專利名稱：一種閘機自動控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動控制領域，更具體地，涉及一種閘機自動控制電路。
背景技術：
閘機又稱為通道閘、出入口機等，是一種阻擋式的通道出入管控設備，具有規(guī)范人流、控制通行的作用。除了控制通行以外，檢驗票卡是閘機另一項不可或缺的功能；可以說，非人工自動檢票是閘機最常見的應用領域，比較典型是在地鐵、高鐵等軌道交通站中利用閘機實現(xiàn)刷卡自動通行，以及在景區(qū)、游樂場、體育館、娛樂場館等場所通過閘機實現(xiàn)入口自動檢票。閘機的基本組成部件包括箱體外殼、門翼、電機組、控制電路和輔助設備。箱體外殼是閘機的支撐結構，同時起到對內部電路和部件的保護作用。門翼通常由不銹鋼、工程塑料、鋼化玻璃等材料制造，具有一定的受力強度，用于在通道關閉狀態(tài)下閉合，阻礙行人通過，而在通道打開時則收回或變?yōu)榭苫顒訝顟B(tài)，門翼可以構造為板狀或欄桿狀。電機組包括驅動電機、減速機等 ，為門翼的閉合和收回提供動力?？刂葡到y(tǒng)是閘機的關鍵部件，執(zhí)行對閘機的自動控制，包括通道打開關閉狀態(tài)切換、行人位置檢測、有票或無票判斷以及對輔助設備的控制等方面，其控制的核心是實現(xiàn)有票通行、無票阻礙，保證一票只通過一人。控制系統(tǒng)通常具有行人位置檢測裝置，行人位置檢測裝置以位置傳感器為基礎，識別行人的通行狀態(tài)，判斷行人是否處于門翼的運動范圍內，以便合理控制門翼，保護行人的人身安全。紅外光電開關可以作為相對簡單和低成本的位置傳感器，但在實際的復雜應用中，為了保證檢測的可靠性和系統(tǒng)的安全性，一般會采用紅外光幕；光幕由投光器和受光器兩部分組成。投光器發(fā)射出調制的紅外光，由受光器接收，形成了一個保護網，當是有物體進入保護網，光線被物體擋住，通過內部控制線路，受光器電路馬上作出反應，從而迅速檢測出物體在光幕范圍內的準確區(qū)域，以便主控板可以相應地采取不同的反應措施。輔助設備包括指示燈或LED顯示屏、通行量計數(shù)器、蜂鳴器、語音播放器等，實現(xiàn)提示、報警、統(tǒng)計等功能，對閘機工作起到輔助作用。隨著閘機系統(tǒng)的日益普及，特別是在交通站點、公園出入口等公共場所的應用中，通行人流量十分巨大，超時、尾隨、闖閘等不正常情況多發(fā)，這就需要閘機的控制系統(tǒng)能夠準確獲得行人位置和票數(shù)信息，在此基礎上根據(jù)不同情形高速反應，控制閘機系統(tǒng)正確打開和閉合。但是，現(xiàn)有的閘機控制系統(tǒng)由于硬件處理容量不足，加之控制流程單一，對行人位置、票數(shù)、電機狀態(tài)等信息的綜合判斷能力有限，經常對通行狀態(tài)產生錯誤判斷導致閘機門翼沒有正常打開和封閉，無法滿足實際需求，甚至發(fā)生夾傷行人、阻礙通行的事故。因此，人們迫切需要更先進的自動控制系統(tǒng)，改進閘機系統(tǒng)的安全性能和運行效率。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的上述不足和實際需求，本發(fā)明提供了一種閘機自動控制電路，作為閘機系統(tǒng)的控制中樞，主要實現(xiàn)執(zhí)行通行邏輯控制，檢測不同的通行狀況，并相應地控制閘機門翼有效開關，對超時、反向闖閘、抱閘、火警等情況執(zhí)行應急響應，從而能夠適應地鐵、公園等大流量環(huán)境下的實際應用。本發(fā)明所述的閘機自動控制電路，其特征在于，包括:
主控模塊，用于閘機系統(tǒng)的啟動和初始化，執(zhí)行通行邏輯控制，以及與上位機的業(yè)務通訊，所述主控模塊包括主控板和副控板；
電機模塊，用于根據(jù)所述主控模塊的指令，執(zhí)行對閘機驅動電機運行的控制；
光幕識別模塊，用于接收光幕設備的識別信號，分析當前通道狀態(tài)并上報所述主控模
塊；
Uart通訊模塊，用于執(zhí)行所述主控模塊與上位機之間的通訊；
Can通訊模塊，用于執(zhí)行主控模塊的主控板和副控板之間的通訊。優(yōu)選地，所述主控板用于執(zhí)行閘機系統(tǒng)的啟動、初始化及運行主控制循環(huán)，以及通過所述Uart通訊模塊與上位機通訊，并且通過所述Can通訊模塊向副控板下達票狀態(tài)和目標門狀態(tài)指令；所述副控板用于根據(jù)主控板下達的所述指令，基于所述光幕識別模塊輸入的通道狀態(tài)執(zhí)行通行邏輯控制。進一步優(yōu)選地，所述主控制循環(huán)包括判斷當前的火警狀態(tài)參數(shù)是否為有效；如是，由主控板執(zhí)行火警處理；如否，則進入主控制循環(huán)的其它步驟。進一步優(yōu)選地，所述副控板執(zhí)行的通行邏輯控制包括根據(jù)所述票狀態(tài)和/或通道狀態(tài)執(zhí)行以下操作:對尾隨或反向闖閘的判斷和控制，閘機空檔是否有人的判斷和控制，超時關門的判斷和相應的關門控制，抱閘或松閘的控制，以及對開關、關閉和緩慢關門的判斷和控制。優(yōu)選地，所述光幕識別模塊獲取光幕檢測區(qū)域中每個分區(qū)當前時刻與上一時刻的狀態(tài)，通過比較當前時刻與上一時刻的狀態(tài)判斷光幕檢測區(qū)域的通行狀態(tài)。
·
可見，本發(fā)明通過對主控模塊設置雙控制器的架構，提高了硬件處理能力，能夠適用復雜和快速的通行邏輯處理，并且結合了電機模塊對電機的有效控制，以及光幕識別模塊對光幕檢測狀態(tài)的有效識別，實現(xiàn)了控制閘機門翼有效開關、根據(jù)不同的通行模式執(zhí)行通行邏輯控制，加強了對超時、反向闖閘、抱閘、火警等情況的應急響應能力，能夠充分適用于大流量閘機的實際應用。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
圖1是本發(fā)明實施例的閘機自動控制電路結構示意 圖2是本發(fā)明實施例中主控模塊執(zhí)行的主控制流程 圖3是本發(fā)明實施例的通行邏輯的門、票狀態(tài)示意 圖4是本發(fā)明實施例中根據(jù)通行邏輯實現(xiàn)開門功能的控制流程 圖5是本發(fā)明實施例中根據(jù)通行邏輯實現(xiàn)關門功能的控制流程 圖6是本發(fā)明實施例中光幕通行邏輯的流程 圖7是本發(fā)明實施例中B區(qū)、C區(qū)空檔是否有人的判定流程；
圖8A是本發(fā)明實施例中正常多張票插入情況下的超時關門控制流程 圖8B是本發(fā)明實施例中人離開光幕狀態(tài)下的超時關門控制流程 圖8C是本發(fā)明實施例中反向闖閘狀態(tài)下的超時關門控制流程圖；圖9A是本發(fā)明實施例中外力檢查抱閘的控制流程 圖9B是本發(fā)明實施例中關門狀態(tài)下光幕檢查抱閘的控制流程 圖1OA是本發(fā)明實施例中根據(jù)光幕各區(qū)狀態(tài)判斷實行開門操作的邏輯流程 圖1OB是本發(fā)明實施例中根據(jù)光幕各區(qū)狀態(tài)判斷實行關門操作的邏輯流程 圖1OC是本發(fā)明實施例中根據(jù)光幕各區(qū)狀態(tài)判斷實行緩慢關門操作的邏輯流程圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，并使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合實施例及實施例附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1是本發(fā)明實施例的閘機自動控制電路結構示意圖。該閘機自動控制電路包括主控模塊1、電機模塊2、光幕識別模塊3、Uart通訊模塊4、Can通訊模塊5。主控模塊I用于執(zhí)行系統(tǒng)啟動、初始化和通行邏輯控制，并且負責與閘機系統(tǒng)的上位機7進行業(yè)務通訊，同時也用于連接火災報警系統(tǒng)FAS 8 (Fire Alarm System, FAS)執(zhí)行報警處理，以及執(zhí)行對聲光電等輔助設備的控制和FLASH讀寫等操作。主控模塊I采用由主控板IA和副控板IB組成的雙控制器架構，主控板IA和副控板IB之間通過Can通訊模塊5進行信息交換。其中主控板IA和副控板IB在控制功能上實現(xiàn)分工，主控板IA負責系統(tǒng)啟動、初始化和主控制循環(huán)的運行，并且控制電機模塊2A操作電機6A執(zhí)行開門、關門操作，以及通過Uart通訊模塊4實現(xiàn)與上位機7的通訊。光幕識別模塊3連接并檢測光幕板13的狀態(tài)。副 控板IB連接光幕識別模塊3，在主控板IA的指令下，根據(jù)光幕識別模塊3反饋的通道狀態(tài)執(zhí)行通行邏輯處理，以及控制電機模塊2B操作電機6B執(zhí)行開門、關門。同時，主控板IA和副控板IB還各自分別控制一部分輔助設備，如圖1所示，主控板IA連接并控制TRE燈9、頂燈10，副控板IB連接并控制前后通行燈11以及蜂鳴器12 ；以上輔助設備通過GPIO端口連接主控板IA或副控板1B，在其控制下產生聲光電提示信號。電機模塊2A、2B根據(jù)主控模塊I的指令，執(zhí)行對閘機驅動電機運行的控制，包括門翼初始位置確定、門翼正確的開關控制以及電機狀態(tài)的監(jiān)測和上報。光幕識別模塊3接收光幕設備的識別信號，根據(jù)識別信號分析當前通道的狀態(tài)，并上報識別結果至主控模塊I。主控模塊I的通行邏輯處理依據(jù)光幕識別模塊3的識別結果，向電機模塊2A、2B下達相應的開門、關門等操作的指令。Uart通訊模塊4執(zhí)行主控模塊I與上位機7之間的通訊，接收上位機的業(yè)務請求，分析后提供給主控模塊；并且將主控模塊的應答信息或主動狀態(tài)上報提交給上位機。Can通訊模塊5則用于執(zhí)行主、副控板之間的通訊。下面具體介紹閘機主控模塊的功能流程:
圖2是主控模塊執(zhí)行的主控制流程圖，由主控模塊的主控板IA循環(huán)執(zhí)行。所述主控制流程包括:(I)初始化:包括對系統(tǒng)數(shù)據(jù)初始化，對Uart通訊模塊4初始化，對副控板IB初始化，對Can通訊模塊5初始化以及對電機模塊2A、2B的初始化；(2)打開設備:包括打開Uart通訊模塊4，打開Can通訊模塊5，打開電機模塊2A、2B，識別是否具有副控板1B，如果有則對打開副控板IB ; (3)執(zhí)行火災報警:判斷當前的火警狀態(tài)參數(shù)G_is_fire是否為有效；如是，表明閘機存在火警狀況，則主控板IA執(zhí)行火警處理程序；如否，則進入主控制流程的下一步驟；(4)讀取Uart通訊模塊4，判斷是否為工廠模式:如是則返回；如否，進入主控制流程的下一步驟；(5)讀取Can通訊模塊5的指令；(6)判斷副控板IB是否有效，如果有效則讀取副控板IB的指令；(7)副控板IB作為狀態(tài)機工作，并向主控板IA上傳事件(Event)數(shù)據(jù)；(8)主控板IA根據(jù)事件數(shù)據(jù),讀取電機模塊2A、2B的信息，并執(zhí)行系統(tǒng)控制，然后返回，進入下一輪循環(huán)。下面介紹主控模塊i的通行邏輯處理。圖3是通行邏輯的門、票狀態(tài)圖；門票各狀態(tài)的變遷基本分為兩個層次，一為有票狀態(tài)和無票狀態(tài)，用iTicketNum參數(shù)標識當前的票狀態(tài)，另一個是關門、開門、超時、反向闖閘等狀態(tài)，通行邏輯主要是根據(jù)有票和無票狀態(tài)實現(xiàn)在關門、開門、超時、反向闖閘等狀態(tài)之間的切換，其目的是實現(xiàn)有票通行、無票阻礙，保證一票只通過一人。圖4至圖10示出了根據(jù)通行邏輯實現(xiàn)不同功能的控制流程圖。下面結合這些附圖對通行邏輯中不同功能的具體實現(xiàn)過程加以詳細介紹。圖4是根據(jù)通行邏輯實現(xiàn)開門功能的控制流程圖。上位機向閘機的主控模塊I發(fā)出有票指令和開門控制請求，主控板IA讀取Uart通訊模塊4獲得上述信息，然后向Can通訊模塊5發(fā)送關于票狀態(tài)和目標門狀態(tài)指令，從而將有票和目標開門的指令信號傳給副控板1B。副 控板IB通過Can通訊模塊5接收到數(shù)據(jù)之后，根據(jù)有票指令將票狀態(tài)參數(shù)iTicketNum設置到有票狀態(tài)，同時根據(jù)開門控制請求，設置為開門狀態(tài)，執(zhí)行0pen_door程序。副控板IB接收光幕識別模塊3上報的識別結果，根據(jù)光幕狀態(tài)判斷是否允許開門，如果允許則副控板IB調用開門函數(shù)，對由它自身控制的電機模塊2A、2B下達開門相應的控制信號，并且執(zhí)行門狀態(tài)上報。副控板IB還把開門指令通過Can通訊模塊5傳給主控板1A，主控板IA收到后相應地調用開門函數(shù)，對由主控板控制的電機模塊下達開門相應的控制信號并執(zhí)行門狀態(tài)上報。在這里，光幕識別模塊3用于通過GPIO中斷獲取光幕檢測區(qū)域中A-D每個分區(qū)的狀態(tài)，包括當前態(tài)與上一時刻狀態(tài)，然后通過與上一次最近光幕狀態(tài)的比對，分析出當前每個區(qū)的狀態(tài)變化。經過分析，每個區(qū)會得到兩種狀態(tài):
1.是否有人
2.方向信息，有正向進入、正向出去、反向進入、反向出去四種情況。光幕識別模塊3獲得A、B、C、D各區(qū)通行狀態(tài)的識別結果，并提供給主控模塊I ;從而主控模塊I可以基于識別的結果按照上文所介紹的控制流程執(zhí)行通行邏輯。圖5示出了根據(jù)通行邏輯實現(xiàn)關門功能的控制流程圖。由副控板IB運行Close_door程序，判斷光幕狀態(tài)是否允許關門，如果允許則調用關閉函數(shù)對由副控板自身控制的電機模塊2A、2B下達關門相應的控制信號，并且執(zhí)行門狀態(tài)上報。同時通過Can通訊模塊5將關閉指令傳給主控板1A，由主控板IA調用關閉函數(shù)并上報門狀態(tài)。圖6具體說明了光幕通行的邏輯流程圖。沿著人們從走進閘機到離開閘機的方向將光幕通行的區(qū)域分為A、B、C、D區(qū)，A、B區(qū)在閘機以外，而C、D區(qū)位于閘機以內。分別執(zhí)行對A區(qū)是否有人、B區(qū)是否有人、C區(qū)是否有人、是否D區(qū)有人且C區(qū)無人、ABCD區(qū)均無人以及 ABCD 區(qū)均有人的判斷，并相應地對 iCurtainNum, enterBSign, enterCSign, dPosLeft,iTicketNum等參數(shù)進行賦值，從而對尾隨、反向闖閘等情形執(zhí)行判斷。圖7示出了 B區(qū)、C區(qū)空檔是否有人的判定流程，其中iB是表示空檔是否有人的參數(shù)，當B區(qū)、C區(qū)的空檔有人時，為了避免行人被關閉的閘機夾傷，則應采用緩慢關門或不關門的操作。圖8A — C分別示出了超時關門情況下的控制流程圖。其中圖8A示出了正常多張票插入情況下的超時關門控制流程圖，圖8B示出了人離開光幕狀態(tài)下的超時關門控制流程圖，圖8C示出了反向闖閘狀態(tài)下的超時關門控制流程圖，其中Cl0Se_d00r和Slow_close_door分別表示正常關門和緩慢關門操作，uiTime參數(shù)表示超時時間。圖9A — B是抱閘松閘處理流程圖，其中圖9A是外力檢查抱閘的控制流程圖，圖9B是關門狀態(tài)下光幕檢查抱閘的控制流程圖。圖1OA — C是根據(jù)光幕各區(qū)狀態(tài)判斷實行開門、關門和緩慢關門的邏輯流程圖，其中圖1OA是開門的邏輯流程圖，圖1OB是關閉的邏輯流程圖，圖1OC是緩慢關門的邏輯流程圖。可見，本發(fā)明通過對主控模塊設置雙控制器的架構，提高了硬件處理能力，能夠適用復雜和快速的通行邏輯處理，并且結合了光幕識別模塊對光幕檢測狀態(tài)的有效識別，實現(xiàn)了控制閘機門翼有效開關、根據(jù)不同的通行模式執(zhí)行通行邏輯控制，加強了對超時、反向闖閘、抱閘、火警等情況的應急響應能力，能夠充分適用于大流量閘機的實際應用。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，本發(fā)明還可以應用在其它設備中；以上描述中的尺寸和數(shù)量均僅為參考性的，本領域技術人員可根據(jù)實際需要選擇適當?shù)膽贸叽纾幻撾x本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護 范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種閘機自動控制電路，其特征在于，包括: 主控模塊，用于閘機系統(tǒng)的啟動和初始化，執(zhí)行通行邏輯控制，以及與上位機的業(yè)務通訊，所述主控模塊包括主控板和副控板； 電機模塊，用于根據(jù)所述主控模塊的指令，執(zhí)行對閘機驅動電機運行的控制； 光幕識別模塊，用于接收光幕設備的識別信號，分析當前通道狀態(tài)并上報所述主控模塊； Uart通訊模塊，用于執(zhí)行所述主控模塊與上位機之間的通訊； Can通訊模塊，用于執(zhí)行主控模塊的主控板和副控板之間的通訊。
2.根據(jù)權利要求1所述的閘機自動控制電路，其特征在于，所述主控板用于執(zhí)行閘機系統(tǒng)的啟動、初始化及運行主控制循環(huán)，以及通過所述Uart通訊模塊與上位機通訊，并且通過所述Can通訊模塊向副控板下達票狀態(tài)和目標門狀態(tài)指令；所述副控板用于根據(jù)主控板下達的所述指令，基于所述光幕識別模塊輸入的通道狀態(tài)執(zhí)行通行邏輯控制。
3.根據(jù)權利要求2所述的閘機自動控制電路，其特征在于，所述主控制循環(huán)包括判斷當前的火警狀態(tài) 參數(shù)是否為有效；如是，由主控板執(zhí)行火警處理；如否，則進入主控制循環(huán)的其它步驟。
4.根據(jù)權利要求2所述的閘機自動控制電路，其特征在于，所述副控板執(zhí)行的通行邏輯控制包括根據(jù)所述票狀態(tài)和/或通道狀態(tài)執(zhí)行:對尾隨或反向闖閘的判斷和控制，閘機空檔是否有人的判斷和控制，超時關門的判斷和相應的關門控制，抱閘或松閘的控制，以及對開關、關閉和緩慢關門的判斷和控制。
5.根據(jù)權利要求1所述的閘機自動控制電路，其特征在于，所述光幕識別模塊獲取光幕檢測區(qū)域中每個分區(qū)當前時刻與上一時刻的狀態(tài)，通過比較當前時刻與上一時刻的狀態(tài)判斷光幕檢測區(qū)域的通行狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種閘機自動控制電路，包括主控模塊，用于閘機系統(tǒng)的啟動和初始化，執(zhí)行通行邏輯控制，以及與上位機的業(yè)務通訊，該模塊包括主控機和副控機；電機模塊，執(zhí)行對閘機驅動電機運行的控制；光幕識別模塊，用于分析當前通道狀態(tài)并上報所述主控模塊；Uart通訊模塊，用于執(zhí)行所述主控模塊與上位機之間的通訊；Can通訊模塊，用于執(zhí)行主控模塊的主控板和副控板之間的通訊。本發(fā)明通過對主控模塊設置雙控制器的架構，并結合了光幕識別模塊對光幕檢測狀態(tài)的有效識別，實現(xiàn)了有效的通行邏輯控制，加強了對超時、反向闖閘、抱閘、火警等情況的應急響應能力，能夠充分適用于大流量閘機的實際應用。
文檔編號G07C9/00GK103235541SQ201310166278
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權日2013年5月8日
發(fā)明者楊云貴, 容易, 李冕, 葉慶和 申請人:易程(蘇州)電子科技股份有限公司