是射频基站芯片。其读写模块工作于一定频率（如13.56MHz），它利用了先进的调制、解调概念，集成了这一频率下所有类型的被动非接触式通讯协议。接收部分提供一个有效的解调、解码电路，数字处理和错误检测电路，方便的并行接口可直接连接控制部分的微处理器。控制部分是核心，主要负责射频基站和串行通讯部分的初始化、与上位机的串行数据通讯、接受上位机的命令、通过射频部分完成对IC卡的各种操作。

本系统的工作原理图如图1所示。

四、系统的组成、安装与使用

4.1 系统组成

江苏广播传媒发射中心门禁系统主要由射频卡、读卡器、出门按钮、电控锁、门禁控制器（ACU）、网络主控制器（NCU）、联动控制器（MCU）、系统管理软件和管理计算机组成整套智能门禁管理系统。

硬件部分是由门禁控制器（ACU）、网络主控制器（NCU）、读卡器，电控锁、开门按钮等组成，是系统集成的底层控制层和执行层。

（1）门禁控制器（ACU）用作终端设备和网络主控制器间的联络通讯，并直接控制终端设备；

（2）联动控制器（MCU）用来传递消防联动信号；

（3）网络主控制器（NCU）主要用于存储感应卡资料数据，完成总线联网功能；

（4）读卡器读取感应卡上的信息并上传给门禁控制器（ACU）；

（5）射频卡用于存储个人信息；

（6）电控锁是门禁的执行器，控制门的开、关状态；

（7）开门按钮是大楼内人员的出门开关；

为提高系统运行安全，采用两路电源：一路为控制器、读卡器电源（DC12V），一路为磁力锁电源（DC12V）。

其中，网络主控制器是门禁系统的核心部件，存储感应卡权限和刷卡记录，处理所有终端设备上传信息，负责与服务器通讯和其他数据存储器协调，配合管理软件进行智能处理，负责整个系统输入、输出信息的处理、储存及控制等。

图1 门禁系统工作原理图

4.2 系统硬件的安装与使用

不同形式的门安装要求不一样，整个系统运作的好坏在很大程度上跟安装有关，所以系统安装在整个门禁系统运行中起很大作用。所有门禁安装在各楼房的重要出入口，由管理者集中统一管理进出权限，保障正常良好的进出秩序。

读卡器全天候防水防静电。安装于门外（门外侧）墙体离地面高度约1.3米处，进入者只要将射频卡在读卡器前一晃，门锁便自动打开，然后门会自动回锁，杜绝外人进入。出门按钮一般安装在门内侧墙体高出地面1.3米处或方便操作的其他地方。出门按钮直接控制开门，轻轻按一下控制器就执行开门动作。

系统安装的电控锁（磁力锁和电插锁）内置了门磁，用来探测门的状态。磁力锁锁体通电后产生磁力，吸住锁片，起到锁门的作用。断电后，磁力消失，门可被推开。电插锁是一种电子控制锁具，通过电流的通断驱动锁舌的伸出或缩回来锁门或开门。通电后，内置电磁铁吸合，锁舌下降插入锁孔，完成关门动作；断电后内置电磁铁磁力消失，锁舌离开锁孔，门可被推开。两种锁都是锁体固定在门框的上部，锁片装在活动门上。控制器采用集中控制方式。ACU、MCU及NCU均安装于6个门禁电气组中，每个门禁电气组由门禁箱、控制器电源、锁电源、接线端子、走线槽、两路220V空气开关等组成。门禁电气组箱体大小不一，一个门禁电气组箱体可安装8个或者6个控制器组（AUC+MCU+NCU），由于读卡器与控制器的连线距离和门锁与控制器的连线距离可以达200米之远，RS485的通讯距离可以达1200米，门禁电气组的安装采用集中与分散相结合的办法，放在一个比较适当的位置。其中：一个门禁电气组和服务器（管理计算机）安装在管理中心（消控室），一个门禁电气组安装在值班楼一层弱电间，一个门禁电气组安装在办公楼一层弱电间，一个门禁电气组安装在短波机房内部，两个门禁电气组安装在发射机房一层配电值班室对面机房。其中发射机房的一个门禁电气组和办公楼一层弱电间的门禁电气组内部不含NCU及MCU，二者通过RS485总线与附近的门禁电气组内的NCU及MCU连接共用。

系统配置了门禁控制器和网络主控制器。单个主控制器就可以组成一个简单的门禁，用来管理一扇或两扇门。多个主控制器通过通信网络同计算机连接起来就组成了整个门禁系统。整个系统采用RS485总线通讯模式，将主控制器连成总线网络，通过RS485联网转换设备（网络交换机），与电脑连接，组成整个门禁管理控制系统。需要注意的是：RS485通讯方式必须手牵手串联连接，禁止分叉或星形连接。

本系统现有门的形式为单开玻璃门、无框双开玻璃门、钢质防火门及自动单开玻璃门，其中钢质防火门用磁力锁，单开玻璃门、无框双开玻璃门用电插锁，都是断电开门型。玻璃自动门的开、关受门禁主控制器（NCU）开关信号控制。

门禁系统最小运行单元结构示意图如图2所示。

图2 门禁最小运行单元结构示意图

该示意图是一个门的控制点的结构示意图。相连与门禁控制器（ACU）的组网线是：两组线连接电控锁，其中一组用于传输反馈信号，另一组用于锁的电源线；一组线连接出门按钮，用于传输开关信号；两组线连接读卡器，其中一组是读卡器电源线，另一组是通讯线，ACU通过RS485通讯线连接NCU；MCU通过RS485通讯线与NCU连接；NCU通过网线连接到最近的局域网网络交换机。

门禁控制器是门禁系统的核心数据处理和存储部分，是门禁系统的灵魂。系统采用的RS485控制器，具有标准RS485通讯、多级防雷、防浪涌保护和大容量存储的特点。主控制器（NCU）接入智能安防监控系统局域网。RS485总线连接方式保证事件的计算机响应在0.5秒以内，联动事件的动作响应在4秒以内。即遇到紧急情况如发生火灾时，火灾报警控制系统输出DC24V到消防联动模块（MCU），门禁控制器（ACU）接受到MCU信号后，发出指令开启受控门，方便人员疏散，确保人身安全。

由于控制器与管理中心是通过局域网传递数据的，管理中心位置可以随时变更，不需重新布线，很容易实现异地控制。不足之处是系统的通讯部分的稳定需要依赖于局域网的稳定。以下是本系统各大楼门禁网络结构图。值班楼门禁系统网络结构图如图3所示。

图3 值班楼门禁系统网络结构图

发射机房门禁系统网络结构图如图4所示。

图4 发射机房门禁系统网络结构图

短波机房门禁系统网络结构图如图5所示。

图5 短波机房门禁系统网络结构图

办公楼和会议楼门禁系统网络结构图如图6所示

系统的网络结构，由上而下实现管理控制。下层既能受上层管理控制，也可以不依赖于上层而独立运行，当上层发生故障或者断开链路时，也不会影响本层和下层的正常运行。从而，确保了每个主控制器运行的可靠性。

4.3 系统软件的安装应用

汉军Enitor门禁管理系统是基于SQL数据库上运行的多用户多任务系统。系统软件采用全中文菜单，人性化、形象化设计，管理着系统的信息分析与处理，通过计算机对所有门禁单元进行中央管理和监控，进行相应的时钟、授权和统计工作。该软件有图形控制界面，有很高的数据安全性，可以任意导出标准的文本文件或Microsoft Excel电子表格文档。支持TCP/IP协议，实现局域网之间的数据服务。

该系统基于Windows操作系统上的32位应用系统，有多种不同的程序和一些动态链接库组成，可以在任何一台PC机进行全功能操作，也可将管理软件按功能进行拆分，在多台电脑上运行，实现各部门各自的权责。

4.4 系统特点

（1）系统采用TCP/IP通讯和RS485通讯两种方式。

（2）多种开门方式。系统支持刷卡开门和密码开门。

（3）动态电子地图显示功能。系统有电子地图，可以实时以图形和文字形式显示事件，如刷卡、进出门、门的状态变化及系统报警。

图6 办公楼和会议楼门禁系统网络结构图

（4） 通道管制功能。系统允许对某个房门进行管制（强制开、关门）。

（5）报警功能。系统有非法进入报警和超时报警。

（6）布防和撤防功能。系统支持权限内对房门进行布防和撤防操作。

（7）两种运行状态。系统有局域网联机运行和网络主控制器独立控制运行两种状态。

（8）网络主控制器的通讯功能。分散的控制器组成多层次模块化结构，所有分布式门禁控制器在同一分层RS485总线上自主工作，每个独立网络主控制器利用局域网进行数据通信，如管理中心与主控制器之间出现通讯故障，各点网络主控制器能够独立工作，实现了集中管理、分布控制。

（9）记忆功能。主控制器能自动存储信息，如系统通讯中断，恢复正常后，信息会自动上传，确保了系统的可靠性。

（10）联动功能。可以对系统的各个I/O口进行功能设置，实现与第三方系统或一卡通其它子系统的联动。

（11）控制灵活。系统局域网内所有门禁控制点均可做全局化处理，从管理中心、本地主控制器或其他主控制器对任意门禁进行控制，可以指定局域网内任意一台电脑为管理机。

（12）易维护性。核心设备NCU上不含执行部件，有较强的可靠性，执行设备ACU一旦损坏，因为数据是存储在NCU上的，可直接对ACU进行更换，而不需要对权限或者系统设置进行再次的操作。

（13）可扩展性。系统具有开放性的通讯协议，可进行更高层次的集成，有多余的输入输出接口和模块化结构，局域网内主控制器具有可扩展性。

五、需要注意的地方

（1）进出门时需关注各门禁点终端部件（读卡器、出门开关和门插等）的状态，确保各部件处于正常工作状态。系统运行中注意查看各控制器是否在线，也可以每隔一段时间通过系统自检查看。

（2）随着室外管井PVC管的老化、损坏，有老鼠等动物进出伤及穿走于里面的通讯线时，会影响系统通讯功能，引起控制器误动作。

六、结束语

本系统运行至今已有两年，运行状态稳定、抗干扰能力强、操作灵活、使用方便。系统设置多种功能，方便单位内部管理，为员工提供高效经济的工作和生活环境，增强了各大楼的安全防范能力。