實物保護門禁系統架構分析及應用拓展

吳 洋

（海南核電有限公司 ?？冢?/p>

一、前言

實物保護系統是指采用探測、延遲及反應的技術和能力，阻止破壞核設施的行為和防止盜竊、搶劫或非法轉移核材料活動的安全防范系統，由集成管理系統（KSU）、視頻監控及報警系統（DSI）和出入口控制系統（KKK）組成。其中出入口控制系統即是本文所講述的門禁系統。

門禁系統集微機自動識別技術和現代安全管理措施為一體，它涉及電子、機械，光學、計算機技術、通訊技術、生物技術等諸多新技術。是解決重要出入口實現安全防范管理的有效措施。為核電廠人員、車輛出入控制管理提供重要保障。

二、門禁系統分類

（1）不聯網門禁。即單機控制型門禁，就是一個機子管理一個門，不能用電腦軟件進行控制，也不能看到記錄，直接通過控制器進行控制。特點是價格便宜、安裝維護簡單。但不能查看記錄，不適合人數＞50或人員經常流動的地方，也不適合門的數量＞5的工程。

（2）485聯網門禁?？梢院碗娔X進行通訊的門禁類型，直接使用軟件進行管理，包括卡和事件控制。所以有管理方便、控制集中、可以查看記錄、對記錄進行分析處理等功能。特點是價格較高、安裝維護難，但培訓簡單，可以進行考勤等增值服務。適合人多、流動大和門多的工程。

（3）TCP/IP網絡門禁。也叫以太網聯網門禁，是可以聯網的門禁系統，但需通過網絡線把電腦和控制器進行聯網。除具有485門禁聯網的全部優點以外，還具有速度更快，安裝更簡單，聯網數量更大，可以跨地域或者跨城聯網等優點。適合安裝在大項目、人員數量多、對速度有要求或跨地域的工程中。任何其他復雜的TCP/IP網絡門禁均由基本架構拓展形成。

三、核電廠實物保護門禁系統

核電廠實物保護門禁系統覆蓋面較廣，聯網設備較多，對刷卡響應時間有很嚴格的要求（＜3 s）。在國內，各核電廠采用的門禁設備雖然不盡相同，但系統多采用TCP/IP網絡門禁。針對核電廠實物保護系統在系統可靠性、安全性、冗余性、先進性、可擴展性、可用性等要求較高的特點，本案采用的是LENEL公司的OnGuard門禁系統平臺，其結構及各核心設備的主要功能如下。

1.門禁系統結構

本案采用的門禁系統共分3層結構，分別是OnGuard管理層、LNL-3300智能控制器層和LNL1320雙讀卡器接口模塊及現場設備層?？刂破骷肮芾矸掌?、工作站采用以太網通信；智能控制器與雙讀卡器接口模塊采用RS485總線協議通信。由于采用了模塊化的系統結構、集中管理存儲、分散控制，因此系統的單一故障或單次外部破壞不會引起整個系統的故障，不會造成數據的丟失。

2.LNL-3300智能控制器

（1）設備概述。LNL-3300智能控制器是LENEL在OnGuard系統中一項高級門禁應用設備，能夠通過單路或雙路與上游主機通信，通信主端口為固化在主板上的10/100 M以太網端口（RJ45），輔助端口為PORT1，可通過這兩個個端口直接連接OnGuard服務器。系統中任一臺管理主機，可根據控制器的地址位置對任一個控制器中的事件進行查詢或進行功能授權。

智能控制器具備兩路下游通信端口（PORT2、PORT3），與下游設備通信采用RS-485 2-wire（RS485雙絞線）可以用來連接最多 64臺設備， 如LNL-1100、LNL-1200、LNL-1300、LNL-1320、LNL-500B和LNL-500W等模塊。

智能控制器可在線工作，也支持離線模式。在與上游主機通信中斷時，不影響其正常工作，至少能存儲5000條事件信息，聯機后自動上傳至上游主機。可儲存多達500 000名持卡人資料和50 000條在線事件。當電源丟失時，控制器有3 V鋰電作為數據保持電池，用來存貯事件信息、讀卡機編碼及系統設定數據，可保持5年不因斷電而消失。

（2）端口說明。

①電源和報警輸入端口。VIN端口用于接入12 V或24 V直流電源；TMP和FLT是用于防破壞和電源故障監控的兩個專用輸入端口，默認與GND端口短接，以實現監控功能。

②通信端口。PORT1為上游通信端口，LNL-3300通過PROT1連接主機可有兩種方式，分別為RS232和RS-485 2-wire。PORT2、PORT3為下游設備通信端口，只能使用RS-485 2-wire連接方式，通信最遠可達1200 m。

③RJ45接口。LNL-3300智能控制器通過RJ45接口以TCP/IP形式連接至網絡，通過后臺運行的OnGuard軟件服務器，處理網絡上各出入口設備的狀態、開門請求、報警信號、及故障信號、出入口事件記錄等。后臺軟件通過以太網下載授權信息、命令信息等。

3.LNL-1320雙讀卡器接口模塊

（1）設備概述。每個LNL-1320雙讀卡器接口模塊支持使用標準Wiegand通信方式連接2部門禁讀卡器、鍵盤或帶有鍵盤的讀卡器。連接到雙讀卡器接口模塊的所有讀卡器均支持上鎖、松鎖和離線門禁控制模式。

雙讀卡器接口模塊在智能控制器和連接到此接口模塊上的讀卡器之間提供了至關重要的鏈接。每部智能控制器可通過RS-485雙絞線以多點方式連接多達32部雙讀卡器接口模塊，其最遠距離可達1200 m。為增強通信性能，每部雙讀卡器接口模塊都是單獨尋址的。包括支持常開、常閉、監督和非監督電路的8個輸入端口以及支持斷電開啟或斷電關閉操作的6個輸出繼電器端口。

（2）端口說明。

①輸入端口。雙讀卡器接口模塊包含8個輸入端口，可分別用于1號門和2號門的開、關監控，出門按鈕監控及報警監控，并可顯示在OnGuard工作站軟件界面上供工作人員查看門的狀態。

②報警輸入端口。TMP和PFL端口功能與智能控制器的TMP和FLT端口功能基本相同，TMP是用于電源故障監控報警，PFL用于非監督狀況下內部篡改監控報警，默認與GND端口短接，以實現監控功能。

③上游通信端口。雙讀卡器接口模塊通過RS-485雙絞線方式與上游智能控制器連接，但最遠距離＜1200 m。

④讀卡器接入端口。此端口可以連接兩個標準Wiegand通信方式的門禁讀卡器、鍵盤或帶有鍵盤的讀卡器，當有人刷卡時，讀卡器可將卡片信息傳入LNL-1320雙讀卡器接口模塊，再通過通信端口上傳至LNL-3300智能控制器進行分析、對比，若信息正確，則控制其開門，否則，將報警信息至OnGuard工作站。

⑤輸出端口。雙讀卡器接口模塊的6個繼電器K1-K6分別與輸出端口RLY1-RLY6相連接，6個繼電器輸出端口分別為2個門禁繼電器輸出端口及4個輔助繼電器輸出端口。每個輸出端口都由常開點（NO）、公共點（C）和常閉點（NC）組成。

四、核電廠門禁系統連接方式分析

核電廠門禁系統通過LNL3300智能控制器、LNL-1320雙讀卡器接口模塊與電控門的不同接線方式，可實現進入刷磁卡、出按開門按鈕和進、出均刷磁卡兩種通行方式。在核電廠中，第一種一般應用于控制區和保護區內的電控門，第二種則用于要害區內的電控門。

1.進入刷磁卡、出按開門按鈕通行方式接線

此種接線是OnGuard系統中默認的一種門禁接線方式，一個LNL-1320雙讀卡器接口模塊可同時控制兩個電控門的開啟，無需在OnGuard系統平臺上在另行設置，端口利用率較高。

2.邏輯控制

系統設備在默認連接狀態下，門與讀卡器接入端口、輸入端口、輸出端口之間的邏輯關系見表1。

（1）輸入端口IN1和IN5默認設置與1號門和2號門的門磁相連，可以分別將信息依次通過LNL1320和LNL3300上傳至系統網絡進而在工作站上，可實時顯示各門的開、關狀態。

表1 端口邏輯關系表

（2）輸出端口RLY1和RLY4默認設置與1號門和2號門的電磁鎖相連，通過對電磁鎖的通、斷電控制進而控制各門的開啟和閉鎖。

（3）輸入端口IN2和IN6默認設置與1號門和2號門的開門按鈕相連，可以分別反饋各門的手動開門信號，LNL-1320接收到來自此端口的手動開門信號后，可以自動控制RLY1或RLY4開啟相應的電控門。

（4）讀卡器接入端口READER1和READER2分別用于1號門和2號門的磁卡信息的錄入，并將信息上傳至LNL3300進行比對，若磁卡信息正確，反饋開門信號給LNL-1320控制門的開啟，若磁卡信息錯誤，將報警信號反饋給系統工作站。

3.邏輯控制

（1）一個LNL-1320只控制一個電控門。在默認狀況下，一個LNL-1320也可以控制兩個門，在系統工作站上默認會顯示兩個門的狀況。為此需將輸入端口IN1和IN5并聯后與門磁相連，兩個輸入端口均上傳此門的狀態信息，以防止系統工作站誤報警。

（2）輸出端口RLY1和RLY4串聯后與1號門的電磁鎖相連，兩個端口共同控制1號門的開啟和閉鎖。

（3）讀卡器接入端口READER1和READER2分別用于1號門進、出磁卡信息的錄入，因RLY1端口與RLY4端口串聯后與電磁鎖相連，所以當進讀卡器READER1端口錄入磁卡信息正確時，LNL1320默認控制RLY1端口開路，1號門電磁鎖失電開門。同理，當出讀卡器READER2端口錄入磁卡信息正確時，LNL-1320默認控制RLY4開路，1號門電磁鎖也會失電開門。

五、門禁系統與其他系統的聯動控制

門禁系統拓展性非常強，只要充分利用各個輔助輸入、輸出端口，并在系統平臺上進行“全局輸入輸出配置操作”進行關聯，即可實現與其它各種系統的聯動控制，例如，與KZC系統（輻射監控系統）的聯動控制。KZC系統設備一般安裝在核電廠控制區和保護區人員、車輛出入口處，當有人員或車輛攜帶放射性物質通過時，KZC系統就會觸發報警，按照管理要求，當發生輻射監控報警時需要對其相應的門進行自動閉鎖控制。若要實現此功能，需進行如下操作：

（1）KZC系統報警信號線需與LNL-1320上的一個輔助輸入端口相連。

（2）在OnGuard系統平臺上對LNL1320進行設置。通過“全局輸入輸出配置操作”將與KZC系統報警信號線相連的輔助輸入端口與所對應的繼電器輸出端口進行關聯，并設定動作為“閉鎖”，即當輔助輸入端口傳來KZC系統報警信號時，所關聯的繼電器輸出端口就會自動閉鎖，任何人刷磁卡均無法通行，直至在系統工作站手動解鎖。

六、常見故障分析及解決方法

以本案講訴的核電廠為例，門禁系統由門（電控門、三角叉門、雙旋轉門等）、讀卡器、LNL-1320雙讀卡器接口模塊、LNL-3300智能控制器模塊、門禁交換機、工作站及連接線纜等部分構成。各設備發生故障時，產生的現象不盡相同，在故障分析時，可根據故障現象快速、準確的找到問題所在，減少維修時間。常見故障分析及解決方法如下。

1.讀卡器指示燈不亮

（1）讀卡器設備已經損壞，需更換。

（2）讀卡器上游的LNL-1320通信故障，需檢查通信線路是否正常。

2.讀卡器刷卡顯示亂碼

（1）讀卡器設備自身故障，需更換讀卡器。

（2）讀卡器的單根數據傳輸線纜松動，導致磁卡數據傳輸有誤形成亂碼，系統無法識別，將線纜緊固即可。

3.某個門的進、出讀卡器同時刷卡失效

（1）連接此門兩個讀卡器的LNL-1320故障，可嘗試斷電重啟或更換。

（2）此LNL-1320與上游LNL-3300通信故障，需檢查通信線路是否正常。

4.多個門的進、出讀卡器同時刷卡失效

（1）控制這些門的LNL-3300故障，可嘗試將LNL-3300斷電重啟或更換。

（2）此LNL-3300與上游門禁交換機通信故障，需檢查通信線路是否正常。

5.三角叉門、雙旋轉門常開

（1）此門的手動控制按鈕設置了常開模式，需改回刷卡通行模式。

（2）門禁系統工作站對此門誤操作為常開，需更改為刷卡通行。

（3）門內電磁鎖模塊彈起后卡死無法回落，需增加潤滑油。

6.電控門常開

（1）電控門上的電子鎖內部電源線松動導致失電常開。

（2）電子鎖上游LNL-1320的RLY輸出端口故障，導致電控門失電常開。

（3）系統工作站對此電控門誤操作為常開，需更改為刷卡通行。

（4）電控門若有開門按鈕，還需檢查開門按鈕是否正常。

七、總結

門禁系統是核電廠實物保護系統的重要組成部分，不僅能控制人員和車輛按規定出入被授權的區域，也能對人員和車輛的類型、進出時間以及數量進行記錄與統計，保證進入核電廠的人員和車輛處于受控狀態，防止不法分子的非法闖入。此外，門禁系統通過有效設置，還能與其他系統進行聯動，構成一個完整的防范體系，便于保衛控制中心值班人員能夠及時發現問題，快速采取有效措施，阻止不法分子對核材料與核設施進行破壞，確保核電廠的安全。