CN201181489Y - 监狱人数自动管理机 - Google Patents

Abstract

一种监狱人数自动管理机，属电子技术领域。目前靠人工巡回清点管理，属空白。本机用无线电编码遥控与自动计数技术，加周边错频抗干扰技术与人体红外检测防人体分离技术完成；结构是每300人内一单位设一主机、并由无线电接收器定时接收到分机的编码信号后进行判别。然后由自动计数器计数并通过数码器显示，以及按设定数告警；每人携带一微型分机，分机单人编码无重复，由无线电编码电路与发射电路组成，并由人体红外检测器控制工作状态，不间断发射自己的编码信号.主机形状象手机，分机象胸卡或BP机。全国监狱均可使用，具有良好的经济效益与社会效益。

Description

监狱人数自动管理机

一、技术领域：

一种监狱人数自动管理机，属于电子技术领域。

二、背景技术：

监狱与劳教所为防止逃跑，在管理上特别是劳动现场的管理上，一般要求每半小时对现场人数进行清点统计，以便掌握动态状况及时处理，确保监管安全防止脱逃。目前以分监区或中队为单位，用人工清点统计。在警力不足情况下，往往启用服刑人员本身担任监督岗，专职负责清查监督，需要到每个劳动岗位去按姓名校对。出收工时用站队报数清点统计。在劳动现场往往由于岗位复杂范围大，尤其是流动性大等状况影响数字的准确性，而且麻烦又费时费人工与落后，特别是不属警方亲自掌握第一手情况，而是简接管理容易产生不良后果等。为解决以上缺点，提出本实用新型发明，为监狱现代化管理提供工具。

三、发明内容：

本实用新型的目的是提供一种监狱人数自动管理机。技术方案：规定每个服刑人员随身携带一只特制的防破坏、防水的微型无线电编码发射分机，作为统一标识。一种监狱人数自动管理机，由信号产生器、编码显示驱动器、复位清零器、人工增加器、存贮器、断电保护器、分机电源、主机电源组成；其特征在于有人体检测控制器、分机编码器、无线发射器、无线接收器、译码器、编码计数处理器、编码显示器、人数统计处理器、人数显示器、单片机定时器、定时器、正常数值调节器、倍率调节器、告警器、分机结构是信号产生器串接分机编码器、无线发射器、并由人体检测控制器串接控制分机电源；主机结构是无线接收器串接译码器、编码计数处理器、编码显示驱动器、编码显示器，并从编码计数处理器串接人数统计处理器、人数显示器，从人数统计处理器后分别并接存贮器、告警器、人数统计处理器与复位清零器、人工增加器、单片机定时器、正常数值调节器、倍率调节器互接，断电保护器接主机电源与人数统计处理器之间，定时器串接控制人数统计处理器的电源。

下面做进一步说明：

分机由人体检测控制器、信号产生器、分机编码器、无线发射器及电池构成。体积微型，扣于腰带或制成胸卡及手表形带在手腕，亦可与裤带前扣结合制作使用。只要该分机在身上，就能检测到人体活动发出的红外能量，自动使分机常发射或定时发射自己独一无二的编码无线电信号。发射有效距离约150-200米，特殊需要可以增加或缩小范围。邻近10个单位(分监区或中队)的频率采用不同频率的错频技术，所有分机只与自己单位的接收主机同频率。分机编码设三位数一单位，编码原则是一人一号二分机。

每个单位(分监区或中队)由值班民警带一台手机形的无线接收管理主机，随时掌握统计与管理的人数动态。该主机由无线接收器、译码器、编码计数处理器、分机编码驱动显示器、人数统计处理器、人数显示器、定时器、复位清零器、正常数值设定调节器、倍率调节器、存贮器、人工增加器、正常或异常声响告警器、断电保护器、电池等构成。实现本方案后，能节省人力与统计准确，快速方便，特别是由警方亲自掌握管理，符合法律规定，实现了自动化管理。具有良好的社会效益与经济效益。

四、附图说明：

图1是本实用新型的结构与工作原理方框图；图2是无线发射分机的实施例电路结构图；图3是简易型接收主机的实施例电路结构图；图4是扩充型接收主机的实施例电路结构图。图1中1是分机电源、2是人体检测控制器、3是信号产生器、4是分机编码器、5是无线发射器、6是主机电源、7是无线接收器、8是译码器、9是编码计数处理器、10是编码显示驱动器、11是编码显示器、12是人数统计处理器、13是复位清零器、14是人工增加器、15是单片机定时器、22是定时器、16是正常数值调节器、17是倍率调节器、18是存贮器、19是人数显示器、20是告警器、21是断电保护器。图3的电路结构是常规计数器散装电路。图4的电路结构是采用单片机处理的，可任选一种实施。

五、具体实施方式：

附图2是无线发射分机的实施例电路结构图。人体检测控制器2由IC1HN911L、1M可调节电阻R1、9014三极管V1，继电器K1、D1组成。结构是IC1的3脚接正极电源，6脚接地，4脚与5脚并接R1的二端，1脚接V1的基极，2脚悬空；V1的其它二脚与K1串接在电源正极与接地之间；D1与K1并接，由K1-1常开触点串接电源的正极线做开关控制。ICI用热释红外探测模块HN911L型，该模块内已集成高灵敏红外传感器、放大器、温度补偿、处理、延时、高低电平互补输出等单元电路，能测出人体活动的红外能量，经放大后输出高或低电平。L型属低功耗型，6脚封装外接。其中K1、D1也可省略，用三极管或可控硅做开关。信号产生器3与分机编码器4，选用CD4017计数器IC2、2M电阻R3、1M电阻R4、200n电容C3、100K电阻R2及与非门CD4011IC3、1μ电容C1，电子开关CD4066IC6、DIMF编码器MK5087IC4组成。结构属常规见图2，略。只是在IC6与IC4的各脚接线编码上严格按“一人一号二机”的原则连接。图2的接法是编号“688”，不同的接法可产生三位数内的各编号。无线发射器5、由无线发射模块TDC1808A型IC5、IμF电容C3组成。结构是IC5的2脚通过C3与IC4的16脚耦合连接，1脚接正电源，3脚接地；TDC1808A与TDC1809是一对无线遥控发射接收组件，内置天线可传送数字或模拟信号，有体积小，距离远，抗干扰能力强功耗低等特点)。目前同类产品很多，也可选用其它元件完成。该组件由3脚外接封装，工作电流5MA(加调制)，射频输出功率10MW，频率在250-350MHZ，有10余个错开的频率供选择，也可向厂家定制特殊需要的组件。A型属改进型性能更优。

图2的发射分机工作原理：当持分机人在劳动或学习现场的规定范围内活动时，人体活动发出的红外能量被IC1检测到，经内部放大等处理判别后从1脚输出高电平，使V1导通K1吸含，K1的常开触点接通电源供IC2等工作；当持机人与分机分离或晚上静睡不活动与合理分离时，IC1没有接收到足够的能量，其1脚转为低电平，V1截止，K1释放关断IC2等电源而不工作。R1可调整IC1的增益(灵敏度)。IC2∽IC6等组成的信号产生编码与发射电路得电工作时，由IC3与非门CD4011组成时钟振荡产生电信号供IC2使用，C1、R3组成复位电路使CD4017上电复位，正脉冲输入端14脚输入计数脉冲，当输入1、3、5个计数脉冲时，CD4017的Q1、Q3、Q5分别输出正脉冲，依次控制电子开关CD4066IC6中三个开关接通，电子开关两端分别连接IC4编码器的行线和列线，经C3耦含至IC5发射出“688”或其他编码电信号。

接收主机实施例的结构与工作原理：图3是用常规散装计数器元件构成的简易实施例；图4是用单片机构成的扩充型实施例。

主机电源6，用6V∽12V工作电压，由一般干电池串接。无线接收器7选用TDC1809无线接收集成模块IC7，结构是1脚串接C4、R5后与IC8的2脚连接，R5后面再串接R6与3脚连接。译码器8选用TDMF译码器MT8870IC8、C4、R5、晶振JT2、R7、C5组成，结构是IC8的2、3脚与IC7同前述连接，1脚与4脚连接，7脚与8脚之间串接JT2，5、6、9脚接地，18、10脚连接正电源，16脚串接R7、C5后接正电源，17脚接C5、R7之间，11、12、13、14脚分别与

IC11的7、1、2、6脚连接，15脚与IC9的14脚连接。分机编码处理器9选用十进制计数器CD4017IC9、1μ电容C6、100K电阻R29、反相器CD4011IC10组成。结构如下：IC9的16脚串接K2-1常开触点后接正电源，13脚、8脚接地，2、4、7脚分别与IC10CD4011的F1、F2、F3连接，C6与R29串接在正电源与地之间，而IC9的10脚、15脚接在C6与R29之间；IC10CD4011的F1、F2、F3的另一端分别与IC11、IC12、IC13的5脚连接。编码显示驱动器10，选用3块BCD码锁存7段译码驱动集成块CD4511即IC11、IC12、IC13组成。结构如下：3块CD4511的7、1、2、6脚都分别与IC8的11、12、13、14脚连接，CD4511的16、3、4脚都接正电源，而8脚都接地，3块CD4511的9、10、11、12、13、14、15脚即a-g输出端都分别串接一个电阻(R8∽R28)后与各数码管SM1、SM2、SM3的LC5011输入脚连接，CD4511的3个5脚分别与IC10CD4011反相器F1、F2、F3的输出端连接。编码显示器11选用3位共阴极LED数码管SM1、SM2、SM3LC5011加电阻R8-R28组成。结构常规。略。

人数统计处理器12，如果是图3的简易机，则属常规的电子计数器或运算计数器就可以，将编码计数处理器9送过来的另一路正脉冲进行累加，并以三位数显示。图3中由IC14A、IC14B、IC15的一块半CC4518、三块CC4511、三块LED数码管等元件按常规计数电路结构连接，略。需要注意的是计数脉冲信号源，只能在IC9的三个输出脚中取一个才能正确代表人数，因为常规计数器不设倍率功能，只能以1比1进行统计。图3的例中从IC9的7脚接出统计，其余二个脚的脉冲不用。复位清零器13由电容C7、电阻R36构成的微积分电路加手动按钮S2完成，结构是从电源正极与接地之间串接C7、R36，S2并接在C7上，上电时形成一个复位脉冲进行自动清零，按S2手动清零。人工增加器14由S1加R30、R58、C9组成的防抖动电路完成；并加R31、D3、V3、R32组成的指示电路。定时器22由IC19的CD4541B定时集成块加外围元件C8、R34、R35、R33、V2、K2、D2构成循环定时控制。结构如下：IC19的10、12、13、14脚接正极电源，5、6、7、9脚接地，1脚与3脚之间串接R34、R35，2脚串接C8后接R34、R35之间，4、11脚悬空，8脚输出端串接R33后与V2的基极连接，V2的集电极串接K2后接正电源，放射极接地，D2与K2并接，由K2-1常开触点串接在主机电源6输出线上做自动循环定时控制，定时器22的本身电源不控制，接在K2-1触点前。定时器种类很多，也可用其它实施，要求能循环定时，间隔时间范围在0-1小时左右即可。用图3或其它计数电路实施时，图1的16、17、18、20、21也可省略，15由22代替。

图3实施例工作原理：定时器22处在工作状态时，K2-1接通电源全机上电工作，无线接收器7的IC7接收到的解调出DTMF编码信号送到译码器8的IC8进行译码，译码输出的二进制码送到数据总线，由10的IC11-13的CD4511驱动分机编码显示器11的3位共阴极LED数码管SM1-3，显示各分机的三位数号码。同时译码器8的IC8的15脚输出一个正脉冲、该脉冲一方面送IC9十进制计数器CD4017的14脚进行分机号的计数，IC9的2脚输出正脉冲并经IC10反相器CD4011的F1反相再送IC11的锁存端5脚，数据总线上的四位数据经CD4511译码驱动LED数码管SM1显示“6”字型，；同理收到第2、3位编码信号时，依次驱动与显示，刚好是“688”的该分机号，其它号码原理相同。(驱动与显示的10与11的元件也可合一，选用低功耗液晶显示器LCL003等组合件实施)。CD4511的5脚ST是锁存端：为“0”时送数，为“1”时执行锁存。

编码计数处理器9的IC9的14脚接到一个正脉冲后，在2、4、7脚输出脉冲去显示分机编码的同时，在7脚输出另一路将一个正脉冲送入人数统计处理器12及后面的常规计数器等进行脉冲数累加，并驱动显示三位数内的十进制累计总数，即现场的人数，因常规而略。

关于定时器22的说明：IC19 CD5418B是一块定时集成电路，9脚接地，10脚接正电源构成循环工作方式，开5-120分钟，关5-120分钟可调。1、2、3脚是内部振荡电路的外接阻容端，改变R、C值可改变时间值；5脚是自动复位控制端，接地能上电自动复位；8脚输出高低电平控制V2导通使K2吸或放；10脚是工作方式选择，为“1”时循环工作，为“0”时单定时；12、13脚是内部分频器编程输入端，5、14脚一起接正电源。

结合图4实施一种用单片机统计处理的扩充型接收主机：从主机电源6至编号显示器11、与图3的简易机相同。人数统计处理器12及13、14、15、16、17、18、19、20、21由单片机加外围元件组成，其中用单片机内部功能构成的单片机定时器15代替22。结构如下：12选用IC27的AT89C52型单片机，其1-8脚分别串接D6-D13后与19的IC30数码管的a，b.c.d.e.f.g及dp端连接；其21∽26脚分别串接R91∽R96后接V5∽V10的基极，V5∽V10的其它二脚分别串接IC30的输出端与地之间，并从R93、R94、R95、R96与IC27的一端分别接AN4、AN3、AN2、AN1按钮开关。AN1∽AN4的另一端全部与IC27的28脚连接；IC27的40脚接正电源；其12脚串接IC28的TIL117光电耦合器的4脚与1脚后、与IC22的7脚连接，输入计数正脉冲，IC28的2、3脚接地；IC27的39脚串接R86、V4与正电极连接，通过V4控制压电蜂鸣器BL及DS告知指示；IC27的32、33脚分别串接R89、R90与正电源连接，32、33脚还分别与IC29的6脚、5脚连接；18、19脚分别串接C15、C16后接地，同时18、19脚之间并接6MHZ晶振JT3；IC27的40脚再串接C14后接地；从正电源正向串接D3、D4后再与40脚连接，并在D3、D4之间构成一个电压E点，E点前串接R84与IC27的13脚连接；E点前还分别串接C13、R83后各自接地；从D3的正极端串接C12后再接地。以上结构属单片机技术的常规结构，也可根据需要改动。

其中复位清零器13由AN1复位键配合构成；人工增加器14由AN2配合构成；定时器15由AN4、AN2、AN3一起配合构成；正常数值调节器16及倍率调节器17都由AN2、AN3、AN4共同配合构成；存贮器18由IC29的AT24C04集成块配合构成，人数显示器19由IC30的6位数码管及V5-V11，R91-R96配合构成；告知器20由压电蜂鸣器BL、V4、R86、R88、D5配合构成；断电保护器21由C13，电压E点，R83、R84配合单片机的13脚构成。

单片机的工作原理及使用说明：

1、需要人工清零时按AN1；上电时自动复位。

2、特殊需要人工增加时，按AN2，每按一次加1。

3、定时与正常数值设定、倍率值设定：先按AN4显示当前的数值，并且左边第一位数码管闪烁，此时每按一次AN2该位数增加1，再按AN3、左边第二位数码管闪烁，再按AN2设定此位数值，依次类推可设定第三、四、五、六位数值。同前方法可设定正常数设定值与倍率设定值，再按一次AN4该设定值被写入存贮器保存。一般情况下包括图4的接法都用1比1，即一个脉冲代表一个人数，需要扩充及特殊需要时可使用倍率功能，范围0.0001∽9.9999。

4、当有代表人数的正脉冲输入时IC27的12脚变为低电平，单片机开始计数统计，并实时显示，计数范围0∽999999六位数，当实际数大于正常值设定数时，计数工作自动停止，39脚输出低电平，V4导通、BL压电蜂鸣器振荡发声告知，D5点亮指示。断电时，E点电压迅速下降，使单片机的13脚变为低电平进入中断程序，首先停止计数，并把当时计数值，正常数设定值，倍率值写入存贮器IC29的AT24C04中。这一过程由C13储存的电量完成。再次上电后可从断电时的当前值继续工作。

5、软件设计：软件采用模块化设计，计数部分采用BCD码运算、保存，省去了反复的代码转换，提高了处理速度。用软件的方法对定时器进行扩展，使设定位的闪烁频率为1HZ。片内RAM资源分配如下供参考：50H-54H存放计数值；55H-59H存放正常数设定值；5AH-59H存放倍率值；3AH存放定时器扩展系数；3BH存放键码；3CH存放AN4键序；3DH存放AN3键序；39H控制倍率值小数点；30H-32H为显示BCD码转存单元；47H-4CH为显示缓冲区地址；3FH为寻址字节写存放单元；4FH为寻址字节读存放单元；3EH为传送字节数存放单元；4EH为数据地址存放单元；20H为计数到标志位。程序主要由计数，计数值设定，倍率值设定，BCD码地址分配，I²C读写键等待释放，显示及键扫描，掉电数据保存，定时等部分组成。均属单片机常规技术，故与源程序一起略，也可根据具体实施元件改动自编。

Claims (4)

1、一种监狱人数自动管理机，由信号产生器(3)、编码显示驱动器(10)、复位清零器(13)、人工增加器(14)、存贮器(18)、断电保护器(21)、分机电源(1)、主机电源(6)组成；其特征在于有人体检测控制器(2)、分机编码器(4)、无线发射器(5)、无线接收器(7)、译码器(8)、编码计数处理器(9)、编码显示器(11)、人数统计处理器(12)、人数显示器(19)、单片机定时器(15)、定时器(22)、正常数值调节器(16)、倍率调节器(17)、告警器(20)；分机结构是信号产生器(3)串接分机编码器(4)、无线发射器(5)，并由人体检测控制器(2)串接控制分机电源(1)；主机结构是无线接收器(7)串接译码器(8)、编码计数处理器(9)、编码显示驱动器(10)、编码显示器(11)

并从编码计数处理器(9)串接人数统计处理器(12)、人数显示器(19)

从人数统计处理器(12)后分别并接存贮器(18)、告警器(20)

人数统计处理器(12)与复位清零器(13)、人工增加器(14)、单片机定时器(15)、正常数值调节器(16)、倍率调节器(17)互接，断电保护器(21)接主机电源(6)与人数统计处理器(12)之间，定时器(22)串接控制人数统计处理器(12)的电源。

2、根据权利要求1所述的监狱人数自动管理机，其特征还在于人体检测控制器(2)是通过人体红外检测传感器检测，并经信号放大后由控制电路控制通断工作的电路结构。

3、根据权利要求1或2所述的监狱人数自动管理机，其特征还在于无线发射器(5)和无线接收器(7)是采用主机与各分机相同频率，相邻各主机之间用不同频率的错频抗干扰技术结构。

4、根据权利要求1所述的监狱人数自动管理机，其特征还在于单片机定时器(15)或定时器(22)是循环定时结构。

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