CN113989973A - 一种新型树莓派arm智能闸机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型树莓派ARM智能闸机控制系统，包括：树莓派ARM(101)、语音播报模块(102)、电源模块(103)、防翻越红外探测模块(104)、安全触板(105)、红外光电开关(106)、遥控接收模块(107)、驱动电机(108)、闸门(109)、手动开关(110)、一卡通识别模块(111)、高清显示屏(112)、TN901红外测温模块(113)、宽动态人脸摄像头(114)、指纹识别模块(115)、虹膜识别模块(116)、切换按钮(117)、网卡(118)、监控计算机(119)、监控摄像头(120)组成。该智能闸机控制系统：安全、可靠、功能性强、易操作，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及测控技术，更具体地涉及一种新型树莓派ARM智能闸机控制系统。
背景技术
闸机作为出入口的控制设备，成为实现管理人流和规范进出人员的有效工具。智能闸机装置的使用，不仅提升了人员的出入安全，减少外来人员的随意进出；而且降低了企业的管理成本，对疫情的防控具有至关重要的作用。但是现有的闸机系统存在着识别方式单一、缺少体温检测和口罩佩戴识别，防翻越机制和防夹机制不够完善等问题。“一种智能通道人行闸机”(申请公布号：CN211015691U，申请公布日，2020.07.14)，该专利中，采用指纹识别和人脸识别两种识别方式作为系统的识别身份的方式，虽然具有一定的安全的功能，但采用常规处理器，进行人脸和指纹的常规识别，识别效果不甚理想。而本发明闸机系统除了指纹识别和人脸识别，还有虹膜识别和一卡通识别两种识别方式，并且人脸识别模块采用宽动态摄像头，可以消除因为光线问题给人脸识别方式带来的不便。“具有人脸识别功能的智能人行通道闸机”(申请公布号：CN212208404U，申请公布日：2020.12.22)，该智能人行通道闸机系统，识别方式比较单一，而且缺少体温检测和口罩佩戴识别，防翻越机制和防夹机制也不够完善等问题。而本发明闸机系统存在着两种模式，一种模式进行体温和口罩佩戴的检测；另一种不进行体温和口罩佩戴的检测。当有疫情的时候可以选择进行体温和口罩佩戴的检测。并且本发明闸机系统，不仅具有多功能的识别方式，而且考虑到闸机夹人和行人翻越闸机的情况，在系统中加入了防翻越机制和防夹机制。
本发明的处理器选择使用树莓派ARM。树莓派是一款新型嵌入式ARM内核的微型电脑主板，ARM更加底层，树莓派把复杂的底层开发工作给封装起来，功能能加丰富。树莓派虽然看起来和其他的ARM开发板很像，基本也能和其他ARM开发板使用一样的方式，但是性质却有很大的不同。树莓派已经把硬件系统做得非常稳定，具有很强的可扩展性，有充足的各种接口(包括常用的USB口、SPI接口、12C接口等等)供使用，可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口。树莓派的特点是：具有强大的运算性能，全面的软件支持，以及开源硬件的易用性。
本发明闸机控制系统同传统的闸机系统相比较，是一个更全面、更方便、更可靠，更安全，更有效的智能闸机系统。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的智能闸机系统识别方式单一，防疫效果较差，安全性能不足等问题提供了一种新型树莓派ARM智能闸机控制系统，以解决现有智能闸机控制装置功能和安全性能不足的问题。
本发明提供的一种新型树莓派ARM智能闸机控制系统，其特征在于，包括：树莓派ARM、语音播报模块、电源模块、防翻越红外探测模块、安全触板、红外光电开关、遥控接收模块、驱动电机、闸门、手动开关、一卡通识别模块、高清显示屏、TN901红外测温模块、宽动态人脸摄像头、指纹识别模块、虹膜识别模块、切换按钮、网卡、监控计算机、监控摄像头等系统组成部分。考虑到该闸机系统可以长远使用的情况，该闸机系统中加入了切换按钮，该按钮的主要功能是当有疫情的时候可以切换到检测行人体温和口罩佩戴检测的模式下，当疫情得到很好地控制之后，可以切换到正常的模式下，只进行身份信息的识别。该系统考虑到疫情防控的相关事宜，将口罩规范佩戴作为闸机开闸的一个相关条件，在一定程度上可以降低感染病毒的风险。该装置不仅考虑到行人从闸机的闸门上方翻越的情况，而且考虑到从闸机的机箱上翻越的情况，在系统中加入了防止翻越的机制，可以降低翻越闸机带来的风险。该装置的安全触板和红外光电开关实现接触和非接触式的双重防夹的作用，更加的安全可靠。该装置考虑到当闸机系统发生故障时，可以使用手动开关进行手动开闸。
树莓派ARM，它是智能闸机控制系统数据传递处理中心，用于各器件间进行信息交换、处理和统一协调处理各器件之间的相互关系；
语音播报模块，用于提示待通行行人的体温检测信息，规范佩戴口罩的相关信息；用于当有行人翻越闸机时进行报警；
电源模块，用于给整个智能闸机装置供电；
防翻越红外探测模块，用于没有验证身份信息而企图从闸机闸门上方或者是闸机的机箱上进行翻越的行人信号，并将信号传递给树莓派ARM；
安全触板，防止行人被夹的装置，具有接触式的防夹功能；
红外光电开关，用于保证行人安全通过闸机通道；实现非接触式的防夹功能；
遥控接收模块，接收遥控器信号，可以快捷打开闸门；
驱动电机，用于驱动闸门的开闭；
闸门，用于接收驱动电机的驱动信号进行开闭，允许或禁止行人通行；
手动开关，用于闸机闸门的手动开启；
一卡通识别模块，识别通行行人的一卡通信息；
高清显示屏，用于显示采集到的通行行人的脸部图像信息和温度信息；
TN901红外测温模块，用于采集当前通行行人的人体体温；
宽动态人脸摄像头，用于采集当前通行行人的脸部图像信息；
指纹识别模块，用于采集当前通行行人的指纹信息；
虹膜识别模块，用于采集当前通行行人的虹膜信息；
切换按钮，用于智能闸机的功能切换，在当前通行行人是否需要进行人体体温检测和口罩佩戴检测上进行功能切换；
网卡，用于实现监控计算机与树莓派ARM之间的信息通讯；
监控计算机，用于显示处理监控摄像头拍摄到的闸机周围的图像信息和通过闸机的行人的人体体温和口罩佩戴信息；
监控摄像头，用于获取闸机周围的图像信息。
技术方案：该智能闸机系统具有两种检测模式。模式一进行体温检测和口罩佩戴检测；模式二只进行身份信息的识别。该系统使用切换按钮来进行系统检测模式的切换。当疫情比较严重时，系统进入模式一，否则采用模式二。在模式一下，当行人想要通过闸机时，该智能闸机装置首先通过TN901红外测温模块检测行人体温，若待通行行人的体温检测正常，开始验证此人的身份信息。如果体温检测不正常，则语音播报模块提示行人：“体温异常，不能进入”。验证身份信息的方式一共有四种，分别是：一卡通识别、指纹验证、人脸识别和虹膜识别。通过其中一种方式身份信息验证通过后，检测待通行人员是否规范佩戴口罩，若正确规范的佩戴口罩，则闸机的闸门会打开。如果身份信息验证不通过，则不能打开闸机。通过一卡通识别模块验证身份信息时，刷卡的同时行人需要将脸部对准宽动态人脸摄像头，此时系统会将该行人的脸部信息和一卡通数据库中存储的脸部信息进行对比。如果对比成功，则语音播报模块提示行人：“请佩戴口罩”，检测到行人正确规范佩戴口罩后，闸门打开。如果检测到行人未佩戴口罩或者未规范的佩戴口罩，闸门不会打开，并且语音播报模块提示待通行的行人：“请佩戴口罩”；通过指纹识别模块验证身份信息时，指纹识别成功，语音播报模块提示行人：“请佩戴口罩”，如果正确规范的佩戴口罩，则闸机闸门打开，否则闸门不能打开，并且语音播报模块提示行人：“未佩戴口罩”。如果两次验证指纹失败，请更换验证方式或者及时联系管理员查明原因；采用人脸识别方式打开闸门时，如果佩戴口罩，需先将口罩取下，将脸部对准宽动态人脸摄像头，待使用人脸验证身份信息通过后，语音播报模块提示行人：“请佩戴口罩”，此时若系统检测到口罩佩戴正确规范，闸机可以打开；如果检测到未佩戴口罩，则闸机不会打开，并且语音播报模块提示行人：“请规范佩戴口罩”；通过虹膜识别模块验证身份信息时，需将眼镜等遮挡物摘下，系统可同时进行身份信息的识别和口罩是否规范佩戴的识别。当有外来访客或者从闸门外出的人流量较大时，经过管理员同意，可以通过遥控器发送红外信号给遥控接收模块，树莓派ARM接收到遥控接收模块发出的信号，驱动打开闸机的闸门。红外光电开关和安全触板可以同时保证行人安全的通过闸机，起到双重防夹的作用。其中红外光电开关主要起非接触式防夹，安全触板起到接触式防夹的作用。当行人安全通过之后，红外光电开光将关门信号传递给树莓派ARM，树莓派ARM 发送命令给驱动电机，进而驱动闸门关闭。监控计算机通过网卡和树莓派ARM相连接，不仅能够显示闸机周围整体的情况，而且可以显示通过闸机的行人的体温信息和口罩佩戴的信息。在模式二下，该闸机系统只需进行身份识别即可。当行人没有进行身份验证而进入闸机通道并且企图从闸机的闸门上边或者闸机的机箱上进行翻越时，防翻越红外探测模块将遮挡信息传递给树莓派ARM；树莓派ARM将通过语音播报模块发出警报信息，在一定程度上可以减少翻越闸机行为的发生，降低翻越闸机带来的危险。驱动电机分别和闸门、手动开关相连接，如果系统出现故障，可以通过手动开关将闸门打开，保证行人的正常通行。
一种新型树莓派ARM智能闸机控制系统，主要功能包括如下：
(1)体温检测；
(2)身份信息验证；
(3)检测是否正确规范的佩戴口罩；
(4)是否有访客；
(5)是否有翻越闸机的行为。
与现有的系统相比，基于树莓派ARM的智能闸机装置的特点是：该智能闸机装置方便、快捷、安全，识别方式多样性，有多重打开闸门的方式，有利于疫情的防控，可应用在公司、工厂、学校等多种场合。
附图说明
图1是本发明一种新型树莓派ARM智能闸机控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1是本发明一种新型树莓派ARM智能闸机控制系统结构示意图。
包括：树莓派ARM(101)、语音播报模块(102)、电源模块(103)、防翻越红外探测模块(104)、安全触板(105)、红外光电开关(106)、遥控接收模块(107)、驱动电机(108)、闸门(109)、手动开关(110)、一卡通识别模块(111)、高清显示屏(112)、 TN901红外测温模块(113)、宽动态人脸摄像头(114)、指纹识别模块(115)、虹膜识别模块(116)、切换按钮(117)、网卡(118)、监控计算机(119)、监控摄像头(120)等组成。其中闸机的闸门采用伸缩式结构，安全触板装在闸门的中间。闸机的双重防夹机制分别是接触式防夹和非接触式防夹。接触式防夹由安全触板实现，非接触式防夹由红外光电开关实现，双重防夹机制使系统更加的安全可靠。手动开关直接和驱动电机相连，起到应急的作用。
树莓派ARM(101)，它是智能闸机装置数据传递处理中心，用于各器件间进行信息交换、处理和统一协调处理各器件之间的相互关系；
语音播报模块(102)，用于提示待通行行人的体温检测信息，规范佩戴口罩的相关信息；用于当有行人翻越闸机时进行报警；
电源模块(103)，用于给整个智能闸机装置供电；
防翻越红外探测模块(104)，用于没有验证身份信息而企图从闸机闸门上方或者是闸机的机箱上进行翻越的行人信号，并将信号传递给树莓派ARM；
安全触板(105)，防止行人被夹的装置，具有接触式的防夹功能；
红外光电开关(106)，用于保证行人安全通过闸机通道；实现非接触式的防夹功能；
遥控接收模块(107)，接收遥控器信号，可以快捷打开闸门；
驱动电机(108)，用于驱动闸门的开闭；
闸门(109)，用于接收驱动电机的驱动信号进行开闭，允许或禁止行人通行；
手动开关(110)，用于闸机闸门的手动开启；
一卡通识别模块(111)，识别通行行人的一卡通信息；
高清显示屏(112)，用于显示采集到的通行行人的脸部图像信息和温度信息；
TN901红外测温模块(113)，用于采集当前通行行人的人体体温；
宽动态人脸摄像头(114)，用于采集当前通行行人的脸部图像信息；
指纹识别模块(115)，用于采集当前通行行人的指纹信息；
虹膜识别模块(116)，用于采集当前通行行人的虹膜信息；
切换按钮(117)，用于智能闸机的功能切换，在当前通行行人是否需要进行人体体温检测和口罩佩戴检测上进行功能切换；
网卡(118)，用于实现监控计算机与树莓派ARM之间的信息通讯；
监控计算机(119)，用于显示处理监控摄像头拍摄到的闸机周围的图像信息和通过闸机的行人的人体体温和口罩佩戴信息；
监控摄像头(120)，用于获取闸机周围的图像信息。
在模式一下，当有行人想要通过闸机时，该智能闸机装置首先通过TN901红外测温模块(113)检测行人体温，若待通行行人的体温检测正常，开始验证此人的身份信息。如果体温检测不正常，则语音播报模块(102)提示行人：“体温异常，不能进入”。验证身份信息的方式一共有四种，分别是：一卡通识别、指纹验证、人脸识别和虹膜识别。通过其中一种方式身份信息验证通过后，检测待通行人员是否规范佩戴口罩，若正确规范的佩戴口罩，则闸机的闸门(109)会打开。身份信息验证不通过，则不能打开闸机。通过一卡通识别模块(111)验证身份信息时，刷卡的同时行人需要将脸部对准宽动态人脸摄像头(114)，此时系统会将该行人的脸部信息和一卡通数据库中存储的脸部信息进行对比。如果对比成功，则语音播报模块(102)提示行人：“请佩戴口罩”，检测到行人正确规范佩戴口罩后，闸门(109)打开。如果检测到行人未佩戴口罩或者未规范的佩戴口罩，闸门(109)不会打开，并且语音播报模块(102)提示待通行的行人：“请佩戴口罩”。通过指纹识别模块(115)验证身份信息时，指纹识别成功，语音播报模块(102)提示行人：“请佩戴口罩”。如果正确规范的佩戴口罩，则闸机闸门(109)打开；否则闸门(109)不能打开，并且语音播报模块(102)提示行人：“未佩戴口罩”。如果两次验证指纹失败，请更换验证方式或者及时联系管理员查明原因。采用人脸识别方式打开闸门时，如果佩戴口罩，需先将口罩取下，将脸部对准宽动态人脸摄像头(114)，待使用人脸验证身份信息通过后，语音播报模块(102)提示行人：“请佩戴口罩”，此时若系统检测到口罩佩戴正确规范，闸机可以打开；如果检测到未佩戴口罩，则闸机不会打开，并且语音播报模块(102)提示行人：“请规范佩戴口罩”。通过虹膜识别模块(116)验证身份信息时，需将眼镜等遮挡物摘下，系统可同时进行身份信息的识别和口罩是否规范佩戴的识别。当有访客或者从闸门外出的人流量较大时，经过管理员同意，可以通过遥控器发送红外信号给遥控接收模块(107)，树莓派ARM(101)接收到遥控接收模块(107)发出的信号，驱动打开闸机的闸门(109)。红外光电开关(106)和安全触板(105) 可以同时保证行人安全的通过闸机，起到双重防夹的作用。其中红外光电开关(106)主要起非接触式防夹，安全触板(105)起到接触式防夹的作用。当行人安全通过之后，红外光电开光(106)将关门信号传递给树莓派ARM(101)，树莓派ARM(101)发送命令给驱动电机 (108)，进而驱动闸门(109)关闭。监控计算机(119)通过网卡(118)和树莓派ARM(101) 相连接，不仅能够显示闸机周围整体的情况，而且可以显示通过闸机的行人的体温信息和口罩佩戴的信息。当行人没有进行身份验证而进入闸机通道并且企图从闸机的闸门(109)上边或者闸机的机箱上进行翻越时，防翻越红外探测模块(104)将遮挡信息传递给树莓派ARM (101)；树莓派ARM(101)将通过语音播报模块(102)发出警报信息，在一定程度上可以减少翻越闸机行为的发生，降低翻越闸机带来的危险。驱动电机(108)分别和闸门(109)、手动开关(110)相连接，如果系统出现故障，可以通过手动开关(110)将闸门(109)打开，保证行人的正常通行。
本发明不仅适合公司、工厂、学校门禁等多种场合，而且改善了原有技术上的不足，提高了安全性、可靠性和实用性。在模式一下把口罩的检测融入到打开闸门的条件中去，对于疫情的防控有着至关重要的作用。当没有疫情时，可以进入模式二，只进行身份信息的识别。两种检测模式更有利于该闸机系统的长远使用。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种新型树莓派ARM智能闸机控制系统，包括：树莓派ARM、语音播报模块、电源模块、防翻越红外探测模块、安全触板、红外光电开关、遥控接收模块、驱动电机、闸门、手动开关、一卡通识别模块、高清显示屏、TN901红外测温模块、宽动态人脸摄像头、指纹识别模块、虹膜识别模块、切换按钮、网卡、监控计算机、监控摄像头组成。该智能闸机装置：安全、可靠、功能性强、易操作，具有良好的应用前景。
Claims (2)
1.一种新型树莓派ARM智能闸机控制系统，其特征在于，包括：树莓派ARM(101)、语音播报模块(102)、电源模块(103)、防翻越红外探测模块(104)、安全触板(105)、红外光电开关(106)、遥控接收模块(107)、驱动电机(108)、闸门(109)、手动开关(110)、一卡通识别模块(111)、高清显示屏(112)、TN901红外测温模块(113)、宽动态人脸摄像头(114)、指纹识别模块(115)、虹膜识别模块(116)、切换按钮(117)、网卡(118)、监控计算机(119)、监控摄像头(120)；
树莓派ARM(101)，它是智能闸机装置数据传递处理中心，用于各器件间进行信息交换、处理和统一协调处理各器件之间的相互关系；
语音播报模块(102)，用于提示待通行行人的体温检测信息，规范佩戴口罩的相关信息；用于当有行人翻越闸机时进行报警；
电源模块(103)，用于给整个智能闸机装置供电；
防翻越红外探测模块(104)，用于没有验证身份信息而企图从闸机闸门上方或者是闸机的机箱上进行翻越的行人信号，并将信号传递给树莓派ARM；
安全触板(105)，防止行人被夹的装置，具有接触式的防夹功能；
红外光电开关(106)，用于保证行人安全通过闸机通道；实现非接触式的防夹功能；
遥控接收模块(107)，接收遥控器信号，可以快捷打开闸门；
驱动电机(108)，用于驱动闸门的开闭；
闸门(109)，用于接收驱动电机的驱动信号进行开闭，允许或禁止行人通行；
手动开关(110)，用于闸机闸门的手动开启；
一卡通识别模块(111)，识别通行行人的一卡通信息；
高清显示屏(112)，用于显示采集到的通行行人的脸部图像信息和温度信息；
TN901红外测温模块(113)，用于采集当前通行行人的人体体温；
宽动态人脸摄像头(114)，用于采集当前通行行人的脸部图像信息；
指纹识别模块(115)，用于采集当前通行行人的指纹信息；
虹膜识别模块(116)，用于采集当前通行行人的虹膜信息；
切换按钮(117)，用于智能闸机的功能切换，在当前通行行人是否需要进行人体体温检测和口罩佩戴检测上进行功能切换；
网卡(118)，用于实现监控计算机与树莓派ARM之间的信息通讯；
监控计算机(119)，用于显示处理监控摄像头拍摄到的闸机周围的图像信息和通过闸机的行人的人体体温和口罩佩戴信息；
监控摄像头(120)，用于获取闸机周围的图像信息。
2.根据权利要求1所述的一种新型树莓派ARM智能闸机控制系统，其特征在于，树莓派ARM(101)分别与语音播报模块(102)、电源模块(103)、防翻越红外探测模块(104)、安全触板(105)、红外光电开关(106)、遥控接收模块(107)、驱动电机(108)、一卡通识别模块(111)、高清显示屏(112)、TN901红外测温模块(113)、宽动态人脸摄像头(114)、指纹识别模块(115)、虹膜识别模块(116)、切换按钮(117)、网卡(118)相连接，驱动电机(108)分别与闸门(109)、树莓派ARM(101)和手动开关(110)相连接，监控计算机(119)分别与监控摄像头(120)和网卡(118)相连接，网卡(118)分别与监控计算机(119)和树莓派ARM(101)相连接。
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| CN202111383443.XA CN113989973A (zh) | 2021-11-15 | 2021-11-15 | 一种新型树莓派arm智能闸机控制系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114882631A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-08-09 | 创斯达科技集团(中国)有限责任公司 | 一种自适应智能闸机网络配置方法及闸机系统 |
| TWI817470B (zh) * | 2022-04-28 | 2023-10-01 | 宏碁股份有限公司 | 智慧防疫系統及方法 |
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2021
- 2021-11-15 CN CN202111383443.XA patent/CN113989973A/zh active Pending
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| TWI817470B (zh) * | 2022-04-28 | 2023-10-01 | 宏碁股份有限公司 | 智慧防疫系統及方法 |
| CN114882631A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-08-09 | 创斯达科技集团(中国)有限责任公司 | 一种自适应智能闸机网络配置方法及闸机系统 |
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