CN105354898A - 一种剪式门闸机通行逻辑识别装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种剪式门闸机通行逻辑和识别装置，属于轨道交通、售检票服务、楼宇及特定场所安防门禁、场馆出入控制领域。所述剪式门闸机通行逻辑识别装置包括相对设置的左边闸机和右边闸机，两者之间构成行人通道；左边闸机上的扇门和右边闸机上的扇门形成剪式门；剪式门的一侧为非付费区，另一侧为付费区；从非付费区到付费区的方向为入站方向，从付费区到非付费区的方向为出站方向；在所述左边闸机和右边闸机上分别安装有传感器，所述传感器包括对射式红外光电传感器和漫反射传感器；所述漫反射传感器用于判定物体的高度以及体积；每个所述对射式红外光电传感器的发射端和接收端在左边闸机和右边闸机上一一对称安装。

Description

一种剪式门闸机通行逻辑识别装置及方法

技术领域

本发明属于轨道交通、售检票服务、楼宇及特定场所安防门禁、场馆出入控制领域，具体涉及一种剪式门闸机通行逻辑识别装置及方法，特别是用于轨道交通售检票系统及门禁出入控制系统中的剪式门闸机通道的通行逻辑和识别装置。

背景技术

自助售检票设备与技术是一个专业性很强的应用的领域，涉及包括设备设计制造、网络、自动化控制、城市轨道交通(地铁、轻轨、城际铁路等)运营等方面，工艺条件要求高，系统集成难度大，涉及技术面广。下面从国外、国内两个方面介绍目前研究发展现状和趋势。

(1)国外技术发展状况和趋势

目前轨道交通自助售检票设备制造和开发商多为技术实力雄厚的跨国公司：如日本的OMRON，美国的CUBIC，法国的ALCATELCGA，澳大利亚的ERG，瑞士的ASCOM等。

当前，许多自助售检票装备关键技术还是掌握在国外企业手中，这些大型企业越来越重视新兴自助售检票装备地区的业务，典型如中国等发展中国家的自动售检票装备市场，由于受降低制造成本等方面的压力，部分模块本地化加工以降低成本提高利润，同时通过技术专利和商业机密等形式建立技术壁垒，保护其高利润空间。

(2)国内技术研究发展现状和趋势

近几年国内使用的自助售检票设备基本为引进后的改造项目，国产化程度偏低，与国际先进应用存在一定差距；国内自助售检票装备系统发展起步晚，但是起点高，发展空间巨大。一些有实力的国内企业积极投入从事自助售检票设备系统研发工作，但是国内投入自助售检票装备设备研制的企业目前只具备设备的加工能力，设备关键部件设计处于初期阶段，距离产业化尚有一段距离，尚未具备从软件系统到硬件设备的完整的解决方案提供能力。

自助售检票装备设备及系统，目前国内外也缺乏相关的标准，国际大型企业多数参照自有的企业标准进行生产制造；参照标准的不一致，将给轨道交通运营商带来很重的备品备件的压力，设备的更换也难度很大，维护费用高。

剪式门闸机是目前轨道交通售检票设备中应用较为广泛的一种门式闸机。剪式门闸机是一种集光、机、电技术于一身的轨道交通售检票设备，它安装于车站付费区与非付费区的分界处，通过对行人乘客的出入行为的有效控制，只允许合法持票人通行，为乘客提供快速检票和出入通行服务，如图1所示。由左边闸机1，右边闸机2组成剪式门通道6，当乘客持有效票卡在闸机读卡器4刷卡后，闸机通道打开剪式门扇3，对乘客放行，当乘客离开闸机通道后，门扇3关闭。

现有技术的闸机是利用安装于通道两侧的光电对射传感器5，识别通道内的行人、行李，根据判断结果通知门扇3的打开闭合动作，实现对乘客的出入控制。显然，光电传感器的数量和安装位置的不同，识别策略及方法的差异，对行人及行李的识别结果也有区别和差异，从而影响闸机通道的通行效果。这种剪式门存在着以下不足：

通道内多行人进入时，行人间距时大时小，行人数量和位置的正确识别率不高；当随身行李过大时，易将行李误识别为尾随乘客；只凭借当前状态数据的静态识别，易产生对于乘客的误识别。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种剪式门闸机通行逻辑识别装置及方法，解决如何在闸机通道内准确识别行人及随身行李，合理区分行人进入检票机通道的人数，防止尾随逃票的发生，并解决误将行李识别为乘客的现象，提高检票机通道的工作效率。使检票机在智能化轨道交通管理应用系统中发挥更为稳定重要的作用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种剪式门闸机通行逻辑识别装置，包括相对设置的左边闸机和右边闸机，两者之间构成行人通道；

左边闸机上的扇门和右边闸机上的扇门形成剪式门；剪式门的一侧为非付费区，另一侧为付费区；从非付费区到付费区的方向为入站方向，从付费区到非付费区的方向为出站方向；

在所述左边闸机和右边闸机上分别安装有传感器，所述传感器包括对射式红外光电传感器和漫反射传感器；所述漫反射传感器用于判定物体的高度以及体积；

每个所述对射式红外光电传感器的发射端和接收端在左边闸机和右边闸机上一一对称安装；

所述漫反射传感器在左边闸机和右边闸机上对称安装。

在入站方向上将所述行人通道依次划分为以下区：入站探测区D1、入站第一检测区D2、入站第二检测区D3、入站安全区D10、入站第一出闸区D4和入站第二出闸区D5；

在出站方向上将所述行人通道依次划分为以下区：出站探测区D11、出站第一检测区D12、出站第二检测区D13、出站安全区D20、出站第一出闸区D14和出站第二出闸区D15；

所述入站探测区D1和出站探测区D11用于检测是否有行人进入；

入站第一检测区D2、入站第二检测区D3和出站第一检测区D12、出站第二检测区D13用于判断行人的尾随情况；

入站安全区D10和出站安全区D20用于防止扇门夹伤行人；

入站第一出闸区D4、入站第二出闸区D5和出站第一出闸区D14和出站第二出闸区D15用于判断乘客是否已经通过扇门。

在所述剪式门闸机通行逻辑识别装置安装有16个对射式红外光电传感器和2对漫反射传感器；

左边闸机上的两个漫反射传感器与右边闸机上的两个漫反射传感器形成平面矩形，2对漫反射传感器斜向上发射的传感光线形成锥形光栅；

第一对射式红外光电传感器S1位于入站探测区D1内；

第二对射式红外光电传感器S2和第三对射式红外光电传感器S3位于入站第一检测区D2内；

第四对射式红外光电传感器S4、第五对射式红外光电传感器S5、第六对射式红外光电传感器S6和第一漫反射传感器R1位于入站第二检测区D3内；

第七对射式红外光电传感器S7、第八对射式红外光电传感器S8、第九对射式红外光电传感器S9和第十对射式红外光电传感器S10位于入站安全区D10内；

第十一对射式红外光电传感器S11、第十二对射式红外光电传感器S12和第二漫反射传感器R2位于入站第一出闸区D4内；

第十三对射式红外光电传感器S13、第十四对射式红外光电传感器S14、第十五对射式红外光电传感器S15和第十六对射式红外光电传感器S16位于入站第二出闸区D5内；

第十六对射式红外光电传感器S16位于出站探测区D11内；

第十四对射式红外光电传感器S14和第十五对射式红外光电传感器S15位于出站第一检测区D12内；

第十一对射式红外光电传感器S11、第十二对射式红外光电传感器S12、第十三对射式红外光电传感器S13和第二漫反射传感器R2位于出站第二检测区D13内；

第七对射式红外光电传感器S7、第八对射式红外光电传感器S8、第九对射式红外光电传感器S9和第十对射式红外光电传感器S10位于出站安全区D20内；

第五对射式红外光电传感器S5、第六对射式红外光电传感器S6和第一漫反射传感器R1位于出站第一出闸区D14内；

第一对射式红外光电传感器S1、第二对射式红外光电传感器S2、第三对射式红外光电传感器S3和第四对射式红外光电传感器S4位于出站第二出闸区D15内；

在入站方向上，所述S1用于判断乘客的进入，所述S2、S3、S4和S5用于判断乘客类型，所述S4、S5和S6用于扇门对乘客进入的整个过程的判断，所述S7、S8、S9和S10用于判断乘客类型及其在不同区域之间的移动，所述S11和S12用于判断乘客在相同区域内的情况，所述S12、S13、S14和S15用于在相同区域内对乘客类型的判断及逆向进入乘客的判断，所述S16用于判断乘客是否完全脱离通道；

在出站方向上，所述S1用于判断乘客是否完全走出通道，所述S2、S3、S4和S5用于在相同区域内对乘客类型进行判断及对逆向进入乘客进行判断，所述S4、S5和S6用于判断乘客在相同区域内的情况，所述S7、S8、S9和S10用于判断乘客类型及其在不同区域之间移动，所述S11和S12用于扇门对乘客进入的整个过程的判断，所述S12、S13、S14和S15用于判断乘客类型，所述S16用于判断乘客进入。

以左边闸机或右边闸机的底部水平线为横坐标X轴，以水平线正交垂直对称线为纵坐标Y轴，当扇门前置时，以第七对射式红外光电传感器S7和第八对射式红外光电传感器S8所在垂线与X轴交点为原点，坐标单位为毫米，各个传感器的坐标分别为：

S1：-870、735；S2：-705、835；S3：-580、400；S4：-450、900，S5：-325、400，S6：-225、900，S7：0、800，S8：0、500，S9：130、500，S10：130、800，S11：225、900，S12：325、400，S13：450、900，S14：580、400，S15：705、835，S16：870、735；R1：-200、1000，R2：200、1000。

当扇门后置时，以第九对射式红外光电传感器S9和第十对射式红外光电传感器S10所在垂线与X轴交点为原点，坐标单位为毫米，各个传感器的坐标分别为：S1：-870、735，S2：-705、835，S3：-580、400，S4：-450、900，S5：-325、400，S6：-225、900，S7：-130、800，S8：-130、500，S9：0、500，S10：0、800，S11：225、900，S12：325、400，S13：450、900，S14：580、400，S15：705、835，S16：870、735；R1：-200、1000，R2：200、1000。

所述传感器输出的信号经过处理后被传送给微处理器，微处理器输出的信号传送给剪式门扇机构运动控制部件和工控机；

所述微处理器采集所述对射式红外光电传感器和漫反射传感器的输出状态，获得采样数据，并将采样数据以所述区为单位进行组合判断，产生区状态参数；然后微处理器按时间和空间对所述区状态参数进行判别，生成对应时序的通道控制数据；最后微处理器依据所述通道控制数据识别通道内的行人数量、当前位置、通行方向、通行速率、行人是否携带行李。

一种利用所示剪式门闸机通行逻辑识别装置实现的通行逻辑识别方法，在监测过程中如果任意一个传感器状态发生变化，则返回所有传感器的状态以及当前通行状态，然后根据行人在通道内所遮挡的传感器的组合来识别通道内的行人及随身物品、携带行李、随行免票儿童；

所述方法包括以下步骤：

(1)以设定的采样频率采集各个传感器的输出状态，获得采样数据；

(2)将所述采样数据以区为单位进行组合判断，产生区状态参数：根据不同区内各传感器输出的状态数据，对区域内的状态作出以下判断：区内无人无物、区内有人无物、区内有人有物、区内无人有物，并判定区内通行的是行人、行人随身物或行李，形成区状态参数；

(3)按时间和空间对所述区状态参数进行判别，生成对应时序的通道控制数据；

(4)依据所述通道控制数据识别通道内的行人数量、当前位置、通行方向、通行速率、行人是否携带行李。

所述步骤(2)是这样实现的：

在传感器组合(S2，S3，S4，S5)、(S7、S8、S9、S10)、(S12、S13、S14、S15)中，通过各个组合中的4只传感器组成的四边形，判断该组合内传感器的被遮挡情况来实现对行人类型的判断，具体如下：

如果一个传感器组合中的4只传感器均被遮挡，则判断为成人乘客；

如果一个传感器组合中的下方2只传感器被遮挡，上方两只传感器没被遮挡，则判断为儿童或者矮行李；

如果一个传感器组合中的上方2只传感器被遮挡，下方两只传感器没被遮挡，则判断为文件包或者背包；

如果一个传感器组合中只有1只传感器被遮挡，其它3只传感器都没被遮挡，则判断为乘客的手或者身体的一部分或者是小件行李；

如果一个传感器组合中的位于一个对角线上的2只传感器被遮挡，其它传感器没被遮挡，则判断所持的长形状物体的方向为斜向；

如果一个传感器组合中的位于四边形一个纵向边上的2只传感器被遮挡，其它传感器没被遮挡，则判断为乘客进入、离开监测区域，或者所持的长形状的物体方向为纵向。

所述步骤(3)是这样实现的：

定义EVn代表产生的通行事件，单个通行事件的不同值代表该事件所处区域，一个行人在通道内通过只产生一个事件EV1；

根据事件En状态参数间的时间和空间关联性，微处理器对事件的状态参数分别进行动态分类，执行时序函数运算，生成对应时序的通道控制数据。

根据通道串数据的时序标识，微处理器利用不同时刻通道串中的分类值及其变化产生的数据串识别通道内的行人数量、行走方向、行走速度、当前位置、行人是否携带随身物品、行李、随行儿童等，并向上位机发送当前识别的精确度。

所述步骤(4)是这样实现的：

当乘客从入站方向刷票成功后正常通过闸机通道并正常离开，其所产生的事件EV1的特征码为：

EV1＝(D1，D2，D3，D10，D4，D5)，通行逻辑将这一过程分解为以下步骤进行处理：

1)EV1＝D1表示乘客进入D1，此时闸机通道检测是否接收到了正确的授权信号，即乘客刷票，若成功获得授权信号，则闸机通道在常闭模式下执行扇门打开操作，若为常开模式下，扇门不执行任何动作；

2)EV1＝D2表示乘客进入D2，通过传感器遮挡情况判断是人还是箱子或其他物体；

3)EV1＝D3表示乘客进入D3，此时检测身高传感器R1是否遮挡，同时判定是人还是箱子等其他物体；

4)EV1＝D10表示乘客进入D10，检测身高传感器R1、R2是否遮挡；

5)EV1＝D4表示乘客进入D4，检测身高传感器R2是否遮挡，如身高传感器满足成人要求则执行关门动作，授权信号减一，如是常闭模式下扇门关闭，常开模式扇门无动作；如身高传感器不满足成人要求则判定为儿童，扇门无动作，授权信号不变化，开始进行滞留超时的计时；

6)EV1＝D5表示乘客进入D5，参与滞留超时判断；

若乘客未刷票，即无授权信号从入站方向进入通道后又退出通道，则其所产生的事件EV1的特征码为：

EV1＝(D1，D2，D3，D2，D1)，通行逻辑的处理过程如下：

1)EV1＝D1表示乘客进入D1，检测是否接收到了正确的授权信号，即乘客刷票，若成功获得授权信号，则闸机通道在常闭模式下执行扇门打开操作，若为常开模式下，扇门不执行任何动作；

2)EV1＝D2表示乘客进入D2，因未检测到授权信号，通行逻辑向上位机报警，若闸机通道为常闭模式则，扇门不开启，常开模式则将扇门关闭，阻止该乘客通过；

3)EV1＝D3表示乘客进入D3，保持报警及扇门关闭状态；

4)EV1的状态值由D3到D2再到D1的变化表示乘客退出过程，需完全退出才取消报警、允许刷卡；

若一名乘客正常刷票通过闸机，另一名乘客试图尾随逃票，乘客通行状态，第一名正常刷票的乘客进入闸机通道产生事件EV1，此时EV1将按照D1→D2→D3→D10→D4→D5变化表示乘客通过6个区域正常通过闸机，当第二名逃票尾随乘客进入闸机时，通行逻辑产生事件EV2，是D1→D2→D3表示只进入到D3未通过闸机，对EV1、EV2的处理过程如下：

1)扇门如是常闭模式，则执行打开操作，如是常开模式，则无动作；

2)EV1＝D1表示乘客进入D1，不执行任何动作；

3)EV1＝D2表示乘客进入D2，通过逻辑判断判定是人还是箱子或其他物体；

4)EV1＝D3表示乘客进入D3，检测身高传感器是否遮挡，同时判定是人还是箱子等其他物体；

5)EV1＝D10表示乘客进入D10，检测身高传感器是否遮挡，同时EV2＝1又一名乘客进闸；

6)EV1＝D4表示乘客进入D4，检测身高传感器是否遮挡，如身高传感器满足成人要求则执行关门动作，授权信号减一，如是常闭模式，则扇门关闭，常开模式扇门无动作；如身高传感器不满足成人要求则判定为儿童，扇门无动作，授权信号不变化，开始进行滞留超时的计时

7)EV1＝D5表示乘客进入D5，参与滞留超时判断；

8)当第二名乘客无刷票进入闸机通道产生EV2，因为没有授权信号，EV2事件属于闯入行为；

9)若此时EV1＝(D1，D2，D3)时，通行逻辑进行报警，并在敞开模式下关闭闸门，在常闭状态下不打开闸门；

10)若此时EV1＝D10，第一名乘客正通过扇门，扇门在常开模式下打开，在常闭模式下关闭，通行逻辑进行报警的同时会维持当前扇门的状态，当第一名乘客离开D10的瞬间EV1从D10转变为D4时，扇门无论在常开还是常闭模式下都迅速关闭扇门，关闭闸机通道阻止逃票的第二名乘客，并报警通知上级监控系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、利用16个对射行传感器、2对漫反射传感器实现通道情况监测，防止尾随通过等异常情况，并允许携带行李通过。

2、利用2对漫反射型传感器进行乘客高度监测，允许成人携免票儿童通过。

3、如有未验证票卡尾随前乘客进入闸门通道的情况，通道传感器会检测到该乘客并立即关闭门扇。

4、传感器的采样频率可调整，可适应不同的进入通道的行人通行速率，可对于特定人群或针对某一地区乘客的使用习惯调整通行逻辑的判定宽松度。

5、本发明的逻辑算法的稳定性和扩展性优于现有算法，现有算法采用的是传感器采样后进行字符串判定的方法，本发明的算法在现有算法的基础上增加了采样库的原理，通行越久采样数据越多，算法的判断依据更多，相当于是进化型算法。

附图说明

图1是本发明装置实施例的闸机通道示意图。

图2-1是本发明方法实施例的扇门前置时的光电传感器安装位置图。

图2-2是本发明方法实施例的扇门后置时的光电传感器安装位置图。

图3-1是本发明方法实施例的光电传感器构成的通道通行区域方向A标识符图。

图3-2是本发明方法实施例的光电传感器构成的通道通行区域方向B标识符图。

图4是本发明方法实施例的光电传感器发射/接收电路图。

图5是本发明方法实施例的对射光电传感器示意图。

图6是本发明方法实施例的电气原理示意图。

图7是本发明方法实施例的通行逻辑流程图。

图8是本发明方法实施例的闸机俯视图。

图9扇门前置和后置示意图。

图10利用漫反射传感器检测高度的示意图。

图11漫反射传感器原理示意图。

图12传感器组的4个传感器监测类型来判断的乘客的类型示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

一种剪式门通道通行逻辑装置，如图5所示，包括左边闸机和右边闸机构成的行人通道，所述左边闸机和右边闸机分别安装对射式红外光电传感器的发射端和接收端，发射端发射不可见波段的红外光，由接收端接收，行人进入通道后，其身体、随身物和携带行李会分阶段的阻挡不同组合的传感器，并以此形成不同的区状态参数。传感器接收端输出的信号，经二极管、电阻和反相器后，送给微处理器，微处理器输出的信号至剪式门扇机构运动控制部件和工控机。

本发明中的对射光电传感器有16个(每个对射光电传感器包括一个发射端和一个接收端称)，漫反射传感器2对。现有的闸机中仅仅包含对射传感器，用于通道内运动物体的平移检测，本发明在此基础上增加了两对漫反射传感器，这样除了可以实现闸机通道内运动物体的平移外，还增加了对于物体高度以及体积的判定，在本发明中，此种判定能执行对于儿童、推拉行李、肩跨包裹等行为的检测。

在轨道交通运营中，大部分实施儿童免票制度，由于目前儿童身高检测为1.2米，1.2米以下免票，超过1.2米应购票，而检票机高度为1.1米，不能使用对射传感器用于身高检测，因此本发明使用漫反射型用于身高检测，实现了对儿童身高的检测。

本发明中所用的传感器工作原理：

对射型传感器：由通道两侧检票机上成对布置的红外线发端和接收端成对构成，当乘客进入通道，对射传感器的输出端电平信号将发生改变，控制板可以检测到传感器的变化；

漫反射型传感器：传感器同时具有发射端和接收端，发射的射线遇到物体反射回来，接收端接收到反射信号。

具体方法如下：

如图11所示，在单片闸机上布置漫反射传感器R1、R2，与另一片闸机相同位置的R1’、R2’形成平面矩形，R1、R2、R1’、R2’斜向上发射的传感光线形成锥形光栅。

R1、R2、R1’、R2’为身高1.2米检测及人体探测传感器，将传感器的光线汇交在距地面1200mm的高度，当儿童的身高超过1200时，则在闸机通道内会被检测到。

本发明的对射光电传感器采用OMRON的E3Z-T61或松下的CX-400系列小型对射型光电传感器，漫反射光电传感器采用松下MA运动传感器AMB系列，微处理器采用ARM单片机内核为Cortex^TM-M3CPU。

如图7所示，本发明的原理如下：

一、将闸机通道两侧的左、右两片闸机相对应分区，将传感器分区域安装于闸机通道两侧的区域内；

二、微处理器以设定的采样频率采集传感器的输出状态；

三、微处理器将采样数据以区为单位进行组合判断，产生区状态参数；

四、微处理器按时间和空间对区状态参数进行判别，生成对应时序的通道控制数据；

五、微处理器依据通道控制数据识别通道内的行人数量、当前位置、通行方向、通行速率、行人是否携带行李，并给出识别的可信度。

所述组合判断的方法是根据不同区域内各传感器输出的状态数据，对区域内状态作出：区内无人无物、区内有人无物、区内有人有物、区内无人有物这几种状态的区分，并判定区内通行的可能是行人、可能是行人随身物或行李的判断结果，形成区状态参数。

通行区域划分如下：

本发明的左片闸机和右片闸机相对应划分为：探测区、第一检测区(即检测区1)、第二检测区(即检测区2)、安全区、出闸区。传感器采用16个对射式红外光电传感器，2对漫反射传感器，微处理器的采样频率为200Hz且可调整。

本发明的16个对射式红外光电传感器的发射端和接收端沿左、右片闸机左右对称安装，以底部水平线为横坐标X轴，以水平线正交垂直对称线为纵坐标Y轴。

如图9所示，闸机通道中门单元的位置有两种，分别为前置和后置具体如下：

四片闸机组成三个通道，相对于闸机的水平中心线来说，中间的通道为“通道内扇门后置”，两边的是“通道内扇门前置”。图9中，中间两片闸机都是中间机，一个通道由两片闸机组成，作为中间机有两个前后排列的门单元，一个是左边通道的阻挡机构，一个是右边通道的阻挡机构。两个门单元根据排列组合，进出站方向不同等(对应其他模块的位置会不同)，中间机有多个机型。对于门单元来说，在闸机通道里就是前置和后置的区别。

当通道内扇门前置时，以底部水平线为横坐标X轴，以水平线正交垂直对称线为纵坐标Y轴，以左片机进站方向安全区传感器S7、S8所在垂线与X轴交点为原点，坐标单位为毫米，对射式光电传感器的编号和位置坐标分别为：S1：-870、735，S2：-705、835，S3：-580、400，S4：-450、900，S5：-325、400，S6：-225、900，S7：0、800，S8：0、500，S9：130、500，S10：130、800，S11：225、900，S12：325、400，S13：450、900，S14：580、400，S15：705、835，S16：870、735。高度传感器的坐标为：R1：-200、1000，R2：200、1000。

当通道内扇门后置时，以底部水平线为横坐标X轴，以水平线正交垂直对称线为纵坐标Y轴，以左片机进站方向安全区传感器S9、S10所在垂线与X轴交点为原点，坐标单位为毫米，对射式光电传感器的编号和位置坐标分别为：S1：-870、735，S2：-705、835，S3：-580、400，S4：-450、900，S5：-325、400，S6：-225、900，S7：-130、800，S8：-130、500，S9：0、500，S10：0、800，S11：225、900，S12：325、400，S13：450、900，S14：580、400，S15：705、835，S16：870、735。高度传感器的坐标为：R1：-200、1000，R2：200、1000。

在乘客通行过程中，底层程序并不是靠单个传感器对乘客所在位置进行判断，而是将传感器组合起来，划分为几个区域来确定乘客在闸机中的位置，从而对扇门进行开、关操作。具体分组情况如下：方向A代表进站，方向B代表出站。

其中，本发明涉及的传感器分区和区属传感器组合分别为：

方向A：探测区：S1

检测区1：S2、S3

检测区2：S4、S5、S6

安全区：S7、S8、S9、S10

出闸区1：S11、S12

出闸区2：S13、S14、S15、S16

方向B：探测区：S16

检测区1：S14、S15

检测区2：S11、S12、S13

安全区：S7、S8、S9、S10

出闸区1：S5、S6

出闸区2：S1、S2、S3、S4

各个区域都有一个唯一的标识符Dn，根据方向A与方向B各不相同，具体对应如下：

方向A：探测区：D1

检测区1：D2

检测区2：D3

安全区：D10

出闸区1：D4

出闸区2：D5

方向B：探测区：D11

检测区1：D12

检测区2：D13

安全区：D20

出闸区1：D14

出闸区2：D15

探测区用于检测是否有行人进入，如果当前方向允许乘客刷卡通过，当乘客进入该区域后，并不产生报警信息。如果乘客无票(乘客通过刷票后进入闸机通道，由刷票的读卡器判断票据的合法性，若刷票成功则乘客被认为是有票，在规定时间内可通过通道。)进入监视区(即检测区1和检测区2)，将产生报警信息，如果扇门处于打开状态(闸机通道的扇门工作状态可设定为常开或常闭状态。常开状态时，刷票通过扇门无动作，非法进入后，扇门在对方到达安全区前关闭；常闭状态时，刷票通过扇门打开，非法进入后扇门不打开并报警。扇门状态是在闸机初始化时就由上位机下发的参数，当闸机通道上电后即进入上位机所下发的状态中。)将立即关闭(关闭信号由上位机通过GCU发出，对应为图5中的闸门控制模组。)以阻止乘客通过。

检测区1和检测区2用于判断行人的尾随情况。

安全区用于防止扇门夹伤乘客，当扇门在关闭过程中，如果有S7，S8，S9，S10中任意一个传感器被遮挡，扇门将立即停止关闭动作。

出闸区1和出闸区2用于判断乘客是否已经通过扇门，当乘客进入到退出区(即出闸区1和出闸区2)后，GCU(GATECONTROLUNIT闸门控制单元)将减去授权信号(乘客刷票成功后，GCU就认为该乘客获得了在规定时间内可以进入闸机通道的一个授权信号，乘客正常离开通道，则这个授权信号消失，若在规定的时间内乘客未进入闸机通道或进入后未从通道另一侧离开，则此授权信号失效。)。

扇门报警逻辑

当乘客以如下不正确的方式试图通过扇门时，扇门将进行报警，并以关闭扇门的方式阻止乘客通过闸机：

1.当前方向处于禁止乘客通过.

2.当前方向允许乘客通过但是授权信号为0(未检票)

3.如果当前方向允许乘客刷卡通过，但是检测到当前方向中乘客人数超过授权信号人数时，将产生尾随报警。

本发明的一个实施例如下：

本发明的自动检票机剪式门通道通行逻辑与装置，是基于时间和空间相关的条件设置来获取数据采样，并对捕获数据进行处理最后给出判断结果的方法，准确识别通过门式闸机的行人及随身物品、携带行李、随行免票儿童等。

一、方向设置

扇门支持双向通行，包括：

方向A(非付费区域→付费区域)

方向B(付费区域→非付费区域)

每个方向可以设置为下列三种模式之一：

“自由通行”：闸机允许所有行人在该方向上自由通行；

“受控通行”：行人验证合法票卡后，闸机允许通行；

“锁定”：闸机在该方向上禁止行人通行.

二、通行模式

通过上位机向扇门闸机发送一条指令，或者激活紧急状态输入信号，使闸机运行在下列通行模式之一：

1.受控进站

2.受控出站

3.双向受控

4.受控进站/免费出站

5.免费进站/受控出站

6.免费进站

7.免费出站

8.双向免费

9.紧急打开

10.维护模式

11.停止服务

此外，扇门待机模式也可以设置为：

1.常闭模式(NC)

2.常开模式(NO)

只有当乘客持合法票据刷票后，通行逻辑才认为获得了合法的授权信号，允许乘客在常开或常闭模式下通过。

三、将剪式门闸机通道的左、右片闸机相对应划分为6个区域：探测区、检测区1、检测区2、安全区、出闸区1、出闸区2。将16个对射式红外光电传感器和2对漫反射传感器，分区安装于剪式门闸机通道的两侧的6个区域内。

四、通道内行人及随身物、行李、随行免票儿童等的通行行为会产生对传感器的遮挡，使传感器的红外光线发生“通”与“断”的变化，并转换为对应的传感器输出状态的改变，微处理器以200Hz的采样频率采集传感器的输出状态，产生对应的时间值和传感器初始通行数据。

探测区、检测区1、检测区2、安全区、出闸区。传感器采用16个对射式红外光电传感器，2对漫反射传感器，微处理器的采样频率为200Hz且可调整。

五、通行区域划分

本发明的左片闸机和右片闸机相对应划分为：：探测区、检测区1、检测区2、安全区、出闸区。传感器采用16个对射式红外光电传感器，2对漫反射传感器，微处理器的采样频率为200Hz且可调整。

如图1所示，将长2000mm、高1100mm的左片闸机1和右片闸机2，以相对间距550或900mm的距离平行对称安装，构建行人通道装置。

如图2-1和图2-2所示，将16个对射光电传感器OMRONE3Z-T61/松下CX-400、2对漫反射光电传感器松下AMB分别安装于左边闸机1和右边闸机2上，并分别编号S1～S16、R1～R2。

本发明的16个对射式红外光电传感器沿左、右片闸机左右对称安装，以底部水平线为横坐标X轴，以水平线正交垂直对称线为纵坐标Y轴。

当通道内扇门前置时，以底部水平线为横坐标X轴，以水平线正交垂直对称线为纵坐标Y轴，以左片机进站方向安全区传感器S7、S8所在垂线与X轴交点为原点，坐标单位为毫米，对射式光电传感器的编号和位置坐标分别为：S1：-870、735，S2：-705、835，S3：-580、400，S4：-450、900，S5：-325、400，S6：-225、900，S7：0、800，S8：0、500，S9：130、500，S10：130、800，S11：225、900，S12：325、400，S13：450、900，S14：580、400，S15：705、835，S16：870、735。高度传感器的坐标为：R1：-200、1000，R2：200、1000。

当通道内扇门后置时，以底部水平线为横坐标X轴，以水平线正交垂直对称线为纵坐标Y轴，以左片机进站方向安全区传感器S9、S10所在垂线与X轴交点为原点，坐标单位为毫米，对射式光电传感器的编号和位置坐标分别为：S1：-870、735，S2：-705、835，S3：-580、400，S4：-450、900，S5：-325、400，S6：-225、900，S7：-130、800，S8：-130、500，S9：0、500，S10：0、800，S11：225、900，S12：325、400，S13：450、900，S14：580、400，S15：705、835，S16：870、735。高度传感器的坐标为：R1：-200、1000，R2：200、1000。

六、在乘客通行过程中，底层程序并不是靠单个传感器对乘客所在位置进行判断，而是将传感器组合起来，划分为几个区域来确定乘客在闸机中的位置，从而对扇门进行对扇门进行开、关操作。具体分组情况如下：方向A代表进站，方向B代表出站。

其中，本发明涉及的传感器分区和区属传感器组合分别为：

方向A：探测区：S1

检测区1：S2、S3

检测区2：S4、S5、S6

安全区：S7、S8、S9、S10

出闸区1：S11、S12

出闸区2：S13、S14、S15、S16

方向B：探测区：S16

检测区1：S14、S15

检测区2：S11、S12、S13

安全区：S7、S8、S9、S10

出闸区1：S5、S6

出闸区2：S1、S2、S3、S4

如图3-1和图3-2所示，16个对射传感器和2对高度漫反射传感器进行分区，各个区域都有一个唯一的标识符Dn，根据方向A与方向B各不相同，具体对应如下：

方向A：探测区：D1

检测区1：D2

检测区2：D3

安全区：D10

出闸区1：D4

出闸区2：D5

方向B：探测区：D11

检测区1：D12

检测区2：D13

安全区：D20

出闸区1：D14

出闸区2：D15

探测区用于检测是否有行人进入，如果当前方向允许乘客刷卡通过，当乘客进入该区域后，并不产生报警信息。如果乘客无票进入监视区，将产生报警信息，如果扇门处于打开状态将立即关闭以阻止乘客通过。

检测区1和检测区2用于判断行人的尾随情况。

安全区用于防止扇门夹伤乘客，当扇门在关闭过程中，如果有S7，S8，S9，S10中任意一个传感器被遮挡，扇门将立即停止关闭动作.

出闸区1和出闸区2用于判断乘客是否已经通过扇门，当乘客进入到退出区后，GCU将减去授权信号。

七、扇门报警逻辑

当乘客以如下不正确的方式试图通过扇门时，扇门将进行报警，并以关闭扇门的方式阻止乘客通过闸机：

1.当前方向处于禁止乘客通过。

2.当前方向允许乘客通过但是授权信号为0(未检票)。

3.如果当前方向允许乘客刷卡通过，但是检测到当前方向中乘客人数超过授权信号人数时，将产生尾随报警。

八、乘客检测基本方法

本发明中，根据行人在通道内位置的不同，遮挡的传感器也与之对应，以此为依据将遮挡不同的传感器组合定义为互不相同且唯一的标识符Dn，主要是对闸机通行逻辑进行监测，在监测过程中如任意一个传感器状态发生变化将返回16个传感器状态以及当前通行状态。开发人员可对返回状态进行分析。其中Dn与传感器的组合对应为：

方向A：

D1＝(S1)

D2＝(S2、S3)

D3＝(S4、S5、S6)

D10＝(S7、S8、S9、S10)

D4＝(S11、S12)

D5＝(S13、S14、S15、S16)

方向B：

D11＝(S16)

D12＝(S14、S15)

D13＝(S11、S12、S13)

D20＝(S7、S8、S9、S10)

D14＝(S5、S6)

D15＝(S1、S2、S3、S4)

定义EVn代表产生的通行事件。EV1～EV5表示底层程序最多产生5个通行事件。单个通行事件的不同值代表该事件所处区域。S1～S16代表当前16个传感器状态。方向A和方向B如图8所示。

本发明以传感器组合进行识别是在判断了运动过程的事件序列外，根据所遮挡的传感器组合，在识别出持票者、尾随者、闯入者的行为以外，能够识别出乘客及随身物品和行李，以及随行免票儿童等。

一个行人在通道内通过只产生一个事件EV1，当乘客从方向A刷票成功后正常通过闸机通道并正常离开，其所产生的事件EV1的特征码为：

EV1＝(D1，D2，D3，D10，D4，D5)，通行逻辑将这一过程分解为以下步骤进行处理：

1)EV1＝D1表示乘客进入了探测区，此时闸机通道检测是否接收到了正确的授权信号(乘客刷票)，若成功获得授权信号(授权信号就是两个状态值：合法，非法，刷票成功则状态值为合法，其他为非法。)，则闸机通道在常闭模式下扇门执行打开操作。若为常开模式下，扇门不执行任何动作。

2)EV1＝D2表示乘客进入了检测区1，通过传感器遮挡情况判断是人还是箱子或其他物体，如图3-1，3-2所示闸机通道分隔了付费区与非付费区，具体判断方法如表1所示：

表1

从表1可以看出，在传感器组合(S2，S3，S4，S5)、(S7、S8、S9、S10)、(S12、S13、S14、S15)中，通过4只传感器组成的四边形，判断该组合内传感器的被遮挡情况来实现对乘客类型(成人，儿童，带行李等)的判断。

从图3-1和图3-2所示，本发明针对的是剪式门应用下的闸机通道，根据扇门结构分为前置和后置，并支持双方向的通过，可以做到双向的检测和支持。

根据上述传感器组的4个传感器监测类型来判断的乘客的类型如图12所示，图12中，

●表示传感器被监测，即对射光路被遮挡

○表示传感器没被监测，即对射光路导通

另外，当乘客把文件包拿在前面行走时的，文件包首先挡住上方的两个传感器，此时以文件包的形式识别，然后乘客挡住上方和下方四个传感器时，以乘客形式识别；当乘客把文件包拿在后面行走时的，乘客首先挡住上方和下方四个传感器，此时以乘客形式识别；然后文件包挡住上方的两个传感器，此时以文件包的形式识别。

增加了漫反射传感器后，实现了对于高度的判别，利用高度与通道内的对射传感器的组合判定，进一步将大件行李、肩跨行李与儿童进行了区分，如表3所示：

表3

当低于1.2m的儿童进入时，如果儿童后面有成人插入票卡，则开门；否则，不开门，以确保儿童安全。

3)EV1＝D3表示乘客进入检测区2，此时检测身高传感器R1是否遮挡(高度传感器R1和R2的高度为1米，R1和R2是漫反射传感器。其安装在1米的高度，实际检测高度是可以调整的，一般为1米2以上的一个交叉区域为判定高度，一般的行李是不会超过这个高度的，如图10所示，同时判定是人还是箱子等其他物体。

4)EV1＝D10表示乘客进入安全区，检测身高传感器R1、R2是否遮挡。

5)EV1＝D4表示乘客进入出闸区1，检测身高传感器R2是否遮挡，如身高传感器满足成人要求则执行关门动作，授权信号减一，如是常闭模式下扇门关闭，常开模式扇门无动作。如身高传感器不满足成人要求则判定为儿童。扇门无动作，授权信号不变化。滞留超时开始计时。

6)EV1＝D5表示乘客进入出闸区2，参与滞留超时判断。

方向B也遵从上述原理。

若乘客未刷票(无授权信号)从方向A进入闸机通道后又退出通道，则其所产生的事件EV1的特征码为：

EV1＝(D1，D2，D3，D2，D1)，通行逻辑的处理过程如下：

1)EV1＝D1表示乘客进入探测区，通行逻辑根据我国乘客行为特点在遮挡S1、S2两个传感器时是允许刷卡，此时闸机通道检测是否接收到了正确的授权信号(乘客刷票)，若成功获得授权信号，则闸机通道在常闭模式下扇门执行打开操作。若为常开模式下，扇门不执行任何动作。

2)EV1＝D2表示乘客进入检测区1，因未检测到授权信号，通行逻辑向上位机报警，若闸机通道为常闭模式则，扇门不开启。常开模式则将扇门关闭，阻止该乘客通过。

3)EV1＝D3表示乘客进入检测区2，保持报警及扇门关闭状态。

4)EV1的状态值由D3到D2再到D1的变化表示乘客退出过程。需完全退出才取消报警、允许刷卡。

5)反方向同理，只针对EV1的状态值做对应变化，EV1＝(D11，D12，D13，D12，D11)

若一名乘客正常刷票通过闸机，另一名乘客试图尾随逃票，乘客通行状态，第一名正常刷票的乘客进入闸机通道产生事件EV1，此时EV1将按照D1→D2→D3→D10→D4→D5变化表示乘客通过6个区域正常通过闸机，当第二名逃票尾随乘客进入闸机时，通行逻辑产生事件EV2，是D1→D2→D3表示只进入到检测区2未通过闸机。底层程序对EV1、EV2的处理过程如下：

11)扇门如是常闭模式下执行打开操作，如是常开模式下无动作。

12)EV1＝D1表示乘客进入探测区，不执行任何动作。

13)EV1＝D2表示乘客进入检测区1，通过逻辑判断判定是人还是箱子或其他物体。

14)EV1＝D3表示乘客进入检测区2，检测身高传感器是否遮挡，同时判定是人还是箱子等其他物体。

15)EV1＝D10表示乘客进入安全区，检测身高传感器是否遮挡，同时EV2＝1又一名乘客进闸。

16)EV1＝D4表示乘客进入出闸区1，检测身高传感器是否遮挡，如身高传感器满足成人要求则执行关门动作，授权信号减一，如是常闭模式下扇门关闭，常开模式扇门无动作。如身高传感器不满足成人要求则判定为儿童。扇门无动作，授权信号不变化。滞留超时开始计时。

17)EV1＝D5表示乘客进入出闸区2，参与滞留超时判断。

18)当第二名乘客无刷票进入闸机通道产生EV2，因为没有授权信号，EV2事件属于闯入行为。

19)若此时EV1＝(D1，D2，D3)时，通行逻辑进行报警，并在敞开模式下关闭闸门，在常闭状态下不打开闸门。

20)若此时EV1＝D10，第一名乘客正通过扇门，扇门在常开模式下打开，在常闭模式下关闭，通行逻辑进行报警的同时会维持当前门状态，当第一名乘客离开安全区的瞬间EV1从D10转变为D4时，扇门无论在常开还是常闭模式下都迅速关闭扇门，关闭闸机通道阻止逃票的第二名乘客。并报警通知上级监控系统。

21)反方向同理。

本发明中乘客进入闸机的行为均以标识符Dn进行定义，而1名乘客在通道内仅产生一个事件Ev1。

当尾随行为发生时情况如下：

乘客甲通过闸机产生事件Ev1，乘客乙尾随进入闸机会产生事件Ev2，因此时闸机仅允许一名乘客进入，因此Ev2是不合法事件，闸机不用再进行有效性比对即可判断并报警。通过这种方式，乘客行为完全使用下位机嵌入式程序即可完成合法性判断，在通讯的时效性，准确性上更加突出，因使用了采样库对比原理，对于不同地区体征差异大时，有更好的适应性，不用因为项目的不同对嵌入式程序中判定条件，判定依据，传感器组合进行更改和补丁，随着通过人数的增加，样本数据库就会越来越符合本地人体特征，通行逻辑的判定会更加准确，更加适应轨道交通的发展，对于一条长距离远途项目的实施是具有意义的，两地距离越远，乘客的人体特征差异就更显著，而同一项目中在不同站点使用不同的程序判定依据本身就是存在隐患的，程序版本不应在同一项目中存在差异。

而且，现有算法是传感器采样后进行字符串判定的方法，本发明在现有算法的基础上增加了采样库的原理，通行越久采样数据越多，算法的判断依据更多，相当于是进化型算法。因此每次乘客通过时，采样数据会与采样库进行对比，并可向上位机发送对比结果。

九、根据事件En状态参数间的时间和空间关联性，微处理器对事件的状态参数分别进行动态分类，执行时序函数运算，生产对应的时序通道串数据。

如图4所示，一对光电传感器发射/接收电路包括红外光发射器U1和红外光接收器U2，分别接24V电源，红外光接收器U2的NPN输出信号经光耦隔离输入电路U3、进入反向施密特触发器U4、再经过CMOS型三态缓冲门电路U5后，将由行人阻挡红外光线引起的光电传感器“通”/“断”状态，转换对应的“0”/“1”逻辑状态，即一对对射光电传感器光线未被阻挡，光路导通状态时转换为“0”状态；光线被阻挡，光路不导通时，转换为“1”状态，并将信号送给上位ARM单片机U6Cortex^TM-M3CPU的I/0口。

十、根据通道串数据的时序标识，微处理器利用不同时刻通道串中的分类值及其变化产生的数据串识别通道内的行人数量、行走方向、行走速度、当前位置、行人是否携带随身物品、行李、随行儿童等，并向上位机发送当前识别的精确度。现有算法采用的是传感器采样后进行字符串判定的方法，本申请算法在现有算法的基础上增加了采样库的原理，通行越久采样数据越多，算法的判断依据更多，相当于是进化型算法。因此每次乘客通过时，采样数据会与采样库进行对比，来向上位机发送对比结果。

如图5所示，对射光电传感器是由两只对称安装的红外光发射器和接收器组成，可将16只发射传感器、2只漫反射传感器安装于右边闸机2，将16只接收传感器、2只漫反射传感器安装于左边闸机1，构建剪式门通道逻辑识别装置。

如图6所示，辅助功能控制模块控制通道传感器组获取通道通行情况，同时控制方向指示器、指示灯、开关等组件。辅助功能控制单元通过通道传感器组开始监测通道通行状况，如乘客正常通过，闸门控制单元驱动闸门关闭，系统等待下次刷卡验证信息。如未刷卡、卡内余额不足或票卡验证未通过，闸门不开启，此时乘客进入闸门通道区域，通道传感器组会监测到通道有异常，通知主控器进行声音告警。如闸门开启，乘客一直未通过，闸门延时后自动关闭。如乘客一直在闸门处停留，为保护乘客安全，闸门不会关闭，系统也不会处理任何其它检票信息，直到乘客按正常方向离开才会关闭闸门，继续验票。

行人通行数据采集：ARM单片机U6Cortex^TM-M3以200Hz的采样频率，采集16个对射光电传感器和2对漫反射光电传感的逻辑状态，以S3为最低位、S2为高位、R1为最高位，依次组成一组采样数据，并记录对应的采样时间。同时对采样数据进行合并操作，即对连续且相同的多个采样数据，只保存最后一组的采样数据和采样时间，生成相应的通道传感器状态变化的时序数据集。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种剪式门闸机通行逻辑识别装置，其特征在于：所述剪式门闸机通行逻辑识别装置包括相对设置的左边闸机和右边闸机，两者之间构成行人通道；

左边闸机上的扇门和右边闸机上的扇门形成剪式门；剪式门的一侧为非付费区，另一侧为付费区；从非付费区到付费区的方向为入站方向，从付费区到非付费区的方向为出站方向；

在所述左边闸机和右边闸机上分别安装有传感器，所述传感器包括对射式红外光电传感器和漫反射传感器；所述漫反射传感器用于判定物体的高度以及体积；

每个所述对射式红外光电传感器的发射端和接收端在左边闸机和右边闸机上一一对称安装；

所述漫反射传感器在左边闸机和右边闸机上对称安装。

2.根据权利要求1所述的剪式门闸机通行逻辑识别装置，其特征在于：在入站方向上将所述行人通道依次划分为以下区：入站探测区D1、入站第一检测区D2、入站第二检测区D3、入站安全区D10、入站第一出闸区D4和入站第二出闸区D5；

在出站方向上将所述行人通道依次划分为以下区：出站探测区D11、出站第一检测区D12、出站第二检测区D13、出站安全区D20、出站第一出闸区D14和出站第二出闸区D15；

所述入站探测区D1和出站探测区D11用于检测是否有行人进入；

入站第一检测区D2、入站第二检测区D3和出站第一检测区D12、出站第二检测区D13用于判断行人的尾随情况；

入站安全区D10和出站安全区D20用于防止扇门夹伤行人；

入站第一出闸区D4、入站第二出闸区D5和出站第一出闸区D14和出站第二出闸区D15用于判断乘客是否已经通过扇门。

3.根据权利要求2所述的剪式门闸机通行逻辑识别装置，其特征在于：在所述剪式门闸机通行逻辑识别装置安装有16个对射式红外光电传感器和2对漫反射传感器；

左边闸机上的两个漫反射传感器与右边闸机上的两个漫反射传感器形成平面矩形，2对漫反射传感器斜向上发射的传感光线形成锥形光栅；

第一对射式红外光电传感器S1位于入站探测区D1内；

第二对射式红外光电传感器S2和第三对射式红外光电传感器S3位于入站第一检测区D2内；

第四对射式红外光电传感器S4、第五对射式红外光电传感器S5、第六对射式红外光电传感器S6和第一漫反射传感器R1位于入站第二检测区D3内；

第七对射式红外光电传感器S7、第八对射式红外光电传感器S8、第九对射式红外光电传感器S9和第十对射式红外光电传感器S10位于入站安全区D10内；

第十一对射式红外光电传感器S11、第十二对射式红外光电传感器S12和第二漫反射传感器R2位于入站第一出闸区D4内；

第十三对射式红外光电传感器S13、第十四对射式红外光电传感器S14、第十五对射式红外光电传感器S15和第十六对射式红外光电传感器S16位于入站第二出闸区D5内；

第十六对射式红外光电传感器S16位于出站探测区D11内；

第十四对射式红外光电传感器S14和第十五对射式红外光电传感器S15位于出站第一检测区D12内；

第十一对射式红外光电传感器S11、第十二对射式红外光电传感器S12、第十三对射式红外光电传感器S13和第二漫反射传感器R2位于出站第二检测区D13内；

第七对射式红外光电传感器S7、第八对射式红外光电传感器S8、第九对射式红外光电传感器S9和第十对射式红外光电传感器S10位于出站安全区D20内；

第五对射式红外光电传感器S5、第六对射式红外光电传感器S6和第一漫反射传感器R1位于出站第一出闸区D14内；

第一对射式红外光电传感器S1、第二对射式红外光电传感器S2、第三对射式红外光电传感器S3和第四对射式红外光电传感器S4位于出站第二出闸区D15内；

在入站方向上，所述S1用于判断乘客的进入，所述S2、S3、S4和S5用于判断乘客类型，所述S4、S5和S6用于扇门对乘客进入的整个过程的判断，所述S7、S8、S9和S10用于判断乘客类型及其在不同区域之间的移动，所述S11和S12用于判断乘客在相同区域内的情况，所述S12、S13、S14和S15用于在相同区域内对乘客类型的判断及逆向进入乘客的判断，所述S16用于判断乘客是否完全脱离通道；

在出站方向上，所述S1用于判断乘客是否完全走出通道，所述S2、S3、S4和S5用于在相同区域内对乘客类型进行判断及对逆向进入乘客进行判断，所述S4、S5和S6用于判断乘客在相同区域内的情况，所述S7、S8、S9和S10用于判断乘客类型及其在不同区域之间移动，所述S11和S12用于扇门对乘客进入的整个过程的判断，所述S12、S13、S14和S15用于判断乘客类型，所述S16用于判断乘客进入。

4.根据权利要求3所述的剪式门闸机通行逻辑识别装置，其特征在于：以左边闸机或右边闸机的底部水平线为横坐标X轴，以水平线正交垂直对称线为纵坐标Y轴，当扇门前置时，以第七对射式红外光电传感器S7和第八对射式红外光电传感器S8所在垂线与X轴交点为原点，坐标单位为毫米，各个传感器的坐标分别为：

S1：-870、735；S2：-705、835；S3：-580、400；S4：-450、900，S5：-325、400，S6：-225、900，S7：0、800，S8：0、500，S9：130、500，S10：130、800，S11：225、900，S12：325、400，S13：450、900，S14：580、400，S15：705、835，S16：870、735；R1：-200、1000，R2：200、1000。

5.根据权利要求3所述的剪式门闸机通行逻辑识别装置，其特征在于：当扇门后置时，以第九对射式红外光电传感器S9和第十对射式红外光电传感器S10所在垂线与X轴交点为原点，坐标单位为毫米，各个传感器的坐标分别为：S1：-870、735，S2：-705、835，S3：-580、400，S4：-450、900，S5：-325、400，S6：-225、900，S7：-130、800，S8：-130、500，S9：0、500，S10：0、800，S11：225、900，S12：325、400，S13：450、900，S14：580、400，S15：705、835，S16：870、735；R1：-200、1000，R2：200、1000。

6.根据权利要求1至5任一所述的剪式门闸机通行逻辑识别装置，其特征在于：所述传感器输出的信号经过处理后被传送给微处理器，微处理器输出的信号传送给剪式门扇机构运动控制部件和工控机；

所述微处理器采集所述对射式红外光电传感器和漫反射传感器的输出状态，获得采样数据，并将采样数据以所述区为单位进行组合判断，产生区状态参数；然后微处理器按时间和空间对所述区状态参数进行判别，生成对应时序的通道控制数据；最后微处理器依据所述通道控制数据识别通道内的行人数量、当前位置、通行方向、通行速率、行人是否携带行李。

7.一种利用权利要求1至6任一所示剪式门闸机通行逻辑识别装置实现的通行逻辑识别方法，其特征在于：在监测过程中如果任意一个传感器状态发生变化，则返回所有传感器的状态以及当前通行状态，然后根据行人在通道内所遮挡的传感器的组合来识别通道内的行人及随身物品、携带行李、随行免票儿童；

所述方法包括以下步骤：

(1)以设定的采样频率采集各个传感器的输出状态，获得采样数据；

(2)将所述采样数据以区为单位进行组合判断，产生区状态参数：根据不同区内各传感器输出的状态数据，对区域内的状态作出以下判断：区内无人无物、区内有人无物、区内有人有物、区内无人有物，并判定区内通行的是行人、行人随身物或行李，形成区状态参数；

(3)按时间和空间对所述区状态参数进行判别，生成对应时序的通道控制数据；

(4)依据所述通道控制数据识别通道内的行人数量、当前位置、通行方向、通行速率、行人是否携带行李。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)是这样实现的：

在传感器组合(S2，S3，S4，S5)、(S7、S8、S9、S10)、(S12、S13、S14、S15)中，通过各个组合中的4只传感器组成的四边形，判断该组合内传感器的被遮挡情况来实现对行人类型的判断，具体如下：

如果一个传感器组合中的4只传感器均被遮挡，则判断为成人乘客；

如果一个传感器组合中的下方2只传感器被遮挡，上方两只传感器没被遮挡，则判断为儿童或者矮行李；

如果一个传感器组合中的上方2只传感器被遮挡，下方两只传感器没被遮挡，则判断为文件包或者背包；

如果一个传感器组合中只有1只传感器被遮挡，其它3只传感器都没被遮挡，则判断为乘客的手或者身体的一部分或者是小件行李；

如果一个传感器组合中的位于一个对角线上的2只传感器被遮挡，其它传感器没被遮挡，则判断所持的长形状物体的方向为斜向；

如果一个传感器组合中的位于四边形一个纵向边上的2只传感器被遮挡，其它传感器没被遮挡，则判断为乘客进入、离开监测区域，或者所持的长形状的物体方向为纵向。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)是这样实现的：

定义EVn代表产生的通行事件，单个通行事件的不同值代表该事件所处区域，一个行人在通道内通过只产生一个事件EV1；

根据事件En状态参数间的时间和空间关联性，微处理器对事件的状态参数分别进行动态分类，执行时序函数运算，生成对应时序的通道控制数据；

根据通道串数据的时序标识，微处理器利用不同时刻通道串中的分类值及其变化产生的数据串识别通道内的行人数量、行走方向、行走速度、当前位置、行人是否携带随身物品、行李、随行儿童等，并向上位机发送当前识别的精确度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)是这样实现的：

当乘客从入站方向刷票成功后正常通过闸机通道并正常离开，其所产生的事件EV1的特征码为：

EV1＝(D1，D2，D3，D10，D4，D5)，通行逻辑将这一过程分解为以下步骤进行处理：

1)EV1＝D1表示乘客进入D1，此时闸机通道检测是否接收到了正确的授权信号，即乘客刷票，若成功获得授权信号，则闸机通道在常闭模式下执行扇门打开操作，若为常开模式下，扇门不执行任何动作；

2)EV1＝D2表示乘客进入D2，通过传感器遮挡情况判断是人还是箱子或其他物体；

3)EV1＝D3表示乘客进入D3，此时检测身高传感器R1是否遮挡，同时判定是人还是其他物体；

4)EV1＝D10表示乘客进入D10，检测身高传感器R1、R2是否遮挡；

5)EV1＝D4表示乘客进入D4，检测身高传感器R2是否遮挡，如身高传感器满足成人要求则执行关门动作，授权信号减一，如是常闭模式下扇门关闭，常开模式扇门无动作；如身高传感器不满足成人要求则判定为儿童，扇门无动作，授权信号不变化，开始进行滞留超时的计时；

6)EV1＝D5表示乘客进入D5，参与滞留超时判断；

若乘客未刷票，即无授权信号从入站方向进入通道后又退出通道，则其所产生的事件EV1的特征码为：

EV1＝(D1，D2，D3，D2，D1)，通行逻辑的处理过程如下：

1)EV1＝D1表示乘客进入D1，检测是否接收到了正确的授权信号，即乘客刷票，若成功获得授权信号，则闸机通道在常闭模式下执行扇门打开操作，若为常开模式下，扇门不执行任何动作；

2)EV1＝D2表示乘客进入D2，因未检测到授权信号，通行逻辑向上位机报警，若闸机通道为常闭模式则，扇门不开启，常开模式则将扇门关闭，阻止该乘客通过；

3)EV1＝D3表示乘客进入D3，保持报警及扇门关闭状态；

4)EV1的状态值由D3到D2再到D1的变化表示乘客退出过程，需完全退出才取消报警、允许刷卡；

若一名乘客正常刷票通过闸机，另一名乘客试图尾随逃票，乘客通行状态，第一名正常刷票的乘客进入闸机通道产生事件EV1，此时EV1将按照D1→D2→D3→D10→D4→D5变化表示乘客通过6个区域正常通过闸机，当第二名逃票尾随乘客进入闸机时，通行逻辑产生事件EV2，是D1→D2→D3表示只进入到D3未通过闸机，对EV1、EV2的处理过程如下：

1)扇门如是常闭模式，则执行打开操作，如是常开模式，则无动作；

2)EV1＝D1表示乘客进入D1，不执行任何动作；

3)EV1＝D2表示乘客进入D2，通过逻辑判断判定是人还是箱子或其他物体；

4)EV1＝D3表示乘客进入D3，检测身高传感器是否遮挡，同时判定是人还是箱子等其他物体；

5)EV1＝D10表示乘客进入D10，检测身高传感器是否遮挡，同时EV2＝1又一名乘客进闸；

6)EV1＝D4表示乘客进入D4，检测身高传感器是否遮挡，如身高传感器满足成人要求则执行关门动作，授权信号减一，如是常闭模式，则扇门关闭，常开模式扇门无动作；如身高传感器不满足成人要求则判定为儿童，扇门无动作，授权信号不变化，开始进行滞留超时的计时；

7)EV1＝D5表示乘客进入D5，参与滞留超时判断；

8)当第二名乘客无刷票进入闸机通道产生EV2，因为没有授权信号，EV2事件属于闯入行为；

9)若此时EV1＝(D1，D2，D3)时，通行逻辑进行报警，并在敞开模式下关闭闸门，在常闭状态下不打开闸门；

10)若此时EV1＝D10，第一名乘客正通过扇门，扇门在常开模式下打开，在常闭模式下关闭，通行逻辑进行报警的同时会维持当前扇门的状态，当第一名乘客离开D10的瞬间EV1从D10转变为D4时，扇门无论在常开还是常闭模式下都迅速关闭扇门，关闭闸机通道阻止逃票的第二名乘客，并报警通知上级监控系统。