用JF4000實現門禁、動力監控及節能功能的總體解決方案

　　一 引言
　　動力環境集中監控系統是對分布的通信局（站）的開關電源、空調、油機、蓄電池、高低壓配電等多種設備和環境的各種參數、圖像、聲音等進行遙測、遙信和遙控，實時監測其運行參數，診斷和處理故障，記錄和分析相關數據，從而實現通信局（站）少人或無人值守的目的，并對設備進行集中監控、集中維護和集中管理。
　　
　　二 現有監控系統的狀況
　　本地網監控系統主要的傳輸方式為ＤＤＮ、Ｍｏｄｅｍ、ＩＳＤＮ和２ Ｍｂｉｔ／ｓ專線等，都為點對點傳輸。考慮到接入網中ＤＤＮ和２ Ｍｂｉｔ／ｓ專線資源有限，Ｍｏｄｅｍ和ＩＳＤＮ傳輸方式的實時監控性能不穩定，若使用點對點傳輸，中心設備太多，運行維護成本過高，因此現今大多數系統都采用２ Ｍｂｉｔ／ｓ抽取時隙方式。現有的監
　　控系統網絡狀況如圖所示：
　　

　　三 基于TCP/IP網絡傳輸的監控系統
　　隨著寬帶網絡的發展，在各個接入網點，獲得寬帶網絡資源越來越容易。利用這些寬帶網絡資源，采用TCP/IP方式，接入網點可以很容易地與監控管理中心及數據庫建立起聯系，用較低的成本，對接入網點的動力設備、機房環境、安全保衛消防、視頻圖像等信息實施統一平臺下的監控。
　　基于TCP/IP網絡傳輸方式的系統如圖：
　　

　　　　在電信接入網點機房現場，搭建基于TCP/IP的現場通過串口聯網服務器統一監控平臺，分批逐次對動力設備、機房環境、安全保衛消防、等各系統進行集中監控。可以整合各系統的各種設備、串口和協議，就可以通過串口軟件直接進入各接入網點機房實施監控。由于搭建了統一平臺，在一次投資之后，只需逐步添加外接串口設備，就可漸進完成動力設備、機房環境、安全保衛消防、各系統的基于TCP/IP網絡結構的集中監控。
　　

　　四 用JF4000實現的門禁、動力監控及節能功能的總體解決方案
　　電信接入網點機房是相當分散的，用JF4000實現的門禁功能是非常適合電信的，JF4000集成了強大的TCP/IP協議棧，可以輕松連接各種TCP/IP網絡，同時JF4000控制器集成成熟可靠的PPP協議，可以接入GPRS/CDMA無線網絡。同時JF4000有4個智能串口，可以接動力監控設備。JF4000還支持多路的開關量輸入、開關量輸出以及模擬量輸入，可以檢測并控制空調和風扇等設備的運作，可以合理利用空氣的濕度和溫度的高低降低空調的使用量。
　　
　　JF4000的設計目標就是，提供高速穩定的網絡傳輸、復雜的業務處理能力、大容量存儲空間、兼容原有網絡設備的廉價解決方案，使用戶在JF4000平臺上能迅速開發出基于TCP/IP網絡的各種產品，快速實現產品升級。
　　
　　JF4000采用Atmel公司ARM9處理器AT91RM9200,工業級，具有功能強大，運行穩定，功耗極低等特點。
　　JF4000硬件功能框圖如下：
　　

　　
　　JF4000硬件參數
　　CPU AT91RM9200(ARM9)
　　SDRAM 32MB
　　DATAFLASH 4M（可擴充到32M）
　　Ethernet 10M/100M 自適應，網絡數據包收發采用DMA方式
　　串口 提供4個可以支持RS232/485/422模式的串口，數據收發采用DMA方式
　　SPI接口 可以接Dataflash等設備，數據收發采用DMA方式
　　TWI接口 兼容I2C
　　USB接口 USB device & USB host
　　MCI接口 可以接MMC卡、SD卡等
　　DI 8路開關量輸入
　　DO 6路繼電器輸出的DO（250V / 8A）
　　AI 8路12位精度的AI（可配置成4路差分輸入，支持13位精度）
　　讀卡器接口 韋根和ABA接口，韋根接口支持常用26bit 、34bit、70bit及自定義位數，ABA接口支持ABA Trace II標準
　　
　　JF4000 Core其它參數
　　尺寸 76.25mm × 50.85mm ， 3000mil × 2000mil
　　濕度 5% ~ 95%
　　溫度 - 40 ℃ ~ 100 ℃
　　電壓 3.3 + (±5%) V 或者 1.8 + (±10 %) V
　　功耗 ＜1W
　　
　　

　　JF4000 功能模塊結構及分析
　　作為二次開發平臺，JF4000完成對底層封裝：提供了大多數設備驅動，基于這些底層驅動，JF4000為用戶封裝了TCP/IP、RBS100和FAMS，盡可能的提高了上層應用程序的開發速度。系統結構如下：
　　
　　操作系統，我們選用了國際上公認的兩個性能優異的實時內核uCos-II 和 rtems。對操作系統的選型依據，后文有具體說明。
　　設備驅動包括：UART驅動、SPI驅動、Dataflash驅動、TWI驅動、RTC驅動、看門狗驅動等。提供TCP/IP協議棧，RBS協議。系統在Dataflash驅動之上封裝了FAMS，以提高flash使用壽命，以及對用戶提供屏蔽具體芯片的統一IO地址。以上模塊實現了數據存儲和傳輸，并確保系統的安全性。所有模塊都遵循
　　 初始化 → 打開 → 使用 → 關閉
　　的模式，利用這些模塊，用戶可以靈活快速地搭建出功能強大的應用系統。另外，用戶也可以直接基于硬件編程。
　　
　

　
　　
　　
　　五 用JF4000實現的門禁、動力監控及節能功能的總體解決方案的優點：
　　5.1用JF4000實現門禁的優點：
　　實現對指定區域分級、分時段的通行權限管理，限制外來人員隨意進入機房，并根據員工的職位或工作性質確定其通行級別和允許通行的時段，有效防止內盜外盜；
　　實時顯示、記錄所有事件數據；讀卡器讀卡數據實時傳送給管理系統，可在管理中心電腦中立即顯示出來；可顯示各種信息如：持卡人（姓名、照片等）、事件時間、門點地址、事件類型（正常上班、加班、非正常時段讀卡、無效卡讀卡、非正常開門等）并如實記錄且記錄不可更改，如出現異常事件會立即報警，并能通過人名、卡號、進出時間進行檢索、查詢；
　　配合雙向讀卡門點設計，系統可將某些門點設置為區域防跟隨功能，限定能在該區域進、出的工作人員必須按照‘進門→出門→進門→出門’的循環方式進出，且不能跟隨其他持卡人進出，否則該持卡人會被鎖定在生產區內或生產區外；
　　支持多卡開門模式；可設定某些重要門點，只有多個人同時讀卡才能開門；
　　支持防脅迫密碼輸入功能；當用戶被歹徒劫持進門時，可讀卡后輸入約定脅迫碼進門，在歹徒不知情的情況下，中心將能及時接收此脅迫信息并啟動應急處理機制，確實保障該用戶及工作區域的安全（需配合帶鍵盤讀卡器）；
　　系統可采集各種事故信號（火警、匪警等），及時記錄并報警；
　　系統可通過聯動輸出點與樓宇自動化、閉路監控、防盜及消防報警等其他系統協調聯動；當門禁控制系統接到火災報警信號后，系統能夠自動打開控制區域內的所有大門，有利于控制區域內的人員逃生；如果在重要部位安裝有攝像機，系統還可自動聯動切換攝像機畫面，對需要監控的部位進行監控，并進行錄像；
　　控制器可脫機（與管理主機失去聯系）工作，并且不影響進出門；當門禁與管理中心重新建立通訊時，控制器能實時上傳事件信息；
　　在控制中心，擁有權限的管理人員，對各門點均可進行直接的開/閉控制；利用系統獨特的電子地圖功能，可實現直觀、形象的多種聯動控制，如對門鎖、閉路監控攝象機、消防設備等的控制；
　　JF4000軟件采用強大的實時操作系統（RTOS），確保系統的及時響應，JF4000控制器具有32M SDRAM和32M FLASH，具有其他同類產品不能比擬的存儲優勢。
　　JF4000集成強大的TCP/IP協議棧，可以輕松連接各種TCP/IP網絡，同時JF4000控制器集成成熟可靠的PPP協議，可以接入GPRS/CDMA無線網絡。
　　
　　1、 基本功能特性：
　　兼容多種前端輸入：
　　支持Wiegand 26Bit、Wiegand 27Bit、Wiegand 32Bit 格式輸入。
　　兼容ABA(第二軌道)、生物識別技術 、指紋識別技術 、感應式IC卡 、密碼鍵盤 、水印磁卡等輸入設備，并具有自適應功能，控制器自動檢測輸入前端。
　　
　　2、 控制器容量及系統功能設置：
　　每個控制器支持100000個持卡人
　　每個控制器可存貯1000000條進出事件或報警事件緩沖
　　多種可編程進入控制
　　卡、卡加4 位密碼進入、8位超級密碼進入、支持多卡同時刷卡開門 、區域防跟蹤檢測設置。
　　
　　3、 多種門狀態工作方式
　　門常開、門常閉、首卡讀卡開門控制、休眠控制、安全狀態。
　　4、 任意門的遠程手動控制
　　實時時鐘，門開超時報警1—255秒，可編程
　　5、 多種系統板狀態監測和自檢
　　數據資料出錯、網絡異常及系統復位等、控制箱非法打開。
　　6、 動態電壓保護：
　　所有輸入、輸出均帶電壓動態保護
　　所有繼電器輸出帶有瞬間過壓保護
　　
　　5.2用JF4000實現動力監控的優點：
　　JF4000有4個智能串口，每個串口都支持RS232、RS485、RS422工作模式。
　　
　　JF4000的每個智能串口都可以接到RS485總線上充當主機的作用，輪詢所用監控的設備，每個RS485總線上可以接多達32個設備。
　　
　　JF4000的每個智能串口都可以接到不同廠家的波特率不同的設備，例如各種各樣的電源、溫度傳感器等，因此擴展性很好，只要知道所要監控的設備的通信協議，JF4000就可以監控它，并且可以通過TCP/IP的方式與監控平臺通信。
　　
　　
　　5.3用JF4000實現節能系統的優點：
　　 隨著中國電信事業的飛速發展，電信業用電成本不斷上長。根據集團公司增收節支的要求，節約用電成本是節支的一個重要環節。
　　
　　 空調設備在電信中耗電占了相當大的比例，為適應市場的競爭，降低運行成本，空調節能是電信公司所要考慮的一個重要問題。
　　
　　JF4000還支持多路的開關量輸入、開關量輸出以及模擬量輸入，可以檢測并控制空調和風扇等設備的運作。
　　JF4000可以處理風機、空調等設備的聯動關系，可以大規模的節省電能。
　　原理：A、室外溫度高時，開室內空調
　　 B、室外溫度低時，關閉空調，用室外冷空氣對設備散熱
　　
　　
　　 用JF4000實現的節能系統如圖：
　　
　　

　　
　　節能系統，延長空調的使用壽命。由于一年四季中機房的散熱部分是由通風系統來承擔的，空調的開機時間縮短，故空調的使用壽命可以延長。
　　節能系統，能夠降低電能的消耗。由于通風系統充分有效的利用室外不同季節、不同環境、不同時段的較低溫度的自然空氣，從而使得空調的開機時間減少，甚至無須開啟空調，降低了電能的消耗。