一种应用于政务大厅窗口的闸机系统的制作方法

1.本发明涉及智能闸机技术领域，具体地说是一种应用于政务大厅窗口的闸机系统。


背景技术：

2.目前很多服务大厅通过在服务窗口安装门来限制办公人员的出入。但在实际应用中存在以下问题：一、智能化程度弱、进出无法自动开启；二、进出开门用时长，浪费工时；三、管理方法强硬，不利于提高员工工作积极性。
3.对于现已有的智能门禁，存在以下问题：1、闸机占地面积大；2、门禁卡携带不方便；3、有些需要人脸库数据或牵扯客户敏感信息，采集阻力大等。


技术实现要素：

4.本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种应用于政务大厅窗口的闸机系统，占地面积小，智能化程度高，使用方便。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种应用于政务大厅窗口的闸机系统，包括控制系统、闸机以及感应单元，
7.所述感应单元设置有rfid读写器，感应单元识别rfid信号中的rfid编号并和rfid读写器编号合并，通过网络传输给控制系统；
8.控制系统通过数据库中rfid读写器与窗口的对应关系获取窗口信息和窗口当前员工信息，校验员工信息中的rfid编号是否与数据流中rfid编号一致，并下发指令给该窗口闸机；
9.闸机接收控制系统下发的指令，并根据指令控制电机开关，实现自动开门。
10.该系统应用于大厅窗口闸机，采用rfid技术，实现了闸机非接触式自动开启，节省通过时间，并且可通过对rfid的标签的管理实现非本窗口工作人员不能进入的效果，在窗口管理中起到辅助管理的功能。窗口指定员工只需携带带有rfid芯片的胸牌或工服等靠近闸机，闸机门自动打开，节省出入门禁的时间。
11.优选的，所述rfid读写器包括信号读取模块、信号处理模块和网络传输模块,信号读取模块识别rfid信号中的rfid编号，通过信号处理模块将其与rfid读写器编号合并，然后通过网络传输模块传输给控制系统；
12.控制系统包括终端服务模块、人员号牌及窗口信息管理模块，终端服务模块实时监听来自rfid读写器的数据流，解析数据流中rfid编号和rfid读写器编号，并下发系统指令给闸机。
13.进一步的，所述rfid读写器安装在闸机上，且安装有外置感应天线，rfid读写器作为总机外配多根天线，同时监控多个窗口；
14.闸机进出口两侧分别安装rfid天线，将rfid的射频信号通过rfid天线发出，并接收来自rfid标签的信号，回传到rfid读写器。
15.rfid读写器作为rfid信号接收部分的踪迹，可以同时接收多个窗口的rfid信号，这样不仅减少了闸机中rfid读取模块的体积，还减少了成本。
16.优选的，rfid读写器采用4通道rfid读写器，可安装4个外置天线，内置网卡支持有线/无线的tcp/udp网络协议；通过提高或降低读写器射频信号的强度，控制rfid标签可被检测的最大距离；通过ip及端口配置向控制系统推送信息，包括注册信息、心跳信息和rfid信息。
17.优选的，为避免对向感应天线先感应导致闸机开启方向错误，在rfid天线朝向背侧安装信号隔离网，所述信号隔离网采用金属丝交织，可以有效隔绝天线信号，从而避免误读。
18.优选的，所述rfid标签采用nxp ucode 7m芯片，内部可存储epc类型数据，粘贴于胸牌内侧，有效可被监测距离为0
‑
5米，rhcp线极化方式。
19.进一步的，所述闸机包括闸机主控制板、闸机网卡、rfid天线以及闸门机构；
20.所述闸机主控制板具有gpio接口、can总线接口、以太网接口以及多个串行通讯接口，所述控制系统通过以太网、交换机与闸机主控制板连接，用于将指令通过网络发送给闸机主控制板进行分析处理；闸机主控制板的can总线接口连接闸门机构，通过总线对闸门机构进行参数配置及命令控制；
21.闸机主控制板通过闸机网卡向所述控制系统定时推送信息，包括注册信息和心跳信息；
22.闸门机构包括闸机电机、转轴和门，闸机电机由闸机主控制板，通过转轴实现门的开闭。
23.进一步的，rfid读写器与控制系统、控制系统与闸机的交互过程如下：
24.闸机和rfid读写器预先配置好控制系统的ip地址和监听端口号，且闸机、rfid读写器及控制系统处于同一个路由器或交换机组成的网络内，闸机和rfid读写器启动后向控制系统发送注册指令，控制系统解析注册指令，识别设备类型以及存储设备ip地址；
25.闸机和rfid读写器定时向控制系统发送心跳数据用以维持连接；
26.rfid读写器检测到rfid标签时，向控制系统发送rfid标签的内容和检测到该信号的rfid天线通道编号，控制系统解析该信息，根据天线编号与系统内预设的窗口信息确定工作人员要进出的窗口及来人方向，进而判断rfid标签编号是否是窗口预设工作人员编号；匹配成功则控制系统记录工作人员进出时间，并将开启指令和开启方向发送给闸机，闸机根据指令操作闸机电机。
27.优选的，控制系统下发给窗口闸机的指令包括控制指令和/或语音指令，窗口闸机根据接收到控制指令控制电机的开关，根据接收到语音指令播放指令内容。
28.进一步的，员工胸牌中设置rfid芯片，员工进入可监测区域时，闸机自动检测出员工佩戴的胸牌中rfid的芯片的信息，并上传到控制系统，控制系统将胸牌信息与窗口信息做匹配，匹配一致则下发开门指令给该闸机，该闸机接收到来自控制系统的指令，并根据指令操作闸机电机。
29.本发明的一种应用于政务大厅窗口的闸机系统与现有技术相比，具有以下有益效果：
30.通过使用该系统，窗口指定员工可以进出闸机，非指定员工禁止入内，实现对窗口
的辅助管理；窗口指定员工只需携带带有rfid芯片的胸牌或工服等靠近闸机，闸机门自动打开，节省出入门禁的时间。
31.该系统的设计，占地面积小，智能化程度高，rfid芯片小巧，可贴在胸牌或其他随身设备、制服上，不需要额外携带门禁卡，使用更方便。
附图说明
32.图1是本发明实施例提供的应用于政务大厅窗口的闸机系统的应用实现原理图；
33.图2是本发明实施例提供的闸机外部结构主视图；
34.图3是本发明实施例提供的闸机外部结构侧视图a；
35.图4是本发明实施例提供的闸机外部结构侧视图b；
36.图5是本发明实施例提供的窗口场景下rfid天线与rfid读写器线路图；
37.图6是本发明实施例提供的窗口场景下控制系统与闸机和rfid读写器数据链路图；
38.图7是本发明实施例提供的闸机自控机的内部结构示意图。
39.图8是本发明实施例提供的闸机rfid读取模块内部结构示意图；
40.图9是本发明实施例提供的rfid读写器与控制系统、控制系统与闸机的数据交互过程图。
41.图中，1、rfid天线，2、转轴，3、门，4、自控机，5、窗口工作区域，6、闸机rfid天线可读取到rfid芯片的区域，7、rfid读写器总机，8、闸机，9、控制系统，10、rfid标签，11、射频信号隔离网，4.1、电机，4.2、转轴齿轮，4.3、转轴顶部固定板，4.4、转轴，4.5、转轴底部固定板，4.6、电机转轴，4.7、闸机主控板，4.8、闸机网卡。
具体实施方式
42.目前存在的一些智能门禁或闸机装置可以解决避免多人进入的问题，但将其运用到服务大厅窗口时无法解决外出时自动开启的问题，采用一卡通的形式时，一旦一卡通丢失或忘记携带将严重影响日常工作，且若一卡通不能与服务大厅现有考勤和门禁整合将降低自动化办公程度，员工将要随身携带多张卡，管理方式不够智能；或闸机的占地面积较大，不适用于本就面积不大的窗口；或闸机采用抽拉式挡板占地面积大，有些需要采集人脸信息牵扯客户敏感信息采集阻力大，成本高。
43.本实施方式提供了一种应用于政务大厅窗口的闸机系统，包括控制系统、闸机以及感应单元。
44.所述感应单元用于识别rfid信号中的rfid编号并和rfid读写器编号合并，通过网络传输给控制系统。感应单元设置有rfid读写器，rfid读写器安装在闸机上，可读取附近的rfid标签。所述rfid读写器包括信号读取模块、信号处理模块和网络传输模块,信号读取模块识别rfid信号中的rfid编号，通过信号处理模块将其与rfid读写器编号合并，然后通过网络传输模块传输给控制系统；所述网络传输模块支持tcp和udp两种数据传输协议。
45.控制系统通过数据库中rfid读写器与窗口的对应关系获取窗口信息和窗口当前员工信息，校验员工信息中的rfid编号是否与数据流中rfid编号一致，并下发指令给该窗口闸机。控制系统包括终端服务模块、人员号牌及窗口信息管理模块，终端服务模块实时监
听来自rfid读写器的数据流，解析数据流中rfid编号和rfid读写器编号，并下发系统指令给窗口闸机。
46.闸机通过网络模块接收控制系统下发的指令，并根据指令控制电机开关，实现自动开门。控制系统下发给窗口闸机的指令包括控制指令和/或语音指令，窗口闸机根据接收到控制指令控制电机的开关，实现自动开门；根据接收到语音指令播放指令内容。该设计比单纯开锁或单一方向开门更方便、快捷。
47.窗口rfid读写器，安装外置感应天线，所述rfid读写器作为总机外配多跟天线，可同时监控多个窗口。所述外置感应天线将rfid标签内存储内容通过信号传输线传输给rfid读写器，rfid读写器可以根据通道编号区别不同感应天线传来的rfid信号，此外rfid读写器不再传输读写器本机编号，而是传输感应天线编号既通道编号。控制系统将感应天线编号与窗口一对一绑定，用以根据信号数据识别窗口进而下发指令给该窗口闸机。显然本设置rfid读写器作为总机安装位置不必局限在闸机附近，安装更灵活，更方便；由感应天线取代rfid读写器的原本安装位置，使得闸机占地面积和体积更小。
48.闸机进、出口两侧各安装一个感应天线，分别接受来自进、出口两侧的rfid信号。所述控制系统根据闸机两侧天线编号控制下发指令中闸机电机转动方向，实现闸机门向靠近标签反方向转动的效果。本设置可以进一步提高通过效率。在实际使用中更节省员工进出的时间；比通过激光或压力传感器实现开门方向控制所需的占地面积更小。为避免对向感应天线先感应导致闸机开启方向错误，在感应天线朝向背侧安装信号隔离网，所述信号隔离网采用金属丝交织，可以有效隔绝天线信号，从而避免误读。
49.参考图7，本实施例中所述闸机包括闸机主控板4.7、闸机网卡4.8、rfid天线1、闸机电机4.1、转轴2和门3。
50.闸机主控板1作为闸机设备的核心控制单元，采用工业控制主板实现，其具备gpio口、can总线接口、以太网接口，以及多个串行通讯接口。控制系统通过以太网、交换机与闸机主控板1连接，用于将指令通过网络发送给闸机主控板1进行分析处理；闸机主控板1的can总线接口连接两个闸门机构，通过总线对闸门机构进行参数配置及命令控制。在本实施例中，采用型号为弘仕德hsd
‑
3760u的主控板。闸机主控板1通过闸机网卡4.8向控制系统定时推送信息，在本方案中信息为注册信息和心跳信息。
51.rfid天线1内置于闸机顶部，分别朝向进出口位置，作为rfid读写器的外部传感器，将rfid的射频信号通过rfid天线发出，并接受来自rfid标签的信号，回传到rfid读写器。在本实例中，rfid天线采用陶瓷材质，rhcp线极化方式，15cm
×
15cm
×
5mm尺寸高频rfid天线，背侧粘贴16cm
×
16cm金属丝网，同向金属丝间距小于1mm。
52.闸机电机4.1由闸机主控板1控制，控制闸机转轴4.4开关及转动方向。在本实例中，采用标准两相进步电机。
53.本实例中rfid标签采用nxp ucode 7m芯片，内部可存储epc类型数据96bits，尺寸为155mm
×
50mm
×
1mm，粘贴于胸牌内侧，有效可被检测距离为0
‑
5米，rhcp线极化方式。
54.本实例中rfid读写器采用4通道rfid读写器，有4路sma外螺纹(母)天线接口，可安装4个外置天线；内置网卡支持有线/无线的tcp/udp网络协议。通过提高或降低读写器射频信号的强度，控制rfid标签可被检测的最大距离；通过ip及端口配置向管理系统推送信息；在本方案中信息为注册信息、心跳信息和rfid信息。
55.所述的控制系统是计算机软件，安装在计算机操作系统中，该机与rfid读写器、闸机在同一路由器或交换机组成的网络内。控制系统作为本方案中的控制核心，设置为固定ip地址，固定监测指定端口数据活动，该地址和端口需配置在rfid读写器和闸机程序内，用以实现从rfid读写器到闸机的数据中转和控制。参考图9所示，演示了本实例中rfid读写器与控制系统，控制系统与闸机的数据交互过程：
56.闸机和rfid读写器需要预先配置好控制系统的ip地址和监听端口号，且闸机、rfid读写器、控制系统处于同一个路由器或交换机组成的的网络内，闸机和rfid读写器启动后向控制系统发送注册指令，控制系统解析注册指令，识别设备类型，存储设备ip地址。闸机和rfid读写器定时向控制系统发送心跳数据，用以维持连接。rfid读写器检测到rfid标签时，向控制系统发送rfid标签的内容和检测到该信号的rfid天线通道编号，控制系统解析该信息，根据天线编号与系统内预设的窗口信息确定工作人员要进出的窗口和来人的方向，进而判断rfid标签的编号是否是窗口预设工作人员编号。匹配成功则控制系统记录工作人员进出时间，将开启指令和开启方向发送给闸机，闸机根据指令操作电机。
57.员工在进入可检测区域时，闸机自动检测出员工佩戴胸牌中rfid芯片的信息，上传到控制系统，控制系统将胸牌信息与窗口信息做匹配，匹配一致则下发开门指令给该闸机，该闸机接受到来自控制系统的指令，并根据指令操作电机，开启闸门。整个过程在员工距离闸机1米左右时触发，在1到2秒内开启闸门。
58.如图1所示，展示了从rfid标签进入检测区域开始到闸机门开启的过程。
59.图2
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4为闸机的外部结构图，图7
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8为闸机的内部结构图。闸机内置rfid天线1用以读取rfid信号，相较采用内置rfid读写器体积更小，占地面积也更小；闸机内置2个rfid天线1，左右自控机4各安装一个，分别予水平30度角放置朝向进口和出口，相较采用激光或压力传感器来识别进出，所需体积更小，占地面积也更小。rfid天线1背侧加装射频信号隔离网11，可以有效隔绝来自rfid天线发出的射频信号，实现rfid单方向扫描rfid标签的效果，有效避免误判来人方向。主控板根据网卡传入的指令控制电机转动方向，实现门向来人反方向开启开启的效果。
60.图5展示了一种闸机系统中的rfid信号传输线路图，是由所述rfid天线1接收来自rfid标签10的信息并传输给rfid读写器7。闸机读取rfid标签10的功能由rfid天线1代替rfid读写器10，rfid读写器10作为本方案中rfid信号接收部分的总机，可以同时接收多个窗口的rfid信号，这样设计不仅减少了闸机中rfid读取模块的体积，还减少了成本。
61.rfid读写器可采用网线、无线、串口等多种方式传输数据给管理系统，相较把rfid读写器安装到闸机内实施起来更灵活。
62.图6展示了所述rfid读写器7发送数据给控制系统9，控制系统9再下发指令给闸机的过程。
63.通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
64.除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。