實驗科研建筑出入口控制系統應用設計分析

羅東豪

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

出入口控制系統也稱門禁系統，通常是指采用電子信息技術手段，在出入口對人員或者物品的通行進行管理的控制系統[1]。對于民用建筑，出入口控制系統的主要作用是甄別內部和外部人員，防止非授權人員隨意計入受控區域，目前已廣泛應用于各類建筑。

本文通過一個實驗科研大樓案例，從建筑特點、管理者需求和用戶體驗的角度出發，提出實驗科研建筑出入口控制系統的應用設計思路，使其達到便捷、高效的目的，也作為同類項目設計的一個參考案例。

1 項目概況

某實驗科研總部辦公樓是一個兼具實驗樓屬性、內部辦公以及對外提供檢測服務類型的建筑。大樓地下室主要為車庫和設備用房，地上部分一共15層，1、2層為裙樓，主要為對外服務大廳、倉庫和辦公用房，3層以上主要為科研實驗室，每層有一到兩個實驗科室，每個科室設有實驗區、實驗辦公區、庫房、洗消間等，部分實驗科室設有潔凈實驗區。項目建筑功能類型較為復雜、使用需求多樣，對人員出入管控有較高的要求。

2 需求分析

大樓的主要業務是提供檢測服務，出入口控制系統需輔助業務流程各個過程之間的空間界面劃分，同時實現不同類型人員的分類管理。根據大樓的特點，整理出主要的業務流線、人員動線和物品動線，其中包含了管控區，如圖1~圖5所示。

圖1 業務流線

圖2 申報業務人員動線

圖4 檢測物品動線

圖5 實驗設備材料動線

圖3中所列工作人員，主要是大樓的科研實驗人員。除此之外，大樓工作人員還應包含行政工作人員，物業管理人員等。行政工作人員、物業管理人員所能到達的區域一般是圖3中實驗室外的部分，進入大樓的動線與圖3基本一致；在日常管理中，這兩者獲得臨時權限后，也可前往實驗室。

圖3 工作人員動線

大樓中常見的物品處理檢測設備材料外，還包括辦公物品、物業保潔物品等，其動線也與圖5基本相同，區別之處是一般辦公耗材最后不會進入廢品間。

3 門禁讀卡形式設計

隨著科學技術的進步，出入口控制系統的識別方式越來越多樣，主要的識別方式除了傳統的讀卡形式，還有基于手機端的藍牙、NFC、小程序/公眾號等形式，以及多種基于生物特征識別的形式[2-4]，如人臉識別、指紋識別、虹膜識別。

對于本項目，選擇國密CPU卡識別、指紋識別以及虹膜識別相結合的形式。主要設置方式如下。

（1）國密CPU卡識別：①大樓所有出入口；②各部門、樓層間的出入口；③普通物品儲存用房出入口；④設備機房、貴重儀器、特殊儀器房間出入口；⑤潔凈區與公共區交界大門；⑥污染區、放射性儀器區域出入口；⑦保密區出入口；⑧電梯內。

（2）雙人雙鎖+指紋識別：毒麻危險品儲藏間出入口。

（3）國密CPU識別+虹膜識別：有兩個出入口與公共區聯通的潔凈緩沖區。

建筑中門禁點位的設計方式對用戶體驗有著關鍵性的影響。對于實驗科研大樓，潔凈區的門禁充分考慮便捷性，進入潔凈緩沖區的工作工作人員，可能攜帶大量文本資料或實驗材料，難以拿通行卡或者用指紋識別，因此需要采用解放雙手的識別方式，方便實驗人員通行，提升用戶體驗。

4 系統架構設計

出入口控制系統的架構主要分為總線式和網絡式架構兩大類[5]，這兩種形式還可以組成網絡+總線式的組合架構，其特點如表1所示。

表1 出入口控制系統幾種系統架構對比

本項目門禁點數量約520個，結合表1的分析，采用網絡+總線式組合架構。這種架構形式分為3層，包括中心層、管理層及現場層，如圖6所示。

圖6 網絡+總線式組合架構

中心層由系統服務器和工作站組成，數據通過以太網傳輸，統一集中到服務器的數據庫中，進行統一數據處理。

管理層由門禁區域管理器組成，各門禁區域管理器控制器具備TCP/IP接口，可通過以太網將數據上傳，也可實現區域內設備的離線控制。

現場層由各出入口控制器及現場讀卡器、門磁、開門按鈕、電鎖等末端設備組成。

5 安全疏散問題解決方案

在設計過程中，出入口控制系統除了要考慮“方便用”和“管得住”的問題，還應充分考慮“跑得掉”的問題。“管住”和“放開”互相對于對立面，出入口控制系統必須很好地解決這個問題。

在門禁安全疏散這個問題上，主要的民用建筑規范，如《民用建筑電氣設計標準》（GB 51348—2019）14.4.3條，《安全防范工程技術標準》（GB 50348—2018）6.4.7條第11款，《火災自動報警系統設計規范》（GB 50116—2013）4.10.2條，《出入口控制系統工程設計規范》（GB 50396—2007）9.0.1條第2款有所規定，規范中并沒有禁止在疏散通道門上設置門禁，但需重視火災時的疏散聯動問題。

出入口控制系統中，從中心主機到末端設備進行梳理，可分別采取一些措施。

（1）服務器。與火災自動報警系統（簡稱火警系統）進行對接，火災時火警系統發出信號，出入口控制系統接收信號后，在管理軟件上將疏散通道上的門鎖遠程打開。

（2）門禁控制器。疏散通道門對應的門禁控制器與火警系統的C模塊對接，門禁控制器接收火災信號后，下聯的門鎖打開。

（3）門鎖。采用消防推桿鎖，沿著疏散方向可直接推開通道門，不需刷卡。

（4）斷電。出入口控制系統的供電方式，一般是供給門禁控制器，門禁控制器再給末端的門鎖和讀卡器供電。斷電可通過兩種方式實現，一種是斷開門禁控制器的用電，另一種是直接斷開末端門鎖的用電。

（5）按鈕。采用破玻按鈕，破玻按鈕其實是一種現場斷電的形式，按下破玻按鈕，門鎖供電斷開，現場可直接打開通道門。

以上5種措施只需采取一種即可滿足規范要求。從多個項目出入口控制系統的實際運行中發現，單獨的方式（1）存在聯動較慢甚至無法聯動等問題，一般不用作唯一的門禁疏散設計。方式（2）是控制器與火警系統模塊的硬連接，信號傳輸穩定，聯動較為可靠且速度較快。方式（3）是疏散非常可靠，但由于推桿鎖可不刷卡直接推開，可能導致局部“管不住”。方式（4）和方式（5）有一個共同的前提，門鎖需能掉電開鎖，而方式（5）則須在現場安裝一個破玻按鈕，目前市場上的破玻按鈕外觀尺寸較大，很可能影響局部內裝的美觀程度。針對以上特點，對于一般項目，為了可靠實現疏散聯動，一般至少需選擇一種就地聯動和一種遠程聯動的方式，互相補充，保證聯動的可靠性[6]。

綜合考慮業主需求，造價等因素，本項目采用方式（1）、方式（2）、方式（4）組合的方式，達到了“N-2”的安全可靠性。方式（1）實現成本較低；方式（4）采用斷開門禁控制器供電的形式，本項目門禁控制器放在弱電間內，因此火警系統C模塊設置于弱電間內，可方便地實現與門禁控制器及其電源的連接。

6 管理方式設計

本項目的出入口控制系統管理主要包括發卡，授權，數據管理等環節。

（1）通行卡的發行、授權、消費充值分別由人事、物業保安及餐廳管理部門管理，各子功能可獨立工作，滿足使用要求，同時提高系統安全。

（2）授權需分級，根據不同人員的通行權限進行合理分級。通過合理的授權，可使得建筑中的人員動線盡量不交叉，提升在建筑中工作的體驗。

（3）采用“集中認證、集中授權”的模式。集中認證是指由大樓人力資源部與物業管理部門共同完成對持卡人權限的認證。集中授權是指各項事務（通行，消費，停車等）的授權都可以在統一的位置或遠程統一管理，避免員工四處需求授權的情況，提升用戶體驗。

（4）系統數據采用“集中管理、分散使用”的模式。系統設置一個中央數據庫，各主管部門擁有不同的權限，負責對各自系統數據進行監管。

7 結語

出入口控制系統的設計有較為明確的標準可以遵守和成熟的產品可以選擇，但落實到具體建筑時應充分考慮項目的特點，才能設計出一個完全貼合建筑使用要求的系統。針對于科研實驗辦公大樓，設計需重點注意以下內容。

（1）需充分考慮建筑的屬性，溝通明確業務流程和人、物的動線，滿足相關的要求。

（2）考慮疏散問題時需結合大樓消防安全的重要性、成本造價、裝修風格等因素，適當選擇合適的方式，建議至少滿足“N-1”原則。

（3）出入口控制系統還可升級為一卡通管理系統，實現考勤及會議簽到、在線式電子巡查、訪客管理、用餐消費等功能。實現這些功能，需補充設置相關的設備，如訪客管理設備，消費讀卡器等。

（4）目前建筑智能化的設計理念，已從“智能建筑”逐步向“智慧建筑”發展，實現各智能化系統的互聯互通，充分挖掘智能化信息數據價值，為建筑本身賦能。出入口控制系統作為建筑智能化的一個部分，不可作為一個獨立的系統進行，在設計中就需放到建筑智能化整體中進行綜合考慮。