门禁管理系统工程实施.docx
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门禁管理系统工程实施
门禁管理系统工程实施
任务1门禁管理系统分析
4.1.1任务目标
学会门禁管理系统的需求分析，在理解系统结构图的基础上，掌握门禁管理系统的设备选型与配置方法。
4.1.2任务内容
（1）简要回顾门禁管理系统的功能、系统原理组成。
（2）门禁管理系统工程实施流程。
（3）门禁管理系统需求分析内容及方法。
（4）门禁管理系统结构图认识。
（5）门禁管理系统的设备选型与配置
4.1.3知识点
1．门禁管理系统的功能及系统原理组成
门禁管理系统，又称出入口控制系统，是利用自定义符识别或模式识别技术对出入口目标进行识别并控制出入口执行机构启闭的电子系统或网络。
其核心功能就是对建筑内外正常的出入口进行控制和管理。
行为人在通道口持特定卡或特定生物特征通过识读设备进行识别，识读设备读取信息后，将信息传送到控制器，控制器判断该信息是否有效，对于有效信息，则发送开门指令，使控制器执行通道打开命令；对于无效信息不发送开门指令，而是发出警报并记录非法入侵相关信息；控制中心门禁管理主机可以设置控制器各种参数，也可以监视和控制门的开/关状态，可以通过编制时间程序控制各个门的开关时段和开关权限，还可以用于设定权限用户在某段时间可以对哪些门开门有效，可以开多少次门等等。
目的是增加了非法入侵者的作案难度，延迟作案时间，提早报警，方便警卫人员及时处警。
门禁管理系统一般由前端信息输入设备（门禁读卡器、卡片、门磁等）、执行设备（电控锁等）、传输系统设备、管理控制记录设备（门禁控制器、门禁管理主机等）四部分组成。
前端信息输入设备获取信息，比如读卡器响应刷卡信息，通过传输系统，把信号传输到门禁控制器，门禁控制器通过权限判断，发出指令到前端执行器，多个门禁控制器由控制中心管理主机统一协调管理。
门禁管理系统采用主动的方法，从加强日常事务管理入手，对出入口实现自动控制与管理，并能快速进行判断。
对符合条件的出入请求予以放行，对不符合条件的出入请求予以拒绝，并发出报警信息。
同时它还能全方位地记录出入及报警信息。
2．门禁管理系统工程实施流程
3．门禁管理系统需求分析
（1）门禁管理系统特点
①可靠性要求高：
门禁系统以预防损失、预防犯罪为主要目的，因此必须具有极高的可靠性。
一个门禁系统，在其运行的大多数时间内可能没有警情发生，因而不需要报警，出现警情需要报警的概率一般时很小的，但是如果在这极小的概率内出现报警系统失灵，常常意味着灾难的降临。
因此，门禁系统在设计、施工、使用的各个阶段，必须实施可靠性设计（冗余设计）和可靠性管理，以保证产品和系统的高可靠性。
另外，在系统的设计、设备选取、调试、安装等环节上都应严格执行国家或行业有关的标准，以及公安部门有关安全技术防范的要求，产品须经过多项权威认证，且具有众多的典型用户，多年正常运行。
②安全性要求强：
门禁及安防系统时用来保护人员和财产安全的，因此系统自身必须安全。
这里所说的高安全性，一方面是指产品或系统的自然属性或准自然属性，应保证设备、系统运行的安全和操作者的安全，例如，设备和系统本身要能放高温、低温、湿热、烟雾、霉菌、雨淋、并能防辐射、防电磁干扰（电磁兼容性）、放冲击、放碰撞、放跌落等，设备和系统的运行安全还包括放火、放雷击、放爆、放触电等；另一方面，门禁及安防系统还应具有放人为破话的功能，如具有放破坏的保护壳体以及具有放拆报警、放短路和开路等。
③功能性应多样化：
随着人们对门禁系统各方面要求的不断提高，门禁系统的应用范围越来越广泛，对门禁系统的应用已不局限在单一的出入口控制，还要求它不仅可应用于智能大厦或智能社区的门禁控制、考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制、楼宇自控等，还要与其他系统实现联动控制等多种控制功能。
④扩展性应留有余地：
门禁系统应选择开放性的硬件平台，具有多种通信方式，为实现各种设备之间的互联和整合奠定良好基础，另外还要求系统应具备标准化和模块化的部件，有很大的灵活性和扩展性。
评价一个门禁系统的优劣，首先考虑的是系统的稳定性和安全性，离开了稳定性，一切都是空谈，通常工程商及用户确定一个门禁系统是否稳定、安全，都会直接从控制器的性能上来下判断。
所以，一般而言，高档门禁产品会有较大的优势。
因为高档门禁产品通过对主板模块化的设计、输入/输出电路保护等方面进行提高，能确保整个门禁系统的高稳定性和高安全性。
（2）需要使用门禁管理系统的场合
随着社会现代化程度的提高，门禁管理系统已经被广泛用于房地产开发商、写字楼公司、物业公司、企业、政府部门、司法单位、宾馆酒店、电信、医疗卫生机构等。
由此可以看出，客户包含各行各业，其性质是不确定的，要求是多变的，针对不同的客户做不同的设计才是规划实施的本质。
（3）需求分析的步骤
（4）需求分析的内容
①客户数据采集内容：
a.管制区域的特性：
（仓库、办公室、通道、弹药库、弱电井、重要部位等等）。
b．需要管制的门数量，管制最大人数。
c．控制器安装部位。
d．客户对特殊功能的要求（CCTV联动，门超时未关的报警、消防连动、梯控等等）。
e．和一卡通系统（考勤、消费等）的关联等。
②客户使用环境采集：
a.新建还是改造项目------采用何种通讯方式？
b.是否要联网查看记录？
c.单机管理还是多用户管理？
d.是否要和系统集成联网或数据共享？
e.控制器和读卡器的距离
f.管制区域的涉密特性（采用何种识别方式？
）
g.门禁管制区域的安全要求（首门还是内部门区）
③门锁信息采集:
a．门的材质、重量。
b．每个管制门区的门数量。
c．门区的重要性。
（5）案例
某学校的“一卡通系统”建设主要以校园卡为主，同步建设银行卡的金融功能，由学校发行校园卡，银行发行银行卡。
校园卡可以代替学生和教职员工在校内的所有个人证件（如学生证、工作证、图书证、医疗证等），应用于需要身份识别的各种应用系统；可以通过设在校园卡内的电子钱包实现餐饮、校内购物、上机上网、医疗等校内消费。
①建设目的和意义
“校园一卡通系统”的建设，是学校信息化发展的必然趋势，是学校现代化管理的标志。
这将使学校跻身全国高校信息化、现代化建设的潮流，将管理、服务与世界水平相接轨。
“校园一卡通系统”的建设，将使原有业务和管理体系相对独立、互不协调的现象得到有效整合，减少资源浪费和重复建设，达到业务流程重组、提高效率的战略意图，对于学校能够跻身于全国重点学校前列具有特别重要的意义。
“校园一卡通系统”的建设，将有效促进学校数字化校园建设的进程。
它是“数字化校园”中的核心骨干系统，是数字化校园的先行官，将为其他MIS系统的互连互通打好基础。
“校园一卡通系统”将先期建立全校师生员工的身份档案，可以作为下一步全校的用户管理系统的雏形。
“校园一卡通系统”的建设，将有效缓解校务管理和后勤服务的繁重的业务，提高学校的管理水平、提高后勤的服务质量，做到减员增效、提高效率，成为广大师生员工工作、学习和生活中不可或缺的一部分。
“校园一卡通系统”的建设，为学校实现财务统一管理提供科学的、现代化的手段，将加速资金周转的效率。
②业务需求分析
某学校的“校园一卡通系统”从业务上应具备以下需求：
∙为学校财务管理部门实现校内财务的统一管理、资金结算和相应理财业务。
∙在学校校园内实现电子钱包的消费功能。
∙为学校内使用证件的各种应用提供身份识别的功能，共享身份信息、黑名单库等信息资源。
∙提供统一的信息查询系统，根据不同的授权，用户可以查询各个子系统的相关信息。
③应用需求分析
某学校的“校园一卡通系统”从应用上应具备以下需求：
∙在校园网骨干平台上，“校园一卡通系统”作为“数字化校园”的一个有机组成部分，与校园内其它管理信息系统协调一致。
∙“校园一卡通系统”主要由一卡通系统平台和应用子系统两大部分组成，系统平台将商务消费、身份识别和银行卡服务功能进行一体化设计，而不是拼凑。
应用子系统分为纯商务消费类子系统（如就餐、超市、小卖部、洗衣、复印等应用）、纯身份识别类子系统（如门禁、巡更、学籍注册等应用）、身份识别与商务消费混合类子系统（如医疗系统、图书系统可以既识别身份又从卡中支付医疗费、图书罚款等）。
∙各应用子系统与一卡通平台系统的耦合程度可以分为三种：
紧耦合（持卡人信息和钱包余额全局共享、实时生效——真正意义上的一卡通）、松耦合（卡片独立在各个应用系统中注册、子系统共享白名单）、不耦合（一张卡重复在多个应用系统中注册——一卡多用，子系统不回收流水、不从电子钱包中扣款——小钱包方式）。
这三种方式在一卡通系统中均需要并存，以适应不同的管理模式，或兼容已经有的管理信息系统。
∙在一卡通平台上，可以在任何位置挂接任何数量的子系统，增加子系统不需要再对一卡通平台系统进行扩充和改动。
在一卡通平台上，可以实现身份信息、电子钱包信息的全局共享，同时实现对各个子系统的状态的监控，实现全局的财务信息的统一管理。
4．门禁管理系统结构图
（1）门禁管理系统按硬件组织形式可分为一体型门禁管理系统和分立型门禁管理系统
①一体型门禁管理系统
一体型门禁管理系统，也称为独立型门禁管理系统，门禁管理系统的信息输入设备、控制管理设备和执行设备连接、组合或集成在一起，实现门禁管理系统的身份识别和通道控制功能。
如图4.1.5为一款一体型系统的外形图，图4.1.6为一体型系统的结构。
系统不能与计算机进行通信，权限设置通过设备上的键盘操作实现。
一体型门禁管理系统的组成，包括一体型门禁机（含读卡器和控制器）、开门按钮、电锁、电源和感应卡。
优点：
成本低，适用于门数和授权用户较少，不需要计算机管理的低端用户；
缺点：
事务都具有两面性，一体型系统的优点也就蕴含着其缺点。
控制电锁的继电器就设置在一体型设备内部，由于要完成信息输入功能，该一体型设备又必须放置在入口容易被接触处，给非法人员提供了便利破坏的可能性，安全性差。
②分立型门禁管理系统
分立型门禁管理系统的信息输入设备、控制管理设备和执行设备，在结构上有分开的部分，也有通过不同方式组合的部分。
分开部分与组合部分之间通过电子、机电等手段连成为一个系统，实现门禁管理系统的身份识别和通道控制功能。
如图4.1.7所示，系统能够和计算机进行通信，通过门禁管理软件，进行权限设置和出入口记录查询等；系统优点：
系统安全性好，功能强大，操作方便，可以很方便的扩展功能和扩展应用。
目前分立型门禁管理系统为市场主流产品。
（2）门禁管理系统按与管理主机的通信方式可分为总线通信和网络通信方式
①总线通信方式
门禁管理系统与管理中心主机之间通过总线方式通信，如图4.1.8所示，只有一个主机实现对总线上所有控制设备的协调管理和控制功能。
系统组成包括门禁控制器、读卡器、出门按钮、通信集线器、感应卡、电源和门禁管理软件。
这种门禁管理系统应用范围最广，适用于小系统或安装位置集中的应用场所，通常采用RS485通信方式。
优点是投资小，通信线路专用；缺点是管理中心安装位置确定后，不容易更换，网络控制和异地控制难以实现。
②网络通信方式
门禁管理系统与管理主机之间通过网络方式通信，如图4.1.9所示，系统技术含量高，目前应用还不够广泛。
通信方式采用网络TCP/IP协议。
优点是控制器与管理主机通过局域网传递数据，管理中心位置可以随时变更，不需重新布线，网络控制或异地控制容易。
适用于大系统或安装位置分散的应用场所。
缺点是系统的稳定性和安全性变差。
门禁管理系统的选型上，网络型与458总线型各有所长，主要考虑施工的方便性、施工难度和传输速度等因素。
比如居民小区一般适合选用485总线传输模式，原因在于其本身一般没有网络构架，如果采用网络型，还必须要铺设网络线路；而大厦，企业，工厂等单位一般都有网络架构，如果只是在单位比较集中的区域施工，可以选用485总线传输，专门电脑进行管理，布线也简单；如果门禁点数比较分散，就可以直接利用已有网络，采用网络型门禁管理系统，施工方便，布线少，扩展型强。
但是网络型门禁管理系统价格比485总线型门禁管理系统价格贵。
（3）按门禁控制器控制处理功能的复杂程度可以划分为简单门禁管理系统和复杂门禁管理系统。
①简单门禁管理系统
门禁控制器功能简单，只有简单的开门直流脉冲信号触发动作，卡中也只是记录了卡号信息，只需要读出卡号，卡片中的信息不需要适时改变。
正常工作状态，管理主机只是接收来自门禁控制器的简单信息，而不控制管理门禁控制器；除非人工操作软件，才对门禁控制器进行控制和管理，简单门禁管理系统大多数情况不要求实时在线。
②复杂门禁管理系统
门禁控制器处理功能较强，卡中记录多种信息，随着每次刷卡，卡片中的信息随之改变，这种门禁控制器一般总是与门禁管理主机保持适时双向通信，实现较为复杂的多重应用功能，许多功能强大的门禁控制器还具有与其它子系统联动的功能，复杂门禁管理系统一般也要求实时在线。
（4）案例
以上述需求分析中的某学校一卡通系统为例。
①系统总体结构图
“校园一卡通系统”是架构在校园网上，利用计算机、网络设备、终端等设备，充分发挥校园网络优势，借助于卡片载体，实现先进的信息化管理的系统。
系统采用三级平台结构：
一卡通中心作为一级平台，各应用子系统作为二级平台，读卡设备为三级平台。
②银行转账系统结构图
银行转账系统是利用计算机网络和终端设备实现持卡人银行账户资金向校园卡账户划转的系统，它将校园卡系统原有手工现金存款方式转变为持卡人自助操作的银行卡与校园卡之间资金转账，减少现金流动，延长服务时间，方便了持卡人，同时也是银行拓展业务、以低成本带来高效益的有效手段。
银行转账系统的应用会给银行、一卡通用户、持卡人三方带来很多益处。
5．门禁管理系统的设备选型与配置
（1）系统选型原则
①对于单门控制或门数比较少且门之间没有关联的情况，系统采用卡片、控制器读卡器联体设备和电锁等；
②对于多门之间有关联但系统属于普通安全级别的情况，系统采用卡片、控制器、读卡器、电锁、管理中心软件等；
③对于多门之间有关联且系统安全级别高的情况，系统采用密码键盘、生物特征识别器、控制器、电锁、管理中心软件等。
（2）传输方式的选择
对于管理区域较小，距离较近的门禁管理系统一般采用单机控制型；而对于管理区域较大，或距离较远的门禁管理系统可以采用网络型。
学校工业中心属于前者，只要设立一个控制中心即可，所以采用单机控制型。
传输的信号包括控制信号、数据信号和电源信号。
对于控制和数据信号：
根据具体设备要求选用232/485/422等不同的通信方式。
对于电源信号：
有统一供电和就地取电两种情况。
系统主要设备选用：
包括IC卡片、读卡器、出门按钮、门磁、电子锁、门禁控制器和管理主机；
门禁控制器与管理主机通讯方式采用RS485通讯方式，通过通讯转换器，与管理主机连接；
传输线路的线缆选用：
识读设备与控制器之间的通信用信号线采用多芯屏蔽双绞线，一般长度不超过100米；门磁开关及出门按钮与门禁控制器之间通信用信号线，线芯最小截面积为0.50mm2；门禁控制器与锁之间的绝缘导线，线芯最小截面积为1.0mm2；门禁控制器与管理主机之间通讯用信号线采用双绞铜芯绝缘导线，线径根据传输距离计算，线芯最小截面积应大于0.50mm2。
电源供电方式选择：
所有门禁控制器统一供电；所有门锁就地供电。
（3）设备分类选型
[信息输入设备]
信息输入设备目的就是把通道口信息输入到控制器中。
根据应用形式，可以分卡片和读卡器组合、生物特征识别仪、密码键盘、门磁、出门按钮等，每种形式都能完成把通 道口信息传送到控制器的功能。
①卡片:
卡片是开门的钥匙，也是进出人员的身份证。
从工作方式来分可分为接触卡和感应卡，
接触卡是早期门禁产品采用的产品，读卡器要想识别卡中的信息，必须与卡摩擦接触；
感应卡因为使用寿命长、保密性强，得到广泛应用，卡只需要与读卡器保持在一定的距离之内，读卡器就能识别卡中的信息，不需要摩擦接触。
非接触卡包括非接触ID卡和非接触IC卡。
IC卡为可读可写的射频卡。
缺点：
价格稍贵，感应距离短；优点：
适合非定额消费系统、停车场系统、门禁考勤系统、一卡通等。
ID卡为只能读不能写的射频卡。
优点：
性能较强，市场占有率最高，读卡距离长；缺点：
只读，适合门禁、考勤、停车场等系统，不适合非定额消费系统，安全性较差，复制卡较容易，给安全造成威胁；
按卡片种类又分为磁卡和射频卡
磁卡：
是在塑料卡片内贴上可读写磁条，使用这种卡片的门禁系统，使用方便，价格便宜，这种系统一经出现，迅速被广泛采用；但是随着大型酒店、智能大厦等的不断发展，门禁管理系统的作用也越来越强，磁卡缺点突现：
磁卡存储信息量小，磁卡容易与读卡器产生机械磨损、容易被消磁，寿命较短。
射频卡（如图4.1.14所示）：
采用电子回路和感应线圈，射频卡进入读卡器能量范围内产生共振，感应电流使电子回路发射信号到读卡器，经过读卡器将接收的信号转换成为卡片资料，送到控制器进行比对，决策是否打开通道口的执行机构。
这种射频卡具有存储运算功能，经过门禁管理软件初始化和授权后，成为控制门锁开关的特殊钥匙。
智能IC卡存储容量大、不易复制，目前非接触式IC卡在普通安全级别的门禁管理系统中广泛采用，卡片开门方便安全、寿命长、安全性高，可以实现双向控制，卡片很难被复制。
选型：
目前射频卡应用最为广泛，又可以分为只读ID卡和可读可写IC卡。
ID卡的感应距离和性价比高于IC卡，但IC卡能存储更多的信息，实现更广泛的应用。
市场上最常见的IC卡是EM卡；最常见的IC卡为PHILIPS的MIFARE1卡，IC卡还有logic卡和TM卡等，但市场份额较少。
其中Mifareone（简称M1）卡和EM卡，在非接触卡的市场份额达到了90％，通用性和兼容性好。
对于安全性和唯一性要求高的场合，可以考虑选用INDALA（Motorola）卡，其加密技术高且可以定制加密格式。
②读卡器：
门禁读卡器是门禁管理系统信息输入的关键设备，用于读取卡片中的数据，关系到整个门禁管理系统的稳定性。
读卡器根据读取信息方式不同分为接触式读卡器和非接触式的读卡器。
a．接触式读卡器
接触式IC卡读写器（如图4.1.15所示）要能读写符合ISO7816标准的IC卡，通常情况下，接触式读卡器直接连接管理计算机，连接方式可分为普通串口和USB接口形式，读卡器包括中央控制器单元、IC卡接口电路、通讯接口电路等部分组成。
中央控制器单元（MCU）：
实现信号的输入输出及信息存储控制，通常带USB和UART（并串行转换）通讯功能，具有多个输入输出接口。
IC卡接口电路：
提供IC卡与MCU通信，保证通信和数据交换的安全与可靠。
通讯接口电路：
实现信息的接收、发送及信号格式的转换。
其它部分：
可以根据需要配置其它必要的电路，如指示灯，蜂鸣器等。
b．非接触式读卡器
非接触卡（又称射频卡RadioFrequency，RF卡）（如图4.1.16所示）把具有微处理器的集成电路芯片和天线封装在塑料基片中，没有对外触点。
读卡器采用磁感应技术，通过无线方式对卡片中的信息进行读写。
现在非接触式读卡器国际通行的标准接口协议为Wiegand26bit，比如Wiegand读卡器和IndalaHID读卡器等都遵守该协议。
射频卡和非接触式读卡器工作原理（如图4.1.17所示）：
在感应式技术应用中，读卡器不断通过其内部线圈发出125kHz电磁场激发信号，当感应卡放在读卡器读卡范围内时，卡内线圈在激发信号感应下产生微弱电流，提供卡内集成电路电源，卡内存贮的数据信息，通过62.5kHz调制信号传输到读卡器，读卡器将接收到无线数据信号传回给控制器，由控制器处理，决策。
内置的LED指示灯和蜂鸣器可分辨并显示读卡器状态，
选型：
考虑到非接触式读卡器的优点，免接触、使用寿命长、方便，防水、防尘，适应各种恶劣环境等。
目前在出入口通道控制的市场上，广泛应用非接触式读卡器，而接触式读卡器在超市购物、进餐收费等场合应用较多。
读卡器应与卡片配合使用。
③生物特征识别仪
生物特征识别仪（如图4.1.18）可以读取相关生物特征信息，作为门禁控制器的输入判断信号，根据生物特征的不同，识别仪可以分为指纹识别仪、虹膜识别仪、面部特征识别仪等。
生物识别仪包含4部分工作：
读取生物特征图像、提取特征、保存数据和比对。
通过特征读取设备读取到人体特征图像，然后要对原始图像进行初步处理清晰，再通过辨识软件建立生物特征数据。
通过计算机模糊比较的方法，把预先设定的生物特征模板和本次读取特征进行比较，计算出相似程度，得到匹配结果，实现身份验证，根据验证结果，执行相应操作。
注意：
在生物特征识别中，指纹、掌形识别等需人体直接接触的识读装置就不如面部、眼虹膜识别这类不需人体直接接触的识读装置安全，因为直接接触的识读装置的接触面若不能及时清洁，就有可能成为某些传染性疾病传播的媒介。
[出门按钮]
门禁管理系统进出门方式有双向刷卡和单向刷卡两种，双向刷卡门禁是指进出门时都须刷卡，安全性级别较高，出入都有记录可查；单向刷卡门禁是指进入时刷卡，出门时按开门按钮，即可打开电锁出门，方便便捷，安全性略低，成本低，多数办公楼的内部门都采用此种模式。
出门按钮按下按钮时，内部两个触点导通，松手时按钮弹回，触点断开。
出门按钮分类：
开门按钮按材质来分有塑料按钮和金属按钮两种。
塑料按钮便宜，耐用，外观无金属按钮高档；金属按钮外观高档，但使用寿命相对较短。
按大小来分有86底盒按钮和小型按钮两种。
出门按钮选型：
应根据用户具体情况进行选择，如果楼宇内部装修华丽、高档建议选用金属按钮；如果内部相对简洁，系统预算少，则选用塑料按钮；标准化大厦弱电施工,空间较大建议使用86底盒按钮，如空间较小则选用小型按钮。
[控制设备]
（1）门禁控制器
门禁控制器（如图4.1.20所示）是门禁管理系统的核心部分，实现读卡信号的接受处理和开/关锁信号的发送执行，相当于计算机CPU，接收读卡器传来的卡片数据判断是否执行开门操作。
门禁控制器的质量和性能优劣直接影响着门禁管理系统的稳定性，而系统的稳定性会直接影响门禁管理系统使用单位的生活秩序，乃至生命和财产的安全。
门禁控制器负责整个系统的输入、输出信息的处理和储存、控制等，验证门禁读卡器输入信息的可靠性，并根据出入规则判断其有效性，如若有效则对执行部件发出动作信号。
门禁控制器分类：
目前中国市场上门禁控制器产品众多，根据集成与否可分为一体式和分体式，根据可控门数可分为单门、2门、4门等不同类型的门禁控制器。
门禁控制器选型：
门禁控制器选型原则：
性能稳定可靠、功能实用、有价格优势、本土化的可持续性服务能力。
生产商：
目前国内外有很多研发、生产和制造门禁控制器的厂商，如西门子（Siemens）的SiPass系列门禁控制器、博世（Bosch）的AMC系列、台湾玺瑞SYRIS系列、美国HID门禁、深圳松科（CSS）电子的ACM
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