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智能小区中的“一卡通”设计分析


转载    慧聪网安防行业频道    杭州立方自动化工程有限企业   2011-02-12

前言

  近几年来,随着国民经济持续发展与现代科学技术日新月异,人民对于居住的高品质需求进一步得到释放,迫切希翼得到一个安全、舒适的居住环境,小区的智能化建设正在神州大地上如火如荼的进行着。

  智能小区是信息时代的产物,所谓智能化小区是指通过综合配置住宅区内的各功能子系统,以综合布线为基础,以计逄机网络为区内各种设备管理自动化的新型住宅小区。至少需要具备“3A”系统。


  1、安全自动化(SAS-safe Automation sys-tem),包括室内防盗报警系统、消防报警系统,紧急求助系统、出入口控制系统、防盗对讲系统、煤气泄露报警系统、室外闭路电视掇象临界控系统、室外的巡更签到系统。


  2、通讯自动化(CAS-Communicaton Automation System),包括数字信息网络、语言与传真功能、有线电视、公用天线系统。


  3、管理自动化(MAS-Management Automation System),包括水、电、煤气的远程抄表系统、停车场管理系统、供水、供电设备管理系统、公共信息显示系统。


  其中的部分系统是小区实现智能化的硬件设备和保障,但从实际的使用和对用户的便函利来讲,其核心应该是智能小区的“一卡通”系统,即利用一张IC卡片作为数据和身份的载体来实现小区的操作控制和资金结算,它涉及到小区的安全、管理等多方面,包括:门禁管理、电梯管理、停车场综合管理、访客管理、室外巡更管理、小区内小额支付等多个应用子系统。它的设计成功与否,将会直接关系到智能小区的管理水平、住户的居住安全与使用便捷,以下将针对智能小区这个应用场合的实际情况,对其“一卡通”的设计做出详细的分析。

  设计分析

  整个一卡通系统可在小区信息中心机房设置一台通讯服务器,一个集中的管理中心,多个分权管理端和各个系统的信息点。由通讯中心来负责对卡片进行格式化、加密、授权等操作及卡片不慎丢失后的挂失、解挂等。分权管理端主要工作是分配相应工作通过授权操作。整个系统需通过TCP/IP或RS485方式进行联接,同时每个终端也需具备一定的脱机运行能力和数据存储能力,以应付网络可能出现的暂时故障。(参见网络拓扑图)

  门禁系统设计

  “一卡通”门禁系统主要用于小区住宅单元门,住户在读卡器感应区内刷卡,读卡器读到卡号后系统将进行权限认证,如认证通过则开启门禁,反之则不开启门禁。同时将开启门禁的时间、地点、持卡人等信息发送到管理中心,计算机屏幕上将可以通过电子地图和文字等形式实时掌握开门人的信息,并生成相应的数据报表,出门时可采用出门按钮开门或同样读卡开门。

  “一卡通”门禁系统由门禁控制器、读卡器、出门按钮、锁具等设备组成,也可以采用一体机读卡控制模块嵌入到可视对讲等其他安防综合系统中。

一卡通门禁系统示意图

  传统小区的“一卡通”门禁系统大多采用非联网的工作方式,无法进行数据采集和实时监控,功能非常单一。因此,真正的智能小区中的门禁系统应采用联网工作模式。

  如果小区面积较大,传统的RS485通讯方式受到通讯距离限制不宜采用。因此较大的智能小区 “一卡通”系统可采用TCP/IP协议的通讯方式,利用小区内宽带设施实现通讯;或者采用RS845集线器,既可将一条总线变为四条总线,又可作为中继器使用,从而延长通讯距离。

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  门禁系统除常规的刷卡开门的基本功能外,还可在通行安全上、与物业管理结合上、与预警系统联动等方面进行专门设计,如:

  多种开门方式:其他开门方式还可采用刷卡开门、密码开门、刷卡+密码开门、刷多卡开门等等,可根据不同的安全需要进行设置和自动调整,如在一般情况下采用刷卡方式开门,一旦预警系统发出危险警报时,门禁系统将自动提升认证等级,可为刷卡+密码或刷卡+指纹触发等方式。

  胁迫报警:当发生住户被挟持被迫开启单元门禁时,可在读卡器上反输密码,同样可以开启门禁,但同时自动发送胁迫警报至管理中心或者社会110报警服务台。

  物业提示:门禁读卡器上装有液晶显示屏,住户刷卡时可显示物业提示短消息,如停水停电通告、交纳物业费通知等等,还可以与消费系统结合,直接通过门禁系统完成物业费的扣除。

  应急响应:除了前面提到的系统可自动提升安全等级外,对一些突发事件门禁系统也应具有快速的响应。如当发生火警警报时,门禁系统将自动开启所有通道疏散人流;当产生匪警警报产生时,门禁系统将强制关闭等等。

  停车管理系统设计

  小区停车场管理系统是利用IC卡作为识别载体,对小区内车辆进行识别管理的设备,同时它也可以和停车引导系统等社会资源相结合,利用小区车位缓解社会停车的压力,这样也增加了物业管理的收入;还可以安装车位锁实现车位与车主的对应规范管理和防盗。

  系统由余位信息屏、入口票箱(内置吐卡机、中/英文LCD显示屏、地磁检测器等、读头、语音模块等)、自动道闸、车辆检测线圈、摄像机(及配件支架)、票据打印机、语音模块和车位锁组成。

停车管理系统设备摆放图

  兼顾对外营业的小区停车场系统应当可以对小区内的车位按照不同的收费方式进行不同的管理,车位收费方式可以分为买断型、月(年)租型、临时型等等。

  对于一次性交纳一定费用的买断用户,将分配给其一个固定的停车位,并在上面安装车位锁,以防止被其他车辆占用。车主在入口票箱上刷卡,系统判断无误后开启挡车器车辆进入,通过车辆检测线圈后自动放下栏杆完成入场。司机遥控打开其车位的车位锁即可泊车;离开小区时重新将车位锁升起,然后在出口读卡器上刷卡,开启挡车器后离开。

车位锁图

        对于月(年)租形式的车位管理与买断型类似,只是在临近租期结束时,系统将会给司机以提示,语音模块将在司机刷卡时提示“您的租期即将结束,请于XX年X月X日前充值”。

  小区车位除了划分为买断车位和长期租赁的车位外,其他剩余车位划分为临时车位进行单次收费管理。临时停车的司机入场时,入口处的票箱显示屏则中英文显示提示司机按键取卡,司机按键票箱内发卡器即发送一张感应卡,经输卡机芯传送至入口票箱出卡口并同时读卡,司机取卡后,自动挡车器升起栏杆放行车辆,车辆通过车辆检测线圈后自动放下栏杆。如司机在10秒中内未将卡取走,则卡片将被自动回收并注销当前卡片的入场信息。临时停车的车辆驶出停车场时,在出口处司机将感应卡交给收费员,收费电脑根据感应卡记录信息自动计算出应交费,并通过收费显示牌显示,提示司机交费;收费管理员确认无误后,按确认键,电动栏杆升起。车辆通过埋在车道下的车辆检测线圈后,电动栏杆自动落下,同时收费电脑将该车信息记录到交费数据库内。

  小区停车场还可针对小区的停车安全和易用方面做出其他功能设计,如:

  通道实时视频监控:对指定通道进行视频实时监控,一台主机需支撑多路视频输入。

  图像对比:系统支撑车辆在出场时,会抓拍一张即时的车辆出场照片,并用入场时抓拍的图像进行对比,以确定入场与出场是同一车辆。

  防跟车进入:防止前一辆合法车刷卡而后一辆车不刷卡进入的情况。通过读到的有效卡数和复位地感输入次数之差来确定是否发生跟车现象,系统可以多种方式报警。

  防逃卡功能:车辆在读到卡并放行后,防止车辆倒车逃卡。当倒车现象产生时,系统以多种方式报警并注销卡片资格。

  余位显示:在小区入口处的余位显示屏将实时显示小区内剩余的临时停车位数。

  流量记数控制:当多辆合法车辆都进入后方下落道闸,以提高车流效率和减少无谓的机械损伤。

  系统联动:小区停车管理系统应能与智能小区其他系统及社会预警、指挥中心等进行联动,对突发事件快速响应。如当停车场发生火警或其他社会事件时,系统可以自动打开所有挡车器疏散车辆。

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  梯控系统设计

  梯控系统是在原有的电梯上经过局部的改造,将智能卡技术嵌入其中,对乘坐电梯的人员严格的权限认证,使得只有经过授权的住户或访客才能使用电梯,减少闲杂人等(如恶意上门推销人员)对小区内用户的骚扰。电梯控制器不论是脱机运行还是联机控制,都可记录数据,使得电梯的所有进出记录都有据可寻 ,保证了住户的安全,提高了物业管理的档次。

电梯系统示意图

  梯控系统由电梯控制器、读卡器、按键控制器、楼层控制器(可选)、召唤按钮(可选)组成。电梯控制器是核心部件,用于进行数据管理、通讯、核对与保存,可安装在电梯轿箱顶部或电梯管理机房;读卡器可以安装在电梯的按键面板中,也可以独立安装在面板外,刷卡后才能使用按键;按键控制器安装在电梯轿箱顶部,用于控制电梯的按键面板;楼层控制器安装在电梯外每个楼层的上下呼梯键旁,用于控制呼梯键;召唤按扭安装在住户家中,可以足不出户的释放电梯该层的按键权限或召唤电梯至住户楼层。

电梯系统使用流程图

  小区电梯系统设计的核心是,应可针对不同用户的权限设置丰富的管理功能。小区内需使用电梯的人员,主要有住户、物业管理人员、临时访客等,其中物业管理人员按照工作性质又可分为定时使用电梯(如清洁工、钟点工等)和不定时使用电梯(如保安、各种维修人员等),对他们的乘梯权限的设置都各不相同。

  小区住户的卡片权限设置为仅可达所居住的单元楼层,如果拥有多个楼层的物产或其他原因(如有亲戚在楼上楼下需要经常拜访)也可申请写入多个楼层权限。

  清洁工、钟点工等定时使用电梯的人员的卡片权限设置,可达楼层应仅为工作所需楼层,并且在卡内写入时间限制,使持卡人只能在规定的时间内到达对应楼层。

  对于保安人员的卡片权限设置可较为灵活,应设置为可以到达小区内管辖区域的任意楼层以备不时之需。

  对维修人员、送货人员等的权限设置,应在卡内写入两次乘梯之间的时间间隔要求,即当刷卡使用电梯上楼后必须在规定时间内乘梯下楼,不然系统会在警卫室给予报警提示,说明有人在小区单元内超时未出。

  梯控系统另一个设计的重点是对临时访客的管理。一直以来,小区对访客的管理都存在身份难以确认、访客真实行动无法控制等问题,现在可通过在梯控系统与门禁系统中的设计给予多种解决方案。

  一种是访客在小区物业或单元门卫处登记,由管理人员给予发放临时乘梯卡,卡内可明确的限制所乘坐的电梯楼层、使用次数、使用时间等权限。这样就保证了访客只能去所拜访的楼层,并且系统记录访客刷卡行动。

  另外也可通过被访住户释放电梯权限的方式来实现。具体流程为,访客通过小区程控电话或其他终端与住户联系,由住户确认访客身份后,按下安装在住户家中的电梯召唤按钮。电梯将自动释放被访住户所在楼层的按键权限,访客即可在召唤电梯后乘坐至该楼层;或在小区门口直接设立自动发卡终端,被访住户确认访客身份后,通过控制程控电话按键向设在小区门口的自动发卡机授权放放临时卡,被访住户的电话按键信号经程控电话交换网络与以太数据网络的信号转换,将被访住户的电话按键信号传输给自动发卡终端,然后由自动发卡终端向访客发放具有该楼层权限的临时卡,访客凭卡在智能小区内通行。这种由被访住户直接确认访客身份并授权的方式,具有更高的身份识别率,而且减少了物业管理的难度,理清了物业与住户之间的责任。

住户释放电梯权限示意图

住户控制发放临时卡片示意图

  梯控系统还应对各种突发事件可做出相应动作,如当该单元发生火警警报或发生其他社会事件需要快速疏散时,梯控系统将自动释放对电梯的控制。

  消费管理系统设计

  一卡通消费系统,用于小区内商务、娱乐中心、餐厅、游泳池、各种会所等处的收费管理和小区物业费用管理,实现利用公交/市政卡内金额在智能小区内的各种消费活动,减少不必要的现金流动,方便使用。

消费系统示意图

  消费系统中POS机需要与一卡通管理主机相连进行数据通讯,离线POS机也需要用数据采集器或无线技术将数据采集到管理计算机,由一卡通管理主机再统一与上层清算系统进行资金清算等操作。所有的POS机都应具有大量的记录数据保存能力,这样即使网络发生故障,也不会造成消费记录的丢失。同时系统应具备丰富的财务报表,如出纳报表、资金流程报表、营业额记录报表、个人消费记录报表等等。

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  消费系统可针对不同的消费场合进行详细的设计。如商店、餐厅等消费场所是由服务员在POS机上输入消费金额后,用户在POS机感应区内刷卡扣费,POS机将记录消费上传。在游泳池等固定金额/次的消费场所,可将POS机设置为固定金额,刷一次卡即完成扣费。对会所等采用会员制的消费场所,可提供会员管理功能,一次性交纳一笔费用后,既可拥有一定次数的消费权,每次消费时刷一次卡直到用完购买次数后再次充值。对于后两种消费方式,可在场所通道上安装三轮辊闸或快速通道等设备,刷卡成功后才可以进入,实现更加自动化的智能管理,减少管理人员的工作负担。

三轮辊闸

快速通道

  消费系统还可应用于小区物业费的收取,如利用小区单元门禁,在读卡开门的同时即完成卡内物业管理费用的收取并提示。

  巡更系统设计

  传统签名簿的签到巡逻形式容易出现冒签、补签的现象,且缺乏对突发事件的快速响应能力。因此在智能小区中,采用智能卡在线巡更系统来解决上述问题,既对保安人员的工作进行了考核记录,又可及时发现小区中的安全隐患。

在线巡更系统示意图

  巡更系统利用小区内已经有的门禁读卡器等设施作为巡更点,在点数不够的地方再适当安装一些读卡巡更点,所有设备通过小区局域网或RS485网络实时联网。保安巡逻人员持一张巡更卡在小区内实行巡更任务,每到一个巡更点就将巡更卡在读卡器上刷卡记录。读卡器中的记录信息将实时上传显示到小区管理中心的计算机,在屏幕上可清晰显示出巡更员的巡检地点及到达时间,根据事先确定的巡更班次和时间要求,计算机App将自动统计出正点、误点及漏检报表显示在计算机屏幕上,并可通过打印机打印,为管理者提供重要管理信息。由于保安人员必须在指定的时间到达巡检地点才能获得记录,所以巡检员将不可能偷懒或作弊。管理者可以根据巡检报表考核巡检员,并给与相应的表彰或奖惩,这将有助于提高巡检员工作的主动性,并提高管理的科学性,达到及时发现安全隐患、减少安全事故的目的。同时App中可以设置每个巡更点之间的最大巡更时间间隔,若超过最大设置时间仍未收到下一巡更点的记录,则说明此条线路上可能存在突发时间,App自动在安全中心进行报警,提醒管理者处理安全隐患。




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