手機APP及指紋雙模控制電梯門禁系統(tǒng)＊

周燕麗，陳浩佳，吳宇楠，黃錦鈿，陳彥彬，廖興展

（1.韓山師范學院 物理與電子工程學院，廣東 潮州521041；2.揭陽職業(yè)技術學院，廣東 揭陽522000）

大多數(shù)商品樓和酒店都有電梯門禁需求。目前電梯門禁一般都用IC卡控制，住戶一人一卡，只能到達所在樓層，外人無法啟動電梯。這種電梯門禁系統(tǒng)雖然安全，但仍有不便之處。使用IC卡控制電梯門禁的不便之處體現(xiàn)在以下4個方面：①當有客人來訪時，住戶主人需要下樓刷卡帶客人上樓；②當IC卡忘記隨身攜帶時，只能求助物業(yè)管理幫忙開啟，既麻煩又費時；③物業(yè)管理難以對電梯使用狀態(tài)統(tǒng)計分析，當出現(xiàn)故障時難以及時響應；④各樓層住戶對電梯門禁的個性化需求難以調整。本文設計了新型電氣電路和開發(fā)手機APP軟件，以解決上述問題。

門禁系統(tǒng)和電梯控制系統(tǒng)是當前研究熱點，最近出現(xiàn)不少先進應用案例。文獻[1]分析了物聯(lián)網(wǎng)技術在智能門禁系統(tǒng)中的應用。文獻[2]基于百度云平臺的人臉識別技術資源研發(fā)了一款智能門禁系統(tǒng)。文獻[3]設計一種可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程控制和管理的可視門禁系統(tǒng)。文獻[4]對辦公樓門禁系統(tǒng)與電梯系統(tǒng)的軟件聯(lián)動控制策略進行了分析及制定。然而，目前尚未出現(xiàn)針對遠程電梯門禁控制系統(tǒng)的應用研究成果。

1 用戶功能需求分析

管理員和住戶對電梯門禁系統(tǒng)有不同功能需求。住戶的功能需求相對比較簡單。指紋模塊能夠識別住戶身份，自動接通去往住戶所在的樓層。住戶手機APP可以遠程控制所住樓層的電梯按鍵是否允許接通。

管理員手機APP客戶端則需要包括三大功能：住戶信息管理、樓層控制和電梯監(jiān)測。住戶信息管理主要管理住戶的指紋信息，并對住戶手機APP賬號進行權限控制。住戶只能控制所住樓層的門禁，而管理員則能夠對電梯各樓層的門禁進行控制。電梯監(jiān)測包括實時故障響應和歷史狀況查詢兩方面。當電梯發(fā)生故障時，故障信號將會輸入到微處理器，并實時通過Wi-Fi模塊發(fā)送到管理員手機APP。另外管理員還可以通過手機APP查詢電梯歷史使用狀況。

2 系統(tǒng)總體框架

為滿足管理員和住戶對電梯門禁系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)總體框架如圖1所示。手機APP可以通過阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)出控制指令送到Wi-Fi無線模塊。微處理器讀取來自Wi-Fi模塊的數(shù)據(jù)，并采集和識別指紋模塊的信息。微處理器連接繼電器電路控制電梯內部去往各樓層的按鍵線路通斷，從而控制電梯能夠到達的樓層。電梯運行狀態(tài)信號反饋到微處理器，并通過無線模塊和阿里云平臺傳送到手機APP，手機APP可實時故障監(jiān)控態(tài)和查詢歷史狀態(tài)。在該系統(tǒng)中可選用STC12C5A60S2單片機作為微處理器。

圖1系統(tǒng)總體框架

3 核心硬件電路

無線模塊及指紋模塊和微處理器的連接方式在文獻[5-7]中已作介紹。連接微處理器與各樓層按鍵的繼電器電路如圖2所示。

S1代表某一層樓的按鈕，S1一端與繼電器1的常閉開關串聯(lián)，另一端與繼電器2的常開開關連接。繼電器1的常閉開關與繼電器2的常開開關均連接至公共端COM。繼電器1、繼電器2分別與三極管Q1、Q2的發(fā)射極串接，三極管Q1、Q2的基極分別與光耦U3、U5的三極管的一端連接，光耦U3、U5的發(fā)光二極管的一端與微處理器的IO口連接。IO口發(fā)出不同信號可以產生三種不同狀態(tài)：自動接通去往該樓層、允許手動按鍵接通和禁止接通。

圖2繼電器電路

微處理器通過IO口連接光耦U5發(fā)光二極管一端，控制光耦三極管一端通斷，進而控制三極管Q2導通與否，從而控制繼電器2線圈是否得電以通斷繼電器2的常開觸點，若繼電器2常開觸點閉合，則電梯系統(tǒng)X1連接到COM，產生去往該樓層的有效信號；若繼電器常開觸點斷開，則電梯沒有收到有效信號，不會自動去往該樓層，按電梯的內部按鍵才可去往目標樓層。

微處理器通過IO口連接光耦U3發(fā)光二極管一端，控制光耦三極管一端通斷，進而控制三極管Q1的導通情況，從而控制繼電器1線圈是否得電，以通斷繼電器1的常閉觸點。若繼電器常閉觸點閉合，則電梯內部按鍵有效，允許手動按鍵接通；若繼電器1常閉觸點斷開，則按鍵的線路被斷開，無法通過該按鍵去往目標樓層，即禁止接通[5-7]。

4 結束語

本文設計了可以分別通過手機APP和指紋控制的電梯門禁系統(tǒng)，該系統(tǒng)可作為擴展模塊對原電梯運行系統(tǒng)升級改造。系統(tǒng)通過Wi-Fi模塊接入到阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)手機APP遠程控制，管理員可以通過終端設備對電梯管理和住戶權限進行控制。通過和微處理器連接的繼電器電路控制電梯內部去往各樓層的按鍵線路通斷，從而控制電梯能夠到達的樓層。