[0001] 本发明属于轨道交通、售检票服务、楼宇及特定场所安防门禁、场馆出入控制领域，涉及一种轨道交通、安防门禁领域的设备，具体涉及一种光栅传感器和光栅闸机。

[0002] 现有的光栅传感器只有光栅条和光栅带，现有的光栅条和光栅带均是柔软的带状结构，而闸机可能用在户外或半户外(露天但是有顶棚)的环境里，温度变化幅度大，光栅条和光栅带的柔软材料易产生热胀冷缩等形变，一旦带状或条状的光栅发生形变，就会导致发光点或受光点发送偏移，光路可能出现中断或者偏斜。而且在户外或半户外环境中，闸机有可能进水，这样也会造成光栅条和光栅带的电路损坏。光栅条、光栅带如果直接暴露在空气里，也容易氧化衰老。

[0003] 另外，现有闸机大多以对射传感器为主要的通行逻辑监测装置和方法，在闸机内分布着一定数量的对射传感器，对射传感器在闸机的一侧为发射端，在闸机的另一侧为接收端，当闸机通道内没有通过行为时，传感器从发射端到接收端是畅通的光路。当乘客通过闸机时，会在一定的时间段内，按一定的顺序遮挡闸机内传感器光路，造成光路堵塞，通过对光路通断的时序采集，将通、断状态转换为计算机二进制的0和1，就形成了特定的数学逻辑组合，不同的通行行为会产生不同的数学组合，对数学组合进行逻辑分析和判断的过程就是闸机通行逻辑的基础算法。

[0004] 我国通行逻辑领域的传感器布局最初借鉴于国外产品，传感器的布局特征为欧洲人形体特征，不太符合亚洲人体貌特点，导致早期通行逻辑时常发生误判、漏人等现象。

[0005] 近年来随着轨道交通行业国产化的推进，部分国内厂商也发布了自行研发的通行逻辑算法，但是我国地域广阔，南方北方人体特征差异较大，因此通行逻辑受限于应用情景，十分具有地域局限性。同一款通行逻辑软件产品在异地也会经常因人体特征不同发生误判、漏人等情况。为解决此问题，同一闸机被迫衍生多个子版本的传感器布局和配套的通行逻辑软件版本，以适应不同地区的人体特征。

[0006] 在硬件上，为了适应不同地区的人体特征，传感器布局和数量经常需要进行调整以达到适配效果(需要根据人体特征改变传感器之间的间距和数量，如：北方地区人体高大强壮，因此传感器间距大，数量少；南方人体身高相对矮一些，体形纤细，因此传感器间距小，数量多。)传感器布局和数量的变化会导致人体在通过闸机时数学组合的变化差异显著(通行逻辑程序是一种判定人通过通道时有可能产生的行为是否合法的软件产品，通性行为是人体在空间和时间上的变化，因此绝大部分通行逻辑都必须包含有严格时序判断条件，传感器距离和数量的更改会使程序的数学模型发生变化，进而影响算法的设计)，由于软件判定条件的修改和补充十分繁琐，算法的适配和调整会导致设备及软件的可靠性和稳定性下降，大部分项目在遇到通行逻辑问题时均需要长期跟踪和适配，导致软硬件及项目成本增高。

[0007] 传统闸机如图1所示，包括左边闸机1和右边闸机2构成的行人通道，扇门3是阻挡机构，4是刷卡区、5是传感器布局，6是闸机通道。

[0008] 所述左边闸机1和右边闸机2分别安装对射式红外光电传感器的发射端和接收端，发射端发射不可见波段的红外光，由接收端接收，行人进入通道后，其身体、随身物和携带行李会分阶段的阻挡不同组合的传感器，并以此形成不同的区状态参数。

[0009] 通行逻辑的实现是通过传感器状态的变化按时间轴进行记录，通过对于人体特征的适应和通行行为的抓取采样和数字转换，通过不同的算法和判断来进行的。

[0010] 传感器要均匀的分布在闸机通道的内侧机壳表面上，要根据当地的人体特征和通行习惯匹配相应的间距(相对的宽度、高度)，如图2所示，在闸机的一个侧壁上布置有16个发射端，分别为S1到S16，相应的，在闸机的另一个侧壁上需要步骤16个接收端。

[0011] 这就导致不同的地区，会存在不同的布局，因为布局不同，当人通过通道时，传感器被遮挡的时序间隔会有不同的变化，也可能导致原本的判断组合出现变化，比如以前依靠某3对传感器组合进行的判断，现在可能依靠2对传感器或者4对传感器才能判断。

[0012] 因此传感器的布局改变往往会导致判断条件，算法的改变，布局的变化对应的软件修改工作十分繁琐。

[0013] 因此，发明一种无需进行硬件部件更改即可适应多个地区不同需求的闸机显得极为重要。

[0062] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述

[0063] 本发明的光栅传感器包括发光器和受光器，发光器、受光器一一对应使用，发光器发射光束，受光器接收光束。光栅的物理原理实际上是传感器的条形带，在每个光栅传感器内有10-20个光束点，相当于10-20个子传感器。光栅传感器的两个相邻光束点之间的水平距离为光束间距，如图4所示，本发明使用的光栅传感器中的光束间距为20-40mm。光栅传感器可根据需要设置为单根发光(即多个光束点排成一行)，单根受光或者多根发光，多根受光。

[0064] 本发明的光栅传感器的发光器和受光器均如图4所示，包括封闭的壳体401、光束点、电连接件402、控制电路板。在封闭的壳体的一侧开有长条形窗口，所述长条形窗口采用透明材质(采用任何光束能够穿过的透明材质即可)进行封闭，将光栅条或者光栅带固定安装在长条形窗口的内侧，光栅条或光栅带上的光束点发出的光或者接收的光能穿过所述长条形窗口。

[0065] 本发明的光栅传感器是将光栅条或光栅带封闭在壳体内，这样能很好地规避现有光栅条或光栅带的弱点。而且，壳体401本身的温度适应性好，封闭在壳体内的光栅条或者光栅带不易发生变形。

[0066] 具体的，在所述壳体401的两端设置有电连接件402，在所述壳体内设置有信号线缆，在光栅条或者光栅带上设有多个光束点A1到An(在受光器上设置的光束点为接收点，在发光器上设置的光束点为发射点)，各个光束点分别与位于壳体内的各自的信号线缆连接，各个信号线缆与位于壳体内的控制电路板连接。

[0067] 所述控制电路板采用现有光栅条或光栅带的控制电路板即可，该电路板一方面负责该光栅条或光栅带上的所有光束点的光束收、发工作，另一方面将光路通断的模拟信号转化为数字信号，该控制电路板的连接电缆与壳体两端的电连接件连接，通过两端的电连接件给控制电路板供电和进行信号传输。

[0068] 所述壳体两端的电连接件的两端均为接线端子，一端与控制电路板连接，另一端与外部的设备连接。例如，当将其安装在闸机上时，可以直接将壳体两端的电连接件插在闸机上对应的插座上即可。

[0069] 光栅传感器中的每个光束点在硬件上是具有物理地址的，各个光束点的发射、接收情况可以从光栅传感器中的信号线缆反馈到控制电路板内并被计算机采集。

[0070] 如图3所示，本发明还提供了一种光栅闸机,相对于常规闸机，本发明的光栅闸机不再具有某一种传感器布局，取而代之的是将原有的传感器替换为光栅传感器，利用光栅传感器来实现闸机的通行行为判定，是一种基于光栅传感器的光栅闸机，其优点是可以适配不同地区的人体特征和通行行为。本发明中的光栅传感器包括受光器和发光器，通过发射、接收红外线形成光幕，当光幕被遮挡时，可检测是否有障碍物以及障碍物的宽度、高度等。例如，如果采用的光栅传感器的光束间距为40mm，则当物体宽度大于40mm时，均可检测到。

[0071] 本发明的所述光栅闸机包括对称设置的左侧闸机和右侧闸机，在左侧闸机和右侧闸机上均设置有扇门307(扇门以及扇门控制器采用现有的多种扇门及控制器即可)，左侧闸机和右侧闸机平行设置，两者之间形成闸机通道，当两侧的扇门同时位于闸机通道中时，闸机通道被关闭，当两侧的扇门不位于闸机通道中时，闸机通道被打开。在所述左侧闸机或者右侧闸机上设置有授权检验模块，所述授权检验模块可采用现有的多种模块，例如现有的刷卡器、手机NFC验证装置(也是一种刷卡器)、人脸识别装置等等。

[0072] 如图3所示，本发明的光栅闸机的闸机通道的一端的外部为非付费区301，另一端的外部为付费区306，行人或物体从非付费区301进入闸机通道，穿过闸机通道后到达付费区306。在所述光栅闸机的闸机通道中沿通行方向(如图3中的箭头所示)依次包括：检测区302、监视区303、安全区304和离开区305。所述扇门设置在安全区304的中间位置。

[0073] 如图3所示(图3为从闸机通道内看向一侧闸机的视图。)，本发明在左侧闸机、右侧闸机相对的机壳上分别设置有多个长孔，左侧闸机和右侧闸机上的长孔对称设置。优选的，所有长孔均水平设置(即长孔的长度方向与水平面平行)。每侧闸机上的长孔的高度根据检测需求进行设置。

[0074] 在每个长孔的后方安装有至少一条光栅传感器(例如可以安装一条光栅传感器，也可以安装2条及以上的光栅传感器，根据实际需要确定光栅传感器的数量即可)，每个长孔后方的所有光栅传感器的光束点发出的光(或要接收的光)均能够穿过该长孔。所述光栅传感器可以直接装配在左侧闸机、右侧闸机相对的机壳的内表面上，也可以装配在左侧闸机、右侧闸机的内部骨架上，只要保证光束能够穿过长孔即可。

[0075] 具体的，左侧闸机上安装光栅传感器中的发光器，右侧闸机上安装光栅传感器中的受光器，或者反之也可。发光器发出的光依次穿过该侧闸机的长孔、闸机通道、另一侧闸机的长孔后被另一侧闸机上安装的受光器接收。

[0076] 光栅传感器通过机壳上的长孔使自身的光束发收而不被干扰，在闸机通道内形成光路光网，相比原本传感器收发光网，通过采用光栅传感器内不同的光束点即可实现子传感器间距的可调，因此形成的光路光网的密度可调。传统闸机中的传感器中的传感器之间的距离是固定的，所以无法根据人体的体积特征改变进行调整，而利用本发明的光栅传感器是可以的，因为在本发明的光栅传感器内，可以任意选用其内部一对光束点作为子传感器使用。如图4所示，可选A1至An个不同的光束点组合，这样就实现了对子传感器间距的调整，例如：图2中的传统闸机中的传感器S4与S6的水平距离为200mm，在硬件生产好后，其水平距离即被固定，无法再进行改变，转换到本发明的光栅传感器内(例如光束点之间的光束间距为40mm)，选取A1和A6两光束点，就实现了S1与S2之间的间距。当传感器的间距需要扩大或缩小时，图2的现有方案必须重新加工闸机的机壳来改变传感器的间距，而在本发明中，由于采用光栅传感器，只需要更换光束点就可实现子传感器之间间距的调整，极大提高了调整效率，并减小了调整工作量。例如当需要将传感器间距从200mm调整为240mm时，只需要选取A1和A7两个光束点作为子传感器，就可以将子传感器的间距调整为240mm。

[0077] 本发明的光栅闸机的每侧闸机上分别设置的光栅传感器的数量为4-6条，根据应用场景的不同，通行逻辑的判定严密等级也会不同，就导致了光栅传感器数量的差异。最简易的通行逻辑仅需4条光栅传感器，即图3中的GS1\GS2\GS3\GS4即可，如果需要增加判定严密性，可再多配置2条光栅传感器，如配置在扇门下方的GS5和配置在扇门上方的GS6，下方的GS5用于判断行李和儿童，上方的GS6用于判断高度，有的地方不需要判断高度，也就不需要设置GS6，当然也可以根据需要在闸机上安装更多的光栅传感器。也可以将G2和G3用一个更长的光栅传感器代替，即在扇门上方设置一个长光栅传感器，从扇门的一侧跨到另一侧。将G2和G3分开是基于电气设计上的考虑，提高冗余性和可靠性。比如一旦光栅传感器中的光电损坏多了，换一短根比换一长根的成本要更低。

[0078] 本发明实施例中，在每侧的闸机上设置有第一光栅传感器GS1、第二光栅传感器GS2、第三光栅传感器GS3、第四光栅传感器GS4、第五光栅传感器GS5、第六光栅传感器GS6，其中的第五光栅传感器GS5、第六光栅传感器GS6是根据实际情况进行选配的。第一光栅传感器GS1与第四光栅传感器GS4对称设置在扇门的两侧，且高度相同，第二光栅传感器GS2和第三光栅传感器GS3对称设置在扇门的两侧，且高度相同，两者的高度高于第一光栅传感器GS1和第四光栅传感器GS4的高度，所述第五光栅传感器GS5设置在扇门的正下方，且关于扇门所在的直线对称，且高度低于第一光栅传感器GS1和第四光栅传感器GS4的高度，所述第六光栅传感器GS6设置在扇门的正上方，且关于扇门所在的直线对称，且高度高于第二光栅传感器GS2和第三光栅传感器GS3的高度。

[0079] 以图3中的左侧为前端，右侧为后端，每个光栅传感器的左端为前端，右端为后端，从左往右即为从前往后，每个光栅传感器的光束点从前往后依次进行编号，最前端的光束点为A1，然后依次为A2、A3……An，An为最后端的光束点。

[0080] 所述第一光栅传感器GS1设置在检测区302，检测区302的宽度与第一光栅传感器GS1的长度相同。所述第二光栅传感器GS2的前10个光束点设置在监视区303，后6个光束点设置在安全区304；所述第三光栅传感器GS3的前6个光束点设置在安全区304，后10个光束点设置在离开区305，所述第二光栅传感器GS2的后6个光束点、所述第三光栅传感器GS3的前6个光束点对称设置在扇门307的两侧。

[0081] 第一光栅传感器GS1和第二光栅传感器GS2在水平面上的投影是依次连接的，即第一光栅传感器GS1的最后一个光束与第二光栅传感器GS2的第一个光束的水平距离为一个光束间距。同样，第三光栅传感器GS3和第四光栅传感器GS4在水平面上的投影是依次连接的，即第三光栅传感器GS3的最后一个光束与第四光栅传感器GS4的第一个光束的水平距离为一个光束间距。第五光栅传感器GS5的前段(包括从第一个光束点开始的多个光束点)与第二光栅传感器GS2的后段(包括最后一个光束点和该光束点之前的多个光束点)在水平面上的投影是重叠的，第五光栅传感器GS5的后段(包括最后一个光束点和该光束点之前的多个光束点)与第三光栅传感器GS3的前段(包括从第一个光束点开始的多个光束点)在水平面上的投影是重叠的，重叠的长度可以根据实际需要进行设置，例如，如果想更早地检测到行李或儿童，则将第五光栅传感器GS5的前段与GS2的后段重叠的长度增加，实际使用时，直接采用一个更长的光栅传感器作为GS5即可实现。同理，第六光栅传感器GS6的前段与第二光栅传感器GS2的后段在水平面上的投影是重叠的，第六光栅传感器GS6的后段与第三光栅传感器GS3的前段在水平面上的投影是重叠的，重叠的长度可以根据实际需要进行设置，例如，如果想更早地检测成人，则将第六光栅传感器GS6的前段与GS2的后段重叠的长度增加，实际使用时，直接采用一个更长的光栅传感器作为GS6即可实现。

[0082] 其中GS1和GS4距离地面的高度为750-800mm，GS2和GS3的距离地面的高度为900-1000mm。

[0083] 实际使用时，采用24V直流电对各个光栅传感器进行供电，每条光栅传感器内的光束间距不大于40mm。其中GS1和GS4上的光束点的数量不少于10个，GS2和GS3的光束点的数量不少于16个，选配GS5和GS6的光束点的数量不少于10个。

[0084] 上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。