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 [2].

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 [3].

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 [4].

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 табл. 1.

Таблица 1

Краткие характеристика микроконтроллера ATmega2560

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 [5].

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:

1. Плата Arduino Mega 2560 R3 – 1 шт.

2. Плата расширения Ethernet W5100 – 1 шт.

3. Считыватель меток RFID RC522 – 2 шт.

4. Управляемое реле keyes_srly – 1 шт.

5. Светодиод Красный/Зеленый – 2 шт.

6. Резистор 220 Ом – 2 шт.

7. Печатная плата 9×15 – 1 шт.

На рис. 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 [7].

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 (244×224×62 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.