实验科研建筑出入口控制系统应用设计分析

罗东豪

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510010）

0 引言

出入口控制系统也称门禁系统，通常是指采用电子信息技术手段，在出入口对人员或者物品的通行进行管理的控制系统[1]。对于民用建筑，出入口控制系统的主要作用是甄别内部和外部人员，防止非授权人员随意计入受控区域，目前已广泛应用于各类建筑。

本文通过一个实验科研大楼案例，从建筑特点、管理者需求和用户体验的角度出发，提出实验科研建筑出入口控制系统的应用设计思路，使其达到便捷、高效的目的，也作为同类项目设计的一个参考案例。

1 项目概况

某实验科研总部办公楼是一个兼具实验楼属性、内部办公以及对外提供检测服务类型的建筑。大楼地下室主要为车库和设备用房，地上部分一共15层，1、2层为裙楼，主要为对外服务大厅、仓库和办公用房，3层以上主要为科研实验室，每层有一到两个实验科室，每个科室设有实验区、实验办公区、库房、洗消间等，部分实验科室设有洁净实验区。项目建筑功能类型较为复杂、使用需求多样，对人员出入管控有较高的要求。

2 需求分析

大楼的主要业务是提供检测服务，出入口控制系统需辅助业务流程各个过程之间的空间界面划分，同时实现不同类型人员的分类管理。根据大楼的特点，整理出主要的业务流线、人员动线和物品动线，其中包含了管控区，如图1~图5所示。

图1 业务流线

图2 申报业务人员动线

图4 检测物品动线

图5 实验设备材料动线

图3中所列工作人员，主要是大楼的科研实验人员。除此之外，大楼工作人员还应包含行政工作人员，物业管理人员等。行政工作人员、物业管理人员所能到达的区域一般是图3中实验室外的部分，进入大楼的动线与图3基本一致；在日常管理中，这两者获得临时权限后，也可前往实验室。

图3 工作人员动线

大楼中常见的物品处理检测设备材料外，还包括办公物品、物业保洁物品等，其动线也与图5基本相同，区别之处是一般办公耗材最后不会进入废品间。

3 门禁读卡形式设计

随着科学技术的进步，出入口控制系统的识别方式越来越多样，主要的识别方式除了传统的读卡形式，还有基于手机端的蓝牙、NFC、小程序/公众号等形式，以及多种基于生物特征识别的形式[2-4]，如人脸识别、指纹识别、虹膜识别。

对于本项目，选择国密CPU卡识别、指纹识别以及虹膜识别相结合的形式。主要设置方式如下。

（1）国密CPU卡识别：①大楼所有出入口；②各部门、楼层间的出入口；③普通物品储存用房出入口；④设备机房、贵重仪器、特殊仪器房间出入口；⑤洁净区与公共区交界大门；⑥污染区、放射性仪器区域出入口；⑦保密区出入口；⑧电梯内。

（2）双人双锁+指纹识别：毒麻危险品储藏间出入口。

（3）国密CPU识别+虹膜识别：有两个出入口与公共区联通的洁净缓冲区。

建筑中门禁点位的设计方式对用户体验有着关键性的影响。对于实验科研大楼，洁净区的门禁充分考虑便捷性，进入洁净缓冲区的工作工作人员，可能携带大量文本资料或实验材料，难以拿通行卡或者用指纹识别，因此需要采用解放双手的识别方式，方便实验人员通行，提升用户体验。

4 系统架构设计

出入口控制系统的架构主要分为总线式和网络式架构两大类[5]，这两种形式还可以组成网络+总线式的组合架构，其特点如表1所示。

表1 出入口控制系统几种系统架构对比

本项目门禁点数量约520个，结合表1的分析，采用网络+总线式组合架构。这种架构形式分为3层，包括中心层、管理层及现场层，如图6所示。

图6 网络+总线式组合架构

中心层由系统服务器和工作站组成，数据通过以太网传输，统一集中到服务器的数据库中，进行统一数据处理。

管理层由门禁区域管理器组成，各门禁区域管理器控制器具备TCP/IP接口，可通过以太网将数据上传，也可实现区域内设备的离线控制。

现场层由各出入口控制器及现场读卡器、门磁、开门按钮、电锁等末端设备组成。

5 安全疏散问题解决方案

在设计过程中，出入口控制系统除了要考虑“方便用”和“管得住”的问题，还应充分考虑“跑得掉”的问题。“管住”和“放开”互相对于对立面，出入口控制系统必须很好地解决这个问题。

在门禁安全疏散这个问题上，主要的民用建筑规范，如《民用建筑电气设计标准》（GB 51348—2019）14.4.3条，《安全防范工程技术标准》（GB 50348—2018）6.4.7条第11款，《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116—2013）4.10.2条，《出入口控制系统工程设计规范》（GB 50396—2007）9.0.1条第2款有所规定，规范中并没有禁止在疏散通道门上设置门禁，但需重视火灾时的疏散联动问题。

出入口控制系统中，从中心主机到末端设备进行梳理，可分别采取一些措施。

（1）服务器。与火灾自动报警系统（简称火警系统）进行对接，火灾时火警系统发出信号，出入口控制系统接收信号后，在管理软件上将疏散通道上的门锁远程打开。

（2）门禁控制器。疏散通道门对应的门禁控制器与火警系统的C模块对接，门禁控制器接收火灾信号后，下联的门锁打开。

（3）门锁。采用消防推杆锁，沿着疏散方向可直接推开通道门，不需刷卡。

（4）断电。出入口控制系统的供电方式，一般是供给门禁控制器，门禁控制器再给末端的门锁和读卡器供电。断电可通过两种方式实现，一种是断开门禁控制器的用电，另一种是直接断开末端门锁的用电。

（5）按钮。采用破玻按钮，破玻按钮其实是一种现场断电的形式，按下破玻按钮，门锁供电断开，现场可直接打开通道门。

以上5种措施只需采取一种即可满足规范要求。从多个项目出入口控制系统的实际运行中发现，单独的方式（1）存在联动较慢甚至无法联动等问题，一般不用作唯一的门禁疏散设计。方式（2）是控制器与火警系统模块的硬连接，信号传输稳定，联动较为可靠且速度较快。方式（3）是疏散非常可靠，但由于推杆锁可不刷卡直接推开，可能导致局部“管不住”。方式（4）和方式（5）有一个共同的前提，门锁需能掉电开锁，而方式（5）则须在现场安装一个破玻按钮，目前市场上的破玻按钮外观尺寸较大，很可能影响局部内装的美观程度。针对以上特点，对于一般项目，为了可靠实现疏散联动，一般至少需选择一种就地联动和一种远程联动的方式，互相补充，保证联动的可靠性[6]。

综合考虑业主需求，造价等因素，本项目采用方式（1）、方式（2）、方式（4）组合的方式，达到了“N-2”的安全可靠性。方式（1）实现成本较低；方式（4）采用断开门禁控制器供电的形式，本项目门禁控制器放在弱电间内，因此火警系统C模块设置于弱电间内，可方便地实现与门禁控制器及其电源的连接。

6 管理方式设计

本项目的出入口控制系统管理主要包括发卡，授权，数据管理等环节。

（1）通行卡的发行、授权、消费充值分别由人事、物业保安及餐厅管理部门管理，各子功能可独立工作，满足使用要求，同时提高系统安全。

（2）授权需分级，根据不同人员的通行权限进行合理分级。通过合理的授权，可使得建筑中的人员动线尽量不交叉，提升在建筑中工作的体验。

（3）采用“集中认证、集中授权”的模式。集中认证是指由大楼人力资源部与物业管理部门共同完成对持卡人权限的认证。集中授权是指各项事务（通行，消费，停车等）的授权都可以在统一的位置或远程统一管理，避免员工四处需求授权的情况，提升用户体验。

（4）系统数据采用“集中管理、分散使用”的模式。系统设置一个中央数据库，各主管部门拥有不同的权限，负责对各自系统数据进行监管。

7 结语

出入口控制系统的设计有较为明确的标准可以遵守和成熟的产品可以选择，但落实到具体建筑时应充分考虑项目的特点，才能设计出一个完全贴合建筑使用要求的系统。针对于科研实验办公大楼，设计需重点注意以下内容。

（1）需充分考虑建筑的属性，沟通明确业务流程和人、物的动线，满足相关的要求。

（2）考虑疏散问题时需结合大楼消防安全的重要性、成本造价、装修风格等因素，适当选择合适的方式，建议至少满足“N-1”原则。

（3）出入口控制系统还可升级为一卡通管理系统，实现考勤及会议签到、在线式电子巡查、访客管理、用餐消费等功能。实现这些功能，需补充设置相关的设备，如访客管理设备，消费读卡器等。

（4）目前建筑智能化的设计理念，已从“智能建筑”逐步向“智慧建筑”发展，实现各智能化系统的互联互通，充分挖掘智能化信息数据价值，为建筑本身赋能。出入口控制系统作为建筑智能化的一个部分，不可作为一个独立的系统进行，在设计中就需放到建筑智能化整体中进行综合考虑。