在校園一卡通應(yīng)用中，往往會(huì)牽涉到多個(gè)子系統(tǒng)的整合，由于整合上存在的諸多問(wèn)題，比如接口不一致、通訊方式不同、采用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)等等，所以子系統(tǒng)整合一直是困擾系統(tǒng)集成商的一個(gè)難題。本文將以復(fù)旦大學(xué)光華樓的一卡通系統(tǒng)為例，對(duì)系統(tǒng)組成及功能逐一介紹。

案例概述

復(fù)旦大學(xué)光華樓建于復(fù)旦大學(xué)邯鄲路北校區(qū)，是重點(diǎn)投資建設(shè)的重大項(xiàng)目，也是為迎接2005年復(fù)旦大學(xué)百年校慶而建設(shè)的標(biāo)志性建筑。整個(gè)建筑地下二層，地上三十層，總建筑面積約11萬(wàn)平方米。是集辦公、科研、教學(xué)、公共接待等功能為一體的綜合性大樓。

復(fù)旦大學(xué)光華樓由二幢高層連體主樓及東、西輔樓組成。主樓為30層，除中間連接體為數(shù)據(jù)閱覽區(qū)外其余均為科研辦公區(qū)。東西裙樓各為6層、8層，西裙樓是教學(xué)區(qū)，東裙樓為接待、會(huì)議、科研區(qū)。東、西裙樓地下一層均為車(chē)庫(kù)兼戰(zhàn)時(shí)6級(jí)人防掩體部，主樓地下一層、二層為設(shè)備用房及車(chē)庫(kù)。

復(fù)旦大學(xué)光華樓一卡通系統(tǒng)的主要服務(wù)對(duì)象為內(nèi)部工作人員，系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)門(mén)禁、考勤、巡更、停車(chē)場(chǎng)、會(huì)議簽到等的綜合管理功能。整個(gè)系統(tǒng)門(mén)禁點(diǎn)有1087個(gè)、在線式巡更點(diǎn)有186個(gè)、停車(chē)場(chǎng)有4進(jìn)4出、系統(tǒng)需要和IBMS、消防、CCTV進(jìn)行聯(lián)動(dòng)和整合。

整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)近三年的運(yùn)行，客戶(hù)反響較好，和大樓的IBMS系統(tǒng)的協(xié)作運(yùn)行穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)還經(jīng)受了2005年復(fù)旦大學(xué)百年校慶活動(dòng)的檢驗(yàn)。

系統(tǒng)組成

一卡通系統(tǒng)是在大型或超大型門(mén)禁系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，系統(tǒng)重要設(shè)備網(wǎng)絡(luò)控制器基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)工作。系統(tǒng)僅在一個(gè)網(wǎng)段（如IP地址為：172.10.10.1～172.10.10.254的網(wǎng)段），門(mén)禁管理就可達(dá)到7620個(gè)門(mén)（254×30），如每門(mén)可雙向讀卡控制，則可安裝 15240個(gè)讀卡器。

系統(tǒng)采用分布式二層構(gòu)架，上層通信，即各網(wǎng)絡(luò)控制器和門(mén)禁工作站/服務(wù)器之間完全基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。而下層，也即網(wǎng)絡(luò)控制器和門(mén)禁控制器I/O聯(lián)動(dòng)控制器MCU及其它控制器之間是基于RS485進(jìn)行通信。

每個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制器均被設(shè)定一個(gè)IP地址，可以模塊化地掛接15臺(tái)控制器設(shè)備，如：15臺(tái)門(mén)禁控制器（兩門(mén)控制器）、I/O聯(lián)動(dòng)控制器等。下層各控制器和網(wǎng)絡(luò)控制器之間的RS485通信采用高效的事件觸發(fā)機(jī)制，一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)控制器可控制30個(gè)節(jié)點(diǎn)（門(mén)）。

系統(tǒng)遵循工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，控制判斷均由網(wǎng)絡(luò)控制器完成，其中一臺(tái)或者多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)生故障不會(huì)影響到其它網(wǎng)絡(luò)控制器的正常工作。網(wǎng)絡(luò)控制器采用穩(wěn)定高效的工業(yè)級(jí)嵌入式RSIC 32Bit CPU，系統(tǒng)還加入了設(shè)備的自診斷機(jī)制，對(duì)故障的發(fā)現(xiàn)和排除均能做到智能化和及時(shí)性。

在緊急情況下，網(wǎng)絡(luò)控制器門(mén)禁控制器和讀卡器，均備有緊急卡功能，即使系統(tǒng)多處斷線，各控制器仍能脫機(jī)正常運(yùn)行，各受控門(mén)仍可被正常控制。

網(wǎng)絡(luò)控制器完成系統(tǒng)的判斷和邏輯控制，它的操作系統(tǒng)不采用通行的Windows或者Linux平臺(tái)，這使它能夠有效地把黑客和計(jì)算機(jī)病毒均拒之門(mén)外。

系統(tǒng)還采用了數(shù)據(jù)全程加密技術(shù)，讀卡器與門(mén)禁控制器之間、門(mén)禁控制器與網(wǎng)絡(luò)控制器之間的通信均全程加密。

為了適應(yīng)智能化系統(tǒng)集成的趨勢(shì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了I/O控制器，它可以隨機(jī)地掛接在網(wǎng)絡(luò)的任何位置，用于完成復(fù)雜的多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，如與CCTV、消防、報(bào)警、設(shè)備管理等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。

系統(tǒng)整合

1、與校園網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換

在項(xiàng)目中，需要和復(fù)旦大學(xué)校園網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行人員數(shù)據(jù)交換，但是考慮到校園網(wǎng)安全，二系統(tǒng)間通訊只能在一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)層面進(jìn)行，不直接和復(fù)旦校園網(wǎng)連接，所以這給系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換帶來(lái)了一定的難度。

在系統(tǒng)實(shí)施時(shí)，采用了XML方式，將學(xué)校部門(mén)和人員數(shù)據(jù)全部一次導(dǎo)入到一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)學(xué)校人員數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，將人員的基本信息寫(xiě)入到對(duì)應(yīng)的人員卡片中，再將此卡片拿到系統(tǒng)的專(zhuān)用數(shù)據(jù)讀卡器進(jìn)行刷卡讀入，軟件會(huì)將讀卡器讀取的人員信息自動(dòng)更新到數(shù)據(jù)庫(kù)，以此來(lái)完成了數(shù)據(jù)交換和更新。

2、與錄像監(jiān)視系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

當(dāng)某門(mén)禁點(diǎn)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，系統(tǒng)具有報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，門(mén)禁系統(tǒng)除能聯(lián)動(dòng)錄像監(jiān)視實(shí)時(shí)記錄事件點(diǎn)的圖像外，還能將相應(yīng)的攝像機(jī)信號(hào)切換到指定的監(jiān)視器上，以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能。

系統(tǒng)提供了一個(gè)SOCKET的網(wǎng)絡(luò)接口，提供給第三方集成商，通過(guò)這個(gè)接口可實(shí)時(shí)獲取系統(tǒng)各設(shè)備的狀態(tài)信息。在本項(xiàng)目中，由于系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)上，為了能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)設(shè)置了一臺(tái)服務(wù)器作為整合服務(wù)器，此服務(wù)器通過(guò)兩塊網(wǎng)卡分別連接到一卡通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)所有設(shè)備的實(shí)時(shí)信息通過(guò)SOCKET發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)整合軟件，監(jiān)控系統(tǒng)整合軟件對(duì)信息進(jìn)行條件比對(duì)和過(guò)濾以后，再進(jìn)行對(duì)應(yīng)的視頻聯(lián)動(dòng)處理。

3、和IBMS系統(tǒng)整合

IBMS 是大廈智能系統(tǒng)的核心，屬于整個(gè)IB系統(tǒng)的最高監(jiān)控與管理層。它通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)將各子系統(tǒng)集成到同一個(gè)管理平臺(tái)上，建立起整個(gè)建筑的中央監(jiān)控與管理界面。通過(guò)一個(gè)可視化的、統(tǒng)一的圖形窗口界面，系統(tǒng)管理員可以十分方便、快捷地實(shí)現(xiàn)大廈內(nèi)被集成的各功能子系統(tǒng)以及相應(yīng)更下層功能系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)視、控制和管理等功能。

由于復(fù)旦光華樓的智能化程度極高，所以需求IBMS系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲得各個(gè)子系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)。而該一卡通系統(tǒng)能夠提供OPC SERVER，IBMS系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口，就可以實(shí)時(shí)地獲取一卡通系統(tǒng)所有設(shè)備的狀態(tài)。

在復(fù)旦的項(xiàng)目中，由于點(diǎn)數(shù)較多，相應(yīng)設(shè)備也很多，所以在OPC SERVER中對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行分組，以區(qū)域作為大的范圍劃分，再以樓層進(jìn)行劃分，再對(duì)設(shè)備類(lèi)型進(jìn)行劃分，并且在OPC SERVER中直接將點(diǎn)的名稱(chēng)以中文方式表達(dá)出來(lái)，這樣方便了IBMS系統(tǒng)的整合設(shè)計(jì)人員，加快了系統(tǒng)的整合進(jìn)度。

整個(gè)復(fù)旦光華樓門(mén)禁管理超過(guò)1000道門(mén)，每道門(mén)有4個(gè)檢測(cè)點(diǎn)：門(mén)磁偵測(cè)、繼電器輸出、報(bào)警輸出、開(kāi)門(mén)按鈕，另外有讀卡頭約1100個(gè)，硬件聯(lián)動(dòng)輸入輸出點(diǎn)約4000個(gè)，設(shè)備狀態(tài)點(diǎn)約600個(gè)，總計(jì)在OPC SERVER上需要反映的各種點(diǎn)有約13000個(gè)，這13000個(gè)的狀態(tài)都要能實(shí)時(shí)地提供給IBMS系統(tǒng)。

系統(tǒng)能夠工作在100M網(wǎng)絡(luò)，并且采用了先進(jìn)的事件偵聽(tīng)和響應(yīng)機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)控制器NCU能自動(dòng)將各設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換成一條事件信息，并實(shí)時(shí)地發(fā)送給OPC SERVER，OPC SERVER僅僅需要打開(kāi)若干端口進(jìn)行消息的偵聽(tīng)和響應(yīng)即可。在本項(xiàng)目中，所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種狀態(tài)改變對(duì)應(yīng)的事件共有90多種類(lèi)，所有這些事件發(fā)生之后，在1秒鐘內(nèi)即可在IBMS系統(tǒng)中體現(xiàn)，真正做到了實(shí)時(shí)響應(yīng)。

OPC SERVER單臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器可支持20480個(gè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)，并該服務(wù)器采用智能的執(zhí)行調(diào)度策略，使在多端口通訊的配合下，可以確保IBMS系統(tǒng)迅捷地獲得各設(shè)備的狀態(tài)。

OPC SERVER服務(wù)器在軟件處理上還采用了先進(jìn)的內(nèi)存緩存技術(shù)和內(nèi)存索引表技術(shù)，將設(shè)備狀態(tài)變化及時(shí)地更新到OPC CLIENT，這從軟件上來(lái)保障設(shè)備狀態(tài)變化能在IBMS系統(tǒng)中反映出來(lái)的實(shí)時(shí)性。

結(jié)語(yǔ)

早期的門(mén)禁系統(tǒng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)的穩(wěn)定，一般都只具有基本的門(mén)禁功能。隨著門(mén)禁技術(shù)的不斷成熟，門(mén)禁系統(tǒng)在穩(wěn)定性方面已經(jīng)非常強(qiáng)，在此基礎(chǔ)上，由門(mén)禁系統(tǒng)不斷擴(kuò)展，衍生出了考勤、消費(fèi)、停車(chē)、梯控、巡更、會(huì)議簽到等子系統(tǒng)，形成為今天的一卡通，并且還發(fā)展出了完備的與其它系統(tǒng)進(jìn)行整合軟硬件接口。