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技術(shù)文章

探索三輥閘等閘機(jī)的發(fā)展過程

閱讀:3406發(fā)布時(shí)間:2014-7-14

  中國zui早應(yīng)用閘機(jī)是80年代期間,用于地鐵項(xiàng)目中。閘機(jī)作為“自動(dòng)售檢票系統(tǒng)AFC”中的“自動(dòng)檢票機(jī)”的主要設(shè)備,也是目前國人對(duì)閘機(jī)zui早和zui廣泛的理解。90年代后期,閘機(jī)才漸漸出現(xiàn)在普通民用和商用場(chǎng)合,包括寫字樓、商場(chǎng)超市、景區(qū)乃至小區(qū)等。
  
  需要指出的是,閘機(jī)和檢票機(jī)不是*相同的概念。檢票機(jī)包括自動(dòng)檢票機(jī)和便攜式檢票機(jī),自動(dòng)檢票機(jī)是閘機(jī)結(jié)合票務(wù)系統(tǒng)的一種具體應(yīng)用。閘機(jī)的范圍更廣,只要是用于管理人流出入且能滿足一次只通行一人的設(shè)備都可以視為廣義的閘機(jī)。
  
  閘機(jī)的工作原理
  
  根據(jù)對(duì)機(jī)芯的控制方式的不同,分為機(jī)械式、半自動(dòng)式、全自動(dòng)式,。有些廠商會(huì)把半自動(dòng)式稱為電動(dòng)式,把全自動(dòng)式稱為自動(dòng)式。
  
  機(jī)械式是通過人力控制攔阻體(與機(jī)芯相連)的運(yùn)轉(zhuǎn),機(jī)械限位控制機(jī)芯的停止;
  
  半自動(dòng)式是通過電磁鐵來控制機(jī)芯的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止;
  
  全自動(dòng)式是通過電機(jī)來控制機(jī)芯的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止。
  
  通過控制機(jī)芯的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止,從而進(jìn)一步控制攔阻體的開啟和關(guān)閉。
  
  根據(jù)同一臺(tái)閘機(jī)所含機(jī)芯和攔阻體數(shù)量的不同,閘機(jī)可分為單機(jī)芯(包含1個(gè)機(jī)芯和1個(gè)攔阻體)和雙機(jī)芯(包含2個(gè)機(jī)芯和2個(gè)攔阻體,呈左右對(duì)稱形態(tài))。
  
  根據(jù)攔阻體和攔阻方式的不同,可以分為三輥閘、擺閘、翼閘、平移閘、轉(zhuǎn)閘、一字閘等。
  
  閘機(jī)的結(jié)構(gòu)組成
  

  閘機(jī)的基本組成部分包括箱體、攔阻體、機(jī)芯、控制模塊和輔助模塊。
  
  箱體
  
  保護(hù)機(jī)芯、控制模塊等內(nèi)部部件,并起到支撐作用。
  
  主體材質(zhì)通常采用304或316的不銹鋼,輔助材質(zhì)包括有機(jī)玻璃、鋼化玻璃、樹脂、石材或木材等。選材一般需考慮堅(jiān)固、美觀、不易變形,防刮防劃痕,防銹防腐蝕,較易加工固定。
  
  攔阻體
  
  在不允許行人通過的時(shí)候起攔阻作用,允許行人通過時(shí)會(huì)打開放行。一般以門或攔桿的形式實(shí)現(xiàn)。
  
  選材一般需考慮堅(jiān)固,能承受一定的沖擊力,但自身的沖擊力對(duì)人不能有傷害,重量盡量小,美觀,防銹防腐蝕,易于加工固定,損壞后不傷人。
  
  機(jī)芯
  
  由各種機(jī)械部件組成一個(gè)整體(包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)等),利用機(jī)械原理控制攔阻體的開啟和關(guān)閉動(dòng)作。
  
  影響機(jī)芯性能和使用壽命的關(guān)鍵因素包括機(jī)械部件的加工工藝和材質(zhì),以及zui重要的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和相配套的減速機(jī)。
  
  驅(qū)動(dòng)電機(jī)通常采用直流有刷電機(jī)或直流無刷電機(jī)。直流有刷電機(jī)成本較低,控制技術(shù)比較簡(jiǎn)單,因此被國內(nèi)閘機(jī)廠商廣泛采用,但其中的碳刷屬于易損耗件,需要定期維護(hù)和更換。直流無刷電機(jī)無碳刷,不存在此損耗,使用壽命也較長(zhǎng)。如果希望提高機(jī)芯的性能和使用壽命,那么采用性能更好、使用壽命更長(zhǎng)的直流無刷電機(jī)是不錯(cuò)的選擇,尤其是歐洲*的直流無刷電機(jī),其可靠性和耐久性都是普通電機(jī)所無法達(dá)到的,但成本很高,控制技術(shù)也很復(fù)雜。
  
  控制模塊
  
  利用微處理器技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種電氣部件和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制。
  
  微處理器一般采用單片機(jī),但如果控制系統(tǒng)比較復(fù)雜,或是需要與很多其他系統(tǒng)(包括票務(wù)系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等)集成時(shí),并且對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求很高的情況下,需要采用性能更高的ARM處理器甚至Cortex處理器。
  
  簡(jiǎn)單控制電路一般由主控板、電機(jī)控制板及輔助控制板即可實(shí)現(xiàn),復(fù)雜控制電路(如地鐵檢票機(jī))則需要配置專門的工控機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
  
  輔助模塊
  
  包括LED指示模塊、計(jì)數(shù)模塊、行人檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊、權(quán)限輸入模塊、語音提示模塊等。
  
  LED指示模塊:一般由LED點(diǎn)陣或LED顯示屏組成,用于指示閘機(jī)的通行狀態(tài)和方向,有的還包含文字或圖案等提示信息和歡迎信息等。
  
  計(jì)數(shù)模塊:用于記錄通行人數(shù),可通過LED數(shù)碼管或顯示屏顯示出來,可以清零和設(shè)置計(jì)數(shù)上限。
  
  行人檢測(cè)模塊:用于識(shí)別行人的通行狀態(tài),判斷行人是否合法通行,并且可以判斷行人是否處于攔阻體運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi),以保護(hù)行人的人身安全。檢測(cè)模塊的性能非常關(guān)鍵,影響到閘機(jī)的有效性和安全性,主要由硬件--傳感器和軟件--識(shí)別算法這兩個(gè)因素決定。傳感器一般采用紅外光電開關(guān)(比較常見)或紅外光幕,紅外光電開關(guān)又分為成對(duì)使用的對(duì)射式(比較常見)和單個(gè)使用的反射式;閘機(jī)會(huì)采用10對(duì)以上進(jìn)口紅外光電開關(guān),特殊場(chǎng)合會(huì)采用高性能紅外光幕或其他特殊的傳感器。另外識(shí)別算法也很重要,不同行人的身高、步距、速度各不相同,攜帶行李的尺寸和位置也多種多樣,還要考慮到多人連續(xù)通過前后間距(防尾隨),有些場(chǎng)合還要考慮騎自行車通行的情況,閘機(jī)廠商一般會(huì)根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,自行開發(fā)識(shí)別算法,可以有效識(shí)別行人、行李和自行車等常見的通行目標(biāo),并且防尾隨距離可以達(dá)到20mm以內(nèi),該指標(biāo)同時(shí)取決于傳感器識(shí)別精度和算法,普通閘機(jī)防尾隨距離只能達(dá)到100mm。
  
  報(bào)警模塊:閘機(jī)在各種非正常使用狀況下會(huì)觸發(fā)報(bào)警,用于提示或警告行人、管理者和維修者,這些狀況包括非法通行、閘機(jī)異常、上電自檢等,報(bào)警方式包括蜂鳴(比較常見)、燈光、語音等(可以綜合使用)。
  
  權(quán)限輸入模塊:行人在通行之前需要讓閘機(jī)“知道”自己是否具備合法通行的權(quán)限,即“輸入”權(quán)限讓閘機(jī)判斷是否可以放行。輸入方式有很多種,如非接觸式IC卡刷卡方式、生物識(shí)別、輸入密碼、投幣等,簡(jiǎn)單的有直接按鈕通行。該模塊一般與門禁系統(tǒng)或票務(wù)系統(tǒng)相結(jié)合。在自由通行的場(chǎng)合則無需此模塊。
  
  語音提示模塊:這里的語音提示與前面的報(bào)警模塊中的語音報(bào)警不同,主要是用于輔助提示行人相關(guān)的信息,如提示通行門票的類型、歡迎信息等。該模塊不太常用,需要用戶向廠商定制。
  
  閘機(jī)作為一種通道管理設(shè)備,zui本質(zhì)的功能是通過攔阻和放行實(shí)現(xiàn)一次只通過一人,其應(yīng)用對(duì)象是行人(包括攜帶的行李和自行車等),應(yīng)用場(chǎng)合是出入口,但作為智能化通道管理系統(tǒng)的一部分,閘機(jī)可以與其他系統(tǒng)配合用于不同的特殊場(chǎng)合,從而發(fā)揮更大的作用。
  
  目前閘機(jī)配套的系統(tǒng)zui常見的是門禁系統(tǒng)和票務(wù)系統(tǒng)。
  
  門禁系統(tǒng)中,zui早的攔阻方式是電控門,但門無法有效實(shí)現(xiàn)一次只通過一人,并且由于結(jié)構(gòu)和形態(tài)的限制,使用場(chǎng)合比較有限;改用閘機(jī)可以解決這些問題,尤其在建筑物或者封閉地理區(qū)域的出入口,非常適合用閘機(jī)作為門禁系統(tǒng)的攔阻機(jī)構(gòu)。如智能樓宇、政府機(jī)關(guān)、企業(yè)園區(qū)、小區(qū)、廠區(qū)、監(jiān)獄等。
  
  票務(wù)系統(tǒng)的檢票部分與閘機(jī)的關(guān)系更是密不可分,只要是非人工的自動(dòng)檢票,就離不開閘機(jī)。其中zui典型的2個(gè)應(yīng)用類型就是軌道交通和電子門票。軌道交通包括地鐵、高鐵等,已經(jīng)不再將閘機(jī)看做一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品,而是劃歸到自動(dòng)檢票機(jī)的一部分;電子門票主要指各種付費(fèi)參觀娛樂的場(chǎng)合所用的入口自動(dòng)檢票,包括景區(qū)、游樂場(chǎng)、體育館、滑雪場(chǎng)、娛樂場(chǎng)館等。

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