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

【摘 要】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)、實用和安全的防范與設(shè)計原則，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、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計給予描述。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。

【關(guān)鍵詞】重金屬廢水 門禁及視頻監(jiān)控 硬件 軟件

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、防盜、報警等多種功能，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)對各個遠(yuǎn)端站點的門進(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

（1）日常無人值守，進(jìn)行維護(hù)和維修時，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)有價格昂貴的在線監(jiān)測設(shè)備。

鑒于以上特點，不能采用傳統(tǒng)的機(jī)械鑰匙來管理各個站房。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

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，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)的時鐘、授權(quán)、統(tǒng)計管理工作。

圖1 監(jiān)測站房門禁及視頻系統(tǒng)示意圖

2.2 讀卡器設(shè)計

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)計的細(xì)節(jié)。硬件設(shè)計由三部分組成，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)水平的高速運算電路以及Flash海量存儲技術(shù)單片機(jī)設(shè)計，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，軟件監(jiān)控每個口的通訊活動，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、時間信息和當(dāng)時的狀態(tài)信息。

2.4 聯(lián)動報警系統(tǒng)

門禁視頻聯(lián)動報警系統(tǒng)，由門禁監(jiān)控中心計算機(jī)，將門禁系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)連為一個整體，實現(xiàn)感應(yīng)卡式門禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動報警錄像。由于將門禁系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)連為一個整體。實現(xiàn)了感應(yīng)卡式門禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動報警錄像。解決了現(xiàn)有的門禁裝置只有報警功能無圖像信號的缺欠，也克服了視頻監(jiān)控系統(tǒng)24小時實時錄像的浪費，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)控數(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)報警端口一個開關(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

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，驗證卡是否有效。成功刷卡后，將刷卡時間、卡信息存入數(shù)據(jù)庫，以備查詢。如果軟件報錯或有異常，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)；掛失問題同樣是因為上端管理設(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)控場所的運營人員所持，為進(jìn)出權(quán)限唯一的合法證明。

（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，無法實現(xiàn)通過刷卡開門，對運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，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，可推廣至整個環(huán)保行業(yè)。

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