智能卡電梯管理系統及方法

專利名稱：智能卡電梯管理系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種智能卡電梯管理系統及方法。
現代高層樓宇中，電梯是人們來往最主要的搭乘工具，難以想象一個人要步行走上數十層高的辦公室內辦公的情況。任何人都可利用電梯穿梭于大廈的各樓層，但部分樓層并不希望任何人都可以通過電梯進入，有時某特定時間內用戶需使用電梯，但電梯卻因保安管理需要已停運。這種情況給保安管理和使用者帶來諸多不便。
本發明的目的就是為了解決以上問題，提供一種智能卡電梯管理系統及方法，實現電梯的自動管理，并保證樓層的安全。
本發明實現上述目的的方案是提供一種智能卡(即IC卡)電梯管理系統，包括樓層控制鍵盤、電梯樓層控制中心，其特征是還包括智能卡電梯管理模塊，該模塊智能卡電梯管理模塊的輸入端接天線和樓層控制鍵盤，輸出端接電梯樓層控制中心；所述智能卡電梯管理模塊包括通訊接口電路、微處理器電路、輸入輸出接口電路、智能卡讀寫電路，其中微處理器電路分別與通訊接口電路、輸入輸出接口電路、智能卡讀寫電路雙向連接，通訊接口電路用于與外部設備相連，智能卡讀寫電路的輸入端與天線連接，輸入輸出接口電路的輸入端與樓層控制鍵盤連接，輸出端與電梯樓層控制中心連接。
本發明的方案還包括一種智能卡電梯管理方法，其特征是包括以下步驟接收來自樓層控制鍵盤的信號；將接收到的信號與存儲數據相比較，判斷所輸入的樓層號所代表的樓層是否開放，如是，則接通電梯樓層控制中心，從而允許電梯到達相關樓層；如否，則判斷智能卡讀寫電路是否讀到有智能卡信號，如有則根據該卡輸入的信號決定電梯的開放與否，如無，則禁止電梯通達相應樓層。
由于采用了以上的方案，本系統電梯管理控制模塊根據設定的通行限制時間確定當前使用電梯是否受限制，如不受限制，任何人(包括閉雜人員)不刷卡即可自由使用電梯。如受限制，用戶需刷卡，刷卡時智能卡電梯管理控制模塊感應到卡后，會將卡內所有相關數據讀出，并檢查各數據(系統密碼、有效期、權限、黑名單)是否合法，如數據合法，電梯將到達用戶有權限的樓層，否則電梯不予運行。這樣，就實現了電梯的自動管理，無需人為封鎖那些需要保安的樓層，既節省了人力，又方便了真正有權限的人員的使用。


圖1是感應式智能卡電梯管理系統聯網型安裝方框圖。
圖2a、2b是感應式智能卡電梯管理系統脫機型安裝方框圖。
圖3是感應式智能卡電梯控制模塊電路結構圖。
圖4a、4b、4c、4d、4e是感應式智能卡電梯控制模塊的電路圖。
圖5是感應式智能卡電梯管理流程圖。
圖6是電梯刷卡處理流程圖。
圖7是采集器的原理框圖。
圖8是采集器的電路圖例。
下面通過具體的實施例并結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。
見圖1-3，所示智能卡電梯管理系統包括樓層控制鍵盤5、電梯樓層控制中心2，其特征是還包括智能卡電梯管理模塊3，該模塊智能卡電梯管理模塊3的輸入端接天線1和樓層控制鍵盤5，輸出端接電梯樓層控制中心2；所述智能卡電梯管理模塊3包括通訊接口電路15、微處理器電路13、輸入輸出接口電路16、智能卡讀寫電路18，其中微處理器電路13分別與通訊接口電路15、輸入輸出接口電路16、智能卡讀寫電路18雙向連接，通訊接口電路15用于與外部設備(如上位控制計算機、管理中心、采集器等)相連，智能卡讀寫電路18的輸入端與天線1連接，輸入輸出接口電路16的輸入端與樓層控制鍵盤5連接，輸出端與電梯樓層控制中心2連接。其中智能卡采用感應式IC卡，當然，采用接觸式IC卡也可以實現，但操作不太方便。
圖1是感應式智能卡電梯管理系統聯網型與電梯各部件的相互關系，它包括智能卡電梯管理控制模塊3，監控計算機4，電梯控制中心2，電梯樓層控制鍵盤5，天線1。在安裝過程中，只需把原來電梯系統中電梯轎廂內樓層鍵盤線改接，不再將按鍵信號輸出到電梯控制中心，而是輸出到智能卡電梯管理控制模塊，智能卡電梯管理控制模塊根據實際情況，決定是否輸出相應的開關信號給電梯控制中心。電梯控制模塊的各種參數設置和用戶使用電梯的記錄信息傳送到計算機的過程計算機通過網絡將智能卡電梯管理控制模塊運行所需的各種參數(系統密碼、有權限的卡號、權限、黑名單、通行限制時間)下載給智能卡電梯管理控制模塊。同時智能卡電梯管理控制模塊運行的各種記錄(包括通行者卡號、通過時間、所通過電梯代號等信息)通過網絡傳送到計算機。
圖2是感應式智能卡電梯管理系統脫機型與電梯各部件的相互關系，它包括智能卡電梯管理控制模塊32，計算機35，電梯控制中心31，電梯樓層控制鍵盤33，天線30，采集器34。在安裝過程中，只需把原來電梯系統中電梯轎廂內樓層鍵盤線改接，不再將按鍵信號輸出到電梯控制中心，而是輸出到智能卡電梯管理控制模塊，智能卡電梯管理控制模塊根據實際情況，決定是否輸出相應的開關信號給電梯控制中心。
電梯控制模塊運行的各種參數設置和用戶使用電梯的記錄信息傳送到計算機的過程計算機將智能卡電梯管理控制模塊運行所需的各種參數(系統密碼、有權限的卡號、權限、黑名單、通行限制時間)下載給采集器，采集器用標準的RS232C接口將智能卡電梯管理控制模塊運行所需的各種參數(系統密碼、有權限的卡號、權限、黑名單、通行限制時間)下載給智能卡電梯管理控制模塊。電梯控制模塊U將記錄的用戶使用電梯的數據(包括通行者卡號、通過時間、所通過電梯代號等信息)存放于FLASH存儲器內。存儲記錄通過采集器與電梯控制模塊通訊下載到采集器的數據存儲器，然后將采集器與計算機相連，將存儲記錄傳送給計算機以作統計、打印、存檔、查詢使用。
采集器的使用方法在某些情況下，需下載電梯控制器記錄的用戶使用電梯的信息(包括通行者卡號、通過時間、所通過電梯代號等信息)，也需要對電梯控制器的系統時間設置、開放時間設置、節假日時間設置進行下載，所有這些功能通過采集器來完成。
系統時間、節假日時間、系統密碼、有權限的卡號、權限、黑名單、通行限制時間的設置1)把采集器34和裝有電梯管理系統軟件的上位計算機4＇通過標準的RS232串口相連，打開采集器電源，然后從上位計算機4＇下載相應設置值；2)把下載有設置項的采集器和電梯控制器通過標準RS232串口相連，打開采集器電源，即可將下載的設置值存入電梯管理控制模塊3。
讀取電梯控制器的記錄信息1)把采集器34和電梯控制器通過標準RS232串口相連，打開采集器電源，采集器34從電梯控制器接收記錄信息；2)把下載有用戶使用電梯記錄信息的采集器34和裝有電梯管理系統軟件的上位計算機4’通過標準RS232串口相連，打開采集器電源，即可將接收到的記錄信息記入上位計算機4’中。
采集器的原理框圖和具體電路圖請參考圖7、圖8，在圖示中，時鐘電路82采用DS1302S集成電路70給MCU微處理器84提供系統時間；看門狗電路80采用MAX813集成電路72，MCU微處理器84處于工作狀態出現死機時，給MCU微處理器84復位電平，防止MCU微處理器84死機；通訊接口電路85采用一般標準的RS232C通訊接口，采用MAX232芯片73，具有標準的發送(TXD)和接收(RXD)引腳，并與MCU相對應的引腳相連，其目的在于能與電梯控制模塊中的微處理器和外界的計算機通訊。
MCU微處理器電路84采用89C55集成電路74，既作時間的控制、計算、記錄，也可作資料核對、比較、記錄、統計等。
存儲器電路83采用FLASH芯片，用于保存從電梯控制模塊讀取的記錄或從計算機下載的數據。
輸入輸出接口電路86采用81C55集成電路77，按鍵的開關量輸出連接于81C55的PB0-PB2腳和PA0-PA6。
圖3為本發明的電梯控制模塊的電路結構圖，圖5、圖6為電梯管理過程的流程圖，圖4a、4b、4c、4d、4e是詳細電路原理圖，在該圖中，依方框提示把相互分離的五個圖連成一個整體。
同時參考圖3、圖4a、4b、4c、4d、4e、圖5、圖6，在圖示中，實時時鐘電路11采用DS1302S集成電路56給MCU53提供系統時間；看門狗電路10采用MAX813集成電路57，MCU處于工作狀態出現死機時，給MCU復位電平，防止MCU死機；通訊接口電路15采用一般標準的RS232C或RS485通訊口58，具有標準的發送(TXD)和接收(RXD)引腳，并與MCU相對應的引腳相連，其目的在于讓電梯控制模塊中的微處理器能與外界的監控計算機通訊，傳送信息。
時鐘電源55向實時時鐘電路提供電源，維持時間的正常計時。MCU微處理器13采用89C55集成電路53，既作時間的控制、計算、記錄，也可作資料核對、比較、記錄、統計等。
存儲器電路52采用FLASH芯片，在斷電的情況下可很好地保存數據。
天線電路1是用于發射射頻信號，接受來自智能卡卡片的信息資料。
蜂鳴器14用于提示用戶的操作是否成功。采用DC5V的蜂鳴器59。
輸入輸出接口電路16采用82C55集成電路50，電梯樓層按鍵的開關量輸出連接于82C55的POB-PB7腳，電梯樓層輸出的開關量通過82C55的PA0-PA7口驅動繼電器輸出。本發明裝置的一個電梯控制模塊可以控制八層樓，通過積木式連接，可控制六十四層以內的樓宇電梯。
卡片讀寫電路18采用MIFARE的讀寫模塊54，它可靠性高，保密性強，它的主要功能是從卡片上讀取信息，然后經微處理器處理后傳送給MCU微處理器53，以便MCU微處理器53作比較、核對用。
繼電器60是用于輸出樓層開關量到電梯控制中心。
插座62用于與電梯轎廂內樓層鍵盤按鍵相連。
插座63用于與電梯控制中心相連。
插座64用于電梯控制模塊積木式連接。
跳線插座65用于電梯控制模塊積木式連接中選擇片選輸入輸出接口芯片。
本發明裝置安裝于電梯后，如裝置是聯網型，則計算機通過網絡將智能卡電梯管理控制模塊運行所需的各種參數(系統密碼、有權限的卡號、權限、黑名單、通行限制時間)下載給智能卡電梯管理控制模塊。各種參數設置好已后，用戶使用電梯時，如電梯處于自由通行時間，電梯轎廂鍵盤有鍵按下時，電梯控制模塊檢測到后，將通過輸入輸出接口吸合相應的繼電器，相當于電梯控制模塊不存在。因此在此期間用戶可不刷卡，直接按電梯轎廂上的樓層按鍵，可到達所需樓層。如電梯處于受控狀態時，用戶需持有效卡刷卡才能到達有權到達的樓層。當用戶從電梯控制模塊的天線上刷卡時，電梯控制模塊的卡片讀寫電路從卡片上讀取數據，通過MCU電路檢查各數據(系統密碼、有效期、權限、黑名單)是否合法，如數據合法，MCU電路將通過輸入輸出接口吸合用戶有權限到達的樓層所對應的開關，同時MCU將記錄的相應數據(包括通行者卡號、通過時間、所通過電梯代號等信息)，通過通訊接口以網絡傳輸形式及時傳送到監控計算機，以作監控、統計、打印、存檔、查詢，否則MCU電路不予響應，電梯不予運行。本發明裝置安裝于電梯后，如裝置為脫機型，則計算機將智能卡電梯管理控制模塊運行所需的各種參數(系統密碼、有權限的卡號、權限、黑名單、通行限制時間)下載給采集器，采集器用標準的RS232C接口將智能卡電梯管理控制模塊運行所需的各種參數(系統密碼、有權限的卡號、權限、黑名單、通行限制時間)下載給智能卡電梯管理控制模塊。各種參數設置好已后，用戶使用電梯時，如電梯處于自由通行時間，電梯轎廂鍵盤有鍵按下時，電梯控制模塊檢測到后，將通過輸入輸出接口吸合相應的繼電器，相當于電梯控制模塊不存在。因此在此期間用戶可不刷卡，直接按電梯轎廂上的樓層按鍵，可到達所需樓層。如電梯處于受控狀態時，用戶需持有效卡刷卡才能到達有權到達的樓層。當用戶從電梯控制模塊的天線上刷卡時，電梯控制模塊的卡片讀寫電路從卡片上讀取數據，通過MCU電路檢查各數據(系統密碼、有效期、權限、黑名單)是否合法，如數據合法，MCU電路將通過輸入輸出接口吸合用戶有權限到達的樓層所對應的開關，同時MCU將記錄的相應數據(包括通行者卡號、通過時間、所通過電梯代號等信息)存放于FLASH存儲器內。否則MCU電路不予響應，電梯不予運行。本裝置能管理100000張不同卡號的卡，并能存儲50000條電梯使用記錄，存儲記錄在掉電情況下可保證1年內不丟失；存儲記錄可通過采集器與電梯控制模塊通訊下載到采集器的數據存儲器，采集器與計算機相連，將存儲記錄傳送給計算機以作統計、打印、存檔、查詢使用。本系統安裝于電梯后，給保安管理和用戶使用電梯帶來很多方便，因電梯控制模塊可定義時區，電梯的工作狀態可自由轉換，保安不用每天關閉和打開電梯，限制人員到達的樓層也不用保安看守。持有效卡的用戶可在任意時間使用電梯，不受電梯關閉的影響。同時用戶刷卡使用電梯信息(包括通行者卡號、通過時間、所通過電梯代號等)會通過網絡及時傳送到監控計算機或通過采集器下載到計算機，以作統計、打印、存檔使用，讓管理員及時了解電梯的使用情況，在有特殊需要時，如被盜等，可查詢相應時間何人使用電梯，以備破案提供線索。
如果電梯控制模塊發生故障，只需把電梯摟層控制按鍵改接到電梯控制中心，幾分鐘的時間既可讓電梯恢復運行。
電梯管理系統所使用卡片可與本公司其他系統(停車場管理系統、會所消費、門禁系統等)通用，構成真正意義上的“小區一卡通”系統。
利用上述系統進行電梯管理的方法包括以下步驟1)接收來自樓層控制鍵盤5的信號；2)將接收到的信號與存儲數據相比較，判斷所輸入的樓層號所代表的樓層是否開放，如是，則接通電梯樓層控制中心2，從而允許電梯到達相關樓層；如否，則判斷智能卡讀寫電路18是否讀到有智能卡信號，如有則根據該卡輸入的信號決定電梯的開放與否，如無，則禁止電梯通達相應樓層。
本發明的智能卡電梯管理系統更具體的使用和操作方法如下所述當用戶刷卡使用電梯時，如用戶使用非法的智能卡刷卡時，因卡片初始化時密碼不同，電梯控制模塊不能從卡片中讀取數據，因此電梯控制模塊不會反應。如用戶使用正常卡刷卡時，電梯控制模塊上蜂鳴器“嗶”一聲響，表示電梯控制模塊從卡片中讀取數據成功，控制器將自動識別使用者的操作情況，如卡片已掛失或有效期已到，電梯將不予運行，并通過網絡傳送到計算機或通過采集器下載到計算機，防止非法闖入；如數據合法，電梯將自動到達用戶有權限的樓層，同時控制器將記錄此次成功操作的事件(包括通行者卡號、通過時間、所通過電梯代號等信息)，該記錄通過網絡將及時傳送到監控計算機或通過采集器下載到計算機，以作查詢、統計、打印、存檔使用。
電梯工作時，可通過電梯控制模塊定義電梯運行時區，以實現電梯的開放時段和受控時段的自由轉換，在電梯的開放時段，任何人都可利電梯轎廂內樓層鍵盤按鍵到達開放的樓層。電梯受控時段，如需使用電梯，必需持有效智能卡片刷卡時，才能到達有權限的樓層。
轎廂內用戶，無論電梯處于什么狀態，不用刷卡，既通過轎廂鍵盤呼叫電梯到達一樓。
在電梯處于關閉時段，如有貴賓來訪，可用貴賓卡開放相應樓層。
當用戶將貴賓卡移至電梯控制模塊的天線感應區內時，控制模塊感應到卡后，會將卡內有關數據讀出，并檢查各數據(系統密碼、有效期、權限、黑名單)是否合法，如數據合法，蜂鳴器將會“嘩”一聲響，此時可在電梯樓層按鍵鍵盤上選擇需開放的樓層，按下需開放的樓層鍵，蜂鳴器“嗶”一聲響后，表示樓層開放成功。否則樓層開放失敗，需重試。
在貴賓訪問完畢需將電梯回到受控狀態時，可將原來開放的電梯用貴賓卡移至電梯控制模塊的天線感應區內，控制模塊感應到卡后，會將卡內所有關數據讀出，并檢查各數據(系統密碼、有效期、權限、黑名單)是否合法，如數據合法，蜂鳴器將會發出一串“嗶”聲響，此時可在電梯樓層按鍵鍵盤上選擇需關閉的樓層，按下需關閉的樓層鍵，蜂鳴器發出一串“嘩”聲響后，表示樓層關閉成功。否則樓層關閉失敗，需重試。
由上可見，貴賓卡的使用采用翻轉方式，對同一樓層同一張卡來說，奇數次成功刷卡表示開放樓層，偶數次成功刷卡表示相應的樓層回到受控狀態。
系統還可預先設定一個時間，當到達此時間后，用貴賓卡開放電梯后忘記使電梯回到受控狀態時，電梯控制模塊將自動把電梯復位到受控狀態，以確保安全。
權利要求
1.一種智能卡電梯管理系統，包括樓層控制鍵盤(5)、電梯樓層控制中心(2)，其特征是還包括智能卡電梯管理模塊(3)，該模塊智能卡電梯管理模塊(3)的輸入端接天線(1)和樓層控制鍵盤(5)，輸出端接電梯樓層控制中心(2)；所述智能卡電梯管理模塊(3)包括通訊接口電路(15)、微處理器電路(13)、輸入輸出接口電路(16)、智能卡讀寫電路(18)，其中微處理器電路(13)分別與通訊接口電路(15)、輸入輸出接口電路(16)、智能卡讀寫電路(18)雙向連接，通訊接口電路(15)用于與外部設備相連，智能卡讀寫電路(18)的輸入端與天線(1)連接，輸入輸出接口電路(16)的輸入端與樓層控制鍵盤(5)連接，輸出端與電梯樓層控制中心(2)連接。
2.如權利要求1所述的智能卡電梯管理系統，其特征是所述智能卡電梯管理模塊(3)通過網絡與監控計算機(4)相連。
3.如權利要求1或2所述的智能卡電梯管理系統，其特征是所述智能卡電梯管理模塊(3)還包括看門狗電路(10)、存儲器電路(12)、蜂鳴器(14)分別與微處理器電路(13)雙向連接。
4.一種智能卡電梯管理方法，其特征是包括以下步驟接收來自樓層控制鍵盤(5)的信號；將接收到的信號與存儲數據相比較，判斷所輸入的樓層號所代表的樓層是否開放，如是，則接通電梯樓層控制中心(2)，從而允許電梯到達相關樓層；如否，則判斷智能卡讀寫電路(18)是否讀到有智能卡信號，如有則根據該卡輸入的信號決定電梯的開放與否，如無，則禁止電梯通達相應樓層。
5.如權利要求4所述的智能卡電梯管理方法，其特征是根據該卡輸入的信號決定電梯的開放與否的步驟如下查對密碼、有效期、黑名單、使用權限，從而判斷是否為合法卡，如是，則根據卡內寫的樓層號吸合相應的觸點，使該樓層開放，并將卡中的信息和開放情況作為記錄信息上傳到監控計算機(4)。
6.如權利要求4所述的智能卡電梯管理方法，其特征是根據該卡輸入的信號決定電梯的開放與否的步驟如下查對密碼、有效期、黑名單、使用權限，從而判斷是否為合法卡，如是，則根據卡內寫的信息和電梯當前的狀態，判斷是開放還是關閉電梯，然后記錄卡號，并將卡中的信息和開放情況作為記錄信息上傳到監控計算機(4)。
全文摘要
本發明公開一種智能卡電梯管理系統及方法,其系統主要由MCU微處理器、通訊接口電路、卡片讀寫電路、存儲器電路、輸入輸出接口電路、天線電路等構成。它可根據設定的通行限制時間確定當前使用電梯是否受限制,如不受限制,任何人不刷卡既可自由使用電梯。如受限制,用戶需刷卡,本系統將卡內所有相關數據讀出,并檢查各數據是否合法,如數據合法,電梯將到達用戶有權限的樓層,否則電梯不予運行。
文檔編號B66B1/06GK1290646SQ0012924
公開日2001年4月11日 申請日期2000年10月16日 優先權日2000年10月16日
發明者李標彬, 高柱強, 黃永康, 劉小京, 梁杰 申請人:深圳市旺龍智能科技有限公司