CN215814311U - 基于5g网络的智能闸机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种基于5G网络的智能闸机系统，包括通行信息识别子系统、执行机构控制子系统、通信子系统，通行信息识别子系统包括身份证识别模块、人脸识别模块、红外测温模块、健康码识别模块，执行机构控制子系统包括主控板和扇门执行模块，通信子系统包括5G通信模块和CAN总线通信电路，通行信息识别子系统各模块通过5G通信模块与外部的健康信息数据库相连，给出身份验证结果，并且各模块与主控板通过引脚相连，将身份验证的数据传输至主控板，主控板根据所得身份验证结果控制扇门执行模块执行打开或关闭闸门的操作。本实用新型利用5G技术对健康码进行实时动态校验，并避免人与闸机的不必要接触，提高安全性。

Description

基于5G网络的智能闸机系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于5G网络的智能闸机系统，属于闸机设备以及物联网技术应用领域。

背景技术

随着城市规模扩大、城市人口不断增多，大型场所或机构在通行人员进出的管理方面，需要闸机这一关键设备来管理人流并规范人员出入。闸机系统对人员进行身份识别并利用自动化技术实现开启/关闭，提高了通行管理能力，但人流较大时容易造成人流拥堵压力。另外，一些特殊情况下例如疫情防控的需求，对闸机系统提出更高的要求，比如对通行人员的体温检测以及更严格的身份确认。目前，针对疫情防控，已经有团队设计出具备体温检测模块和进出权限识别模块的闸机系统，但是这些闸机系统在进出权限识别方面只支持证件识别或者静态健康码识别，没有支持健康码的实时检验，可靠性不足。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术的不足，本实用新型提出一种5G网络的智能闸机系统，利用5G技术对健康码进行实时动态校验，并避免人与闸机的不必要接触，提高安全性。

技术方案：一种基于5G网络的智能闸机系统，包括通行信息识别子系统、执行机构控制子系统、通信子系统，通行信息识别子系统包括身份证识别模块、人脸识别模块、红外测温模块、健康码识别模块，执行机构控制子系统包括主控板和扇门执行模块，通信子系统包括5G通信模块和CAN总线通信电路，通行信息识别子系统各模块通过5G通信模块与外部的健康信息数据库相连，用于识别通行人员的身份信息、体温信息、健康信息，给出身份验证结果，其中身份证识别模块识别通行人员的身份证信息，人脸识别模块识别通行人员的面部图像，红外测温模块感测通行人员的体温，健康码识别模块识别通行人员展示的健康码，通行信息识别子系统各模块与主控板通过引脚相连，将身份验证的数据传输至主控板，主控板根据所得身份验证数据控制扇门执行模块执行打开或关闭闸门的操作。

进一步地，通行信息识别子系统还包括通道信息采集模块，实时检测闸机通道内行人的通行状态，并监测闸机的开关门状态。

进一步地，通行信息识别子系统还包括人机交互模块，用于显示识别结果、身份核验结果、以及提示信息。

有益效果：本实用新型实现了基于5G和大数据的实时身份健康信息识别闸机系统，通行信息识别子系统识别出通行人员的通行信息后，通过5G通信模块与官方健康大数据平台进行实时通信，确保健康码的实时有效性，大大提高了闸机系统在身份识别方面的可靠性。另外，考虑到疫情防控对无接触通行的要求，增设了人脸识别和健康码识别模块，以及通道信息采集模块，确保在人员身份识别和通过闸道的过程中无需与闸机系统有直接接触，保障了通行人员和闸机系统的安全。

附图说明

图1为本实用新型的框架结构图；

图2为本实用新型的产品形态图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本实用新型提出一种基于5G网络的智能闸机系统，包括通行信息识别子系统、执行机构控制子系统、通信子系统，通行信息识别子系统包括身份证识别模块、人脸识别模块、红外测温模块、健康码识别模块，执行机构控制子系统包括主控板和扇门执行模块，通信子系统包括5G通信模块和CAN总线通信电路，通行信息识别子系统各模块通过5G通信模块与外部的健康信息数据库相连，用于识别通行人员的身份信息、体温信息、健康信息，给出身份验证结果，其中身份证识别模块识别通行人员的身份证信息，人脸识别模块识别通行人员的面部图像，红外测温模块感测通行人员的体温，健康码识别模块识别通行人员展示的健康码，通行信息识别子系统各模块与主控板通过引脚相连，将身份验证的数据传输至主控板，主控板根据所得身份验证数据控制扇门执行模块执行打开或关闭闸门的操作。

进一步地，为了提高闸机系统的可用性和使用效率，通行信息识别子系统还可以包括通道信息采集模块、以及人机交互模块。所有模块均通过5G通信模块与健康信息数据库相连。各模块与5G通信模块通过天线收发信号，与主控板通过引脚连接传输数据。各模块的具体作用如下：身份证识别模块读取身份证信息，并通过5G通信模块连接身份权限数据库，识别该身份证信息是否有进出权限；人脸识别模块捕获通行人员的脸部图像，并通过5G通信模块连接身份权限数据库，识别该脸部图像对应人员是否有进出权限；健康码识别模块捕获通行人员的健康码图像，并通过5G通信模块连接健康码数据库，确认该健康码的实时有效性；红外测温模块用于感测通行人员的体温，并通过5G通信模块连接身份权限数据库，以保存通行人员的体温数据；通道信息采集模块实时检测闸机通道内行人的通行状态，并识别人体与物体；人机交互模块用于显示识别结果、身份核验结果、以及提示信息。

在进行闸机系统主控板选型的时候，需要考虑到闸机模块多、数据处理多、各个模块的通信较难、扇门控制等因素，本实用新型采用一块主控板，板子上集成各个模块，因此需采用一片功能强大的MCU，利用其丰富的芯片资源来实现对通行识别子系统和扇门执行机构控制子系统的控制，既降低了设计难度又提高了闸机系统工作的可靠性和实用性。在本实施例中主控芯片选择TI公司的DSP控制芯片TMS320F2812芯片，该芯片采用高性能的COMS技术，因此具有低功耗和高速度的特点。工作电压3.3V且功耗低。单指令周期最短为25ns，最高运算速度可达150MHZ，采用4级流水线，作为一款专用的伺服控制芯片，该芯片非常适合于电机的控制。在下文中，主控板、主控芯片均是指TMS320F2812芯片。通行信息识别子系统各模块与主控板通过引脚相连，将身份验证的数据传输至主控板，主控板根据所得数据判断闸门的开合，通过CAN总线通信电路与电机控制器相连，来操作闸机的开合。

红外测温模块采用比利时Melexis公司的MLX90614ESF-DCI红外测温传感器。传感器工作环境温度范围-40℃～125℃，被测物体温度范围-70℃～380℃。测量辨析度可达0.02℃，距离系数经过校准后达到S:D＝12:1，本模块采用SMBus输出模式连接主控芯片，再通过对应通讯程序设置内部相关参数和获取其内部温度数据即可。MLX90614具备良好性能，体积小、成本低、易集成等特点。

身份证识别模块采用熵基科技推出的一款基于微型SAM模块开发的内置式身份证阅读机具IDM50，与其他身份证阅读机具产品不同的是IDM50更趋于小型化，核心的微型模块大小只有12*12mm，更易于集成。该模块读取的身份证照片、指纹、有效期等信息以明文显示，姓名、身份证号、住址等信息都是密文显示，能有效的保护个人的信息安全。该模块通过5G通信模块与身份权限数据库连接，以识别身份证是否具有通行权限。

人脸识别模块采用FAM520高性能人脸识别模组，这是一款集可见光、近红外人脸采集于一体，拥有200万像素，集成了人脸算法加密芯片的一款高性能人脸模组。可实现人脸模板采集、人脸比对等功能，支持标准的USB通讯方式，体积小巧，主板与近红外补光灯板一体化设计，使它能灵活嵌入至各类终端设备，支持Windows、Android、二次开发集成。该模块通过5G通信模块与身份权限数据库连接，以识别人脸是否具有通行权限。

健康码识别模块采用VM3690-ER二维扫描模组，该模组采用32位高性能硬件解码芯片和先进的CMOS影像识别技术和智能图像识别系统，可以方便地嵌入闸机系统，根据健康码的编解码算法快速高效地读取二维码，然后通过5G通信模块，将健康码信息与官方健康数据库中的实时健康码数据进行比对，确认此健康码的实时有效性。

通道信息采集模块主要采用海康威视DS-2CD3T46DWD-I5智能摄像头和OMRONE3Z-T61型对射型光电传感器。智能摄像头的主要功能是：实时检测闸机通道内行人的通行状态，利用人工智能技术有效识别人体与物体。根据检测到的数据可以进行处理分析，如判断行人的通行情况是否合法，然后主控芯片根据判断结果给扇门控制器发送开门与关门命令，如遇紧急情况及时报警。此外，光电传感器监测的数据可用于实时智能分析闸机系统的运行效率，当发现闸机运行效率过低或者设备出现故障时，会通知工作人员进行闸机调度或者检查维护。

人机交互模块主要采用佰疆SG121-BGCM智能显示屏，可用于显示测量温度、单位和发射率等相关参数、身份核验结果与流程提示等信息。

通信子系统的5G通信模块采用华为5G工业模组MH5000-31，该模组将5G基带芯片、射频、存储、电源管理等硬件封装在一起，对外提供标准软硬件接口。支持NSA/SA双模，可以灵活接入不同5G模式网络；工作温度范围广至-40℃～85℃，采用高可靠性器件以及工业独特设计，适应闸机各种工作环境；微内核加持双重安全机制，保障通信安全可靠。

执行机构控制子系统：该子系统最主要的部分是扇门执行模块，功能是根据主控板发送的命令，协调硬件各部分的动作，控制扇门运动的整个运动过程，使扇门的运动做到及时、准确。扇门执行模块的核心部件是步进电机和电机控制器，本实施例中选用北京和利时电机技术有限公司生产的森创86N系列两相混合式步进电机86BYG250CN，以及玛格丽特公司带有基于CANopen协议的步进电机控制器MMC-120。

本实用新型利用现有的市售模块，以及现有的传感器识别技术、图像识别技术、人脸识别技术，将这些模块进行组合，形成一种智能闸机系统，可用于大型场所或机构对通行人员进行高效的进出管理。需要说明的是，在主控板中可能涉及将识别的身份验证信息和健康信息数据库进行比对，通过现有技术例如数值比较或电平高低比较即可实现，因此本申请并不涉及对方法的改进，而主要在于该闸机系统所包含的各个模块以及各模块之间的连接关系。图2为本实用新型的产品形态图。

本实用新型的使用过程如下：

首先，通行人员需在通过闸机之前注册自己的通行权限，将身份证和人脸信息存储在健康信息数据库中，用于通行时进行身份核验。

然后，当行人开始走近闸机准备通过时，首先进行无接触的红外体温测量流程，如果测量结果正常，则进行下一步身份信息核验；如果体温测量结果多次都为不正常，则启动应急预案，由工作人员进行后续核查以及处理，以确认该体温异常人员的状况。

接着，进行身份核验流程，由于在注册权限阶段进行了人脸信息采集，所以注册人员只需要进行人脸识别进行身份核验，过程可以保持无接触；如果是临时外来人员，则需要使用身份证核验，便于利用5G通信模块把来访信息存储在数据库中。核验成功则开始通行，核验失败则禁止通行。

之后是健康码实时核验流程，行人需将自己的健康码对准扫描仪，扫描仪经过扫描获得健康码的实效信息、身份信息等，通过5G通行模块，与官方健康码数据库进行核对，确认健康码为本人所有且时效性满足条件，则核验成功，若发现核验失败，则需行人重新获取最新的健康码进行核验，若核验不成功，则禁止通行。

最后是无接触通行流程，行人通过三重检验之后，闸门打开，行人就可以进入通道，部署的通道信息采集模块可以智能分析出行人的通过运动状态，在保证快速准确开关闸门的同时，避免与行人的不必要接触。

基于5G网络的智能闸机系统的优势体现在：已有的闸机系统只能验证静态身份信息和测量体温，本实用新型通行信息识别子系统识别出通行人员的通行信息后，通过5G通信模块与官方健康大数据平台进行实时通信，确保健康码的实时有效性，大大提高了闸机系统在身份识别方面的可靠性。另外，考虑到疫情防控对无接触通行的要求，增设了人脸识别和电子二维码识别模块，以及通道传感器信息采集模块，确保在人员身份识别和通过闸道的过程中无需与闸机有直接接触，保障了通行人员和闸机系统的安全。此外，根据本实用新型的使用情况，在获取通道状态信息后，可以运用大数据分析，根据闸门开关的速度、行人通过的速度和各闸机的通行人数等数据，智能监测闸机的运行状况，当闸机的运行效率过低时，可以提醒工作人员进行检查维护或者根据人流量进行闸机调度，实现运营智慧规划和设备智慧运维。

Claims (8)

1.一种基于5G网络的智能闸机系统，其特征在于，包括通行信息识别子系统、执行机构控制子系统、通信子系统，通行信息识别子系统包括身份证识别模块、人脸识别模块、红外测温模块、健康码识别模块，执行机构控制子系统包括主控板和扇门执行模块，通信子系统包括5G通信模块和CAN总线通信电路，通行信息识别子系统各模块通过5G通信模块与外部的健康信息数据库相连，用于识别通行人员的身份信息、体温信息、健康信息，给出身份验证结果，其中身份证识别模块识别通行人员的身份证信息，人脸识别模块识别通行人员的面部图像，红外测温模块感测通行人员的体温，健康码识别模块识别通行人员展示的健康码，通行信息识别子系统各模块与主控板通过引脚相连，将身份验证的数据传输至主控板，主控板根据所得身份验证数据控制扇门执行模块执行打开或关闭闸门的操作。

2.根据权利要求1所述的基于5G网络的智能闸机系统，其特征在于，所述身份证识别模块采用身份证阅读机具IDM50，所述人脸识别模块采用人脸识别模组FAM520，所述红外测温模块采用红外测温传感器MLX90614ESF-DCI，所述健康码识别模块采用二维扫描模组VM3690-ER，所述5G通信模块采用5G工业模组MH5000-31。

3.根据权利要求1所述的基于5G网络的智能闸机系统，其特征在于，所述主控板采用TMS320F2812控制芯片。

4.根据权利要求1所述的基于5G网络的智能闸机系统，其特征在于，所述通行信息识别子系统还包括通道信息采集模块，实时检测闸机通道内行人的通行状态，并监测闸机的开关门状态。

5.根据权利要求4所述的基于5G网络的智能闸机系统，其特征在于，所述通道信息采集模块采用DS-2CD3T46DWD-I5智能摄像头和E3Z-T61型对射型光电传感器。

6.根据权利要求1所述的基于5G网络的智能闸机系统，其特征在于，所述通行信息识别子系统还包括人机交互模块，用于显示识别结果、身份核验结果以及提示信息。

7.根据权利要求6所述的基于5G网络的智能闸机系统，其特征在于，所述人机交互模块采用SG121-BGCM智能显示屏。

8.根据权利要求1所述的基于5G网络的智能闸机系统，其特征在于，所述扇门执行模块包括步进电机和电机控制器，步进电机采用两相混合式步进电机86BYG250CN，电机控制器采用MMC-120。

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