一種自動巡查考勤機器人的製作方法
2023-05-04 00:44:56
一種自動巡查考勤機器人的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及安防【技術領域】，特別一種自動巡查考勤機器人，包括車輪、安裝在車輪上的車體、IC考勤卡，其特徵在於包括考勤機管理模塊和智能小車模塊；所述的考勤機管理模塊包括均與第一單片機電連接的無線模塊、讀卡模塊；所述的智能小車模塊包括均與第二單片機電連接的小車電機驅動器、紅外反射式循跡模塊；所述的小車電機驅動器包括電源、穩壓模塊和驅動電機；考勤機管理模塊的第一單片機與智能小車模塊的第二單片機通信連接。採用本實用新型，被考勤人員不用排隊等待，也不需要組建專用的無線考勤網絡，使用無源IC卡，無輻射。
【專利說明】—種自動巡查考勤機器人
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及安防【技術領域】，尤其涉及一種對監獄服刑人員自動巡查考勤的裝置。
【背景技術】
[0002]監獄作為服刑人員的改造場所，安防監管級別很高，為防止服刑人員逃跑，監獄引進了許多先進的安防設備，例如微波對射，高牆電網等。但百密一疏，越獄事件依然會偶見報端。按時點名制度作為服刑人員管理最為有效的方法一直沿用至今，在監獄管理中佔有較重要的地位。警察按照一定時間間隔對服刑人員進行點名，及時發現存在的問題。但是人工點名方式存在工作量大、速度慢，真正發生突發情況的時候，往往已經錯過了最佳處理時機等缺點。而現有通用考勤方法大多是將考勤機安裝在進門處，刷卡進出門的時候，完成刷卡考勤操作，該方法用於監獄考勤的話，需要服刑人員依次排隊通過刷卡點名，費時費力。
[0003]現在已有一些現場考勤系統，主要有兩種工作方式，方式一使用被動式IC刷卡技術，考勤終端定點安裝，被考勤人員排隊刷卡考勤，該方案缺點是人員參與程度高；方式二使用無線收發的方式讀取用戶ID卡信息，無需人員排隊刷卡，但需要使用有源ID卡，該卡長期佩戴對人體有一定電磁輻射危害，且有源ID卡的通信距離有限，每隔3?5m米便需安裝一個無線讀卡器，對於一個面積較大的監獄來說，系統組網安裝成本較高。
【發明內容】
[0004]所要解決的技術問題
[0005]本實用新型要解決現有考勤終端定點安裝，被刷卡人員排隊依次刷卡，刷卡操作費時費力；使用有源ID卡，雖可實現遠距離傳輸，理論上可以無需排隊，但讀卡器作用距離有限，必須按照每隔3?5米間隔安裝布網，工程安裝組網成本高等問題。
[0006]技術方案是
[0007]為了解決上述問題，本實用新型的技術方案是一種自動巡查考勤機器人，包括車輪、安裝在車輪上的車體、IC考勤卡，其特徵在於包括安裝在車體上的考勤機管理模塊和智能小車模塊；所述的考勤機管理模塊包括均與第一單片機電連接的無線模塊、讀卡模塊；所述的智能小車模塊包括均與第二單片機電連接的小車電機驅動器、紅外反射式循跡模塊；所述的小車電機驅動器包括電源、穩壓模塊和驅動電機；考勤機管理模塊的第一單片機與智能小車模塊的第二單片機通信連接。
[0008]所述的紅外反射式循跡模塊，該模塊的主要作用是對地面上的路徑進行探測，循跡跟蹤。所述的電機驅動模塊控制電機的啟停、加減速、轉彎等動作。讀卡模塊由高度集成的非接觸式讀寫卡晶片構成，它的內部發送器部分可以驅動讀卡天線，激活靠近的IC卡，並與其通信；用戶IC卡靠近讀卡天線時，能量通過空間耦合傳輸到IC卡中，IC卡被激活，然後IC卡與讀卡晶片可以進行無線數據交換。
[0009]進一步地，智能小車模塊還包括超聲波反射避障模塊，其與所述的第二單片機電連接，探測前向路徑上的障礙物，在前方有障礙時物，考勤機器人停下來並發出聲光報警，提醒附近人員將障礙物挪開，障礙物挪開之後，小車繼續前行。
[0010]進一步地，智能小車模塊還包括第二 EEPROM存儲單元，其與所述的第二單片機電連接，用於存儲系統關鍵變量，進行斷電保護，可提高數據的安全性。
[0011]進一步地，考勤機管理模塊還包括第一 EEPROM存儲單元，其與所述的第一單片機電連接，用於存儲考勤數據，該存儲晶片有斷電保護功能，可提高數據的安全性。
[0012]進一步地，考勤機管理模塊還包括蜂鳴器，其與所述的第一單片機電連接，用於發出滴滴的報警提示音，用於提醒用戶刷卡，優選地蜂鳴器與第一單片機通過普通I / O 口連接。
[0013]進一步地，考勤機管理模塊還包括數碼管或液晶屏顯示裝置，所述的顯示裝置與所述的第一單片機電連接，用於指示智能考勤機器人的工作狀態，指示系統工作狀態。
[0014]自動巡查考勤機器人工作流程:如圖1所示，自動巡查考勤機器人2從設定的起點出發，沿著循跡軌跡13向前運行，運行的過程中，不斷發出滴滴的提示報警音；當路過服刑人員14的身邊時，服刑人員用與自己身份關聯IC卡，在自動巡查考勤機器人的讀卡器上刷卡，刷卡成功後，自動巡查考勤機器人發出滴的提示音，並停車兩秒，用於服刑人員確認本次操作成功；停止時間到之後，自動巡查考勤機器人繼續沿著軌跡13，到達下一位服刑人員14的身旁，該服刑人員刷卡，然後自動巡查考勤機器人按照循跡路線依次走完全程，最後到達停車點12，執行停車操作，並等民警卡刷卡，待民警刷卡確認之後，結束本次考勤操作，開始啟動無線模塊，上傳考勤數據到控制中心。
[0015]有益效果
[0016]1.自動巡查考勤機器人按照事先設定好的軌跡智能化移動，被考勤人員原地等待刷卡考勤，無需排隊等待，節省人力，提高了效率。
[0017]2.自動巡查考勤機器人智能化移動，無需對讀卡器按照所需間隔進行布網，大大節省了組網成本。
[0018]3.自動巡查考勤機器人將完成的考勤數據通過無線方式自動上傳到上位機數據中心，無需有線連接。
[0019]4.將服刑人員卡與警察卡進行權限區分，巡查考勤操作需要警察的參與，防止警察過度依賴本巡查系統。
[0020]5.自動巡查考勤機器人智能化移動，配合使用無源IC卡，該卡在不工作的時候不帶電、無電磁輻射，易於實現遠距考勤擴展。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1自動巡查考勤機器人巡查示意圖。圖中:2、智能巡查考勤機器人；12、考勤機器人停車標誌位；13、智能考勤機器人巡查軌跡；14、服刑人員改造工作座位；15、車間的工作平臺。
[0022]圖2自動巡查考勤機器人結構示意圖。
[0023]圖3自動巡查考勤機器人控制系統結構簡圖。
[0024]圖4自動巡查考勤機器人控制系統結構連接圖【具體實施方式】
[0025]如圖1-4所示，自動巡查考勤機器人的底部行走機構，由底盤26、驅動車輪的電機22、安裝於底盤下方的車輪21和萬向輪23組成；信號處理部分由安裝在底盤26的上方的控制電路構成，主要由考勤管理模塊24和智能小車模塊25兩個部分構成；兩系統可獨立工作，也可以協同工作。所述的考勤機管理模塊24包括與第一單片機電連接的無線模塊、讀卡器模塊，以及IC考勤卡；所述的智能小車模塊25包括均與第二單片機電連接的小車電機驅動器、紅外反射式循跡模塊；所述的小車電機驅動器包括電源、穩壓模塊和驅動電機22 ;考勤機管理模塊24的第一單片機IC1STC11F32XE與智能小車模塊25的第二單片機IC2STC89C52之間通過串行通信連接。
[0026]所述的紅外反射式循跡模塊由並排安裝的5路紅外反射探頭27組成。工作原理是利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射強度的特點，在巡查小車行駛過程中，不斷向地面發射紅外光，當紅外光遇到普通地面時，發生漫反射，反射光被紅外反射式循跡模塊的紅外接收器接收到，該信號經施密特觸發器整形之後輸出低電平。如果遇到由黑色線構成的巡查軌跡13時，由於黑色軌跡對紅外線具有吸收作用，循跡模塊的紅外接收傳感器將接收不到紅外線，該信號經施密特觸發器整形之後輸出高電平。循跡模塊的高低電平信號送入到第二單片機輸入口，第二單片機根據輸入高低電平的不同確定黑色線與當前自動巡查考勤機器人運行方向之間的關係；假如自動巡查考勤機器人的運行方向偏離黑色軌跡線13，第二單片機將通過控制P2.0?P2.4埠的輸出，對自動巡查考勤機器人的運動方向做出相應調整，使其回到原來的運動方向。例如假如自動巡查考勤機器人向左偏離運動軌跡，第二單片機將控制P2.0、P2.1輸出引腳，使左側電機加速行駛，使小車回到正常運動軌跡上來；反之則亦然。
[0027]所述電機驅動模塊IC3L298N的4個輸入端分別接第二單片機IC2STC89C52的P2.0?2.3引腳，其中P2.0，P2.1控制左路電機的正反轉與啟停，P2.2，P2.3控制右路電機的正反轉與啟停，配合萬向輪可以實現小車的啟停、直行、加減速、轉彎等動作。該模塊配合紅外反射式循跡模塊的反饋信號，可以實現自動巡查考勤機器人按照預定路徑的巡查工作。
[0028]讀卡模塊由高度集成的非接觸式讀寫卡晶片MFRC522構成，它的內部發送器部分可以驅動讀卡天線，激活靠近的IC卡，並與其通信；用戶IC卡靠近讀卡天線時，能量通過空間率禹合傳輸到IC卡中，IC卡被激活,然後IC卡與讀卡晶片可以進行無線數據交換。該模塊與第一單片機IC1STC11F32XE之間通過SPI 口進行數據的傳輸，第一單片機IC1STC11F32XE設有專門的SPI 口，因此使用引腳P3.3，P3.4，P3.5模擬SPI通信操作與讀卡模塊進行數據交互；引腳P3.2接讀卡模塊的RST引腳，高低電平的變化，可以控制讀卡模塊的啟停操作。
[0029]進一步地，智能小車模塊還包括超聲波反射避障模塊，其與所述的第二單片機IC2STC89C52的P2.4，P2.5連接，探測前向路徑上的障礙物，在前方有障礙時物，所述的P2.5上將輸入一個低電平控制信號，第二單片機IC2STC89C52根據電平的變化，控制自動巡查考勤機器人停下來並發出聲光報警，提醒附近人員將障礙物挪開，障礙物挪開之後，小車繼續前行。
[0030]進一步地，智能小車模塊還包括具有斷電保持的第二 EEPROM存儲單元IC424LC16，其與所述的第二單片機IC2STC89C52的Pl.6，1.7引腳相連接，IC2STC89C52晶片通過I2C總線協議讀寫EEPROM中的數據，該存儲晶片主要用於存儲系統關鍵變量，用於斷電保護，以可提高數據的可靠性。
[0031]進一步地，考勤機管理模塊還包括第一 EEPROM存儲單元，其與所述的第一單片機IC1STC11F32XE的P4.0，4.1引腳電連接，該存儲晶片用於存儲考勤數據，防止系統斷電造成的數據損失，可提高數據的安全性。
[0032]進一步地，考勤機管理模塊還包括蜂鳴器，其與所述的第一單片機IC1STC11F32XE的P2.7引腳電連接，用於發出滴滴的報警提示音，用於提醒用戶刷卡。
[0033]進一步地，考勤機管理模塊還包括數碼管或液晶屏顯示裝置，所述的顯示裝置與所述的第一單片機電連接。所述的數碼管與第一單片機IC1STC11F32XE的Pl.0?Pl.7和P2.0?P2.3引腳電連接，該數碼管顯示裝置可以同時顯示4位十進位數，考勤操作成功I人次，顯示裝置的顯示數就會加1，可用於實時顯示系統當前成功刷卡考勤人員的總數。
[0034]進一步地，考勤管理模塊還包括短距無線通信NRF24L01模塊，該模塊工作在
2.4GHz頻率，在本系統中主要負責智能考勤系統與控制中心之間的無線通信，該模塊與所述的第一單片機IC1STC11F32XE埠 P2.4，P2.5，P2.6連接，ICl模仿SPI方式與短距無線模塊進行數據的交換。
[0035]自動巡查考勤機器人的工作原理，巡查考勤工作開始時，系統首先對各項參數進行初始化；然後民警將自動巡查考勤機器人2放到巡查路徑的起點，智能小車模塊25在紅外反射式循跡模塊的幫助下，實時檢測預定好的巡查路徑13，根據探測結果，實時調整電機控制模塊L298N的輸出，實現自動巡查機器人沿著巡查路徑13向前巡查，並在行進過程中發出滴滴的提示音。
[0036]當自動巡查考勤機器人巡查到服刑人員14的身邊時，服刑人員14使用與自己身份相關聯的IC卡，在考勤管理模塊24的讀卡天線上刷卡，考勤管理模塊讀取該服刑人員的身份信息，信息讀取成功之後，該模塊將發出「滴」的一聲提示音，同時更新數碼管顯示模塊上的刷卡成功總數(原示數加I);考勤管理模塊24同時向智能小車模塊25發出指令，讓考勤機器人2停車兩秒；方便附近其他服刑人員的刷卡操作。停車兩秒時間到了之後，自動巡查考勤機器人將繼續沿著軌跡13前進，到達下一位服刑人員14的身旁，該服刑人員14刷卡，考勤機器人執行與上一刷卡操作一樣的動作，然後沿著循跡路線13依次巡查完整個車間，最後到達停車點22，執行停車操作。等待民警使用超級權限卡刷卡，啟動自動巡查考勤機器人的數據上報工作，數據通過短距無線模塊NRF24L01向主控中心上報數據，數據中心在接收完上報數據之後，將反饋一個應答信息，則本次考勤操作完成。
[0037]以上實施例僅是針對本實用新型做解釋性闡述，並不局限於該種實施方式，能夠實現本實用新型目的其他任何等同變換方式皆屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種自動巡查考勤機器人，包括車輪、安裝在車輪上的車體、IC考勤卡，其特徵在於包括安裝在車體上的考勤機管理模塊和智能小車模塊；所述的考勤機管理模塊包括均與第一單片機電連接的無線模塊、讀卡模塊；所述的智能小車模塊包括均與第二單片機電連接的小車電機驅動器、紅外反射式循跡模塊；所述的小車電機驅動器包括電源、穩壓模塊和驅動電機；考勤機管理模塊的第一單片機與智能小車模塊的第二單片機通信連接。
2.基於權利要求1所述的自動巡查考勤機器人，其特徵在於，智能小車模塊還包括超聲波反射避障模塊，所述的超聲波反射避障模塊與所述的第二單片機電連接。
3.基於權利要求2所述的自動巡查考勤機器人，其特徵在於，智能小車模塊還包括第二 EEPROM存儲單元，所述的第二 EEPROM存儲單元與所述的第二單片機電連接。
4.基於權利要求1或3所述的自動巡查考勤機器人，其特徵在於，考勤機管理模塊還包括第一 EEPROM存儲單元，所述的第一 EEPROM存儲單元與所述的第一單片機電接。
5.基於權利要求4所述的自動巡查考勤機器人，其特徵在於，考勤機管理模塊還包括蜂鳴器，所述蜂鳴器與所述的第一單片機電連接。
6.基於權利要求5所述的自動巡查考勤機器人，其特徵在於，考勤機管理模塊還包括數碼管或液晶屏顯示裝置，所述顯示裝置與所述的第一單片機電連接。
【文檔編號】G07C1/00GK203689580SQ201320689362
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】熊淵琳 申請人:江蘇海事職業技術學院, 熊淵琳