以门禁控制系统为基础的系统集成方式 - 安防知识网

系统集成起初是因为联动和智能化设备的发展而催生，但现在，则越来越多地被子系统通讯方式和标准所推动。

本文将介绍这些基础标准和它们的规定用途，并描述一些目前和未来发展的配置结构，旨在阐述门禁控制系统能够成为最佳系统集成基础的理由。

当我们面对降低成本、提高使用性和系统安全性等一系列挑战时，本文也试图对未来五年内系统集成的发展趋势进行预测。

集成的目标
集成的目标应包括两个层面：首先是为中央控制室内所需的全部功能模块提供统一的图形用户界面（GUI）；其次是提供统一的报告工具。

这就意味着，需要开发一个真正统一的报警和事件数据库，通过系统集成，不同数据库之间被全部联接在一起，来自于图形用户界面GUI的请求仅对统一的数据库作出响应。

关键问题在于如何实现这些目标。从以往的经验来看，这意味着要花相当长时间的工作，来利用各子系统供应商提供的应用程序接口（API）开发显示画面，同样它也意味着真正的系统集成可能的预算起点为463,950美元。然而，这种情况如今正在迅速改变，除了最简单的系统外，一切都变得司空见惯。

如何实现集成？
现在的焦点是使用开放式的标准和工具，从而统一分离的大型数据库，使得事件数据能够被准确地回放和存储，最终实现强大而简单的事件管理。

有两种实现系统集成的途径。其一是“常规”或称之为“自上而下”的方式，其中数据流处于各系统服务器之间。其二则是“自下而上”的方式，其中构建在大型网络基础上的智能化设备直接与服务器进行通讯，这些设备具有足够的智能化功能来判断事件内容或来自用户的请求，并选择与哪台服务器进行通讯。

目前，这两种方式都有被使用，首先我们来看一下“自上而下”的方式。

系统结构图
在此，我们将以一个典型的安防集成系统以及其中所属的子系统为例。尽管常规型的安防系统集成模式已经相当普遍，但具备与所有子系统之间的互连能力变得越发重要，如用于发卡和维护管理的SAP系统。

该集成系统的组成部分包括安防子系统之一的视频监控、门禁控制、入侵报警和对讲系统，此外，还有楼宇控制、供热通风与空调工程（HVAC）、电梯和自动扶梯控系统等等，最后，还有非常重要的消防子系统，它在本文中是唯一通过人力资源和客户数据库来进行监控的。

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问题何在？
从根本而言，由于所有子系统都具有不同的数据格式和操作规范，我们的问题就是要把来自一种设备的数据转换成另一种设备可用的数据格式。这个问题可以分解成三个方面：1、数据的传输；2、数据对象（视频、音频、事件数据库）；3、命令语言（数据打包方式、确保数据传输、打包后的数据在远程设备上可以解码）。

数据传输
就这方面而言，答案只有一个，即TCP/IP，因为它是基本标准，具备许多数据库都能提供的多种物理传输方法，且便于管理和控制。目前许多基础建筑都已安装了网络设施，各种大楼都分布了TCP/IP网线，TCP/IP是一个提供解决方案的优秀示范标准。

数据集（Data Sets）
这个问题稍显复杂，因为数据集差异相当大，而且对接口系统操作范式的依赖性较强。为了进一步理解这点，我们必须明白存在三种数据级别：1、历史数据，如被捕获的视频或刷卡；2、实时事件，如浏览现场视频，或对遗失、被失窃的卡片作出响应；3、实时数据，用于信息统计，且不必作出响应，如统计大楼内的人数。

数据类型
对于视频数据，目前已经开发出了大量的标准。其中，首先就是由联合图像专家组开发的JPEG标准，用于静态图像的处理。为了达到更高的压缩率，之后又开发出了JPEG2000，它被许多人称之为“无损”格式，它以Wavelet（小波）标准为基础，但该标准不在本文的讨论范围之内。在JPEG标准的基础上，又相继开发了迎合视频序列的MJPEG，以及具有大量动态内容、主要用于广播视频格式的MPEG2标准。由于它可以达到DVD的画质，通常认为它需要占用大量的带宽，因此又开发出了MPEG4标准。另外，还有许多厂家，如American Dynamics等开发出了一些专用的标准格式，如ACC（动态内容压缩）和视频会议标准，如H.263，这些都得到了大量的应用。

在发布音频数据时，由于选择了更多依赖于其他因素的数据集，因此数据率要小得多。所以，对于在封闭网络内的简单传输来说，仍然可以使用脉冲编码调制，同时，当要求声音离开本地网络时，VOIP（基于因特网协议的语音传输）将变得更加普及。录制视频时，音频很可能采用MPEG Layer III格式标准（MP3）。

标准
标准仍然会被继续开发出来，但是经过分析研究，我们提出如下标准：
·命令语言：OPC、BacNet、XML、HTML、ODBC、SQL、SIA、TCP/IP、Streaming；
·数据标准格式：JPEG、 MJPEG、MPEG-2、MPEG-4、ACC、H263、MPEG Layer III Audio、PCM和VOIP。

OPC（OLE for Process Control）
最新的一种集成工具来自Microsoft，它提供了过程控制设备与用于控制该设备的监控软件之间的标准接口。

在OPC规范定义标准接口之前，每次购买一台新设备时，由于它有自己的状态报告方式，使得厂家每次都不得不修改其监控软件。但现在，这种监控软件不过是按照特定厂家需要定制的一个OPC客户端。购买新设备时，由供应商随设备提供了一个OPC服务器，该OPC客户端软件可以简单地与之实现无缝连接，省却了开销极大的软件修改费用。 [nextpage]

BacNet
BacNet是由美国供热、制冷及空调工程师学会（ASHRE）开发出来的一种传输设备状态和实现的非协议性方式，它已经发展成为实现开放式集成架构的一种强大且支持得力的开发工具。

许多厂家能够提供软件工具，用以通过网络联络和控制他们的硬件设备。BacNet要早于OPC，而且将趋向于在设备级的基础上工作，且不需要微软操作系统。

可扩展标识语言（XML）
这是创建描述数据结构的标识语言的标准。它不是固定的元素集合，如超文本标识语言（HTML），它更像是SGML（标准规范化标识语言），在SGML中它是一种语言分析用的语言，或者是描述语言的语言。XML是万维网联盟的正式规范。它提供一种非常丰富的系统，来定义复杂的文档和数据结构，如货物清单、分子式数据、新闻（news feeds）、词汇表、盘存目录说明、固定资产清单等。只要程序员定义好一个数据集的XML语言（通常称“Schema文档”），他们就可以编制出一套程序，可靠地按照那些规则处理格式化后的任何数据。

XML为从拥有大量记录的数据库中传输选定的字段提供了一种非常有效的方法。

结构化查询语言（SQL）
结构化查询语言（Structured Query Language，SQL）是IBM于上世纪70年代开发的，它提供了一种关联性数据库接口。虽然SQL既是ANSI标准，也是ISO标准，但许多数据库产品在支持SQL的同时，也对这个标准语言做了各自专有的扩展。查询采用了命令语言的格式，允许用户进行选择、插入、升级、查找数据位置等等。对于响应和传输来自不同供应商数据库的数据，SQL是十分理想的方式。

开放式数据库连接（ODBC）
开放式数据库连接（Open Database Connectivity，ODBC）是作为一种客户端联接工具而研发的，一般它运行在Windows客户端工作站上。它被认为是SQL Access开发组于1992年开发出来的一种标准数据库访问方式。ODBC旨在能够访问任何独立应用的数据库中的数据，而与具体数据库无关。ODBC通过插入一个名为驱动器的中间件来完成这些管理。为了使ODBC能发挥作用，每个数据库供应商都必须提供这样的一个驱动器。

SIA
SIA是作为一种命令语言而开发的，它允许中央控制室控制和查询远程主机的状态、报告区域状况、设置/取消报警区域等。其目的在于允许不同厂家的报警主机可以向中心报警接收站报告。

由于其原先是通过调制解调器的连接来设计的，因此早期实现起来速度较慢，但是现在采用TCP/IP技术，则可以达到低于1秒的响应时间。不同供应商采用了不同的传输机制，有些选择的是TCP/IP，而其他一些则选择UDP（用户数据报协议）。

Video Streaming
这是为Web架构上的视频发布形式而设计的。其面临的最大问题就是，根据画面内容帧数的大小变化，带宽也将随之而变化。有效传输的带宽大小将根据交换联接的人数、交换联接的距离，以及用户所订制的服务内容而发生改变。它以丢帧和损失实时性为代价，但幸运的是，鉴于其市场规模的发展，能够改善这些缺陷的算法仍在继续研发当中。

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如何运用标准？
在一个已建成的系统中，各种命令语言的使用大体如下图所示。为了在各种服务器之间实现通讯，我们将使用OPC，如图2所示。

为了在服务器之间实现实时数据的通讯，我们要使用XML；与SQL一样，它也可以用于历史数据。近年来，XML已变得越来越普及。ODBC是用来为Windows客户端与服务器上增加的数据库之间建立联接。SIA链接为报警主机与集成服务器之间提供了接口，而集成服务器的作用相当于传统的报警接收站。一旦数据指针被集成服务器所恢复，Streaming则用于直接从DVR子系统中恢复和传输数据。

因此，通过使用这些标准，我们便可以实现各自独立的子系统可以相互通讯，而操作员在通过集成服务器控制的环境中可以对所有系统进行访问。

这种系统的最大弱点是，它十分依赖服务器，所有操作信息都是由服务器来控制完成的。因此，这种信息趋向于电路式的，即非自适应式的。而且，如果在一个设计中未对该信息进行设计，则用户将很难访问到这个信息。

因此，需要一种方法让用户可以根据他们的需要，来控制事件响应的信息。

未来发展
正如前面所讨论的那样，基于服务器或利用自上而下的方法实现集成，其最大的弱点就是设置正确的、响应事件的信息。大多数事件都需要经过多个数据库的处理，而开发管理这些事件的统一规则是相当复杂的，而且还会受到许多因素的影响，如操作员培训、事件地点、当天时间。对于历史回放来说，很可能基于服务器的方式仍是关键，出于事后作证的需要，事件内容将被纪录下来。但对于处理实时事件，则必须通过一种方式能够让不同地点的多点用户借助共同的一个图形用户界面GUI，在各自独立的子系统之间进行交互操作。

因此，GUI必须具备如下能力：支持使用指令和生物识别技术的安全登录，与所有系统的网络互连，到系统所有本地节点的输入/输出，处理事件发生的智能化功能，可显示现场视频的显示屏。因此，利用这个图形用户界面GUI，用户可以设置或取消一个报警主机，或从DVR上回放视频，或打开具有门禁控制功能的大门。

以太网端设备——设置信息
实现这一要求的一种有趣的方法就是把智能化功能——目前它多数被设置在服务器上，向用户端移动。通过使用这一领域的下一代设备就可以做到这点，它们的智能化程度要比现在的设备高出许多倍。 [nextpage]

通过这样一台最新的设备，用户可以在设置信息时选择他们想要控制的目标。只有当各种网络具有相同的拓扑结构，并且打破了服务器等级之后才能做到这点。也就是说，网络是由大量的服务器构成，其中只有少量传统意义上的客户端。

这与互联网过去二十年来的发展相类似，最早只有那些网络上的服务器才能够控制你所能看到的数据。而现在我们看到的情形是，在用户设置了他们所使用的信息之后，客户端系统（浏览器）向大量互联的服务器提出数据请求。

操作这类设备的一个关键是，由于设备与传统服务器是通过电路来连接的，它必须维持一个相当高的安全水平。它也必须可以支持真正的开放标准并具备扩展能力，以便能够控制巨大的数据量。因此，它很可能是一种Linux或XP嵌入式设备，同时具有足够的存储空间来实现缓存和传输大量所需的数据。

因此，未来系统有可能继续采用专有的I/O设备完成各项任务（消防主机、DVR、报警主机等），并维护由互联服务器所构成的网络。然而，本地用户接口不可避免地要改成智能型以太网端设备。