关于防尾随联动互锁安全门系统开发探讨
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[摘要]双门互锁系统是指两道门具有互锁联动的功能，即当一道门被打开时，另一道门将打不开，只有当两道门都关上时，才能打开其中的任一道门。
[关键词]联动互锁；双重检测；多种开启方式
1、立项的背景和意义
随着我国经济的高速发展和城市化进程的快速推进，越来越多的资源向中心城市集中，以金融电信为代表的第三产业、以供电供水供气等公共事业发展迅猛，营业和管理场所也越趋集中。如何保证这些重要场所的运营安全，阻止怀有不良意图的人员蓄意潜入、破坏，高标准的门禁管理是最重要的不可或缺的第一道屏障。以银行为例，直到上世纪末，存款业务区与外界相通的出入口还是以一扇通勤门进行隔离，不能有效防范犯罪分子尾随工作人员进入营业区。1998年12月7日，中国人民银行、公安部联合下发“银发[1998]588”号文件《关于印发(金融机构营业场所、金库安全防护暂行规定)的通知》中明确要求：“县级(包括县级)以上机构的营业场所应安装具有联动互锁装置的两道门”(该规定第十五条第四款)；在2004年9月22日的GA38-2004《银行营业场所风险等级和防护级别的规定》中5.3.7条再一次强调：“现金业务区的出入口应安装防尾随用缓冲式电控联动门。”2006年开始实施《防尾随联动互锁安全门通用技术条件(GA576-2005)》标准，并对防尾随联动互锁安全门(以下简称联动门)进行定义：“能防止未经授权人员紧跟被授权人员进入工作区内，在一定时间内能抵御一定条件下的非正常开启，并由门体、电控装置和专用锁构成的联动互锁门”。
GA576-2005的实施规范了联动门的技术检验标准，但作为新兴产品，其设计、工艺制造、系统性能、功能等方面还不规范，再加上我国公安等安全监管部门的要求也有地方性差异，因此市场上该类产品五花八门、良莠不齐，主要有以下几方面的不足：1、采用整体焊装或防盗门改造的门体结构在抗暴和防盗方面达不到防护要求；2、普通电控锁和灵性锁装置采用贴面安装容易破坏，且不带天地锁，抗暴防盗性能达不到安全要求；3、采用磁力开关检测门的开闭状态感应方式不能辨别人为模拟闭门状态的现象，不能真正起到防尾随联动互锁作用；4、采用钥匙或IC卡等非生物识别技术的开锁方式既不方便也存在着安全隐患；5、安全性能设计不够完善；6、系统与计算机的结合不密切，安防管理功能薄弱。
国内联动门产品的不足和巨大的市场需求，为该类产品提供了难得的发展契机。申报单位***智能系统工程有限公司是一家专门从事安防产品生产的高新技术企业，十多年来为温州金融、电力、行政、工矿企业等实施了一大批安防系统项目和新产品研发，有着良好的市场口碑和较强的科研能力。2009年，**公司开始自行研发FLAM-AL防尾随智能联动互锁安全门系统，通过了温州市公安局安防管理中心项目论证，系统样机也于2010年5月通过了公安部安全防范报警系统产品质量监督检测测试中心检测(报告编号：公沪检101447)。该产品各项技术指标完全达到GA576-2005标准，并有一整套较完善的解决方案，目前已在温州地区广发银行、华夏银行、农村信用联社等多家单位进行试点应用。随着产品大规模推广应用和系统的进一步完善。
2、国内外研究现状和发展趋势
联动门在国内的研究与应用起源于上世纪末，最早是借鉴学习从国外引进的具有联动功能的金库门和金融营业场所的出入口控制技术，其功能主要包括门禁控制和防尾随检测，硬件设备包括联动门体、锁具、电控装置等，还连接相关执行机构。表l围绕着联动互锁控制装置这一核心部件，分别从锁具、开闭状态感应方式、出入口识别方式、出入口权限管理、报警方式、数据传输与管理等方面介绍该产品的现状和发展趋势。
随着安防要求的不断提高和安防技术的不断进步，联动门系统也将朝着系统化、智能化、数字化和网络化的方向发展。2009年各大银行联合提出了“银行报警监控系统技术要求”，将防尾随作为安全门的一项重要指标，这必将促使联动门系统更好更快的发展。
3、研究开发内容和技术关键及技术创新点
FLAM-AL防尾随智能联动互锁安全门系统严格遵照GA576-2005技术标准，采用智能化设备，打造出高安全性和高性价比的安防门禁系统。主要包括：出入口身份识别子系统、联动互锁控制子系统、防尾随门禁检测子系统以及相应的硬件设备组成。
3.1 项目主要研究内容
(1)研究联动门系统的相关技术规范标准，包括：
①GA576-2005技术标准；
②GA/T73―1994《机械防盗锁》标准；
③GB17565-1998《防盗安全门通用技术条件》标准
(2)安全门系统相关硬件设备的选型、改进与集成方案；
(3)出入口身份识别技术的研究与实现；
①指纹识别读卡器与门禁控制器接口的电路设计；
②基于指纹识别的出入口身份识别技术研究；
(4)智能联动互锁控制方案的研究与实现：这是系统得以实现的第一关键技术，主要包括以下几方面内容：
①电控锁开启方式的控制方案设计，在实现联动互锁基本功能的前提下，重点对应急情况下互锁控制功能进行研究。
②增加延时功能，设计改进型五联控制操作键盘与门禁控制器接口的电路
(5)门体锁闭检测与门体状态提示模式研究与实现
(6)防尾随门禁检测方案的研究与实现
①光束探测法和体重称量控制法检测防尾随的技术研究；
②红外线和重量传感器与门禁控制器接口的电路设计。
(7)安全门系统控制管理软件的研究与实现，主要包括以下几方面功能：
①门禁控制权限管理子模块；
②门禁实时控制信息管理模块；
③员工信息管理模块；
④报警模块，包括门长时间门体未关闭报警和协迫报警功能；
⑤其他辅助模块，如考勤管理、系统安全管理等；
3.2 技术关键(具体实现见技术路线部分)
(1)基于指纹识别的生物识别技术。身份识别是系统安全性能的基础，其难度在于指纹图像采集的完整性、指纹鉴别的准确率，与门禁控制器的接口设计以及与门禁控制权限管理模块的有机结合。
(2)以门禁控制器为核心的联动互锁控制。联动互锁控制器是系统运行的核心，负责协调系统各项工作，其技术难点在于硬件电路的设计，其实现详细见技术路线部分。其中联动互锁功能是本项目的重要组成部分，其实现关键在于门禁系统控制何时检测到何信号屏蔽／激活何设备，即定义一个屏蔽点和一个激活点，如项目中出门按钮信号就是屏蔽点，门闭合且电控锁上电就是激活点，只要控制好屏蔽和激活这两个点，双门互锁、多门互锁都能得以实现。
(3)基于门磁感应器的闭门双重检测技术。检测门是否已经安全关闭是门禁控制和防尾随的关键，其技术
关键在于要同时检测门体闭合与锁舌前升到位状态。
(4)采用光束探测法和体重称量控制法相结合的防尾随检测技术。其技术关键是对入门者实时探测、对入门人数以及对探测信号作出正确判断。
3.3 技术创新点
(1)生物识别设备代替普通读卡器，提高身份认证的可靠性和防伪性，减少卡片携带安全风险，是目前门禁系统中最行之有效的身份认证方案。
(2)对锁具进行改进，设计了带天地杆的防盗门专用电控锁，采用嵌入式安装方式集成到系统中，区别与以往采用贴装方式的灵性电机锁或电控锁，提升了系统的安全性能；
(3)在实现联动互锁通用功能的前提下，为了更好地满足客户需求，提高系统的安全性和可用性，增加双重锁定功能(在互控中的任意一扇门未关闭时，另一扇门以任何方式都无法将门打开，这一设计弥补了目前产品在这种情况下可以用机械钥匙打开锁具的功能缺陷)以及以下应急情况下互锁控制功能：
①针对非法闯入等异常情况下的紧急闭锁功能，按下“双关／复位”按纽，锁闭两扇门锁，任何方式都无法将门打开。
②针对电源断电或电控设备故障时的手动开启功能，在断电和火灾等情况下，从内到外通过机械旋钮可以同时开启两道门，确保员工在紧急情况下快速疏散逃生。
③针对上下班等特殊状态下设计的内门采用多人指纹认证首卡开启方式等；
(4)与完善的互锁与开启功能相对应，对传统的四联操作键盘进行改进，设置了“内门开”、“外门开”、“双关／复位”、“”和“复位”五个功能键，每个按键设置对应的门状态指示灯，同时对“”按纽增加了IOS的延时功能，防止误操作，在提升产品安全性的同时也增加了人性化设计。
(5)采用基于门磁感应器的闭门双重检测技术，即同时检测门体闭合和锁舌上锁状态，防止假锁现象，提高系统的安全性能，目前别的同类产品基本上只采取其中的一种检测方式。
(6)采用红外传感器和体重传感器执行的防尾随检测系统，能够在第一时间检测持卡者被人尾随跟踪的情况与探测人背人或人挨人、中间没有空隙的尾随(挟持)现象并能够自动报警，这种防尾随检测技术完成了传统意义上的防尾随控制系统不可能完成的任务。
(7)基于WEB的控制信息管理系统：采用计算机联网管理下属网点的防尾随联动互锁安全门系统和其他扩展功能。
4、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解
4.1 研究方案
(1)硬件设备的选型、改进与物理集成方案
在本项目研发的FLAM-AL防尾随智能联动互锁安全门系统所集成的硬件设备由防盗联动门与电控机械防盗锁、出入口身份识别设备、联动互锁装置和执行机构以及防尾随检测设备组成，物理集成与改进方案具体见图1：
(2)防尾随智能联动互锁安全门控制系统主体研究方案
拟采用RS-485总线实现门禁控制器与设备及相关执行机构的数据传输，采用TCP/IP协议与上层控制中心进行信息交换。后台控制管理软件采用.NET框架结合SQL SERVER提供WEB服务，实现信息的采集、存储与管理。控制系统主体设计方案见下图2：
4.2 技术路线：
系统总体电路设计以控制器为核心，包括指纹识别接口、内外门开启接口、联动互锁接口、各类传感器控制接口、系统LCD显示和存储器扩展接口以及系统电源等几部分电路组成。其总体电路设计图如图3所示。
4.3 课题分解：
本课题分成以下几个子课题：
(1)硬件设备的选型、改进与物理集成设计子课题
(2)出入口身份识别与控制子系统；
(3)智能联动互锁控制子系统：这是门禁控制系统的核心内容，是产品研发的关键所在，由以下模块构成：
①电控锁开启锁闭控制模式模块；
②门体锁闭检测模块；
③门体状态提示模块
④其他辅助模块：如联动互锁操作键盘按键延迟模块防止误操作等。
(4)防尾随门禁检测子系统
(5)安全门系统控制管理软件子课题
5、预期目标(主要技术经济指标、应用或产业化前景)
本项目预期目标是严格遵照GA576-2005技术标准，研发一套高安全性能和性价格比的专利产品，满足银行、金库、金融等重要地区或部门，需进行严密监控场所所提出的安防门禁需求。
5.1 产品主要技术指标如下：
(1)系统硬件结构在安全性、防盗、防暴性方面均要求达到GA576-2005技术标准要求；
(2)指纹识别时间：
(3)开门延时时间：1-10秒可调；
(4)门长时间未关闭报警时间：超过10s时，激发提示报警功能；
(5)除具备GA576-2005技术标准所规定的联动互琐功能外，系统还提供：双重锁定、紧急闭锁、锁、反潜回、内门多人指纹认证开启功能；
(6)提供同时检测门体闭合和锁舌上锁的闭门双重检测功能
(7)提供防尾随检测功能；
(8)系统控制管理软件能提供门禁控制权限管理与(2)与门禁实时控制信息管理以及支持报警等主要功能。
5.2 产品的应用或产业化前景
由于本系统方案具有较高的集成度，能使整个系统得到大大简化，从而节省了设备配置，并使工程的布线工作量大大减少，可为用户降低成本。同时，双门互锁门禁系统设备上的人性化设计和稳定可靠的质量又能降低整个系统的维护成本。
在双门互锁门禁系统实际运行后，用户的安全防范水平得到了较大提高，不法分子实施不良企图的机会大大降低，这样不仅可以排除潜在的危险，还可以提供更高级别的安全保护，也可以增强工作人员的安全感。而且还可以大大降低保安人员的工作强度，人员的投入也会相应减少。由于各个金融系统，电信系统，邮政系统等部门的双门互锁门禁管理方法大致相同，所以本系统目前已成功运用于银行、农信社、邮储等单位的上万个营业场所。可以预计，随着社会经济的发展和社会治安的需求，双门互锁系统应用前景必定一片光明。