浅析门禁系统的设计以及在博物馆的应用

门禁系统作为安防系统的一个子系统，除了可以实现刷卡开门、远程控制等基础管理功能外，还实现了与智能照明、消防、报警等系统的联动。本文介绍的系统在此基础上增加相应的辅助设备可以进行电梯控制、车辆进出控制、物业消防监控、保安巡检管理、餐饮收费管理等，真正实现区域内一卡通智能管理。

    门禁系统的构成

    门禁系统的定义及作用

    门禁系统是分属于安防系统的子系统，能够对需要控制的各个出入口进行有效的管理。出入口门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子、机械、光学、计算机技术、通讯技术、生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施，适用各种机要部门，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂等。简单概括就是，管理什么人什么时间可以进出那些门，并提供事后的查询报表等等。 本文源自：

    门禁系统的组成

    从门禁系统各部位设备实现功能的不同，可将门禁系统大致上分为前端设备、控制器、电力设备、中控室终端设备、网路通讯设备等六部分。

    其中，门禁系统前端设备包含有：电控锁、读卡器、开门按钮、门磁等。在不同的区域，由于功能需要的不同，前端设备的形式、数量是有所区别的。后文将对博物馆项目不同位置门禁点位设备的设置做讲解。

    网络通讯设备：基于目前技术，门禁系统通常都支持TCP/IP通讯协议，网络设备也就主要指的是为门禁系统提供网络通讯的各层交换机、光纤收发器、光纤模块等设备。

    中控室终端设备：是指为了实现各种功能而进行数据处理的服务器，可以大体分为数据存储服务器、操作服务器、数据库备份服务器三类。

    电力设备：为门禁系统提供电力能源的设备与系统，如UPS系统、变压器、开关电源等。

    门禁控制器：门禁控制器是一种带有存储设备、可以通过读取某种通讯协议下传输出的信息并实现联动继电器、计数等功能从而实现门禁控制的单片机。它是整个门禁系统的核心。

    博物馆门禁系统配置

   本例博物馆安防系统门禁子系统共有1500多个门禁点，根据各层区域功能、结构不同，所有门禁点分别汇聚在各层100多个小井中的控制器上。

    电力设备及配电

    电力系统是任何一个弱电系统实现的基础与前提，虽然在系统实施和使用时对电力系统的考虑与讨论是十分有限的，但一套稳定、可靠的电力系统是门禁系统是否可用的基础保障。

    本项目门禁系统配电是根据4个不同的分区，各有一套UPS不间断电源系统门禁系统。其中总控区UPS容量为120KVA，其他三个分区为80KVA，该套系统在正常工作状态下可以保证门禁系统在市电出现故障无法供电的情况下继续工作30分钟。

在各个分区中的小井都有一路总开关，再分配至每一个竖井的分电源箱，最终实现对门禁控制器及电锁的供电。为保证系统完善性电锁电源和控制器电源是在分电源箱分别分出的两路电源。

    以下为各主要设备供电说明。

    1、控制器端的配电

    在门禁系统施工前，需要对门禁系统配电进行确认。控制器还会有一组输出电压，供本控制器所连带读卡器使用。

    首先是门禁控制器的配电，现在已有的门禁控制器大多适用电压为12VDC输入，12VDC输出，比如本例博物馆安防工程所用的门禁控制器(品牌型号为：TYCOSTAREEX016W-64/STAREEX008W-64)，为满足供电，我们在控制器内增加了一块12V60W的开关电源。但也有控制器输出电压为24V的，比如西屋。在工程实施前，一定要在确定控制器输出电压后，再选择用适用的读卡器。

    2、读卡器配电

    取自控制器输出电源，本项目为12VDC。

    3、网络设备的配电

    网络设备分别安装在中控室端和前端小井内，电源分别就近取自中控室配电和小井内机柜配电。

    4、电控锁配电

    现在市场上的主流电控锁适用电压为两种，12V或24V，也有12V/24V可调的，要根据实际的情况选用相应的锁具，需要注意的是在电控锁的配电选择上一定要尽可能选择工作电压相同的电控锁。

    5、开关电源

    开关电源主要是根据项目的需要，本项目选用12V直流开关电源，功率分别为60W、100W和150W。

    网络设备

    网络设备是控制器间通讯和控制器与服务器连接的枢纽。本项目安全防范系统使用的网络交换机为HP交换机，有3500和2900两个型号，其中3500为主交换机(汇聚层)、安装在控制室内，带有光纤口，支持在远距离光纤传送数据信息;2900为中间层交换机，安装在各小井内。在门禁系统单独使用时，网络设备只是起到在同一网段内系统的链接作用，相当于一个大的路由器。但当系统内链接了“一卡通”系统或其他系统时或者门禁系统采用跨网段或分层设置时，可能会需要进行V-lan划分或设置IP表等工作，这里不做讲解。

    前端设备

    门禁系统前端设备是最终实现系统功能的载体，门禁系统的一切功能实现都会最终体现在这些前端设备上。

    本项目门禁系统中使用的前端设备包含有电控锁、读卡器、开门按钮等。传统上的门禁系统还应该带有门磁，但本系统中使用的电控锁自身带有门磁功能，所以这里对门磁不做单独讲解。

    1、开门按钮

    该门禁系统中开门按钮的适用范围主要为各个机房、管井和部分功能房间。

主要功能是传输给门禁控制器开门信号。这里需要注意的是，根据泰科门禁控制器的特点，开门按钮端需要安装电阻，形成常开回路。

    2、读卡器

    本系统使用读卡器有带键盘和不带键盘两种。键盘的使用功能是通过中控室设置控制器来实现的。本系统中使用的读卡器品牌型号为：Radix7550，工作电压为直流9V~16V间。接线六芯，为红、黑、绿、白、橙、黄，分别对应电源+、电源-、D0、D1、LED、蜂鸣器。六芯线直连控制器韦根口。本项目使用的读卡器为86式分扇区读卡器，在读卡器安装前需要业主提前加载扇区密钥，另外该读卡器带有电源反接保护功能和数据线反接耐压功能。

    3、电控锁

    现在市面上有多种电控锁，按照安装方式可分为阳极锁、阴极锁。按照功能不同可分为电锁扣、磁力锁、剪力锁、机电一体锁。按照工作原理不同可分为断电开锁和断电闭锁。本项目电控锁分布的原则为：机房、管井、功能房间使用电插锁(断电开)，各个前室、楼梯间、消防通道上使用磁力锁(断电开)，文物库房使用增强的电插锁(断电闭、配有钥匙孔)。所有电控锁均带有门状态回复信号和锁舌状态恢复信号，具体连线方式是门状态信号和锁舌状态信号线串接后加常闭状态电阻。电控锁的工作电压均为直流12V。

    4、控制器

    控制器是门禁系统的核心部分，门禁系统所有的状态都是通过控制器来实现的。市场上通用的控制器规格有多种，包括单体机、4门控制器、8门控制器、16门控制器等形式。本项目选用的控制器是TYCOSTAREEX016W-64/STAREEX008W-64，从型号行我们就可以区分出控制器是16门和8门。

    门禁控制器从原理上来说就是一个支持网络协议、具有存储功能的单片机。通常的控制器使用时都包括控制器板和扩展板(ACM板)两部分。而8门控制器和16门控制器最直观的区分就是带有一块还是两块扩展板。另外8门控制器和16门控制器在CPU通常上也是有区分的，既8门控制器加扩展板后并不能支持16门控制器。

    在门禁控制器使用前，首先要做相应的网络设置。简而言之就是将控制器出场原有的MAC地址码和现场规划好的IP地址进行关联设置，当设置完毕并且控制器在网络上进行无故障通讯后，可以根据控制器上液晶显示屏显示判断控制器状态，本项目使用的控制器为了保证数据传输安全，支持双网卡传输数据，门禁的主控制器上使用双网卡，控制器的链接方式为分控制器先连接到主控制器上，再由主控制器负责与中控室服务器的通讯。这样当原有的一条网络通路出现故障无法使用后，控制器会自动切换到备用网路继续工作，增强了系统的安全性。

    此门禁系统除网络接口外，所有的输入输出都是接在扩展板上，扩展板共有四组输入输出接口。其中读卡器适用韦根接口，每块扩展板上共有8个韦根口，每个接口端子有10个接入点，分别为电源+、电源-、D0、D1、LED红、LED黄、LED绿和蜂鸣器，分别对应相应的读卡器接线。这里需要注意的是通常使用的是LED红，而根据调试情况也有更改为LED绿。

    每块扩展板上还有8个输出点，是电控锁的接口，每个端子有三个接口分别使用与断电开和断电闭的电控锁。