Проектирование автоматизированной системы контроля и управления доступом на предприятии

- возможность простого расширения системы и перехода к сетевой системе, например, установленные ранее автономные контроллеры должны работать в сетевом режиме. [15]

Объединим технические характеристики трех рассмотренных СКУД в таблицу 2.6.

Таблица 2.6 - Технические характеристики СКУД

Производитель СКУД Свойства СКУД	Legos	Parsec	PERCo
Динамическая память контроллеров (кол-во событий)	32000	3000	135000
Максимальное количество карт (сотрудников) на один контроллер	4000	5000	50000
Тип контроллеров	Комбинированный	Комбинированный	Комбинированный
Поддерживаемые считыватели
Считыватель EM-Marine карт	+	+	+
Считыватель Mifare карт	+	+	+
Считыватель HID карт	+	+	+
Интерфейсы
RS-232/485	-	RS-485	RS-485
Ethernet 10/100 Mb	-	-	+
LBus	+	-	-
Touch Memory / Wiegand-26	+	+	-

2.6 Выбор подходящей для предприятия СКУД

Анализ технических характеристик разных производителей СКУД ни к чему не привел, так как любая техническая задача (из области СКУД), решаемая одной из систем, точно также может быть решена с применением оборудования другого производителя, поэтому при сравнении СКУД целесообразно использовать еще одну содержательную характеристику - стоимость системы конкретного производителя, а также анализ программного обеспечения этих СКУД.

Современное программное обеспечение позволяет решать целый ряд насущных специфических задач систем контроля и управления доступом, давая возможность избежать возникновения серьезных технологических проблем. Посредством ПО реализуются те функции СКУД, которые не поддерживаются контроллерами доступа в силу множества экономических и технологических причин. Все функции могут быть условно разделены на четыре категории:

1) Работа с пропусками

- Выдача и удаление пропусков

- Ведение базы данных пропусков

- Отчеты по пропускам

- Печать пропусков

- Работа с несколькими контроллерами

2) Конфигурирование СКУД

- Конфигурирование контроллеров

- Многопользовательская работа

- Восстановление после сбоев

3) Мониторинг и управление

- Мониторинг

- Фотоидентификация

- Слежение за перемещением

- Отчеты по событиям

- Учет рабочего времени

- Интеграция с системами видеонаблюдения, охранной и пожарной сигнализации

4) Расширение технических возможностей контроллеров

- Глобальный контроль повторного прохода

- Изъятие разовых пропусков

- Контроль времени первого предъявления пропуска

- Автоматическое задержание пропуска

При выборе ПО особое внимание следует уделить количеству пользователей и контроллеров, поддерживаемым операционным системам, на возможность интеграции с охранными и пожарными системами сигнализации и системами видеонаблюдения, на модульность и количество удаленных рабочих мест. В таблице 2.7 представлены характеристики рассмотренных СКУД.

Таблица 2.7 - Характеристики программного обеспечения СКУД

Название ПО Свойства ПО	Legos Люкс	ParcecNET Soft-08	PERCo-S-20
Поддерживаемые операционные системы	Для сервера не ниже Microsoft Windows 2000 Adv. Server	Для сервера не ниже Microsoft Windows 2003 Server	Для сервера не ниже Microsoft Windows 2003 Server
Количество пользователей	Не более 3000	Не более 4000	Не более 50000
Количество контроллеров	Не более 64	Не более 8	Не ограничено
Интеграция охранной и пожарной сигнализации	+	+	+
Интеграция систем цифрового видеонаблюдения	+	+	+
Наличие Web-интерфейса	+	-	+
Количество удаленных рабочих мест	1	0	3
Возможность использования дополнительных удаленных рабочих мест	+	+	+
Модульность	+	+	+
Наличие всех основных модулей в пакете ПО	+	-	-
Пользовательский интерфейс	Граф., оконн.	Граф., оконн.	Граф., оконн.

Ощутимым преимуществом ПО Legos является тот факт, что все основные модули уже входят в пакет программного обеспечения и не приходится платить дополнительные деньги, покупая их по отдельности.

Завершающим этапом выявления наиболее оптимальной СКУД для предприятия следует определение стоимости систем конкретных производителей и произведение ранжирования возможных вариантов. В таблице 2.8 представлены исходные данные для расчета стоимости систем контроля и управления доступом.

Таблица 2.8 - Стоимость СКУД для двух точек прохода

Наименование	Цена	Кол-во	Сумма
СКУД Parsec
Контроллер Parsec NC-5000	11389	2	22778
Считыватель PR-P09	7963	4	31852
ПК-интерфейс Parsec NI-A01-USB	3338	2	6676
ПО базовое PNWin-08	6667	1	6667
Программный модуль учета рабочего времени с генератором отчетов PNWin-AR	8272	1	8272
Программный модуль подготовки, ведения базы данных и печати пластиковых карт PNWin-AR	13982	1	13982
Итого:	90227
Итого в расчете на один пункт прохода	45114
СКУД Legos
Контроллер L5T04	11889	2	23778
Считыватель PLR3	3193	4	12772
Конвертер CLE	4175	1	4175
ПО Люкс (32/3000)	18944	1	18944
Итого:	59669
Итого в расчете на один пункт прохода	29835
СКУД PERCo
Контроллер PERCo-CT/L04	10730	2	21460
Считыватель IR-07	3180	4	12720
Базовое ПО, "Бюро пропусков", "Управление доступом», «Персонал», «Мониторинг», «Дисциплинарные отчеты», «УРВ»	22790	1	22790
Программный модуль «Учет рабочего времени»	17600	1	17600
Итого:	74570
Итого в расчете на один пункт прохода	37285

В таблице 2.9 представлено ранжирование вариантов СКУД

Таблица 2.9 - Ранжирование вариантов СКУД

Тип	Стоимость в расчете на один пункт прохода, руб.	Ранг
СКУД Parsec	45114	3
СКУД Legos	29835	1
СКУД PERCo	37285	2

Таким образом, наиболее оптимальной системой контроля и управления доступом с учетом технических и экономических показателей для ЕМУП "Екатеринбургский метрополитен" является СКУД Legos.

2.7 Выводы по главе 2

1) Рынок СКУД в России достаточно обширен и весьма разнообразен, и при этом постоянно расширяется. Причем продукция отечественных производителей, как минимум не уступает иностранной.

2) Среди изобилия производителей СКУД для анализа выбрано три наиболее распространенных: Legos, Parsec, PERCo.

3) Выбор СКУД производили в три этапа: сравнение систем по техническим характеристикам, программному обеспечению и стоимостью.

4) Анализ технических характеристик разных производителей СКУД ни к чему не привел, так как любая техническая задача (из области СКУД), решаемая одной из систем, точно также может быть решена с применением оборудования другого производителя.

5) ПО Legos является самым дешевым из рассмотренных ПО СКУД, кроме того все его модули уже включены в пакет, в отличие от Parsec и PERCo.

6) Наиболее оптимальной системой контроля и управления доступом с учетом технических и экономических показателей для ЕМУП "Екатеринбургский метрополитен" является СКУД Legos.

3. ПРОЕКТ СКУД

3.1 Разработка DFD диаграммы

По сути DFD близка к IDEF, так как также использует принцип иерархии и декомпиляции, но в отличие от IDEF является основным средством моделирования функциональных требований проектируемой системы. Целью создания такой диаграммы является демонстрация того, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами. Эта диаграмма изображает систему в состоянии «как будет». Первая диаграмма с номером 0 называется контекстной и описывает моделируемую систему в общем виде. [16]

СКУД помимо осуществления автоматизированного пропускного режима предоставляет, на мой взгляд, не менее важную для любого предприятия функцию - учета рабочего времени сотрудников посредством формирования отчетов. Именно этот процесс я и взял за основной в контекстной диаграмме, внешними сущностями в данном случае будут электронный пропуск и турникет с одной стороны, оператор СКУД - с другой. Диаграмма DFD0 представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - DFD0 диаграмма

Далее выполняется процесс декомпозиции, заключающийся в разбиении основного процесса на функциональные подсистемы с соблюдением принципа иерархии. Чтобы система смогла сформировать отчет, должна произойти следующая цепочка событий: считывание информации с электронного пропуска сотрудника, регистрация события в системе (вход/выход либо же отказ) и после запроса на формирование отчета происходит непосредственно сам процесс формирования отчета, следовательно, после декомпозиции диаграммы DFD0 мы получим диаграмму DFD1, представленную на рисунке 3.2 и состоящую из трех подсистем.

Рисунок 3.2 - DFD диаграмма 1 уровня

Процесс «формирование отчета» декомпозируем до DFD диаграммы второго уровня, в которой покажем, что для создания отчета необходимы критерии поиска сотрудников и указанный период. Диаграмма DFD2 показана на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - DFD диаграмма 2 уровня

Как может выглядеть форма отчета для сотрудников, которые опоздали на работу за период с 15.04.2013 00:00 до 17.04.2013 00:00 показано в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Форма отчета

Тип события	Сотрудник	Группа	Устройство	Время
Вход	Иванов А.Н.	Служба Ш	Турникет ИК	15.04.2013 08:03
Вход	Мякишева Л.А.	Служба Д	Турникет ИК	15.04.2013 08:07
Вход	Дорофеев А. Б.	Служба ПТ	Турникет ИК	16.04.2013 08:12
Вход	Дурова В. П.	Служба СЦБ	Турникет ИК	16.04.2013 08:09

Хранилище ключей и прав доступа представлено в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Хранилище ключей и прав доступа

ФИО	Номер ключа	Уровень доступа	Время создания
Абрамов М.И.	2127746853	1	12.02.2013 12:43
Бирюков А.К.	2128246837	2	12.02.2013 12:49
Богданов К.Л.	2125743821	2	12.02.2013 13:23
Вахрин П.Н.	2135246559	3	13.02.2013 09:35
Гареева Л.А.	2146246153	1	13.02.2013 10:48

3.2 Разработка ER диаграммы

Совместно с DFD-диаграммой для описания потоков данных применяют диаграмму "сущность-связь". Она используется для моделирования отношений между сущностями системы в контексте выполняемой задачи. При помощи такой диаграммы осуществляется детализация хранилищ данных проектируемой системы, а также документируются сущности системы и способы их взаимодействия, включая идентификацию объектов, важных для предметной области, свойств этих объектов, их атрибутов и отношений с другими объектами, т.е. связи. Для моделирования применяют две нотации: Черна и Баркера, отличием которых является отсутствие диаграмм атрибутов и декомпозиций сущностей в последней.

ER-диаграмма в нотации Баркера для проектируемой системы представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - ER диаграмма

3.3 Архитектура разрабатываемой системы

Существует три варианта построения системы Legos:

- локальный вариант, предназначенный для работы на одном компьютере. Такой вариант построения системы изображен на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Структурная схема локальной системы

- распределенная система с единым сервером базы данных и возможностью управления всеми подсистемами из единой консоли («одного окна»). Структурная схема такой системы представлена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Структурная схема распределенной системы с единым сервером базы данных

- многозвенная иерархическая система на базе нескольких экземпляров Legos с возможностью управления персоналом из единой консоли («одного окна») и управления устройствами по необходимости из отдельных подключаемых консолей («дополнительных окон»). Структурная схема многозвенной системы представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Структурная схема многозвенной иерархической системы

Выбирая из этих трех вариантов, остановимся на втором, так как первый (локальный) отпадает в виду своей простоты, ограниченной функциональности и невозможности добавления дополнительных рабочих мест; третий же вариант (многозвенная иерархическая система) по большей мере предназначен для объединения в единое целое нескольких систем в разных зданиях. Поэтому для рассматриваемого предприятия оптимальна распределенная система. Рассмотрим ее основные компоненты.

Сервер БД (Microsoft SQL Server, Oracle) осуществляет функции хранения всей информации о пользователях и группах, автомобилях, проходах, тревожных и служебных сообщениях системы.

Центральный сервер Legos осуществляет опрос всех подключенных к нему (в том числе по протоколу TCP/IP) устройств и обеспечивает передачу информации серверу БД. К Центральному серверу подключаются все клиентские консоли. Также на нем развернуты компоненты, обеспечивающие работу Web-сервера.

Видеосервер (может быть несколько) обеспечивает сбор и передачу видеоизображений от камеры наружного или внутреннего видеонаблюдения в локальную и глобальную сети, распределение сигнала по местам.

АРМ бюро пропусков (может быть несколько) позволяет регистрировать новых сотрудников (гостей) в системе, при необходимости их фотографировать и распечатывать пропуска.

АРМ Удаленного рабочего места (может быть несколько) обеспечивает выполнение самых различных функций в зависимости от необходимых задач - мониторинга, переработки информации для отчетности, контроля действий операторов, просмотра камер видеонаблюдения, программирования контроллеров, осуществления регламентных работ по поддержке сервера БД, дополнения и изменения прав доступа операторов в систему и др.

АРМ КПП на въезде/выезде осуществляет контроль проезда автомашин на территорию.

АРМ проходной позволяет осуществить сверку идентификационной карты с лицом, ее использующим, путем фото- или видеоидентификации. Предусмотрена возможность просмотра изображения или фотографии, полученной с камеры, после прохода посетителей (в случае служебного расследования).

Эта функция доступна также с любого другого рабочего места при наличии соответствующих прав доступа. Особенностью данного рабочего места является то, что опрос обслуживаемых контроллеров ведется самим АРМ, что дает существенное уменьшение времени на приход события, а значит, на появление фотографии проходящего сотрудника, что особенно актуально для распределенных систем.

ПЦН (Пульт центрального наблюдения) осуществляет сбор тревожных сообщений системы охранно-пожарной сигнализации и реагирование на них с оповещением соответствующих служб.

Для удобства оператора работа может вестись с планами помещений, дополненными всплывающими окнами в случае тревоги, сопровождающимися звуковым оповещением и изображением с камеры видеонаблюдения, если она присутствует.

3.4 Выбор и размещение оборудования

Во втором разделе дипломного проекта в качестве контроллера и считывателей мы остановились на продукции компании Legos.

Но для того, чтобы наша система функционировала в полной мере этого недостаточно - нам необходимы турникет для главного входа, магнитный замок и дверной доводчик для входа со двора, шкаф для серверного оборудования и источника бесперебойного питания, а также различные кабели для соединения всей системы в единое целое.

В качестве турникета будем использовать модель T-5 компании PERCo, которая имеет высокую пропускную способность и совместимость с контроллерами других производителей. Турникет PERCo-T-5 изображен на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 - Турникет PERCo-T-5

Основные технические характеристики:

- напряжение питания турникета - 12 В;

- мощность - не более 8,5 Вт;

- габаритные размеры - 280х260х1025;

- пропускная способность - 30 чел/мин;

- средняя наработка на отказ - не менее 1500000 проходов;

- средний срок службы - 8 лет.

Для ручного открытия створки турникета предусмотрена специальная кнопка «Exit», которую поместим рядом с вахтером.

Проход через главный вход осуществляется по будням с 08:00 до 17:30. Позже этого времени, в выходные и праздники попасть в здание инженерного корпуса можно только через вход со двора. Оборудуем входную дверь доводчиком и электромагнитным замком VIZIT-ML 300 с силой удержания 300 кг. и напряжением питания 12В, что позволит его подключить к контроллеру Legos.

Серверное оборудование и источник бесперебойного питания поместим в помещении на первом этаже, в котором уже содержится сетевое оборудование. Выбирая шкаф, остановимся на компании Ritall, которая является мировым ведущим поставщиком систем корпусной техники и распределительных шкафов и пользуется спросом, как поставщик решений во всех областях промышленности и по всем сегментам рынка связи IT.

Контроллеры и компьютеры запитаем от источника бесперебойного питания APC Smart-UPS RT 6000VA RM 230V, что позволит даже при отключении электроэнергии работать нашей системе достаточно продолжительное время. В качестве кабеля для этой цели будем использовать ПВС 3х1,5 с тремя жилами и сечением 1,5 кв.мм.

Для соединения контроллеров между собой в руководстве по эксплуатации Legos рекомендуют использовать кабель КСПВ 2х0,40 с двумя жилами и сечением 0,4 кв.мм., который подключается в конвертер CLE (LBUS-Ethernet), изображенный на рисунке 3.9.

Рисунок 3.9 - Конвертер CLE

Конвертер предназначен для преобразования сигналов протокола TCP/IP в сигналы двухпроводного специального интерфейса линии связи контроллеров Legos (LBus). Конвертер подключается к локальной компьютерной сети посредством витой пары UTP 5 категории. [17]

В таблице 3.3 представлены условные графические обозначения оборудования.

Таблица 3.3 - Условные графические обозначения

Графическое обозначение	Наименование
	Эл. магнитный замок ML-300
	Контроллер СКУД Legos L5TO4
	Считыватель PLR3
	Кнопка выхода
	Монитор

Теперь на рисунке 3.10 обозначим расположение оборудования и прокладку кабелей.

Рисунок 3.10 - План расположения оборудования и прокладки кабелей

Рассчитаем необходимую длину кабелей. Длина здания 60 метров. Размер серверного помещения 7*5м. В коридоре первого этажа кабели прокладывают под снимаемыми плитами пола, поэтому расчет достаточно просто:

ПВС 3х1,5. Длина кабеля от контроллера L5T04 у входа со двора до ИБП в шкафу Ritall - 55 м.

Длина кабеля от контроллера L5T04 у главного входа до ИБ в шкафу Ritall - 4+6+6=16 м.

Общая длина кабеля: 55+16=71 м.

КСПВ 2х0,40. Длина кабеля от контроллера L5T04 у входа со двора до контроллера L5T04 у главного входа - 56+4=60 м.

Длина кабеля от контроллера L5T04 у главного входа до конвертера CLE (LBUS-Ethernet) в шкафу Ritall - 4+6+6=16 м.

Общая длина кабеля: 60+16=76 м.

UTP 5 кат. Длина кабеля от компьютера вахтера до коммутатора в шкафу - 4+6+6=16 м. Плюс пару метро от конвертера до коммутатора. Итого: 16+2=18 м.

В таблице 3.4 представлена спецификация оборудования, которая потребуется для реализации проекта.

Таблица 3.4 - Спецификация оборудования

№	Наименование и техническая характеристика	Ед. изм.	Кол- во
1	Блок сервер Pentium 4-3GHz/ ASUS P8Z77 WS / DDR3 - 4GB/ видео ASUS 512mb/ HDD 2 Tb/ ATX/ DVD RW	шт.	2
2	Рабочие места Pentium 4-2,4/ ASUS P8Z77 WS / DDR3 - 2GB/ видео ASUS 128mb/ HDD 250Gb/ ATX/ DVD RW	шт.	2
3	Монитор 19” LPT	шт.	3
4	Контроллер СКУД Legos L5TO4	шт.	2
5	Конвертер CLE (LBUS-Ethernet)	шт.	1
6	Считыватель PLR3	шт.	4
7	Турникет PERCo	шт.	1
8	Замок электромагнитный ML300, 12В	шт.	1
9	Дверной доводчик KING-630, до 120 кг.	шт.	1
10	Кнопка выхода “Exit”	шт.	1
11	Источник бесп. питания Smart-UPS RT 6000VA RM 230V	шт.	1
12	Аккумуляторная. батарея Smart UPS RT 192V RM	шт.	3
13	Шкаф 800*2000*(800+50)мм.	шт.	1
14	Блок розеток 7х200	шт.	1
15	Кабель-канал 25х16	м.	40
16	Кабель КСПВ 2х0,40	шт.	150
17	Кабель ПВС 3х1,5 (Силовой кабель)	м.	150
18	Кабель UTP 5 кат.	м.	50

3.5 Установка и настройка системы

Установка распределенной версии ПО Legos состоит из следующих этапов:

1. Инсталляция серверной части ПО Legos

2. Настройка аутентификации сервера баз данных

3. Импорт базы данных предыдущей версии (при необходимости)

4. Инсталляция клиентских частей ПО Legos [12]

Установка серверной части производится выбором соответствующего пункта в меню автозапуска установочного диска Legos или запуском файла Legos_setup\setup.exe. Вскоре появится окно выбора папки для установки, которое изображено на рисунке 3.11.

Рисунок 3.11 - Окно выбора папки для установки ПО Legos

Следуя указаниям мастера установки, ПО Legos успешно установится на компьютер, а ярлык программы автоматически добавится в меню Пуск/Программы и на рабочий стол Windows.

Далее следует настройка подключения к базе данных. Окно мастера импорта/экспорта данных Legos изображено на рисунке 3.12.



Рисунок 3.12 - Окно мастера импорта/экспорта данных Legos

В поле «сервер» выбираем сетевое имя компьютера, на котором будет создана база данных.

В поле «аутентификация» настраиваются параметры доступа к базе данных, оставим «Интегрированная Windows NT»

Выбираем из спадающего списка базу данных FLEX_DB и нажимаем кнопку «Далее» для завершения инсталляции.

Устанавливаем на удаленных компьютерах в отделе кадров и на вахте клиентские части программы аналогично серверной.

После установки ПО Legos нужно, чтобы система нашла контроллеры, для этого необходимо убедиться, что

- контроллеры объединены в сеть и нормально функционируют;

- на конвертер подано питание;

- каждый контроллер имеет свой уникальный адрес.

В дереве компонент программы следует перейти на пункт «Контроль доступа», выбрать пункт контекстного меню «Все задачи/Поиск устройств». Появится окно, которое представлено на рисунке 3.13.



Рисунок 3.13 - Окно поиска контроллеров

В появившемся окне следует выбрать компьютер, на котором установлено ПО и установить переключатель в одно из положений:

-COM-порт;

-IP-адрес;

-USB-конвертер.

В нашем случае, так как мы используем конвертер TCP/IP, устанавливаем переключатель в положение IP-адрес. Жмем «ОК». Появится информационное окно, где будет представлен ход и результат поиска. Новые контроллеры добавятся в дереве компонент программы в пункте «Контроль доступа».

После нахождения контроллеров можно приступить к созданию групп и сотрудников. Группы в программе - это объединение сотрудников по некоторым признакам, использовать группы не обязательно, они предназначены для удобства работы с большим количеством сотрудников.

Для рассматриваемого предприятия для удобства создадим группы с названиями служб, а именно:

- служба Ш;

- служба движения;

- служба подвижного состава;

- электромеханическая служба;

- служба электроснабжения;

- бухгалтерия;

- экономический отдел;

- отдел кадров;

- общий отдел;

- служба пути и тоннельных сооружений.

После чего можно приступать к созданию сотрудников. Пункт «Создать/сотрудник» показан на рисунке 3.14

Рисунок 3.14 - Пункт «Создать/сотрудник»

Появится окно, которое изображено на рисунке 3.15

Рисунок 3.15 - Окно создания сотрудника

В данном окне вводим личные данные сотрудника: фамилию, имя, отчество, табельный номер, должность, адрес. В поле «Время создания» указывается дата и время создания записи о сотруднике, в поле «Время изменения» - дата и время последнего изменения данных о сотруднике. Эти поля заполняются автоматически и не могут быть изменены.

В завершении осталось создать уровни доступа и присвоить их сотрудникам. Уровень доступа - это совокупность прав доступа к различным устройствам с указанием для каждого устройства типа доступа и временных ограничений. Уровни доступа могут быть присвоены группам сотрудников или отдельным сотрудникам.

Для создания уровня доступа необходимо выделить пункт дерева компонент «Модуль БД/Основная БД/Уровни доступа». В контекстном меню выбрать пункт «Создать/Уровень доступа». Появится диалоговое окно, изображенное на рисунке 3.16.

Рисунок 3.16 - Окно создания уровня доступа

Для добавления строки нажимаем кнопку «Добавить», затем выбираем необходимый контроллер, тип доступа и расписание из раскрывающихся списков.

Сотрудникам, работающим 5 дней в неделю с 08:00 до 17:00 установим расписание на вход пн-пт 7-18 для контроллера на главном входе и запрет на вход для контроллера на запасном входе.

Сотрудникам информационно-вычислительного центра, поездным диспетчерам и энергодиспетчерам установим помимо входа с пн-пт 7-18 для контроллера на главном входе, пн-вс 18-7 на контроллере на запасном входе.

3.5 Выводы по главе 3

1) Среди трех вариантов построения системы остановились на распределенной системе с единым сервером базы данных.

2) Разработали DFD диаграмму, изобразив на ней систему в состоянии "как будет".

3) Разработали ER диаграмму для опсиания потоков данных в нотации Баркера.

4) Выбрали распределенную архитектуру системы, рассчитали длину кабелей, составили спецификацию требуемого оборудования, а также разместили его на плане здания, оборудовав главный вход турникетом, а запасной - дверью с магнитным замком, описали установку и настройки системы.

4. Коллективные электротехнические средства защиты при работе с электроустановками до 1000 В

Электрический ток может явиться причиной тяжелых несчастных случаев, большая часть которых происходит из-за пренебрежения к опасности, которую представляет собой электрический ток. Коллективные электротехнические средства защиты предотвращают возможность попадания человека под напряжение (поражение током), что возможно в случае повреждения изоляции электрического оборудования или соприкосновения с оборванными проводами. Коллективные электротехнические средства защиты -- одно из важнейших средств обеспечения безопасности людей, которые при проведении работ могут случайно оказаться в опасной зоне.

4.1 Опасность поражения человека электрическим током

Действие электрического тока на человеческий организм зависит от целого ряда причин: от силы тока и его частоты, от времени прохождения тока через тело человека, от участка поражения, состояния организма в момент удара и пр. Рассмотрим подробнее эти причины.

Сила тока. Основным фактором, обусловливающим ту или иную степень поражения человека, является сила тока. Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия: пороговый ощутимый ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения); пороговый не отпускающий ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник) и пороговый фибрилляционный ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца). Пороговые значения силы тока приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Примерные пороговые значения силы тока.

Род тока	Пороговый ощутимый ток, мА	Пороговый не отпускающий ток, мА	Пороговый фибрилляционный ток, мА
Переменный ток частотой 50 Гц	0,5…1,5	6…10	80…100
Постоянный ток	5,0…7,0	50…80	300

Необходимо заметить, что приведенные цифры ни в коем случае нельзя считать твердо установленными, так как действие электрического тока на организм человека в значительной степени зависит также и от состояния здоровья, усталости, нервного состояния и пр.

Сопротивление. Как известно, сила тока в цепи зависит от приложенного напряжения и от сопротивления этой цепи. Сопротивление тела человека зависит от ряда причин и прежде всего от состояния кожи в точках прикосновения к полюсам источника тока, так как сопротивление других тканей человеческого тела очень мало по сравнению с сопротивлением поверхностного слоя кожи. Величина сопротивления тела колеблется в широких пределах: от сотен Ом до сотен тысяч Ом. Тело с грубой и сухой кожей имеет сопротивление порядка 100 000--200 000 Ом; сопротивление тела, имеющего более тонкую и влажную кожу, равно 30 000--50 000 Ом. Резкое уменьшение сопротивления тела происходит в том случае, когда увеличивается площадь его соприкосновения с токонесущими предметами, например, при работе с плоскогубцами или металлической отверткой, при касании к металлическим шасси или корпусам приборов или же когда человек стоит на сырой земле, а также на хорошо проводящем полу (влажный бетон, сырые доски). Во всех этих случаях сопротивление тела может упасть до 10000 -- 20 000 Ом, а если при этом оно еще покрыто влагой, то и до еще меньшей величины -- 1 000 -- 2 000 Ом и меньше.

С понижением сопротивления тела опасность поражения электрическим током увеличивается.

Напряжение. В «Правилах установки электроустановок» сказано, что сверхнизкое (малое) напряжение (СНЫ) - напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока. Следовательно, опасным будет любое напряжение, превышающее сверхнизкое (малое) напряжение. Но в то же время опасность поражения человека током определяется не только напряжением, под которое он попал, но и условиями, при которых происходит прикосновение к токонесущим частям, и главным образом сопротивлением цепи, через которую прошел ток. Отсюда следует важный вывод: нельзя считать одни напряжения опасными, а другие -- безусловно безопасными.

Частота тока. Все сказанное об опасности электрического тока относится как к постоянному, так и к переменному току промышленной частоты (50 Гц). С увеличением частоты тока наблюдается уменьшение степени опасности. Токи высоких частот (более 10 000 Гц) уже не вызывают раздражающего действия и в этом отношении не представляют такой опасности для организма человека. Однако считать эти токи совсем безопасными нельзя, так как при высоких частотах прохождение тока через тело вызывает очень сильные, иногда смертельные, ожоги. На частотах свыше 30 МГц, т.е. на волнах короче 10 м, наблюдается воздействие электромагнитных колебаний на организм человека, которое проявляется при длительной работе с УКВ генераторами большой мощности в виде повышения температуры тела, головных болей и утомляемости.

Путь прохождения тока. Тяжесть поражения током в значительной мере зависит от пути прохождения тока через тело человека. Наиболее опасны случаи, когда ток проходит через область сердца, дыхательных органов или через голову. Все возможные пути прохождения тока через тело человека показаны на рисунке 4.1.



Рисунок 4.1 - Возможные пути прохождения тока через тело человека

Вот почему особенно опасно прикосновение к источнику тока двумя руками, а также любое прикосновение при работе на земле или заземленном полу. Чтобы устранить или уменьшить опасность удара током, рекомендуется при работе под напряжением опасаться заземленных предметов и действовать одной рукой, держа другую за спиной. Для изоляции тела от заземленного пола перед электрической аппаратурой всегда следует стелить резиновые коврики. [18]

Время прохождения тока. Чем дольше проходит ток через тело, тем более тяжелы его последствия. При длительном прохождении через тело даже слабый ток может нанести организму человека тяжелые повреждения. Поэтому при несчастных случаях очень важно бывает быстро освободить пострадавшею от тока.

4.2 Защитные меры при обслуживании электроустановок

При эксплуатации электрооборудования чаще всего применяют защитное заземление, зануление, отключение.

Под защитным заземлением понимают преднамеренное соединение металлических частей электрооборудования (корпусов электродивигателей, электроаппаратуры и т.п.) с землей посредством заземлителей и заземляющих проводников с целью создания между корпусом защищаемого устройства и землей достаточно малого сопротивления.

Назначение защитного заземления состоит в устранении опасности поражения электрическим током в случае прикосновения человека к корпусу и другим нормально нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением в результате случайного замыкания на корпус.

Действие защитного заземления основано на снижении до безопасного значения напряжения прикосновения. Это достигается созданием достаточно малого сопротивления между корпусом электроустановки и землей. Ток, протекающий через тело человека, будет тем меньше, чем меньше сопротивление r_з, так как большая часть аварийного тока потечет через заземление. На рисунке 4.2 показана схема защитного заземления.

Рисунок 4.2 - Схема защитного заземления

Заземление эффективно только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления, что имеет место в сетях с изолированной нейтралью.

Защитное заземление - наиболее распространенная и в то же время весьма эффективная мера защиты от поражения электрическим током.

В зависимости от расположения заземлителей относительно заземляемого электрооборудования различают заземления выносное и контурное. На рисунке 4.3 показана схема выносного заземления.

Рисунок 4.3 - Схема выносного заземления

При выносном заземлении заземлители (1) размещаются в стороне от заземляемого оборудования (3) производственных зданий (4) и соединяются заземляющими проводниками (2), в этом случае корпуса оборудования находятся вне зоны растекания токов в земле. Следовательно, при выносном заземлении человек, стоящий на земле и касающийся корпуса электрооборудования с побежденной изоляцией, оказывается под полным напряжением корпуса относительно земли и защитное действие такого заземления обусловлено только достаточно малым его сопротивлением. [19]

На рисунке 4.4 изображена схема контурного заземления.

Рисунок 4.4 - Схема контурного заземления

При контурном заземлении заземлители (1) располагаются вокруг заземляемого оборудования (3) производственного здания (4), вблизи от него и соединяются заземляющими проводниками. При этом из-за небольшого расстояния между отдельными электродами-заземлителями внутри контура заземления любая точка поверхности грунта имеет значительный потенциал в случае замыкания на корпус заземленного оборудования. В то же время между разными точками внутри контура разность потенциалов будет незначительна. Таким образом, напряжение прикосновения для человека, находящегося внутри контура заземляющего устройства, будет весьма малым по сравнению с напряжением относительно земли. По той же причине внутри контура этого заземляющего устройства будет невелико и шаговое напряжение.

Защитное зануление, так же как и защитное заземление, предназначено для устранения опасности поражения электрическим током при замыкании на корпус электроустановок. Защитное зануление осуществляется присоединением корпуса и других конструктивных нетоковедущих частей электроустановок к неоднократно заземленному нулевому проводу. На рисунке 4.5 показана схема защитного зануления.

Рис. 4.5 - Схема защитного зануления

Защитное зануление превращает пробой на корпус в короткое замыкание между фазным и нулевым проводами и способствует протеканию тока большой силы через устройства защиты сети, а в конечном итоге быстрому отключению поврежденного оборудования от сети. При замыкании на корпус фаза окажется соединенной накоротко с нулевым проводом, благодаря чему через защиту (плавкий предохранитель или автомат) потечет ток короткого замыкания, который и вызовет перегорание предохранителя или отключение автомата. Чтобы защита быстро срабатывала, ток короткого замыкания должен быть достаточно большим. Правила требуют, чтобы ток короткого замыкания был в 3 раза больше номинального тока плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического отключения. Это требование выполняется, если нулевой провод имеет проводимость не менее 50 % проводимости фазного провода. В качестве нулевых проводов можно использовать стальные полосы, металлические оплетки кабелей, металлоконструкции зданий, подкрановые пути и др.

Защитное отключение представляет собой быстродействующую защиту, обеспечивающую автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Такая опасность может возникнуть при нарушении изоляции токоведущих частей и пробое на корпус, снижении уровня изоляции, прикосновении человека к токоведущим частям. Защитное отключение устанавливают в сетях как с изолированной, так и заземленной нейтралью. Эффективность систем отключения определяется их быстродействием, поскольку при малых длительностях воздействия тока на человека его допустимая величина может быть принята значительно большей. Аппараты защитного отключения выпускаются промышленностью самых различных систем и принципов работы. Простейшей является система защитного отключения, реагирующая на повышение потенциала на корпусе электроустановки. [19] На рисунке 4.6 представлена принципиальная схема такого отключения.



Рис. 4.6 - Схема защитного отключения

При нажатии кнопки П («Пуск») катушка магнитного пускателя МП через кнопку С («Стоп») получает питание и замыкает свои контакты. Электроустановка включается и катушка МП становится на самоподхват через нормально замкнутый контакт реле защиты РЗ. Это реле устанавливают между корпусом электроустановки и вспомогательным заземлителем R_в. При пробое фазы на корпус катушка реле защиты РЗ срабатывает, размыкается его нормально замкнутый контакт и магнитный пускатель отключает от сети электроустановку. Кнопка контроля К служит для периодической проверки нормальной работы отключающего устройства.

Следует иметь в виду, что катушка реле защиты РЗ не может быть поставлена в цепь защитного заземления. Для работы защитного отключения применяют собственный заземлитель, который электрически не связан с защитным заземлением. В случае если эти заземлители будут электрически связаны между собой, то при пробое изоляции электроустановки оба конца катушки реле напряжения РЗ окажутся под одним потенциалом и система защитного отключения не сработает. [19]

Наиболее совершенными являются устройства, отключающие питание сети или отдельных потребителей в случае прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Такие защитно-отключающие устройства применяют в сетях напряжением 220/380 В. Время их срабатывания 30--50 мс. Токи, протекающие через человека за столь короткое время, не достигают допустимых значений, что позволяет значительно повысить злектробезопасность при обслуживании электроустановок.

Таким образом, системы защитного отключения обеспечивают наибольшую электробезопасность при прикосновении к корпусам электроустановок. Однако, являясь достаточно сложными электрическими устройствами с определенной надежностью срабатывания, они применяются чаще всего в сочетании с защитным заземлением и защитным занулением.

4.3 Расчет заземления

На рисунке 4.7 изображен план серверного помещения.

Рис. 4.7 - План серверного помещения

Квадратом на этом плане показан шкаф с серверным оборудованием, который и требуется заземлить. Для этого будем использовать контурное заземление, т.к. ток через человека, касающегося корпуса, меньше, чем при выносном заземлении. Внутри контура прокладывают горизонтальные полосы, которые дополнительно выравнивают потенциалы внутри контура. В качестве искусственного заземлителя будем использовать стальные стержни. Вертикальные заземлители следует соединить стальной шиной и приварить к каждому заземлителю. В здании проложить магистраль заземления, к которой присоединить заземляющие провода. Магистраль заземления соединяется с заземлителем не менее чем в двух местах.

Исходные данные:

- электроустановка с напряжением 220В;

- мощность 6,5кВ;

- грунт суглинок, удельное сопротивление грунта p=100 Ом*м;

- длина вертикального стержневого заземлителя l=3м;

- расстояние от середины заземлителя до поверхности грунта t=2м;

- диаметр стержневого заземлителя d=0,06м

Расчет заземления:

Сопротивление одиночного вертикального электрода:

Rв=p1/2pl·(Ln(2l/d)+0,5((4t+l)/(4t-l))), где:

р1=р·y, где

р - удельное сопротивление грунта;

y - коэффициент сезонности.

y=1,5.

Получаем: Rв=48,1 Ом.

Сопротивление стальной полосы, соединяющей стержневые заземлители:

Rn=p1/(2pl) ·Ln(l²/d·t), где

l - длина полосы, l=250м.

Получаем: Rn=1,8 Ом.

Ориентировочное число одиночных стержневых заземлителей.

n=Rв/([r3] ·hв), где

[r3] - допустимое по нормам сопротивление заземляющего устройства;

hв - коэффициент использования вертикальных заземлителей.

Принимаем [r3]=10 Ом согласно «Правила установки электроустановок»; hв=1.Получаем n=12шт.

Принимаем расположение вертикальных заземлителей по контуру с расстоянием между смежными заземлителями 2l.

Необходимое число вертикальных заземлителей: n=Rв/([r3] ·hв)

где hв=0,66-действительное значение коэффициента использования

Получаем n=18шт.

Общее сопротивление заземляющего устройства:

R=Rв·Rn/(Rв·hг+Rn·hв·n)

hг=0,39-коэффициент использования горизонтального заземлителя.

Получаем R=2,2 Ом

На рисунке 4.8 изобразим схему заземления серверного помещения, а также вертикальный заземлитель в грунте.

Рис. 4.8 - Схема заземления серверного помещения и вертикального заземлителя в грунте

1 - заземляющий контур, 2 - заземляемое оборудование

Расчет выполнен правильно т.к. выполняется условие RЄ[r3].

В «Правилах установки электроустановок» сопротивление заземления нормируется и в установках напряжением до 1000В сопротивление заземляющего устройства должно быть не выше 10Ом. Действующее сопротивление заземляющего устройства 2Ом.

4.4 Выводы по главе 4

1) Коллективные электротехнические средства защиты предотвращают возможность попадания человека под напряжение (поражение током), что возможно в случае повреждения изоляции электрического оборудования или соприкосновения с оборванными проводами.

2) При эксплуатации электрооборудования чаще всего применяют защитное заземление, зануление, отключение.

3) Под защитным заземлением понимают преднамеренное соединение металлических частей с землей посредством заземлителей и заземляющих проводников с целью создания между корпусом защищаемого устройства и землей достаточно малого сопротивления.

4) Защитное зануление осуществляется присоединением корпуса и других конструктивных нетоковедущих частей электроустановок к неоднократно заземленному нулевому проводу для устранения опасности поражения электрическим током при замыкании на корпус электроустановок.

5) Защитное отключение представляет собой быстродействующую защиту, обеспечивающую автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Являясь достаточно сложными электрическими устройствами с определенной надежностью срабатывания, они применяются чаще всего в сочетании с защитным заземлением и защитным занулением.

6) Рассчитали общее сопротивление заземляющего устройства в серверном помещении, получили значение 2,2 Ом, которое соответствует «Правилам установки электроустановок», где сказано, что сопротивление заземления нормируется и в установках напряжением до 1000В сопротивление заземляющего устройства должно быть не выше 10Ом.

доступ контроль архитектура оборудование

5. ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ Проекта

5.1 Целесообразность внедрения

Установка системы контроля и управления доступ позволит вести автоматизированный учет рабочего времени сотрудников предприятия, повысить надежность пропускного режима, усложнить для злоумышленников проникновение на объект, а также даст возможность оперативно отслеживать и предотвращать нештатные ситуации. [20]

Рабочее место двух работников УТБ (управления транспортной безопасностью) будет оборудовано компьютером, на мониторе которого будет показываться фотография того сотрудника, который в данный момент приложил свою электронную карту к считывателю, что позволит устранить "человеческий фактор".

5.2 Обоснование экономической целесообразности

Расчет единовременных капитальных затрат

Суммарные затраты на реализацию проекта С_реал включают в себя:

С_реал = С_проект + С_оборуд + С_монтаж (5.1)

Себестоимость проектирования вычисляется по формуле:

С_проект = М + ЗП +О_соц + С_{интернет} + З_ЭВМ + Н, (5.2)

где М - материальные затраты (носители), руб.;

ЗП - заработная плата разработчика, руб.;

О_соц - отчисления на социальные нужды, руб.;

С_{интернет} - затраты, связанные с поиском материалов в Интернете, руб.;

З_ЭВМ - суммарные затраты, связанные с эксплуатацией ЭВМ, руб;

Н - накладные расходы, руб.

В процессе проектирования было куплено два диска по 40 рублей, тогда:

М = 2 • 40 = 80 руб.

Зарплата разработчика складывается из основной и дополнительной (премия):

ЗП = ЗП_осн + ЗП_доп (5.3)

Дополнительная заработная плата составляет 40 % от основной:

ЗП = ЗП_осн + ЗП_осн • 0,4 = 1,4 • ЗП_осн (5.4)

Основная заработная плата вычисляется по формуле:

ЗП_осн =, (5.5)

где О - оклад проектировщика, руб.;

Т_проект - время, затраченное на проектирование, дни;

Этапы проектирования СКУД представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Этапы проектирования СКУД

Этап проектирования	Кол-во дней
Ознакомление с объектом автоматизации	2
Анализ угроз и уязвимостей	5
Формирование требований к подсистемам СКУД	3
Сбор информации о современных СКУД	15
Формирование общей структуры системы	5
Выбор оптимального решения	20
Расчет экономических затрат и обоснованности принятого решения	10
Оформление чертежей и планов	5
ИТОГО	65

Общее время проектирования Т_проект - 65 дней. Из них 50 дней - с использованием ЭВМ.

Согласно (5.4) и (5.5), получим:

Отчисления на социальные нужды берутся, исходя из зарплаты разработчика, и состоят в следующем:

- отчисления на социальное страхование (2,9%);

- отчисление на медицинское обслуживание (5,1%);

- отчисления в пенсионный фонд (22%);

Итого все отчисления на социальные нужды составляют 30 % от зарплаты.

Тогда отчисления на социальные нужды составляют:

О_соц = 0,3 • 54600 = 16380 руб.

Затраты связанные с работой в сети Интернет вычисляется по формуле:

С_{интернет} = V_д • C_мб,

где V_д - объем загруженных данных, Мб;

С_мб - стоимость одного мегабайта данных, руб..

Объем скаченных данных составляет 1000 Мб.

С_{интернет} = 1000 • 1,0 = 1000 руб.

Суммарные затраты З_ЭВМ, связанные с эксплуатацией ЭВМ, определяются по формуле:

З_ЭВМ = А_ЭВМ + И_ПП + З_мат + З_рем + З_эн + П, (5.6)

где А_ЭВМ - амортизация ЭВМ, руб.;

И_ПП - стоимость программных продуктов, руб.;

З_мат - затраты на материалы, которые составляют 2% от балансовой стоимости, руб;

З_рем - затраты на текущий ремонт и обслуживание, составляют 5 % от балансовой стоимости, руб.;

З_эн - расходы на электроэнергию, руб.;

П - прочие расходы, составляют 1 % от балансовой стоимости, руб.

Амортизация ЭВМ А_ЭВМ находится по формуле:

А_ЭВМ = Ц_ЭВМ • а_ЭВМ,

где ЦЭВМ - балансовая стоимость ЭВМ, руб.;

а_ЭВМ - норма амортизации.

Балансовая стоимость ЭВМ ЦЭВМ определяется так:

Ц_ЭВМ = Ц_обор + Ц_транс + Ц_монтаж, (5.7)

где Ц_обор - стоимость оборудования ЭВМ, руб.;

Ц_транс - затраты на транспортировку, руб.;

Ц_монтаж - затраты на монтаж и пуско-наладку, руб.

Стоимость ЭВМ - 27000 руб. Затраты на транспортировку - 1000 руб. Затраты на монтаж и пуско-наладку - 2000 руб. Тогда в соответствии с формулой (5.7):

Ц_ЭВМ = 27000 + 1000 + 2000 = 30000 руб.

Средний срок службы ЭВМ Тсл составляет 5 лет.

Норма амортизации равна:

Амортизация равна:

А_ЭВМ = 30000 • 0,2 = 6000 руб/год.

А_ЭВМ =(6000 • 50)/360 =830 руб

Стоимость программных продуктов определяется по формуле:

где Ц_ПП - цена программных продуктов, руб/год.;

Т_исп - время использования программных продуктов, дней.

Стоимость программных продуктов И_ПП составляет:

И_ПП = = 416 руб.

Расходы на электроэнергию З_эн вычисляются по формуле:

З_эн = F_д • М • Ц_кВт•ч ,

где F_д - действительный фонд рабочего времени, час;

М - потребляемая мощность ЭВМ, кВТ;

Ц_кВт•ч - цена одного кВт•ч электроэнергии, руб.

Расходы на электроэнергию составляют:

З_эн = 300 • 0,3 • 4 =360 руб.

В соответствии с формулой (5.6) затраты на ЭВМ равны:

З_ЭВМ = 830 + 416 + (0,02 • 30000) + (0,05•30000) +360 + (0,01 •

30000) = 4006 руб.

Накладные расходы Н составляют 40 % от заработной платы.

Н = 0,4 * 54600 = 21840 руб.

Согласно (5.2) получим:

С_проект = 250 +54600 + 16380 + 1000 + 4006 + 21840 = 98076 руб.

Для определения стоимости оборудования С_оборуд поместим данные о розничной цене в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Стоимость оборудования определяется по розничным ценам.

Наименование	Кол-во	Цена (руб.)	Стоимость (руб.)
Контроллер L5T04	2	11889	23778
Считыватель PLR3	4	3193	12772
Конвертер CLE	1	4175	4175
Турникет	1	34405	34405
ПО Люкс (32/3000)	1	18944	18944
Шкаф напольный	1	17500	17500
Блок розеток	1	300	300
ИБП APC Smart-UPS RT 6000VA	1	106430	106430
Замок электромагнитный ML300	1	1310	1310
Дверной доводчик KING-630	1	530	530
Кнопка выхода “Exit”	1	390	390
Сервер	2	34965	69930
Рабочая станция	2	20377	40754
Монитор	3	5155	15465
Кабель КСПВ 2х0,40	1 бухта (200 м)	350	350
Кабель ПВС 3х1,5	1 бухта (200 м)	3780	3780
Кабель UTP 5 кат.	1 бухта (100 м)	457	457
Кабель-канал	20 м.	15	300
Итого	351570,00

С_оборуд = 351570,0 руб.

Стоимость монтажных работ составляет 20% от стоимости оборудования: С_монтаж = 70314,00

Согласно (5.1.) получим, что стоимость реализации проекта равна:

С_реал = 98076+ 351570 + 70314 = 519960 руб.

Расчет текущих затрат до внедрения проекта

В настоящее время эксплуатационными затратами является заработная плата двух работников УТБ.

Оклад составляет 12000 руб.,