1. Статьи
2. Системы СКУД
3. Эволюция контроллеров СКУД

Андрей Бухаров
Технический директор ООО "Артсек"

Эволюционное развитие контроллеров доступа обусловлено постоянно возрастающими требованиями к системе контроля и управления доступом (СКУД) в целом:

• усложнение алгоритмов обработки данных;
• увеличение количества оборудования, с которым нужно взаимодействовать и, соответственно, поддерживать сложные протоколы обмена;
• необходимость снижения стоимости владения системой.

Чем мерить развитие?
Для оценки процесса эволюции автор предлагает такой подход:

• определим основные функции контроллера СКУД;
• проследим хронологию создания контроллеров СКУД на примере эталонной модели

Рассмотрим эволюционное развитие контроллеров доступа следующего типа:

• коды разрешенных карт хранятся в контроллере и доступны валидатору;
• код идентификатора (карты) контроллер получает от внешнего устройства (считывателя) в явном виде.

Модель контроллера СКУД

Структурная схема рассматриваемых типов контроллеров приведена на рис. 1.

Основные элементы контроллера доступа:

• Считыватель – программно-аппаратный модуль, обеспечивающий прием кода идентификатора от внешних устройств (от считывателей).
• Валидатор – логический блок, обеспечивающий валидацию (проверку) полученного кода идентификатора на заданные условия.
• Реле – программно-аппаратный модуль, обеспечивающий управление устройствами преграждения.
• Линия связи – программно-аппаратный модуль, обеспечивающий управление контроллером СКУД извне.

Поколение 0. Автономные

Предпосылки создания контроллеров СКУД поколения 0
Поколение 0 появилось на рубеже распада СССР, тогда и возникла потребность контролировать проход людей на ограниченную территорию. Причины были различными, но такая задача появилась.

Структура контроллера СКУД поколения 0
Структурная схема контроллера поколения 0 приведена на рис. 2.

Валидатор для своей работы использовал только имеющийся список карт. Линии связи нет, часов нет, журнала событий нет.

Механизм валидации был прост: сверка полученного кода со списком в энергонезависимой памяти. При совпадении кодов выдавалась команда на открытие (через реле) устройства преграждения.

Контроллеры обрабатывали кнопку для открывания двери при выходе.

Наследие этих систем мы до сих пор встречаем в домофонах, на автономных контроллерах-считывателях.

Необходимо обратить внимание на процесс программирования таких контроллеров. Самые первые модели предлагали механизм с использованием мастер-ключа.

Рассматривая поколение 0, интересно отметить следующие факторы:

• Чтение области памяти идентификатора. Уже в то время были реализованы системы, которые читали данные из защищенной части памяти (DS1991, DS1992). Индустрия безопасности вернется к этим решениям через 20 лет, на другом качественном уровне.
• Отсутствие линии связи было вызвано в первую очередь экономическими причинами. Разработчики предлагали паллиативные механизмы программирования.
• Использование протокола обмена MicroLan породило целую ветку адресных систем (охранных, пожарных), в основе которых лежит именно этот протокол.

Недостатки поколения 0. Новые требования

После массового и успешного внедрения в нашу жизнь СКУД поколения 0 потребители стали задавать очевидные вопросы:

• Необходим журнал событий.
• Требуется удобное программирование установленных контроллеров СКУД.

Основная характеристика поколения 0 – это автономные устройства, "живущие своей жизнью"

Поколение 1.0. Сетевые. RS-485

Предпосылки для перехода к контроллерам СКУД поколения 1.0 (1998–2005 гг.)
Использование СКУД поколения 0 показало:

• Есть платежеспособный спрос.
• Пользователи мирятся с текущими недостатками, но требуют новые функции.

За период 1992–1998 гг. цены на элементную базу снизились, появились более мощные решения.

Появилась возможность сделать контроллер СКУД управляемым удаленно, по сети. Возможность управления решала много актуальных задач. Эту возможность надо было реализовать

Большую роль сыграл факт становления технологии RFID, которая имела ряд потребительских и технологических преимуществ перед TouchMemory.

Структура контроллера СКУД поколения 1.0
Список карт загружается по линии связи. В качестве параметров валидации используются временные зоны и другие данные, загруженные по сети. Ведется журнал событий с меткой времени. Журнал может быть прочитан по линии связи.

Процесс валидации стал гораздо более развитым. Необходимо отметить следующие важные факторы, отличающие поколение 1 от поколения 0:

• Использование временных интервалов.
• Логика валидации теперь может оперировать предыдущими результатами (например, Antipassback).

Через линию связи в контроллер загружаются настройки, карты, выбирается журнал событий.

В контроллерах поколения 1.0 обмен по линии связи осуществляется по принципу "запрос – ответ". Обменом практически всегда управляет компьютер.

Недостатки поколения 1.0. Новые требования

Потребитель требовал:

• Отображение журнала событий на экране компьютера. Задержка между событием и его отображением на экране должна быть минимальной.
• Реализацию более сложных алгоримов валидации, помимо локальной. Например, периметральный Antipassback.
• Взаимодействие с другими техническими средствами охраны (видеонаблюдение, ОПС).

Поколение 1.1. Сетевые. ЛВС

Предпосылки для перехода к поколению 1.1

• Увеличилась вычислительная мощность микроконтроллеров.
• Стали доступны технологии Ethernet.

Контроллер СКУД получил возможность передавать данные для обработки и получать результат обработки от других элементов системы самостоятельно, не ожидая управления со стороны ПО. Эту возможность надо было реализовать

Структура контроллера СКУД поколения 1.1
Структурная схема поколения 1.1. совпадает с поколением 1.0.

Отличия:

• Наличие канала связи Ethernet на плате контроллера, способность работать непосредственно в локальных сетях.
• Программное обеспечение способно выполнять запрос к внешним источникам данных.

Программное обеспечение на стороне компьютера активно участвует в процессе валидации карт. Появились системы с периметральным Antipassback, с подсчетом количества присутствующих и другими алгоритмами, требующими анализа данных от нескольких контроллеров.

В качестве линий связи стали использовать локальные сети, в первую очередь – Ethernet.

Недостатки поколения 1.1. Новые требования

К недостаткам можно отнести невозможность реализовать новые требования потребителя:

• Использование в качестве идентификатора не только карт, но и государственных регистрационных знаков транспортных средств, штрих-кодов, отпечатков пальцев и т.д. в рамках одной системы.
• Архитектурные сложности при построении распределенных систем.

Поколение 2. Распределенные

Предпосылки для перехода к поколению 2
Дальнейшую эволюцию контроллеров стимулировали сами разработчики СКУД.

Использование локальных сетей послужило мощнейшим толчком для эволюции контроллеров СКУД:

• Контроллер СКУД представляет собой компьютер со встроенной операционной системой.
• Достаточная надежность локальных сетей позволила рассматривать контроллер СКУД как совокупность программного и аппаратного обеспечения, установленного на разных контроллерах. Грань между физическим и логическим контроллером стерлась.

Появилась возможность создать виртуальный контроллер СКУД

Структура контроллера СКУД поколения 2
Структурная схема контроллера СКУД поколения 2 является распределенной.

• Вариант 1. Контроллер СКУД и внешний валидатор.

Контроллер СКУД получает данные от считывателя и по локальной сети передает их в валидатор, а он анализирует данные, полученные от контроллера СКУД. Для управления точкой прохода валидатор выдает команду на контроллер СКУД. Роль контроллера СКУД сводится к терминалу для подключения оборудования.

• Вариант 2. Считыватель, валидатор и реле – разные элементы.

Контроллер СКУД (считыватель) получает данные от считывателя и по локальной сети передает их в валидатор. Валидатор анализирует данные, полученные от контроллера СКУД. Для управления точкой прохода валидатор выдает команду на контроллер СКУД (реле). Контроллеры СКУД выполняют роль терминалов для подключения оборудования.

Проблемы поколения 2

СКУД поколения 2 – это настоящее. Говорить о недостатках преждевременно, а вот отметить некоторые проблемы можно уже сейчас.

• Зависимость СКУД от надежности ЛВС.
• Проблема подключения имеющегося оборудования к ЛВС. Для этого используются медиаконвертеры.
• Отсутствие единых стандартов и протоколов обмена данными между устройствами.
• Защита обмена.

От простейших софтов к интегрированным решениям

Мы попробовали рассмотреть основные этапы эволюции и основные характеристики контроллеров СКУД. За рамками публикации остались многие интересные узкоспециализированные решения, которые не попадают под предложенную классификацию. Их существование определено условиями их применения и не противоречит общему ходу эволюции.

В последнее время, в связи с внедрением поколения 2, особенно актуальным стал уровень развития ПО. Простейшие софты первого поколения уходят в прошлое и уступают место могучим интегрированным решениям, в основе которых лежат абстрактные модели оборудования, формализованный механизм обмена.

Современное ПО эффективно управляет оборудованием не только разных производителей, но и разного принципа действия, объединенным в большие распределенные системы. Впрочем, это тема для отдельной статьи.