地鐵軌道交通的ACS與ISCS集成的門禁及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

近年來(lái)，在我國(guó)大城市中掀起一股興建地鐵的熱潮，與此同時(shí)，地鐵門禁系統(tǒng)也得以快速發(fā)展并不斷完善。地鐵門禁系統(tǒng)已由從一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)或安防系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，融入到綜合監(jiān)控集成平臺(tái)大系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)真正的系統(tǒng)集成管理。在實(shí)現(xiàn)方式上，也從簡(jiǎn)單的硬線連接，到計(jì)算機(jī)層面的軟件接口，發(fā)展到硬件設(shè)備層面的集成。

重慶軌道交通三號(hào)線一期工程綜合監(jiān)控集成項(xiàng)目與重慶市軌道交通一號(hào)線工程綜合監(jiān)控集成項(xiàng)目，其ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括ACS門禁系統(tǒng)、PSCADA電力監(jiān)控系統(tǒng)、BAS環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、FAS火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、綜合信息平臺(tái)等多個(gè)專業(yè)系統(tǒng)。

ISCS的主要運(yùn)作原理是用系統(tǒng)化方法將各分散的自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)結(jié)為一個(gè)有機(jī)的整體，它有助于實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)軌道交通各專業(yè)系統(tǒng)之間的信息互通、資源共享，提高各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合能力，高效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)，提高軌道交通全線的整體自動(dòng)化水平，建立與重慶市軌道交通指揮中心相聯(lián)的信息高速通道，從而使重慶軌道交通線路的運(yùn)營(yíng)管理納入到全市的軌道交通運(yùn)營(yíng)管理體系。

ACS與ISCS集成。ACS門禁系統(tǒng)采用分布式控制和集中監(jiān)控管理的運(yùn)行方式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道交通內(nèi)外的出入通道的智能化控制管理。其實(shí)行中心級(jí)、車站級(jí)兩級(jí)管理，實(shí)行中心級(jí)、車站級(jí)、就地級(jí)三級(jí)控制方式。其中中心級(jí)主要負(fù)責(zé)ACS門禁系統(tǒng)的日常設(shè)備運(yùn)行管理、設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)、故障報(bào)警統(tǒng)計(jì)、門禁卡的授權(quán)管理、設(shè)備控制參數(shù)及安全參數(shù)管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理等;而車站級(jí)主要負(fù)責(zé)設(shè)備監(jiān)視、故障報(bào)警、設(shè)備控制等功能。

設(shè)計(jì)原則

ACS系統(tǒng)采用集中管理，則分級(jí)控制方式。中央與車站集中管理，中央、車站和現(xiàn)場(chǎng)分三級(jí)控制。

ACS系統(tǒng)不僅具有在線、離線、災(zāi)害三種運(yùn)行模式，而且可根據(jù)需求自動(dòng)轉(zhuǎn)換、設(shè)立多種模式以及設(shè)置多種門禁管理應(yīng)急預(yù)案。

中心級(jí)主要負(fù)責(zé)ACS門禁系統(tǒng)的日常設(shè)備運(yùn)行管理、設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)、故障報(bào)警統(tǒng)計(jì)、門禁卡的授權(quán)管理、設(shè)備控制參數(shù)及安全參數(shù)管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理等。

在車站不設(shè)置ACS門禁系統(tǒng)專用工作站，ACS門禁系統(tǒng)車站級(jí)功能由ISCS車站管理工作站完成。車站級(jí)主要負(fù)責(zé)設(shè)備監(jiān)視、故障報(bào)警、設(shè)備控制等功能。

在緊急情況下，可以以車站為單位，通過(guò)車站車控室的IBP盤上的門禁系統(tǒng)緊急按鈕，切斷車站的相應(yīng)門禁點(diǎn)電鎖電源，實(shí)現(xiàn)逃生。

ACS門禁系統(tǒng)采用軌道交通員工卡作為進(jìn)入授權(quán)區(qū)域的門禁卡，系統(tǒng)可根據(jù)要求為門禁卡設(shè)置不同的授權(quán)等級(jí)，并實(shí)現(xiàn)多級(jí)管理。系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)員工考勤功能。

ACS門禁系統(tǒng)充分考慮擴(kuò)展性和兼容性，在滿足軌道交通運(yùn)營(yíng)商合并或調(diào)整的同時(shí)，對(duì)門禁子系統(tǒng)的調(diào)整、擴(kuò)展以及兼容性的要求。

在設(shè)備安裝方面，所有的控制器和接口模塊都要求安裝在金屬封閉箱體內(nèi)，且需箱體外殼接地，只有這樣才能保證設(shè)備處于一個(gè)相對(duì)安全的電磁環(huán)境中。

ACS門禁系統(tǒng)專用設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，以滿足系統(tǒng)靈活組網(wǎng)的要求。ACS門禁系統(tǒng)所有設(shè)備具備24小時(shí)不間斷工作能力。

系統(tǒng)構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)功能

門禁系統(tǒng)是以車站為單位，由車站車控室的ISCS系統(tǒng)工作站對(duì)車站內(nèi)門禁設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視以及相關(guān)聯(lián)動(dòng);中央級(jí)門禁管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)全線門禁系統(tǒng)配置設(shè)備參數(shù)、人員授權(quán)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，同時(shí)，也具備設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、報(bào)警響應(yīng)、報(bào)表查詢等功能。ACS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

中央級(jí)系統(tǒng)構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)功能

控制中心門禁服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)全線門禁系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)配置，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，管理工作站到終端設(shè)備的控制指令以及用戶管理，該服務(wù)器上安裝門禁管理服務(wù)器端軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)。門禁服務(wù)器接收門禁操作工作站的控制信令并解析發(fā)送至指定車站門禁控制器，再傳至門禁終端設(shè)備。

系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)發(fā)卡授權(quán)工作站和2臺(tái)客戶端操作工作站，具體如下。

2臺(tái)工作站作為門禁系統(tǒng)的授權(quán)工作站，在系統(tǒng)使用專用的發(fā)卡器通過(guò)RS232直接與授權(quán)工作站連接，在授權(quán)發(fā)卡時(shí)，發(fā)卡器將卡號(hào)讀入到授權(quán)工作站，授權(quán)工作站讀取卡號(hào)信息后為員工卡設(shè)置各類參數(shù)并記錄持卡人個(gè)人資料通過(guò)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)至門禁應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2臺(tái)工作站作為門禁系統(tǒng)的操作客戶端，安裝門禁管理客戶端軟件，操作員根據(jù)不同的用戶名和密碼登錄門禁系統(tǒng)工作站，根據(jù)不同的操作權(quán)限，可以對(duì)全線門禁系統(tǒng)或部門門禁系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制管理以及查詢，并能打印報(bào)表，可以監(jiān)視全線或部門車站門的開(kāi)閉狀態(tài)和報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)本標(biāo)書要求的中央級(jí)門禁系統(tǒng)功能和工作人員考勤功能。

ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)在中央級(jí)通過(guò)ISCS服務(wù)器與門禁系統(tǒng)的ACS服務(wù)器進(jìn)行通訊，主要完成歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。中央級(jí)ISCS服務(wù)器與車站級(jí)ISCS服務(wù)器（或稱ISCS車站級(jí)工作站）為ISCS系統(tǒng)內(nèi)部通訊。

車站級(jí)系統(tǒng)組成及實(shí)現(xiàn)功能

車站級(jí)門禁系統(tǒng)（見(jiàn)圖2）主要由ISCS車站工作站以及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成，該工作站上安裝車站級(jí)ISCS綜合監(jiān)控應(yīng)用軟件。車站級(jí)不設(shè)置專用的管理工作站運(yùn)行ACS管理工作站軟件，門禁系統(tǒng)車站級(jí)功能，由ISCS綜合監(jiān)控應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)。

車站級(jí)ISCS綜合監(jiān)控應(yīng)用軟件包含眾多系統(tǒng)模塊，包括BAS、FAS、ACS等，ACS門禁系統(tǒng)作為其中一個(gè)應(yīng)用模塊，車站級(jí)ISCS工作站通過(guò)交換機(jī)以TCP/IP方式接入ISCS局域網(wǎng)，與中央級(jí)ISCS服務(wù)器連接。

現(xiàn)場(chǎng)級(jí)系統(tǒng)構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)功能

現(xiàn)場(chǎng)級(jí)門禁系統(tǒng)由門禁控制器、接口模塊以及各類終端執(zhí)行設(shè)備組成，控制器最多可管理16個(gè)門禁點(diǎn)（讀卡器接口模塊）。讀卡器接口模塊放置在現(xiàn)場(chǎng)，負(fù)責(zé)單個(gè)門禁點(diǎn)的設(shè)備（讀卡器、機(jī)電一體鎖、出門按鈕、門磁）功能執(zhí)行;此結(jié)構(gòu)將執(zhí)行功能和管理功能設(shè)備分開(kāi)，大大減少了控制器的使用數(shù)量。

控制器通過(guò)RS485串行總線與讀卡器接口模塊進(jìn)行通信。接口模塊作為門禁終端設(shè)備與控制器的橋梁，連接控制器。每個(gè)接口模塊的單點(diǎn)故障不會(huì)影響其他門禁保護(hù)區(qū)的正常工作。讀卡器接口模塊與讀卡器之間以維根（Wiegand）格式進(jìn)行通訊;門磁等就地設(shè)備向讀卡器接口模塊提供干接點(diǎn)。

控制器的一個(gè)TCP/IP端口通過(guò)ISCS網(wǎng)絡(luò)連接至門禁服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)控制中心門禁服務(wù)器與門禁控制器的連接，接收控制中心門禁服務(wù)器和管理工作站對(duì)門禁控制器的運(yùn)行參數(shù)設(shè)置、授權(quán)管理、遠(yuǎn)程控制，上傳門禁控制器事件信息。

控制器通過(guò)另一個(gè)TCP/IP端口連接至ISCS管理工作站，實(shí)現(xiàn)ISCS系統(tǒng)對(duì)門禁設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視，報(bào)警事件處理，遠(yuǎn)程控制等功能。門禁控制器通訊端口功能劃分見(jiàn)圖3。

系統(tǒng)特點(diǎn)

門禁控制器開(kāi)放底層通訊協(xié)議，通過(guò)通訊端口直接與ISCS車站級(jí)管理計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)連接，而不是基于PC層面的通訊。實(shí)現(xiàn)最大限度的集成，最靈活的應(yīng)用，同時(shí)滿足門禁系統(tǒng)離線工作要求，這一點(diǎn)是基于PC層面的集成所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

門禁控制器通過(guò)兩路通訊路由，使ACS門禁系統(tǒng)與ISCS系統(tǒng)保持相對(duì)獨(dú)立。ACS為門禁設(shè)備廠商自身管理系統(tǒng)，ISCS系統(tǒng)由ISCS平臺(tái)廠商根據(jù)門禁設(shè)備廠商提供協(xié)議開(kāi)發(fā)。

在車站級(jí)取消門禁專用工作站，將門禁系統(tǒng)及其它系統(tǒng)的操作，集中在ISCS工作站完成，方便操作，加強(qiáng)各系統(tǒng)間的聯(lián)系。為避免中央和車站級(jí)的多頭管理，車站級(jí)除必要的控制功能外，如緊急情況下的遠(yuǎn)程開(kāi)門，只負(fù)責(zé)設(shè)備監(jiān)視、報(bào)警處理、數(shù)據(jù)查詢等日常操作功能，而持卡人授權(quán)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)設(shè)備等權(quán)限，不會(huì)下放到車站ISCS，而是在中央ACS門禁系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

門禁設(shè)備，從控制器到前端電控鎖具，統(tǒng)一采用一個(gè)廠商的產(chǎn)品。將電子與五金統(tǒng)一納入ACS門禁系統(tǒng)包內(nèi)，凡門禁點(diǎn)涉及的五金設(shè)備，如合頁(yè)、閉門器、順序器等，由ACS門禁系統(tǒng)一并提供，減少工作界面，提高接口效率，方便系統(tǒng)維護(hù)。

改善提高

提高門禁系統(tǒng)的冗余備份能力。除了在中央服務(wù)器級(jí)作出改進(jìn)，在通訊網(wǎng)絡(luò)、控制器通訊端口等環(huán)節(jié)也需加強(qiáng)設(shè)備冗余，提供故障處理能力。

門禁控制器通訊協(xié)議可以向開(kāi)放接口、通用協(xié)議方向發(fā)展。門禁控制器通訊協(xié)議，與BAS、FAS系統(tǒng)有所不同，除設(shè)備通訊狀態(tài)，門開(kāi)、關(guān)狀態(tài)等信息外，還包含如刷卡事件等信息，MODBUS等協(xié)議不能完全適合該類信息表述。門禁控制器通訊協(xié)議可以作封裝，盡量與通用協(xié)議接軌。

強(qiáng)化門禁系統(tǒng)控制權(quán)的協(xié)調(diào)。完善控制權(quán)轉(zhuǎn)移機(jī)制，實(shí)現(xiàn)在中央級(jí)和車站級(jí)實(shí)現(xiàn)控制權(quán)的轉(zhuǎn)移，確保對(duì)設(shè)備控制器的唯一性。