劉虹 聶瑩暉 牛雅典 張栩 操文祥 全繼宏 劉真貞 田一平

【摘 要】針對(duì)重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房的特殊要求，根據(jù)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用和安全的防范與設(shè)計(jì)原則，將門(mén)禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)合二為一，采取以主動(dòng)控制替代被動(dòng)監(jiān)控的方式。本文采用一種較合理的門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，分別從總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)給予描述。本監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房具有較強(qiáng)的針對(duì)性，具備極高的安防能力。

【關(guān)鍵詞】重金屬?gòu)U水 門(mén)禁及視頻監(jiān)控 硬件 軟件

隨著科技的發(fā)展，智能化管理已經(jīng)走進(jìn)了人們的生活。門(mén)禁及視頻監(jiān)控是一種以IC/ID卡作為信息載體，集信息管理、計(jì)算機(jī)控制和智能卡技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，對(duì)進(jìn)出加以控制，選擇性的對(duì)相關(guān)人員予以放行或者禁止[1]。具有授權(quán)、記錄、查詢、統(tǒng)計(jì)、防盜、報(bào)警等多種功能，具備極高的安防能力。

門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為安全防范系統(tǒng)中極其重要的一部分，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家中，門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)正以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它類(lèi)安防產(chǎn)品的進(jìn)度迅猛發(fā)展。在眾多安防產(chǎn)品中脫穎而出，改變了以往安防產(chǎn)品如：閉路監(jiān)控，防盜報(bào)警等被動(dòng)的安防方式，以主動(dòng)控制替代被動(dòng)監(jiān)視的方式[2-3]。本文論述的是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)各個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的門(mén)進(jìn)行監(jiān)控的智能門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

1 重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房門(mén)禁及視頻管理特點(diǎn)

（1）日常無(wú)人值守，進(jìn)行維護(hù)和維修時(shí)，技術(shù)人員方可抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)；（2）重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房數(shù)量較多；（3）重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房分部較分散；（4）各重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房門(mén)禁數(shù)量較少；（5）重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房?jī)?nèi)有價(jià)格昂貴的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。

鑒于以上特點(diǎn)，不能采用傳統(tǒng)的機(jī)械鑰匙來(lái)管理各個(gè)站房。單純的機(jī)械鎖和鑰匙不再適合監(jiān)測(cè)站房這樣的對(duì)安全、穩(wěn)定、可靠性高要求的場(chǎng)合。由于分布范圍廣，如做網(wǎng)絡(luò)門(mén)禁系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)為門(mén)禁系統(tǒng)布線，給予固定IP不僅成本極度高昂，且施工難度大。而采用普通無(wú)線設(shè)備用于門(mén)禁，性能相對(duì)不穩(wěn)定。本文根據(jù)重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房的特殊性，設(shè)計(jì)一種針對(duì)重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房需求的門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2硬件設(shè)計(jì)

2.1 硬件組成

門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要以門(mén)禁控制器為中心，向上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接到管理平臺(tái)，向下通過(guò)485轉(zhuǎn)換器進(jìn)入485總線對(duì)門(mén)禁進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后發(fā)送至管道平臺(tái)[4-5]。監(jiān)測(cè)站房門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要硬件如下：

讀卡器：通過(guò)射頻感應(yīng)原理，識(shí)別感應(yīng)卡內(nèi)置加密卡號(hào)。

感應(yīng)卡：IC卡，接近讀頭，給予控制器開(kāi)門(mén)信號(hào)。

門(mén)禁控制器：存儲(chǔ)感應(yīng)卡權(quán)限和刷卡記錄，負(fù)責(zé)和計(jì)算機(jī)通訊和其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器協(xié)調(diào)，配合管理軟件的智能處理中心。

開(kāi)門(mén)按鈕：由室內(nèi)到室外時(shí)，摁下開(kāi)門(mén)按鈕給予控制器開(kāi)門(mén)信號(hào)。出門(mén)可以設(shè)置為開(kāi)門(mén)按鈕，也可改為讀卡器。

電源：提供系統(tǒng)運(yùn)作電源和電鎖的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的電源供應(yīng)。

電鎖：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

紅外一體化槍機(jī)：一路記錄門(mén)禁開(kāi)關(guān)情況，由門(mén)禁驅(qū)動(dòng)錄像；一路監(jiān)控在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，設(shè)置雙重入侵錄像（開(kāi)關(guān)量輸出錄像，移動(dòng)偵測(cè)錄像）

管理軟件：通過(guò)電腦對(duì)所有監(jiān)控站房進(jìn)行中央管理和監(jiān)控，進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)鐘、授權(quán)、統(tǒng)計(jì)管理工作。

圖1 監(jiān)測(cè)站房門(mén)禁及視頻系統(tǒng)示意圖

2.2 讀卡器設(shè)計(jì)

根據(jù)監(jiān)測(cè)站房對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)的需求，從硬件角度闡述讀卡器設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。硬件設(shè)計(jì)由三部分組成，分別為基于RFID的手持式IC卡、針對(duì)IC卡進(jìn)行的身份識(shí)別模塊、電源模塊等部分組成。

2.3 門(mén)禁控制器

門(mén)禁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制器簡(jiǎn)稱(chēng)門(mén)禁控制器，采用領(lǐng)先國(guó)際先進(jìn)水平的高速運(yùn)算電路以及Flash海量存儲(chǔ)技術(shù)單片機(jī)設(shè)計(jì)，集處理、存貯、通訊功能于一塊印制電路板上，具有同通訊口終端快速拆除的特點(diǎn)，軟件監(jiān)控每個(gè)口的通訊活動(dòng)，選用記憶接口處理單元，可支持由上級(jí)站裝入的微程序控制存貯器。單片機(jī)設(shè)計(jì)具有固有的可靠性，而擴(kuò)充了瞬態(tài)保護(hù)功能，自動(dòng)自檢功能更增強(qiáng)了這種可靠性?？梢悦摍C(jī)存儲(chǔ)感應(yīng)式IC卡讀卡器的wiegand26協(xié)議格式的讀卡信息、時(shí)間信息和當(dāng)時(shí)的狀態(tài)信息。

2.4 聯(lián)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

門(mén)禁視頻聯(lián)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，由門(mén)禁監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，將門(mén)禁系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)連為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)卡式門(mén)禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)報(bào)警錄像。由于將門(mén)禁系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)連為一個(gè)整體。實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)卡式門(mén)禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)報(bào)警錄像。解決了現(xiàn)有的門(mén)禁裝置只有報(bào)警功能無(wú)圖像信號(hào)的缺欠，也克服了視頻監(jiān)控系統(tǒng)24小時(shí)實(shí)時(shí)錄像的浪費(fèi)，門(mén)禁視頻聯(lián)動(dòng)告警錄像，有效地保障了監(jiān)控站房的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)有效性及檢測(cè)設(shè)備的安全性。

聯(lián)動(dòng)方式為通過(guò)控制器的輔助輸出端口給硬盤(pán)錄像機(jī)報(bào)警端口一個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)，并對(duì)該通道的錄像規(guī)則進(jìn)行修改。

3軟件設(shè)計(jì)

門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要以門(mén)禁控制器為中心，向上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接到管理平臺(tái)，向下通過(guò)485轉(zhuǎn)換器進(jìn)入485總線對(duì)門(mén)禁進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后發(fā)送至管理平臺(tái)[6-7]。

3.1 制卡軟件

對(duì)母卡權(quán)限的增刪改查，對(duì)子卡的持有人信息的輸入，卡丟失后掛失等操作。

3.2 門(mén)禁刷卡軟件

與刷卡終端相連，獲取卡內(nèi)存儲(chǔ)信息，并根據(jù)卡內(nèi)信息與門(mén)禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比查詢，驗(yàn)證卡是否有效。成功刷卡后，將刷卡時(shí)間、卡信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以備查詢。如果軟件報(bào)錯(cuò)或有異常，獲得異常數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.3 門(mén)禁卡信息數(shù)據(jù)的同步

數(shù)據(jù)通訊分兩部分，現(xiàn)場(chǎng)端與上端，其中現(xiàn)場(chǎng)端與刷卡終端連在監(jiān)測(cè)站房工控機(jī)上，現(xiàn)場(chǎng)端根據(jù)上端的需求發(fā)送信息，上端保證服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)與現(xiàn)場(chǎng)端的正常通信。

4特性

（1）專(zhuān)用門(mén)禁系統(tǒng)，針對(duì)性強(qiáng)。市面進(jìn)行銷(xiāo)售的門(mén)禁產(chǎn)品一般為安防類(lèi)通用產(chǎn)品，沒(méi)有形成完善的集成方案，也沒(méi)有針對(duì)環(huán)保行業(yè)的專(zhuān)用門(mén)禁系統(tǒng)。本門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房的管理特性（站房無(wú)人值守、進(jìn)出門(mén)頻率、站房大小等特性）集成了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，利用門(mén)禁開(kāi)關(guān)量的接入及智能視頻的移動(dòng)偵測(cè)的概念來(lái)引導(dǎo)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)錄像。

（2）有無(wú)網(wǎng)絡(luò)均可使用。本門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)環(huán)保行業(yè)管理特性，針對(duì)部分不適合安裝有線及無(wú)線網(wǎng)路的站房，特意要求廠家生產(chǎn)在聯(lián)網(wǎng)及脫網(wǎng)狀態(tài)下皆可使用的門(mén)禁產(chǎn)品。聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接從上端平臺(tái)調(diào)閱下端門(mén)禁信息（開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)、嘗試非法卡開(kāi)門(mén)、黑名單卡片刷卡等）。不聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，亦可通過(guò)485串口信號(hào)，獲取下端門(mén)禁信息。

（3）子、母卡授權(quán)管理模式。在不聯(lián)網(wǎng)的情況下，傳統(tǒng)的門(mén)禁存在無(wú)法遠(yuǎn)程發(fā)卡及卡片丟失后無(wú)法掛失兩大問(wèn)題。由于沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)的門(mén)禁系統(tǒng)門(mén)禁設(shè)備彼此沒(méi)有關(guān)聯(lián)，發(fā)卡器無(wú)法收集下端新增加的門(mén)禁設(shè)備信息，所以無(wú)法發(fā)卡。例如：項(xiàng)目中預(yù)期安裝6套門(mén)禁，初購(gòu)買(mǎi)的6套設(shè)備在授權(quán)發(fā)卡上不存在問(wèn)題，如一年后加裝2套設(shè)備，由于發(fā)卡設(shè)備無(wú)法收集到新加裝的設(shè)備信息，造成無(wú)法聯(lián)機(jī)；掛失問(wèn)題同樣是因?yàn)樯隙斯芾碓O(shè)備，與前端的門(mén)禁設(shè)備之間彼此沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)，出現(xiàn)卡片丟失后，無(wú)法及時(shí)對(duì)卡片權(quán)限進(jìn)行廢除，無(wú)法掛失。

本門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)這兩大問(wèn)題，改良為子、母卡授權(quán)管理模式。母卡僅作為管理卡進(jìn)行權(quán)限的授予，不負(fù)責(zé)刷卡開(kāi)門(mén)工作；子卡僅做刷卡工作，權(quán)限管理工作。其工作原理為發(fā)卡器將發(fā)卡權(quán)限寫(xiě)在母卡上，再由母卡對(duì)所需管理的門(mén)禁控制器進(jìn)行刷卡，將寫(xiě)入母卡的相應(yīng)權(quán)限輸入給門(mén)禁控制器，門(mén)禁控制器獲悉哪些卡為合法卡，予以開(kāi)門(mén)，哪些卡為非法卡或掛失的卡片，拒絕其權(quán)限。母卡應(yīng)由管理人員所持，進(jìn)行相應(yīng)的權(quán)限管理，子卡交由進(jìn)出所監(jiān)控場(chǎng)所的運(yùn)營(yíng)人員所持，為進(jìn)出權(quán)限唯一的合法證明。

（4）緊急情況，機(jī)械開(kāi)鎖。門(mén)禁系統(tǒng)中使用的設(shè)備除了堅(jiān)若磐石的自身質(zhì)量外，還需有應(yīng)急的故障備用措施。門(mén)禁產(chǎn)品無(wú)論擁有多好的自身質(zhì)量，在長(zhǎng)期的日曬雨淋之下，不能百分百的保證產(chǎn)品的可靠性。一旦出現(xiàn)電子或電路故障，無(wú)法實(shí)現(xiàn)通過(guò)刷卡開(kāi)門(mén)，對(duì)運(yùn)維和檢查人員造成較大的麻煩，普通門(mén)禁產(chǎn)品碰上這樣的情況，需要斷電或是暴力拆門(mén)。而本門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)為了避免上述的問(wèn)題，采取電鎖口加機(jī)械鎖舌的雙重功能。正常工作情況下，機(jī)械鎖舌為鎖死狀態(tài)，通過(guò)刷卡來(lái)驅(qū)動(dòng)電鎖口進(jìn)行開(kāi)門(mén)動(dòng)作。遇到停電、電路故障、遭遇火災(zāi)等緊急情況，刷卡無(wú)法開(kāi)門(mén)時(shí)，可利用緊急鑰匙直接通過(guò)傳統(tǒng)手段打開(kāi)機(jī)械鎖。

5結(jié)語(yǔ)

面向重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房的門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在向智能化、安全化的方向發(fā)展，對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的監(jiān)控更加精確。監(jiān)控系統(tǒng)將向可視化、透明化的方向發(fā)展，對(duì)重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房的日常情況進(jìn)行更加信息化的監(jiān)控。本門(mén)禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)為重金屬?gòu)U水自動(dòng)監(jiān)控站房提供較為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高校、安全的監(jiān)控手段和平臺(tái)，具有較強(qiáng)的針對(duì)性，可推廣至整個(gè)環(huán)保行業(yè)。

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