CN202650103U - 一种远距离感应门禁*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种远距离感应门禁***，包括标签卡、门禁控制器、固定在门框上的读卡器和超声波发生器，所述的读卡器包括第一无线收发模块，控制第一无线接收模块和超声波发生器分别周期性发送射频信号和超声波信号的第一控制器，所述的标签卡包括超声波接收器和第二无线收发模块以及第二控制器，所述第二控制器分别通过第二无线收发模块和超声波接收器接收射频信号和超声波信号，计算超声波信号的传输距离，并通过第二无线收发模块发出距离信号，第一控制器通过第一无线收发模块接收距离信号，将超声波信号的传输距离与设定阈值比较，控制门的开闭。本实用新型传输距离远，大大提高了开门效率，传输距离可调，更加方便灵活。

Description

一种远距离感应门禁***

技术领域

本实用新型涉及一种门禁***，尤其涉及一种远距离感应门禁***。

背景技术

门禁***，又称出入管路控制***，是一种管理人员进出的数字化管理***。常见的门禁***有：密码门禁***，接触式IC卡门禁***，感应式IC卡门禁***，指纹虹膜掌型生物识别门禁***等。

密码门禁***由于其本身的安全性弱和便捷性差已经面临淘汰，指纹虹膜掌型生物识别门禁******安全性高，但成本高，由于拒识率和存储容量等应用瓶颈问题而没有得到广泛的市场认同。接触式IC卡门禁***需要手持卡片刷卡，无法实现远距离感应，反应速度慢，便捷性差，无法实现全自动化。

公开号为CN102393979A的发明专利公开了一种门禁***，包括服务器、门禁控制器、门禁读卡器、平移门控制器、个人识别卡和感应门，所述门禁控制器通过连接线与服务器、门禁读卡器和平移门控制器相连，其特征在于，在所述读卡器与感应门之间还设有一个用来检测人员是否进门，并将开门输出信号传给所述平移门控制器的感应门探测器，所述感应门探测器通过电路分布连接门禁控制器和平移门控制器。该专利门禁***在不增加考勤及门禁设备的情况下，对考勤和门禁***做了优化整合，可以在不开门的情况下只记录考勤信息，延长了感应门的使用寿命。

公开号为CN1936970A的发明专利公开了一种能够抑制成本并进行准确迅速处理的门禁***，在用户通过门禁时，区域A中从无线终端读取识别信息与检票信息，并进行根据检票信息判断可否通行的处理。将判断为可通行的无线终端的识别信息与更新检票信息，彼此关联起来存储在服务器中。用户通过了门禁之后，在区域B中从无线终端读取识别信息，如果所读取的识别信息与服务器的中所存储的识别信息相一致，便将对应该识别信息的更新检票信息，写入到无线终端中，更新无线终端的检票信息。

上述专利公开的门禁***均不能实现远距离感应，使用不够便捷。

实用新型内容

本实用新型公开了一种远距离感应门禁***，解决了现有不能远距离感应，便捷性差的问题。

一种远距离感应门禁***，包括标签卡、门禁控制器、以及固定在门框上的读卡器和超声波发生器，

所述的读卡器包括：

第一无线收发模块；

第一控制器，控制第一无线接收模块和超声波发生器分别周期性地发出射频信号和超声波信号；通过第一无线收发模块接收距离信号，将超声波信号的传输距离与设定阈值比较，输出控制信号给门禁控制器；

所述的标签卡包括：

超声波接收器；

第二无线收发模块；

第二控制器，分别通过第二无线收发模块和超声波接收器接收射频信号和超声波信号，计算超声波信号的传输距离，并通过第二无线收发模块发出距离信号。

超声波发生器和第一无线发射模块发生超声波信号和射频信号，当持标签卡的用户向门靠近时，第二无线收发模块会接收到固定频率的射频信号，此时第二控制器开始计时，当超声波接收器收到超声波信号后，则记录时间；由于超声波在空气中的传播速率是固定不变，而且射频信号的传播速率远大于声波传播速率，射频信号的传播时间可以忽略不计，因此可以根据计时时间计算标签卡与超声波发生器之间的距离。

由于超声波信号和射频信号是周期性发送的，因此标签卡可以实时返回它与超声波发射器之间的距离，当该距离小于等于设定的阈值时，则第一控制器控制门禁开启。由上可见，信号发射的周期应不小于上述过程的处理时间，但是周期太大，则反应时间过长，信号发射周期优选为200～1000ms。由于射频信号频率是固定的，只有特定的标签卡才能识别，优选为2.4GHZ。

上述技术方案仅仅能够实现门禁控制，不适于考勤管理，优选的，门禁***还包括存储管理标签卡信息的上位机，所述上位机通过串口数据线与读卡器连接。上位机中通过数据库***管理大量的持卡人信息以及对应的标签卡信息，第二控制器在发射距离信号的同时将标签卡信息发送给第一控制器，第一控制器将标签卡信息传送给上位机，上位机查找对应的持卡人信息，根据时间等约束条件，作出考勤判断。

标签卡包括便携式电源，便携式电源为标签卡的运行提供能量，便于安装、更换和使用，它可以是锂离子电池等。

标签卡包括控制便携式电源的开关，在标签卡接近门禁区域时，它作出逻辑判断，恢复正常供能模式，可以节约电源，延长标签卡的使用时间。

由于超声波在门闭合时传输性能不稳定，为了保证门在关闭状态时，门的内外两侧都能有足够能量的超声波覆盖，优选的，所述超声波发生器数量为两个，分别设置在门框的内外两侧。

为了能够实现标签卡的位置定位，所述超声波发生器的数量为至少3个，且不共线。

优选的，读卡器和超声波发生器固定在门框顶部，可以有效防止阻碍物对信号的遮挡，方便超声波信号和无线信号的传递。

超声波发生器为喇叭。

优选的，所述第一控制器包括第一微处理器，受第一微处理器控制的上位机串口电路、门禁控制电路和第二微处理器，以及受第二微处理器控制的超声波激发电路，包含两个微处理器性能更为优越。串口电路用于与上位机之间连接通信，门禁控制电路主要是发出门禁信号给门禁控制器，而激发电路发出激发信号给超声波发生器，使其发出超声波。

优选的，所述的第二控制器包括第三微处理器、受第三微处理器控制的超声波处理电路，超声波处理电路主要是用于将接收信号进行平滑、除噪等处理，以更准确地获取超声波信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)通过远距离的定位和定位信息判定门禁动作，解决了刷卡式门禁出入门手持卡片刷卡的问题；

(2)门禁感应有效距离远，大大提高了开门效率，同时释放了用户的双手，出入门变得更加自由；

(3)本实用新型通过调节阈值大小来改变门禁触发的范围，能根据人流量灵活设定，方便用户使用；

(4)每张标签卡与读卡器的发射频率必须一致，才能互相通信，使得本实用新型安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型门禁***的结构示意图。

图2为本实用新型门禁***的模块结构示意图。

图3为本实用新型门禁***第一控制器的模块结构示意图。

图4为本实用新型门禁***第二控制器的模块结构示意图。

图5为本实用新型门禁***第一无线收发模块的模块结构示意图。

图6为本实用新型门禁***第二无线收发模块的模块结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种远距离感应门禁***，包括标签卡2、门禁控制器4、固定在门框上的读卡器1和分别设置在门框顶部的内外两侧的两个超声波发生器31、32，读卡器1由第一控制器11和第一无线收发模块12组成；标签卡2由第二控制器21、第二无线收发模块22、超声波接收器23组成。超声波发生器3由金瓷公司特别定制，内部编号为A-A-0013，该超声波发生器易于安装，频率输出稳定。超声波接收器23选用MEAS公司生产的PVDF超声波接收器。门禁控制器选用TCP\IP联网单门双向控制器。

第一控制器11由型号均为MSP430f5510的主MCU111和辅MCU112、为MCU供电的电源模块116、门禁控制电路115、第一超声波激发电路113、第二超声波激发电路114、上位机串口电路117组成，主MCU111控制辅MCU112，辅MCU112通过第一超声波激发电路113和第二超声波激发电路114分别激发第一超声波发生器31和第二超声波发生器32发出超声波，主MCU111控制门禁控制电路115，将门禁信号发送给门禁控制器4，上位机5和主MCU111通过上位机串口电路117实现相互通信。

第一无线收发模块12主要用于发送和接收无线射频信号，由分别专门用于发射无线信号和专门用于接收无线信号的型号为nRF24L01+的第一无线通信MCU122和第二无线通信MCU121组成，两块无线通信MCU各自使用不同的信号处理电路、不同的天线、不同的工作子频段进行工作，可以提高信道的使用率，降低收发之间的碰撞冲突。两块无线通信芯片分别工作在2.40GHZ频率和2.45GHZ频率，第一无线收发模块12通过两块无线通信MCU与第一控制器11实现相互通信，第一无线通信MCU122和接收天线126之间有第一信号处理电路124，第二无线通信MCU121和发射天线125之间有第二信号处理电路123。第一控制器11通过第一无线收发模块12与第二控制器21之间实现射频信号的通信。

第二控制器21由型号为MSP430F2112的主MCU211、为MCU供电的便携式电源213、超声波处理电路212组成，MCU211通过超声波处理电路212读取超声波接收器23接收到的信息。

第二无线收发模块22主要用于发送和接收无线射频信号，由第三信号处理电路222、收发天线223、型号为nRF24L01+的第三无线通信MCU221组成，第三无线通信MCU221与第二控制器21直接实现相互通信，第二无线收发模块22通过收发天线223发送和接收第一无线收发模块12的信息，为了减少收发天线体积，将无线信号结合成接收和发射一体的宽频天线，收发天线通过第三信号处理电路222与第三无线通信MCU221实现互相通信。

标签卡2内部的电源选用昊诚能源公司特别定制的锂离子电池，编号为P-W-0006，该电池体积小容量大，能够延长使用时间。

本实用新型门禁***工作原理如下：

第一超声波发生器31和第一无线收发模块12每隔500ms发射40KHz频率的超声波信号和固定频率为2.4GHZ的射频信号，当持标签卡2的用户向门靠近时，第二无线收发模块22会接收到频率为2.4GHZ的射频信号，此时第二控制器21开始计时，当超声波接收器23接收到第一超声波发生器31发射的超声波信号后，第二控制21器记录第一个时间值T1，继续计时，当超声波接收器23接收到第二超声波发生器32发射的超声波信号后，第二控制器记录第二个时间值T2，此时计时器停止计时并清零，由于超声波在空气中的传播速率为固定值K，而且射频信号的传播速率远大于超声波的传播速率，射频信号的传播时间可以忽略不计，因此利用第二控制器21计算时间T1、T2与传播速率K的乘积，再通过预先设定的程序，处理得到标签卡与超声波发生器之间的2个距离S1和S2。

第二控制器21控制第二无线收发模块22，将距离S1、S2和标签卡信息通过2.45GHZ的射频信号发送给读卡器1，第一无线收发模块12接收到标签卡信息和距离S 1和S2后，通过第一控制器11将所得标签卡信息传送给上位机5，上位机5根据数据库查找对应的持卡人信息，若与数据库信息匹配，则根据时间等约束条件作出考勤判断，同时将距离S1和S2与第一控制器11的两个初始阈值比对，当距离S1或S2小于或等于两个初始阈值时，输出开门信号给门禁控制器4。

Claims (10)

1.一种远距离感应门禁***，其特征在于，包括标签卡(2)、门禁控制器(4)、以及固定在门框上的读卡器(1)和超声波发生器(3)，

所述的读卡器(1)包括：

第一无线收发模块(12)；

第一控制器(11)，控制第一无线接收模块(12)和超声波发生器(3)分别周期性地发出射频信号和超声波信号；通过第一无线收发模块(12)接收距离信号，将超声波信号的传输距离与设定阈值比较，输出控制信号给门禁控制器(4)；

所述的标签卡(2)包括：

超声波接收器(23)；

第二无线收发模块(22)；

第二控制器(21)，分别通过第二无线收发模块(22)和超声波接收器(23)接收射频信号和超声波信号，计算超声波信号的传输距离，并通过第二无线收发模块(22)发出距离信号。

2.根据权利要求1所述的远距离感应门禁***，其特征在于，包括存储管理标签卡信息的上位机(5)，所述上位机(5)通过串口数据线与读卡器(1)连接。

3.根据权利要求1所述的远距离感应门禁***，其特征在于，所述标签卡(2)包括便携式电源。

4.根据权利要求3所述的远距离感应门禁***，其特征在于，所述标签卡(2)包括控制便携式电源的开关。

5.根据权利要求1所述的远距离感应门禁***，其特征在于，所述的超声波发生器(3)数量为两个，分别设置在门框的内外两侧。

6.根据权利要求1所述的远距离感应门禁***，其特征在于，所述的超声波发生器(3)数量为至少3个，且不共线。

7.根据权利要求1、5或6所述的远距离感应门禁***，其特征在于，所述的读卡器和超声波发生器固定在门框顶部。

8.根据权利要求1所述的远距离感应门禁***，其特征在于，所述超声波发生器(3)为喇叭。

9.根据权利要求1所述的远距离感应门禁***，其特征在于，所述第一控制器(11)包括第一微处理器(111)，受第一微处理器(111)控制的上位机串口电路(117)、门禁控制电路(115)和第二微处理器(112)，以及受第二微处理器(112)控制的超声波激发电路。

10.根据权利要求1所述的远距离感应门禁***，其特征在于，所述的第二控制器(21)包括第三微处理器(211)、受第三微处理器(211)控制的超声波处理电路(212)。

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