变电站智能门禁系统及其控制方法

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变电站智能门禁系统及其控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及变电站智能门禁系统及其控制方式，尤其涉及集控中心加无人值班变电站模式下的变电站智能门禁系统及其控制方法。\n背景技术\n[0002] 随着电力自动化技术的发展，电力系统内的变电站基本实现了无人值班，变电站的运行维护采用了集控中心加无人值班的模式。一个集控中心负责一个区域内多个变电站的日常巡视、操作和许可外来人员施工等工作，进入变电站必须到集控中心取相应变电站的系列钥匙。变电站分布往往比较分散，其大门、控制室和开关制室等的门锁通常采用机械锁，钥匙众多使用和管理困难。无人值班变电站的开门问题已成为影响下作效率的一个重要方面，当有紧急操作或事故处理时，运行人员需要往返于集控中心与变电站之间取还钥匙；当外来工作人员需要进入变电站时，同样必须往返于集控中心与变电站之间取还钥匙。\n国家电网公司实行电网“大检修”模式后，一个集控中心负责地级市内的220kV变电站的运维工作，地域跨度可达百公里，因为钥匙的问题占用更多的时间。\n[0003] 目前电力系统自动化能对变电站任何设备的实时工况和动作情况进行记录和上传，但对于变电站及控制室大门开启和人员进出情况没有记录上传。对于变电站工作人员的巡视周期管理和外来人员进入管理只能通过问询方式，不利于加强变电的安全运维管理。因此，利用目前变电站里现有的网络资源，设计出一套智能门禁管理系统非常必要。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于：提供一种变电站智能门禁系统及控制方法，集中管理，节约时间。\n[0005] 本发明的技术解决方案是：智能门禁系统包括门禁服务器、通信单元、门禁单元、跳码手机，其中门禁单元包括门禁控制器、门禁终端、读卡器和键盘、电控锁、门磁，门禁服务器通过通信单元与门禁控制器连接，门禁控制器通过RS485连接线与门禁终端连接，读卡器和键盘、电控锁、门磁连接至门禁终端；跳码手机与门禁服务器、门禁单元没有通信联系，它安装与变电站门禁控制器算法对应的跳码产生程序。\n[0006] 所述的变电站智能门禁系统，通信单元包括局域网（电力管理信息大区MIS网），服务器的网线接口，门禁服务器和门禁控制器的网线接口均接入局域网中，门禁服务器通过通讯单元与门禁控制器连接。\n[0007] 所述的变电站智能门禁系统，门禁控制器通过RS485连接线与门禁终端连接，1只门禁控制器可连接8只门禁终端。\n[0008] 所述的变电站智能门禁系统，门禁终端连接读卡器、键盘、电控锁、门磁。\n[0009] 所述的变电站智能门禁系统，有电子钥匙、网络跳码、手机跳码和远程四种开门锁门方式，记录每次开锁方式和开关门时间的信息；电子钥匙开门方式是采用RFID感应卡加个人识别密码的方式进行开门，当变电运维人员需要进入变电站时，手持RFID感应卡通过读卡器由门禁控制器识别是否授权，再输入个人识别密码，两者完全正确后，由门禁控制器发出指令通过门禁终端打开电控锁；电控锁打开后，变电运维人员开门进入变电站内，门禁控制器将输入密码的方式、时间和开关门的时间自动存入控制器中并上传至门禁服务器中，电子钥匙开门不依赖于通信网络和门禁服务器；电子钥匙开门采用RFID感应卡加个人识别密码的方式进行开门，即使其他人捡到丢失的RFID感应卡由于无对应个人身份识别密码也无法进行开锁；变电站智能门禁系统，可通过门禁服务器设置一张RFID感应卡对应所有辖区内的变电站，实现变电站开门一卡通；网络跳码开门方式是门禁服务器产生跳码通过网络下发至门禁控制器中进行开门，当变电站运维人员没有携带RFID感应卡或其他进站人员需要进入变电站时，由门禁服务器随机产生一个跳码并下发至对应变电站的门禁控制器中，密码的有效期为5－10分钟；集控中心值班人员通过电话或短信方式告知进站人员，进站人员通过键盘输入跳码，门禁控制器与服务器下跳码进行比对并计算时间；跳码正确且在时间范围内，则由门禁控制器发出指令通过门禁终端打开电控锁；电控锁打开后，进站人员开门进入变电站内，门禁控制器将输入密码的方式、时间和开关门的时间自动存入控制器中并上传至门禁服务器中，门禁服务器产生软跳码依赖于通信网络和门禁服务器；门禁服务器每次产生软跳码都是随机的，且有时间限制，避免了密码泄漏随意进入变电站情况的发生；手机跳码方式开门是当变电站运维人员没有携带RFID感应卡或其他进站人员需要进入变电站时集控中心无值班人员，由集控中心值班长在值班公用手机上产生一个对应变电站门禁控制器的跳码；在手机跳码生成程序选择相应的变电站生成一个跳码，通过电话或短信方式告知进站人员，进站人员通过键盘输入跳码，门禁控制器进行运算解密确认；跳码正确且在时间范围内则由门禁控制器发出指令通过门禁终端打开电控锁；电控锁打开后，工作人员开门进入变电站内，门禁控制器将输入密码的方式、时间和开关门的时间自动存入控制器中并上传至门禁服务器中；手机跳码不依赖于通信网络和门禁服务器；手机跳码生成程序中有一组跳码生成算法，一个对应变电站的加密算法调用规则表；\n变电站门禁控制器的解密程序中则有与控制器对应的一个解密算法调用规则和一组密码解密算法；每个变电站每一个时段的密码算法都是不相同，同一时段控制器与服务器密码算法是一致的，且两者都是以日期和时间作为变量，即使算法重复的情况下所产生的密码也不会重复，手机产生的一个跳码只会有一个时段内有效；远程开门方式是值班人员在集控中心的门禁服务器通过网络直接打开变电站的门锁，当紧急情况下进站人员需要立即进入变电站时，电话联系集控中心人员，集控中心人员在门禁服务器上操作远程直接打开变电站门锁；电控锁打开后，进站人员开门进入变电站内，门禁控制器将输入密码的方式、时间和开关门的时间自动存入控制器中并上传至门禁服务器中。\n[0010] 本发明技术方案具有如下优点：\n[0011] 1、变电站智能门禁系统利用已有的电力信息网，在集控中心与变电站之间构建门禁管理系统，每个变电站站的门禁控制器即可以独立控制，又可以受门禁服务器管理，变电站智能门禁有电子钥匙、网络跳码、手机跳码和远程四种开锁门方式，避免了机构锁钥匙多、易复制的缺点，变电站智能门禁具有灵活的权限管理，一张RFID卡对就所有变电站的门禁，实现变电站开门“一卡通，；一张RFID卡对应数名人员，通过配置变电站大门一次刷卡输入密码打开本站所有门禁的“一站通”，快速高效开门，由于一张RFID卡有对应的个人识别密码才能开门，即使用丢失RFID卡也无法打开变电站门，具有很高的安全性，在没有RFID卡的情况下，可由集控中心人员通过门禁服务器产生的网络跳码或值班公用手机产生的跳码来开门，跳码都有一定的有效时间且每次各不相同，使智能门禁使用更方便。门禁服务器的远程开锁则提供一进入变电站的快速通道。\n[0012] 2、通过门禁服务器对进出变电站的工作人员的权限、进出时间以及进入方式进行智能化管理，安全方便，服务器实时监控变电站进出人员及相应事件，并同时存储相应数据，以备查询，每位进出人员有独立的信息，可以通过软件系统建立或取消其使用权，增加或减少使用权，为防范从正常通道的侵入提供了保证。系统还可以实现对人员权限的明确限定，无论是内部人员或外部人员，都可以通过对权限的设置，清楚地界定可以自由进出的范围，并记录以备查询。\n[0013] 3、变电站智能门禁的使用，避免了变电运维人员因为钥匙的原因在变电站与集控中心之来回奔波，减少了其他进站工作人员因取还钥匙频繁往返，降低了交通费用，提高了工作效率，加快了对变电站事故的响应，极大提高了变电站门禁管理的灵活性、安全性和经济性。\n附图说明\n[0014] 图1为变电站智能门禁系统的结构原理图。\n[0015] 图2为变电站智能门禁系统门禁控制器结构图。\n[0016] 图3为变电站智能门禁系统门禁终端结构图。\n[0017] 图4为变电站智能门禁系统控制流程图。\n具体实施方式\n[0018] 下面结合附图对本发明作进一步说明。\n[0019] 本发明的变电站智能门禁系统，如图1所示，包括门禁服务器、通信单元、门禁单元、跳码手机，其中门禁单元包括门禁控制器、门禁终端、读卡器和键盘、电控锁、门磁，门禁服务器通过通信单元与门禁控制器连接，门禁控制器通过RS485连接线与门禁终端连接，读卡器和键盘、电控锁、门磁连接至门禁终端；跳码手机与门禁服务器、门禁单元没有通信联系，它安装与变电站门禁控制器算法对应的跳码产生程序。\n[0020] 门禁服务器与各变电站的门禁控制器通过以太网相连，对各变电站门禁控制器进行控制和管理；门禁服务器将RFID感应卡串号和对应个人识别密码下发到相应门禁控制器中，形成电子钥匙数据库；当RFID感应卡丢失后，通过服务器删除门禁控制器中的RFID感应卡串号，使该RFID感应卡失效，变电运维人员在服务器上进行个人识别密码的修改；\n集控中心人员通过门禁服务器选择相应的变电站产生一个跳码，跳码将自动化下发到相应变电站的控制器中，用来开启相应变电站的门锁；跳码的有效期可以设置，跳码可作用于对应变电站的所有受控门锁或某几个受控门锁；门禁服务器自动采集记录各变电站的密码产生方式、时间和操作人员，并实时显示各变电站门锁状态，记录变电站门禁密码输入方式、时间、正确与否和开关门时间，形成变电站智能门禁管理系统日志。\n[0021] 跳码手机，是安装了变电站门禁跳码程序的智能手机，通常集控中心有一部值班公用手机，由每值的值班长保管，作为备用通信用；本发明变电站智能门禁系统基于手机Windows Mobile和Android系统平台各开发了一个智能变电站跳码产生程序，适用于80%以上的智能手机上安装使用；手机密码生成程序中有一组密码生成算法，一个对应变电站的解密算法调用规则表；变电站门禁控制器的解密程序中有与控制器对应的一个解密算法调用规则和一组密码解密算法，手机跳码开门方式不依赖于通信网络和门禁服务器。\n[0022] 各变电站的门禁单元即可以独立作为一个门禁控制单元使用，又可以接受指令和发送信息与门禁服务器构成智能门禁系统；门禁控制器接入变电站的电力信息MIS网交换机，通过RS485通信线与各个门禁终端相连接；门禁控制器通过以太网接受并存储门禁服务器下发的有效RFID感应卡信息和个人识别密码，接受门禁服务器下发的跳码，接受门禁终端采集到的刷卡信息、键盘输入信号、开关门的门磁信号，比对RFID感应卡信息和个人识别密码，对接受的跳码进行计算解密，指令门禁终端控制电控锁，并将密码输入方式、有效与否和开关门时间记录入存储器并上传到门禁服务器中。\n[0023] 门禁控制器，如图2所示，主要有微处理器、存储电路、时钟电路、以太网控制电路、485控制电路连接构成，微处理器用来计算密码和比对信息，存储电路主要用来存储门禁控制器的配置参数、有效RFID感应卡信息和个人识别密码、服务器下发的临时跳码、开关门时间记录等，时钟电路为微处理器提供工作时钟、密码输入及开关门的时间，以太网控制电路用来门禁控制器通过以太网与门禁服务组网通信，485控制电路是门禁控制器与门禁终端通信，一个门禁控制器最多可以带8只门禁终端。\n[0024] 门禁终端是智能门禁的最终执行单元，如图3所示，包括微处理器、键盘扫描电路、RFID读卡电路、门磁信号输入电路、电控锁驱动电路、485控制电路、信号电路；RFID读卡电路、RFID感应卡接近面板时，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，读卡电路读取信息并解码后，经微处理器加上本地信息后送至门禁控制器进行有关数据处理；键盘扫描电路接受键盘输入的密码信息，经微处理器加上本地信息后送至门禁控制器进行有关数据处理；门磁信号输入电路用来记录变电门的开启和关闭行为，经微处理器加上本地信息后送至门禁控制器进行有关数据处理；485控制电路主要实现与门禁控制器的通信，微处理器将接受本端到的信息加工送到门禁控制器中，将接受的门禁控制器指令进行解释通过电控锁驱动电路、信号电路执行；电控锁驱动电路根据指令直接驱动电控锁的开启和关闭，信号电路对刷卡成功、密码正确与否、电控锁的开闭作出语音提示。\n[0025] 下面以一个实施例对变电站智能门禁系统及其控制方法进行说明。\n[0026] 一个变电运行的集控中心负责15座变电站的运行维护工作，采用“3+2”班次方式，3个班次24小时轮转值班负责变电站的操作，2个班次常白班负责变电站的日常巡视工作；在集控中心安装1台门禁服务器，15座变电站分别安装智能门禁单元；如在某变电站大门、控制楼门和控制室门三处安装门禁终端，门禁控制器安装于控制室内的二次屏中；控制室内有存放本站其他房间及设备的钥匙箱，进入控制室人员可以根据需要取钥匙开启相应房间及设备的门。\n[0027] 集控中心的变电运维人员进行变电站日常巡视或操作时，只需带1张RFID卡就可以进入管辖区域的任何一座变电站；到变电站时，变电运维人员刷卡正确后输入个人识别密码，门禁控制器与储存器内信息进行比对，正确后开放相应门禁，记录信息上传至门禁服务器中；门禁服务器实时显示某变电站何种人员以何处方式值得时间打开门禁；在一个变电站可将RFID卡设置成“一站通”，在本站任何一处读卡器读卡和输入个人识别密码后，可在短时内开放本站所有门禁。一张RFID卡对应多个班次的变电运维人员，通过个人识别密码进行区别；变电运维人员工作结束时，关闭控制室门、控制楼门和变电站大门，门禁将自动上锁，并将关门信息上传门禁服务器；当变电运维人员中途接到指令需要进入其他变电站时，无需重返集控中心取钥匙，按上述步骤进入相应变电站。\n[0028] 非变电运维人员进入变电站工作时，必须到集控中心取钥匙进入变电站工作，工作结束后到集控中心还钥匙；采用变电站智能门禁时，进站人员到达变电站时向集控中心电话申请进站，集控中心值班人员在门禁服务器上选择相应的变电站产生跳码，工作人员输入跳码进入变电站；当集控中心无值班人员，可由值班长在其所持的值班公用手机的跳码程序选择相应的变电站产生跳码，进站人员输入跳码进入变电站；当紧急情况下集控中心人员在门禁服务器上操作远程直接打开变电站门锁，相关进站人员进入变电站进行工作。\n[0029] 如图4所示，门禁单元的工作步骤如下：\n[0030] a)、门禁控制器判断是否有外大门门禁终端送来的刷卡及密码信息，如有进入步骤b)；没有刷卡及密码信息，返回步骤a)；\n[0031] b)、如果是刷卡信息，则进入c)；如果是密码输入信息则进入；\n[0032] c)、门禁控制器进行卡合法性检查，通过读取用户数据库，查看此卡号是否存在和有效，如果存在并有效，进入步骤d)；如卡号不存在或者无效卡，语音提示后返回步骤a)；\n[0033] d)、语音提示输入个人识别密码，等待密码输入；\n[0034] e）、控制器将输入的个人识别密码与储存器的数据进行比较，若密码无效，则返回步骤d)；密码正确，则进入步骤i)；\n[0035] f）、门禁服务器是否下发跳码，如下发，则进入步骤g)；否则，进入步骤h)； [0036] g)、门禁控制器将输入的密码与服务器下发的跳码进行比较和时间判断，有效则进入步骤i)；无效则经语音提示后返回步骤a)；\n[0037] h)、控制器认为该输入密码为手机产生的跳码，调用跳码解密程序进行解密，有效则进入步骤i)； 无效则经语音提示后返回步骤 a)；\n[0038] i)、语音提示密码输入正确，根据预设的密码控制开门的范围打开三道门禁或第一道门禁，记录此次刷卡、密码输入方式及时间等信息，并向服务器发送此次开门情况信息，结束本次流程。如果预设的密码控制范围为第一道门禁，则后续门禁按上述步骤重复进行。\n[0039] 本发明中门禁控制器在每次刷卡和输入密码时都有语音提示，在使用RFID卡加个人识别密码的电子钥匙时，连续5次输入个人识别密码错误将返回等待状态，需要重新刷卡；使用跳码时，连续5次输入密码错误需要重新申请跳码。