一種能遠(yuǎn)程控制的變電站門禁系統(tǒng)

李廳+簡麗娜+王禹然

摘 要：為確保電網(wǎng)安全運行和電力有序供應(yīng)，滿足經(jīng)濟社會發(fā)展用電需求，遠(yuǎn)程門禁系統(tǒng)由于其較高的安全性、較好的便捷性和性價比成為電力系統(tǒng)門禁的主流。本文針對變電站門禁的特點，設(shè)計了一套遠(yuǎn)程控制的變電站門禁系統(tǒng)，系統(tǒng)由門禁控制終端、手機APP兩部分組成。工作人員通過手機APP發(fā)送控制指令，門禁控制終端采用GPRS/GSM通信方式接收并分析判斷接收的數(shù)據(jù)包，進(jìn)而控制繼電器開關(guān)動作從而實現(xiàn)對門禁的控制，手機APP實時顯示門禁的開關(guān)狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：單片機；嵌入式；門禁系統(tǒng)

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0045-02

1 背景

門禁系統(tǒng)，又稱為出入口控制系統(tǒng)，在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，已發(fā)展為一套現(xiàn)代化的、功能齊全的管理系統(tǒng)。它對出入門和通道的管理也早已超出了單純的對門鎖及鑰匙的管理。

針對變電站等特殊場所出入中遇到的問題，基于當(dāng)今快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信等方面多年的技術(shù)積累，設(shè)計了一套能遠(yuǎn)程控制的變電站門禁系統(tǒng)，提高了變電站出入的安全性及便捷性。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)由手機移動終端APP和門禁控制裝置兩部分組成。其中門禁控制裝置主要模塊為電源、MSP430F109單片機、SIM800C通信模塊、外接報警模抉構(gòu)成。

MSP430F109單片機作為核心控制整個系統(tǒng)，SIM800C模塊實現(xiàn)與手機終端設(shè)備的信息交互。電機通過繼電器控制時間。在軟件設(shè)計時已經(jīng)將用戶信息和正反轉(zhuǎn)所需時間設(shè)定好，初始化工作后，用戶可向SIM800C目標(biāo)SlM卡上發(fā)送短信息，通過單片機解析后，按照設(shè)定好的時間控制繼電器工作。單片機通過串口向GSM模塊發(fā)送AT指令向目標(biāo)手機返回狀態(tài)。MSP430F109作為控制器，通過串口與GSM通信。電源則由圖1基于GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圈LM2941S將5V轉(zhuǎn)換為4.2V為GSM和單片機模塊供電。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3 功能實現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)功能對整個系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計，并進(jìn)行模塊劃分，系統(tǒng)工作過程為：首先，手機用戶發(fā)送開鎖的指令，短信通過手機的信號基站發(fā)送給SLM800C模塊，模塊接收到短信指令以后將指令發(fā)送給作為主控芯片的MSP430 F109單片機，單片機通過指令控制繼電器，使得繼電器斷電，從而關(guān)閉電磁鎖，進(jìn)而達(dá)到開門的功能。其次，本系統(tǒng)還具有短信報警的功能。當(dāng)門在沒有鑰匙開鎖也沒短信開門指令情況下被強行打開的時候，單片機會接到帶有反饋電磁鎖所發(fā)的信息，通過SIM900A模塊將門被強行打開的報警短信發(fā)送給用戶的手機，這樣用戶就能第一時間的得知門被強行打開情況，采取相應(yīng)的措施。

3.1 MSP430F109單片機

MSP430F109單片機是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，MSP430F109的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHZ，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度方面的矛盾。在整個系統(tǒng)中，MSP430F109單片機作為主控芯片，用到的功能有：

（1）串口通信功能主要負(fù)責(zé)采集SLM800C模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)：（2）I/O口的主要功能是用來控制繼電器的開和斷；（3）單片機的定時器功能主要作為單片機工作的時鐘周期。

3.2 通訊模塊

通信模塊采用SIMCOM公司的SIM800C芯片，該模塊具有體積小、性能穩(wěn)定、自帶天線扣、性價比高等特點，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時低功耗傳輸。如圖2所示。

3.3 移動終端APP

移動終端APP提供以下功能：

（1）在菜單界面點擊“添加設(shè)備”按鈕，進(jìn)入添加流程，支持兩種添加方式：1）掃描門禁監(jiān)控終端二維碼添加；2）錄入門禁終端上出廠的UID碼手動添加。

（2）點擊APP界面上的控制按鈕，自動向指定的門禁控制終端發(fā)送控制指令，支持“開”、“關(guān)”、“全開”、“全關(guān)”操作。

（3）APP提供控制終端密碼設(shè)置功能，確保遠(yuǎn)程控制的安全性。

（4）通過門禁控制終端與網(wǎng)絡(luò)時間同步，降低控制誤差。

（5）后臺APP基于安卓系統(tǒng)開發(fā)，安卓系統(tǒng)手機均能適用。

4 結(jié)語

該項目在原有變電站門禁基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)了能遠(yuǎn)程控制，實時監(jiān)控變電站門禁出入狀態(tài)的功能，提高變電站安全生產(chǎn)和運行管理的水平，豐富了變電站門禁監(jiān)測手段，提高了變電站工作狀態(tài)下操作的安全水平，減少因門禁誤操作引起的事故，有力保障檢修人員人設(shè)安全及國家公共財產(chǎn)安全，確保變電站系統(tǒng)正常穩(wěn)定工作。

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