浅析博物馆门禁系统的设计

　　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。

　　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12V DC输入，12V DC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：TYCO STAREEX016W-64/STAREEX008W-64)，为满足供电，我们在控制器内增加了一块12V 60W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12V DC。

　　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：Radix 7550，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TYCO STAREEX016W-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。控制器输出、电控锁、电源是通过电源箱中端子跳线，形成一组串联电路，以实现对电控锁的控制。

　　另外，每块扩展板上还有16个输入点，供门磁和开门按钮使用。不同功能的实现是通过服务器不同的定义，感应前端阻值以实现联动。

　　在读卡器超距离时(理论值150米)，可使用输入板上的总线接口，前端增加RM-4板并调整控制器拨码。另，控制器上有通过输出板扩展电控锁的功能，但由于是新方法可靠性尚无论证，这里不支持使用。

　　当控制器断电后，控制器可以通过控制板上的4组5号电池支持数据保存24小时，以避免数据丢。但其电量不能支持控制器正常工作。

　　5、服务器

　　传统上，门禁系统应该有三组服务器：操作服务器、数据存储服务器和数据备份服务器。本项目门禁系统的操作服务器和数据存储服务器并为一套，其中操作服务器与数据存储服务器是处理实现具体功能的服务器，数据备份服务器定期将数据备份，增加系统的安全性和可靠性。 

　　门禁系统配置与调试

　　前端系统配置方式

　　门禁系统前端配置根据需求不同，配置也不同，配置有。

　　· 一读卡一按钮一磁力锁;
　　· 双读卡一磁力锁;
　　· 双磁力锁;
　　· 一读卡一按钮一电插锁;
　　· 双读卡一电插锁;
　　· 一读卡一按钮双磁力锁;
　　· 双读卡双磁力锁;
　　· 一读卡一按钮双电插锁;
　　· 双读卡双电插锁;
　　· 单磁力锁。

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　　由于各个门禁点配置的不同，需要制定出一个带有详细内容的点表供施工调试使用。

　　1、楼梯通道的门禁配置

　　本项目门禁点根据不同的需求有着不同的配置，一些关键位置，如楼梯前室通道，配有双向读卡、磁力锁，这样就保证了对这些主要的通道口进行进出双向控制。另外，楼梯间内还配有报警器、摄像机等其它安防设备，在安防事件发生后(如强行闯入)，门禁点会联动摄像机、报警器等设备，实现对该位置的有效控制。

　　2、重点机房的门禁配置

　　如中控室、网络中心等重点区域，门禁点设置为出门开门按钮、入门读卡器配电插锁。进出双方向同样有摄像机等设备，可以通过门磁报警来联动其它安防设备。

　　3、展厅的门禁配置

　　展厅的门禁控制分为两种，一类是平时基本不使用，只在文物进展或其它的重要事件发生时才打开，这类门的配置为中控锁，即无读卡器或按钮等前端准入设备，只在中控室确认该门禁点使用后，由中控室通过服务器直接发出开门\关门指令。

　　另一种是平时需要观众或管理人员使用的门禁点，这些位置均使用双向读卡。服务器可以记录该门禁点的使用、进出情况，并且这些门禁点也都可以与附近的摄像机等安防设备联动。

　　4、库区的门禁配置与管理

　　文物库区是本项目门禁管理的重中之重，这里也重点介绍，以下是库房区门禁系统配置、管理及使用的详细介绍。

　　· 每天第一次进入文物库区时需要2人刷卡+密码+生物识别后方可进入，同时门禁系统自动记录当日刷卡+密码+生物识别后进入文物库区的所有人员信息(人员数量)。当门禁系统确认刷卡+密码+生物识别有效后，打开文物库区大门，同时联动撤防文物库区走廊防盗报警探测器，联动打开文物库区走廊内照明;
　　· 每天第一次进入某个文物库房时需要2人刷卡+密码后方可进入，同时门禁系统自动记录当日刷卡+密码后进入此文物库房的所有人员信息(人员数量)。当门禁系统确认刷卡+密码有效后，打开此文物库房门，同时联动撤防此文物库房内防盗报警探测器，联动打开此文物库房内照明;
　　· 当日进入某个文物库房最后一名工作人员刷卡+密码离开时，门禁系统自动统计此人是否是最后一名离开的工作人员;

　　若是则门禁系统在x秒后联动关闭此文物库房内照明，工作人员在确认照明关闭后才可锁门离开，x秒后联动对此文物库房内防盗报警探测器布防。同时门禁系统自动恢复初始设置。

　　若否则门禁系统在x秒后不联动关闭此文物库房内照明，以此提醒工作人员当日进入此文物库房的工作人员有人没刷卡离开，必须通知该名工作人员回到文物库房刷卡。

　　· 当日进入文物库区最后一名工作人员刷卡+密码离开时，门禁系统自动统计此人是否是最后一名离开的工作人员。

　　是：门禁系统在x秒后联动关闭文物库区走廊内照明，工作人员在确认照明关闭后才可锁门离开，x秒后联动对文物库区走廊内防盗报警探测器布防。同时门禁系统自动恢复初始设置。

　　否：门禁系统在x秒后不联动关闭文物库区走廊内照明，以此提醒工作人员当日进入文物库区的工作人员有人没刷卡离开，必须通知该名工作人员回到文物库区刷卡;

　　· 当日刷卡+密码+生物识别有效后进入文物库区的工作人员，当离开文物库区时，必需先在自己工作的文物库房刷卡后，在出文物库区大门时刷卡才有效;

　　· 进出文物库区/库房的工作人员，必须做到每人/每次刷卡进出，严禁工作人员在进出文物库区/库房时携带其他工作人员不刷卡进出，由此造成的后果须由携带人员承担;

　　· 当日刷卡+密码+生物识别有效后进入文物库区的工作人员门禁卡，在没有有效的刷卡离开记录时，有人持此卡再次进入文物库区，门禁系统能自动识别并立即取消此卡的授权，门禁系统终端要有显著的报警提示，以便保卫人员做出快速反应;

　　· 门禁系统有防胁迫功能(如原密码+1等)，当工作人员被胁持报警后，门禁系统终端要有明显的报警提示，以便保卫人员做出快速反应;

　　· 门禁系统对文物库区可以分组单独控制，对每天进出文物库区/库房人员信息列表显示，方便保卫人员对文物库区的监管，提高文物库区的安全;

　　· 工作人员应妥善保管好自己的门禁卡，发现丢失应第一时间通知保卫部门取消丢失的门禁卡授权。门禁系统把丢失的门禁卡信息列入黑名单，如有人使用此卡进入时门禁系统终端要有明显的报警提示，以便保卫人员做出快速反应。由于工作人员丢失门禁卡后未能及时通知保卫部门而造成的一切后果由本人承担;

　　· 对文物库区进出人员要做到严格监控，杜绝非工作人员随意进出文物库区。文物保管部门因工作需要非本部门人员进入文物库区工作时(如搬运文物等)，首先，要得到本部门领导书面批准。其次，要在保卫部门对施工人员的详细信息登记备案并留存部门领导的批示文件。对进入文物库区的施工人员不发放门禁卡(防止IC卡信息泄露)，由保管部门2名以上工作人员带领进入库区。施工期间施工人员只能在需要施工的文物库房内活动，不能在文物库区内随意活动。施工期间的安全由文物保管部门负责，施工人员出入文物库区必须由保管部门工作人员亲自接送。

　　博物馆门禁系统的其他功能

　　博物馆门禁系统在实现其自身出入口管理的基本功能外，为了增强系统的安全性，还具备其的特殊功能。本项目门禁系统的基本功能和其它特有功能的组合实现了博物馆门禁整体系统。下面我们对门禁系统的其它功能进行讲解。

　　门禁系统平台介绍

　　博物馆门禁系统管理平台使用的是一款基于通过TCP/IP通讯协议对控制器进行控制，以及对SQLsever数据库进行存储和操作的专业软件。软件功能主要有：门禁系统的信息录入及管理、制卡功能及卡片管理、支持电子地图、支持时间联动等。使用的大多数功能都是基于该软件平台或其延伸产品功能实现的。由于博物馆项目安防系统涉密，我们这里只对软件实现的功能进行介绍，对操作、设置等不做说明。

　　制卡功能

　　制卡是门禁系统的一项基本功能，也是一个门禁系统可以使用的先决条件之一。但是由于博物馆项目的特殊性和重要性，本门禁系统使用的门禁卡采用了 26位加密韦根协议，而且对库房、公共区域、展厅等不同区域设置了不同的密钥，特定区域只有用授权过的、特定的加密卡才能实现出入口控制。

　　所用的此款软件平台中的卡管理数据库是十分强大的、可以对人员的基础信息、通行区域、照片等一系列信息建立存储和管理平台，并支持信息检索。另外，门禁系统还支持卡片分时管理、卡片挂失等功能。

　　电子地图功能

　　博物馆门禁系统支持使用电子地图功能，即可以通过门禁系统管理平台在中控室进行远程控制。对前端门禁点的控制电子地图要高于门禁卡的使用，可对前端可以实现禁用、保持打开、瞬间开门等设置。

　　报警与灯光联动

　　该功能是保证系统安全性的重要联动指标，保证了报警系统与门禁系统的统一性，以及联动视频摄像机的照度要求，这里做重点讲解。

　　门禁联动报警撤防以及门禁、报警联动智能照明的测试。测试过程如下：

　　1、对入门读卡器进行刷卡操作，控制相应门磁输入点进行一次断开/闭合状态转变(认为相当是人刷卡后进门，门关闭)联动事件由活动变为不活动，控制器“进门计数”认定为1，触发联动事件(报警撤防)且控制器输出端口输出一持续信号(联动智能照明开灯)。

　　2、再次对入门读卡器进行刷卡操作，控制相应门磁输入点进行一次断开/闭合状态转变(认为相当是第二个人刷卡后进门，门关闭)，控制器“进门计数”认定为>1，联动事件不活动且控制器输出端口持续信号状态不转变。

　　3、对出门读卡器进行刷卡操作，控制相应门磁输入点进行一次断开/闭合状态转变(认为相当是人刷卡后出门，门关闭)，联动事件不活动，控制器“进门计数”认定变为1，联动事件不活动且控制器输出端口持续信号状态不转变。

　　4、再次对出门读卡器进行刷卡操作，控制相应门磁输入点进行一次断开/闭合状态转变(认为相当是第二个人刷卡后出门，门关闭)，控制器“进门计数”认定变为0，触发联动事件(报警布防)且控制器输出端口无信号输出(联动智能照明关灯)。