CN217543846U - 低功耗乘员信息自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗乘员信息自动检测装置，包括标识卡和读卡装置，所述读卡装置用于读取所述标识卡中的乘员个人信息；读卡装置包括低频触发模组、无线通讯模组、运动感知模组和MCU。读卡装置不需要安装在车门处，对安装位置要求不高，不需要乘员手动刷卡，乘员信息自动检测；读卡装置在极短时间内就能收齐所有乘员信息，大部分时间都工作在功耗极低的待机模式下，平均功耗极低，电池使用周期很长。

Description

低功耗乘员信息自动检测装置

技术领域

本实用新型涉及乘员信息检测装置的技术领域，尤其是一种低功耗乘员信息自动检测装置。

背景技术

在煤矿井下或大型工厂，工人需要乘坐运载工具到不同区域工作，在完成工作后又会乘坐运载工具返回。为了记录工人们的乘车轨迹、分析运载工具乘员信息及运载数据、寻求最优调运方案，需要检测包括乘车人员工号、工种、上下车时间地点在内的乘员信息。

现有的主流乘员信息检测方法主要由以下两种方法：

第一种方法：乘车人员使用无源卡刷卡上下车，这要求每个乘员上下车都必须手动刷卡，取决于乘车人员的自觉性。

第二种方法：将诸如人脸识别等生物识别设备安装在车门处，通过生物识别设备自动检测乘车人员，但是这些装置普遍耗电量较高，需要外部供电，对安装位置、使用环境都有严格要求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种低功耗乘员信息自动检测装置，针对目前运载工具乘员信息检测技术能耗较高、依赖于运载工具提供电源、读卡装置必须安装在车门处、对安装位置甚至角度都有严苛要求的缺点进行改进。

根据本实用新型实施例的低功耗乘员信息自动检测装置，包括由每个乘员携带且存储有个人信息的标识卡和安装在运载工具上的读卡装置；所述读卡装置与所述标识卡无线通讯连接；所述读卡装置用于读取所述标识卡中的乘员个人信息；所述读卡装置包括低频触发模组、无线通讯模组、运动感知模组和MCU；所述低频触发模组用于唤醒所述标识卡并让所述标识卡发送无线信号；所述MCU在接收到所述运动感知模组的触发信号后将发射指令给所述低频触发模组；所述无线通讯模组用作接收所述标识卡被唤醒后发送的高频无线信号；所述无线通讯模组与所述MCU之间通过通讯协议实现信息的传输；所述运动感知模组用于检测运载工具是否处于运动状态；所述MCU在所述运动感知模组的控制作用下从低功耗模式的睡眠状态下被唤醒；或者，所述MCU在所述运动感知模组的控制作用下工作状态下被中断。

本实用新型的有益效果是，读卡装置不需要安装在车门处，对安装位置要求不高，不需要乘员手动刷卡，乘员信息自动检测；读卡装置在极短时间(500ms以内)就能收齐所有乘员信息，大部分时间都工作在功耗极低(待机电流200uA)的待机模式下，平均功耗极低，电池使用周期很长。

根据本实用新型一个实施例，所述MCU控制所述低频触发模组发射低频触发信号唤醒所述标识卡，所述低频触发信号发射完成后关闭所述低频触发模组并且所述MCU控制打开所述无线通讯模组等待所述标识卡发射乘员信息。

根据本实用新型一个实施例，当所述运动感知模组在探测到运载工具从静止状态切换成运动状态时，将触发唤醒所述MCU。

根据本实用新型一个实施例，当所述运动感知模组在探测到运载工具从运动状态切换成静止状态时，将触发中断唤醒所述MCU。

根据本实用新型一个实施例，所述低频触发模组与所述低频触发天线相连接。

根据本实用新型一个实施例，所述无线通讯模组与所述高频天线相连接。

根据本实用新型一个实施例，所述读卡装置由电池对其进行供电。

根据本实用新型一个实施例，所述电池采用的是锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、锂-二氧化锰电池和锂-亚硫酰氯电池中的任意一种。

根据本实用新型一个实施例，所述无线通讯模组与所述MCU之间采用的是SPI总线通讯协议，包括乘员身份信息、所在车辆信息、上车时间、下车时间等数据；所述标识卡与所述MCU之间采用的是自定义空中协议。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的使用示意图；

图2是本实用新型的结构框图；

图3是本实用新型的工作流程图。

图中的标号为：1、标识卡；2、读卡装置；3、低频触发天线；4、高频天线；5、电池；201、低频触发模组；202、无线通讯模组；203、运动感知模组；204、MCU；205、低频触发供电控制电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“一侧”、“另一侧”、“两侧”、“之间”、“中部”、“上端”、“下端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

见图1、图2和图3，本实用新型的低功耗乘员信息自动检测装置，包括由每个乘员携带且存储有个人信息的标识卡1和安装在运载工具上的读卡装置2；读卡装置2与标识卡1无线通讯连接；读卡装置2用于读取标识卡1中的乘员个人信息。

读卡装置2包括低频触发模组201、无线通讯模组202、运动感知模组203和MCU204，即读卡装置2的内部由低频触发模组201、无线通讯模组202、运动感知模组203、MCU204和低频触发供电控制电路205组成。

低频触发模组201用于唤醒标识卡1并让标识卡1发送无线信号；MCU204在接收到运动感知模组203的触发信号后将发射指令给低频触发模组201。

无线通讯模组202专门用作接收标识卡1被唤醒后发送的高频无线信号；无线通讯模组202与MCU204之间通过通讯协议实现信息的传输。其中，无线通讯模组202与MCU204之间采用的是SPI总线通讯协议，该SPI总线通讯协议包括乘员身份信息、所在车辆信息、上车时间、下车时间等数据；标识卡1与MCU204之间采用的是自定义空中协议。

运动感知模组203用于检测运载工具是否处于运动状态；MCU204在运动感知模组203的控制作用下唤醒或中断。具体地，MCU204在运动感知模组203的控制作用下从低功耗模式的睡眠状态下被唤醒；或者，MCU204在运动感知模组203的控制作用下工作状态下被中断。当运动感知模组203在探测到运载工具从静止状态切换成运动状态时，将触发唤醒MCU204。当运动感知模组203在探测到运载工具从运动状态切换成静止状态时，将触发中断唤醒MCU204。

MCU204控制低频触发模组201发射低频触发信号唤醒标识卡1，低频触发信号发射完成后关闭低频触发模组201并且MCU204控制打开无线通讯模组202等待标识卡1发射乘员信息。

见图2，MCU204通过输出低频触发供电控制信号控制低频触发供电控制电路205，可以打开或者关闭低频触发电源，在MCU204被中断唤醒后将触发信号发射信号发送给低频触发模组201，从而向外发送触发信号。

见图3，本实用新型低功耗乘员信息自动检测装置的具体工作流程如下：

第1步骤、关闭低频触发模组201：通过MCU204控制切断低频触发模组201的供电；

第2步骤、关闭无线通讯模组202：通过MCU204配置使得无线通讯模组202工作在待机模式；

第3步骤、MCU204休眠：程序指令使得MCU进入休眠状态；当运动感知模组203检测到运载工具运动和静止状态切换时触发中断，进入下一步；当运动感知模组203没有触发中断，则MCU204继续休眠；

第4步骤、MCU204主时钟工作：MCU204主时钟让MCU204进入高性能模式，以完成后续收发数据、存储数据及相关控制操作；

第5步骤、打开低频触发模组201：通过MCU204控制打开低频触发模组201的供电电源并发送低频触发信号；

第6步骤、低频触发信号发送完成后关闭低频触发模组201：发送完成后通过MCU204控制关断低频触发模组201的供电电源；

第7步骤、打开无线通讯模组202：通过MCU204指令控制无线通讯模组202退出待机模式，准备接收标识卡1回复的乘员信息；

第8步骤、接收标识卡1上传乘员信息并记录；

第9步骤、判定是否超时：当没有超时，则继续接收标识卡1上传乘员信息并记录；当超时，则关闭无线通讯模组202，随即MCU204进入休眠状态。

其中，MCU是微控制单元的英文缩写，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、A/D转换、UART、PWM、DMA等周边接口都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

本实用新型的低功耗乘员信息自动检测装置由标识卡1和读卡装置2组成，每个乘员携带存储有个人信息的标识卡1坐车，读卡装置2装在运载工具上，乘员上下车不需要主动刷卡，由读卡装置2与标识卡1无线通讯自动检测乘员信息。

根据本实用新型一个实施例，低频触发模组201与低频触发天线3相连接，其中，低频触发天线3的频率范围是122KHz～128KHz。

根据本实用新型一个实施例，无线通讯模组202与高频天线4相连接，其中，高频天线4的频率范围是2.3GHz～2.5GHz。

根据本实用新型一个实施例，读卡装置2由电池5对其进行供电，即读卡装置2使用电池5供电，电池5采用的是锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、锂-二氧化锰电池和锂-亚硫酰氯电池等中的任意一种。读卡装置2中耗电量较大的模组是无线通讯模组202和低频触发模组201，运动感知模组203功耗极低，MCU204在工作时功耗较大、休眠时功耗极低，为了得到较低的平均功耗，MCU204平时进入休眠模式。相对于现有技术，本实用新型的低功耗乘员信息自动检测装置功耗低，待机时仅有MCU和运动感知模组工作，MCU工作在休眠模式，运动感知模组自身功耗很低，低频触发模组可以使得标识卡1立刻苏醒发送乘员信息减少了MCU204和无线通讯模组202工作时间(减少读卡装置2的工作时间，以降低平均电流，获得低功耗的效果)，读卡装置靠内部电池就可以长时间工作不需要外部供电，不依赖于运载工具提供电源。

当然，除了运用标识卡1和读卡装置2，还可以使用UWB精确定位标签和UWB读卡装置，UWB精确定位标签和UWB读卡装置也可以达到本实用新型的目的，将三个或以上UWB读卡装置装在车厢不同位置，对车内乘员携带的UWB精确定位标签进行二维定位，判断乘员上下车并读取UWB精确定位标签中的乘员信息。

本实用新型的低功耗乘员信息自动检测装置运用在运载工具中，运载工具指矿车、电机车、单轨吊、铁路货车、客车等，即交通运输的运输工具部分。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低功耗乘员信息自动检测装置，其特征在于：

包括由每个乘员携带且存储有个人信息的标识卡(1)和安装在运载工具上的读卡装置(2)；

所述读卡装置(2)与所述标识卡(1)无线通讯连接；

所述读卡装置(2)用于读取所述标识卡(1)中的乘员个人信息；

所述读卡装置(2)包括低频触发模组(201)、无线通讯模组(202)、运动感知模组(203)和MCU(204)；

所述低频触发模组(201)用于唤醒所述标识卡(1)并让所述标识卡(1)发送无线信号；

所述MCU(204)在接收到所述运动感知模组(203)的触发信号后将发射指令给所述低频触发模组(201)；

所述无线通讯模组(202)用作接收所述标识卡(1)被唤醒后发送的高频无线信号；

所述无线通讯模组(202)与所述MCU(204)之间通过通讯协议实现信息的传输；

所述运动感知模组(203)用于检测运载工具是否处于运动状态；

所述MCU(204)在所述运动感知模组(203)的控制作用下从低功耗模式的睡眠状态下被唤醒；

或者，所述MCU(204)在所述运动感知模组(203)的控制作用下工作状态下被中断。

2.根据权利要求1所述的低功耗乘员信息自动检测装置，其特征在于：所述MCU(204)控制所述低频触发模组(201)发射低频触发信号唤醒所述标识卡(1)，所述低频触发信号发射完成后关闭所述低频触发模组(201)并且所述MCU (204)控制打开所述无线通讯模组(202)等待所述标识卡(1)发射乘员信息。

3.根据权利要求1所述的低功耗乘员信息自动检测装置，其特征在于：当所述运动感知模组(203)在探测到运载工具从静止状态切换成运动状态时，将触发唤醒所述MCU(204)。

4.根据权利要求1所述的低功耗乘员信息自动检测装置，其特征在于：当所述运动感知模组(203)在探测到运载工具从运动状态切换成静止状态时，将触发中断唤醒所述MCU(204)。

5.根据权利要求1所述的低功耗乘员信息自动检测装置，其特征在于：所述低频触发模组(201)与低频触发天线(3)相连接。

6.根据权利要求1所述的低功耗乘员信息自动检测装置，其特征在于：所述无线通讯模组(202)与高频天线(4)相连接。

7.根据权利要求1所述的低功耗乘员信息自动检测装置，其特征在于：所述读卡装置(2)由电池(5)对其进行供电。

8.根据权利要求7所述的低功耗乘员信息自动检测装置，其特征在于：所述电池(5)采用的是锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、锂-二氧化锰电池和锂-亚硫酰氯电池中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的低功耗乘员信息自动检测装置，其特征在于：所述无线通讯模组(202)与所述MCU(204)之间采用的是SPI总线通讯协议；所述标识卡(1)与所述MCU(204)之间采用的是自定义空中协议。

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