地铁闸机扇门控制系统设计

论文摘要

本课题在对地铁进出口通道中乘客的行为方式做了仔细调研和分析后,设计了一套闸机(自动检票机)扇门控制系统。本系统主要实现的是对人体通过闸机时的行为进行辨识和监控并及时控制阻挡机构动作使得乘客有序进出站。将系统任务分成三大部分,即研究闸机中的人体识别技术、设计传感器状态采集子模块和扇门控制子模块。当乘客刷卡进入闸机通道时,系统通过传感器采集模块捕获人体在通道中的行为特征,以便对乘客进出方向、乘客通过次序、乘客通过人数等各种可能出现的通过状态进行控制。通过对区域识别和关键点识别方法的研究,提出了一种基于人体厚度的新的识别思想,结合一定的算法判断出正常行为和异常行为。并由扇门控制模块控制扇门以最佳的开关速度和运行曲线完成打开、闭合动作,保证乘客持有效车票能够无停滞地通过闸机,同时迅速地、无伤害地阻挡住试图非法通过的乘客。通过对人体识别方案的实测及电机的控制实验,本系统可满足预定要求,对今后进一步的研究工作具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文的主要内容
• 2 自动售检票系统中的闸机
• 2.1 闸机简介
• 2.2 闸机阵列及其通行控制
• 2.3 闸机总体结构
• 3 闸机扇门控制系统总体结构
• 3.1 系统功能描述
• 3.2 系统目标描述
• 3.3 系统方案分析及总体框架
• 4 闸机中的人体识别技术研究
• 4.1 引言
• 4.2 闸机通道中的控制逻辑
• 4.3 传感器空间位置布局
• 4.3.1 通道检测传感器
• 4.3.2 人体比例结构分析
• 4.4 闸机中的区域识别方法研究
• 4.5 闸机中的关键点识别方法研究
• 4.6 闸机中的乘客识别系统设计
• 4.6.1 设计思想分析
• 4.6.2 闸机传感器设计区域分类
• 4.6.3 闸机传感器各区域设计方案
• 4.6.4 乘客识别算法流程图
• 4.7 本章小结
• 5 闸机扇门控制系统硬件设计
• 5.1 传感器状态采集子模块
• 5.1.1 任务描述
• 5.1.2 硬件总体结构
• 5.1.3 传感器电路
• 5.1.4 并口扩展电路
• 5.2 扇门控制子模块
• 5.2.1 任务描述及控制方案选择
• 5.2.2 硬件总体结构
• 5.2.3 无刷直流电机运行原理
• 5.2.4 脉宽波形产生电路
• 5.2.5 电机控制电路
• 5.2.6 驱动电路和电流检测电路
• 5.2.7 速度反馈和位置反馈电路
• 5.2.8 电磁铁和限位开关电路
• 5.2.9 电源电路
• 5.3 硬件抗干扰设计
• 5.4 本章小结
• 6 闸机扇门控制系统软件设计
• 6.1 传感器状态采集子模块程序设计
• 6.1.1 软件总体设计
• 6.1.2 通信协议
• 6.1.3 上位机读传感器状态的数据格式
• 6.1.4 采集板回复上位机的数据格式
• 6.1.5 软件设计流程图
• 6.2 扇门控制子模块程序设计
• 6.2.1 软件总体设计
• 6.2.2 软件设计流程图
• 6.3 本章小结
• 7 实验和调试
• 7.1 闸机传感器设置方案测试
• 7.1.1 测试方案
• 7.1.2 基于区域和关键点结合方法的实验
• 7.1.3 基于稳定特征点的实验
• 7.2 电机控制实验
• 7.3 电路设计中的问题分析
• 7.4 本章小结
• 8 总结
• 8.1 全文内容总结
• 8.2 改进与提高
• 致谢
• 参考文献
• 论文发表及科研项目说明