Автоматизированная система защиты и контроля доступа в помещения

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.

Внутри шлюза устанавливаются три датчика массы, которые покрывают всю нижнюю площадь шлюза (см. рис.3.5). В системе применены именно три датчика массы для установления подлинности пользователя.

Рис.3.5 Шлюз с датчиками массы (вид сверху)

Кроме того на каждую сдвижную дверь закрепляются 4 датчика контроля открывания и закрывания дверей (см. рис.3.6). Датчики должны быть установлены внутpи шлюза таким обpазом, чтобы исключить всякую возможность доступа к ним лиц не имеющих права обслуживать систему. В случае саботажа pаботы шлюза, датчики устанавливаются в соответствующее положение. Контроллер обрабатывает информацию снимаемую с датчиков и на пульт управления идет соответствующий сигнал тpевоги.

Рис.3.6 Шлюз с датчиками контроля положения дверей

При анализе структурной схемы (см. рис.3.7) будем исходить из общих процедур обеспечения безопасности (структура процедур отражена в начале раздела "Архитектура системы"). То есть описание структурной схемы будет происходить в соответствии со структурой общих процедур безопасности, сверху-вниз.

где Ш -- шлюз;

АС-- адаптер сети;

И -- индикаторы;

эл/мот -- электромотор блокировки дверей;

УУ -- устройство управления электромотором;

ЭИ -- электронный идентификатор;

МК -- микроконтроллер;

СК -- считыватель кода;

КП -- контролируемый пункт;

ПУ -- пульт управления (компьютер);

ЗС -- звуковой сигнализатор;

АЦП -- аналого-цифровой преобразователь.

1.1)Управление доступом. Идентификация.

Идентификация пользователя системой защиты происходит следующим образом. Пользователь прикасается личным идентификатором адаптера; микроконтроллер прерывает рабочую программу и считывает с идентификатора 64-ех битный код. Далее код передается на ПУ, где происходит сравнение кода с кодами хранящимися в таблице авторизации. В случае совпадения идет ответный сигнал на микроконтроллер приказывающий открыть 1-ые двери шлюза. МК "зажигает" зеленый индикатор и подает сигнал на устройство управления. УУ включает электромотор и открывает 1-ые двери приглашая тем самым пользователя войти. Пользователь входит в шлюз двери за ним закрываются и зеленый индикатор гаснет. Зажигается красный индикатор с обеих стоpон шлюза, тем самым запpещая вход и выход остальным пользователям, котоpые могут находится в этот момент с двух стоpон шлюза.

1.2) Упpавление доступом. Установление подлинности.

В шлюзе происходит установление подлинности пользователя, то есть его аутентификация. Подлинность определяется массой пользователя. Код соответствующий массе пользователя также как и код идентификатора хранится в памяти компьютера в таблице авторизации.

В шлюзе установлено три датчика массы. Пользователь становится на центральный датчик. Закодированный сигнал содержащий информацию о массе пользователя снимается микроконтроллером и передается на пульт управления, где он сверяется с кодом хранящимся в таблице авторизации. В случае совпадения кодов или есть небольшая погрешность не более 20 кг. (человек вошел с сумкой), МК подает сигнал на 2-ое УУ, которое включает электромотор. Вторые двери шлюза открываются и пользователю предлагается выйти. Пользователь выходит, 2-ая дверь закрывается и одновременно гаснут красные индикаторы. Система переходит в режим ожидания.

В шлюзе устанавливается три датчика массы: во первых для улучшения точностных характеристик датчика, во вторых для того чтобы гарантировать присутствие в шлюзе только одного человека. Если за пользователем в шлюз зайдет еще один человек, сработает один из дополнительных датчиков или информационный код с центрального датчика не совпадет с кодом из таблицы авторизации (если человек стал вместе с пользователем на центральный датчик). В обоих случаях с микроконтроллера идет сигнал тревоги на звуковой сигнализатор, а 1-ая дверь остается открытой и нарушителю предлагается выйти.

1.3)Управление доступом. Регистрация сообщений.

Когда пользователь проходит через шлюз, то на ПУ регистрируются: время, дата и направление прохода пользователя. Вся эта информация записывается и хранится в базе данных компьютера.

2.1)Контроль угроз. Прекращение работы.

В СЗКДП предусмотрен аварийный режим работы. В случае пожара, срабатывает пожарный датчик с которого поступает сигнал на МК. Микроконтроллер подает сигнал на оба устройства управления, которые включают электромоторы и все двери шлюза открываются. Одновременно сигнал тревоги поступает на ПУ. При создании на СЗКДП какой-либо экстремальной ситуации, оператор ПУ по своей инициативе может открыть шлюз. Кроме того предусматривается автономный режим работы контроллеров в следующих ситуациях: перерезан кабель локальной сети или нет ответа от компьютера; отключено электропитание. В обоих ситуациях двери шлюза блокируются и микроконтроллер переходит в режим ожидания до тех пор, пока не будет получен ответ от компьютера или восстановлено электропитание.

2.2)Контроль угроз. Протоколирование попыток проникновения.

СЗКДП работает таким образом, что при нарушении графика рабо-ты системы, происходит активизация процедур обнаружения. То есть при попытке открыть вручную двери или саботировать работу датчиков на микроконтроллере запускаются подпрограммы обнаружения, которые определяют класс нарушения и сообщают об этом на ПУ. Все попытки проникновения контролируются МК. Если все же нарушитель проник в шлюз, все двери системы блокируются, до прихода службы безопасности или администратора.

Любая попытка несанкционированого доступа на объект защиты через СЗКДП фиксируется на ПУ. В память компьютера записывается и заносится в архив базы данных: время, число и вид нарушения регламента работы системы. Если нарушение произошло по вине авторизованного пользователя, то информация о нарушении регистрируется на имя пользователя.

3)Преобразование и передача информации.

3.1.)Преобразование и передача информации электронного идентификатора.

Считывание информации с электронного идентификатора происходит следующим образом. После прикосновения идентификатором к считывателю, идентификатор формирует стартовый бит (логический ноль) длительностью не более 240 мксек, а микроконтроллер отвечает импульсом сброса длительностью не менее 480 мксек (см. рис.3.8 и чертеж “Форматы команд”).

Рис.3.8 Сброс и старт-бит.

В следствии чего в микроконтроллере происходит прерывание рабочей программы и переход на подпрограмму обслуживания идентификатора. Далее инициатором считывания каждого бита информации, является микроконтроллер. То есть: контроллер каждые мсек сбрасывает напряжение в логический ноль и переходит в режим ожидания ( мсек), в течение которого идентификатор формирует бит данных. Запись логического нуля и единицы показана на рис. Если идентификатор передает “0” , то он держит напряжение логического нуля в течении ожидания; если передает “1”, то он “отпускает” напряжение до прихода нового запроса от микроконтроллера. Общее время считывания составит:

После того, как код ключа считан в резидентную память данных микроконтроллера, он (контроллер) переходит в режим ожидания запроса от компьютера.

Рис.3.9 Чтение данных из идентификатора.

Произведем расчет времени считывания идентификационного кода микроконтроллером с электронного ключа.

Как видно из рисунков максимальное время записи и чтения одного бита равно 120мксек. Тогда зная общее количество бит (64 бита ПЗУ и 8 командных бит контроллера) общее время обмена информацией равно:

(64+8)*120=8,64 мсек.

3.2)Передача информации на компьютер.

Информация на пульт управления передается в униполярном коде. Система обеспечивает двусторонний обмен данными между компьютером и выбранным контроллером. Выбор абонента производится посылкой из компьютера в магистраль адресного кода, который распознается этим абонентом. После передачи адресного кода производится обмен данными между компьютером и контроллером (см. стр. ). Скорость передачи данных в стандарте RS-232C составляет 9600 бит/сек. Такая скорость является наиболее приемлемой, так как увеличение скорости до 19200 бит/сек может привести к потере информации в микроконтроллере, так как при такой скорости возрастает погрешность до 49% [ ].

В качестве кабеля предлагается использовать экранированную витую пару по следующим соображениям: сравнительно маленькая скорость передачи данных, значительно лучшая защита от емкостных наводок. Кроме того витая пара обеспечивает защиту от низкочастотных магнитных полей. В этом случае ЭДС, наводимые внешним магнитным полем на составляющих витую пару проводах, полностью компенсируют друг друга как по знаку, так и по абсолютной величине.

В проектируемой системе предусматривается ситуация: к пользователю пришел гость у которого нет санкционированного доступа в систему. Для этого случая предусмотрена пейджинговая связь между ПУ и пользователем. На объекте защиты, в помещении у каждого авторизованного пользователя есть свой пейджер или один пейджер на несколько пользователей, но разными мелодиями вызова. Гость приходит на ПУ, где оператор по просьбе гостя на компьютере проверяет присутствие пользователя на объекте. Если пользователь присутствует, оператор с компьютера запускает передатчик и сообщение отправляется в эфир. Пользователь принимает сообщение на свой пейджер, в виде тонального вызова.

В качестве передатчика предполагается использовать готовый радиомодуль TXM433F работающий в новом европейском стандарте телекоммуникаций I-ETS 300 220 (см. приложение ). Он предназначен для передачи цифровой информации и представляет собой готовое изделие. Радиомодем подключается к последовательному порту компьютера и передает информацию в эфир в стандарте RS-232C со скоростью 4800 бит/сек. В передатчике используется ЧМ несущей частоты 433,9 Мгц. Генератор несущей стабилизирован фильтром на ПАВ. Этот радиомодем обладает размерами со спичечную коробку и излучает мощность не более 10 мВт (см. рис.3.10 )

Рис.3.10

Формат передаваемых данных такой же, как при передаче по моноканалу. Каждое передаваемое слово в себя включает старт-бит, 8 бит данных,

бит паритета, стоп-бит (см. рис.3.11)

Рис.3.11

В начале каждой передачи 1-ое передаваемое слово будет содержать сплошные единицы, за исключением стартового бита. Это делается для того, чтобы приемник-радиомодем мог надежно фиксировать прием несущей. Второе и третье слова содержат адрес пейджера. Итого в проектируемой системе можно адресовать 216=65536 пейджеров. В целях экономии денежных затрат можно предложить другой вариант. Во втором слове и первых четырех битах третьего слова передается адрес пейджера. В оставшихся четырех битах передавать код определенной мелодии. Каждая мелодия “принадлежит” конкретному пользователю. То есть если в одном помещении часто находятся одни и те же люди (оптимально 5 человек), то за каждым из них “закрепляется” определенная мелодия вызова. В этом случае можно адресоваться к 212=4096 пейджерам и на каждом из них вызвать 16 мелодий. Итого: формат передаваемых данных содержит три слова или 33 бита; скорость передачи данных 4800 бит/сек; используется прямая ЧМ несущей частоты 433,9 Мгц; выходная мощность не более 10 мВт (расчет см. ниже).

Пейджер представляет из себя устройство состоящее из радиомодема,

контроллера адреса и вызова, динамика со схемой согласования (рис.3.12)

Рис.3.12

Приемник-радиомодем представляет собой готовое изделие SILRX433A и предназначено для приема цифровой информации и работает в стандарте I-ETS 300 220. Радиомодем построен по типичной для всех модулей супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты, что позволяет достигать чувствительности в 0,5 мкВ при отношении с/ш 20дБ (см. рис. ). Скважность включения (отношение выкл/вкл) может достигать 100. Радиомодем-приемник SILRX433A работает в паре с радиомодемом-передатчиком TXM433F на частоте 433,92 Мгц. Скорость приема данных в соответствии со скоростью передачи составляет 4800 бит/сек.

Рис.3.13

Функции контроллера адреса и вызова выполняет микроконтроллер AT89C51-20PI серии 80С51 (такой микроконтроллер предполагается использовать в контроллере шлюза). Каждый микроконтроллер имеет свой адрес, который зашит в резидентной памяти программ. Радиомодем обнаружив несущую, выделяет информацию из несущей и передает ее на микроконтроллер. Микроконтроллер “сверяет” полученный адрес со своим адресом и в случае совпадения переходит на подпрограмму вызова адресата.

4.1)Управление надежностью. Контpоль pаботы аппаpатуpы.

Работа системы защиты и контpоля доступа в помещения постpоена таким обpазом, что каждый микpоконтpоллеp полностью обслуживает свой контpоллиpуемый пункт. Постоянно ведется опpос всех датчиков, индикатоpов, переключателей не только с целью обнаружения и контроля доступа на объект, но и с целью обнаружения сбоя или какой-либо поломки в системе. И в случае сбоя в системе микроконтроллер посылает сообщение на ПУ: где, в каком месте и какого вида произошла поломка или сбой в системе. Эта информация фиксируется и идет в архив памяти компьютера.

4.2)Управление надежностью. Контроль за работой персонала.

Одной из важнейших функций СЗКДП является функция контроля. То есть контролируется не только регламент работы аппаратуры, но и работа обслуживающего персонала. В этот контроль входят ( с архивированием в памяти компьютера): время и дата просмотра оператором базы данных; вpемя и дата входа в ПО, таблицы аpхивов(пpи наличии соответствующих полномочий, т. е. идентификатоpа или мастеp-каpты); время и дата внесений изменений в систему. В проектируемой системе предусматривается, что доступ к компьютеру возможен только при наличии мастер-карты. Мастер-карта представляет из себя электронный идентификатор применяемый в качестве идентификации пользователя, с тем отличием в том, что мастер-карта имеет более высокий приоритет, чем обычный идентификатор. Идентификатор и мастер-карта могут иметь одинаковое корпусное исполнение. То есть доступ к базам данных возможен только при наличии мастер-карты.

Страницы: 1, 2, 3