Автоматизированная система защиты и контроля доступа в помещения

Требования к электропитанию.

Первичным источником электропитания пульта управления и контролируемого пункта должна быть однофазная сеть переменного тока напряжением 220 вольт и частотой 50 герц. При кратковременных авариях в системе энергоснабжения должен быть обеспечен перезапуск и восстановление предаварийного состояния пульта управления и контролируемого пункта.

Требования к системе персонального вызова. Так как СЗКДП предусматривает персональный вызов (ситуация -- к пользователю пришел гость который не идентифицируется системой), то система должна обеспечить надежную радиосвязь и работоспособность между передатчиком на входе КПП и пейджерами установленными в удаленных помещениях. Максимальное удаление охраняемых помещений где установлены пейджеры от передатчика должно быть не менее 200 метров.

Требования к защите от влияний от внешних воздействий.

Электрическая составляющая электромагнитного поля помех в помещениях не должна превышать 0.3В на 1 метр согласно ГОСТ 16325-88.

Должна быть предусмотрена автономная шина заземления технических средств для подключения корпусов устройств, экранов, кабелей. Контур заземления должен быть автономным, то есть несвязанным гальванически с контуром заземления каких-либо промышленных помещений. Сопротивление заземляющего устройства между клеммой земли контроллируемого пункта, пульта управления и землей (грунтом) не должно превышать 4-ех ом в любое время года.

В линиях связи должны использоваться приемники с высоким входным сопротивлением, малой входной емкостью и предпочтительно с гистерезисной передаточной характеристикой для увеличения помехозащищенности. Шины питания и земли должны обладать минимальной индуктивностью. Кроме того линия связи должна быть защищена от паразитных импульсных токов в оплетке кабеля из-за связи с источником помех через паразитную емкость между источником помех и оплеткой.

В проектируемой системе компьютер должен взаимодействовать с внешними устройствами (контроллерами). Для этой цели в мировой практике [ ] используется несколько стандартов и множество устройств, которые работают со стандартными интерфейсными схемами. Один из наиболее распространенных интерфейсных стандартов называется RS-232C (Reference Standart N232 Revision C), сигналы которого приведены в приложении. Благодаря очень небольшому расстоянию (несколько сантиметров) между различными узлами внутри контроллера шлюза уровни сигналов, используемых для предоставления двоичных данных, зачастую весьма малы. Например, распространенным логическим семейством, используемым в контроллере шлюза, является транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ), в которой для представления двоичной единицы используется сигнал напряжением от 2 до 5 В, а для представления двоичного нуля -- сигнал напряжением от 0,2 до 0,8 В. Напряжения вне этих диапазонов порождают неопределенное состояние: в худшем случае, если уровень напряжения близок к одному из этих пределов, то воздействие даже небольшого понижения сигнала или небольшой электрической помехи может привести к ошибке. Поэтому при подключении контроллеров к компьютеру уровни напряжений обычно выше тех, которые используются для соединения отдельных элементов внутри некоторого узла. На практике фактически [ ] используемые уровни зависят от источников напряжений, подаваемых на схемы интерфейса; в проектируемой системе предполагается использовать напряжения +12 В. Схемы передачи преобразуют низкие уровни сигналов в более высокие, тем самым обеспечивая связь по моноканалу между компьютером и контроллерами шлюзов. Приемные схемы выполняют обратную функцию. Схемы согласования интерфейса также выполняют необходимые преобразования напряжений.

Относительно высокие уровни напряжений в интерфейсе значительно уменьшают влияние электрических помех по сравнению с их воздействием на уровни ТТЛ.

Предполагается использовать стандартную скорость передачи в стандарте RS-232C равную 9600 бит/сек.

3. Разработка архитектуры системы

Обеспечение безопасности и сохранность информации в СЗКДП обеспечивается прежде всего выполнением общих процедур защиты, которые являются составной частью большинства защитных мероприятий. Прежде, чем раскрыть архитектуру системы, отобразим общие процедуры безопасности (см. рис.3.1 ) для лучшего понимания проектируемой СЗКДП.

ОБЩИЕ ПРОЦЕДУРЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

Управление доступом Контроль угроз Управление надежностью

Идентификация Прекращение Контроль

работы работы аппаратуры

Установление

подлиности Протоколирование Контроль за

попыток работой персонала

Регистрация проникновения

сообщений

Преобразования информации

и передача информации

Рис.3.1

В дальнейшем при описании архитектуры системы и ее структурной схемы будем исходить из показанной выше блок-схемы "Общей процедуры безопасности". Но в начале опишем основные блоки, устройства, узлы и элементы входящие в СЗКДП (см. чертеж “Структурная схема”)

Идентификаторы. В качестве основного средства распознавания пользователей служат электронные идентификаторы Touch Memory подгруппы DS1990A. В частном случае идентификатор имеет вид таблетки, размером с небольшую монету, хотя могут быть и другие варианты. В корпус "таблетки" встроена литиевая батарейка, срок службы которой не менее 10-ти лет и имеет встроенный микропроцессор с ПЗУ. В ПЗУ содержится резидентная программа обслуживающая идентификатор и кроме того там хранится неповторимый идентификационный номер объемом 64 бита. Выход ключа электрически совместим со схемами ТТЛ. Идентификатор имеет два контакта, через которые считывается 64-ый битный код. Или как его еще называют -- идентификационный номер, который раз и навсегда заносится фирмой-производителем. Благодаря гарантированной производителем неповторяемости ключа (число уникальных 64-ех битовых комбинаций составляет более 280 триллионов) обеспечивается высокий уровень защиты. Коснувшись идентификатором считывателя, информация с него (т. е. его 64-битный код) считывается за микросекунды. Это делает его весьма удобным в обpащении, а его малые pазмеpы позволяют его использовать даже как бpелок. Код каждого идентификатора заносится в базу данных компьютера. Описание и назначение узлов (блоков) контроллера шлюза (см.чертеж “Структурная схема”):

1)Микроконтроллер (МК). Микроконтроллер предназначен для контроля и управления шлюзом. МК путем периодического опроса осведомительных слов генерирует в соответствии с алгоритмом управления последовательности управляющих слов []. Осведомительные слова это сигналы состояния шлюза, сформированные датчиками объекта управления. Выходные сигналы датчиков вследствие их различной физической природы могут потребовать промежуточного преобразования на аналого-цифровых преобразователях или на схемах формирователей сигналов, которые выполняют функции гальванической развязки и формирования уровней двоичных сигналов стандарта ТТЛ.

Микроконтроллер с требуемой периодичностью (см. раздел “Разработка алгоритма управляющей программы”) обновляет управляющие слова на своих выходных портах. Некоторая часть управляющего слова интерпретируется как совокупность прямых двоичных сигналов управления, которые через схемы формирователей сигналов (усилители мощности, реле, оптроны и т. п.) поступают на исполнительные механизмы и устройства индикации. МК постоянно снимает информацию с датчиков контроля дверей и датчика массы; выдает управляющие сигналы на схему управления, на индикаторы и на звуковой сигнализатор; управляет считывателем кода при считывании идентификационного номера с электронного идентификатора; обменивается информацией с компьютером.

2)Считыватель кода. Считыватель кода представляет из себя схему для считывания 64-ех битного кода с идентификатора и дальнейшей передачи этого кода микроконтроллеру. Его назначение состоит в том, чтобы согласовывать выходные импедансы и уровни напряжений между контроллером и идентификатором. Кроме того, считыватель защищает микроконтроллер от возможных коротких замыканий на входе считывателя. Конструктивно считыватель выполнен в виде корпуса с двумя выходными контактами к которым прикасается пользователь персональным идентификатором при доступе на объект защиты.

3)Схема управления. Схема предназначена для автоматического управления открытия и закрытия сдвижных дверей для входа на объект защиты. Выход схемы подключается к электрозащелке и к электромотору блокировки дверей, которые непосредственно управляют открыванием и закрыванием сдвижных дверей объекта защиты. При опознавании системой пользователя, схема управления включает электромотор на открывание дверей для входа пользователя в шлюз. Двери автоматически закрываются после выхода пользователя из шлюза, при условии что аутентификация прошла удачно. Если система не опознала пользователя или пользователь не аутентифицирован, двери шлюза остаются в блокирующем положении (то есть в закрытом).

4)Датчики контроля дверей. Они предназначены для контроля положения дверей. Датчики всегда находятся в двух положениях -- включено или выключено. Конструктивно они могут быть выполнены в двух видах, это кнопка с самовозвратом или герконовый датчик, в зависимости от конструкции дверей. Датчики крепятся непосредственно на дверях или возле них и в зависимости от положения дверей находятся во включенном или выключенном состоянии. На одни сдвижные двери предусматривается по четыре датчика. Контроллер периодически опрашивает датчики и в зависимости от их положения переходит на соответствующую подпрограмму обслуживания, с тем чтобы принять решение открывания (закрывания) дверей.

5)Индикаторы. Индикаторы служат для сигнализации пользователю о приглашении или запрещении входа (выхода) на объект защиты. Они устанавливаются рядом со считывателем кода и сигнализируют пользователю: когда можно вставить идентификатор в считыватель кода; когда можно идти; когда вход запрещен. Конструктивно индикаторы представлены в виде обычных светодиодов, которые подсвечивают соответствующие надписи или знаки. Во включенном состоянии один из двух индикаторов будет сигнализировать:

красный светодиод -- вход запрещен;

зеленый светодиод -- можно идти.

Третье состояние, когда оба светодиода выключено, означает ждущий режим, то есть пользователь может прикоснутся идентификатором к считывателю кода.

6)Датчик массы. Служит для проверки подлинности пользователя, то есть его аутентификации. Конструктивно он представляет из себя электронные весы, для измерения массы человека. Аналоговый сигнал снимаемый с датчика обрабатывается аналого-цифровым преобразователем в цифровой код. Полученный код, содержащий информацию о весе пользователя передается на контроллер для последующей его обработки и передаче его на пульт управления. Вес каждого пользователя занесен в базу данных, в таблицу авторизации компьютера (пульта управления).

7)Звуковой сигнализатор. Его назначение следующее. Если пользователь не идентифицирован системой или он не прошел проверку на подлинность, или обнаружена попытка саботажа системы включается звуковая сигнализация. Сигнализатор устанавливается внутри шлюза или непосредственно рядом с ним.

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:

Страницы: 1, 2, 3