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編者按：

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、邊緣計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的飛速發(fā)展，以及IT與OT技術(shù)的進一步融合，工業(yè)制造、城市交通、電力能源、農(nóng)業(yè)等各大行業(yè)領(lǐng)域的智慧化發(fā)展已成為必然趨勢。推進各領(lǐng)域向智慧化發(fā)展是一項復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，既需要單一技術(shù)與裝備的突破應(yīng)用，還需要系統(tǒng)化的集成創(chuàng)新。智慧系統(tǒng)解決方案是推廣普及智能化技術(shù)的關(guān)鍵手段，是促進各行業(yè)智能化水平提升的核心。

為深化智慧產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進一步提升智慧產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域系統(tǒng)解決方案應(yīng)用水平，現(xiàn)由中國自動化學(xué)會、智能制造推進合作創(chuàng)新聯(lián)盟、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會主辦，控制網(wǎng)（www.dlhxzk.com.cn）＆《自動化博覽》承辦的2021智慧系統(tǒng)解決方案征集活動已正式啟動，面向全行業(yè)公開征集智慧系統(tǒng)解決方案。本刊特開設(shè)智慧系統(tǒng)解決方案專欄，刊發(fā)其中優(yōu)秀的解決方案以饗讀者。

1　目標和概述

目前智慧交通已在諸多城市軌道建設(shè)項目中有所應(yīng)用，無人駕駛技術(shù)作為智慧車站建設(shè)中的重要一環(huán)，在許多城市軌道交通中已實現(xiàn)了推廣應(yīng)用，如香港的迪士尼線、上海地鐵10號線，以及哥本哈根、巴黎、新加坡等城市的地鐵線路。隨著技術(shù)設(shè)備的革新，管理模式不斷創(chuàng)新，大大提高了設(shè)備的可靠性和應(yīng)急處置效率。因此無人駕駛得以成為城市軌道交通發(fā)展的一種趨勢。無人駕駛的意義主要體現(xiàn)在以下三方面：

（1）大幅度提高運營服務(wù)質(zhì)量：無人駕駛避免了工作人員操作失誤（延誤）、疲勞、傷病、罷工等人為因素對運營的干擾。

（2）降低運營成本：列車不需要司機駕駛，在人力資源成本較高的情況下節(jié)約了運營成本。

（3）促進乘客文明素質(zhì)的提高：列車沒有司機駕駛，乘客不再有對不文明乘車行為“人性化”操作的心理依賴，有利于促進乘客文明乘車習(xí)慣的養(yǎng)成和文明素質(zhì)的提高。

縱使無人駕駛有諸多優(yōu)點，但在實際運行過程中仍存在一定的安全隱患：

（1）無人駕駛可以大幅度提高運營服務(wù)質(zhì)量，但如果乘客文明程度不高，運營服務(wù)質(zhì)量非但不能提高，還會因缺乏司機的現(xiàn)場監(jiān)控和處置而面臨巨大的安全風(fēng)險。例如乘客在無人值守的情況下非法進入軌行區(qū)或者乘客禁行區(qū)，又或是運維人員在列車通行期間進入了軌行區(qū)作業(yè)，影響列車正常運行，造成人身安全隱患。

（2）信號系統(tǒng)的安全、可靠是實現(xiàn)無人駕駛的重要基礎(chǔ)。在正常情況下，信號系統(tǒng)會準確、及時地向列車發(fā)送運行、開關(guān)門、折返作業(yè)等指令。如果信號系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障，無人駕駛只能被迫中斷，因此涉及人身安全的重大防護區(qū)域，除了需配置高保障性的信號系統(tǒng)之外，還應(yīng)增加強硬的門禁控制，以確保在列車通行期間防止任何人員進入。

本方案意在建設(shè)一套可聯(lián)動無人駕駛與信號系統(tǒng)的門禁控制系統(tǒng)，通過相關(guān)管理規(guī)定，設(shè)定一系列的門禁邏輯控制，實現(xiàn)列車進出車站時，對站內(nèi)及軌行區(qū)的相關(guān)通道門進行強制管控，確保人員無法進入防控區(qū)域給列車運行造成影響。

2　方案介紹

2.1　概述

門禁系統(tǒng)作為安全防范系統(tǒng)中極其重要的一部分，在軌道交通、機場等智慧交通領(lǐng)域起著越來越重要的作用。門禁系統(tǒng)與其他眾多安防系統(tǒng)有所不同，根本原因是其改變了安防產(chǎn)品如閉路監(jiān)控、報警等被動的安防模式，以主動控制替代了被動監(jiān)視，通過對主要通道和出入口的控制大大防止了非法人員進出，并且可以在事件發(fā)生時通過對通道門和出入口的控制限制人員的活動范圍，制止非法活動或減少損失/風(fēng)險，同時在門禁與安全集成管理系統(tǒng)軟件中包含了強大的數(shù)據(jù)庫功能，可以處理更多更為復(fù)雜的現(xiàn)場情況。

愛克信門禁系統(tǒng)根據(jù)上述設(shè)計原則和主導(dǎo)思想，對實用性、可靠性、先進性、可持續(xù)發(fā)展性、經(jīng)濟性、開放性和擴展性等方面進行綜合考慮，是可適用于多行業(yè)多場所的各種門禁控制應(yīng)用。

愛克信門禁與安全集成系統(tǒng)運行于標準Windows系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線，對門禁點、報警點進行控制。系統(tǒng)具備擴展功能，可以簡單通過輸入/輸出點或TCP/IP協(xié)議方式，與行車信號系統(tǒng)、閉路監(jiān)控、消防報警等實現(xiàn)聯(lián)動和集成。該系統(tǒng)將安防門禁以及第三方系統(tǒng)應(yīng)用等有機結(jié)合起來，充分發(fā)揮設(shè)備的功能，提高安防和智能化管理控制的效率。

2.2　系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.3　軟硬件平臺

（1）門禁系統(tǒng)服務(wù)器：用于安裝部署門禁系統(tǒng)軟件，完成對門禁設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)處理。同時對接第三方系統(tǒng)（如行車系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等），實現(xiàn)一系列聯(lián)動控制功能。

（2）門禁管理工作站：安裝部署客戶端管理軟件，管理員通過此工作站可實現(xiàn)車站門禁的監(jiān)視與控制、操作與管理。

（3）第三方系統(tǒng)平臺：包括行車信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)等，通過相關(guān)接口與門禁系統(tǒng)對接集成，實現(xiàn)一系列聯(lián)動控制功能。

（4）門禁系統(tǒng)管理軟件及接口軟件：包含門禁系統(tǒng)的服務(wù)器軟件、用戶端軟件、第三方系統(tǒng)接口、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件等；主要完成門禁系統(tǒng)的運行管理和第三方系統(tǒng)的對接管理。

（5）門禁網(wǎng)絡(luò)控制器：由愛克信網(wǎng)絡(luò)主控制器組成，所有控制信息包括設(shè)置參數(shù)、持卡人記錄、準入等級、準入時間表和所有其它與系統(tǒng)有關(guān)的操作數(shù)據(jù)均從服務(wù)器下載。控制器實時監(jiān)控所有的通道通信，在與服務(wù)器通信中斷時保存相關(guān)事件信息，通信恢復(fù)后自動上傳到服務(wù)器。

（6）門禁讀卡控制器：一個讀卡控制器支持兩個門禁點，用于連接終端設(shè)備如讀卡器、密碼鍵盤讀卡器、人臉識別機、門磁、出門按鈕、門鎖以及報警信號I/O點等。

（7）讀卡器：用于識別持卡人的感應(yīng)卡，采用Wiegand格式將卡號發(fā)送給控制器，每個門禁點至少需要一個；可采用IC卡、CPU卡、二維碼、藍牙、人臉等識別設(shè)備。

（8）感應(yīng)卡：采用感應(yīng)識別技術(shù)（RFID），用于代表持卡人身份，每個員工需要一張卡。

（9）電控鎖：控制門鎖開關(guān)的電子裝置，每個門禁點至少需要一把。

（10）出門按鈕：用于觸發(fā)開啟門鎖的按鈕，每個單向刷卡的門禁點至少需要一個。

（11）門磁：用于探測門的開合狀態(tài)，每個門禁點至少需要一個。

（12）網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備：包括TCP/IP局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)、主控制器層網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)，以及讀卡器、輸入輸出設(shè)備等的線纜、交換機、接口等。

2.4　應(yīng)用功能及數(shù)據(jù)流程

數(shù)據(jù)流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)流程圖

（1）讀卡器在正常工作狀態(tài)下，讀取卡片內(nèi)的人員數(shù)據(jù)信息（如圖2流程1）；

（2）讀卡器將獲取的卡信息傳送至門禁讀卡控制器（如圖2流程2）；

（3）門禁網(wǎng)絡(luò)控制器在線狀態(tài)下，讀卡控制器將數(shù)據(jù)發(fā)至門禁網(wǎng)絡(luò)控制器，由門禁網(wǎng)絡(luò)控制器完成卡片信息的權(quán)限判斷處理（如圖2流程3）；網(wǎng)絡(luò)控制器離線的情況下，根據(jù)事先下發(fā)至讀卡控制器中的數(shù)據(jù)，獨立完成卡片信息的權(quán)限判斷處理；

（4）卡片信息驗證通過后，由讀卡控制器發(fā)送指令，打開門禁點電鎖（如圖2流程4）；

（5）門禁網(wǎng)絡(luò)控制器將門禁刷卡記錄上傳至門禁系統(tǒng)服務(wù)器（如圖2流程5）；門禁系統(tǒng)服務(wù)器通過TCP/IP方式，下發(fā)門禁數(shù)據(jù)至門禁網(wǎng)絡(luò)控制器；

（6）如遇列車進站，行車信號系統(tǒng)將預(yù)警信號（I/O信號）發(fā)送至門禁讀卡控制器（如圖2流程6），或通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議發(fā)送至門禁系統(tǒng)服務(wù)器（如圖2流程7），此時門禁系統(tǒng)將端門等關(guān)鍵區(qū)域的門鎖切換至閉鎖狀態(tài)，同時拒絕所有刷卡開門響應(yīng)操作；當報警信號撤銷時，系統(tǒng)恢復(fù)至正常工作狀態(tài)。

2.5　安全措施

將行車信號系統(tǒng)集成至門禁系統(tǒng)中，加以邏輯控制，可有效防止人員非法進入軌行區(qū)造成行車影響和人身危險。對軌行區(qū)關(guān)鍵出入口的門禁進行行車信號聯(lián)動，當有列車即將進站時，行車系統(tǒng)向門禁系統(tǒng)發(fā)送預(yù)警信號，門禁系統(tǒng)設(shè)備通過接收預(yù)警信號并自動關(guān)閉關(guān)鍵區(qū)域的出入口門禁，禁止人員進出軌行區(qū)。當列車出站后，行車預(yù)警信號撤銷，門禁系統(tǒng)恢復(fù)至智慧系統(tǒng)解決方案正常運行狀態(tài)，有權(quán)限的人員可通過刷卡進出。

本系統(tǒng)方案可從實際應(yīng)用上解決無人值守車站的關(guān)鍵區(qū)域人員進出管控問題，系統(tǒng)使用人員需根據(jù)各車站的軌行區(qū)相關(guān)出入口位置，配合管理規(guī)定，提前設(shè)定好所有相關(guān)門點的聯(lián)動規(guī)則，以確保系統(tǒng)可達到最大的安全性與便利性。同時，在設(shè)定聯(lián)動規(guī)則時，應(yīng)對系統(tǒng)操作員進行合理的權(quán)限規(guī)劃以及加密處理，以避免出現(xiàn)非法登錄系統(tǒng)篡改設(shè)置影響系統(tǒng)使用。

3　代表性及推廣價值

智慧交通無人駕駛相比有人駕駛更容易受到乘客的干擾，因為大部分工作將由設(shè)備自動完成，電腦很難進行類似司機那樣的“人性化”操作，一旦受到干擾，要利用輔助設(shè)備遠程處置或由車站人員前往處置，影響將會擴大。因此無人駕駛比有人駕駛更需要乘客的“呵護”。然而，無人駕駛在很多地區(qū)還是新鮮事物，乘客對無人駕駛的認知有一個過程，乘客既要了解無人駕駛的優(yōu)點，消除不必要的擔(dān)憂，逐步接受這種全新的運營模式，又要認識到無人駕駛的特殊性，更好地遵守運營規(guī)則。因此，在智慧車站推行的過程中，應(yīng)充分考慮人員進出的各種情況，利用智能識別系統(tǒng)對重要出入口進行強制管控，防止意外情況影響列車正常運行。

在軌道交通運營管理規(guī)定中，軌行區(qū)作為列車通行的區(qū)域，在列車通行期間是嚴禁任何人員進入的，因此在各車站內(nèi)對軌行區(qū)的關(guān)鍵出入口（端門、屏蔽門、設(shè)備區(qū)往軌行區(qū)通道門等），勢必會進行嚴格的安全防護和進出管理。

傳統(tǒng)的軌道交通在運營管理過程中，對行車區(qū)域的關(guān)鍵出入口均采用人工值守方式來管控，如需進入軌行區(qū)作業(yè)，需要運維人員提前向車控中心請檢，然后現(xiàn)場保安呼叫中心確認是否有列車進站，在確保軌行區(qū)安全的情況下再由值守保安打開端門放行，整個管理流程對人力資源投入需求較大。

采用無人駕駛技術(shù)配合門禁邏輯控制之后，對軌行區(qū)關(guān)鍵出入口的門禁進行聯(lián)動設(shè)置，當有列車即將進站時，行車系統(tǒng)向門禁系統(tǒng)發(fā)送預(yù)警信號，門禁系統(tǒng)通過接收行車信號并自動關(guān)閉關(guān)鍵區(qū)域的出入口門禁，此時即使有權(quán)限的運維人員也無法通過刷卡進出軌行區(qū)，當列車出站后，門禁系統(tǒng)再根據(jù)行車信號將出入口門禁狀態(tài)恢復(fù)正常，此時運維人員即可刷卡進出完成巡檢排查工作。

從地鐵建設(shè)安全及運營成本角度考慮，采用“智能化”的邏輯控制，不僅免去了龐大的人力投入，還有效避免了人為疏忽所帶來不可預(yù)見的風(fēng)險。

摘自《自動化博覽》2021年9月刊