Contrôle d’accès, interphonie et vidéosurveillance : le cours

Un lundi matin, le gérant d'un cabinet comptable vous appelle : la porte du hall ne s'ouvre plus avec les badges, et celle de l'arrière est restée libre tout le week-end. Deux pannes opposées, une seule installation : pour les comprendre, il faut savoir pourquoi une ventouse lâche quand son alimentation tombe et ce que fait une gâche quand elle ne reçoit rien. En bac pro MELEC, ces équipements se travaillent avec les installations de sûreté et de sécurité des bâtiments, au même titre que l'alarme.

Ce chapitre traite les trois familles qu'on pose presque toujours ensemble : le contrôle d'accès, l'interphonie et la vidéosurveillance. L'alarme intrusion et la sécurité incendie ont leur propre cours, alarme intrusion et SSI ; le câblage réseau lui-même est détaillé dans le cours sur le câblage structuré et la fibre optique. Pour une présentation des solutions du marché, lisez plutôt notre article contrôle d'accès : solutions et câblage électrique ; ici, on s'attache au fonctionnement, au câblage et aux calculs.

Contrôle d'accès : identifier, décider, libérer

Un contrôle d'accès enchaîne toujours les mêmes fonctions. Un organe d'identification lit ce que présente la personne : un badge, un code, plus rarement une empreinte. Un organe de traitement compare cette identité à une liste de droits : telle personne, telle porte, tel créneau horaire. Un organe de verrouillage libère la porte quelques secondes. Autour, des accessoires assurent la sortie, surveillent la porte et alimentent l'ensemble.

On distingue deux architectures. Dans un système autonome, le lecteur ou le clavier contient lui-même la liste des badges et le relais de commande : c'est la solution d'une porte unique, programmée sur place. Dans un système centralisé, les lecteurs ne décident rien. Ils transmettent le numéro lu à une unité de traitement local (UTL), parfois appelée contrôleur de porte, qui pilote une ou plusieurs portes et dialogue par le réseau avec un poste de gestion.

Une règle de pose découle de cette architecture, et elle tombe souvent à l'examen : le relais qui commande la porte ne doit pas se trouver du côté non protégé. Si un clavier autonome posé dehors contient le relais, il suffit de l'arracher et de relier deux fils pour ouvrir. L'UTL, l'alimentation et le relais se placent donc à l'intérieur ; dehors, il ne reste que la tête de lecture.

Lecteurs et badges : ce qui circule entre le badge et la porte

Le clavier à code n'a rien à distribuer, mais un code se communique : on le réserve aux accès peu sensibles. Le badge sans contact fonctionne par radio-identification (RFID) : le lecteur émet un champ électromagnétique, l'antenne du badge, qui n'a pas de pile, y prélève de quoi alimenter sa puce et renvoie son numéro. Deux familles coexistent. Les badges à 125 kHz, les plus anciens, ne font que renvoyer un numéro fixe : ils se copient facilement. Les badges à 13,56 MHz (norme ISO/CEI 14443) embarquent une mémoire et, pour les versions sécurisées, un dialogue chiffré avec le lecteur. Sur une installation neuve, c'est cette seconde famille qu'on retient. La fiche badge électrique du glossaire en donne une définition courte.

La biométrie (empreinte, visage) identifie la personne elle-même. Elle est encadrée de près par la CNIL, on y revient plus bas.

Entre le lecteur et l'UTL, la liaison se fait par un câble de quelques conducteurs qui porte l'alimentation du lecteur et les données. Le protocole historique, Wiegand, utilise deux fils de données, D0 et D1, en plus de l'alimentation : il est simple, mais il transmet le numéro en clair et dans un seul sens. Les installations récentes utilisent une liaison série RS-485 avec un protocole chiffré et bidirectionnel, qui permet aussi à l'UTL de surveiller le lecteur. Dans les deux cas, on pose un câble à paires torsadées avec écran, et on respecte la longueur maximale indiquée par la notice du fabricant.

Gâche électrique et ventouse : émission ou rupture

C'est le cœur du chapitre, et la question qui revient à chaque épreuve : que fait la porte quand le courant disparaît ?

La gâche électrique remplace la gâche fixe dans le dormant de la porte. Le pêne de la serrure vient s'y loger ; un volet mobile, tenu par un électroaimant, retient ou libère ce pêne. La serrure elle-même n'est pas modifiée.

Dans une gâche à émission de courant, le volet est bloqué au repos. Il faut envoyer du courant dans la bobine pour le libérer : la porte s'ouvre pendant l'impulsion. Sans alimentation, la porte reste fermée de l'extérieur. On parle aussi de fonctionnement à sécurité négative. C'est le montage classique d'une entrée de maison ou d'un portillon, celui que décrit notre article sur la gâche électrique de portail. La bobine ne consomme que pendant l'ouverture.

Dans une gâche à rupture de courant, c'est l'inverse : la bobine est alimentée en permanence pour maintenir le volet bloqué, et l'on coupe le courant pour ouvrir. Si l'alimentation tombe, la porte se libère : c'est la sécurité positive. La bobine consomme en continu, ce qui pèse sur le dimensionnement de l'alimentation et de la batterie.

La ventouse électromagnétique est un électroaimant fixé sur le dormant, face à une contre-plaque en acier fixée sur le vantail. Alimentée, elle retient la porte avec une force que le fabricant exprime en décanewtons (daN) ; non alimentée, elle ne retient plus rien. Une ventouse est donc toujours à rupture, par construction. Elle n'a aucune pièce mobile et s'use très peu, mais elle demande un ferme-porte et une pose soignée : la contre-plaque doit rester légèrement articulée pour se plaquer bien à plat, sinon la force de retenue s'effondre.

Choisir entre émission et rupture

On se pose une seule question : si l'alimentation disparaît, vaut-il mieux que la porte reste fermée ou qu'elle s'ouvre ? Pour un local de stockage ou une entrée de logement, on veut qu'elle reste fermée : émission, la sortie restant possible par la béquille de la serrure. Pour une porte par laquelle des personnes doivent s'échapper sans manœuvre particulière, on veut qu'elle se libère : rupture, avec une alimentation secourue pour qu'une simple coupure n'ouvre pas le bâtiment.

Protéger le contact qui commande la bobine

Une gâche ou une ventouse est une bobine, donc une charge inductive. Quand le relais coupe le courant, la bobine produit une surtension qui abîme le contact et perturbe l'électronique du lecteur. En courant continu, on câble une diode de roue libre en parallèle sur la bobine, en inverse : cathode du côté du plus. En courant alternatif, on utilise une varistance. Beaucoup de ventouses l'intègrent ; quand la notice ne le dit pas, on l'ajoute.

Bouton de sortie, contact de porte et issues de secours

Entrer avec un badge ne suffit pas : il faut aussi sortir. Avec une ventouse ou un organe à rupture, la béquille ne libère rien. On pose donc à l'intérieur un bouton-poussoir de sortie, relié à une entrée de l'UTL, qui déclenche la même temporisation d'ouverture qu'un badge valide.

Ce bouton passe par l'électronique : si l'UTL est en panne, il ne sert plus à rien. Sur une porte qui sert à l'évacuation, on ajoute donc un déclencheur manuel de déverrouillage, un boîtier à membrane placé près de la porte, dont le contact est câblé en série dans l'alimentation de la ventouse. Quand on l'actionne, il coupe directement le courant, sans passer par aucune carte électronique.

Le contact de position, magnétique le plus souvent, informe l'UTL de l'état de la porte. Il permet deux alarmes utiles à l'exploitant : « porte forcée », quand elle s'ouvre sans badge ni bouton de sortie, et « porte restée ouverte », quand elle n'est pas refermée après la temporisation.

Les issues de secours en ERP

Dans un établissement recevant du public, la règle de base est qu'une issue de secours s'ouvre de l'intérieur par une manœuvre simple. Le règlement de sécurité (article CO 46) n'admet de la verrouiller que sous conditions : l'avis de la commission de sécurité ; un dispositif de verrouillage électromagnétique conforme à la norme des dispositifs actionnés de sécurité, la NF S 61-937, donc à sécurité positive ; une commande manuelle placée près de la porte (boîtier à bris de glace ou déclencheur équivalent) qui agit comme un interrupteur sur l'alimentation du verrouillage. Quand l'établissement possède une détection incendie, le système de sécurité incendie déverrouille en plus toutes ces portes automatiquement. La ventouse d'issue de secours est donc un dispositif actionné de sécurité, au sens du cours sur l'alarme et le SSI.

Pour l'électricien, la conséquence est nette : on ne pose pas une ventouse du commerce sur une issue de secours parce que le client veut « fermer derrière ». On vérifie le dossier de l'établissement, on choisit un matériel certifié pour cet usage et l'on fait valider la solution.

Interphonie et portier vidéo : 2 fils ou IP

Un portier met en relation un visiteur et un occupant. Il comprend une platine de rue (bouton d'appel, micro, haut-parleur, caméra pour un portier vidéo), un ou plusieurs postes intérieurs (combiné ou moniteur), une alimentation et une commande d'ouverture vers la gâche. On parle d'interphone pour la version audio, de visiophone ou de portier vidéo quand l'image s'y ajoute.

Les anciens systèmes utilisaient un conducteur par fonction, et le nombre de fils augmentait avec le nombre de logements. Avec la technologie bus 2 fils, une seule paire transporte l'alimentation, le son, l'image et les ordres, sous forme de signaux numériques superposés à la tension continue. Chaque poste porte une adresse. En rénovation, c'est l'argument décisif : on réutilise les deux fils de l'ancienne sonnette, à condition de vérifier leur section et la longueur admise par le fabricant, qui dépend de l'une et de l'autre. Le montage d'origine est expliqué dans notre article comment brancher une sonnette.

Le portier IP est un équipement réseau comme un autre. La platine de rue se raccorde par un câble à quatre paires sur un commutateur, qui l'alimente en PoE ; le son et l'image voyagent sur le réseau local, souvent selon le protocole de téléphonie SIP. L'appel peut aboutir sur un moniteur, un téléphone de bureau ou un téléphone mobile. Cette solution s'impose en tertiaire, où le réseau existe déjà. Sa contrepartie est celle de tout objet connecté : adresse IP à gérer, mots de passe à changer, mises à jour à suivre.

Dans les deux cas, la platine commande la gâche par un contact de relais. Sur un portier simple, ce relais est dans la platine, donc dehors : pour un accès sensible, on déporte la commande sur un module relais placé à l'intérieur. Dans l'habitat collectif, la platine de rue doit aussi répondre aux règles d'accessibilité (hauteur, signal visuel et sonore, visibilité du visiteur), vues dans le cours sur l'accessibilité et les ERP.

Vidéosurveillance : caméras IP, PoE et enregistreur

Une installation de vidéosurveillance comprend des caméras, un réseau de transport, un enregistreur et un poste d'exploitation. Les installations neuves sont en IP : chaque caméra est un équipement réseau qui compresse et envoie son image.

Choisir une caméra

Quatre caractéristiques comptent. La définition du capteur, en mégapixels : 2 Mpx correspondent à une image de 1 920 × 1 080 points, 8 Mpx à la 4K. La focale de l'objectif : courte, elle donne un angle large pour surveiller une zone ; longue, elle resserre le champ pour reconnaître un visage ou lire une plaque. La sensibilité de nuit, avec un éclairage infrarouge intégré. Enfin la tenue à l'environnement : indice IP pour la poussière et l'eau, indice IK pour les chocs.

Avant de choisir, on se demande ce que l'image doit permettre : constater une présence ou identifier un inconnu. Plus l'objectif est exigeant, plus la personne doit occuper de points dans l'image. Une caméra grand angle au fond d'un parking ne permettra jamais d'identifier quelqu'un.

Le PoE : l'énergie par le câble réseau

Le PoE (Power over Ethernet) alimente la caméra par le même câble à quatre paires que les données, sous une tension continue de l'ordre de 48 V. Plus besoin de prise 230 V en haut du mât. La norme IEEE 802.3 définit plusieurs niveaux.

L'écart entre les deux colonnes correspond aux pertes dans le câble, calculées pour la longueur maximale du canal, soit 100 m. Une caméra fixe se contente du premier niveau ; un dôme motorisé avec chauffage demande souvent du PoE+. Le piège est ailleurs : un commutateur dispose d'un budget PoE global, inférieur à la somme des puissances maximales de ses ports. Un modèle à 8 ports PoE+ et 60 W de budget ne peut pas alimenter 8 appareils de 25 W. On additionne donc les puissances réelles des caméras et l'on garde une marge.

L'enregistreur et le stockage

L'enregistreur vidéo réseau reçoit les flux, les écrit sur des disques durs et permet la relecture. Certains intègrent les ports PoE et font office de commutateur. La capacité de stockage se calcule à partir du débit de chaque caméra, qui dépend de la définition, du nombre d'images par seconde et de la compression (H.264, ou H.265 qui est plus efficace). Un débit de 2 Mbit/s représente 2 / 8 = 0,25 Mo par seconde, soit 0,25 × 86 400 = 21 600 Mo, ou 21,6 Go par jour et par caméra. Pour 8 caméras et 15 jours de conservation : 21,6 × 8 × 15 = 2 592 Go, soit environ 2,6 To.

Alimentation et câblage : très basse tension, chute de tension, batterie

Lecteurs, gâches, ventouses et platines fonctionnent en très basse tension, le plus souvent en 12 V ou 24 V continus. L'alimentation est un bloc redresseur et régulateur, avec chargeur et batterie pour les systèmes secourus, raccordé à un circuit 230 V protégé au tableau. On lit la plaque de chaque appareil : une ventouse prévue pour du continu ne se branche pas sur un transformateur de sonnette.

En 12 V, la chute de tension devient vite le problème principal, parce que le même volt perdu pèse près de vingt fois plus qu'en 230 V. Prenons une ventouse de 12 V qui consomme 0,5 A, à 40 m de son alimentation, sur un câble de 0,75 mm². La longueur de conducteur est de 2 × 40 = 80 m. Avec ρ = 0,023 Ω·mm²/m pour le cuivre, la résistance vaut R = ρ × L / S = 0,023 × 80 / 0,75 = 2,45 Ω, et la chute de tension ΔU = R × I = 2,45 × 0,5 = 1,23 V, soit environ 10 % de 12 V. La ventouse ne reçoit plus que 10,8 V environ et sa force de retenue chute. En 1,5 mm², la chute tombe à 0,61 V, soit environ 5 %. La méthode générale est celle du cours sur les sections de câble et la chute de tension. Passer en 24 V divise le courant par deux pour une même puissance : c'est souvent la solution la plus simple sur une grande distance.

La batterie se dimensionne comme pour une alarme : capacité = courant permanent × autonomie voulue. Une UTL de 0,2 A et deux ventouses de 0,5 A consomment 1,2 A en permanence. Pour 4 heures d'autonomie, il faut 1,2 × 4 = 4,8 Ah ; on retient la capacité normalisée supérieure, par exemple 7 Ah, pour tenir compte du vieillissement. Voir le cours sur le stockage par batteries. Pour la vidéo, c'est un onduleur qui secourt le commutateur PoE et l'enregistreur, donc toutes les caméras d'un coup.

Côté pose, les câbles de courants faibles cheminent séparés des câbles de puissance, dans leur propre conduit ou compartiment de goulotte. Pour les caméras, le canal ne dépasse pas 100 m ; au-delà, on ajoute un commutateur intermédiaire ou l'on passe en fibre optique.

RGPD et CNIL : ce que l'installateur doit savoir

Un badge nominatif, une image où l'on reconnaît quelqu'un : ce sont des données personnelles. Le responsable du traitement est le client, pas l'électricien, mais c'est l'électricien qui oriente les caméras et règle la durée d'enregistrement. Les règles ci-dessous sont celles que publie la CNIL ; on les vérifie sur son site avant chaque projet.

Au travail, la CNIL rappelle que les caméras peuvent filmer les entrées et sorties, les issues de secours, les voies de circulation et les zones où sont entreposés des biens de valeur. Elles ne doivent pas filmer les salariés à leur poste, sauf cas particulier comme la manipulation d'argent, ni les zones de pause, les toilettes ou les locaux syndicaux. La durée de conservation des images n'excède pas un mois en principe, et quelques jours suffisent généralement. Seules les personnes habilitées consultent les images, et l'accès à distance est sécurisé.

Les personnes filmées sont informées par un panneau visible qui porte un pictogramme de caméra et indique notamment la finalité, la durée de conservation et le responsable.

En pratique, l'électricien règle la durée de conservation dans l'enregistreur selon ce que le client a déclaré, pose les masques de zones privées quand une caméra voit un espace interdit, oriente les caméras extérieures pour ne pas déborder sur la rue ou chez le voisin, et rappelle au client l'affichage. Pour le choix d'un système chez un particulier, voyez notre article choisir un système de vidéosurveillance.

Pour aller plus loin (BTS)

Réseau et cybersécurité. Caméras, platines IP et UTL sont des ordinateurs. On les place dans un réseau virtuel (VLAN) séparé du réseau bureautique, on change tous les mots de passe d'usine, on désactive les services inutiles et l'on tient les micrologiciels à jour. Côté débit, on vérifie que le lien montant du commutateur supporte la somme des flux : 16 caméras à 4 Mbit/s représentent 64 Mbit/s en permanence.

Niveaux de sécurité et gestion des flux. Deux séries de normes européennes fixent les exigences et définissent des niveaux de sécurité (grades) selon le risque à couvrir : la NF EN 60839-11 pour le contrôle d'accès électronique, la NF EN 62676 pour la vidéosurveillance. Sur un site important, l'UTL applique aussi l'anti-retour, qui interdit de repasser son badge à quelqu'un resté dehors, et le sas, où une porte ne s'ouvre que si l'autre est fermée. Ces fonctions reposent sur les contacts de position.

Les erreurs qui reviennent

Confondre émission et rupture à la commande. Une gâche à émission alimentée en permanence chauffe et finit par griller ; une ventouse câblée à l'envers reste libre en temps normal. On repère donc toujours sur l'UTL le contact normalement ouvert (NO) et le contact normalement fermé (NF) : émission sur NO, rupture sur NF.

Laisser le relais dehors : un clavier autonome à relais intégré posé côté rue se contourne en quelques secondes.

Oublier la sortie. Une ventouse sans bouton de sortie, ou une issue de secours verrouillée sans commande manuelle ni matériel certifié, met des personnes en danger. C'est la faute la plus grave du chapitre.

Négliger la chute de tension en 12 V : une ventouse sous-alimentée tient mal, une gâche claque sans se libérer.

Dépasser le budget PoE ou régler l'enregistreur sur la capacité du disque : dans le premier cas les caméras redémarrent en boucle, dans le second on conserve trois mois d'images là où le client s'est engagé sur quinze jours.

Exercices corrigés

Les cinq premiers exercices correspondent au niveau bac pro, les deux derniers au BTS. Cherchez avant d'ouvrir le corrigé.

Exercice 1. Un client veut équiper deux portes : la porte d'une réserve de marchandises, qui doit rester fermée quoi qu'il arrive, et la porte vitrée du hall de ses bureaux, par laquelle le personnel sort. Proposez un organe de verrouillage pour chacune et justifiez.

Exercice 2. Une gâche à émission de 12 V continu absorbe 0,6 A. Elle est à 30 m de l'alimentation, sur un câble de 0,75 mm². Calculez la chute de tension et la tension aux bornes de la gâche (ρ = 0,023 Ω·mm²/m). Que proposez-vous ?

Exercice 3. Une alimentation secourue de 12 V alimente une UTL (0,15 A), deux lecteurs (0,1 A chacun) et deux ventouses (0,45 A chacune). Calculez le courant permanent, puis la capacité de batterie pour 3 heures d'autonomie.

Exercice 4. Un commutateur à 8 ports PoE+ dispose d'un budget de 65 W. On veut y raccorder 6 caméras fixes de 7 W et 2 dômes motorisés de 20 W. Est-ce possible ? Quel niveau de PoE faut-il pour un dôme ?

Exercice 5. Le gérant d'un magasin de vêtements vous demande une caméra au-dessus de la caisse, une dans la salle de pause « pour éviter les abus », une sur la porte de la réserve, et un enregistrement conservé six mois. Que lui répondez-vous ?

Exercice 6 (BTS). Un site est équipé de 12 caméras à 3 Mbit/s en enregistrement continu. Le client conserve les images 20 jours. Calculez la capacité de stockage utile, puis le débit total sur le lien entre le commutateur et l'enregistreur.

Exercice 7 (BTS). Une caméra absorbe 12 W à ses bornes. Elle est alimentée en PoE par un câble de 90 m dont la boucle d'alimentation présente une résistance de 0,1 Ω par mètre de câble. Le commutateur délivre 50 V. Estimez le courant, la chute de tension, les pertes en ligne et le rendement de la liaison. On admet, en première approximation, que la caméra reçoit 48 V.

Sources

• CNIL, La vidéosurveillance – vidéoprotection au travail : zones filmées, durée de conservation, formalités, information.
• CNIL, L'accès aux locaux et le contrôle des horaires sur le lieu de travail : badges, biométrie, durée de conservation du journal.
• CNIL, La vidéosurveillance – vidéoprotection chez soi : ce qu'un particulier peut filmer.
• CNIL, Vidéoprotection : quelles sont les dispositions applicables ? : autorisation préfectorale, Code de la sécurité intérieure.
• Légifrance, Règlement de sécurité des ERP, articles CO 43 à CO 48 : portes des sorties de secours et conditions de leur verrouillage (CO 46).

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