单片机实训周设计报告123.doc

单片机原理及应用实训报告项目名称： 地铁门禁系统 指导教师： 刘学军 所在班级： 机电一体化09-2班 姓 名学号分数陈能龙2009205046 裴超 2009205069田凯2009205071团队成员： 一、项目开发的背景 (一) 项目开发的背景交通安全技术是世界上最令人重视的技术，在科技高速发展的今天，越来越多的技术被发明，而交通也越来越发达。相对的交通安全技术越来越重要，交通安全技术越来越受人们的关注，现在我们研究的是关于地铁门禁系统方面的技术，我们国家现在正在大力的发展地铁交通，对地铁安全方面的技术非常需要，我国在地铁安全技术方面技术很落后，有待我们开发新的技术，完善这方面的缺失；提高安全技术以保证我们的人生财产安全；地铁门禁系统的开发是必须的，现在的地铁已慢慢的融入我们的生活中，以后地铁将会发展成跟汽车一样的普及，地铁的安全必须保证；地铁门禁系统就是专门为了地铁的安全所开发的；我们想把地铁开发成高度网络化、智能化、信息化的现代化的地铁管理系统；项目开发目的本项目创造性地提出了“一卡通系统”，即中央控制系统控制下属的子系统；目前,城市交通问题已经成为制约我国大城市经济发展和城市功能发挥的瓶颈。地铁作为城市公共交通工具,服务对象涉及社会各阶层。随着自动化技术的不断进步和地铁运营要求的不断提高,越来越多的地铁自动化监控系统正在由原来的分立式监控系统,向最新的综合监控系统发展，为了建设高度网络化、智能化、信息化的现代化地铁管理系统,提高管理效率,所以我们想在地铁线路设置门禁系统的“一卡通系统”，方便集中管理、提高处理突发事件的效率，增加检查的安全力度，节约人力资源，保护工作人员的安全，为搭地铁的人员和财产安全增加保障。项目开发的意义随着人们对交通安全的进一步关注，交通安全问题已经成为人们最关心的问题，然而，交通事故是道路交通不可避免的伴生物，即不发生任何交通事故的可能性不存在的。人们只有通过不断提高交通的安全意识和驾驶的技术，不断改进车辆的性能和技术水平，不断改善道路状况和环境条件、不断加强交通管理和交通执法等措施才能减少事故的发生；地铁门禁系统的开发就是为了提高人们乘坐地铁时能有一个好的安全的环境，使乘坐地铁危险的系数减低，进一步提高地铁的安全保障；地铁作为未来的主流交通之一，人流量非常的庞大，所以安全技术尤为重要；庞大的人流量决定了不能用人工一个个的检查管理，每天地铁的客流量可能会达到十万百万以上，如果每个人都得人工检查那得多么的浪费时间和资源；而且人工检查速度慢、效率低，安全系数底、容易造成交通堵塞；为了进一步的提高效率和安全，所以使用地铁门禁系统。地铁门禁系统采用了高度网络化、智能化、信息化的科技力量，具有高效率、安全、环保等功能；地铁门禁系统的开发，对社会的发展有重大的意义；(二) 国内外开发的概况目前，在国外高速铁路中，门禁系统发展较快、应用广泛，但在不同的国家运输管理模式不同，其设置方式相差较大，监控对象也有所不同。有的国家独立设置，有的国家与其他系统一起综合设置。独立设置的监控系统，类似于国内地铁的集中监控系统，以西班牙的AVE为代表；综合设置的监控系统，类似于国内地铁综合监控系统，以日本的新干线为代表。西班牙AVE机电设备监控系统由调度中心、车站或客技站设备及现场设备组成，主要监控变配电设施、接触网支柱开关、倒岔加热器、车站、线路所空调系统、轨道电路设备、隧道、跨线桥机电设备、防盗、火灾报警设备等。其系统特点为多通道音频传输，可集中及时监视和控制全线所有机电设备工作状态，沿线监控设备就近纳入车站监控系统。系统冗余配置，火灾报警纳入监控系统，设防盗及门禁视频监控系统，系统通过独立的遥控系统进行传输，对跨线桥、隧道入口等重要场所实现监视。在其他国家，高速铁路监控技术水平较高的有德国、法国。德国ICE、法国TGV机电设备监控与西班牙AVE基本相似。德国ICE机电监控系统中增加了紧急呼叫、轴温探测、电扶梯、塌方监视、隧道照明的系统，法国TGV机电设备监控相对比较简单，但却融合了牵引供电系统的监控。日本新干线机电设备监控系统和其他管理调度系统一并综合设置，作为综合管理系统的子系统，按使用性质分为设备调度和设备管理，主要监控对象有变电所设备、各重要设施的电源、通信、信号设备、区间气象如雨量、积雪深度等、轨道电气及轨道温度、防灾设施等。气特点为综合性强、多个系统融合、纳入监控的设备类型多、注重防灾监控、纳入气象监测、强化维修、维护管理功能。在国内香港八达通香港的八达通系统于1997年9月投入运行,它采用SONY公司的第一代FELICA卡，由澳大利亚ERG公司负责系统集成，系统除涵盖公共汽车、轮渡、轻轨、地铁等运输行业外，目前已经扩展到停车场、游泳池、美心快餐、七十一便利店等地方的小额消费。至2001年4月止发卡量达720万张,每天的交易量达500多万笔，交易金额也高达4000多万港币。 广州地铁广州地铁一号线和二号线AFC系统于1998年中首期五个站投入使用，并于1999年初全线投入使用。从使用的情况来看，该系统采用非接触IC卡技术，系统数据交易和传输准确，使广州地铁的收费和检票真正实现了数据化和自动化。广州地铁一号线和二号线AFC系统原由美国摩托罗拉公司承建，后韩国三星数据公司接手该项目，单程票采用TOKEN技术。 深圳地铁深圳将淘汰原有的公交IC卡系统，推动“深圳通”，与香港八达通互通。深圳地铁已完成一号线和二号线的建设，其AFC系统由深圳MCM公司承接。 上海地铁上海公交于1997年10月开始使用非接触IC卡票务管理系统，由上海计算机技术研究所承建，采用Mifare卡，并自行开发设计卡和读写器软件。同时上海地铁也与美国CUBIC公司签订了磁卡和非接触IC卡均通用的上海地铁一号线和二号线AFC系统供货合同。后为城市一卡通要求，对所有公交、地铁系统进行改造，采用华虹IC卡技术，并建立上海本地AFC系统标准。 南京地铁南京地铁一号线AFC系统由法国THALES和南京熊猫电子股份有限公司联合承建，采用欧洲最先进的TOKEN技术，实现公交、地铁的城市一卡通。 其他在建和即将建的城市如北京、天津、沈阳、成都、杭州、武汉、重庆等城市轨道交通都将AFC系统作为一个重要的组成部分，分别采用不同的AFC技术，如日本欧姆龙公司、日信公司、法国THALES公司、ASCOM公司，美国CUBIC公司、韩国三星数据公司等国外公司纷纷进入中国市场，国内企业如深圳现代、上海华虹、上海邮通等公司成为国内AFC行业的代表； 二、主要研究内容开发本项目，其主要内容是：一、门禁系统的特点 从地铁线路整体考虑,一般门禁系统采用“服务器客户机”分布式网络结构,以OCC的门禁系统管理服务器为中心,采用集中管理、分散控制。1、 集中管理 在网络环境和ACS管理服务器图形化信息管理平台下,位于OCC的ACS管理服务器作为统一的管理平台,具有强大的实时操作、运行管理、信息显示查询、设备管理和配置功能,通过信息共享、信息处理和控制互连,实现对各车站、车辆段、停车场等门禁系统的集中管理和操作。 各ACS管理工作站的操作员或管理员,是通过专门的通信网络访问OCC的ACS管理服务器,从而实现对各分区门禁系统的监控和管理。其职责包括:对门禁硬件系统进行设置调试和管理控制;设置和控制每个人员的开门权限、开门时间、开门位置等;通过信息提取和查询,可以查看指定门禁的所有读卡信息记录;实时监控指定门禁的开门状态与人员进出信息,远程控制门状态等;可以按各种分类信息,进行进出记录汇总和报表打印;能自检门禁使用状态发出的故障预警。2、 分散控制 各车站分管理中心门禁系统的功能和结构相对完整。当各车站分管理中心系统间的连接出现故障时,各车站智能门禁控制器均能独立工作,而且能够有效控制各自车站的出入口。二、 中央级门禁系统结构 在控制中心（OCC）,根据地铁建设和运营管理、维护的不同要求,综合监控系统(ISCS)可以采用集成或互连的方案,建立与门禁系统的联系。所谓综合监控系统集成子系统,是指接入子系统的全部信息都由综合监控系统传输,子系统在控制中心和车站的功能由综合监控系统实现,子系统没有自己单独的信息传输网络;而综合监控系统互连子系统,则是被连的子系统具有自己单独的信息传输网络,是一个完整、独立的系统,但综合监控系统与它在不同的网络级别接口,传输必要的信息给这些子系统,实现监控功能。由于综合监控系统基本都布置在控制中心,从而使得这里的门禁系统有集成或互连两种构成方案。4、 ISCS集成ACS 当综合监控系统集成门禁系统时,ACS不设置单独的服务器,这时ISCS能够完成ACS的管理和控制。ACS的控制管理功能,如开关门、权限管理、报警等,都必须通过综合监控系统软件完成。此时,ACS必须向ISCS开放自己经过加密的网络协议。这种方案既节约了投资,又提高了管理效率,非常适合新建地铁的自动化系统,广州地铁5号线就是采用这种方案。地铁控制中心ISCS集成ACS系统结构如图2所示。5、 ISCS互连ACS 当综合监控系统采用互连方式接入门禁系统时,ACS仍作为一个独立的监控系统存在,拥有自己冗余的服务器,ISCS仅通过接口完成与ACS的交互,如读取门状态信息、刷卡信息、持卡者相关信息等。这种方案保持了ACS的独立性,比较适合已建地铁自动化系统的升级改造。地铁控制中心综合监控系统互连门禁系统结构如图3所示,其中制卡中心同图2。车站级门禁系统结构 车站门禁系统结构与控制中心门禁系统基本相同。不同的是,车站没有ACS管理服务器,只有门禁管理客户终端,一般直接接入通信专用网访问控制中心的门禁系统管理服务器,从而实现对车站范围内门禁系统资源的远程管理、维护和监控,其车站门禁系统结构见图1。 在当前在建的一些地铁工程中,车站门禁系统没有设置通信专用网,而是通过其他自动化系统接入控制中心。如在南京地铁2号线一期工程中,车站门禁系统组态在环境与设备监控系统(BAS)工作站内;北京地铁1、2号线改造中,车站门禁系统接入电力监控系统中 三、关键技术 项目开发的关键技术包括：1、 门禁系统概述 为满足地铁现有的两级调度模式,门禁系统应由中央级门禁系统和车站级门禁系统构成。门禁系统结构如图1所示,它主要完成对/(OCC)大楼各层办公室门、通道门和全线各车站的办公管理用房及设备房门等的开闭控制管理,进行安全防护。 中央级门禁系统是以门禁服务器为核心的门禁管理系统,也是整个地铁控制中心一卡通系统的核心组成部分。门禁服务器设置在控制中心大楼的综合监控机房内,一主一备共2台,采用双机热备方式工作。主、备服务器具有相同的功能,但同一时刻只能有一台服务器发出指令。门禁服务器将地铁沿线各车站的门禁系统联网,实现门禁系统的集中控制。 车站级门禁系统也称为分管理中心,主要有车站门禁工作站,设置在车站站长室中,对车站等独立的防护实体进行监控管理。车站级门禁系统不具备全线门禁系统的配置、管理功能,但可以通过门禁工作站来实现对本站内门禁系统的管理、监控和维护。 门禁系统(ACS)中的就地控制是以智能门禁控制器为核心的总线式结构。智能门禁控制器直接连接通信专用网,与ACS管理服务器之间建立双向数据通道;而在通信专用网上的所有通信都采用世界上先进的SSL协议进行加密,并通过该数据通道将门禁系统各站发生的所有事件传给ACS管理服务器,供其监视、控制及存储。根据操作员不同的权限,相应权限范围内的事件都将显示在门禁工作站的终端上。每个智能门禁控制器能驱动多条RS485总线,所有的就地控制器都顺序接入任一条RS485总线,读卡器、电锁、门磁等所有就地设备都分别接到就地控制器。 从地铁控制中心及沿线各车站地理分布的位置考虑,整个门禁系统传输距离远、干扰源复杂、终端数量较多,因此门禁系统要求采用三级网络技术管理:控制中心到各车站分管理中心以及大楼各层弱电井采用宽带光纤传输,分管理中心到各区域门禁控制器采用超五类或六类电缆传输,区域门禁控制器到现场终端门禁机采用总线传输。采用三级网络传输方式,可以利用目前国际上最先进的TCP/IP实时通信协议,实现各远程门禁终端数据传输的安全性和实时性3,确保整个地铁门禁系统的高效运行。2、门禁系统联动应用 无论在综合监控系统中是集成还是互连门禁系统,在日益关注资源共享、信息互通的地铁建设中,与门禁系统相关的联动都应该仔细、周密地考虑。在非法闯入、门锁被破坏或读非法卡时,系统会发出实时报警信息;当接到防盗报警信号后,可联动门禁控制器关闭相关区域的通道门;当出现火警等情况时,可实现消防联动,由中心统一开启出入通道;重要出入口可启动CCTV,实现联动监控。同时,可根据实际需求,在此设置让持卡人具有刷卡撤防的功能,即通过设置布防后(可根据需要进行密码布防),当房间内需要再次进入时,则可在规定的时间段通过刷卡进行撤防操作,从而免去烦琐的操作,达到一卡通快捷方便的实用效果。 按照实现的复杂程度,联动可以划分为低级联动和高级联动4。低级联动是指实现复杂程度较低的联动功能,一般只牵涉到两个子系统,其逻辑判断条件简单,执行步骤少,执行结果明确。高级联动是指实现复杂程度较高的联动功能,一般牵涉多于两个子系统,其逻辑判断条件相对复杂,执行步骤较多,执行结果的选择较多。 四、创新点、经济效益与社会效益分析（1） 创新点：数字技术和新型产品的运用智能化门禁系统联动的应用ACS与ISCS集成 完全实现了模块化设计，系统高度集成化。（2） 经济效益与社会效益分析： 地铁线路进行门禁系统的建设，车站各项经营成本将会有不同程度的变化，经粗略估算，其投资回收期比较长，但由于改造后提升了整个地铁一号线的服务水平，加上西朗站、坑口站为地面站，增加的投资主要为提高乘客乘车的安全性出发，其改造对降低环控运营成本并无贡献，但其带来的社会效益却大大提高。 (1)门禁可以避免乘客由于各种意外事故掉下站台而受到伤害，保证了乘客的人身安全。北京、上海地铁发生的乘客掉下站台丧生事件，不仅会造成其他乘客极大的恐惧，而且会导致运营中断。现进行以下简单分析：每次出现乘客掉下站台发生重大事故一般会导致运营中断4060min，按照广州地铁运营时刻表，高峰期发车间隔6min，会使地铁列车运七班次，广州地铁号线列车为六节编组，每班次乘客按设计的1 860人计，七班次总共损失13020人次的客流，一号线地铁票价波幅为26元，平均出现一次事故票价损失为52080元；还有，现代社会以人为中心的地铡盼系统中，引起乘客伤亡属最重大的事故，会引起社会、媒体、乘客的更大关注，不仅是简单的经济赔偿，还会带来地铁形象上、客流上的重大损失，使地铁在竞争上处于不利的地位。 (2)现一号线运营中发生了多起关于乘客与列车接触而引起的伤害，导致乘客向地铁公司进行事故索赔的现象，门禁的安装则可以避免这类现象，不仅为国家节省了资金，而且提高了城市轨道交通的形象，为地铁吸引客流提供了条件。 (3)门禁系统的设置可以为以后实现无人驾驶创造条件。 (4)它还可以对地铁运营部门的减员增效带来成果。 (5)改善了乘客在站台的候车环境，在环境质量、噪声及舒适度的水平上都有所提高。 (6)门禁系统给乘客提供了易于识别的导向图例，其良好的装修效果也会增加车站现代、文明的气氛。 随着门禁系统设备技术的日益成熟，它在地铁系统及别的系统的节能等各方面的优越性日渐明显。目前为止世界上已有8个国家共21条地铁、轻轨及铁路系统中正在运营或规划的新线、改造旧线的过程中使用了门禁系统。门禁系统带来明显的节能效果以及站内良好的候车环境及空气质量，给乘客留下了深刻的印象。像近年来香港进行的旧线改造工程、广州地铁二号线、潮I地铁一号线工程等。我们相信：门禁系统给我们带来的不仅仅是安全、节能、环保，还有门地铁不断增长的客流及经济效益。五、推广应用前景分析在现代以人为本的社会中，地铁服务水平要不断地提高。对乘客安全、车站环境、节能等方面的要求门禁系统在地铁中的应用也日趋广泛。门禁系统正是应地铁系统节能与安全的需求而产生的一个地铁设备系统，在国内外地铁系统的应用，给各国乘客留下了深刻的美好印象。站台门禁降低了由于列车行驶引起的活塞风，改善了站台环境，给乘客创造了一个明亮、舒适、现代的候车环境。门禁系统还提高了整个地铁系统的服务水平，为地铁系统的无人驾驶创造了条件，它在以后的新建地铁或旧地铁线路改造中应用的会越来越广泛。在当今世界中，约有8个国家的二十几条地铁或轻轨线路在应用或规划中使用了门禁系统。有关门禁的供货商也在逐渐发展起来，Wesfioehouse、Faiveley、Nabco、瑞士KABA四家司已经承担过一些地铁线路的门禁工程，国内广州奥的斯也正在向这方面发展。所以门禁系统无论是从地铁技术，还是工程实例及经验上都具备了发展及普遍的条件，随着经济的快速发展，这项基于安全及节能的设备一定会有广阔的市场。