CN206788949U - 一种双网络区域对等通讯门禁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双网络区域对等通讯门禁系统，包括控制中心工作站、服务器、访客管理端、多个双网口、若干读卡器、若干组分控，控制中心工作站、服务器、访客管理端及多个双网口通过TCP/IP网络连接；每个双网口与一个读卡器连接，并与一组分控连接，分控与生物识别读卡器、指纹读卡器或考勤读卡器连接。该系统采用双网口设计，避免了网络故障对系统数据传递的影响，当服务器与控制中心工作站之间的通信失败，常驻持卡人的访问控制和其他安全功能仍然会继续运行。

Description

一种双网络区域对等通讯门禁系统

技术领域

本实用新型涉及智能门禁技术领域，具体涉及一种双网络区域对等通讯门禁系统。

背景技术

在办公楼、机场、监狱、地铁站、火车站、海关、商场等高安全场所均需要使用智能通道门禁管理系统。目前，智能通道门禁管理系统品牌繁多，现有的大部分智能通道门禁管理系统一般采用单网口、单总线或分路总线方式：即控制器和上位机只能通过单一网络接口通讯，与从机之间也都是单一链路管理，这就会造成网络故障，进而影响整个系统的安全。此外，上位机的随机管理信息无法直接传达，单一控制器的数据容量不能根据现场不同部门用户的多少在脱机状态下调配存储区域。

发明内容

本实用新型为了解决现有技术所存在的问题，提供一种双网络区域对等通讯门禁系统，该系统采用双网口设计，避免了网络故障对系统数据传递的影响，当服务器与控制中心工作站之间的通信失败，常驻持卡人的访问控制和其他安全功能仍然会继续运行。

本实用新型采用的技术方案如下：一种双网络区域对等通讯门禁系统，包括控制中心工作站、服务器、访客管理端、多个双网口、若干读卡器、若干组分控，控制中心工作站、服务器、访客管理端及多个双网口通过TCP/IP网络连接；每个双网口与一个读卡器连接，并与一组分控连接，分控与生物识别读卡器、指纹读卡器或考勤读卡器连接。

优选地，所述双网口包括相连接的主机CPU和共享存储区，其中主机CPU通过PCI总线与10M自适应以太网控制器、100M自适应以太网控制器连接，共享存储区与Multibus总线连接。

优选地，所述共享存储区设置在主机CPU内，主机CPU通过双口RAM与Multibus总线连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要如下：

1、采用双网口设计，避免了网络故障对系统数据传递的影响，也可以灵活转变各个网口的接口性质和功能用途，纵向分别与上位机(即控制中心工作站)通讯或向下与从机(即分控)通讯，横向又可以显示数据对等交换。主机与从机之间由闭环的总线结构首位相连，保证主从机之间不会因总线的某一点出现故障而不能通讯。

2、本实用新型能独立于门禁系统的服务器在现场同时进行大量数据的处理、储存和传输，这意味着在网络通讯中断的情况下安全监控仍然能正常工作；支持灵活的配置方式来满足特殊的场所需求：支持与在同一局域网、广域网内的任何门禁系统控制器的对等通讯，即无需服务器在线，也能通过使用TCP/IP协议的LAN/WAN与其他门禁控制器直接通信，以便独立于服务器进行监控、备份和控制。

3、采用分布式智能控制机制，从而可以不依赖门禁系统的服务器而独立工作，如果门禁系统的服务器和控制中心工作站之间的通信失败，常驻持卡人的访问控制和其他安全功能仍然会继续运行，对持卡人的影响被减小到最小。

4、采用数据透传技术进行数据传输，数据透传是指应用管理端可以通过控制器将设置的信息透传发送到系统前端的显示设备中(如带显示屏的读卡器)，从而大部分逻辑代码可以在上位机来实现(包括加解密)，大大的节省了嵌入式处理时间。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图；

图2是双网口的设计结构示意图；

图3是实现数字语音的结构框图。

具体实施方式

下面将结合实施例和说明书附图对本实用新型做进一步说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

参见图1，本实用新型双网络区域对等通讯门禁系统包括控制中心工作站、服务器、访客管理端、多个单网口、多个双网口、若干读卡器、若干组分控，控制中心工作站、服务器、访客管理端、多个单网口及多个双网口通过TCP/IP网络连接；每个单网口与一个读卡器连接，并与一组分控连接，分控与生物识别读卡器、指纹读卡器或考勤读卡器连接；同理，每个双网口与一个读卡器连接，并与一组分控连接，分控与生物识别读卡器、指纹读卡器或考勤读卡器连接。一组分控里一般至少包括2个分控，多个分控分别与单网口或多网口连接。访客管理端分为访客管理自助服务终端和访客管理接待客户端。

双网口的结构如图2所示，包括相连接的主机CPU和共享存储区，其中主机CPU通过PCI总线与10M自适应以太网控制器(图中的网络A)、100M自适应以太网控制器(图中的网络B)连接，共享存储区与Multibus总线连接。共享存储区可设置在主机CPU内，此时由主机CPU通过双口RAM与Multibus总线连接。

双网卡冗余有效提高了本地网络接口的可靠性，本实用新型所采用的智能双网络技术及模块，将双网的管理和切换交由专门的处理器负责，通过共享存储区与主机进行数据交换，由此提高双网的切换速度和系统的处理速度。嵌入式智能双以太网系统自带有一个CPU，是一种相对独立、可单独工作的基于以太网的智能系统，采用双网冗余技术实现系统的互联。双网口主要实现以下两个功能：

1.通过PCI总线控制网络A、网络B的报文收发；监控网络状态，实现双网的管理和切换。完成报文的处理，将接收的报文分析后，把发送到本站点的数据接收下来，把不是发送到本站点的数据丢弃。将需要发送的数据打包后发送出去。这样可以减轻系统的负载，提高处理速度。

2.通过共享存储区实现与主机的数据交换。主机把需要发送的数据通过共享存储区送到智能双网络模块；通过共享存储区从智能双网络系统接收数据。嵌入式智能双以太网系统采用实时操作系统。

在本系统中两个网卡配置成同一个IP地址。在同一个时刻，只有一块网卡处于运行状态(称为工作网卡)，另一块处于后备状态(称为备份网卡)。双网切换过程中，有一个任务检测当前工作网卡和备份网卡的状态，当发现正在运行的网卡出现故障时，切换到另一块能工作的备份网卡上。切换之后，备份网卡成为当前工作网卡。此功能对于网络层及以上的各层完全是透明的。

发送数据的过程是这样的，上位机将需要发送的数据放入双口RAM，然后发中断。本系统内的CPU收到中断后，从双口RAM读取数据，按照用户要求的报文格式将数据处理后通过当前的工作网卡发送出去，完成数据的发送。接收数据的过程是这样的，本系统内的CPU通过当前的工作网卡收到报文后，首先判断该报文是否是发给本站的，如果不是发给本站的报文就丢弃；如果是发给本站的报文，则将报文处理后把数据放入双口RAM，然后向上位机发中断。上位机收到中断后从双口RAM读取数据，完成数据的接收。

本实用新型采用数据透传技术来进行数据的传输，在数据的传输过程中，被传输的这组数据不发生任何形式的改变，即不竭断、不分组、不编码、不加密、不混淆等，仿佛传输过程是透明的一样，原封不动地到了最终接收者手里。透传即是透明传送，也就是传送网络不管传输的业务如何，只负责将需要传送的业务传送到目的节点，同时保证传输的质量即可，而不对传输的业务进行处理。在本实用新型中透传IC卡的APDU指令，上位机可以直接操作IC卡中的内容，这样大部分逻辑代码就可以在上位机来实现(包括加解密)，大大的节省了嵌入式处理时间。

数据透传借助数字语音技术来实现，生物识别读卡器将模拟语音信号转换为数字语音信号后，再通过分控、双网口传输给控制中心工作站及服务器。数字语音使用波形存储法处理、记录及存储过程：首先用麦克风取得语音的电模拟量信号，经适当放大后，A/D转换器以一定的频率对其进行采样并转换为二进制数字量，并实时地对其进行编码，实现对实时数据的压缩以减少数据量，然后送入数据存储器中储存。随后对数字语音进行还原：按一定顺序从数据存储器中读出数据，以对应的算法进行解码，合成为语音数据，这是一种实时的数据解压过程，恢复的语音数据送入D/A转换器还原成语音的模拟信号输出。实现数字语音的关健技术为：

1.语音的差分输入：用两个背对背的话筒通过接入差分放大器两端进行放大可消除背景噪声。

2.语音信号电压为毫伏级，若直接接入单片机进行AD转换，则会有较大的误差，因此先经前级放大电路，放大到伏量级，这就保证了转换精度，经调试，增益100倍可满足要求。

3.前后级带通滤波器的截止频率以及增益设计：由于语音频率在300Hz-3.4KHz范围，因此使带通滤波器上下截止频率分别在3.4KHz和300Hz左右，增益为1，这样可消除噪声干扰。

4.电平位移电路：为保证接入单片机的电压极性为正，加一分压电路即可实现。分压电路可由可变电阻实现。

5.末级功放：由于要推动喇叭动作，因此需足够的功放，在此用可变电阻和一块LM386芯片，不仅可实现足够增益(可达200多倍)，还能进行音量的调控。

首先由话筒将几毫伏的语音信号转化为电信号，经放大、滤波处理后变为0-2.4V的符合A/D采样要求的语音信号，通过A/D转换为数字信号后再将数字化的语音信号存放在大容量的存储器中；回放时，将数字化的语音信号经D/A转化、滤波放大后驱动喇叭发出声音。本系统所需的硬件电路一般包括以下几部分：滤波电路、放大电路、电平位移电路、A/D转换器、单片机、大容量存储器和D/A转换器。为简化电路，系统核心部件采用了内部集成了A/D、D/A的SOC单片机C8051F005，系统设计框图如图3所示：

1.前置放大器(即差分放大器)由语音输入级和中间放大级组成，其中语音输入采用了双话筒背景噪声对消技术，可大大削弱背景噪声的影响，提高语音的录放质量。

2.带通滤波器。为了防止频谱混叠失真及提高信噪比，可以采用低通滤波器级联高通滤波器的方法组成带通滤波器来实现。如果采用分立元件构成该滤波器，有源滤波器是最佳选择，因为它采用集成运放与阻容元件构成，具有体积小、工作频率范围宽、对信号没有衰减甚至还可以放大、输入阻抗高、输出阻抗低并且便于多个有源滤波器之间级联等优点。本实施例选择有源带通滤波器，由运算放大器TLO82组成。其中心频率为f0＝1000Hz，通带为300Hz-3.4KHz，品质因数可调。

3.语音存储和回放。语音存储时，需采样信号对模拟语音输入信号进行采样，采样速率为8k/s。由单片机C8051F005内置A/D转换器完成。语音回放时，须将已存储的数字化语音信号的数据经过单片机C8051F005内置D/A变换器恢复为模拟语音信号。

4.后级放大器，主要用于驱动喇叭产生声音，此功能由LM386加外围电路组成。

读卡器支持近距离无线通讯技术(NFC)。NFC的设备可以在主动或被动模式下交换数据。在被动模式下，启动NFC通信的设备，也称为NFC发起设备(主设备)，在整个通信过程中提供射频场(RF-field)，它可以选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种传输速度，将数据发送到另一台设备。另一台设备称为NFC目标设备(从设备)，不必产生射频场，而使用负载调制(load modulation)技术，即可以相同的速度将数据传回发起设备。此通信机制与基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接触式智能卡兼容，因此，NFC发起设备在被动模式下，可以用相同的连接和初始化过程检测非接触式智能卡或NFC目标设备，并与之建立联系。

在主动模式下，每台设备要向另一台设备发送数据时，都必须产生自己的射频场。发起设备和目标设备都要产生自己的射频场，以便进行通信。这是对等网络通信的标准模式，可以获得非常快速的连接设置。

移动设备主要以被动模式操作，可以大幅降低功耗，并延长电池寿命。在一个应用会话过程中，NFC设备可以在发起设备和目标设备之间切换自己的角色。利用这项功能，电池电量较低的设备可以要求以被动模式充当目标设备，而不是发起设备。

本实用新型在门禁系统加入NFC读卡器后，智能手机可用于配置门锁，因此房主可以向特定人员或群体授予临时进入权限。例如，清洁服务人员只能在上午10点至11点之间进入，而紧急服务人员可以在收到通知的第一时间获得进入权限。在公寓大楼中，可编程门锁也尤其有用，高流动率可能会导致频繁的钥匙控制。通过将支持NFC的智能卡用作钥匙，酒店住客可以更快地进入其房间，只需用卡轻触门锁即可打开房门，再也不用笨手笨脚地摸索卡槽或研究正确的插卡方式。酒店住客甚至可以通过无线方式、电子邮件、短信或Web平台来接收其钥匙，而无需在前台登记入住，并且酒店只需存储较少的塑料卡。在游乐园，NFC腕带可以让儿童自由玩耍，并且在参加各种活动或参观特定场所时，还可以通过腕带获得积分，腕带可以重使复用，使游客能够自由来去。

在设计方案上，NFC控制器使用PR601，PR601提供了前所未有的集成度，将多个分立IC的功能结合在单个封装中，实现了针对访问和工业应用的紧凑型高性价比非接触式读卡器系统的开发。NFC控制器包括微控制器功能且支持基于13.56MHz的多种非接触式读卡器协议。NFC前端使用的MFRC522是一款高度集成的读写IC，用于13.56MHz的非接触式通信。MFRC522读卡器支持ISO/IEC14443A/MIFARE模式。MFRC522内部发送器可驱动读写天线和应答器，而无需额外的有源电路；读写天线设计用于ISO/IEC 14443A/MIFARE卡的通信。接收器模块可稳定、高效地解调和解码来自ISO/IEC 14443A/MIFARE兼容型卡和应答器的信号。数字模块管理全部ISO/IEC 14443A成帧与错误检测(奇偶校验和CRC)功能。

本实用新型集成的安全功能包括：门禁控制、硬盘录像机管理、闯入侦测、警报管理、数据透传、静默报警(语音数据通过共用控制总线上传)、数据对等通讯、持近距离无线通讯技术(NFC)、使用Mifare Plus X卡的重传攻击保护、随机选择持卡人、照片确认、生物识别注册、电子地图、数据管理报告等。系统支持多用户和大容量门禁点的多站点应用软件，每个站点可支持12000个门禁点。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双网络区域对等通讯门禁系统，其特征在于，包括控制中心工作站、服务器、访客管理端、多个双网口、若干读卡器、若干组分控，控制中心工作站、服务器、访客管理端及多个双网口通过TCP/IP网络连接；每个双网口与一个读卡器连接，并与一组分控连接，分控与生物识别读卡器、指纹读卡器或考勤读卡器连接。

2.根据权利要求1所述的双网络区域对等通讯门禁系统，其特征在于，所述双网口包括相连接的主机CPU和共享存储区，其中主机CPU通过PCI总线与10M自适应以太网控制器、100M自适应以太网控制器连接，共享存储区与Multibus总线连接。

3.根据权利要求2所述的双网络区域对等通讯门禁系统，其特征在于，所述共享存储区设置在主机CPU内，主机CPU通过双口RAM与Multibus总线连接。

4.根据权利要求1所述的双网络区域对等通讯门禁系统，其特征在于，所述读卡器支持近距离无线通讯技术。

5.根据权利要求1所述的双网络区域对等通讯门禁系统，其特征在于，所述访客管理端包括访客管理自助服务终端和访客管理接待客户端。

6.根据权利要求1所述的双网络区域对等通讯门禁系统，其特征在于，所述生物识别读卡器将模拟语音信号转换为数字语音信号后，再通过分控、双网口传输给控制中心工作站及服务器。