物联网无线门禁系统设计方案.docx
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物联网无线门禁系统设计方案
物联网无线门禁系统
设计方案书
二零一三年七月
一、系统概述
1.1前言
门禁系统，又称出入管理控制系统，是一种管理相关人员进出的数字化智能管理系统。
在科学技术发达的今天，门禁系统已发展成为一套现代化的、功能齐全的管理系统，早已超出了单纯的对门锁及钥匙的管理，而且还能有助于规范公司内部人员的管理。
它不仅能够时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域、出入时间，礼貌地拒绝不速之客，同时也将有效地保护财产不受侵犯。
因此在当前，门禁管理系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，广泛应用在智能大厦、智能小区、办公室、宾馆等各种房间门、大门、人行通道的管理方面。
传统的门禁解决方案通过布置到每个门点的线缆进行联网和控制。
但是随着项目的一个个展开，越来越多的业内同行及客户开始意识到了有线联网系统自身存在着线缆众多，安装施工麻烦。
例如，传统的锁具（电插锁，磁力锁）既不美观，可靠性也差、断电后无法使用、维护麻烦等方面的缺陷。
因此许多有实力的门禁企业都在探索既能满足安防系统对门禁的苛刻要求，又能避免目前有线联网门禁系统众多缺陷的新型产品，物联网无线实时联网门禁系统逐渐开始被人们所认识并得到一定的应用。
无线实时联网门禁系统采用最新无线传感网技术，是典型的无线实时联网应用系统，不仅可以满足美观、安防及管理上的需求，更为智能楼宇建设提供了BA系统联动接口，可以为楼宇能源、照明、图像监控等系统提供联动接口，提升大楼智能化水平。
1.2物联网无线门禁系统概述
无线实时联网门禁系统是应用无线传感技术，对无线一体化智能宾馆锁实现无线联网，其本质上就是一个物联网系统，所以也可以称为物联网无线门禁系统，就功能而言，在办公楼宇的场合完全可替代传统的有线联网门禁系统。
该系统由无线一体化智能宾馆锁、主控器（含天线扩展模块）及管理软件组成。
智能宾馆锁与主控器之间是通过2.4GHz无线频段进行无线通信。
二、物联网无线门禁系统优势
2.1无需布线、安全可靠、低功耗节能
门禁系统从诞生的第一天开始就伴随着大量的布线，一个完整的门禁系统由读卡器、控制器、电锁、出门开关、门磁、电源、管理中心这八个模块组成，每个模块都需要联线。
同时，门框的正反面和顶部、门的顶部都要打孔安装设备，因此，施工繁琐是很直观的问题。
物联网无线门禁系统将门点的设备简化到了极致：
一把电池供电的锁具。
除了门上面要开孔装锁外，门的四周不需要安装任何辅助设备。
整个系统简洁明了，大幅缩短施工工期，也能大大降低后期维护的成本。
跳频、加密是无线门禁系统的另一个核心。
无线和有线一个很大的区别就是无线信号是在空中传播的，因此很容易受到外界的干扰，同时也很容易被外界所捕获。
因此安全性与可靠性可以说是无线门禁产品的生命线。
物联网无线门禁系统的安全与可靠主要体现在以下两个方面：
无线数据通讯的安全性保证和传输数据的稳定性。
系统通过智能跳频技术来确保信号能迅速避开干扰，同时通讯过程中采用动态密钥和AES加密算法，哪怕是相同的一个指令，每一次在空中传输的通讯包都不一样，让监听者无法截取。
但是，对于无线技术来讲，数据包加密技术大家能理解并接受，而无线的抗干扰能力却是始终绕不开的话题。
针对这一问题，物联网无线门禁专门设计了脱机工作模式，这是一种确保在无线受干扰失效或者中心系统宕机后也能正常开门的工作模式，以无线感应门锁为例，在无线通讯失败时它等同于一把不联网的宾馆锁，仍然可以正常的开关门（和联网时的开门权限一致），用户感觉不到脱机和联机的区别，唯一的区别是脱机时刷卡数据不是即时传到中心，而是暂存在锁上，在通讯恢复正常后再自动上传。
物联网无线门禁系统是一个超低功耗产品，这样会使电池供电的寿命更长；只有电池供电，才有彻底无线的可能。
系统的通讯速度达到了2Mbps，越快的通讯速度意味着信号在空中传输的时间越短，消耗的电量也越少，同时系统采用的锁具是只在执行开关门动作时才消耗电量的。
整个物联网无线门禁系统的静态电流只有20uA，如果按照每天开关门100次来计算，电池可以保证使用1年以上而无需更换。
2.2能对门锁状态进行实时管理，智能、美观、维护方便
经过多年发展的门禁系统早已不满足开关门这么简单的功能，除了闯入报警、异常刷卡报警、门未关好报警、即时挂失、电池低电量报警这些报警功能之外，还具有房间温度检测、灯光联动等功能。
同时，系统还能支持RF-SIM卡，实现手机开门。
采用业界领先的无线传感网技术使门禁系统处于实时联网工作模式，管理中心软件即时反应各门点的刷卡信息、人员照片、开关门状态信息，并且具有非正常开锁报警、电池低电量告警、门锁脱机告警等信息。
物联网无线门禁系统作为典型的物联网应用，将网络延伸到了每一个门点，使每一个门点都有智能感知的功能，同时具有安全、智能、节能、美观的优点。
物联网无线门禁系统的建造，可全面提升安防智能化，所有信息实时传输、所有刷卡开关门信息可追溯、所有报警信息可即时响应，同时还可实现与BA其他系统的智能联动，其总体建设成本和使用成本较常规门禁更低，是联网门禁的革命性产品。
物联网无线门禁系统可以直接替换现有的有线联网或非联网门禁系统。
对于办公楼宇系统，应用物联网无线门禁能明显降低施工工作量，因为没有隐藏的设备及布线工程，所以系统的维护及修理特别简单，只需简单更换电池或者部件即可立即恢复系统工作，降低使用成本。
2.3可实现一卡通用，管理、授权应用方便
可与一卡通其他系统相互兼容，中心管理软件采用B/S架构，操作界面简单易用，管理、授权应用极为方便。
同时TCP/IP的联网方式，使系统具有大容量的扩展空间；通过软件的扩展系统可实现和BA系统的联动。
2.4可与有线门禁系统配合使用
物联网无线门禁系统可与有线门禁配合使用，系统中心通过一套管理软件及门禁主控器，可以全面管理物联网无线门禁系统及有线门禁系统，系统具有统一的操作界面、用户名和权限管理。
三、需求分析
为了体现门禁管理的现代化、功能化、人性化、合理化，对该系统要求采用成熟、实用的系统，并具备将来的可扩充和升级，从而保证该智能化系统工程能够在将来相当长的时期内实用、适用、够用。
在以经济实用、适当超前为原则，重点控制系统规模和造价，以尽可能高的性价比，为用户提供经济、实用、先进的智能化系统。
根据实际需求情况的分析，系统应具备以下主要功能：
门禁管理功能需求：
Ø需要对所有持卡人进行分级管理，每个工作人员都有相应区域的通行权；
Ø当网络故障时，每个门禁控制单元都可独立运行，避免系统因其它原因而瘫痪；
Ø系统控制中心可实时了解每个门禁点的状态；
Ø当出现非法开门等异常情况出现，系统可发出报警，同时启动相应的系统的联动控制。
Ø用户所配置的门禁管理系统需要采用国际先进的系统结构，确保了系统在脱机状态下的可靠性较高，在联机状态下的实时性强的特点。
四、系统设计原则和依据
4.1设计原则
先进性
物联网无线门禁系统的建设要立足于当今国际先进且有发展前途并代表主流趋势的技术，由此实现的系统才可以随着未来信息技术的发展而能不断平滑升级。
如：
系统中网络通讯采用国际流行的TCP/IP协议，无线信号的通讯传输采用的是跳频技术，可实时联网。
主控器内核使用的是工业级的ARM9处理器，主频200兆，可内存三百万条刷卡记录，相当于一台微机，能力超强，可同时处理上百万条信息。
而大部分门禁系统的主控器都采用民用级的处理器，处理能力较弱。
可靠性
保证在任何情况下，用户刷卡都能顺利开、关门。
无线门锁在网络正常的情况下，用户刷卡后是由中心处理门的开关，假如特殊情况，网络不正常，无线门锁即等同于一把普通的离线式宾馆锁，用户刷卡后是由门锁自行处理门的开关，一旦网络恢复正常，门点的开关门信息会自动上传中心。
而离线式宾馆锁已是一个技术完全成熟的产品，其可靠性已被市场广泛认同。
抗干扰性
物联网无线门禁系统通讯传输采用的是跳频技术，当系统受到干扰，通讯传输受阻时，系统会自动跳到其他畅通的频点进行通讯传输，以保证通讯传输的流畅。
该技术等同于当前笔记本电脑普遍采用的无线路由器上网，是一项完全成熟的技术。
安全性
物联网无线门禁系统通讯传输的安全性结合了U盾、动态密钥、AES加密技术技术上已采用当今最新的加密模块，完全可与网上电子银行的安全等级媲美，用户可完全放心使用我们的产品。
系统的设计具有高度的可靠性，产品成熟性能稳定，保证系统长时间无故障运行，即便遭遇事故造成中断后也能确保数据的准确性、完整性和一致性，并可迅速恢复正常。
系统严格控制管理员操作权限，可以采取安装防火墙、安装杀毒软件、网络数据库备份等来保证数据库服务器和各工作站的安全和正常运行。
可实时取消挂失卡、黑名单卡的权限，防止冒用、滥用，确保了整个系统的安全性。
低功耗
对于无线实时联网门禁系统，国内许多颇具实力的同行均在致力研发，但真正的技术瓶颈就是电池供电，因为从离线式转变为在线式（实时联网）锁具的耗电将大大增加，而该系统正是在低功耗领域取得了重大突破。
我们完全可以向用户保证电池一年以上的正常使用。
无线信号无盲区覆盖
主控器加天线扩展模块的设计充分保证了通讯网络的无盲区覆盖。
首先将主控器放到楼宇对应层的弱电间，并接入网线。
同时从主控器引出一根485线，在该楼层走廊吊顶上放置一圈，并在相应位置接上天线扩展模块（每个可管理6道门），这样就保证了网络的无盲区覆盖。
扩展性
通过软件扩展，系统可实现与BA系统的联动
4.2设计依据
系统设计所涉及的设计标准和规范主要有：
《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
《工业企业通信接地设计规范》（GBJ79-1985）
《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB50168-92）
《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
《安全防范系统适用图形符号》（GA/74-94）
《低压配电设计规范》（GB50054-95）
《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2904）
《商用建筑线缆标准》（EIA/TIA-569）
五、系统设计
5.1系统的结构示意图
物联网无线门禁系统结构示意图如图5.1所示：
图5.1无线门禁系统结构示意图
系统采用无线一体化智能宾馆锁，只需将门禁主控器接入公司局域网内即可，门锁与主控器之间通过Wi-Fi无线功能连接传递实时数据。
主控器与服务器之间通过网线连接。
为解决门锁与门禁主控器之间由于无线信号太弱而导致无法正常通信的问题，在走廊顶上可采用RS485总线连接天线扩展模块。
无线门锁采用宾馆锁的造型设计，所有门点读卡、联网等设备均安装在一体化智能宾馆锁内，所以不涉及现场布线施工，也不影响现场环境，施工简便，建设周期极短。
5.2系统的配置说明
本系统采用非接触式射频刷卡管理方案。
物联网无线门禁系统采用物联网和超低功耗微处理技术,结合目前在宾馆里大量使用的成熟智能锁，设计了一套全新的实时联网无线门禁系统。
物联网无线门禁系统在保留传统门禁系统优点同时，兼顾安装方便、美观等需求。
锁具采用宾馆锁造型，造型美观、高档，安装位置和传统的锁具一样，直接安装在门上，无线门锁和门禁主控器之间没有任何线缆连接,通过2.4G无线技术实时联网。
无线门锁采用四节5号电池供电，可使用1年以上。
无线门禁系统主要管理设备及说明：
序号
名称
作用
安装位置和要求
1
一体化智能宾馆锁
门锁执行、存储机构
安装在门上，和传统锁具一样的安装位置
2
无线门禁主控器
无线信号收集器，收集后的信息集中传到中心，同时具有300万条的数据保存能力
安装在弱电井或天花板内，或者挂于走廊上部
3
天线扩展模块
扩展无线信号强度
安装在天花板内
4
管理电脑
提供人机界面，数据存储
安装在机房或控制室
5.3系统的安全性
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