門禁系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用 地鐵門禁系統(tǒng)介紹
地鐵系統(tǒng)具有線路長、車站多、管理人員少的特點。各個車站、車輛段、主變電站以及運營控制中心是地鐵運行的控制管理區(qū)域,大部分房間為無人值班。為確保地鐵正常、安全運營,保證授權(quán)人員在受控情況下方便地進(jìn)入設(shè)備管理區(qū)域,防止非授權(quán)人員進(jìn)入限制區(qū),需要在車站、控制指揮中心、車輛段、停車場主要的設(shè)備管理用房設(shè)置地鐵門禁系統(tǒng)(ACS系統(tǒng))。
已建地鐵門禁系統(tǒng)擴容續(xù)建主要帶來的技術(shù)難點是新舊系統(tǒng)的兼容互通。
新興城市的地鐵門禁系統(tǒng)則通常為多條線路整體規(guī)劃建設(shè),作為綜合安防管理的核心系統(tǒng),需求方對門禁系統(tǒng)提出了更多新的需求:基于多條線路的整體平臺規(guī)劃、大型分布式應(yīng)用、需要具備強大的伸縮擴展能力、實現(xiàn)通訊穩(wěn)定可靠、各類報警信息實時上傳、系統(tǒng)軟件智能化操作等等。
地鐵門禁系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計思路
為適應(yīng)地鐵的復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境,應(yīng)對大型地鐵門禁系統(tǒng)的新需求,設(shè)計需要從立足于高技術(shù)起點,結(jié)合已有的具體工程實踐,進(jìn)行優(yōu)化及創(chuàng)新的設(shè)計:
分布式數(shù)據(jù)庫,分級管理;
總體兼容規(guī)劃,滿足后續(xù)線路無縫接入;
采用新型多總線通訊,實現(xiàn)通訊穩(wěn)定可靠冗余;
組態(tài)軟件架構(gòu),實現(xiàn)操作簡單智能化;
提供標(biāo)準(zhǔn)接口,滿足綜合監(jiān)控平臺集成聯(lián)動;
高彈性,具備伸縮擴展能力。
分布式系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計
地鐵ACS系統(tǒng)主要由ACS系統(tǒng)軟件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等相關(guān)軟件及運行以上軟件的服務(wù)器、工作站,以及有關(guān)控制器、前端設(shè)備及通信設(shè)備組成。
傳統(tǒng)地鐵ACS系統(tǒng)通常采用單一中央數(shù)據(jù)庫,各個控制器、管理工作站通過內(nèi)部局域網(wǎng)與中央數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通訊。這種過于依賴中央數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu),當(dāng)局域網(wǎng)通訊故障時,各個管理工作站、控制器進(jìn)入離線工作狀態(tài),只能依照原有參數(shù)設(shè)置進(jìn)行自行工作,雖然不影響已存儲門禁權(quán)限的判斷,但授權(quán)變更、遠(yuǎn)程維護(hù)恢復(fù)等都無法操作。傳統(tǒng)地鐵ACS系統(tǒng)的可靠性往往取決于中央服務(wù)器、局域網(wǎng)絡(luò)的性能,而且通常對于系統(tǒng)擴容及后續(xù)線路的接入都造成技術(shù)困難。
分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計,則完全可滿足地鐵ACS系統(tǒng)的應(yīng)用需求。分布式地鐵ACS系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu),在車站、線路、線網(wǎng)級管理中心均設(shè)置分布式數(shù)據(jù)庫,每一層管理中心都依照層次關(guān)系,接受上一層管理中心的控制管理,同時根據(jù)被賦予的權(quán)限進(jìn)行向下控制管理。系統(tǒng)不再完全依賴于中央數(shù)據(jù)庫,在網(wǎng)絡(luò)故障時,可依照權(quán)限進(jìn)行自行向下管理,網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時,自行信息同步。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、安全性高,易于維護(hù),自行恢復(fù)能力強,可大大提高最終用戶的操作效率。
分布式地鐵門禁系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)設(shè)備組成如下:
(1)車站及就地級門禁設(shè)備:電磁鎖、門磁開關(guān)、讀卡器、開門按鈕、緊急破玻按鈕、就地控制器、門禁網(wǎng)絡(luò)控制器等;車站通信管理器、車站級門禁工作站(可與綜合監(jiān)控專業(yè)共享)。
(2)線路級門禁管理系統(tǒng):線路級ACS服務(wù)器、線路級ACS管理工作站、線路級ACS授權(quán)工作站、ACS維修工作站。
(3)線網(wǎng)級門禁管理系統(tǒng):線網(wǎng)級ACS服務(wù)器、線網(wǎng)級ACS管理工作站、線網(wǎng)級ACS授權(quán)工作站、線網(wǎng)級ACS維修工作站。
多級控制管理規(guī)劃
整個地鐵ACS系統(tǒng)基于TCP/IP協(xié)議通訊,可實現(xiàn)多級控制管理。各級控制管理功能規(guī)劃如下:
各車站、控制中心、車輛段、停車場各自組成一級門禁控制子系統(tǒng),進(jìn)行本地化區(qū)域性的門禁管理和監(jiān)控;在線路控制中心設(shè)置線路控制系統(tǒng),對各區(qū)域子系統(tǒng)進(jìn)行二級管理。在線網(wǎng)控制中心則設(shè)置線網(wǎng)級控制系統(tǒng),對各線路進(jìn)行三級管理控制。
各區(qū)域子系統(tǒng)都建立有車站級管理工作站(可與綜合監(jiān)控專業(yè)共享),作為各車站的管理工作站,門禁專業(yè)設(shè)置本地通信管理器,擁有獨立的區(qū)域數(shù)據(jù)庫。本地通信管理器運行支持TCP/IP協(xié)議的專業(yè)門禁軟件,在系統(tǒng)中作為Socket通訊服務(wù)器,并為本地的車站管理工作站(Socket客戶端)提供可靠的數(shù)據(jù)、通信、時間管理、統(tǒng)計等服務(wù);保證各車站級依照權(quán)限規(guī)劃,可不依賴于外部通信環(huán)境和服務(wù)環(huán)境,自成一體,安全可靠的獨立運行。
車站級管理工作站,通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)提供的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與線路級服務(wù)器聯(lián)網(wǎng),建立基于IP網(wǎng)絡(luò)的雙向數(shù)據(jù)通道。
線路級服務(wù)器將分散的各區(qū)域子系統(tǒng)整合在一起,形成一個完全的總體線路數(shù)據(jù)庫。此總體數(shù)據(jù)庫涵蓋各站點的門禁管理數(shù)據(jù)與事件數(shù)據(jù),并可完成數(shù)據(jù)查看、修改、報表制作,線路級服務(wù)器通過車站管理工作站Socket通訊接口實現(xiàn)控制站點門禁的功能,實現(xiàn)二級聯(lián)網(wǎng)。
線網(wǎng)級服務(wù)器將各線路子系統(tǒng)整合在一起,形成一個完整的線網(wǎng)級數(shù)據(jù)庫。對整個線網(wǎng)ACS系統(tǒng)實現(xiàn)全面的聯(lián)網(wǎng)管理。
多總線結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
為保證地鐵ACS系統(tǒng)的通訊可靠性,通訊冗余設(shè)計必不可少,目的是在某通訊線路故障時實現(xiàn)自行監(jiān)測和恢復(fù)。
我國已建的多個地鐵ACS系統(tǒng)參考國外已有系統(tǒng),利用網(wǎng)絡(luò)控制器(主控器)RS-485總線環(huán)網(wǎng)連接就地控制器(分控器)的方式實現(xiàn)通訊冗余。
主控器與分控器的環(huán)路總線結(jié)構(gòu)主要防范了環(huán)路中單一故障點風(fēng)險。例如,潛在故障點B或C發(fā)生時,其他分控器仍可通過另一端正常的總線進(jìn)行返回通訊。但在潛在故障點A發(fā)生以及潛在故障點B和C同時發(fā)生時,系統(tǒng)不再具備正常通訊能力。
創(chuàng)新的多總線結(jié)構(gòu),進(jìn)一步發(fā)展了主控制和分控器通訊冗余能力,更加穩(wěn)定可靠。
主控器通過雙TCP/IP連接網(wǎng)絡(luò)交換機,同時通過4組RS-485總線,每個分控器順序接入雙RS-485總線。在潛在故障點A、B、C、D單個或同時發(fā)生時,系統(tǒng)仍保持完整的通訊能力,且分控器還可擴展選用TCP/IP直接連接網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)真正可靠的多總線通訊冗余。
多總線結(jié)構(gòu)并非簡單的通訊端口疊加,而是要實現(xiàn)可靠穩(wěn)定的通訊冗余。系統(tǒng)具備智能通訊監(jiān)控,故障自行恢復(fù)的同時,通過虛擬IP技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備在系統(tǒng)中的唯一映射,避免邏輯混淆;采用負(fù)載平衡機制,實現(xiàn)多總線同時通訊時傳輸速度翻倍,具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)勢。
地鐵門禁系統(tǒng)的應(yīng)用展望
除上述內(nèi)容外,創(chuàng)新的分布式多總線地鐵ACS系統(tǒng),還采用三層拓?fù)滠浖軜?gòu)、組態(tài)設(shè)計等新技術(shù),為與綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成提供標(biāo)準(zhǔn)可靠的接口,為后續(xù)線路接入搭建標(biāo)準(zhǔn)化的接口平臺,全面滿足地鐵運營方的“更安全、更可靠、更智能”的需求。
分布式多總線系統(tǒng)ACS系統(tǒng)不僅適應(yīng)于軌道交通行業(yè),還將廣泛應(yīng)用于機場、銀行、大型集團,具有廣泛的技術(shù)發(fā)展前景和市場潛力。
已建地鐵門禁系統(tǒng)擴容續(xù)建主要帶來的技術(shù)難點是新舊系統(tǒng)的兼容互通。
新興城市的地鐵門禁系統(tǒng)則通常為多條線路整體規(guī)劃建設(shè),作為綜合安防管理的核心系統(tǒng),需求方對門禁系統(tǒng)提出了更多新的需求:基于多條線路的整體平臺規(guī)劃、大型分布式應(yīng)用、需要具備強大的伸縮擴展能力、實現(xiàn)通訊穩(wěn)定可靠、各類報警信息實時上傳、系統(tǒng)軟件智能化操作等等。
地鐵門禁系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計思路
為適應(yīng)地鐵的復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境,應(yīng)對大型地鐵門禁系統(tǒng)的新需求,設(shè)計需要從立足于高技術(shù)起點,結(jié)合已有的具體工程實踐,進(jìn)行優(yōu)化及創(chuàng)新的設(shè)計:
分布式數(shù)據(jù)庫,分級管理;
總體兼容規(guī)劃,滿足后續(xù)線路無縫接入;
采用新型多總線通訊,實現(xiàn)通訊穩(wěn)定可靠冗余;
組態(tài)軟件架構(gòu),實現(xiàn)操作簡單智能化;
提供標(biāo)準(zhǔn)接口,滿足綜合監(jiān)控平臺集成聯(lián)動;
高彈性,具備伸縮擴展能力。
分布式系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計
地鐵ACS系統(tǒng)主要由ACS系統(tǒng)軟件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等相關(guān)軟件及運行以上軟件的服務(wù)器、工作站,以及有關(guān)控制器、前端設(shè)備及通信設(shè)備組成。
傳統(tǒng)地鐵ACS系統(tǒng)通常采用單一中央數(shù)據(jù)庫,各個控制器、管理工作站通過內(nèi)部局域網(wǎng)與中央數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通訊。這種過于依賴中央數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu),當(dāng)局域網(wǎng)通訊故障時,各個管理工作站、控制器進(jìn)入離線工作狀態(tài),只能依照原有參數(shù)設(shè)置進(jìn)行自行工作,雖然不影響已存儲門禁權(quán)限的判斷,但授權(quán)變更、遠(yuǎn)程維護(hù)恢復(fù)等都無法操作。傳統(tǒng)地鐵ACS系統(tǒng)的可靠性往往取決于中央服務(wù)器、局域網(wǎng)絡(luò)的性能,而且通常對于系統(tǒng)擴容及后續(xù)線路的接入都造成技術(shù)困難。
分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計,則完全可滿足地鐵ACS系統(tǒng)的應(yīng)用需求。分布式地鐵ACS系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu),在車站、線路、線網(wǎng)級管理中心均設(shè)置分布式數(shù)據(jù)庫,每一層管理中心都依照層次關(guān)系,接受上一層管理中心的控制管理,同時根據(jù)被賦予的權(quán)限進(jìn)行向下控制管理。系統(tǒng)不再完全依賴于中央數(shù)據(jù)庫,在網(wǎng)絡(luò)故障時,可依照權(quán)限進(jìn)行自行向下管理,網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時,自行信息同步。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、安全性高,易于維護(hù),自行恢復(fù)能力強,可大大提高最終用戶的操作效率。
分布式地鐵門禁系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)設(shè)備組成如下:
(1)車站及就地級門禁設(shè)備:電磁鎖、門磁開關(guān)、讀卡器、開門按鈕、緊急破玻按鈕、就地控制器、門禁網(wǎng)絡(luò)控制器等;車站通信管理器、車站級門禁工作站(可與綜合監(jiān)控專業(yè)共享)。
(2)線路級門禁管理系統(tǒng):線路級ACS服務(wù)器、線路級ACS管理工作站、線路級ACS授權(quán)工作站、ACS維修工作站。
(3)線網(wǎng)級門禁管理系統(tǒng):線網(wǎng)級ACS服務(wù)器、線網(wǎng)級ACS管理工作站、線網(wǎng)級ACS授權(quán)工作站、線網(wǎng)級ACS維修工作站。
多級控制管理規(guī)劃
整個地鐵ACS系統(tǒng)基于TCP/IP協(xié)議通訊,可實現(xiàn)多級控制管理。各級控制管理功能規(guī)劃如下:
各車站、控制中心、車輛段、停車場各自組成一級門禁控制子系統(tǒng),進(jìn)行本地化區(qū)域性的門禁管理和監(jiān)控;在線路控制中心設(shè)置線路控制系統(tǒng),對各區(qū)域子系統(tǒng)進(jìn)行二級管理。在線網(wǎng)控制中心則設(shè)置線網(wǎng)級控制系統(tǒng),對各線路進(jìn)行三級管理控制。
各區(qū)域子系統(tǒng)都建立有車站級管理工作站(可與綜合監(jiān)控專業(yè)共享),作為各車站的管理工作站,門禁專業(yè)設(shè)置本地通信管理器,擁有獨立的區(qū)域數(shù)據(jù)庫。本地通信管理器運行支持TCP/IP協(xié)議的專業(yè)門禁軟件,在系統(tǒng)中作為Socket通訊服務(wù)器,并為本地的車站管理工作站(Socket客戶端)提供可靠的數(shù)據(jù)、通信、時間管理、統(tǒng)計等服務(wù);保證各車站級依照權(quán)限規(guī)劃,可不依賴于外部通信環(huán)境和服務(wù)環(huán)境,自成一體,安全可靠的獨立運行。
車站級管理工作站,通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)提供的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與線路級服務(wù)器聯(lián)網(wǎng),建立基于IP網(wǎng)絡(luò)的雙向數(shù)據(jù)通道。
線路級服務(wù)器將分散的各區(qū)域子系統(tǒng)整合在一起,形成一個完全的總體線路數(shù)據(jù)庫。此總體數(shù)據(jù)庫涵蓋各站點的門禁管理數(shù)據(jù)與事件數(shù)據(jù),并可完成數(shù)據(jù)查看、修改、報表制作,線路級服務(wù)器通過車站管理工作站Socket通訊接口實現(xiàn)控制站點門禁的功能,實現(xiàn)二級聯(lián)網(wǎng)。
線網(wǎng)級服務(wù)器將各線路子系統(tǒng)整合在一起,形成一個完整的線網(wǎng)級數(shù)據(jù)庫。對整個線網(wǎng)ACS系統(tǒng)實現(xiàn)全面的聯(lián)網(wǎng)管理。
多總線結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
為保證地鐵ACS系統(tǒng)的通訊可靠性,通訊冗余設(shè)計必不可少,目的是在某通訊線路故障時實現(xiàn)自行監(jiān)測和恢復(fù)。
我國已建的多個地鐵ACS系統(tǒng)參考國外已有系統(tǒng),利用網(wǎng)絡(luò)控制器(主控器)RS-485總線環(huán)網(wǎng)連接就地控制器(分控器)的方式實現(xiàn)通訊冗余。
主控器與分控器的環(huán)路總線結(jié)構(gòu)主要防范了環(huán)路中單一故障點風(fēng)險。例如,潛在故障點B或C發(fā)生時,其他分控器仍可通過另一端正常的總線進(jìn)行返回通訊。但在潛在故障點A發(fā)生以及潛在故障點B和C同時發(fā)生時,系統(tǒng)不再具備正常通訊能力。
創(chuàng)新的多總線結(jié)構(gòu),進(jìn)一步發(fā)展了主控制和分控器通訊冗余能力,更加穩(wěn)定可靠。
主控器通過雙TCP/IP連接網(wǎng)絡(luò)交換機,同時通過4組RS-485總線,每個分控器順序接入雙RS-485總線。在潛在故障點A、B、C、D單個或同時發(fā)生時,系統(tǒng)仍保持完整的通訊能力,且分控器還可擴展選用TCP/IP直接連接網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)真正可靠的多總線通訊冗余。
多總線結(jié)構(gòu)并非簡單的通訊端口疊加,而是要實現(xiàn)可靠穩(wěn)定的通訊冗余。系統(tǒng)具備智能通訊監(jiān)控,故障自行恢復(fù)的同時,通過虛擬IP技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備在系統(tǒng)中的唯一映射,避免邏輯混淆;采用負(fù)載平衡機制,實現(xiàn)多總線同時通訊時傳輸速度翻倍,具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)勢。
地鐵門禁系統(tǒng)的應(yīng)用展望
除上述內(nèi)容外,創(chuàng)新的分布式多總線地鐵ACS系統(tǒng),還采用三層拓?fù)滠浖軜?gòu)、組態(tài)設(shè)計等新技術(shù),為與綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成提供標(biāo)準(zhǔn)可靠的接口,為后續(xù)線路接入搭建標(biāo)準(zhǔn)化的接口平臺,全面滿足地鐵運營方的“更安全、更可靠、更智能”的需求。
分布式多總線系統(tǒng)ACS系統(tǒng)不僅適應(yīng)于軌道交通行業(yè),還將廣泛應(yīng)用于機場、銀行、大型集團,具有廣泛的技術(shù)發(fā)展前景和市場潛力。
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