一种具有视频监控功能和指纹识别的变电站门禁系统的制作方法

本发明属于门禁系统技术领域，具体涉及一种具有视频监控功能和指纹识别的变电站门禁系统。

背景技术：

随着科学技术的发展，安防设施在人们生活中发挥着越来越重要的作用，人们对安防产品的需求也越来越高，门禁市场不断发展壮大。安防行业最基本的安防项目就是门禁系统，门禁系统是安全防范设施的第一道防线，使犯罪分子在正常方式下不易入侵。但是，国产门禁系统产品由于各厂家技术水平不同而产品的质量参差不齐。为了有效解决变电站的安全访问控制问题，利用视频监控、指纹识别等技术设计一款方便、安全的变电站门禁系统。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种具有视频监控和指纹识别功能的变电站门禁系统，具有实用、方便、安全、独立性强、信息完整、反应速度快的优点。

本发明的技术方案具体为：

一种具有视频监控功能和指纹识别的变电站门禁系统，其特征在于：包括主控制电路、红外人体感应电路、视频监控模块、指纹采集模块、开锁驱动电路、电磁锁、语音播报电路、报警电路、系统电源电路、上位机，所述主控制电路与红外人体感应电路、视频监控模块、指纹采集模块、开锁驱动电路、语音播报电路、报警电路、上位机分别连接；所述开锁驱动电路与电磁锁连接；所述电源电路与主控制电路、红外人体感应电路、视频监控模块、指纹采集模块、开锁驱动电路、语音播报电路、报警电路分别连接并提供电能。

所述主控制电路包括微控制器，与微控制器连接的时钟电路、复位电路、接口电路。

所述微控制器采用型号为MC9S12XEQ512的16位处理器。

所述微控制器与视频监控模块、指纹采集模块间均采用USB接口连接；微控制器与红外人体感应电路、开锁驱动电路、语音播报电路间均采用标准四端口接插件连接。

所述微控制器与上位机采用MAX232芯片构成的RS232接口电路连接。

所述报警电路采用红色和绿色LED发光二极管和蜂鸣器实现报警指示。

所述语音播报电路采用ISD公司的语音录放芯片ISD1820，扬声器发声的驱动采用集成音频功率放大器LM386。

所述开锁驱动电路由三极管、场效应管及继电器组成，且采用光电耦合器PC817实现主控电路与电磁锁之间电气隔离。

所述红外人体感应电路采用热释电红外传感器(PIR)，用于检测是否有人员出入，并向主控制电路发出激活系统的信号。

所述红外人体感应电路的PIR采用菲涅尔(Fresnel)透镜封盖。

相对于现有技术，本实用新型的技术效果为，通过视频监控模块实现出入变电站人员视频信息的采集，利用指纹采集模块实现用户身份识别，管理人员在中心控制室监控，能够对各通道口的位置通行对象及通行时间方向等进行实时控制或设定程序控制，并详细记录人员的出入等，使实时监控和事后检查成为现实。系统可设置为休眠模式，系统功耗较低。设计中采用了异步串行数据传输，传输速度快、效率高、门禁控制器的响应时间短。同时，模块化设计方案，使本系统易于维护，还可用于其它的安防及门禁系统当中，具有较强的灵活性和实用性。在系统抗干扰设计方面，采用光电耦合器PC817实现主控电路与电磁锁之间实现电气隔离，避免了主控电路和继电器、电磁锁之间的电磁干扰，提高了系统稳定性和可靠性。该设计成果为变电站门禁系统及变电站安全管理方面提供了一定的借鉴和参考意义。

附图说明

图1是本实用新型的系统总体框图。

图2为主控制电路的原理图。

图3为视频监控模块接口电路的原理图。

图4为指纹采集模块接口电路的原理图。

图5为语音播报及音频功率放大电路的原理图。

图6为开锁驱动电路的原理图。

图7为红外人体感应电路的原理图。

图8为报警电路的原理图。

图9为RS232接口电路的原理图。

图10为系统电源电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，本实施方式所述一种具有视频监控功能和指纹识别的变电站门禁系统，包括主控制电路、红外人体感应电路、视频监控模块、指纹采集模块、开锁驱动电路、电磁锁、语音播报电路、报警电路、系统电源电路、上位机，所述主控制电路与红外人体感应电路、视频监控模块、指纹采集模块、开锁驱动电路、语音播报电路、报警电路、上位机分别连接；所述开锁驱动电路与电磁锁连接；所述电源电路与主控制电路、红外人体感应电路、视频监控模块、指纹采集模块、开锁驱动电路、语音播报电路、报警电路分别连接并提供电能。

具体实施方式二：

结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述微控制器采用MC9S12XEQ512。所述MC9S12XEQ512是飞思卡尔公司推出全新MC9S12系列低功耗微处理器中的一款产品，片内集通用同步/异步收发器( universal synchronous asynchronous receiver and transmitter, USART )接口、模数转换器( analog to digital converter, ADC )、脉宽调制器( pulse width modulation, PWM )等外设资源，借助这些资源极大地简化了电路设计的复杂度。基于MC9S12XEQ512的主控制电路包括时钟电路、复位电路、晶振电路及与其它模块连接的接口电路。晶振为16MHz，该主控制电路的I/O分配情况如附图2所示。其中，JD2为主控制电路的电源插槽，JD3为语音播报电路的接口插槽， JD4为开锁驱动电路的接口插槽，JD5为红外人体感应电路的接口插槽。

具体实施方式三：

结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述视频监控借助M6 800万像素高清镜头标准模块，该模块采用高清OV5640 CMOS 传感器、AF自动对焦马达镜头等技术，采用USB接口与主控制电路连接。视频监控模块接口电路如附图3所示。通过USB转串口芯片CH340G的转换，连接到MC9S12XEQ512处理器的TXD0和RXD0端口。

具体实施方式四：

结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述指纹采集选用性能优秀、质量可靠的标准模块，该模块对每一枚指纹录入2次，将2次录入的图像进行处理，合成模板存储于模块中。指纹匹配时，通过指纹头传感器，录入要验证指纹图像并进行处理，然后与模块中的指纹模板进行匹配比较。模块采用USB接口与主控制电路连接，指纹采集模块接口电路如附图4所示。通过USB转串口芯片CH340G的转换，连接到MC9S12XEQ512处理器的TXD1和RXD1端口。

具体实施方式五：

结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述语音播报及音频功率放大电路主要由语音录放芯片ISD1820和音频功率放大芯片LM386构成。其中，ISD1820是由美国 ISD公司推出的语音录放芯片，采用CMOS技术，内含话筒前置放大、自动增益控制Flash存储阵列、防混淆滤波器等，是一款高集成度的语音录放芯片。LM386芯片是一款低损耗电源的音频功率放大器集成电路，它的内建增益为20dB，通过调整AV和AVI两个引脚间电容CE2参数大小，电路增益最高可达200 dB。附图5中，通过插槽JC2，经电容CC9、CC10实现音频信号的录入。该模块经插槽JC1连接到主控制电路的JD3插槽，并受控于MC9S12XEQ512的PA3端口，实现语音的播放控制，当控制器的PA3端口输出低电平到高电平的变化时，ISD1820就播放出一段音频信号，该信号从SP+引脚输出，该信号经过图5中的CC1、RC1连接到LM386的IN+引脚，放大后，由OUT引脚输出至扬声器，调节电位器RE1可以调整播放音量大小。

具体实施方式六：

结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述开锁驱动电路通过插槽JF1连接到主控制电路的JD4插槽，并受控于MC9S12XEQ512的PA4端口。插槽JF2可为继电器和电磁锁电源接口，可连接到电源电路的JA3插槽，提供+12V电源。控制器发出的开锁控制信号经过开锁驱动电路后，控制电磁锁的开启和闭合。附图6中，采用光电耦合器PC817实现控制信号与电磁信号隔离，有效减少了继电器KF1通断和电磁锁UF2开启时所产生的电磁信号对处理器的干扰，保障了系统的稳定性。

具体实施方式七：

结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述红外人体感应电路采用热释电红外传感器(PIR)构成，用于检测是否有人员出入，并向主控制电路发出激活系统的信号。热释电红外传感器(PIR)采用菲涅尔(Fresnel)透镜封盖，提高电路灵敏度。附图7中，红外人体感应电路通过插槽JI1连接到主控制电路的JD5插槽，并受控于MC9S12XEQ512的PK4端口。当有人员到来时，会触发红外人体感应电路发出信号，该信号传送给主控制器MC9S12XEQ512，主控制器会将与其连接的各个电路模块激活。

具体实施方式八：

结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述报警电路采用蜂鸣器和发光二极管构成，如附图8所示。当有需要报警的情况发生时，蜂鸣器发出持续警报声。二极管采用红色和绿色两种颜色，当系统工作正常时，绿色二极管亮，系统有故障时，红色二极管亮，同时，蜂鸣器也发出持续警报声。本部分电路受控于MC9S12XEQ512的PA0、 PA1和PA2端口，其中，PA0控制蜂鸣器，PA1控制红色二极管，PA2控制绿色二极管。

具体实施方式九：

结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述RS232接口电路由MAX232电平转换芯片构成，原理图如附图9所示。这里用到MC9S12XEQ512处理器的串行通信口RXD2、TXD2，通过端口JH1与充电桩中主控制器或上位机通信，实现数据的上传和网络化管理。

具体实施方式十：

结合附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述系统电源电路如附图10所示，采用开关电源芯片，提高系统效率。主要为整个系统提供电源，包括+5V和+12V电源，通过插槽JA2和JA3为其他电路供电。

本实用新型一种具有视频监控和指纹识别功能的变电站门禁系统的工作原理为：在没有人员到来的情况下，系统处于休眠状态，功耗较低。当有人员到来时，会触发红外人体感应电路发出信号，该信号传送给主控制器MC9S12XEQ512，主控制器会将与其连接的各个电路模块激活。首先，视频监控模块采集出人人员的图像并储存。接着，指纹采集模块录入出入人员特征，并将该特征送往主控制器，实现用户身份的识别和相关信息读取，完成用户信息验证。验证通过后，发出开锁命令，通过开锁驱动电路，完成电磁锁的开启，采用光电耦合减小电磁干扰；控制语音播报电路发出“语音”提示。同时，借助RS232接口电路将所出入人员相应信息传送给上位机，以作好相关信息的备份和事后检查等。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。