门禁与楼宇可视对讲系统

摘 要 门禁与可视对讲系统是楼宇智能化技术不可或缺的组成部分，也是智能楼宇实现智能化管理的重要系统之一。其产品功能更加多元化，系统集成度越来越高，系统的数字化、网络化、信息化和智能化成为智能建筑楼宇技术的一个主要发展方向。能够对不同人员任何时间进出不同场所进行各种权限分配；所有进出入数据都能实时监控，并进行电脑备份。门禁系统可实现远程控制，可视对讲系统通过联网能实现与用户实时连接视频和通话。关键词：门禁与可视对讲系统 楼宇智能化 数字化、网络化、信息化、智能化 远程控制 ABSTRACTAccess control and video intercom system intelligent building technology is an integral part of intelligent building is also important to realize intelligent management system. Its products feature more diversified, more integrated systems, digital systems, networking, information and intelligence to be a major development direction of building intelligent building technologies. Can access at any time for different people in different places various permissions assigned; all entry and exit data can be real-time monitoring, and computer backup. Access control system enables remote control, video intercom system with the user through networking to achieve real-time video and call connection.Keywords ：Access control and video intercom system Intelligent buildings Digital, networked, information, intelligence Remote Control目录摘 要1ABSTRACT2一、设计任务4二、研究背景与系统特点52.1门禁与对讲系统定义52.2发展简史62.3系统特点及应用要求6三、方案设计63.1设计要求63.2欣茂门禁系统63.3联网式系统6四、系统性能及主要设备技术指标64.1系统性能64.2主要设备配置6五、慧鱼创意组合模型搭建6六、ROBOPro控制程序设计6七、总结与展望6八、 参考文献6 一、 设计任务本设计任务是由7个别墅单元和一个便利店以及一个物业管理中心组成的小区，其占地面积2500平方米。每个别墅单元地上为两层，每层3房一厅，地下一层。要求对每个单元通道和其他一些公共场所及办公场所门道都实现用非接触射频卡代替钥匙开门；能对不同人员任何时间进出不同场所进行各种权限分配；所有进出入数据都必须能实时监控，并进行电脑备份；门禁系统可实现远程控制，可视对讲系统能实现与用户实时连接视频和通话。整套系统控制模式为分散控制，并由管理中心统一进行终端管理。设计任务确定后利用慧鱼创意组合模型搭建任务方案模型主体，针对不同的需求制定设计方案，并做出可行性、技术性和经济分析，通过模型和编程调试实现方案主要功能。二、研究背景与系统特点社会的进步引起人们的生活模式和思维模式的改变，便捷，舒适，安全的生活方式为人们所推崇。门禁与可对讲系统从九十年代进入中国，经过十几年的发展，现各大小城市基本普及。随着生活水平的提高，人们对住宅的便捷和安全程度越来越高，此系统的社会需求越来越广，对于保证人们的正常生活有着重要的意义。目前门禁与可视对讲系统日益趋向多样化和综合化，已实现实时监视、监控、及时报警等功能,受到很多用户的青睐。随着计算机技术、自动化技术和通信技术的发展，为大规模应用此系统创造的有利的条件。智能化住宅区的建设是21世纪房地产业发展的必然趋势之一，门禁与可视对讲系统会越来越多应用于各高档别墅区甚至各住宅小区。一个完善的智能化安全社区，必须具有便捷、舒适、高档的生活环境，并确保每一个住户的生命财产的安全。现在很大一部分门禁与可对视系统已实现网上控制管理，远程操作等比较高端功能，有着极大地灵活性与便捷性。基于此，此系统的发展速度迅速，发展前景光明。2.1门禁与对讲系统定义门禁与对讲系统，指“门”的禁止权限，是对“门的戒备防范。这里的“门”，广义来说，包括能够通行的各种通道，包括人通行的门，车辆通行的门等。因此，门禁就包括了车辆门禁。在车场管理应用中，车辆门禁是车辆管理的一种重要手段，不以收取停车费为目的，主要是管理车辆进出权限。出入口门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。适用各种机要部门，如银行、宾馆、车场管理、机房、军械库、机要室、办公间，智能化小区，工厂等。在数字技术网络技术飞速发展的今天门禁技术得到了迅猛的发展。门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理，它已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着巨大的作用。在该系统的基础上增加相应的辅助设备可以进行社区流动人员和出租屋管理、电梯控制、车辆进出控制，物业消防监控、保安巡检管理、餐饮收费管理等，真正实现区域内一卡智能管理。2.2发展简史门禁与对讲系统顾名思义就是对出入口通道进行管制的系统，它是在传统的门锁基础上发展而来的。传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合理，材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人员很多的通道（象办公大楼、酒店客房）钥匙的管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。为了解决这些问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，这两种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度，使通道管理进入了电子时代，但随着这两种电子锁的不断应用，它们本身的缺陷就逐渐暴露，磁卡锁的问题是信息容易复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低。密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。同时这个时期的产品由于大多采用读卡部分（密码输入）与控制部分合在一起安装在门外，很容易被人在室外打开锁。这个时期的门禁系统还停留在早期不成熟阶段，因此当时的门禁系统通常被人称为电子锁，应用也不广泛。最近几年随着感应卡技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展，进入了成熟期，出现了感应卡式门禁系统，指纹门禁系统，虹膜门禁系统，面部识别门禁系统，乱序键盘门禁系统等各种技术的系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，门禁系统的应用领域也越来越广。2.3系统特点及应用要求可靠性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是很小的，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，门禁安防系统在设计、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。权威认证另外，在系统的设计、设备选取、调试、安装等环节上都严格执行国家或行业上有关的标准，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。安全性门禁及安防系统是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，应该保证设备、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防高温、低温、温热、烟雾、霉菌、雨淋，并能防辐射、防电磁干扰（电磁兼容性）、防冲击、防碰撞、防跌落等，设备和系统的运行安全还包括防火、防雷击、防爆、防触电等；另一方面，门禁及安防系统还应具有防人为破坏的功能，如：具有防破坏的保护壳体，以及具有防拆报警、防短路和开路等。功能性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。人们对门禁系统的应用已不局限在单一的出入口控制，而且还要求它不仅可应 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，还可与其它系统联动控制等多种控制功能。三、方案设计3.1设计要求如图1所示，该小区主要由7个别墅单元和一个便利店以及一个物业管理中心组成，占地面积2500平方米。每个别墅单元地上为两层，每层3房一厅，地下一层。物业单位要求对每个单元通道和其他一些公共场所及办公场所门道都实现用非接触射频卡代替钥匙开门；能对不同人员任何时间进出不同场所进行各种权限分配；所有进出入数据都必须能实时监控，并进行电脑备份；整套系统控制模式为分散控制，并由管理中心统一进行终端管理。图1小区布局图3.2欣茂门禁系统A、欣茂门禁控制器是国内最先采用网络TCP/IP 协议的门禁控制器。标准的RJ45接口可以直接接入局域网内使用（如网络信息点，交换机，电脑网卡，HUB等），无须任何转换。通过已有的网络平台，可大大的简化施工布线。B、芯片采用32位微处理器，内置TCP/IP通讯协议和PPP拨号协议，所有刷卡数据都实时传送到服务器软件数据库中，传输速率高达10M/S，这不仅提高了数据存储的可靠性，也结束了以往每台控制器都要人去处理数据的历史，达到更加简单智能化。C、用目前最流行B/S结构的网络版软件，支持局域网和远城互联网使用。只需在一台PC管理机上安装，整个局域网的PC只要分配权限，都可以直接用IE浏览器操作查看了。减小了对某一台电脑的依赖，增强了系统的网络性。D、通过联网计算机控制各个设备，包括门窗和对讲显示器等，可对整个系统模式进行设置，如发生火警等紧急事故时，对讲显示器显示疏散路线等信息。还可以设置为生日party等宴会模式，这时显示器显示祝福语等。还可以设置为外出旅游模式，这时所以显示器关闭，将监控视频的信息发送到小区管理中心，当发生报警先短信通知户主和向小区保安人员发出警报，户主可通过手机或笔记本电脑等终端查看视频监控，再情况是否需要警方协助，若需要再自动向公安局或火警局报警，请求协助。3.3联网式系统如图2所示，通过电脑或其他类似的网络服务器将单个的控制器有机的联系起来，组成一个单元的控制系统，再通过集散控制系统将每个单元系统组合起来形成如图3所示的一个小区的整体门禁与可视对讲系统。在该系统中，各个控制器相对独立，又紧密相连，既可单独控制，又可通过电脑或其他服务器集中控制，其主要类型有读感应卡式，该系统主要优势在于：系统扩展性良好，可随时增容扩大。系统功能强大，不仅具有一般的出入口控制功能，还具有特殊的延时，遥控等功能。系统管理便捷，可任意修改数据（增加删减卡片），查询记录，进行特殊功能。 系统安全性高，可实现对管理人员的授权管理。系统稳定可靠，无刷卡只需出示卡片感应一下即可，它是目前较为先进的出入口控制系统，使用方便，卡片保密性好，能充分满足门禁系统与一卡通系统的发展需要。图2联网型单元组合门禁与可视对讲系统框图图3联网型小区门禁与可视对讲系统框图系统的主要功能特点：a.楼内居民可以用钥匙或刷卡自由进出，而外来访客必须通过对讲主机与住户通话，住户室内分机可监视单元大门口，确认来访者身份后，住户可遥控开启防盗门锁。b.访客也可通过管理员中心认可后开启小区大门或单元大门。c.单元门口主机可以通过网络与管理机相连，呼叫管理机并实现双向通话。住户室内分机也可通过紧急按键呼叫管理中心进行双向通话，寻求帮助，解决意外事故的发生。单元接线图如图4所示.图4某单元门禁与对讲系统接线图小区整体布局及门禁与对讲系统拓扑结构如图5所示。图5小区整体布局及门禁与对讲系统拓扑结构图四、系统性能及主要设备技术指标4.1系统性能A、设置多种不同权限的管理员，可对系统实现多级化管理。B、可根据客户要求采用多种授权模式，根据场所的不同防范级别可定义为卡，卡加密码，多卡组合等权限。所有人员通过部门，门禁机组，时间段，时间组的不同组合可设置为各种使用权限，管理起来非常方便。C、对于控制器和人员数量没有限制，无论多大的系统都可以使用。D、具有进出数据实时监控功能，所有原始资料都存储于管理PC中。具有很高的安全性。很容易实现跨区域组网，并支持远程管理和维护。E、系统编码容量：3000台。F、双电源供电，加UPS不间断应急电源组成的供电系统。系统输入电压：220V（AC）15%；系统工作电压：13V5%，18V10%（用于显示器供电）；通话时间：60s。4.2主要设备配置1. 可视室内分机。采用住得乐ZDL-6680W彩色可视室内分机。每个房间配置一台。可显示监控红外传感器、门磁、烟感以及瓦斯等传感器探测的信号经转换成的视频或数字信息。其主要功能有：（1）户与户之间呼叫通话，并可通过门口主机实现跨楼栋之间的呼叫通话。（2）可直接呼叫管理中心系统主机。（3）可带有报警防区。（4）可按键布防。（5）可密码撤防。（6）分机报警能在系统主机上显示和区分具体防区的警情。（7）与访客之间进行视频通话。联网型单元组成框图如图4所示。2. 层间解码器。选用TSVL/震声智能牌的ZS-KSJMQ型号。由于每个别墅单元终端数量较少，可每个别墅单元选择12个层解码器。物业管理中心2台，便利店1台。3. 门口主机控制器。选用AJB-KZ11AMC1。门口主机控制器是每个单元的控制中心，和门口主机配合使用，每个单元一台。4. 门口主机。选用mC-512R1G1。门口主机和门口主机控制器配合使用，每个单元一台。图6联网型单元组成框图5. 小区门口主机DF2000ATVCB/5和小区门口主机控制器HY-2002C。小区门口主机通过小区门口主机控制器联网控制，设置两台形成冗余结构。6. 小区管理机。选用DF2000-2VCN。需配置两台，一台非可视选用五线制非可视主机2639SL5，用于室内机通话；另一台为可视机选用DF2000ATVC/5，用于与门口机通话。7. 信号控制器。选用dsPIC33F“GS”当同时存在小区门口机和信息发布时需配置信号控制器，用于控制切换小区门口机图像信号和短信信号，整个小区配置一台。8. 视频切换器。选用QY-4801V，48进一出，每个单元一台。9. 电源。双电源供电加UPS不间断电源。系统输入电压：220V（AC）15%；系统工作电压：13V5%，18V10%（用于显示器供电）。10. 视频放大器。选用MAX9509/10。四路输出，每路可接25台分机，每个单元配置2台。11. 视频显卡。选用Broadway Mobility Radeon HD 5800。配备400个流处理器，搭载128-bit 512MB/1GBGDDR5显存，支持DisplayPort等全系列输出接口和ATIEyefinity多显输出技术。Radeon HD 5500系列则会删掉DisplayPort接口，显存也降级为GDDR3。五、慧鱼创意组合模型搭建方案确定后，我们小组就进行慧鱼创意组合模型的搭建。结合我们的设计方案和设计要求，我们组选择对小区的其中一个别墅单元进行慧鱼模型搭建并对其门禁系编程仿真。首先我们根据构想收集材料，搭建一个楼宇模型的大体框架。然后我们分成两组，一组人搭建自动门和可移动的窗户。另一组人则辅助并设计一些楼宇（别墅）的建筑元素和家具，使之更具体化、形象化、美观化，并适当创新，让这个别墅模型不但能实现模拟仿真功能，而且赋予它我们组的设计的特色。下面来简单介绍一下我们组的创新设计模型。在一楼大厅内设置通向二楼的楼梯如图7左所示。还有影音设备，包括45寸超大液晶电视，5.1家庭环绕立体音响，EVD机等，如图7右所示。为了节省空间，更加美观。将其合理布局并加上桌椅等家具形成如图8所示人性化的室内家具环境。图7楼梯及影音设备图8室内家居环境设计完了室内就到室外了，如图9所示，别墅前面有一个庭院，上面搭建了一个棚，可以种一些花草和瓜果，一来可以遮阴乘凉，二来可以增加绿色面积美化环境，还可以收获一些瓜果，顺便陶冶一下情操，一举多得。花棚下面，左边是一个秋千，可供下孩子玩耍，也可以让大人偶尔玩玩，释放一下压力，调节生活情趣，保持一颗童心。右边是太阳伞和桌椅，玩累了，就到这里悠然地坐着喝喝茶，谈谈心，聊聊天。图9前庭布局图此外，还有一些个性化的墙体设计和巴洛特的屋顶建筑等，如图10所示。图10个性化设计的墙体及屋顶下面来介绍本模型设计的重点门与窗的设计。由于门和窗要编程实现自动控制其开关，所以门窗的设计布局，机械以及传动结构都非常讲究。首先是门，我们采用主轴固定门本体，门随着主轴转动而转动从而实现开关。主轴再通过传动机构与电机相连，电机转，主轴跟着电机转，门再跟着主轴转，最后只要控制电机正反转就可以实现门的开关了。但是，调试我们发现门转速过快，后来我们利用减速器的原理，选择合适传动比的齿轮，电机先带动小齿轮转，小齿轮再带动大齿轮转动，大齿轮再带动门的主轴转，从而实现门合适速度开关。在调试的过程中我们发现门的开关没有提示，存在安全隐患，后来我们加上一盏指示灯，当门有动作，关上或打开是指示灯亮，这样人们就知道门何时动作了。接下来是落地窗的设计。我们设计窗整体是横向平移的，但控制运动的电机只能转动。因此我们采用蜗杆和齿条配合，实现转动变横向平移运动。基本框架是蜗杆作为主轴，在主轴一端连有齿轮，窗本体连有齿条。先让电机转动，然后带动齿轮转动，再通过链条带动另一个齿轮转动，齿轮再带动主轴转动，通过齿条与蜗杆主轴的啮合，从而实现窗随着主轴的正反转左右移动。但调试过程中发现传动结果不够良好，于是我们改进传动机构，为窗的移动铺设一条导轨，并在其与地板接触面增加更加平滑的面，从而减小窗与地板间的滑动摩擦。同样我们也加上了人性化的设计，当窗移动是指示灯亮。经过我们的不懈努力，终于把它完成了如图11所示。图11左为门的运动及传动机构右为窗的运动及传动机构六、ROBOPro控制程序设计利用ROBOPro编程控制慧鱼模型主要实现门禁与对讲系统功能如下：门窗可实现就近或远程操控自动开启和关闭功能。在没有布防情况下，通过刷卡等方式实现门窗的解锁后，人靠近门一定距离时，通过传感器感应，门自动打开，人进去以后门能自动关闭。在布防情况下，若门户被开启，系统判断此动作为非法，则启动报警系统。编程实现截图如图12所示。其中电机M1控制门的开关,M2为门动作时的指示灯,M3为报警用的蜂鸣器,M4为红色指示灯,报警时闪烁,电机EM1-M1控制窗的开关动作。按钮I1为安防系统解锁按钮，模拟实际中卡片或指纹或视网膜解锁。解锁后相当于主人回到家中，所以门自动感应，人来门开，人走门关。按钮I2相当于安防系统布防按钮，启动后，模拟主人不在家，安防系统激活，若有人强行把门或窗打开，则自动报警。按钮I3为模拟控制窗自动开关的遥控器。按下后，窗自动开关。图12程序截图七、总结与展望楼宇智能化技术是一门综合程度较高的技术，其中涉及多学科交叉应用，综合了计算机控制、自动化控制等多门现代化技术。此次课程设计是训练和培养我们专业技术的极为重要的教学环节。此次课程设计，总结巩固课程学习成果，锻炼综合应用所学知识、解决工程实际问题能力。此次课程设计整个过程，是我们从理论知识到实际操作能力得到一个巨大飞跃过程。从一开始的懵懵懂懂，毫无方向到逐步了解其基本原理到最后成功搭建模型并调试成功，硬件搭建和程序调试的能力得到综合的提升，其中充满欢乐和艰辛。在利用慧鱼创意组合模型的搭建过程中，由于对机械传动机构的了解不够深刻，一开始搭建出来的模型经初步测试发现不少问题。例如，自动门的开启和关闭速度太快，有悖于我们平时的生活习惯。自动窗户开启和关闭时运动不够平滑，磕磕碰碰。本着精益求精的思想，经我们小组成员一阵深入交流和讨论后，决定利用现有设备对其进行改进。给门的传动系统加上减速机构，使门的开启关闭速度达到一个比较正常可行的范围，给窗户底座加上导轨，较少摩擦，增加运动稳定性。经过一番努力，模型搭建基本完成。软件调试过程由于对慧鱼编程软件不熟悉，导致我们调试过程磕磕碰碰。一开始是连接硬件调试时，输出硬件没有反应，后经过老师帮助后得以解决。其次是程序再次烧录进电路板是屡次不成功，一开始判定是编程违规出错，接着进行多次修改后仍然失败，最后经我们小组讨论分析，查找资料，网上求助，最终圆满解决问题并调试成功。楼宇智能化是未来楼宇发展的趋势，基于楼宇智能化技术的门禁与可视对讲系统是给人们提供安全、舒适、便捷、高效的生活的基本要求，相信随着社会和技术的发展，人们会对楼宇智能化赋予更多的要求，楼宇智能化技术也会朝着人们所需要的方向发展，以满足未来的生活需求。八、 参考文献1 于军琪主编，智能建筑课程设计与项目实例自动化专业课程设计与项目实例从书，中国电力出版社，2011年3月参考书：1 刘叶冰编著，住宅小区智能化设计与实施，中国电力出版社，2009年1月2 陆伟良主编，智能化建筑导论，中国建筑工业出版社，1996 年3 月3 黎连业，朱卫东，李皓编著，智能楼宇控制系统的设计与实施技术，清华大学出版社，2008年5月