CN110565557A - 一种拍打门控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及闸机技术领域，具体公开了一种拍打门控制系统，包括采集传感器、机芯和拍打门机构，还包括机芯控制器；机芯控制器用于接收开门指令，还用于实时从采集传感器获取安全区数据；机芯控制器分析安全区数据，判断安全区状态是否正常，如果正常，机芯控制器驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行开门动作；如果异常，机芯控制器驱动机芯，机芯锁定拍打门机构停止开门动作；当安全区状态变为正常时，机芯控制器继续驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行开门动作。采用本发明的技术方案能实现拍打门系统的安全区局部自治。

Description

一种拍打门控制系统

技术领域

本发明涉及闸机技术领域，特别涉及一种拍打门控制系统。

背景技术

随着自动化发展，无人控制通道闸机越来越多运用到各种场合，例如消防通道闸机、铁路检票闸机、入口人行通道闸机等，而拍打门系统由于其安全性更高，被广泛运用在这些设备上。

在目前的闸机上，拍打门的控制通常由逻辑控制器或上位机来完成，借由多路传感器传回的数据，逻辑控制器或上位机对数据分析，判断是否开门关门，或是暂停动作，再将指令下发给运动控制器，且目前多数运动控制器还需要下发控制指令给电机驱动器以驱动电机带动机芯及拍打门机构。由于运动过程中需要快速刷新传感器数据，反复占用逻辑控制器或上位机资源，使得该方案响应有相对较大的延迟，往往很难做到立即响应异常的开关门状态，也就无法保证其安全性。

因此，为了降低系统延迟，提升可靠性，需要一种能实现安全区局部自治的拍打门系统。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种拍打门控制系统，以实现安全区的局部自治。

本发明技术方案如下：

一种拍打门控制系统，包括采集传感器、机芯和拍打门机构，还包括机芯控制器；

机芯控制器用于接收开门指令，还用于实时从采集传感器获取安全区数据；机芯控制器分析安全区数据，判断安全区状态是否正常，如果正常，机芯控制器驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行开门动作；

如果异常，机芯控制器驱动机芯，机芯锁定拍打门机构停止开门动作，并上传安全区数据；当安全区状态变为正常时，机芯控制器继续驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行开门动作。

基础方案原理及有益效果如下：

本方案中，机芯控制器自主控制整个授权后拍打门的动作，并可以主动处理异常状态，无需逻辑控制器或上位机来参与拍打门动作的控制，能降低延迟，实现了安全区局部自治，使整个拍打门能安全、快速、稳定的工作。

进一步，所述机芯控制器还用于在开门后分析安全区数据，判断是否有人通过；如果有人通过，当安全区状态为正常时，机芯控制器驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行关门动作；如果无人通过，机芯控制器在第一预设时间后驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行关门动作。

在没有人通过时，及时关门，能避免未经授权的人非法进入，安全性高。

进一步，所述采集传感器包括机芯位置传感器和安全区传感器；机芯位置传感器用于采集位置数据；安全区传感器用于采集安全区数据。

机芯位置传感器能够检测拍打门当前角度位置并发送给机芯控制器用于实现拍打门角度位置的闭环控制。

进一步，所述机芯控制器包括中央微处理器、通讯接口电路、机芯控制电路和刹车控制电路；通讯接口电路、机芯控制电路和刹车控制电路分别与中央微处理器信号连接。

通过中央微处理器能在运动过程中对快速刷新传感器数据进行分析，避免反复占用上位机资源，使得本方案能有效降低响应延迟，也能做到立即响应异常的开关门状态，安全性高。

进一步，所述中央微控制器包括传感器数据读取模块、数据分析模块、逻辑处理模块、上报数据模块、运动控制模块和异常处理模块。

传感器数据读取模块用于持续读取安全区传感器以及机芯位置传感器的安全区数据和位置数据，并发送至数据分析模块；数据分析模块用于在接收到安全区数据和位置数据后进行分析并将判断结果发送至逻辑处理模块。例如位置数据可以分析出拍打门当前的角度位置，安全区数据可以分析出目前安全区是否有人或者行李等障碍物。

进一步，当开门或关门过程中，数据分析模块分析安全区数据和位置数据后得到安全区状态异常的判断结果时，逻辑处理模块基于安全区状态异常的判断结果生成停止的控制指令，运动控制模块控制机芯停止运动，上报数据模块上报此时的安全区数据和位置数据；当数据分析模块分析安全区数据和位置数据后得到安全区状态正常的判断结果时，逻辑处理模块基于安全区状态正常的判断结果生成继续动作的控制指令，运动控制模块控制机芯继续运动，上报数据模块再上报此时的安全区数据和位置数据。

当开门或关门过程中，拍打门的门板动作方向的安全区出现可能阻碍门板动作的物体时，运动控制模块控制机芯停止运动能避免强行开门或关门造成的拍打门损坏的情况发生。

进一步，当处于关门状态时，数据分析模块分析安全区数据和位置数据后得到安全区状态异常的判断结果时，逻辑处理模块基于安全区状态异常的判断结果生成锁定的控制指令，运动控制模块控制机芯锁定，上报数据模块上报此时的安全区数据和位置数据。

逻辑处理模块会使运动控制模块主动锁定机芯，进而锁定拍打门，可以防止非法闯入。

进一步，所述机芯控制器还用于接收高优先级指令，并基于高优先级指令驱动拍打门板的动作或停止。

上级控制器存在优先级高于机芯控制器自身控制的高优先级指令，可以接替机芯控制器的控制，便于工作人员根据实际情况及时介入。

进一步，所述高优先级指令包括手动操作和非正常模式。

通过手动操作的指令，方便工作人员进行手动操作。

进一步，所述第一预设时间为5-10秒。

5-10秒，使需要通过的人有充足的时间通过，而且，也能在没有人通过时及时关门，在两种情况之间达到了平衡。

附图说明

图1为一种拍打门控制系统实施例一的逻辑框图；

图2为一种拍打门控制系统实施例一的机芯控制器的逻辑框图；

图3为一种拍打门控制系统实施例一的中央微处理器的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

如图1所示,一种拍打门控制系统，包括机芯控制器、采集传感器、机芯和拍打门机构；本实施例中还包括上级控制器，上级控制器为上位机或逻辑控制器，本实施例中具体采用逻辑控制器。拍打门机构用于对行人进行放行或阻挡，机芯控制拍打门以内圆周运动，而且任意角度可调，本实施例中机芯为伺服电机。机芯对拍打门的控制属于现有技术，这里不再赘述。

采集传感器包括机芯位置传感器和安全区传感器。机芯位置传感器用于采集拍打门机构的位置数据；安全区传感器用于采集安全区数据；通过位置数据能够分析出拍打门当前角度位置，便于机芯控制器实现拍打门角度位置以实现闭环控制。本实施例中，安全区传感器具体采用红外线传感器。安全区数据包括红外线是否被阻挡的信息。本实施例中，闸机入口至拍打门机构之间的区域。

上级控制器用于发送开门指令；机芯控制器用于接收开门指令。

机芯控制器还用于实时接收安全区传感器的安全区数据，将安全区数据分析后可以得到安全区状态；机芯控制器还用于实时接收机芯位置传感器的位置数据，将位置数据分析后可以得到拍打门机构当前位置状态。

机芯控制器接收到开门指令后，机芯控制器还判断安全区状态是否正常，如果正常，机芯控制器驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行开门动作；如果异常，机芯控制器驱动机芯，机芯锁定使拍打门机构停止开门动作，并发送安全区数据至上级控制器；当安全区状态变为正常时，机芯控制器继续驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行开门动作。

机芯控制器还用于在开门后分析安全区数据，通过红外线是否被阻挡的信息，判断是否有人通过；如果有人通过，当安全区状态为正常时，机芯控制器驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行关门动作；如果无人通过，机芯控制器在第一预设时间后驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行关门动作。本实施例中，第一预设时间为5-10秒，具体为5秒；在其他实施例中，第一预设时间也可以根据通行速度重新设置。

如图2所示,具体的，机芯控制器包括中央微处理器、通讯接口电路、机芯控制电路和刹车控制电路。通讯接口电路、机芯控制电路和刹车控制电路分别与中央微处理器信号连接，并进行数据和控制指令的交互；本实施例中，中央微处理器采用ARM系列的微处理器。机芯控制电路用于驱动机芯转动，实现开门或关门的动作；刹车控制电路用于驱动机芯停止转动，实现拍打门暂停动作的目的。

通信接口电路用于与上级控制器、安全区传感器、机芯位置传感器和机芯的通讯接口连接，实现数据的交互。

如图3所示，中央微控制器包括传感器数据读取模块、数据分析模块、逻辑处理模块、上报数据模块、运动控制模块和异常处理模块等功能模块。

传感器数据读取模块用于持续读取安全区传感器以及机芯位置传感器的安全区数据和位置数据，并发送至数据分析模块；

数据分析模块用于在接收到安全区数据和位置数据后进行分析并将判断结果发送至逻辑处理模块。例如根据位置数据可以分析出拍打门当前的角度位置，根据安全区数据可以分析出目前安全区是否有人或者行李等障碍物。

逻辑处理模块用于根据判断结果生成控制指令，逻辑处理模块还用于在接收到上级控制器需要传感器数据的指令时，通过上报数据模块发送安全区数据和位置数据至上级控制器；

运动控制模块根据控制指令控制机芯动作。例如，若在关门状态下，异常闯闸会使数据分析模块发出安全区存在异常的判断结果，逻辑处理模块会生成锁定的控制指令，运动控制模块锁定机芯，上报数据模块将此时的安全区数据和位置数据上报给上级控制器。在异常解除后，数据分析模块会发出安全区状态正常的判断结果，逻辑处理模块会生成解除锁定的控制指令，运动控制模块取消机芯锁定，恢复默认状态等待下一次指令。

异常处理模块用于维护其他功能模块的正常运行，当检测到其他功能模块出现异常时，重新启动所有功能模块，本实施例中，异常处理模块采用现有的看门狗程序。

下面以通行闸机安装的拍打门控制系统为例，对具体工作过程进行举例说明。

传感器数据读取模块持续读取安全区传感器和机芯位置传感器数据的安全区数据和位置数据，数据分析模块分析安全区状态，逻辑处理模块等待指令；

若是上级控制器下达开门指令，则数据分析模块判断出安全区无异常的情况下，逻辑处理模块发送开门的控制指令，运动控制模块控制机芯运动，使拍打门开启；若开门后有人通过，则会被数据分析模块分析出，待安全区清空后立刻关闭拍打门；若无人通过，拍打门会等待5秒的时间后自动关闭。

若是开门过程中，安全区出现可能阻碍门板动作的物体；安全区数据和位置数据经过数据分析模块分析，数据分析模块将安全区状态异常的判断结果发送至逻辑处理模，逻辑处理模块生成停止的控制指令，运动控制模块控制机芯锁定，从而停止开门动作，上报数据模块上报此时的安全区数据和位置数据给上级控制器。整体上，机芯控制器等待异常物体清空，然后继续动作，并再次上报安全区数据和位置数据给上级控制器。

若是关门过程中，安全区出现可能阻碍门板动作的物体；全区数据和位置数据经过数据分析模块分析，数据分析模块将安全区状态异常的判断结果发送至逻辑处理模，逻辑处理模块生成停止的控制指令，运动控制模块控制机芯停止运动，从而停止关门动作，上报数据模块上报此时的安全区数据和位置数据给上级控制器。整体上，机芯控制器等待异常物体清空，然后继续动作，并再次上报安全区数据和位置数据给上级控制器。

若是关门状态下，安全区有物体未经授权进入，数据分析模块将安全区状态异常的判断结果发送至逻辑处理模块，逻辑处理模块会使运动控制模块主动锁定机芯，进而锁定拍打门，上报数据模块上报此时的安全区数据和位置数据给上级控制器，防止非法闯入。

本方案中，上级控制器无需参与拍打门动作过程，机芯控制器自主控制整个授权后拍打门的动作，并可以主动处理异常状态，能实现整个拍打门的安全、快速、稳定工作。

实施例二

一种拍打门控制系统，与实施例一的区别之处在于：上级控制器还用于通过高优先级指令直接控制机芯控制器，机芯控制器基于高优先级指令驱动拍打门板的动作或停止。本实施例中，高优先级指令包括手动操作和非正常模式，其中非正常模式包括紧急模式、常开模式和消防模式等。

上级控制器存在优先级高于机芯控制器自身控制的高优先级指令，可以接替机芯控制器的控制，便于工作人员根据实际情况及时介入。

实施例三

一种拍打门控制系统，与实施例一的区别之处在于：还包括闸机本体和识别机构，识别机构安装在闸机本体的顶面，识别机构用于识别身份卡，判断是否属于授权用户，本实施例中，识别机构采用NFC识别装置，身份卡采用NFC卡，NFC识别装置对NFC卡的识别属于现有技术，例如地铁站闸机处刷公交卡的识别验证过程，这里不再赘述。识别机构还用于将识别通过的信号发送至上级控制器，上级控制器基于识别通过的信号发送开门指令。识别机构还用于将识别通过的时间信号发送至机芯控制器；

安全区传感器包括若干个红外传感器，本实施例中为4个。

红外传感器组沿水平方向，均匀固定在闸机本体入口至闸机本体出口之间。

机芯控制器还用于判断当前时间是否属于预设的第二预设时间，如果属于第二预设时间，机芯控制器获取安全区数据；本实施例中，安全区数据包括每一红外传感器采集的通过信号。机芯控制器还基于安全区数据分析行人通行时间，基于相邻两次识别通过的时间信号分析行人刷卡间隔时间；当行人通行时间超过预设的第一阈值且刷卡间隔时间超过预设的第二阈值时，机芯控制器根据预设的第一规则计算新开门时长，机芯控制器基于新开门时长驱动机芯，机芯改变带动拍打门机构执行开门动作的时长，机芯控制器还根据预设的第二规则改变第一预设时间。第一规则和第二规则均与行人通行时间以及刷卡间隔时间正相关。换句话说，当行人通行时间短且刷卡间隔时间短时，拍打门机构执行开门动作的时长变短，第一预设时间变短。

具体的，数据分析模块用于分析行人通行时间和分析行人刷卡间隔时间；逻辑处理模块用于当行人通行时间超过第一阈值且刷卡间隔时间超过第二阈值时，根据预设的第一规则计算新开门时长，并基于新开门时长生成调整速度的指令和根据预设的第二规则生成改变第一预设时间的指令。

本实施例中，第一规则为：

T₃＝T₀-M*(T₁S₁+T₂S₂)

其中，T₃为新开门时间，T₀为初始开门时间，M为固定值，T₁为行人通行时间，T₂为行人刷卡间隔时间；S₁为第一权重值，S₂为第二权重值。

通过改变第一规则中M、S₁和S₂的具体数值，可以得到第二规则。

目前，拍打门机构的开门速度都是固定的，导致通行的效率也是固定的。但是在例如地铁站这样的场所，在上班时间和下班时间，闸机本体处会聚集大量待通过的行人，造成拥堵。由于拍打门机构的开门速度的固定，也不能加快人流通过的速度。

本方案中，可以将第二预设时间设置为早高峰和晚高峰的时间。此时，排队的行人多，行人会不由自主的加快通过闸机本体的速度和刷卡速度，当行人通行时间超过第一阈值且刷卡间隔时间超过第二阈值时，机芯控制器根据预设的第一规则计算新开门时长，机芯控制器基于新开门时长驱动机芯，机芯改变带动拍打门机构执行开门动作的时长，机芯控制器还根据预设的第二规则改变第一预设时间。由于第一规则和第二规则均与行人通行时间以及刷卡间隔时间正相关。使得拍打门机构的开门能跟上行人通过的节奏，可以提高通行效率。

如果长期使拍打门机构保持较高的开门速度，会增加拍打门机构的故障率，故本方案中设定为在第二预设时间执行。当行人通行时间超过第一阈值而刷卡间隔时间没超过第二阈值时，由于后一个通过的行人会在取卡刷卡时耗费较多的时间，拍打门机构保持正常的速度也不会影响通行，加入了刷卡间隔时间超过第二阈值的判断，也是为了在必要的时候才使拍打门机构保持较高的开门速度，降低拍打门机构的故障率。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种拍打门控制系统，包括采集传感器、机芯和拍打门机构，其特征在于，还包括机芯控制器；

机芯控制器用于接收开门指令，还用于实时从采集传感器获取安全区数据；机芯控制器分析安全区数据，判断安全区状态是否正常，如果正常，机芯控制器驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行开门动作；

如果异常，机芯控制器驱动机芯，机芯锁定拍打门机构停止开门动作，并上传安全区数据；当安全区状态变为正常时，机芯控制器继续驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行开门动作。

2.根据权利要求1所述的拍打门控制系统，其特征在于：所述机芯控制器还用于在开门后分析安全区数据，判断是否有人通过；如果有人通过，当安全区状态为正常时，机芯控制器驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行关门动作；如果无人通过，机芯控制器在第一预设时间后驱动机芯，机芯带动拍打门机构执行关门动作。

3.根据权利要求2所述的拍打门控制系统，其特征在于：所述采集传感器包括机芯位置传感器和安全区传感器；机芯位置传感器用于采集位置数据；安全区传感器用于采集安全区数据。

4.根据权利要求3所述的拍打门控制系统，其特征在于：所述机芯控制器包括中央微处理器、通讯接口电路、机芯控制电路和刹车控制电路；通讯接口电路、机芯控制电路和刹车控制电路分别与中央微处理器信号连接。

5.根据权利要求4所述的拍打门控制系统，其特征在于：所述中央微控制器包括传感器数据读取模块、数据分析模块、逻辑处理模块、上报数据模块、运动控制模块和异常处理模块。

6.根据权利要求5所述的拍打门控制系统，其特征在于：当开门或关门过程中，数据分析模块分析安全区数据和位置数据后得到安全区状态异常的判断结果时，逻辑处理模块基于安全区状态异常的判断结果生成停止的控制指令，运动控制模块控制机芯停止运动，上报数据模块上报此时的安全区数据和位置数据；当数据分析模块分析安全区数据和位置数据后得到安全区状态正常的判断结果时，逻辑处理模块基于安全区状态正常的判断结果生成继续动作的控制指令，运动控制模块控制机芯继续运动，上报数据模块再上报此时的安全区数据和位置数据。

7.根据权利要求6所述的拍打门控制系统，其特征在于：当处于关门状态时，数据分析模块分析安全区数据和位置数据后得到安全区状态异常的判断结果时，逻辑处理模块基于安全区状态异常的判断结果生成锁定的控制指令，运动控制模块控制机芯锁定，上报数据模块上报此时的安全区数据和位置数据。

8.根据权利要求7所述的拍打门控制系统，其特征在于：所述机芯控制器还用于接收高优先级指令，并基于高优先级指令驱动拍打门板的动作或停止。

9.根据权利要求8所述的拍打门控制系统，其特征在于：所述高优先级指令包括手动操作和非正常模式。

10.根据权利要求2所述的拍打门控制系统，其特征在于：所述第一预设时间为5-10秒。