Решения для системы управления и контроля доступом

Сервер оборудования

Устройство должно обеспечивать взаимодействие с контроллерами сектора охраны, осуществлять обмен с секторным и другими серверами по Ethernet, иметь малое потребление энергии и быть компактным.

Сервер оборудования должен иметь высокие показатели по надежности, помехозащищенности, скачки напряжения в сети, статический разряд, отсутствие питания. Также, устройство должно быть ремонтопригодным, технологичным при изготовлении (SMD-монтаж, отсутствие сложных механических изделий, отсутствие редкой или труднодоступной элементной базы).

Сервер оборудования (далее СО) функционирует под управлением ОС общего назначения и имеет возможность "легкого" (программного) добавления новых функций. Такой подход к проектированию устройства обоснован и позволит универсализировать модуль СО, который в дальнейшем будет применяться для создания других устройств.

Цикл жизни разрабатываемого устройства должен составлять не менее 5 лет, что накладывает дополнительные требования при выборе элементной базы.

Технические характеристики

Микропроцессор	AT91RM9200
Объем SDRAM	64Мбайт
Flash	8Мбайт
Дополнительная Flash	256Мбайт (4Гбайт)
Поддерживаемые интерфейсы	2xRS232, 4xRS485, Ethernet 10/100 BaseT, USB2.0 Host, IDE
Количество КСО и/или КСД в магистральной линии связи	До 32
Скорость обмена в магистральной линии связи (RS485)	57600 бит/с
Максимальная длина магистральной линии связи (без репитеров)	1200м
Максимальное количество устройств, подключаемых к СО посредством объектовой линии связи	31
Максимальная длина объектовой линии связи (без репитеров)	1200м
Количество программируемых выходов типа "открытый коллектор"	5
Максимальный ток, коммутируемый программируемым выходом	400мА
Максимальное напряжение, коммутируемое программируемым выходом	30В постоянного тока
Напряжение при котором СО фиксирует неисправность аккумулятора	10,5+0,5В
Дополнительные функции	RTC
Датчик вскрытия корпуса	КСО
Рабочий диапазон температур, C	-40..+85

Функции

Проектируемое устройство должно быть построено на базе современного микропроцессора, обладать большими объемами энергонезависимой памяти, иметь малое потребление энергии, сохранять работоспособность при сбоях питания, и восстанавливать самостоятельно работоспособность в критичных ситуациях (полное отключение электроэнергии, скачки напряжения).

Функции базового сервера оборудования:

• прием от контроллеров сектора охраны информации о их состоянии и состоянии подключенного к ним оборудования, а также, прием информации от других устройств;
• анализ принятой информации в соответствии с конфигурацией;
• формирование и передача извещений на главный сервер по Ethernet;
• формирование и передача команд различным исполнительным устройствам;
• прием команд управления от сервера;
• накапливание извещений в базе данных в энергонезависимой памяти, с последующей их передачей при запросе с главного сервера;
• сохранение работоспособности при сбоях электроэнергии, сохранение информации на энергонезависимой памяти;
• управление программируемыми выходами.

Дополнительные возможности:

• Использование производительного микропроцессора, работающего под управлением ОС, дает возможность значительно расширить функциональные возможности сервера оборудования.
• большие объемы Flash-памяти для хранения локальных баз данных (конфигурации, журнала событий, других репликаций центральной базы данных) и программного обеспечения;
• увеличить количество поддерживаемых интерфейсов, что повысит пользовательские характеристики устройства: Ethernet, USB, RS-485, RS-232;
• Возможность подключения беспроводных модулей передачи данных;
• поддержка большего количества КСО, считывателей/клавиатур к одному серверу оборудования;
• поддержка различных протоколов для устройств сторонних производителей (панелей управления, исполнительных устройств и др.);
• обеспечение большего количества программируемых цифровых входов/выходов;
• возможность удаленного конфигурирования устройства через Web-интерфейс;
• низкое потребление энергии в сравнении с серверными решениями;
• возможность автоматического обновления встроенного ПО через Ethernet.
• использование модулей сервера оборудования для построения других устройств.

Принцип построения КСО

При проектировании архитектуры устройства необходимо учитывать следующие требования:

• Масштабирование - возможность без существенных затрат увеличивать либо менять функциональные возможности системы.
• Простота построения системы.
• Перспективность - система не должна быстро устаревать. Жизненный цикл не менее 5 лет.

Для решения задачи предлагается строить сервер оборудования по модульному принципу (рис. 1). Модули будут представлять собой печатные платы (ПП) объединяемые между собой по принципу мезонин. В отличие от модульных решений конкурентов, где под каждое исполнительное устройство разрабатывается свой модуль, наше решение будет отличаться универсальностью. Законченное устройство сервера оборудования будет состоять не более чем из 2-3 модулей. В линейке производимых модулей, которые закроют весь спектр задач от построения обычного КСО до сервера оборудования.

Рис. 1. Пример построения сервера оборудования.

Таким образом основными модулями для построения сервера оборудования являются микропроцессорный и интерфейсный модули.

Микропроцессорный (базовый) модуль (рис. 2) - интеллектуальный модуль системы, построен на базе микропроцессора SoC (система-на-кристалле, System-on-Chip), на этом же модуле размещаются оперативная память SDRAM, энергонезависимая память для ОС и отдельная для базы данных, RTC с батареей, Ethernet-контроллер, универсальный интерфейс на который будут выведены все интерфейсы на уровне логики (имеется ввиду TTL без "физики" и разъемов), выведенный на разъем высокой плотности. Процессорный модуль будет выполнен в собственном форм-факторе ( примерно 60x90мм).

Рис. 2 Структурная схема микропроцессорного модуля

Интерфейсный модуль (рис. 3) - предназначен для организации обмена информацией с различным подключаемым оборудованием. На нем будет располагаться гнездо для посадки базового модуля, ПЛИС, которая обеспечит универсальность и гибкость, основные интерфейсы сервера оборудования(RS232, RS485), компоненты обеспечивающие физические уровни интерфейсов и разъемные соединения - Ethernet, NxRS-485, NxRS-232, USB, Flash-card (CFII/SDCard/MMC). Так же здесь располагается схема контроля за состоянием аккумулятора, силовые ключи, оптические и механические развязки, клеммы и контакты. Модуль выполняется в форм-факторе сервера оборудования.

Рис. 3 Структурная схема интерфейсного модуля

Контроллер сектора охраны

Контроллер сектора охраны (далее КСО) должно представлять собой микропроцессорное устройство, с установленной энергонезависимой памятью, большим количеством последовательных интерфейсов и программируемых линий, иметь малое потребление энергии и быть компактным.

Разрабатываемое устройство должно иметь высокие показатели по надежности, помехозащищенности, скачки напряжения в сети, статический разряд, отсутствие питания. Также, устройство должно быть ремонтопригодным, технологичным при изготовлении (SMD-монтаж, отсутствие сложных механических изделий, отсутствие редкой или труднодоступной элементной базы).

Цикл жизни разрабатываемого устройства должен составлять не менее 5 лет, что накладывает дополнительные требования при выборе элементной базы.

Технические характеристики

Микроконтроллер	ATMega128
Объем FRAM	1Мбит
Поддерживаемые интерфейсы	4xRS232, 6xRS485, I2C
Количество КСО и/или КСД в магистральной линии связи	До 32
Скорость обмена в магистральной линии связи (RS485)	57600 бит/с
Максимальная длина магистральной линии связи (без репитеров)	1200м
Максимальное количество устройств, подключаемых к СО посредством объектовой линии связи	31
Максимальная длина объектовой линии связи (без репитеров)	1200м
Количество программируемых выходов типа "открытый коллектор"	5
Количество типов извещений, поддерживаемых КСО	96
Размер буфера извещений с выводом на ПЦН	200 извещений
Размер буфера извещений без вывода на ПЦН	1000 извещений
Максимальный ток, коммутируемый программируемым выходом	400мА
Максимальное напряжение, коммутируемое программируемым выходом	30В постоянного тока
Напряжение при котором СО фиксирует неисправность аккумулятора	10,5+0,5В
Дополнительные функции	RTC
Датчик вскрытия корпуса	КСО
Рабочий диапазон температур, C	-40..+85

Структурная схема КСО

Рис. 4. Структурная схема КСО

Функции КСО

КСО представляет собой микропроцессорное устройство, осуществляющее контроль состояния секторных устройств, сбор информации от них, управление секторными устройствами по последовательным интерфейсам, хранение в своей памяти логику взаимодействия секторных устройств (конфигурацию) и список зарегистрированных электронных ключей с соответствующими правами доступа. КСО оборудован энергонезависимой памятью, таймером и устройством защиты от сбоев.

КСО должен восстанавливать свое состояние и состояние всех подключенных к нему секторных устройств после сбоя либо полного отключения питания из энергонезависимой памяти. Таймер КСО обязан продолжает работать даже при полном отключении питания.

КСО предназначен для выполнения следующих функций:

• прием от секторных устройств информации о состоянии шлейфов, входов для подключения кнопок, датчиков вскрытия корпусов, уровней напряжения питания и кодов электронных ключей, считанных выносными контрольными панелями
• анализ принятой информации в соответствии с конфигурацией, базой данных электронных пропусков и ограничениями по времени (сетевыми графиками);
• формирование и передача извещений на терминал или сервер;
• формирование и передача команд управления замками, оповещателями, верификацией пожарных шлейфов и другими исполнительными устройствами;
• прием команд прямого управления от терминала или сервера;
• накапливание извещений в буфере при потере связи с серверами, с последующей их передачей при восстановлении связи;
• управление программируемыми линиями КСО.

Дополнительные возможности:

• Наличие ПЛИС, позволит создавать на базе существующего модуля различные устройства сбора, хранения и предварительной обработки информации и дает возможность значительно расширить функциональные возможности КСО;
• увеличить количество поддерживаемых интерфейсов, что повысит пользовательские характеристики устройства:RS-485, RS-232, 1-Wire;
• Возможность подключения беспроводных модулей передачи данных;
• поддержка большего количества считывателей/клавиатур к одному КСО;
• поддержка различных протоколов для устройств сторонних производителей (считывателей карт, панелей управления, исполнительных устройств и др.);
• обеспечение большего количества программируемых цифровых входов/выходов;
• изменять протокол и скорость обмена по последовательным интерфейсам не внося изменения в схему. Использую программируемые двунаправленные линии можно реализовывать различные интерфейсы и протоколы.