智能門(mén)禁控制系統(tǒng)是保安監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分. 在機(jī)關(guān)單位、工廠、公司等多種場(chǎng)所,為了工作、生活的安全,需要進(jìn)行封閉式管理. 傳統(tǒng)的方法是由警衛(wèi)人員對(duì)進(jìn)出口進(jìn)行驗(yàn)證或登記后才放行,這種方法效率低,而且占用人力[1 ] . 本文介紹一種智能門(mén)禁控制器的軟件設(shè)計(jì).

1 　系統(tǒng)組成
    門(mén)禁控制系統(tǒng)是在建筑物內(nèi)的主要管理區(qū)的出入口、電梯廳、主要設(shè)備控制中心機(jī)房、貴重物品庫(kù)房等重要部位的通道口安裝門(mén)磁開(kāi)門(mén)、電控鎖、讀卡器等控制裝置,系統(tǒng)框圖如圖1 所示. 由中心控制室監(jiān)控,系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)多重任務(wù)的處理,能夠?qū)Ω魍ǖ揽诘奈恢?、通過(guò)對(duì)象及通過(guò)時(shí)間等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,以適應(yīng)小區(qū)、辦公樓的公共安全管理.

2 控制器軟件的設(shè)計(jì)
    門(mén)禁系統(tǒng)的主要工作過(guò)程是:先從讀卡器讀取卡號(hào),并獲得讀卡器號(hào),接著根據(jù)卡號(hào)和讀卡器號(hào)到持卡人信息表、讀卡器表、群組表里去檢索信息,然后根據(jù)門(mén)屏蔽字查門(mén)的時(shí)段表,再查門(mén)的時(shí)段屬性,最后根據(jù)所得信息發(fā)送命令并保存事件信息. 為此,門(mén)禁系統(tǒng)可劃分為五個(gè)表: (以一個(gè)能容納20 000 人,1 000 個(gè)組,32 個(gè)門(mén),每門(mén)64 個(gè)時(shí)段的控制器來(lái)設(shè)計(jì)) .

(1) 持卡人信息表:

    其中,卡號(hào)為一個(gè)6 位的十進(jìn)制數(shù),卡類型包括卡片種類和卡片狀態(tài)[2 ] . 卡片種類(級(jí)別) 分為四種:
普通卡———受時(shí)限(日期或次數(shù)) 、時(shí)段限制的卡片;

巡更卡———只記錄讀卡時(shí)間無(wú)其它功能的卡片;

超級(jí)卡———受時(shí)限(日期或次數(shù)) 限制,不受時(shí)段限制的卡片;

維護(hù)卡———除具有普通卡的功能,還能用于解除控制器防拆報(bào)警使之恢復(fù)正常工作狀態(tài)的卡片.[nextpage]

卡片狀態(tài)有5 種:
    正常卡片———具有正常功效的卡片; 掛失卡片———聲明遺失的卡片;禁用卡片———被停止使用的卡片;失效卡片———超過(guò)使用時(shí)限的卡片;待用卡片———

未到啟用日期的卡片.
    群組號(hào)表示該持卡人屬于哪個(gè)群組. 時(shí)限有限天、限次和既限天又限次3 種. 其中時(shí)限中的限次和持卡人當(dāng)前位置在程序中動(dòng)態(tài)變化,其它項(xiàng)在程序中固定不變. 以上每個(gè)持卡人信息占用16 個(gè)字節(jié),按10 000人計(jì)算,共占用160 K字節(jié).

(2) 群組表: (平均10 人為1 組,共2 000 組)

    群組表主要是用于確定每一個(gè)組所能出入的有效門(mén)和有效時(shí)段. 包括以下幾個(gè)部分:
門(mén)屏蔽字節(jié):每1bit 代表1 個(gè)門(mén)的屏蔽位,1 代表此門(mén)有效,表示本群組能使用此門(mén). 0 表示無(wú)效,本群組不能使用此門(mén). 共4 字節(jié). 時(shí)段屏蔽字節(jié):同上,每1bit 代表1 個(gè)時(shí)段有效或無(wú)效,每個(gè)門(mén)最大有64 個(gè)時(shí)段,占用8 字節(jié). 最多32個(gè)門(mén),占用256 字節(jié).
以上每個(gè)組占用260 字節(jié),1 000 個(gè)組共占用260K字節(jié).

(3) 時(shí)段表: (每天8 個(gè)時(shí)段,8 天(1 周7 天+ 節(jié)假日1 天) )
    時(shí)段表用于記錄具體的每一時(shí)段的起始時(shí)間和終止時(shí)間,以及每一時(shí)段的屬性. 包括以下部分:

以上每個(gè)時(shí)段占用6 個(gè)字節(jié),每天8 個(gè)時(shí)段,8天,32 個(gè)門(mén),共用12 K字節(jié).

(4) 讀卡器表: (最大64 個(gè)讀卡器)
    讀卡器號(hào)用于讀卡器地址和門(mén)號(hào)的對(duì)照;物理源地址表示持卡人所在區(qū)的區(qū)號(hào);目的地址表示持卡人要前往區(qū)的區(qū)號(hào);邏輯源地址是在要防反傳時(shí)用的,表示持卡人可直接從這些區(qū)到該讀卡器讀卡. 每1bit 表示一個(gè)區(qū),為1 時(shí)表示有效,為0 表示無(wú)效,最多可表示64 個(gè)區(qū).[nextpage]

(5) 事件表:
    事件表用于存放每一條事件信息. 包括以下幾部分:
卡號(hào)(3 個(gè)字節(jié)) 　門(mén)地址(1 個(gè)字節(jié)) 　事件種類(1 個(gè)字節(jié)) 　讀卡時(shí)刻

    其中,門(mén)地址一個(gè)字節(jié)可表示250 個(gè)門(mén)(只用32個(gè)門(mén)) ;

    事件種類可表示32 種事件,現(xiàn)已定義的事件如下:

    讀卡引發(fā)事件:1. 介質(zhì)出門(mén);2. 介質(zhì)開(kāi)門(mén);3. 維護(hù);4. 超時(shí)限;5. 巡更;6. 掛失

    非讀卡引發(fā)事件:7. 非法開(kāi)門(mén);8. 遙控開(kāi)門(mén);9. 機(jī)箱打開(kāi);10. 機(jī)箱關(guān)閉;11. 讀卡器防拆; 12. 讀卡器恢復(fù);13. 設(shè)防;14. 撤防;15. 電池失效;16. 電池投入;17.市電掉電;18. 進(jìn)入常開(kāi);19. 退出常開(kāi);20. 超時(shí)未關(guān);21. 關(guān)門(mén).

    每條事件消息將占用6 個(gè)字節(jié)(不超過(guò)4 min) ,或12 個(gè)字節(jié)(超過(guò)4 min) ;

讀卡時(shí)刻的表示方法如下:
    讀卡時(shí)刻字節(jié)存儲(chǔ)的是本次讀卡時(shí)刻和上一次讀卡時(shí)刻的差值,若差值大于254 (4. 2 min) ,則將此字節(jié)置為255 (FF) ,同時(shí)在下一個(gè)連續(xù)的6 個(gè)字節(jié)存放本次讀卡的絕對(duì)時(shí)刻(年月日時(shí)分秒) .

3 　軟件的實(shí)現(xiàn)
    門(mén)禁系統(tǒng)的軟件主要由管理中心計(jì)算機(jī)上的軟件和門(mén)禁控制器上的軟件組成. 為敘述方便,以下門(mén)禁控制器簡(jiǎn)稱為門(mén)控器.

    在門(mén)禁系統(tǒng)中,門(mén)控器上的軟件所執(zhí)行的主要功能有建表,添加、更改和刪除表內(nèi)容,對(duì)讀卡事件做判斷處理和存儲(chǔ)各種事件. 與門(mén)禁系統(tǒng)有關(guān)的任務(wù)有門(mén)禁系統(tǒng)任務(wù)(也就是讀卡事件處理任務(wù)) 、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收任務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)、系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)任務(wù),還有數(shù)據(jù)采集的中斷服務(wù)程序. 另外,還有個(gè)根任務(wù),它執(zhí)行硬件設(shè)備的初始化,定義幾個(gè)表的結(jié)構(gòu)數(shù)組,創(chuàng)建各任務(wù)、信號(hào)量、消息隊(duì)列、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)緩沖池. 根任務(wù)完成這些事情后把自己刪除掉,使當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的就緒任務(wù)進(jìn)入運(yùn)行態(tài)[3 ] .

3. 1 　讀卡事件處理任務(wù)
    讀卡事件處理任務(wù)的過(guò)程:首先,采集數(shù)據(jù)的中斷服務(wù)程序發(fā)來(lái)的事件標(biāo)志激活該任務(wù),從緩沖池中讀取卡號(hào)和讀卡器號(hào),或者還有密碼;其次,根據(jù)卡號(hào)、讀卡器號(hào)和當(dāng)前的讀卡時(shí)間,到持卡人信息表、讀卡器表、群組表里去檢索信息;然后,根據(jù)群組表里的門(mén)屏蔽字去查門(mén)的時(shí)段表、門(mén)的時(shí)段屬性;最后,根據(jù)所得信息執(zhí)行命令并保存事件內(nèi)容、修改使用次數(shù)和人員位置數(shù)據(jù)等. 該任務(wù)的優(yōu)先級(jí)為200 ,用獲取信號(hào)量的辦法與網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)任務(wù)互斥開(kāi). 因?yàn)樵撊蝿?wù)涉及到幾個(gè)表,數(shù)據(jù)量比較大,所以堆?？臻g較大,為500 K.通過(guò)發(fā)巡更事件與巡更任務(wù)通信[3 ] . 超級(jí)卡程序比普通卡的程序少一項(xiàng)時(shí)段判斷的過(guò)程,其它的與普通卡程序一樣;維護(hù)卡程序?qū)崿F(xiàn)解除門(mén)控器防拆報(bào)警使之恢復(fù)正常工作狀態(tài);巡更卡程序發(fā)送巡更標(biāo)志給巡更任務(wù). 關(guān)于是否違反防反傳規(guī)定,要視具體工程和客戶的要求而定.

3. 2 　巡更任務(wù)
    操作員在監(jiān)控管理中心設(shè)置巡更路線和巡更時(shí)間表,而后下傳到門(mén)控器上. 巡更任務(wù)通過(guò)接收讀卡事件處理任務(wù)發(fā)來(lái)的巡更事件標(biāo)志,根據(jù)當(dāng)前時(shí)間和巡更時(shí)間表,判斷巡更是否到位,并向監(jiān)控管理中心計(jì)算機(jī)發(fā)送信息,決定是否報(bào)警. 巡更站就是讀卡機(jī),在規(guī)定的時(shí)刻和誤差范圍內(nèi)讀卡,表示巡更到位,否則表示巡更不到位. 巡更任務(wù)的優(yōu)先級(jí)較低, 取100 , 堆棧取6 000 ,該任務(wù)可搶占,時(shí)間片為50 ns.[nextpage]

3. 3 　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收任務(wù)
    網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收任務(wù)的功能為接收管理中心計(jì)算機(jī)或其它門(mén)控器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)和命令,根據(jù)這些命令和數(shù)據(jù),執(zhí)行相應(yīng)的建表、添加、更改、刪除、維護(hù)和讀事件等操作. 該任務(wù)的優(yōu)先級(jí)取190 ,堆棧設(shè)為600 K,可搶占. 采用客戶/ 服務(wù)器的通信模式,接受數(shù)據(jù)的門(mén)控器為服務(wù)器,發(fā)送數(shù)據(jù)的管理中心計(jì)算機(jī)為客戶.為了通信方便,我們自己定義了一套數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷?具體格式如下:

    因?yàn)椴荒軐?duì)flash 存儲(chǔ)器進(jìn)行單個(gè)字節(jié)的擦除和改寫(xiě),只能一個(gè)一個(gè)模塊整塊擦除,再重新寫(xiě),所以門(mén)禁控制器上的數(shù)據(jù)表只采用新建和重建兩個(gè)命令(flash 的擦除次數(shù)可達(dá)100 萬(wàn)次) .

3. 4 　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)和系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)任務(wù)
    數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)的主要功能是定期把SDRAM 里的事件數(shù)據(jù)保存到flash 存儲(chǔ)器和管理計(jì)算機(jī)上. 系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)任務(wù)主要是響應(yīng)其它系統(tǒng)的要求,比如火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警時(shí)要求把有關(guān)的門(mén)打開(kāi),而安全防范系統(tǒng)在遇盜時(shí),需把有關(guān)的門(mén)關(guān)閉. 該任務(wù)的優(yōu)先級(jí)要求比較高,取230.

    持卡人信息表、群組表、時(shí)段屬性表和讀卡器表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義的程序清單如下

4 結(jié)語(yǔ)
    本文主要闡述了門(mén)禁控制器軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).詳細(xì)說(shuō)明了門(mén)禁控制系統(tǒng)的組成、基本結(jié)構(gòu)、工作方式及功能功述;系統(tǒng)分析了門(mén)禁控制系統(tǒng)的工作原理. 門(mén)禁控制器系統(tǒng)應(yīng)用于出入口管理系統(tǒng),提供了較高的安防保障,并日益被推廣.