Автоматизированная система защиты и контроля доступа в помещения (стр. 4 из 13)
8)Схема связи с пультом управления. Схема предназначена для связи микроконтроллера с пультом управления. Она устанавливает нужный размах сигнала при передачи его в линию связи и выделяет сигналы из линии связи когда микроконтроллер находится в режиме приема информации от компьютера. То есть схема связи выполняет необходимые преобразования напряжений и кроме того выполняет согласование интерфейса с линией связи.
Как уже упоминалось в технических требованиях, СЗКДП представляет из себя централизованную систему, работающую в реальном времени. На верхнем уровне — пульт управления; на нижнем — контролируемые пункты. Упомянутые выше узлы и элементы входят в контролируемый пункт, т. е. они находятся на нижнем уpовне системы. Число контpолиpуемых пунктов зависит от количества входов подлежащих контролю на охpаняемом объекте.
На веpхнем уpовне находится пульт упpавления выполненный на базе ПЭВМ, совместимой с IBM PC. Пульт управления и контролируемые пункты соеденены между собой в локальную сеть. На рис.3.2 изображена блок-схема локальной сети.
Рис.3.2
Локальная сеть содержит пульт управления (ПУ) выполненный на базе ПЭВМ и ряд удаленных контроллеров (кшn), каждый из которых соединен с одним шлюзом(Шn).
Передача информации между пультом управления и удаленным контроллером шлюза требует представления ее в виде последовательного потока бит, характеристики которого зависят от особенностей конкретной системы. Определим эти особенности локальной сети.
Прежде всего локальная сеть определяется топологией связей и режимом обмена по линиям связи. В проектируемой системе выбран магистральный тип интерфейса, с "шинной" топологией системы обмена. Режим обмена информацией — полудуплексный. В полудуплексном режиме любой из контроллеров может начать передачу, если на вход его последовательного интерфейса поступил запрос с пульта управления, то есть его сетевой адрес. Можно сказать, что по управлению передачи информации в каналах, локальная сеть является централизованной. Компьютер в протокольном режиме “широковещательной” передачи (всем ведомым контроллерам) выдает в моноканал байт-идентификатор абонента (код адреса контроллера-получателя), который отличается от байтов данных только тем, что в его девятом бите содержится 1. После того как компьютер выставил адрес, он в течение 2 милисекунд ожидает ответа от контроллера. Если ответ в течении этого времени не получен, компьютер выставляет в моноканал следующий адрес.Для уменьшения вероятности наложений контроллер перед выдачей сообщения прослушивает канал и начинают выдачу только при поступлении запроса от компьютера на его адрес. По режиму организации передачи, данная СЗКДП относится к сети с асинхронной передачей (момент считывания данных приемником определяется по сигналам оповещения или запуска от передатчика; по окончании пересылки приемник выдает передатчику сигнал об окончании цикла передачи). По способу представления сигналов выбран униполярный код.
В качестве физической среды распространения сигналов каналов межмодульного обмена используется витая пара, заключенная в оплетку. Применение витой пары повышает помехоустойчивость. Всякое внешнее воздействие влияет на оба провода, и поэтому искажение разности сигналов снижается. Более того, так как витая пара заключена в оплетку, то это еще более ослабляет воздействие, вызванное взаимными наводками.
Центральный пульт управления выполнен на базе IBM PC совместимого компьютера со следующей конфигурацией:
640 Кбайт ОЗУ.
EGA монитор.
20 МБ винчестер.
MS-DOS версия не ниже 3.30
2 последовательных порта.
Для связи компьютера с контроллерами используется стандартный интерфейс RS-232C (см. приложение). Основным преимуществом последовательной передачи является возможность пересылки данных на большие расстояния, как правило около 30 метров. Ипользуя дополнительный блок приема-передачи это расстояние можно увеличить до 200 метров. В этот блок входит такая же схема, которая рассчитана для контроллера шлюза (имеется в виду схема связи с ПУ). Данные передаются и принимаются с использованием аппаратного последовательного интерфейса, который работает в режиме прерывания. Система работает в фоновом режиме.
Так как передаваемые данные в контроллерах генерируются в случайные моменты времени, то предполагается использовать асинхронный режим обмена данных между пультом управления и контроллерами. Из-за отсутствия синхронизации, показывающей начало и конец каждого байта, байт данных приходится обрамлять стоповыми и стартовыми битами, чтобы приемные устройства могли распознать начало и конец передачи байта данных (см. чертеж “Форматы данных”). Как видно стартовый и стоп-биты имеют различные полярности. Это обеспечивает наличие, как минимум, одного перехода (1—0—1) между каждыми двумя последовательными символами, причем независимо от последовательности битов в передаваемых символах. Поэтому первый после периода бездействия переход 1—0 используется получающим устройством для определения начала каждого нового символа. Каждый символ состоит из 8-ми бит данных, стартового и стопового битов и бита паритета. В проектируемой системе бит паритета используется для идентификации символа как символа-идентификатора адреса контроллера шлюза. При передаче данных бит паритета принимает значение логического нуля. Система работает в полудуплексном режиме и инициатором связи всегда является пульт управления (то есть компьютер). Выставив адрес в моноканал компьютер, переходит в режим ожидания. Если в течение двух милисекунд (см. расчет ниже) компьютер не получает подтверждение запроса, он выставляет новый адрес в моноканал. Если же получено подтверждение запроса, компьютер переходит в режим приема данных от микроконтроллера. Данные могут содержать информацию:
код идентификатора (8 символов или 88 бит);
код физической массы пользователя, то есть код аутентификации(1 сим вол или 11 бит);
код содержащий информацию о саботаже системы (1 символ или 11 бит)
После получения данных и соответствующей обработки компьютер сообщает микроконтроллеру о том прошел или не прошел пользователь идентификацию и аутентификацию (2 символа или 22 бита).
Предполагается использовать стандартные скорости обмена данных по моноканалу, которые поддерживаются интерфейсом RS-232. Произведем расчет для скорости приема-передачи равной 9600 бит/с.
Один бит передается за время:
1/9600=0,104 мсек.
Тогда скорость передачи слова или 11 бит равна:
0,104*11=1,145 мсек.
Рассчитаем максимальное время обмена информацией между пультом управления и адресуемым микроконтроллером. Для этого подсчитаем максимальное количество битов в формате обмена. Оно будет максимальным при передаче в сообщении идентификационного номера и кода аутентификации. Туда войдут:
адрес контроллера (1 слово)=1,145 мсек;
подтверждение запроса контроллером (1 слово)=1,145 мсек;
подтверждение ответа компьютером (1слово)=1,145мсек;
передача данных — код идентификации (8 слов), подтверждение идентификации (1 слово)=8+1=9 слов. Тогда
9*1,145=10,305 мсек;
конец связи (1 слово)=1,145 мсек.
Кроме того в формат сообщения войдет время задержки, которое максимально равно 2 мсек. Время 2 мсек выбрано из следующих соображений. Так как время передачи одного слова по моноканалу составляет 1,145 мсек, то 2 мсек будет вполне достаточно для обнаружения компьютером сигнала от контроллера (имеется в виду подтверждение запроса контроллером). Следовательно, общее максимальное время связи между компьютером и микроконтроллером будет равно:
1,145+1,145+1,145+10,305+1,145+2= 14,885 мсек.
Сюда не вошло время обработки данных компьютером и микроконтроллером которое составляет единицы микросекунд.
Исходя из того, что количество обслуживаемых помещений или количество обслуживаемых шлюзов входящих в одну локальную должно быть не менее 200, определим максимальное время обслуживания всех контроллеров: 14,885*200=2,997 сек.
В следствии того что, СЗКДП представляет из себя средство управления доступом, коды идентификации пользователя и другая информация обеспечения безопасности должны хранится в таблице авторизации. Таблица авторизации находится в защищенной зоне основной памяти компьютера или хранится как файл данных на дополнительном устройстве. Каждый авторизованный пользователь имеет свою запись в таблице авторизации.
Код идентификации пользователя представляет индекс в таблице авторизации. Если кода идентификации пользователя нет в таблице авторизации, то доступ запрещается.
Кроме того, пульт управления автоматически тестирует состояние системы и ведет протокол функционирования всего комплекса защиты. Автоматически ведет жуpнал:
проходов пользователей с указанием даты, времени и направления прохода;
несанкционированных действий пользователей с указанием даты и времени нарушений;
работы операторов и администраторов системы.
Доступ к ПУ возможен только при помощи электронного идентификатора принадлежащего администратору безопасности. Администратор безопасности с помощи мастер-карты регистрирует и удаляет коды пользователей и проводит операции по изменению прав пользователей. Теперь покажем, что из себя представляет контролируемый пункт (КП) объекта защиты. Конструктивно КП представляет из себя шлюзовую систему, с двумя сдвижными дверями (см. рис.3.3 )
 |
Рис.3.3 Шлюз(вид сверху)
Шлюз имеет следующие размеры (эти размеры выбраны произвольно, но я считаю их оптимальными):длинна=1,5 м; ширина=1 м; высота=2 м. Каждой сдвижной дверью управляет электромотор блокировки дверей. При подаче управляющего напряжения от устройства управления на электромотор двери соответственно открываются или закрываются. В закрытом положении двери блокированы.