城市轨道交通门禁系统构建.pdf

中国科技信息 2023 年第 19 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Oct.2023-104-三星推荐城市轨道交通具有运行里程长、管理站点多、运营环境复杂、运营人力资源有限的特点，车站、控制中心、变电所、车辆段/停车场、风井是运营管理控制的重点区域，在这些区域部署门禁系统，可以严格防止非授权工作人员和无关人员非法进入管理限制区域，使这些区域的通道、重要设备和管理房间的准入门锁全部都在可监视和控制状态，提高了运营自动化管理水平和应急救灾能力，节约了资源成本，保证了城市轨道交通安全可靠和正常运营。门禁系统（ACS）的体系结构门禁系统（ACS）深度集成于综合监控系统（ISCS），由 ISCS 实现对 ACS 设备的监视和控制管理，ACS 的体系结构采取二层级管理（车站和中央级）、三层级控制（现场就地级、车站和中央级）的分层、分布式的工业级网络体系结构。1.中央 ACS 构成中央 ACS 设置于本线路控制中心 OCC 内，主要组成单元包括：授权服务器和工作站、中心调度工作站、维护网管工作站、网络交换机、桌面读卡器、打印终端设备等，并配备与线网门禁控制系统授权管控的功能接口。实现对全线所辖区域站点的门禁系统设备进行维护、监视、控制和管理。2.车站 ACS 构成 车站 ACS 设置于车站、车辆段/停车场、变电所、风井等站点，通过门禁主控制器实现与门禁就地设备的组网和数据处理，就地设备包括就地控制器、电磁力锁及门磁力开关、各式读卡器终端、密码功能键盘、控制按钮、可视化对讲装置等。可根据车站门禁点部署设置的数量规模，配置相应数量的门禁主控制器。ACS 通过 ISCS 管理工作站的门禁专业 HMI 界面实现对门禁系统的控制和管理功能，并在车站控制室 IBP 综合后备盘配置门禁紧急释放按钮在突发紧急状况下使用。ACS 组网方案车站门禁主控制器配置两路独立的以太网通信接口连接至 ISCS 的 A/B 网络冗余交换机，通过 ISCS 全线通信传输主干网接入控制中心OCC，通过国际标准开放的通信协议，实现车站门禁主控制器和 ISCS 的数据互传，以及车站和中央 ACS 的信息互通。车站门禁就地网络方案采用冗余 RS485 双总线网络结行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度城市轨道交通门禁系统构建李慧明李慧明南瑞集团有限公司/南瑞轨道交通技术有限公司李慧明（1986），江苏南京，本科，研究方向：综合监控。-105-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Oct.2023中国科技信息 2023 年第 19 期三星推荐构，不同位置分布的就地控制器通过串联方式接入冗余总线网络，连接至车站门禁主控制器，实现和主控制器的信息互通。电磁力锁、读卡器等其它就地终端设备则分别接入就近位置的就地控制器控制箱，实现就地设备的网络接入、监控和管理。ACS 采用的双以太网型管理网络和双总线型就地网络都具有高可靠性的冗余容错机制，当网络中某单个节点故障异常，不会影响整个系统的通信状态。门禁系统图如下：门禁点部署原则ACS 在车站、控制中心 OCC、场段、变电所、风井等站点对涉及行车、安全、隐私、财产、使用频率高的重要设备和管理房间、公共区和办公区分隔门、设备区通道门、设备区和公共区/楼梯间/风道/变电所的分隔门、消防紧急疏散通道门、连通隧道区间通道门、变电所至外面的门等区域部署设置门禁。车站客服中心部署电磁式应急控制边门，可通过按钮或刷卡开门进出。嵌套门的房间门禁设置在最外层，票务室部署双向刷卡的门禁。考虑门禁系统的安全可靠，成本节约、路径路由等设计因素，采取可以对两套读卡器控制的双门型就地控制器，同时配置扩展接口单元，实现与火灾报警系统（FAS）、闭路电视系统（CCTV）等系统的联动。门禁系统（ACS）的功能设计ACS 遵循可靠安全、功能方便和严格管理的设计原则，具有对持证人员身份信息数据采集、统计分析、智能识别、事件记录、监视控制、报表生成、搜索查询等功能，依据持卡人获取的权限授权，在有效时期内打开特定的电磁门锁，进入门禁系统管辖控制的区域。ACS 运行状态管理模式1）在线模式：正常工作状态模式，车站 ACS 接收中央ACS 的授权和参数配置、指令信息，并下发至车站就地控制器进行门锁的开启和关闭控制。同时，就地控制器将终端设备的状态信息上传至主控制器及中央系统。工作人员可在ISCS 工作站对门锁等终端设备进行状态监视、开启/关闭等操作。通过双以太网型管理网络、双 RS485 总线型就地网络、双电源等配置方案，建立了高容错、冗余系统机制，最大限度地保证了系统的在线运行工作状态。2）离线模式：当通信网络异常中断，系统部分功能缺失，各级控制单元处于独立工作的离线状态。当车站至中央系统传输网通信异常中断时，车站 ISCS、主控制器、就地控制器等核心通信单元均按照已存储的历史配置参数信息独立运行工作，并自动存储离线状态下的记录信息，待通信状态正常恢复以后，自动更新至上一级系统实时数据库。同理，当车站 ISCS 与主控制器、主控制器与就地控制器发生通信异常中断，各级核心控制单元进入脱机状态下的工作模式，最大限度确保了系统整体功能的完整性和可靠性。3）灾害突发状态管理模式：火灾、地震等灾害突发状况，进行紧急逃生的应急模式。当车站发生火灾，主控制器根据火灾报警系统（FAS）发送的报警信息，按照既定参数自动进入灾害管理模式，联动所辖区域的就地控制器向除票务室外的所有被控设备发出开启指令。在紧急状态下，可通过 IBP 综合后备盘的门禁释放控制按钮，切除 ACS 所有门锁的电源（票务室除外），实现应急救灾和消防疏散的设计功能，并存储记录所有事件、报警信息，包括 IBP 控制按钮的动作状态。中央 ACS 功能具有在线、离线、灾害突发状态等工作管理模式，具备线网授权、安防 CCTV 和消防 FAS 等系统的接口功能；对全线区域的门禁系统设备状态进行监视、控制和管理，设置和下发系统参数配置信息；实时网络状态的监视、诊断、修复等功能。批量或单一授权管理门禁卡、设置安全等级、区域范围、时间限制、密码保护、数据信息采集储存、统计记录、信息修改、编码注释、打印、挂失、注销等授权信息管理功能；对不同站点的门禁系统设置相对应的授权区域属性、范围、安全等级；不同操作人员设置对应操作权限及记录，防止无权限人员影响系统安全；数据库维护管理，统计分析、报表生成、导入/导出、数据转换、备份和恢复、考勤管理、财务结算、消费支付管理等功能；与控制中心时钟源系统时间同步功能，使全线 ACS 时钟保持一致；设备操作、事件、报警等信息的实时监视和记录，日志、统计分析、报表生成，查询、地图弹窗、声音报警等功能；车站 ACS 功能1）运营维护管理：分类统计查询被监控对象的事件记录、故障信息、维修日志，包括设备位置及编号、详情描述、时间等，具有自诊断、备份恢复、功能测试培训等功能。2）监视和控制：通过 HMI 实时监视网络和设备的运行状态信息，控制单个/群组设备的开启和关闭状态，FAS 联动主控制器释放门禁或 IBP 按钮紧急释放门锁电源（票务室除外）。中国科技信息 2023 年第 19 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Oct.2023-106-三星推荐3）同步对时：周期性时间同步机制，保持控制中心和车站系统设备为同一时钟源。4）动态显示：自定义电子地图可显示控制器和门锁等终端设备的地理位置、持卡人员信息、操作记录等情况，设备对象的动态、颜色变化显示，追踪寻迹的功能。5）事件记录和报警：记录存储所有正常和异常状态事件过程，触发报警时，管理工作站弹出报警窗口，联动声音和图像，提醒工作人员确认报警信息，打印事件报表。6）统计、报表、存档、查询：信息归类统计分析，分类设计报表内容格式，根据时间段、报警记录、门禁卡状态、操作记录历史特性等，按时或临时生成报表清单，具有完整数据库报表功能，多种存档文件格式，可直接打印输出和随时调用查询。7）权限管理：根据工作职责范畴的操作权限，工作人员被赋予唯一的 ID 和密码，通过管理工作站验证权限的有效性和时效性，若登录后长时间无操作记录则自动注销退出。8）下载、上传：车站 ACS 接收存储中央 ACS 的运行参数配置、授权信息等，并下载至各级就地终端设备。同时将就地设备状态、事件、报警等信息逐级上传至上一级的通信控制单元，包括通信中断恢复正常之后的数据更新。9）考勤管理：在全线各站点设置考勤读卡器终端，中央门禁系统授权员工在指定的设置点实施考勤打卡，具有编辑考勤计算公式和排班表等功能，系统根据打卡记录进行统计分析得到出勤结果，可预览、导入、导出、打印、编辑考勤报表。门禁系统（ACS）的接口管理ACS 与综合监控系统 ISCS 接口1）控制中心 OCC、车站、车辆段/停车场的通信接口：接口位置位于综合监控设备室 ISCS 冗余交换机 A 网和B 网端口各一个，物理接口类型为 RJ45 电口，传输速率为100/1 000M 以太网电口，传输介质为六类屏蔽网络电缆，通信协议为 Modbus TCP 标准协议。2）车站的硬线接口：接口位置位于车站控制室的综合后备盘 IBP 端子，物理接口类型为硬线接口，传输介质为低烟无卤屏蔽电缆，信号类型 DI是无源触点的开关量输入信号，DO 是有源触点的开关量输出信号。3）电源接口：接口位置位于车站、控制中心 OCC、场段的 ISCS 配电屏馈出开关下口端子，物理接口类型为硬线接口，传输介质为低烟无卤屏蔽电缆，电源为双回路供电，电源电压、频率波动范围、备用时间、负荷等级等参数均满足设计功能。4）接口功能：实现 ACS 与 ISCS 数据交互。ISCS 监视和控制 ACS 设备的运行状态参数，并定期对网络状态和通信通道进行检测诊断。灾害突发状况下，通过手动控制IBP 紧急释放按钮，联动分励脱扣器动作，切断车站门禁系统的锁电电源（票务室除外），并用指示灯显示门禁释放状态结果。ACS 与火灾报警系统 FAS 接口1）硬线接口：接口位置位于车站、变电所、车辆段/停车场的门禁主控制器的端子，物理接口类型为硬线接口，传输介质为低烟无卤屏蔽电缆，信号类型 DI 是无源触点开关量输入信号，DO 是有源触点开关量输出信号，脉冲宽度10s（可调）。2）接口功能：实现 ACS 与 FAS 数据交互。火灾工况下，ACS 主控制器接收 FAS 的火灾报警信号，联动下发控制信号开启所辖区域的门锁（票务室除外），打通疏散通道，并反馈显示门禁释放控制的结果状态。ACS 与自动售检票 AFC 接口车站 ACS 与 AFC 的接口位置位于工作人员的工作证/通行证及门禁系统的读卡器上，员工的工作证/通行证的通行功能可以同时使用于 ACS 和 AFC，通过约定 ACS 门禁卡和 AFC 车票的协议标准、数据编码技术、信号传递方式、工作频率、通信速率、授权处理等技术规格，实现 ACS 和AFC 数据接口的扩展共享功能。结语通过本文深度设计分析可知，现代城市轨道交通门禁系统 ACS 是功能全面、易扩展、可靠便捷的一种使用于控制及限制、管理人员或其他对象进入特定区域范围的安全管理系统，可以根据运营环境条件和运营管理需求，自定义门禁系统功能控制权限及策略，便捷安全的 HMI 交互，节约了资源管理成本，保障了人员和设备财产的安全。同时在火灾报警等突发灾害状况下，FAS 自动联动或 IBP 手动触发应急灾害模式释放门禁，第一时间打通应急疏散逃生通道，极大地提高了城市轨道交通的自动化管理水平和应急救灾能力。