CN109979064A - 一种基于物联网的变电站施工现场用闸机系统和工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的变电站施工现场用闸机系统和工作方法，所述闸机系统包括管理终端、云端管理服务器，闸机，所述闸机可以感测待通过的人员、设备零件的电子标签信息。本发明的方案可以在不影响人通过的情况下实现摆杆的快速打开关闭，很好避免了人员的尾随，并且对于人员携带设备零件通过时能够很好进行控制管理。

Description

一种基于物联网的变电站施工现场用闸机系统和工作方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种变电站施工现场设备，尤其设计一种基于物联网的变电站施工现场用闸机。

背景技术

现有的变电站施工现场一般的管理方式为，在出入口设置闸机，包括供人通过的人闸和车辆通过的车闸，闸机上有身份检测装置，并与远程控制系统连接，可以检测人、车携带的身份装置，识别后判断是否为授信人车，如果是，则打开闸机允许通过，如果不是则闸机不打开。

现有的闸机常见的有三辊式、摆动式和翼片式等，其中三辊式为三根辊子呈棱锥型布置，工作时，一根辊子处于水平位置，另两根呈大致竖直位置，人通过时，身体触碰水平辊子，三个辊子发生旋转，水平辊子向下转到大致竖直位置，一个竖直位置的辊子从大致竖直位置从人后方向上转动到水平位置。摆动式，为一个或两个门或摆杆，人通过时，其向前摆动，通过后返回初始位置。翼片式为两个翼片从左右两个闸机向通道突出，人通过时，其收回，通过后再返回到突出位置。

在应用于变电站施工现场时，这三种方式各自有不同的缺点，其中，三辊式的闸机虽然可以很好防止人尾随，但是，在变电站施工现场，经常发生人带设备、零件出入的情况，而此时就不太方便。摆动式和翼片式闸机方便人和设备快速通过，但是其不能很好防止尾随情况发生，并且翼片式需要占据较大的空间，使得闸机本体的结构偏大。并且，现有的闸机无法分辨是人携带物品通过还是多个人尾随通过。综上三种闸机结构都存在一定的问题，不能很好解决人员尾随和携带物品的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决上述问题的变电站施工现场用闸机系统和工作方法，具体而言，本发明提供一种基于物联网的变电站施工现场用闸机系统，其特征在于：包括管理终端、云端管理服务器，闸机，所述闸机可以感测待通过的人员、设备零件的电子标签信息。

进一步地，其特征在于：所述设备零件的电子标签包括了零件的编号、名称、尺寸等信息，其可以通过RFID技术识别。

进一步地，其特征在于：所述人员的电子标签包括了姓名、编号、工作权限范围信息。

进一步地，其特征在于：所述闸机还可以进行人脸识别。

进一步地，其特征在于：所述人员的电子标签设置在ID卡上或者衣服上。

进一步地，其特征在于：闸机接收由管理终端通过发送的授权人员列表，包括人员基本信息、RFID标识、指纹特征码等；当人员入场时，通过对比RFID标识、指纹/面部数据，判断是否放行。

进一步地，其特征在于：所述云端服务器通过MQTT协议与闸机通信。

进一步地，其特征在于：所述闸机包括闸机本体、摆杆、支撑杆对、转动件和移动件。

本发明还提供一种上述任一项所述的系统的工作方法，其特征在于：

设备开机，闸机开始工作；

当闸机检测到人时，同时判断是否为授信人员，如果不是，则摆杆不打开，并返回步骤2)；如果是授信人员，则进行步骤3)；

闸机检测人是否携带设备零件，如果没有，则到步骤5；如果携带了设备，则进行步骤4)

判断所述设备是否为授权范围内设备，如果是，则读取设备尺寸信息，并进行步骤5；如果不是，则报警；之后返回步骤2)

打开摆杆，待传感器检测到人或人和设备通过后，复位摆杆，然后返回步骤2)

进一步地，其特征在于：摆杆再在转动件带动下转动，并在移动件带动下平移，组合起来实现摆杆的开和闭。

发明效果：

采用本发明的闸机系统和方法，可以在不影响人通过的情况下实现摆杆的快速打开关闭，很好避免了人员的尾随，并且对于人员携带设备零件通过时能够很好进行控制管理。

附图说明

图1是本发明闸机系统结构图。

图2是本发明闸机系统工作流程图。

图3是本发明闸机结构图。

图4是图3右侧闸机摆杆转动后结构图。

图5是图4右侧闸机左视图。

图6是图8左视图。

图7是摆杆运动到中间时视图。

图8是摆杆运动到右侧时视图。

图9是驱动结构分解图。

图10是第一拨盘和第一槽轮结构图。

图11是第二拨盘和第二槽轮结构图。

图12是齿轮和齿条结构图。

图13是摆杆增加了限位装置的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和实施方法对本发明作进一步的详细描述。

参见图1，示出了本发明变电站工地管理系统示意图，其包括管理终端、云端管理服务器，闸机(人闸)。

其中，所述闸机可以感测待通过的人员、变电站设备零件的电子标签，优选地，所述闸机还可以进行人脸识别和/或指纹识别。更优选的，闸机上还设置有传感器，用于检测人员和零件的位置、尺寸信息，所述传感器为红外、激光传感器等。

其中，在变电站设备零件均设置有电子标签，所述电子标签包括了零件的编号、名称、尺寸等信息，其可以通过RFID技术识别。所述人员的电子标签包括了姓名、编号、工作权限范围信息。优选地，所述人员的电子标签设置在ID卡上或者衣服上。

所述云端服务器通过MQTT协议与闸机通信，进而获取设备零件的各种信息、闸机发送的各项数据，并发送给管理终端；以及将管理终端的指令数据发送给闸机或者检测装置。

其中，管理终端，对变电站施工现场中的人员、设备零件等进行登记审查，授权与撤销授权人员，接收人闸、人脸识别、设备零件的信息数据，并可对场内人员、设备的各项信息以及进出场纪录进行统计分析。

其中，人闸接收由管理终端通过发送的授权人员列表，包括人员基本信息、RFID标识、指纹特征码等；当人员入场时，通过对比RFID标识、指纹/面部数据，判断是否放行；并向云端服务器保存授权人员的进出场时间。

采用上述方案，当人通过闸机时，可快速识别是否为授信人员，并予以放行或者禁止，当人员携带设备零件时，闸机检测零件尺寸，待零件通过后闸机再进行关闭。并且闸机上还具有红外或者激光等传感器，可以检测通过物体的尺寸，并与闸机感测的信息比对，进而可以很快分辨出是人携带零件还是多人尾随的情况。

采用上述方案，如图2所述，检测流程包括：

1)设备开机，检测装置开始工作；

2)当检测装置检测到人时，同时判断是否为授信人员，如果不是，则闸机不打开，并返回步骤2)；如果是授信人员，则进行步骤3)；

3)继而检测人是否携带设备零件，如果没有，则到步骤5；如果携带了设备，则进行步骤4)

4)判断所述设备是否为授权范围内设备，如果是，则读取设备尺寸信息，并进行步骤5；如果不是，则报警；之后返回步骤2)

5)打开摆杆，待传感器检测到人或人和设备通过后，复位摆杆，然后返回步骤2)

下面，结合附图3-13说明本发明闸机的具体结构，所述闸机包括闸机本体1、摆杆2、支撑杆对3、转动件4、移动件5，其中，支撑杆对3为一对长度相等、平行设置的杆件，其上端分别与摆杆2的下端铰接，其下端与转动件4铰接，所述转动件优选包括一转轴和设置在转轴上的横杆，所述支撑杆对3与横杆铰接。所述转动件4在第一驱动机构的驱动下可以旋转，进而带动支撑杆对3和摆杆4旋转，且每次旋转90度；移动件5从闸机本体1内横向伸出，且当摆杆2转动到打开位置时(见图5、6)，所述移动件5位于支撑杆对3的两根杆件之间，并且在第二驱动机构的作用下可左右移动，进而带动所述支撑杆对3相对转动件4发生转动，进而带动摆杆2沿着闸机本体2的内侧面平动，并经过中间位置(参见图7)，到达右侧位置(参见图8)。

图9-11示出了驱动转动件4转动和移动件5移动的第一驱动机构和第二驱动机构的结构图。

其中，第一驱动机构包括第一拨盘71和与转动件4连接的第一槽轮41，其中第一槽轮41包括四个直线型的沿径向延伸的第一滑槽411，所述相邻的第一滑槽411之间间隔90度，第一滑槽411之间的部位为第一圆弧部分，用于与拨盘上的第二圆弧部分配合；所述第一拨盘71包括第一本体711、第一延伸杆713和位于第一延伸杆713远端的第一柱销712，所述第一本体711具有第二圆弧部分，所述第一柱销712用于与第一滑槽411配合。其动作关系如下，第一拨盘71转动，当第一柱销712进入第一滑槽411时，第一柱销712带动第一槽轮41转动，到第一柱销712脱离第一滑槽411时，第一槽轮41正好转动90度。之后拨盘第一本体711的第二圆弧部分与第一槽轮41的第一圆弧部分接触(两个圆弧又称内锁止弧和外锁止弧)，但是由于表面较光滑，且第一槽轮41带有负载有阻力，所以，第一拨盘71空转，第一槽轮41并不发生转动，即第一拨盘71转动一周，实现了第一槽轮41先转动90度，然后停止转动一段时间的间歇运动。

其中，第二驱动机构包括第二拨盘72、第二槽轮51、齿轮52、双齿条53，其中齿轮52为不完全齿轮，与第二槽轮51固定在同一轴上，其中双齿条51为两个对置的齿条并固定在一起，移动件5与双齿条5的外侧固定连接。其中第二槽轮51包括四个直线型的沿径向延伸的第二滑槽511，所述相邻的第二滑槽511之间间隔90度，第二滑槽511之间的部位为第三圆弧部分，用于与第二拨盘72上的第四圆弧部分配合；所述第二拨盘72包括第二本体721、两个第二延伸杆723和位于第二延伸杆723远端的第二柱销722，所述两个第二延伸杆及两个第二柱销延伸杆对称布置，所述本体721具有两个第二圆弧部分，设置在两个第二延伸杆之间，也呈对称布置，所述第二柱销722用于与第二滑槽511配合。其动作关系如下，第二拨盘72转动，当一个第二柱销722进入第二滑槽511时，第二柱销712带动第二槽轮51转动，到第二柱销722脱离第二滑槽511时，第二槽轮51正好转动90度。之后第二拨盘本体721的第三圆弧部分与第二槽轮51的第四圆弧部分接触，同理，第二拨盘71空转一段时间，之后，另一第二柱销进入第二滑槽511，使得第二槽轮51再转动90度，之后再空转一段时间。

第二拨盘72转动180度以内时，带动第二槽轮51转动，进而带动齿轮52转动，齿轮52与齿条对53中的一根齿条啮合，带动齿条对53向一个方向平移，进而使得移动件5平移。当第二拨盘72转动过180-360度时，齿轮52与齿条对53中的另一齿条啮合，带动齿条对向相反方向平移。

优选地，设置第一拨盘71和第二拨盘72与对应槽轮的啮合时序，使得第一柱销712与第一滑槽411脱离时或过后一瞬间，第二柱销722与第二滑槽511接触。更优先第，所述第一拨盘71和第二拨盘72设置在同一轴上，并且通过同一步进电机6驱动。

优选地，所述步进电机6通过齿轮组后再带动所述第一、第二拨盘。

下面结合附图说明本发明闸机的机械动作过程：

1)闸机处于关闭位置；

2)有人刷卡且为授信人员时，闸机控制步进电机6转动，进而带动第一拨盘71和第二拨盘72转动；第一拨盘71转动时带动第一槽轮41转动90度，进而带动转动件4、支撑杆对3、摆杆2转动90度，即摆杆处于打开位置，且移动件5处于支撑件对3之间；

3)马上，第一拨盘71的圆弧部分与第一槽轮41的第二圆弧部分接触，使得第一槽轮41不发生转动；摆杆维持在打开位置。同时，如前所示，第二拨盘72的一个第二柱销带动第二槽轮51转动，进而带动齿轮52转动，齿轮52与齿条对53中的一个齿条啮合，带动齿条对53及移动件5向图6的右方移动，移动件5推动支撑件对3转动，由于支撑件对的两根支撑件长度相等平行设置，且两端均为铰接，则一起平行转动，带动摆杆2也向图右侧移动，并到达图8位置；

4)人通过之后，步进电机再次动作，带动第一拨盘71和第二拨盘72转动，第一拨盘71重复上面的动作，带动摆杆转动90度，回到初始关闭的位置；而回到所述所述位置同时，第二拨盘72的另一个第二柱销带动第二槽轮51转动，进而带动齿轮52转动，齿轮52与齿条对53中的另一个齿条啮合，带动齿条对53及移动件5向图8的左方移动，移动件5推动支撑件对3转动，带动摆杆2也向图5侧移动，并回到图6位置。

即通过拨盘转动一周，带动第一槽轮转动90度实现摆杆转动90度，第二槽轮转动180度，实现移动件的一个方向移动，通过转动移动的组合，拨盘两次动作，摆杆2、移动件5均回到初始位置。

采用本发明的方案，在摆杆打开后，并不像现有技术那样原地等待人员通过之后再从前方关闭，而是，在人员移动同时，摆杆快速向人员后方移动一定距离(该距离可以根据需要调整机械结构尺寸实现)，然后马上从人员后方向前关闭，这样的方案不需要等待人员走过摆杆长度的距离，大大缩短了待待时间，比如说，现有技术中，摆杆打开需要0.1秒，人员通过需要二、三步大约1秒(为了避免摆杆回位打到人体，要人完全通过才能动作)，摆杆关闭需要0.1秒；而本发明的方案中，摆杆打开0.1秒，人员通过同时摆杆迅速移动到人员后方大概需要0.2秒，摆杆回位0.1秒，节约了0.8秒时间，大大避免了尾随情况的发生。

另外的方案中，如果人员携带了设备，根据闸机读取的设备长度信息，算出大概关闭时间，或者根据红外或者其他传感器判断人员通过之后，再发出命令关闭摆杆。

图13示出了，支撑件对3上设置有限位机构，其通过卡在支撑件对于摆杆2之间，用于限制支撑件对3的转动角度。所述限位机构为限位块。

上面的方案中，示例性的用槽轮结构、齿轮齿条结构实现了所述摆杆的转动和移动的驱动，但是应当知道，其他机械机构在上述功能的指引下也能实现，比如说用部分齿轮结构可以实现转动90度的控制，用连杆机构、曲柄滑块机构等可以实现移动件的往复移动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语仅仅是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种基于物联网的变电站施工现场用闸机系统，其特征在于：包括管理终端、云端管理服务器，闸机，所述闸机可以感测待通过的人员、设备零件的电子标签信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述设备零件的电子标签包括了零件的编号、名称、尺寸等信息，其可以通过RFID技术识别。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述人员的电子标签包括了姓名、编号、工作权限范围信息。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述闸机还可以进行人脸识别。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述人员的电子标签设置在ID卡上或者衣服上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于：闸机接收由管理终端通过发送的授权人员列表，包括人员基本信息、RFID标识、指纹特征码等；当人员入场时，通过对比RFID标识、指纹/面部数据，判断是否放行。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述云端服务器通过MQTT协议与闸机通信。

8.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于：所述闸机包括闸机本体、摆杆、支撑杆对、转动件和移动件。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的系统的工作方法，其特征在于：

1)设备开机，闸机开始工作；

2)当闸机检测到人时，同时判断是否为授信人员，如果不是，则摆杆不打开，并返回步骤2)；如果是授信人员，则进行步骤3)；

3)闸机检测人是否携带设备零件，如果没有，则到步骤5；如果携带了设备，则进行步骤4)

4)判断所述设备是否为授权范围内设备，如果是，则读取设备尺寸信息，并进行步骤5；如果不是，则报警；之后返回步骤2)

5)打开摆杆，待传感器检测到人或人和设备通过后，复位摆杆，然后返回步骤2) 。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：摆杆再在转动件带动下转动，并在移动件带动下平移，组合起来实现摆杆的开和闭。