CN111724513A - 智能安防门禁系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及门禁控制技术领域，具体涉及智能安防门禁系统，包括基体、门体、面部信息采集装置、踏板、电动锁芯、面部识别模块、光感应器和微处理器，门体上竖直设置窗口，所述窗口内镶嵌透明玻璃，所述面部信息采集装置设置于门体内，透明玻璃正前方的地面设有与所述踏板配合的基坑，踏板水平设置在基坑里，基坑底部设有长按开关、信号发生器和复位弹簧，所述长按开关与信号发生器电性连接，信号发生器与微处理器电性连接。本方案摄像头能适应不同身高的解锁人员并水平正对解锁人员脸部，使得摄像头采集的解锁人员的面部信息完整准确，不会因为摄像头的移动和拍摄角度倾斜而产生模糊和面部信息失真的现象，提高了解锁准确率。

Description

智能安防门禁系统

技术领域

本发明涉及门禁控制技术领域，具体涉及智能安防门禁系统。

背景技术

随着电子技术的发展,电子识别技术被广泛应用于门禁管理系统上,常见的电子识别技术的门禁系统通常有指纹识别、面部识别、声音识别、步态识别等。

对于使用面部识别技术的门禁系统，其原理是通过识别摄影头将准入者的面部特征信息录入后台管理系统的人脸信息数据库，再通过比对模块来比对将来访者的面部特征信息与人脸信息数据库中已有的面部特征信息比对，比对相似度达到设定阈值时，后台管理系统控制门锁打开允许来访者通行。

现有的门禁系统中的识别摄影头的安装高度是固定的，但是不同的解锁人员的身高各不相同，对于身高差距较大的情况，位置固定的摄影头不能很好的满足身高不同的使用者。

现有技术CN 110889917A公开了门锁智慧人脸识别摄影头，该现有技术将摄影头安装在一转动板上，通过驱动转动板转动来调节摄影头的拍摄角度来适应不同身高的解锁人员。该方案虽然能使摄影头拍摄到不同身高的解锁人员的脸部，但对于身高较低和较高的解锁人员来说，其摄影头是由上向下或由下向上倾斜拍摄，并且摄影头拍摄时处于转动板处于转动状态，会造成摄影头拍摄解锁人员的脸部特征模糊和失真，不能正确反映解锁人员的脸部特征，会致使解锁失败。

发明内容

本发明的目的在于提供智能安防门禁系统，以解决现有技术中摄影头不能正对解锁人员脸部造成解锁失败的问题。

为了实现上述目的，本发明提供的基础方案如下：

智能安防门禁系统，包括基体、门体、面部信息采集装置、踏板、电动锁芯、面部识别模块、光感应器和微处理器；

门体与基体铰接，门体上竖直设置窗口，所述窗口内镶嵌透明玻璃，所述面部信息采集装置设置于门体内，面部信息采集装置包括竖直平行设置的螺纹杆和导向杆，所述螺纹杆的下端设有步进电机，所述步进电机外接电源，所述步进电机与门体固定连接，螺纹杆的下端与步进电机的输出轴固定连接，螺纹杆的上端与门体转动连接，所述导向杆的上端和下端均与门体固定连接，螺纹杆上设有移动板，所述移动板上设有与所述螺纹杆配合的螺纹通孔和与所述导向杆滑动配合的导向孔，移动板上固定连接摄像头和光感应器，所述摄像头位于所述光感应器的下方10-15cm处，所述摄像头和所述光感应器均正对所述透明玻璃，所述摄像头、所述光感应器、所述面部识别模块和所述电动锁芯均与微处理器电性连接，所述摄像头和所述面部识别模块电性连接；

透明玻璃正前方的地面设有与所述踏板配合的基坑，踏板水平设置在基坑里，基坑底部设有长按开关、信号发生器和复位弹簧，所述长按开关与信号发生器电性连接，信号发生器与微处理器电性连接，所述长按开关具有当持续按压时间达到设定值时长按开关触发的特性。

本方案的技术原理在于：

门禁处于锁定状态无解锁请求时，移动板位于螺纹杆上端，当解锁人员需要解锁门禁时，解锁人员需面对门体站在踏板上，踏板向下移动按压长按开关，当踏板按压长按开关达到设定时间后，长按开关触发并接通信号发生器，信号发生器向微处理器发送信号，微处理器收到信号发生器的信号后，微处理器控制步进电机运行使移动板向下移动，同时光感应器开始检测，当光感应器向下移动到与解锁人员头顶对齐时，光感应器检测到有不透明物体，光感应器随即向微处理器发送信号，微处理器控制步进电机停止运行并启动摄像头，由于摄像头位于光感应器下方10-15cm，这时摄像头正好位于解锁者的面部前方，摄像头采集解锁者的面部信息后将面部信息传输到面部识别模块进行比对，当解锁者的面部信息与预留的面部信息相吻合时，微处理器控制电动锁芯动作打开门锁，这时微处理器控制步进电机反转使移动板向上移动恢复原位。

本方案的有益效果在于：

(一)，能有效分辨是否需要启动解锁程序，只有当解锁人员站在踏板上时一定时间后，才能判定解锁人员需要解锁门禁，然后才启动解锁程序，避免了现有技术中当有不需要解锁门禁的人员不经意走过红外感应器前时，门禁系统即启动解锁程序的误判，这种误判增加了系统的运行频率和故障率。

(二)摄像头能适应不同身高的解锁人员并水平正对解锁人员脸部，使得摄像头采集的解锁人员的面部信息完整准确，不会因为摄像头的移动和拍摄角度倾斜而产生模糊和面部信息失真的现象，提高了解锁准确率。

进一步，所述门体通过合页与所述基体铰接，基体上固定连接弧形齿条，所述弧形齿条水平设置，弧形齿条的圆心位于所述合页的转轴的轴线上，门体内竖直设置传动轴，传动轴上固定连接有与所述弧形齿条啮合的第一齿轮，门体上设有容弧形齿条相对运动的开口，门体内固定连接发电机，所述传动轴的一端与所述发电机的输入轴固定连接，传动轴的另一端与门体转动连接，所述电源为可充电电池，所述发电机与所述充电电池电连接用以给充电电池充电。

进一步，所述传动轴上固定连接第二齿轮，门体内设有条形齿条和气缸，所述条形齿条与门体滑动连接，所述气缸与门体固定连接，气缸内滑动连接活塞，所述活塞通过连杆与条形齿轮固定连接，地面设有横向滑道，横向滑道的一端与所述基坑连通，横向滑道的另一端为盲端，横向滑道与基坑连通的出口位于所述踏板下方，横向滑道里滑动连接滑柱，横向滑道里设有拉簧，所述拉簧一端与滑柱固定连接，拉簧的另一端与滑道盲端固定连接，滑道通过气管与所述气缸连通。

当门体绕合页转轴旋转打开，解锁人员通过门洞时，解锁人员离开踏板，在复位弹簧的弹力下踏板向上移动离开长按开关，门体转动打开时，与弧形齿条啮合的第一齿轮旋转通过传动轴带动第二齿轮旋转，与第一齿轮啮合的条形齿条在门体上滑动推动活塞向气缸底部运动挤压气缸底部内腔内的空气，被挤压的空气通过气管进入横向滑道内推动滑柱克服拉簧的拉力向基坑内伸出，这时踏板被滑柱阻挡无法再次被下压按压长按开关，使得在门体打开时步进电机电机不会运行，防止存在当有多人同时进入门洞时，因排队等待时踏板被下压后步进电机反复启动的问题。

当门体关闭时，第一齿轮反向旋转，条形齿条带动活塞向远离气缸底部方向运动使气缸底部气压减小，在拉簧的拉力下滑柱缩回横向滑道内，踏板恢复可以被下压状态。

进一步，所述导向杆上端设有上限位开关，所述上限位开关与所述微处理器电性连接，当步进电机带动移动板向上移动到接触上限位开关时，微处理器控制步进电机停止运行。

进一步，所述导向杆的下端设有下限位开关，所述下限位开关与所述微处理器电性连接，当步进电机带动移动板向下移动到接触下限位开关时，微处理器控制步进电机反向运行。

进一步，所述长按开关的触发设定值为2-3秒钟。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为门体正面图。

图3为弧形齿条处的细节图。

图4为传动轴处的结构示意图。

图5为第二齿轮与条形齿条的配合示意图。

图6为踏板处的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：门体10、窗口11、透明玻璃12、导向杆13、螺纹杆14、移动板15、步进电机16、下限位开关17、上限位开关18、光感应器20、摄像头21、基坑30、踏板31、长按开关32、复位弹簧33、墙体40、弧形齿条41、合页42、传动轴50、第一齿轮51、发电机52、第二齿条53、条形齿条54、气缸55、活塞56、连杆57、气管58、横向滑道60、拉簧61、滑柱62。

智能安防门禁系统，包括基体、门体10、面部信息采集装置、踏板31、电动锁芯、面部识别模块、光感应器20和微处理器；

基体可以是墙体40、金属架等相对固定的物体，优选墙体40，墙体40上设有门洞，门体10竖直设于门洞内，门体10的一竖边通过合页42与门洞处的墙体40铰接，门体10通过电动锁芯将门体10与墙体40锁死，电动锁芯与微处理器电性连接，电动锁芯内置充电电池。

如图1、图2所示，门体10上设有竖直方向的长条形窗口11，窗口11内镶嵌通明玻璃，透明玻璃12正前方的地面设有与踏板31配合的基坑30，踏板31水平设置在基坑30里，基坑30底部设有长按开关32、信号发生器和复位弹簧33，长按开关32与信号发生器电性连接，信号发生器与微处理器电性连接，当持续按压长按开关32的时间达到2-3秒时长按开关32触发，优选按压时间3秒，当长按开关32触发时，与长按开关32电连接的信号发生器向微处理器发送信号。

如图1所示，门体10内竖直平行设置螺纹杆14和导向杆13，螺纹杆14的下端设有步进电机16，步进电机16外接充电电池，步进电机16与门体10固定连接，螺纹杆14的下端与步进电机16的输出轴固定连接，螺纹杆14的上端与门体10转动连接，导向杆13的上端和下端均与门体10固定连接，螺纹杆14上设有移动板15，移动板15上设有与螺纹杆14配合的螺纹通孔和与导向杆13滑动配合的导向孔，移动板15上固定连接摄像头21和光感应器20，摄像头21位于光感应器20的下方10-15cm处，优选摄像头21位于光感应器20的下方12cm处，摄像头21和光感应器20均正对透明玻璃12。

摄像头21、光感应器20、面部识别模块和电动锁芯均与微处理器电性连接，摄像头21与面部识别模块电性连接，光感应器20运行时会水平发射出特定频率的光束，当发出的光束遇到不透光物体时光束被反射回来，光感应器20上设有光束感应单元用于检测被反射回来的光束。

如图1所示，导向杆13的上端设有上限位开关18，上限位开关18与微处理器电性连接，当步进电机16带动移动板15向上移动到接触上限位开关18时，微处理器控制步进电机16停止运行，导向杆13的下端设有下限位开关17，下限位开关17与微处理器电性连接，当步进电机16带动移动板15向下移动到接触下限位开关17时，微处理器控制步进电机16反向运行。

如图3、图4所示，墙体40上固定连接弧形齿条41，弧形齿条41水平设置，弧形齿条41的圆心位于合页42的转轴的轴线上，门体10内竖直设置传动轴50，传动轴50上固定连接有与弧形齿条41啮合的第一齿轮51，门体10上设有容弧形齿条41相对运动的开口，门体10内固定连接发电机52，传动轴50的下端与发电机52的输入轴固定连接，传动轴50的上端与门体10转动连接，发电机52与步进电机16的外接的充电电池电连接用以给充电电池充电。

如图4、图5所示，传动轴50上固定连接第二齿轮，门体10内设有条形齿条54和气缸55，门体10上设有与条形齿条54配合的滑槽，条形齿条54位于滑槽内与门体10滑动连接，气缸55与门体10固定连接，气缸55内滑动连接活塞56，活塞56通过连杆57与条形齿轮固定连接。

如图6所示，地面设有横向滑道60，横向滑道60的一端与基坑30连通，横向滑道60的另一端为盲端，横向滑道60与基坑30连通的出口位于踏板31下方，横向滑道60里滑动连接滑柱62，横向滑道60里设有拉簧61，拉簧61一端与滑柱62固定连接，拉簧61的另一端与滑道盲端固定连接，滑道通过气管58与气缸55连通。

本发明的工作原理为：

门禁处于锁定状态无解锁请求时，移动板15位于螺纹杆14上端，当解锁人员需要解锁门禁时，解锁人员需面对门体10站在踏板31上，踏板31向下移动按压长按开关32，当踏板31持续按压长按开关32达到3秒后长按开关32触发，与长按开关32电连接信号发生器向微处理器发送信号，微处理器收到信号发生器的信号后，微处理器控制步进电机16运行使移动板15向下移动，同时光感应器20开始进行检测，当光感应器20向下移动到与解锁人员头顶对齐时，光感应器20检测到有不透明物体，光感应器20随即向微处理器发送信号，微处理器控制步进电机16停止运行并启动摄像头21，由于摄像头21位于光感应器20下方12cm，这时摄像头21正好位于解锁人员的面部前方，摄像头21采集解锁人员的面部信息后将面部信息传输到面部识别模块进行比对，当解锁者的面部信息与预留的面部信息相吻合时，微处理器控制电动锁芯动作打开门锁，这时微处理器控制步进电机16反转使移动板15向上移动恢复原位。

当门体10绕合页42转轴旋转打开，解锁人员通过门洞时，解锁人员离开踏板31，在复位弹簧33的弹力下踏板31向上移动离开长按开关32，门体10转动打开时，与弧形齿条41啮合的第一齿轮51旋转通过传动轴50带动第二齿轮旋转，与第一齿轮51啮合的条形齿条54在门体10上滑动推动活塞56向气缸55底部运动挤压气缸55底部内腔内的空气，被挤压的空气通过气管58进入横向滑道60内推动滑柱62克服拉簧61的拉力向基坑30内伸出，这时踏板31被滑柱62阻挡无法再次被下压按压长按开关32，使得在门体10打开时步进电机16电机不会运行，防止存在当有多人同时进入门洞时，因排队等待时踏板31被下压后步进电机16反复启动的问题。

门体10绕合页42转轴旋转打开的同时，与弧形齿条41啮合的第一齿轮51带动传动轴50带动发电机52的输入轴旋转，使发电机52产生电流，发电机52产生的电流给充电电池充电，延长充电电池的使用时间和寿命。

当门体10关闭时，第一齿轮51反向旋转，条形齿条54带动活塞56向远离气缸55底部方向运动使气缸55底部气压减小，在拉簧61的拉力下滑柱62缩回横向滑道60内，踏板31恢复可以被下压状态。

本发明产生的有益效果在于：

(一)，能有效分辨是否需要启动解锁程序，只有当解锁人员站在踏板31上时一定时间后，才能判定解锁人员需要解锁门禁，然后才启动解锁程序，避免了现有技术中当有不需要解锁门禁的人员不经意走过红外感应器前时，门禁系统即启动解锁程序的误判，这种误判增加了系统的运行频率和故障率。

(二)，摄像头21能适应不同身高的解锁人员并水平正对解锁人员脸部，使得摄像头21采集的解锁人员的面部信息完整准确，不会因为摄像头21的移动和拍摄角度倾斜而产生模糊和面部信息失真的现象，提高了解锁准确率。

(三)，本方案可以有效利用门体10旋转打开和关闭时的能量来给充电电池充电，节约能源同时延长充电电池的更换间隔时间和使用寿命。

(四)，门体10打开时步进电机16电机不会运行，防止存在当有多人同时进入门洞时，因排队等待时踏板31被下压后步进电机16反复启动的问题。

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 (6)

1.智能安防门禁系统，包括基体、门体、面部信息采集装置、踏板、电动锁芯、面部识别模块、光感应器和微处理器，其特征在于：

门体与基体铰接，门体上竖直设置窗口，所述窗口内镶嵌透明玻璃，所述面部信息采集装置设置于门体内，面部信息采集装置包括竖直平行设置的螺纹杆和导向杆，所述螺纹杆的下端设有步进电机，所述步进电机外接电源，所述步进电机与门体固定连接，螺纹杆的下端与步进电机的输出轴固定连接，螺纹杆的上端与门体转动连接，所述导向杆的上端和下端均与门体固定连接，螺纹杆上设有移动板，所述移动板上设有与所述螺纹杆配合的螺纹通孔和与所述导向杆滑动配合的导向孔，移动板上固定连接摄像头和光感应器，所述摄像头位于所述光感应器的下方10-15cm处，所述摄像头和所述光感应器均正对所述透明玻璃，所述摄像头、所述光感应器、所述面部识别模块和所述电动锁芯均与微处理器电性连接，所述摄像头和所述面部识别模块电性连接；

透明玻璃正前方的地面设有与所述踏板配合的基坑，踏板水平设置在基坑里，基坑底部设有长按开关、信号发生器和复位弹簧，所述长按开关与信号发生器电性连接，信号发生器与微处理器电性连接，所述长按开关具有当持续按压时间达到设定值时长按开关触发的特性。

2.根据权利要求1所述的智能安防门禁系统，其特征在于：所述门体通过合页与所述基体铰接，基体上固定连接弧形齿条，所述弧形齿条水平设置，弧形齿条的圆心位于所述合页的转轴的轴线上，门体内竖直设置传动轴，传动轴上固定连接有与所述弧形齿条啮合的第一齿轮，门体上设有容弧形齿条相对运动的开口，门体内固定连接发电机，所述传动轴的一端与所述发电机的输入轴固定连接，传动轴的另一端与门体转动连接，所述电源为可充电电池，所述发电机与所述充电电池电连接用以给充电电池充电。

3.根据权利要求2所述的智能安防门禁系统，其特征在于：所述传动轴上固定连接第二齿轮，门体内设有条形齿条和气缸，所述条形齿条与门体滑动连接，所述气缸与门体固定连接，气缸内滑动连接活塞，所述活塞通过连杆与条形齿轮固定连接，地面设有横向滑道，横向滑道的一端与所述基坑连通，横向滑道的另一端为盲端，横向滑道与基坑连通的出口位于所述踏板下方，横向滑道里滑动连接滑柱，横向滑道里设有拉簧，所述拉簧一端与滑柱固定连接，拉簧的另一端与滑道盲端固定连接，滑道通过气管与所述气缸连通。

4.根据权利要求3所述的智能安防门禁系统，其特征在于：所述导向杆上端设有上限位开关，所述上限位开关与所述微处理器电性连接，当步进电机带动移动板向上移动到接触上限位开关时，微处理器控制步进电机停止运行。

5.根据权利要求4所述的智能安防门禁系统，其特征在于：所述导向杆的下端设有下限位开关，所述下限位开关与所述微处理器电性连接，当步进电机带动移动板向下移动到接触下限位开关时，微处理器控制步进电机反向运行。

6.根据权利要求5所述的智能安防门禁系统，其特征在于：所述长按开关的触发设定值为2-3秒钟。

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