深入探讨门禁系统的应用(yòng)

门禁系统是进出管理(lǐ)系统的一个子系统，通常它采用(yòng)刷卡、密码或人體(tǐ)生物(wù)特征识别等技术，在管理(lǐ)软件的控制下，对人员或車(chē)辆出入口进行管理(lǐ)，让取得认可(kě)进出的人車(chē)自由通行，而对那些不该出入的人则加以禁止。因此在许多(duō)需要核对人車(chē)身份的处所中，门禁系统已成了不可(kě)缺少的配置项目。本期就来探讨一下门禁网络通讯应用(yòng)的技术。

工程原理(lǐ)与传输線(xiàn)路

　　工程原理(lǐ)

　　门禁系统的工程原理(lǐ)与其它自动控制系统或智能(néng)楼宇系统的原理(lǐ)基本类似，它的运行可(kě)以分(fēn)為(wèi)传感、管理(lǐ)和执行三个环节，只是它比较紧凑，比较简单而已。

　　传感：读卡器、密码键盘、各种生物(wù)识别器、出门按钮、锁状态传感器都属于传感器件，它们的任務(wù)是接受命令，将信号上传或在核对后上传(生物(wù)识别器)。

　　管理(lǐ)：控制器和管理(lǐ)软件承担着门禁系统的管理(lǐ)功能(néng)，它们在收到传感器发来的信息后，根据时间、卡号及其它信息对是否开门做出判断，如开门，则发出开门命令给電(diàn)锁;而在收到锁状态信息时，则开始计时，超时则报警。

　　执行：電(diàn)锁在收到开门或关门的命令(供電(diàn)或断電(diàn))时，它“执行”命令将工作状态调整到与命令一致。而電(diàn)锁内的锁状态传感器则起到了反馈和监督的作用(yòng)。

　　有(yǒu)些控制器可(kě)以使用(yòng)继電(diàn)器将控制信号输出，以控制联动的摄像机及照明灯。

　　传输線(xiàn)路

　　由工作原理(lǐ)可(kě)知，门禁系统中有(yǒu)以下几种传输線(xiàn)路：

　　電(diàn)源線(xiàn)

　　门禁系统的電(diàn)源大多(duō)来自机房的UPS，以免在断電(diàn)时造成误动作。電(diàn)源線(xiàn)通常会处于220V交流传递的方式，目的是减少電(diàn)源在線(xiàn)的压降。在控制器旁，配备有(yǒu)稳压電(diàn)源，将交流220V電(diàn)源变换成直流12V電(diàn)源，分(fēn)别供给控制器和電(diàn)锁。门禁系统用(yòng)的電(diàn)锁绝大多(duō)数属于12V直流供電(diàn)方式。在電(diàn)锁开断的瞬间，由于電(diàn)锁中線(xiàn)包(電(diàn)磁铁線(xiàn)圈)的作用(yòng)，会在電(diàn)源線(xiàn)产生很(hěn)强電(diàn)流，它容易引起電(diàn)源波动，而这一電(diàn)源波动对控制器的稳定工作极其不利，所以在可(kě)靠性要求比较高的门禁系统中，控制器与電(diàn)锁分(fēn)别使用(yòng)不同的電(diàn)源模块，即220V交流供電(diàn)到控制器时，使用(yòng)两个12V直流的電(diàn)源模块各自整流/稳压后，分(fēn)别供给電(diàn)锁和控制器。各种電(diàn)源線(xiàn)的选用(yòng)基本上都是基于電(diàn)工手册，选用(yòng)标准的電(diàn)源線(xiàn)。

　　控制器讯号線(xiàn)

　　控制器中有(yǒu)三组信号線(xiàn)，分(fēn)别连接到读卡器、電(diàn)锁中的锁状态传感器和出门按钮。这三路信号線(xiàn)可(kě)以使用(yòng)综合布線(xiàn)中的双绞線(xiàn)替代。為(wèi)了避免空间的電(diàn)磁干扰，读卡器信号線(xiàn)应采用(yòng)屏蔽線(xiàn)，另两种信号線(xiàn)则可(kě)以采用(yòng)屏蔽線(xiàn)，也可(kě)以采用(yòng)非屏蔽線(xiàn)。

　　遠(yuǎn)程网络讯号線(xiàn)

　　从控制器到管理(lǐ)计算机之间的传输，大多(duō)采用(yòng)RS485，距离近时可(kě)用(yòng)RS232，要求传输速率快时则采用(yòng)TCP/IP协议。為(wèi)了避免電(diàn)磁干扰，这根信号線(xiàn)应采用(yòng)屏蔽双绞線(xiàn)。当控制器需要使用(yòng)输出硬接点直接控制硬盘录像机(在刷卡开门时同步录像)时，这根控制線(xiàn)(2芯)宜采用(yòng)屏蔽線(xiàn)，以免因硬盘录像机输入信号幅值小(xiǎo)的时候因電(diàn)磁干扰而引起误触发。但如果是用(yòng)硬接点直接传输照明灯的電(diàn)源时，则应该采用(yòng)電(diàn)源線(xiàn)。

　　根据上述分(fēn)析可(kě)知，在传输電(diàn)源為(wèi)電(diàn)锁、控制器和照明灯供電(diàn)时，应采用(yòng)電(diàn)源線(xiàn)，其截面积可(kě)以根据電(diàn)流所产生的压降和发热计算，也可(kě)以查電(diàn)工手册获得。在传输传感器信号和控制信号时，应该根据读卡器和控制器的安装手册，选择屏蔽線(xiàn)或非屏蔽線(xiàn)。随着门禁系统锁控制的门数越来越多(duō)，对系统网络传输速度与布線(xiàn)安全的要求也就越来越高，而且从事门禁系统的施工也必须同时进行综合布線(xiàn)系统的施工，因此使用(yòng)网络双绞線(xiàn)作為(wèi)门禁系统的传输線(xiàn)，已经成為(wèi)门禁系统線(xiàn)缆主要选择。根据对各种门禁線(xiàn)缆的分(fēn)析，读卡器、控制器、管理(lǐ)计算机之间的信号線(xiàn)和控制線(xiàn)都可(kě)以使用(yòng)网络双绞線(xiàn)。

　　在同时进行门禁系统与综合布線(xiàn)的案例中，对于使用(yòng)TCP/IP协议的遠(yuǎn)程网络信号線(xiàn)，必然是使用(yòng)双绞線(xiàn)传输，它完全可(kě)以使用(yòng)综合布線(xiàn)系统的标准星型结构实现信号遠(yuǎn)传。RS485線(xiàn)和RS232線(xiàn)也可(kě)以使用(yòng)网络双绞線(xiàn)，根据门禁控制器的安装原则，这些设备应该采用(yòng)屏蔽双绞線(xiàn)，以免電(diàn)磁干扰造成误操作。

网络应用(yòng)综合布線(xiàn)的注意事项

　　在使用(yòng)综合布線(xiàn)系统作為(wèi)门禁的传输線(xiàn)路时，应该注意以下因素：接線(xiàn)方法应完全按照各种门禁设备上的接線(xiàn)规则，并保留详细的接線(xiàn)图，以避免在维护时判断線(xiàn)路的痛苦。屏蔽双绞線(xiàn)的屏蔽层应根据读卡器、控制器的安装手册完成接地。

　　如果使用(yòng)网络屏蔽双绞線(xiàn)传输TCP/IP，则可(kě)完全采用(yòng)屏蔽综合布線(xiàn)系统的屏蔽层端接線(xiàn)规则。当使用(yòng)TCP/IP协议时，最好不要与其他(tā)智能(néng)系统(包括办公自动化系统等软件系统)共享网络交换机，以免因协议冲突发生传输上的意外。当使用(yòng)网络TCP/IP协议时，可(kě)以将门禁系统的管理(lǐ)计算机认為(wèi)是门禁网络中的一台服務(wù)器，使用(yòng)双绞線(xiàn)或光缆连接到配線(xiàn)架上。综合布線(xiàn)系统可(kě)用(yòng)于门禁系统，这一点已经為(wèi)门禁系统的供货商(shāng)和安装商(shāng)所证实，只是在工程中应全面评估造价、施工和性能(néng)，以求达到最佳的效果。

门禁控制的安全性因素

　　以上都是在门禁系统剖析上，针对本期测试我们需要关注及在意的部分(fēn)，除此之外我们还要来剖析门禁系统在使用(yòng)的安全性上可(kě)能(néng)会有(yǒu)哪些影响因素存在，具體(tǐ)表现在以下几个方面：

　　控制单元的分(fēn)布︰控制单元必须放置在专门的弱電(diàn)间或设备间内集中管理(lǐ)，控制单元与读卡器之间具有(yǒu)遠(yuǎn)距离信号传输的能(néng)力，但不能(néng)使用(yòng)只能(néng)传输几公尺距离的韦根(Wiegand)协议;

　　门禁控制器的電(diàn)源供应必须带有(yǒu)UPS系统，在外部的電(diàn)源无法提供时，至少能(néng)够让门禁控制器继续工作几个小(xiǎo)时，以防止有(yǒu)人切断電(diàn)源从而导致门禁失效的情况;

　　门禁中電(diàn)源是非常重要的，提供给组件稳定、干净的工作電(diàn)压是必要前提，具有(yǒu)良好的滤波和稳压的能(néng)力。此外要有(yǒu)很(hěn)强的抗干扰能(néng)力，包括高频感应信号、雷击等;

　　门禁控制器机箱须具有(yǒu)一定的防砸、防撬、防爆、防火、防腐蚀能(néng)力，以防止各种破坏的发生;

　　门禁控制单元必须具有(yǒu)各种实时报警能(néng)力，如電(diàn)源、UPS等各种设备的故障提示，机箱被打开的警告讯息，以及通讯或線(xiàn)路故障等报警通报能(néng)力;

　　门禁控制单元不能(néng)直接使用(yòng)开关量信号，门禁系统许多(duō)信号只会以开关ON/OFF的模式输出，例如门磁信号和出门按钮信号等，所以很(hěn)容易遭到利用(yòng)和破坏，会大大降低门禁系统整體(tǐ)的安全性;

　成都三浦自动门　门禁控制单元的整體(tǐ)架构设计是非常重要的，设计良好的门禁系统需尽量避免使用(yòng)插槽式的扩展板，以防止因長(cháng)时间使用(yòng)因氧化引起的接触不良;

　　门禁控制单元的程序设计不能(néng)完全依赖计算机及软件来实现的，计算机是非常不稳定的，所以设计良好的门禁系统中所有(yǒu)的逻辑判断和各种高级功能(néng)的应用(yòng)，必须依赖门禁控制单元的硬件系统来完成;

　　门禁控制单元的输出是由继電(diàn)器控制工作的，继電(diàn)器频繁工作，如果電(diàn)流容量太小(xiǎo)，很(hěn)快会损坏继電(diàn)器。通常是大電(diàn)流的電(diàn)感再加上電(diàn)阻或者反向二极管等予以保护控制单元;

　　電(diàn)锁与执行单元包括各种電(diàn)子锁具、三辊匝、挡車(chē)器等控制设备，这些设备在安全性、方便性和可(kě)靠性上各有(yǒu)差异，需要根据具體(tǐ)的实际情况来选择合适的電(diàn)子锁具;

　　传感器与报警单元应具有(yǒu)一定的防破坏措施。设计良好的门禁系统可(kě)将磁簧报警信号与出门按钮信号进行加密或转换，如转换成TTL電(diàn)平信号或数字量信号。同时，门禁系统还可(kě)监测出报警、短路、安全、开路、请求退出、噪声、干扰、屏蔽、设备断路、防拆等状态，可(kě)防止人為(wèi)对开关报警信号的屏蔽和破坏，提升门禁系统安全性。

　　门禁控制单元应该可(kě)以支持多(duō)种联机的通讯模式，如RS232、RS485或TCP/IP等，在不同的情况下使用(yòng)合适的联机模式，以实现全國(guó)甚至于全球范围内的系统联机。

门禁系统的无線(xiàn)网络应用(yòng)

　　无線(xiàn)门禁产品从诞生到现在，经过技术的不断演化，已出现了通过FSK、GPRS、蓝牙、ZigBee等传输方式的产品。传统的门禁解决方案通过布置到每个门点的線(xiàn)缆进行联网和控制。但是随着项目的一个个展开，越来越多(duō)的业内同行及客户开始意识到了有(yǒu)線(xiàn)联网系统自身存在着線(xiàn)缆众多(duō)，安装施工麻烦等诸多(duō)缺陷，人们在寻求着更為(wèi)便捷的方式，无線(xiàn)刚好满足了这方面的需求。

　　无線(xiàn)门禁产品可(kě)节省门禁点和中心的通讯線(xiàn)，这在有(yǒu)些布線(xiàn)不便的场合具有(yǒu)很(hěn)大的吸引力。第一代无線(xiàn)门禁就是在以上的技术背景下诞生的，这类设备主要是通过RF315M、RF433M等國(guó)家规定的自由频段进行通信，采用(yòng)的通讯技术也相对简单，一般采用(yòng)FSK或FMK等基本的无線(xiàn)调制方法，频点固定，多(duō)设备一起工作时会有(yǒu)互相干扰，通讯速率也较低，一般在300bps到1200bps之间。因為(wèi)技术手段相对单一，在使用(yòng)中普遍存在通讯稳定性和可(kě)靠性欠佳的问题，这类产品目前已逐步淡出了市场。手机无線(xiàn)门禁概念是伴随着手机技术的发展而提出的，因為(wèi)第一代无線(xiàn)门禁在通讯和传输距离上无法满足一些特定场所、行业的需求，因此，部分(fēn)门禁厂家将手机模块和门禁控制器绑定在一起，控制信号通过联通或移动的网络以短信或GPRS的方式进行无線(xiàn)传输，以达到遠(yuǎn)距离信号传输的目的。但是手机无線(xiàn)门禁由于设备成本、手机月租费等成都感应门相关费用(yòng)的收取，使用(yòng)成本较高，同时信号通过GSM网络传输延迟较大，性能(néng)也不够理(lǐ)想，使得手机无線(xiàn)门禁产品目前仅局限在有(yǒu)一定需求的场合及行业中使用(yòng)。

　　与此同时，应用(yòng)了无線(xiàn)物(wù)联网技术的无線(xiàn)物(wù)联网门禁系统也受到了市场上的普遍关注，据预测，物(wù)联网将来会成為(wèi)与互联网一样改变人们生活的技术，而将物(wù)联网技术应用(yòng)到无線(xiàn)门禁中去无疑是抢占了未来无線(xiàn)门禁技术的高地，市场前景将会十分(fēn)巨大。和单纯粹采用(yòng)蓝牙、ZigBee技术进行信号无線(xiàn)传输的无線(xiàn)门禁不同，物(wù)联网门禁更侧重于门禁的智能(néng)感知和低功耗，蓝牙和ZigBee虽然也是低功耗短距无線(xiàn)传输的技术，但应用(yòng)在電(diàn)池供電(diàn)的物(wù)联网门禁系统里还是太费電(diàn)。

无需布線(xiàn)、可(kě)靠且节能(néng)

　　门禁系统从诞生的第一天开始就伴随着大量的布線(xiàn)，一个完整的门禁系统由读卡器、控制器、電(diàn)锁、出门开关、门磁、電(diàn)源、管理(lǐ)中心等模块组成，每个模块都需要联線(xiàn)。同时，门框的正反面和顶部、门的顶部都要打孔安装设备，因此，施工繁琐是很(hěn)现实的问题。无線(xiàn)物(wù)联网门禁将门点的设备简化到了极致：一把電(diàn)池供電(diàn)的锁具。除了门上面要开孔装锁外，门的四周不需要安装任何辅助设备。整个系统简洁明了，大幅缩短了施工工期，也能(néng)大大降低后期维护的成本。跳频及加密是无線(xiàn)门禁的另一个核心。无線(xiàn)和有(yǒu)線(xiàn)一个很(hěn)大的區(qū)别就是无線(xiàn)信号是在空中传播的，因此很(hěn)容易受到外界的干扰，同时也很(hěn)容易被外界所捕获。因此安全性与可(kě)靠性可(kě)以说是无線(xiàn)门禁产品的生命線(xiàn)。

　　无線(xiàn)物(wù)联网门禁系统的安全与可(kě)靠性主要體(tǐ)现在以下两个方面：无線(xiàn)数据通讯的安全性和传输数据的稳定性。无線(xiàn)物(wù)联网门禁系统通过智能(néng)跳频技术来确保信号能(néng)迅速避开干扰，同时通讯过程中采用(yòng)动态密钥和AES加密算法，让监听者无法截取。解决了数据包加密，但无線(xiàn)的抗干扰能(néng)力却是始终绕不开的话题。对此，无線(xiàn)物(wù)联网门禁专门设计了脱机工作模式，这是一种确保在无線(xiàn)受干扰失效或者中心系统宕机后也能(néng)正常开门的工作模式，以无線(xiàn)门锁為(wèi)例，在无線(xiàn)通信失败时它等同于一把不联网的宾馆锁，仍可(kě)正常的开关门(和联网时的开门权限一致)，用(yòng)户感觉不到脱机和联机的區(qū)别，唯一的區(qū)别是脱机时刷卡数据不是实时传到中心，而是暂存在锁上，在通讯恢复正常后再自动上传。

　　无線(xiàn)物(wù)联网是一个超低功耗产品，这样会使電(diàn)池供電(diàn)的寿命更長(cháng);只有(yǒu)電(diàn)池供電(diàn)，才有(yǒu)彻底无線(xiàn)的可(kě)能(néng)。无線(xiàn)物(wù)联网门禁系统的通讯速度达到了2Mbps，越快的通讯速度意味着信号在空中传输的时间越短，消耗的電(diàn)量也越少，同时无線(xiàn)物(wù)联网门禁系统采用(yòng)的锁具是只在执行开关门动作时才消耗電(diàn)量的。无線(xiàn)物(wù)联网门禁系统可(kě)以直接替换现有(yǒu)的有(yǒu)線(xiàn)联网或非联网门禁系统。我们相信随着物(wù)联网技术的推广和无線(xiàn)物(wù)联网门禁案例的一个个展开，无線(xiàn)物(wù)联网门禁系统必将越来越得到用(yòng)户的喜欢。

结论

　　从本质上看，安防、通信及IT这三大产业都是对门禁系统信息的处理(lǐ)过程，而且都朝着网络平台的方向发展，门禁在网络应用(yòng)上的安全威胁不多(duō)，大致上来自于像后门或特洛伊木(mù)马程序等，这些都是在门禁网络化上不可(kě)避免的风险，所以唯有(yǒu)在门禁网络工程施工及架构应用(yòng)上做好最佳的选择才是安全上策。