樓宇和小區(qū)智能門禁控制系統(tǒng)本質(zhì)上說是一種分布式控制系統(tǒng)，需要網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)來支持。文章分析了門禁控制系統(tǒng)的一般需求，針對當前控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的特點提出了兩種門禁控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，并且對比了各自的優(yōu)缺點。文章提出的設(shè)計方案，對于工程設(shè)計與開發(fā)具有一定的實際指導意義。

        隨著控制、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們生產(chǎn)和生活中的控制對象從簡單到復雜，從局部到整體，由單點到多點?？刂葡到y(tǒng)也經(jīng)歷了由組合式模擬控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散式控制系統(tǒng)階段，發(fā)展到當前的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和全開放嵌入式控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)階段?？刂葡到y(tǒng)呈現(xiàn)出了向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化發(fā)展的趨勢。其中，樓宇自動化、家庭和小區(qū)智能化控制等大型復雜分布式控制應(yīng)用方面的網(wǎng)絡(luò)化趨勢尤為顯著。

        智能建筑或智能小區(qū)在功能上必須實現(xiàn)通訊自動化（ＣＡ）、辦公自動化（ＯＡ）和樓宇自動化（ＢＡ）。通過綜合配置建筑內(nèi)的各功能子系統(tǒng)，以綜合布線系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以計算機和控制網(wǎng)絡(luò)為橋梁，全面實現(xiàn)了對通訊系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)的綜合管理與控制。門禁系統(tǒng)屬于樓宇自動化（ＢＡ）系統(tǒng)的一個構(gòu)成部分，它能有效地提高人員出入管理的層次和效果，是智能大廈和智能小區(qū)保安系統(tǒng)的一個重要組成部分。它一般具有對門戶出入控制、保安防盜、報警、區(qū)域管理等多種功能。

        高層樓宇和大型小區(qū)的門禁控制系統(tǒng)本質(zhì)上是分布式控制系統(tǒng)，需要一種網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu)來支撐?？刂凭W(wǎng)絡(luò)技術(shù)以其實時性、可靠性和低成本，成為設(shè)計和開發(fā)大型門禁控制系統(tǒng)的理想平臺。從系統(tǒng)分類來看，控制網(wǎng)絡(luò)至少應(yīng)該包含部分傳統(tǒng)ＤＣＳ系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、應(yīng)用于控制的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來分類，有ＲＳ－４２２／４８５構(gòu)成的專用控制協(xié)議；ＦＦ、ＣＡＮ、ＬＯＮ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ等開放現(xiàn)場總線協(xié)議；以太網(wǎng)、ＡＴＭ、ＦＤＤＩ和ＴＣＰ／ＩＰ等通用計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。如何采用控制網(wǎng)絡(luò)進行智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)，是實現(xiàn)智能樓宇和小區(qū)必須考慮的問題。

１系統(tǒng)設(shè)計要求
我們進行智能門禁控制系統(tǒng)設(shè)計時，考慮其應(yīng)該能實現(xiàn)一般通用系統(tǒng)要求，并且留有一定擴展能力：
（１）整個系統(tǒng)能夠包含５００～１０００個門禁控制節(jié)點；
（２）各個節(jié)點不間斷地實時記錄人員進出情況，限制人員的進出區(qū)域和進出時間，拒絕非法進入；
（３）系統(tǒng)每個控制器節(jié)點通過控制網(wǎng)絡(luò)與控制中心實時通訊，傳輸所有進出人員的信息，包括人員姓名、進入時間和門號等；
（４）控制中心能夠動態(tài)地改變各個節(jié)點狀態(tài)，進行人員、卡信息的實時權(quán)限管理；
（５）與安防系統(tǒng)聯(lián)動。如發(fā)生火災(zāi)時，各遠端智能控制節(jié)點能同時全局聯(lián)動，打開所有的門以緊急疏散人群并發(fā)出報警信號；控制器對于非法闖入也采取實時報警并處理；
（６）控制中心實時監(jiān)控數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的管理打印，具備相應(yīng)數(shù)據(jù)庫功能；
（７）系統(tǒng)成本較低，同時具有較高的開放性、可重構(gòu)性，網(wǎng)絡(luò)易于安裝、維護和管理。[nextpage]

２采用ＲＳ－４２２／４８５網(wǎng)絡(luò)的門禁控制系統(tǒng)設(shè)計方案 
        采用ＭＣＵ作為處理器節(jié)點，構(gòu)成多級主從式ＲＳ－４２２／４８５網(wǎng)絡(luò)的智能門禁控制系統(tǒng)設(shè)計是一種很普遍的方案?？刂乒?jié)點通訊接口由ＭＣＵ的通用串口通過ＲＳ－４２２／４８５轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成；ＲＳ－４２２／４８５網(wǎng)絡(luò)中繼器是由ＭＣＵ和通用串行接口芯片８２５１構(gòu)成的雙串口系統(tǒng)，分別轉(zhuǎn)換成ＲＳ－４２２／４８５電平而形成?？刂乒?jié)點和網(wǎng)絡(luò)中繼器固化有通訊程序，由ＭＣＵ控制完成串口間的數(shù)據(jù)交換。

        整個門禁控制系統(tǒng)共由五大部分組成：數(shù)據(jù)／網(wǎng)絡(luò)管理計算機及軟件、ＲＳ－４２２／ＲＳ－４８５通訊轉(zhuǎn)換卡、門禁控制器節(jié)點、讀卡器等傳感設(shè)備以及電子鎖等執(zhí)行機構(gòu)。雙絞線通訊電纜將控制中心的主機、配線架和所有門禁控制節(jié)點聯(lián)成一個總線拓撲網(wǎng)絡(luò)，主機與門禁控制器節(jié)點以ＲＳ－４２２全雙工方式和ＲＳ－４８５半雙工方式通信。由主機巡檢發(fā)出控制命令或者由門禁控制節(jié)點返回信息。

        系統(tǒng)工作過程中，主機實時同門禁控制器節(jié)點保持聯(lián)系，判斷門禁控制器的工作情況，檢測傳感器的狀態(tài)。主機中插有ＲＳ－４８５／４２２通信網(wǎng)卡，可以擴展多條總線，末端加上終結(jié)器防止總線電子反射所帶來的干擾。每條總線上可掛接２５５個節(jié)點（若要接更多的節(jié)點，可通過安裝中繼器）；傳輸距離在１２００ｍ以上。每個控制節(jié)點獨立控制一個或多個門，單個節(jié)點可具有２０００用戶以上的使用權(quán)限和堆棧式存儲３２００條開門記錄?？刂破髋cＩＣ卡讀頭的接口通信可采用如Ｗｉｅｇａｎｄ２６等位標準傳輸協(xié)議。

        門禁控制器節(jié)點主要由ＭＣＵ系統(tǒng)、感應(yīng)式讀卡器、電鎖電源、斷電閉鎖電鎖、斷電開鎖電鎖、開門按鈕組成。電鎖的選用必須根據(jù)門的安裝情況來確定。

        此方案的優(yōu)點是：系統(tǒng)成本低，對技術(shù)要求也相對較低。但是其缺點也很明顯：網(wǎng)絡(luò)傳輸速率低，加上通訊為主從式輪巡方式，數(shù)據(jù)傳輸延時大、實時性差；通訊與應(yīng)用程序開發(fā)工作量顯著增加，且可靠性只能依靠開發(fā)人員經(jīng)驗保障。這種方案適用于門禁控制節(jié)點數(shù)量較少，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量不大且干擾不嚴重的場合。

3采用ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議以太網(wǎng)的門禁控制系統(tǒng)設(shè)計方案 
        以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)歷了３０多年的發(fā)展，其傳輸速率從１０Ｍｂｐｓ上升到１０Ｇｂｐｓ，并呈現(xiàn)出樂觀的前景，這主要歸功于它的優(yōu)越性。以太網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、帶寬易于擴展及兼容性良好等諸多優(yōu)點。在新的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，以太網(wǎng)正在逐漸替代傳統(tǒng)的控制總線。

        ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議是當前廣泛應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議。Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上絕大部分網(wǎng)絡(luò)都采用了ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，體積更小、運算能力更強的ＰＣ、ＭＣＵ和ＤＳＰ不斷出現(xiàn)，ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議的小型化工作也不斷取得進展，低成本采用ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議的以太網(wǎng)運用于控制應(yīng)用的要求也越來越強烈。門禁系統(tǒng)采用ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議以太網(wǎng)作為控制網(wǎng)絡(luò)。[nextpage]

        此方案中門禁控制節(jié)點的構(gòu)成可以采用雙ＭＰＵ結(jié)構(gòu)，從而簡化了系統(tǒng)設(shè)計，同時提高了節(jié)點性能和可靠性。一個ＭＰＵ負責ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議的實現(xiàn)以及同以太網(wǎng)接口的控制。ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議是通過相應(yīng)ＭＣＵ的專用Ｃ或匯編語言編程實現(xiàn)的。一般而言，至少需實現(xiàn)至ＵＤＰ或ＴＣＰ等傳輸層協(xié)議，而應(yīng)用層協(xié)議由控制應(yīng)用決定，另一ＭＰＵ完成通用門禁控制器的控制功能。兩者間通過串口或雙端口ＲＡＭ進行連接。

        該方案具有許多優(yōu)點：系統(tǒng)安裝方便，不需布專用雙絞線，只利用現(xiàn)有計算機局域網(wǎng)就能夠工作；與局域網(wǎng)采用同一ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議，利于不同子系統(tǒng)信息集成；采用通用ＭＣＵ等元件，系統(tǒng)成本低、性價比高。其缺點是：要求開發(fā)人員對ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議原理和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)硬件有比較深入的理解，開發(fā)具有一定技術(shù)難度；受ＭＣＵ類型限制，ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議實現(xiàn)的代碼不通用；由于只實現(xiàn)部分ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)功能較弱。

4結(jié)束語 
        智能門禁控制系統(tǒng)是ＩＣ智能卡技術(shù)與控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在一定發(fā)展階段上相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要從控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的角度出發(fā)，提出了兩種智能門禁控制系統(tǒng)設(shè)計方案。每種方案都有自身的優(yōu)缺點，設(shè)計和開發(fā)人員可以根據(jù)實際系統(tǒng)需要、自身技術(shù)水平和技術(shù)發(fā)展的延續(xù)性，選擇和確定合適的設(shè)計方案。

        門禁控制系統(tǒng)作為樓宇控制系統(tǒng)的一個組成部分，必須同其他子系統(tǒng)相集成，以構(gòu)成完整的智能大廈或智能小區(qū)系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)不斷向前發(fā)展，管理人員對門禁系統(tǒng)的綜合要求也將不斷提高。因此，研究在網(wǎng)絡(luò)方面如何通過Ｉｎｔｒａｎｅｔ和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ實現(xiàn)門禁控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的集成問題將具有重要意義。