一种带视频采集功能的自动巡查考勤机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及安防【技术领域】，特别一种带视频采集功能的自动巡查考勤机器人，包括车轮、安装在车轮上的车体、IC考勤卡，其特征在于包括考勤机管理模块、智能小车模块和视频模块；所述的考勤机管理模块包括均与第一单片机电连接的无线模块、读卡模块；所述的智能小车模块包括均与第二单片机电连接的小车电机驱动器、红外反射式循迹模块；所述的小车电机驱动器包括电源、稳压模块和驱动电机；所述的视频模块和第一单片机电连接，其包括摄像头、视频控制器和存储器；考勤机管理模块的第一单片机与智能小车模块的第二单片机通信连接。采用本实用新型，被考勤人员不用排队等待，也不需要组建专用的无线考勤网络，使用无源IC卡，无辐射。
【专利说明】一种带视频采集功能的自动巡查考勤机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及安防【技术领域】，尤其涉及一种带视频采集功能的自动巡查考勤装置。
【背景技术】
[0002]监狱作为服刑人员的改造场所，安防监管级别很高，为防止服刑人员逃跑，监狱引进了许多先进的安防设备，例如微波对射，高墙电网等。但百密一疏，越狱事件依然会偶见报端。按时点名制度作为服刑人员管理最为有效的方法一直沿用至今，在监狱管理中占有较重要的地位。警察按照一定时间间隔对服刑人员进行点名，及时发现存在的问题。但是人工点名方式存在工作量大、速度慢，真正发生突发情况的时候，往往已经错过了最佳处理时机等缺点。而现有通用考勤方法大多是将考勤机安装在进门处，刷卡进出门的时候，完成刷卡考勤操作，该方法用于监狱考勤的话，需要服刑人员依次排队通过刷卡点名，费时费力。
[0003]现在已有一些现场考勤系统，主要有两种工作方式，方式一使用被动式IC刷卡技术，考勤终端定点安装，被考勤人员排队刷卡考勤，该方案缺点是人员参与程度高；方式二使用无线收发的方式读取用户ID卡信息，无需人员排队刷卡，但需要使用有源ID卡，该卡长期佩戴对人体有一定电磁辐射危害，且有源ID卡的通信距离有限，每隔3?5m米便需安装一个无线读卡器，对于一个面积较大的监狱来说，系统组网安装成本较高。
【发明内容】
[0004]所要解决的技术问题
[0005]本实用新型要解决现有考勤终端定点安装，被刷卡人员排队依次刷卡，刷卡操作费时费力；使用有源ID卡，虽可实现远距离传输，理论上可以无需排队，但读卡器作用距离有限，必须按照每隔3?5米间隔安装布网，工程安装组网成本高等问题；由于监狱服刑人员背景复杂，各人素质不同，代他人点名和对设备进行人为破坏的事情时有发生。在考勤机器人上增加摄像系统，对考勤机器人的巡查全程录像并保存，有助于发生意外时的后期调查取证，可有效保证考勤数据的真实性和设备的完好。
[0006]技术方案是
[0007]为了解决上述问题，本实用新型的技术方案是一种带视频采集功能的自动巡查考勤机器人，包括车轮、安装在车轮上的车体、IC考勤卡，其特征在于包括安装在车体上的考勤机管理模块、智能小车模块和视频模块；所述的考勤机管理模块包括均与第一单片机电连接的无线模块、读卡模块；所述的智能小车模块包括均与第二单片机电连接的小车电机驱动器、红外反射式循迹模块；所述的小车电机驱动器包括电源、稳压模块和驱动电机；所述的视频模块和第一单片机电连接，其包括摄像头、视频控制器；考勤机管理模块的第一单片机与智能小车模块的第二单片机通信连接。
[0008]所述的红外反射式循迹模块，该模块的主要作用是对地面上的路径进行探测，循迹跟踪。所述的电机驱动模块控制电机的启停、加减速、转弯等动作。读卡模块由高度集成的非接触式读写卡芯片构成，它的内部发送器部分可以驱动读卡天线，激活靠近的IC卡，并与其通信；用户IC卡靠近读卡天线时，能量通过空间耦合传输到IC卡中，IC卡被激活，然后IC卡与读卡芯片可以进行无线数据交换。
[0009]进一步地，智能小车模块还包括超声波反射避障模块，其与所述的第二单片机电连接，探测前向路径上的障碍物，在前方有障碍时物，考勤机器人停下来并发出声光报警，提醒附近人员将障碍物挪开，障碍物挪开之后，小车继续前行。
[0010]进一步地，所述的视频模块还包括存储器，所述存储器与视频控制器电连接。在智能考勤机器人巡查过程中，视频模块对巡查的整个过程进行视频采集，将采集到的数据以图片和视频的方式，存储在存储器中，以备后期调查取证操作。
[0011]进一步地，智能小车模块还包括第二 EEPROM存储单元，其与所述的第二单片机电连接，用于存储系统关键变量，进行断电保护，可提高数据的安全性。
[0012]进一步地，考勤机管理模块还包括第一 EEPROM存储单元，其与所述的第一单片机电连接，用于存储考勤数据，该存储芯片有断电保护功能，可提高数据的安全性。
[0013]进一步地，考勤机管理模块还包括蜂鸣器，其与所述的第一单片机电连接，用于发出滴滴的报警提示音，用于提醒用户刷卡，优选地蜂鸣器与第一单片机通过普通I/o 口连接。
[0014]进一步地，考勤机管理模块还包括数码管或液晶屏显示装置，所述的显示装置与所述的第一单片机电连接，用于指示智能考勤机器人的工作状态，指示系统工作状态。
[0015]带视频采集功能的自动巡查考勤机器人工作工艺流程:如图1所示，为防止人为故意代刷和恶意破坏智能考勤机器人的行为，在智能考勤机器人2开机之后，立即开启视频模块的视频采集功能，对小车周围的环境进行视频采集和存储；然后智能考勤机器人2从设定的起点出发，沿着循迹轨迹13向前运行，运行的过程中，不断发出滴滴的提示报警音；当路过服刑人员14的身边时，服刑人员用与自己身份关联IC卡，在智能机器人的读卡器上刷卡，刷卡成功后，智能机器人发出滴的提示音；同时向视频采集模块发出控制信号，抓取当前刷卡人的图像信息，以图片的方式保存到存储器中，如SD卡；并停车两秒。停止时间到之后，智能机器人继续沿着轨迹13，到达下一位服刑人员14的身旁，该服刑人员刷卡，然后智能机器人按照循迹路线依次走完全程，最后到达停车点12，执行停车操作，并等民警卡刷卡，待民警刷卡确认之后，结束本次考勤操作，开始启动无线模块，上传考勤数据到控制中心。
[0016]有益效果
[0017]1.自动巡查考勤机器人按照事先设定好的轨迹智能化移动，被考勤人员原地等待刷卡考勤，无需排队等待，节省人力，提高了效率。
[0018]2.自动巡查考勤机器人智能化移动，无需对读卡器按照所需间隔进行布网，大大节省了组网成本。
[0019]3.自动巡查考勤机器人将完成的考勤数据通过无线方式自动上传到上位机数据中心，无需有线连接。
[0020]4.将服刑人员卡与警察卡进行权限区分，巡查考勤操作需要警察的参与，防止警察过度依赖本巡查系统。
[0021]5.自动巡查考勤机器人智能化移动，配合使用无源IC卡，该卡在不工作的时候不带电、无电磁辐射，易于实现远距考勤扩展。
[0022]6.防止少数服刑人员为他人代刷卡和对自动巡查考勤机器人本身的恶意破坏行为，视频采集模块对考勤过程进行实时视频拍摄，留取相关证据。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1带视频采集功能的自动巡查考勤机器人巡查示意图。图中:2、智能巡查考勤机器人小车；12、考勤机器人停车标志位；13、智能考勤机器人巡查轨迹；14、服刑人员改造工作座位；15、车间的工作平台。
[0024]图2带视频采集功能的自动巡查考勤机器人结构示意图。
[0025]图3带视频采集功能的自动巡查考勤机器人控制系统结构简图。
[0026]图4带视频采集功能的自动巡查考勤机器人控制系统结构连接图
【具体实施方式】
[0027]如图1-4所示，带视频采集功能的自动巡查考勤机器人的底部行走机构，由底盘26、驱动车轮的电机22、安装于底盘下方的车轮21和万向轮23组成；信号处理部分由安装在底盘26上方的控制电路构成，主要包括考勤管理模块24、智能小车模块25和视频模块28。所述的考勤机管理模块24包括与第一单片机电连接的无线模块、读卡器模块，以及IC考勤卡；所述的智能小车模块25包括均与第二单片机电连接的小车电机驱动器、红外反射式循迹模块；所述的小车电机驱动器包括电源、稳压模块和驱动电机22 ;所述的视频模块28和第一单片机电连接，其包括摄像头、视频控制器和存储器，视频数据被实时存入到存储器中，以备后期查询；考勤机管理模块24的第一单片机IC1STC11F32XE与智能小车模块25的第二单片机IC2STC89C52之间通过串行通信连接。
[0028]所述的红外反射式循迹模块由并排安装的5路红外反射探头27组成。工作原理是利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射强度的特点，在巡查小车行驶过程中，不断向地面发射红外光，当红外光遇到普通地面时，发生漫反射，反射光被红外反射式循迹模块的红外接收器接收到，该信号经施密特触发器整形之后输出低电平。如果遇到由黑色线构成的巡查轨迹13时，由于黑色轨迹对红外线具有吸收作用，循迹模块的红外接收传感器将接收不到红外线，该信号经施密特触发器整形之后输出高电平。循迹模块的高低电平信号送入到第二单片机输入口，第二单片机根据输入高低电平的不同确定黑色线与当前智能巡查机器人运行方向之间的关系；假如智能巡查机器人的运行方向偏离黑色轨迹线13，第二单片机将通过控制P2.0?P2.4端口的输出，对智能巡查机器人的运动方向做出相应调整，使其回到原来的运动方向。例如假如机器人向左偏离运动轨迹，第二单片机将控制P2.0、P2.1输出引脚，使左侧电机加速行驶，使小车回到正常运动轨迹上来；反之则亦然。
[0029]所述的电机驱动模块IC3L298N的4个输入端分别接第二单片机IC2STC89C52的P2.0?2.3引脚，其中P2.0，P2.1控制左路电机的正反转与启停，P2.2，P2.3控制右路电机的正反转与启停，配合万向轮可以实现小车的启停、直行、加减速、转弯等动作。该模块配合红外反射式循迹模块的反馈信号，可以实现机器人按照预定路径的巡查工作。
[0030]读卡模块由高度集成的非接触式读写卡芯片MFRC522构成，它的内部发送器部分可以驱动读卡天线，激活靠近的IC卡，并与其通信；用户IC卡靠近读卡天线时，能量通过空间率禹合传输到IC卡中，IC卡被激活,然后IC卡与读卡芯片可以进行无线数据交换。该模块与第一单片机IC1STC11F32XE之间通过SPI 口进行数据的传输，第一单片机IC1STC11F32XE设有专门的SPI 口，因此使用引脚P3.3，P3.4，P3.5模拟SPI通信操作与读卡模块进行数据交互；P3.2接读卡模块的RST引脚，高低电平的变化，可以控制读卡模块的启停操作。
[0031]进一步地，智能小车模块还包括超声波反射避障模块，其与所述的第二单片机IC2STC89C52的P2.4，P2.5连接，探测前向路径上的障碍物，在前方有障碍时物，所述的P2.5上将输入一个低电平控制信号，第二单片机IC2STC89C52根据电平的变化，控制考勤机器人停下来并发出声光报警，提醒附近人员将障碍物挪开，障碍物挪开之后，小车继续前行。
[0032]进一步地，所述的视频模块还包括摄像头、视频控制器和存储器，摄像头的输出信号经视频连接线输入到视频控制器的video In引脚上，视频控制器对视频输入的信号进行数据处理，转换成标准的格式的图片和视频输出到SD卡存储器中。视频控制器与第一单片机IC1STC11F32XE的P0.1?0.3引脚相连，第一单片机STC11F32XE控制P0.1?0.3的输出，可实现视频采集模块的开机、录像、暂停、重启、抓拍等功能。
[0033]进一步地，智能小车模块还包括第二 EEPROM存储单元IC424LC16，其与所述的第二单片机IC2STC89C52的Pl.6，1.7引脚相连接，IC2STC89C52芯片通过I2C总线协议读写EEPROM中的数据，该存储芯片主要用于存储系统关键变量，用于断电保护，以可提高数据的
可靠性。
[0034]进一步地，考勤机管理模块还包括第一 EEPROM存储单元，其与所述的第一单片机IC1STC11F32XE的P4.0，4.1引脚电连接，该存储芯片用于存储考勤数据，防止系统断电造成的数据损失，可提高数据的安全性。
[0035]进一步地，考勤机管理模块还包括蜂鸣器，其与所述的第一单片机IC1STC11F32XE的P2.7引脚电连接，用于发出滴滴的报警提示音，用于提醒用户刷卡。
[0036]进一步地，考勤机管理模块还包括数码管或液晶屏显示装置，所述的显示装置与所述的第一单片机IC1STC11F32XE的Pl.0?Pl.7和P2.0?P2.3引脚电连接。所述的数码管显示装置可以同时显示4位十进制数，考勤操作成功I人次，显示装置的显示数就会加1，可用于实时显示系统当前成功刷卡考勤人员的总数。
[0037]进一步地，考勤管理模块还包括短距无线通信NRF24L01模块，该模块的工作在
2.4GHz频率，在本系统中主要负责智能考勤系统与控制中心之间的无线通信，该模块与所述的第一单片机IC1STC11F32XE端口 P2.4，P2.5，P2.6连接，ICl模仿SPI方式与短距无线模块进行数据的交换。
[0038]自动巡查考勤机器人的工作原理，巡查考勤工作开始时，系统首先对各项参数进行初始化；开启视频采集模块，视频录像功能启动，然后民警将自动巡查考勤机器人放到巡查路径的起点，智能小车模块25在红外反射式循迹模块的帮助下，实时检测预定好的巡查路径13，根据探测结果，实时调整电机控制模块L298N的输出，实现自动巡查机器人沿着巡查路径13向前巡查，并在行进过程中发出滴滴的提示音。
[0039]当自动巡查考勤机器人巡查到服刑人员14的身边时，服刑人员14使用与自己身份相关联的IC卡，在考勤管理模块24的读卡天线上刷卡，考勤管理模块读取该服刑人员的身份信息，信息读取成功之后，该模块将发出“滴”的一声提示音，更新数码管显示模块上的刷卡成功总数(原示数加1)，同时第一单片机STC11F32XE的输出引脚P0.1?P0.3输出OlOB信号，视频控制器接收到该控制信号后，截取当前的摄像头摄取的图片，将其以JPG图片格式，并按照刷卡顺序先后的命名方式，存放到SD卡存储设备中，方便后台警察对刷卡人员信息进行核对；同时考勤管理模块24同时向智能小车模块25发出指令，让考勤机器人2停车两秒；方便附近其他服刑人员的刷卡操作。停车两秒时间到了之后，自动巡查考勤机器人将继续沿着轨迹13前进，到达下一位服刑人员14的身旁，该服刑人员14刷卡，考勤机器人执行与上一刷卡操作一样的动作，然后沿着循迹路线13依次巡查完整个车间，最后到达停车点22，执行停车操作。等民警使用超级权限卡刷卡，启动自动巡查考勤机器人的数据上报工作，数据通过短距无线模块NRF24L01向主控中心上报数据，数据中心在接收完上报数据之后，将反馈一个应答信息，则本次考勤操作完成。
[0040]以上实施例仅是针对本实用新型做解释性阐述，并不局限于该种实施方式，能够实现本实用新型目的其他任何等同变换方式皆属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种带视频采集功能的自动巡查考勤机器人，包括车轮、安装在车轮上的车体、IC考勤卡，其特征在于包括安装在车体上的考勤机管理模块、智能小车模块和视频模块；所述的考勤机管理模块包括均与第一单片机电连接的无线模块、读卡模块；所述的智能小车模块包括均与第二单片机电连接的小车电机驱动器、红外反射式循迹模块；所述的小车电机驱动器包括电源、稳压模块和驱动电机；所述的视频模块和第一单片机电连接，其包括摄像头和视频控制器；考勤机管理模块的第一单片机与智能小车模块的第二单片机通信连接。
2.基于权利要求1所述的带视频采集功能的自动巡查考勤机器人，其特征在于，智能小车模块还包括超声波反射避障模块，所述的超声波反射避障模块与所述的第二单片机电连接。
3.基于权利要求1或2所述的带视频采集功能的自动巡查考勤机器人，其特征在于，所述的视频模块还包括存储器，所述存储器与视频控制器电连接。
4.基于权利要求3所述的带视频采集功能的自动巡查考勤机器人，其特征在于，智能小车模块还包括第二 EEPROM存储单元，所述的第二 EEPROM存储单元与所述的第二单片机电连接。
5.基于权利要求4所述的带视频采集功能的自动巡查考勤机器人，其特征在于，考勤机管理模块还包括第一 EEPROM存储单元，所述的第一 EEPROM存储单元与所述的第一单片机电接。
6.基于权利要求5所述的带视频采集功能的自动巡查考勤机器人，其特征在于，考勤机管理模块还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述的第一单片机电连接。
7.基于权利要求6所述的带视频采集功能的自动巡查考勤机器人，其特征在于，考勤机管理模块还包括数码管或液晶屏显示装置，所述显示装置与所述的第一单片机电连接。
【文档编号】G07C1/00GK203689579SQ201320687373
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】熊渊琳 申请人:江苏海事职业技术学院, 熊渊琳