本发明涉及一种智能门禁控制装置。包括：信息鉴权模块，用于判断采集到的访问用户信息是否和本地存储模块中的用户信息一致，并基于判断结果向开关控制模块发送开关信号；开关控制模块，基于接收到的所述开关信号控制继电器进而实现磁锁的开关功能；备用供电模块，基于超级电容作为备用电源以在断电情况下由供电模块提供系统电源。因此，本装置大大缩短了刷卡识别的延迟，提高了用户的体验；本装置采用两路互斥信号控制继电器，增强系统的鲁棒性。本装置采用采用超级电容作为备用供电模块，解决了纽扣电池固有的局限性。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 112381984 A (43)申请公布日 2021.02.19 (21)申请号 9.8 (22)申请日 2019.10.31 (71)申请人 北京城建设计发展集团股份有限公 司 地址 100037 北京市西城区阜成门北大街 五号 (72)发明人 王汉军张涛张燕夏再琦 (74)专利代理机构 北京天奇智新知识产权代理 有限公司 11340 代理人 李振文 (51)Int.Cl. G07C 9/22 (2020.01) 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (54)发明名称 一种智能门禁控制装置 (57)摘要 本发明涉及一种智能门禁控制装置。包括： 信息鉴权模块，用于判断采集到的访问用户信息 是否和本地存储模块中的用户信息一致，并基于 判断结果向开关控制模块发送开关信号；开关控 制模块，基于接收到的所述开关信号控制继电器 进而实现磁锁的开关功能；备用供电模块，基于 超级电容作为备用电源以在断电情况下由供电 模块提供系统电源。因此，本装置大大缩短了刷 卡识别的延迟，提高了用户的体验；本装置采用 两路互斥信号控制继电器，增强系统的鲁棒性。 本装置采用采用超级电容作为备用供电模块，解 决了纽扣电池固有的局限性。 A 4 8 9 1 8 3 2 1 1 N C CN 112381984 A 权利要求书 1/1页 1.一种智能门禁控制装置，其特征在于，包括： 信息鉴权模块，用于判断采集到的访问用户信息是否和本地存储模块中的用户信息一 致，并基于判断结果向开关控制模块发送开关信号； 开关控制模块，基于接收到的所述开关信号控制继电器进而实现磁锁的开关功能； 备用供电模块，基于超级电容作为备用电源以在断电情况下由供电模块提供系统电 源。 2.根据权利要求1所述的一种智能门禁控制装置，其特征在于，所述信息鉴权模块在 SDRAM中按照用户标识号顺序存储用户授权信息，并且以用户标识号为依据采用插入排序 法将新增加的授权信息插入到SDRAM中。 3.根据权利要求2所述的一种智能门禁控制装置，其特征在于，所述信息鉴权模块采用 二分法将采集到的访问用户信息和SDRAM中存储的用户授权信息进行比对。 4.根据权利要求2所述的一种智能门禁控制装置，其特征在于，所述开关控制模块中使 用两个相互隔离的光耦芯片U1和光耦芯片U2共同驱动RL1继电器，其中U1使用低电平信号 驱动，U2使用高电平信号驱动。 5.根据权利要求4所述的一种智能门禁控制装置，其特征在于，光耦芯片U1中三极管的 发射极和光耦芯片U2中三极管的基极之间连接有电阻R2和LED，并且光耦芯片U1中三极管 的发射极和光耦芯片U2中三极管的基极之间还连接有二极管D1。 6.根据权利要求1所述的一种智能门禁控制装置，其特征在于，所述备用供电模块包 括： 超级电容SC1，其两端并联有电容C1，所述超级电容的一端接地，另一端通过电阻R1和 二极管D1连接充电电源； 所述充电电源通过电容C2接地。 2 2 CN 112381984 A 说明书 1/4页 一种智能门禁控制装置 技术领域 [0001] 本发明涉及一种智能门禁控制装置，属于轨道交通技术领域。 背景技术 [0002] 门禁系统是轨道交通综合自动化系统中的安防系统。轨道交通线门禁系统(ACS) 由中央管理级、车站管理级(车站、车辆段及控制中心)、门禁终端设备、门禁卡及相应通信 网络组成。目前门禁智能控制单元作为门禁系统中使用最多的设备，实现对各分散的无智 能控制的设备进行的信息采集、存储、处理、控制、交换、上传，门禁智能控制单元的功能在 一定程度上对门禁系统的功能起到决定性的作用。 [0003] 门禁智能控制单元内部结构图如图1所示，主要包括嵌入式处理模块、存储模块、 输入模块、输出模块、RS485通信模块、网络通信模块、备用供电模块。其中存储模块包含 NAND Flash存储和同步动态随机存取内存(synchronous dynamic random-access memory，简称SDRAM)。输出模块主要输出相应的信号，控制继电器进而实现磁锁的开关功 能。门禁智能控制单元的实时时钟(Real_Time Clock,RTC)在断电情况下由备用供电模块 提供。 [0004] 门禁智能控制单元的存储模块包含NAND Flash存储和SDRAM存储，NAND Flash存 储主要为了永久性的存储授权信息、配置参数信息、日志信息，SDRAM存储是临时存储授权 信息，方便更快速的匹配用户信息，完成授权功能。在SDRAM中可以实现快速授权，但是一旦 存储授权信息量过大，也会面临急剧增加的时间损耗，降低用户的体验。 [0005] 输出模块主要输出相应的信号，控制继电器进而实现磁锁的开关功能。目前市面 上流行的继电器控制方案都是采用单一信号触发控制继电器，实现磁锁的开关功能。单一 信号触发控制继电器一旦运行在电磁干扰信号多、运行环境振动强、工作噪音大等复杂环 境下，容易因为外接的干扰对单一信号加强或者损耗，进而引起继电器的误动作。 [0006] 门禁智能控制单元的实时时钟(Real_Time Clock,RTC)，在断电情况下由供电模 块提供。供电模块均采用纽扣电池。确保门禁智能控制单元断电的时候，实时时钟仍未掉 电，原来设定好的实时时钟信息就不会丢失，那么每次断电后，就不需要重新设计时钟信 息，这样就不会给用户使用带来很多不必要的麻烦。目前市面上的备用供电模块均采用纽 扣电池，但由于电池寿命有限需要不定期的更换，此外，纽扣电池有一定温度使用范围，还 存在电池污染问题，既给用户带来麻烦也不符合建设绿色家园的社会主题。 发明内容 [0007] 本发明主要是解决现有技术所存在的等的技术问题，提供了一种智能门禁控制装 置。 [0008] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的： [0009] 一种智能门禁控制装置，包括： [0010] 信息鉴权模块，用于判断采集到的访问用户信息是否和本地存储模块中的用户信 3 3 CN 112381984 A 说明书 2/4页 息一致，并基于判断结果向开关控制模块发送开关信号； [0011] 开关控制模块，基于接收到的所述开关信号控制继电器进而实现磁锁的开关功 能； [0012] 备用供电模块，基于超级电容作为备用电源以在断电情况下由供电模块提供系统 电源。 [0013] 优选的，上述的一种智能门禁控制装置，所述信息鉴权模块在SDRAM中按照用户标 识号顺序存储用户授权信息，并且以用户标识号为依据采用插入排序法将新增加的授权信 息插入到SDRAM中。 [0014] 优选的，上述的一种智能门禁控制装置，所述信息鉴权模块采用二分法将采集到 的访问用户信息和SDRAM中存储的用户授权信息进行比对。 [0015] 优选的，上述的一种智能门禁控制装置，所述开关控制模块中使用两个相互隔离 的光耦芯片U1和光耦芯片U2共同驱动RL1继电器，其中U1使用低电平信号驱动，U2使用高电 平信号驱动。 [0016] 优选的，上述的一种智能门禁控制装置，光耦芯片U1中三极管的发射极和光耦芯 片U2中三极管的基极之间连接有电阻R2和LED，并且光耦芯片U1中三极管的发射极和光耦 芯片U2中三极管的基极之间还连接有二极管D1。 [0017] 优选的，上述的一种智能门禁控制装置，所述备用供电模块包括： [0018] 超级电容SC1，其两端并联有电容C1，所述超级电容的一端接地，另一端通过电阻 R1和二极管D1连接充电电源； [0019] 所述充电电源通过电容C2接地。 [0020] 因此，本发明具有如下优点：本装置采用快速排序法维护本地有序的用户授权信 息，采用插入排序法增加新增访问用户授权信息，并利用二分法鉴权用户的授权信息，大大 缩短了刷卡识别的延迟，提高了用户的体验。本装置采用两路互斥信号控制继电器，增强系 统的鲁棒性。本装置采用采用超级电容作为备用供电模块，解决了纽扣电池固有的局限性。 附图说明 [0021] 附图1是门禁智能控制单元内部结构图； [0022] 附图2是本发明的一种工作流程图； [0023] 附图3是本发明的继电器驱动电路原理图； [0024] 附图4是本发明的备用供电模块改进原理图； 具体实施方式 [0025] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 [0026] 实施例： [0027] 本实施例提供的一种智能门禁控制装置，包括： [0028] 信息鉴权模块，用于判断采集到的访问用户信息是否和本地存储模块中的用户信 息一致，并基于判断结果向开关控制模块发送开关信号； [0029] 开关控制模块，基于接收到的所述开关信号控制继电器进而实现磁锁的开关功 能； 4 4 CN 112381984 A 说明书 3/4页 [0030] 备用供电模块，基于超级电容作为备用电源以在断电情况下由供电模块提供系统 电源。 [0031] 其中，信息鉴权模块的优化改进流程图如图2所示。 [0032] 信息鉴权模块需要维护本地用户授权信息。对于初始大批授权信息，采用快速排 序法，按照从小到大的顺序，存储在SDRAM中；对于后续单一授权信息的添加，采用插入排序 法，保证SDRAM中的用户授权信息都是有序的。数据的有序性是保证用户鉴权效率的基础。 [0033] 在进行刷卡用户鉴权时，对于有序数据，查找SDRAM中已有的用户信息是否和访问 用户信息一致，采用二分法将会大大缩减时间复杂度，这一优势在匹配大量用户授权信息 时更为明显。对于二分法，最坏情况查找最后一个元素(或者第一个元素)，最大复杂度为O (log2n)，其中n为SDRAM中存储的用户条目。 [0034] 如图3所示，本实施例的开关控制模块中使用两个相互隔离的光耦芯片U1和光耦 芯片U2共同驱动RL1继电器，其中U1使用低电平信号驱动，U2使用高电平信号驱动。光耦芯 片U1中三极管的发射极和光耦芯片U2中三极管的基极之间连接有电阻R2和LED，并且光耦 芯片U1中三极管的发射极和光耦芯片U2中三极管的基极之间还连接有二极管D1。 [0035] U1和U2两个隔离的光耦芯片共同驱动RL1继电器，其中U1使用低电平信号驱动，U2 使用高电平信号驱动，只有当两个信号都有效的时候，才能使继电器动作。U1、U2的控制状 态如下表(0：低电平、1：高电平)： [0036] 表1：继电器驱动原理图 [0037] U1状态 U2状态 继电器状态 门禁状态 0 0 释放 开 1 0 释放 开 0 1 吸合 关 1 1 释放 开 [0038] 比如对门禁常开状态，单一信号触发继电器方案，一旦存在外部干扰，门禁状态有 可能变成关闭状态；改进后两路互斥信号触发继电器方案，外部干扰不可能使两路独立信 号发生互斥的跳转，进而不会改变门禁状态。系统的鲁棒性得到保证。 [0039] 本实施例的备用供电模块包括：超级电容SC1，其两端并联有电容C1，所述超级电 容的一端接地，另一端通过电阻R1和二极管D1连接充电电源；所述充电电源通过电容C2接 地。 [0040] 超级电容具有以下优点： [0041] 循环寿命长。在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后，超级电容器的 特性变化很小，容量和内阻仅降低10％～20％。 [0042] 工作温限宽。由于在低温状态下超级电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大， 因此其容量变化远小于蓄电池。商业化超级电容器的工作温度范围可达-40℃～+80℃。 [0043] 免维护。超级电容器充放电效率高，对过充电和过放电有一定的承受能力，可稳定 地反复充放电，在理论上是不需要进行维护的。 [0044] 绿色环保。超级电容器在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质，且自 身寿命较长，因而是一种新型的绿色环保电源。 [0045] 备用供电模块改进如图4所示，SC1为超级电容，R1为限流电阻，D1为二极管，C1和 5 5 CN 112381984 A 说明书 4/4页 C2为普通电容，当门禁控制单元供电的时候，会给超级电容充电；当设备断电，此时超级电 容仅为实时时钟电路提供电源。 [0046] 由此可见，针对SDRAM中存储大量用户授权信息，一旦用户通过刷卡发出鉴权需 求，比对内存中授权信息消耗时间较长的问题，本实施例通过对比对算法进行优化改进，从 而缩短比对消耗的时间。 [0047] 针对单一信号触发控制继电器一旦运行在电磁干扰信号多、运行环境振动强、工 作噪音大等复杂环境下，容易因为外接的干扰对单一信号加强或者损耗，进而引起继电器 的误动作这一问题，本实施例采用两路互斥信号触发，增加门禁智能控制单元的鲁棒性。 [0048] 针对纽扣电池存在固有问题，比如：使用寿命短、温度范围窄、对环境存在污染等， 本实施例使用超级电容作为备用供电模块的方案。 [0049] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 6 6 CN 112381984 A 说明书附图 1/2页 图1 图2 7 7 CN 112381984 A 说明书附图 2/2页 图3 图4 8 8
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