劉虹　聶瑩暉　牛雅典　張栩　操文祥　全繼宏　劉真貞　田一平（湖北省環(huán)境監(jiān)測中心站，湖北武漢 430072）

重金屬廢水自動監(jiān)控系統(tǒng)中門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

劉虹聶瑩暉牛雅典張栩操文祥全繼宏劉真貞田一平
（湖北省環(huán)境監(jiān)測中心站，湖北武漢 430072）

針對重金屬廢水自動監(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，將門禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)合二為一，采取以主動控制替代被動監(jiān)控的方式。本文采用一種較合理的門禁及視頻監(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)對重金屬廢水自動監(jiān)控站房具有較強(qiáng)的針對性，具備極高的安防能力。

重金屬廢水 門禁及視頻監(jiān)控 硬件 軟件

【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

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，對進(jìn)出加以控制，選擇性的對相關(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)國家中，門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)正以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它類安防產(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)警等被動的安防方式，以主動控制替代被動監(jiān)視的方式［2-3］。本文論述的是一種通過網(wǎng)絡(luò)對各個(gè)遠(yuǎn)端站點(diǎn)的門進(jìn)行監(jiān)控的智能門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

1　重金屬廢水自動監(jiān)控站房門禁及視頻管理特點(diǎn)

（1）日常無人值守，進(jìn)行維護(hù)和維修時(shí)，技術(shù)人員方可抵達(dá)現(xiàn)場；（2）重金屬廢水自動監(jiān)控站房數(shù)量較多；（3）重金屬廢水自動監(jiān)控站房分部較分散；（4）各重金屬廢水自動監(jiān)控站房門禁數(shù)量較少；（5）重金屬廢水自動監(jiān)控站房內(nèi)有價(jià)格昂貴的在線監(jiān)測設(shè)備。

圖1　監(jiān)測站房門禁及視頻系統(tǒng)示意圖

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

2　硬件設(shè)計(jì)

2.1硬件組成

門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要以門禁控制器為中心，向上通過網(wǎng)絡(luò)接到管理平臺，向下通過485轉(zhuǎn)換器進(jìn)入485總線對門禁進(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［4-5］。監(jiān)測站房門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要硬件如下：

讀卡器：通過射頻感應(yīng)原理，識別感應(yīng)卡內(nèi)置加密卡號。

感應(yīng)卡：IC卡，接近讀頭，給予控制器開門信號。

門禁控制器：存儲感應(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)存儲器協(xié)調(diào)，配合管理軟件的智能處理中心。

開門按鈕：由室內(nèi)到室外時(shí)，摁下開門按鈕給予控制器開門信號。出門可以設(shè)置為開門按鈕，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：電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

紅外一體化槍機(jī)：一路記錄門禁開關(guān)情況，由門禁驅(qū)動錄像；一路監(jiān)控在線監(jiān)測設(shè)備，設(shè)置雙重入侵錄像（開關(guān)量輸出錄像，移動偵測錄像）。

管理軟件：通過電腦對所有監(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。

2.2讀卡器設(shè)計(jì)

根據(jù)監(jiān)測站房對門禁系統(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IC卡進(jìn)行的身份識別模塊、電源模塊等部分組成。

2.3門禁控制器

門禁數(shù)據(jù)存儲控制器簡稱門禁控制器，采用領(lǐng)先國際先進(jìn)水平的高速運(yùn)算電路以及Flash海量存儲技術(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，選用記憶接口處理單元，可支持由上級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，自動自檢功能更增強(qiáng)了這種可靠性。可以脫機(jī)存儲感應(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。

圖2

2.4聯(lián)動報(bào)警系統(tǒng)

門禁視頻聯(lián)動報(bào)警系統(tǒng)，由門禁監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，將門禁系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)連為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)卡式門禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動報(bào)警錄像。由于將門禁系統(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)卡式門禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動報(bào)警錄像。解決了現(xiàn)有的門禁裝置只有報(bào)警功能無圖像信號的缺欠，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)，門禁視頻聯(lián)動告警錄像，有效地保障了監(jiān)控站房的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)有效性及檢測設(shè)備的安全性。

聯(lián)動方式為通過控制器的輔助輸出端口給硬盤錄像機(jī)報(bào)警端口一個(gè)開關(guān)量信號，并對該通道的錄像規(guī)則進(jìn)行修改。

3　軟件設(shè)計(jì)

門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要以門禁控制器為中心，向上通過網(wǎng)絡(luò)接到管理平臺，向下通過485轉(zhuǎn)換器進(jìn)入485總線對門禁進(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［6-7］。

3.1制卡軟件

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

3.2門禁刷卡軟件

與刷卡終端相連，獲取卡內(nèi)存儲信息，并根據(jù)卡內(nèi)信息與門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比查詢，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，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。

3.3門禁卡信息數(shù)據(jù)的同步

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

4　特性

（1）專用門禁系統(tǒng)，針對性強(qiáng)。市面進(jìn)行銷售的門禁產(chǎn)品一般為安防類通用產(chǎn)品，沒有形成完善的集成方案，也沒有針對環(huán)保行業(yè)的專用門禁系統(tǒng)。本門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)針對重金屬廢水自動監(jiān)控站房的管理特性（站房無人值守、進(jìn)出門頻率、站房大小等特性）集成了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，利用門禁開關(guān)量的接入及智能視頻的移動偵測的概念來引導(dǎo)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行自動錄像。

（2）有無網(wǎng)絡(luò)均可使用。本門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)針對環(huán)保行業(yè)管理特性，針對部分不適合安裝有線及無線網(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)下皆可使用的門禁產(chǎn)品。聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，可通過網(wǎng)絡(luò)直接從上端平臺調(diào)閱下端門禁信息（開門、關(guān)門、嘗試非法卡開門、黑名單卡片刷卡等）。不聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，亦可通過485串口信號，獲取下端門禁信息。

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

本門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)針對這兩大問題，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)刷卡開門工作；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)限寫在母卡上，再由母卡對所需管理的門禁控制器進(jìn)行刷卡，將寫入母卡的相應(yīng)權(quán)限輸入給門禁控制器，門禁控制器獲悉哪些卡為合法卡，予以開門，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)控場所的運(yùn)營人員所持，為進(jìn)出權(quán)限唯一的合法證明（如圖2所示）。

（4）緊急情況，機(jī)械開鎖。門禁系統(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。門禁產(chǎn)品無論擁有多好的自身質(zhì)量，在長期的日曬雨淋之下，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，無法實(shí)現(xiàn)通過刷卡開門，對運(yùn)維和檢查人員造成較大的麻煩，普通門禁產(chǎn)品碰上這樣的情況，需要斷電或是暴力拆門。而本門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)為了避免上述的問題，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)，通過刷卡來驅(qū)動電鎖口進(jìn)行開門動作。遇到停電、電路故障、遭遇火災(zāi)等緊急情況，刷卡無法開門時(shí)，可利用緊急鑰匙直接通過傳統(tǒng)手段打開機(jī)械鎖。

5　結(jié)語

面向重金屬廢水自動監(jiān)控站房的門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在向智能化、安全化的方向發(fā)展，對運(yùn)行維護(hù)人員、在線監(jiān)測設(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，對重金屬廢水自動監(jiān)控站房的日常情況進(jìn)行更加信息化的監(jiān)控。本門禁及視頻監(jiān)控系統(tǒng)為重金屬廢水自動監(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，具有較強(qiáng)的針對性，可推廣至整個(gè)環(huán)保行業(yè)。

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環(huán)保部環(huán)境監(jiān)察局國控重點(diǎn)污染源自動監(jiān)控運(yùn)行管理（2014）課題。

項(xiàng)目名稱：污染源自動監(jiān)控現(xiàn)場端規(guī)范化程序研究。

劉虹（1987—），女，碩士研究生，研究方向：污染源與自動監(jiān)測。