XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В настоящее время системы контроля и управления доступом (СКУД) играют важную роль среди технических систем безопасности, предлагаемых на рынке. Последние оценки рынка свидетельствуют, что темпы роста продаж оборудования СКУД составляют 15 %, а остальных систем охраны в два раза меньше – 7 % [1].

Сегодня на рынке имеется достаточно большой выбор систем контроля и управления доступом иностранного и российского производства. Наиболее целесообразным основным параметром для оценивания оптимальности модели СКУД является стоимость системы конкретного производителя для реализации типовых или одинаковых функций [3].

Система Контроля и Управления Доступом нужна для решения следующих задач или их совокупности:

учет входов и выходов персонала и/или посетителей

контроль за временем, проведенным на объекте

разграничение доступа в пределах объекта в зависимости от полномочий субъекта [4].

В общем виде СКУД может иметь в своем составе следующие элементы:

исполнительные механизмы (замки, турникеты, шлюзы);

электронные идентификаторы (пластиковые карточки, «электронные таблетки» и другие устройства);

считыватели (пластиковых карточек и прочих электронных идентификаторов);

устройства ввода персонального кода (PIN-кода);

биометрические устройства идентификации личности;

устройства управления исполнительными механизмами (контроллеры, концентраторы);

оборудование сопряжения локальной сети СКУД с компьютером;

программное обеспечение администратора системы [2].

Arduino представляет собой линейку электронных блоков-плат, которые можно подключать к компьютеру по USB, а в качестве периферии — любые устройства от светодиодов до механизмов радиуоправляемых моделей и роботов.

Краткие характеристики микроконтроллера ATmega2560 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Краткие характеристика микроконтроллера ATmega2560

Рабочее напряжение	5 В
Входное напряжение (рекомендуемое)	7-12 В
Цифровые Входы/Выходы	54 (14 из которых могут работать также как выходы ШИМ)
Аналоговые входы	16
Постоянный ток через вход/выход	40 mA
Постоянный ток для вывода	3,3 В  mA
Флеш-память	256 KB (из которых 8 КB используются для загрузчика)
ОЗУ	8 KB
Энергонезависимая память	4 KB
Тактовая частота чипа	16 MHz
Размеры (длина, ширина)	10,2 и 5,3 см

Система контроля и управления доступом, установленная на предприятии представлена в автоматизации проходных.

На двух проходных предприятия установлены контроллеры PERCo-CT/L04, турникеты – триподы PERCo-TTR-04, считыватели PERCo-IR03.

Имеющаяся на целевом предприятии СКУД имеет ряд недостатков:

низкая отказоустойчивость;

неудобный для администрирования системы интерфейс;

отсутствие возможности масштабирования;

дорогостоящие комплектующие;

отсутствие функции ограничения входа/выхода в неположенное время [7].

Проектируемая система призвана компенсировать имеющиеся недостатки аналогичных эксплуатируемых систем.

Основные процессы, протекающие в рамках системы отображены на диаграмме вариантов использования (use case diagram)(рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма вариантов использования

Рассмотреть алгоритм работы аппаратной части СКУД позволяет диаграмма состояний (statechart diagram) (рис. 2) [6].

Рис. 2. Диаграмма состояний

Согласно данной диаграмме при прикладывании пропуска сотрудником и считывании данных происходит аутентификация, в результате которой на основании полученных данных система тем или иным образом реагирует на событие: открывает запирающий механизм или игнорирует действия сотрудника, переходя в изначальное состояние. При выполнении вышеуказанных действий система записывает все события в журнал.

Физическое состояние системы отображает диаграмма развертывания (deployment diagram) (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма развертывания

На данный момент для размещения программной части программно-аппаратного комплекса (ПАК) планируется задействовать один физический сервер и 4 АРМ. В качестве архитектуры для ПАК выбрана клиент-серверная архитектура. Сервер приложений выполняет функцию управления ресурсами. На сервере приложений устанавливается ядро программной части ПАК. Сервер обменивается информацией с клиентами по сети Ethernet по протоколу UDP. В процессе работы серверного приложение выступает посредником между клиентами и СУБД (SQL сервером). На компьютер пользователя устанавливается клиент программной части ПАК. Клиент может работать автономно (ограниченный функционал). Аппаратная часть СКУД также является клиентом, и подключается к серверу аналогичным образом. Количество клиентов ограничивается вычислительной мощностью сервера [6].

Аппаратная часть проектируемого ПАК будет состоять из следующих элементов:

Плата Arduino Mega 2560 R3 – 1 шт.

Плата расширения Ethernet W5100 – 1 шт.

Считыватель меток RFID RC522 – 2 шт.

Управляемое реле keyes_srly – 1 шт.

Светодиод Красный/Зеленый – 2 шт.

Резистор 220 Ом – 2 шт.

Печатная плата 9х15 – 1 шт.

На рисунке 4 представлена принципиальная электрическая схема, которая отображает взаимосвязь элементов в проектируемой системе.

Рис. 4. Принципиальная электрическая схема

Пользовательский интерфейс выступает в качестве звена взаимодействия между СКУД и конечным пользователем. Он представляет собой окно, на котором расположены различные элементы взаимодействия: кнопки, таблицы, изображения, графический указатель, элементы прокрутки [5].

Рис. 5. Пользовательский интерфейс

Внешне устройство будет выполнено в виде металлической коробки (рис. 6). В качестве корпуса будет выступать настенный оптический кросс 8 портов FC/ST.

Рис. 6. Корпус СКУД

У данного корпуса имеется целый ряд преимуществ:

металлическая конструкция толщиной 0,8-1,0 мм обеспечивает необходимую жесткость изделия;

четыре кабельных ввода/вывода защищены резиновыми заглушками и обеспечивают различные варианты ввода/вывода кабелей;

металлическую cплайс-пластину можно использовать для расположения контроллера и других элементов аппаратной части СКУД (за исключением Rfid-считывателей);

наличие замка предотвращает несанкционированный доступ;

небольшие габариты (244х224х62 мм) позволяют разместить устройство без использования полезного пространства помещений.

На корпусе изделия будут расположены:

один разъем USB Type-B – для загрузки управляющей программы;

один разъем DC 5,5х2,1х14 для питания устройства;

два разъема 8 pin для подключения Rfid- считывателей;

колодка с болтовым соединением для подключения запирающего устройства;

один разъем Rj-45 для подключения устройства к сети Ethernet.

Рассмотренный в данной статье материал доказывает, что проектирование системы контроля и управления доступом на базе микроконтроллера Arduino имеет существенные преимущества и лидируют в перечне технических систем безопасности, предлагаемых на рынке. Микроконтроллер Arduino – весьма гибкая и функциональная платформа для разработки различных приложений. Она имеет огромные возможности для обеспечения взаимодействия с периферийными устройствами.

Список литературы

Control Engineering Россия Открывает мир управления, автоматики и оборудования № 1 (55) февраль 2015. с. 62–64.

Бадиков А. В., Бондарев П. В. Системы контроля и управления доступом. Лабораторный практикум. М.: НИЯУ МИФИ, 2010. 128 с.

Гафнер В. В. Информационная безопасность: Учебное пособие. Ростов н/Д.: Феникс, 2010. 324 c.

ГОСТ 2.701-2008. Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. – М., Стандартинформ. 2009. 16 с.

Каюмова А. В. Визуальное моделирование систем в StarUML: учебное пособие. Казань. Казанский федеральный университет, 2013. 104 с.

Кузнецов С. Д. Основы баз данных. – 2-е изд. – М.: Интернет-университет информационных технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 484 с

Официальный сайт компании ДатаКрат [Электронный ресурс]. URL: http://www.datakrat.ru/hardware/9231.html (дата обращения 18.05.2017)

Код для цитирования: Скопировать