一种智能通行卡及应用该卡的园区安全管理办法制造技术

本发明专利技术提供了一种智能通行卡及其使用方法。这种智能通行卡包括通行卡本体、通行卡芯片，通行卡芯片上集成的智能装置，该智能装置包括RFID标签、定位模块、MEMS气体传感器、无线通讯模块、处理器模块和供电单元，这种通行卡可以根据进入园区内的车辆或者访客的类型，对其发放有合适权限的智能通行卡，通过智能通行卡，限制车辆或访客在园区内的活动范围。除此之外，还能够利用此智能通行卡监测访客的行为并追踪访客的位置。

【技术实现步骤摘要】
一种智能通行卡及应用该卡的园区安全管理办法
本专利技术涉及智能交通及安全管理领域，更具体地说，涉及一种智能通行卡及应用该卡的安全管理办法。
技术介绍
人类的社会活动具有社会集聚性，在日常的社会活动中根据活动的目的聚群活动，反映在现代社会中就是人们活动的各种场所、园区、社区等等。有一些封闭或半封闭性质的园区或社区对安全管理有较高的要求，例如园区或一些住宅小区、工业园区、单位园区等等。但是，由于现在社会又需要人类活动具有较高的流动性，因此无论安全性要求多么高的园区总是会有外来人口和车辆进入，现在通行的管理方法是当外来人员在门口门岗进行登记后，由门口的管理人员对外来人员发放园区卡(应用于目前大多数的大学)或临时通行卡，即放行进入。而后就无法对访客的活动轨迹加以限制或者监控，园区通行卡尚具备一定程度上的权限限定作用(如目前大学中只有持园区卡才可进入图书馆等场所)，临时通行卡就只有在大门口处通行的作用。园区(在本专利技术的说明书中，园区包括一切需要执行安全管理的园区、社区、场所，包括但不限于园区、工业园、写字楼、景点等地方，下文中不再做特别说明)的管理人员对访客在园区内去了什么场所，是否有违规行为完全无法掌握，大多数情况下只能在出事以后调取监控来查清事实，起不到防患于未然的安全管理作用。此外，现在大多数的园区已经实行了禁烟，访客在进入园区后是否违规抽烟，安全管理人员也完全无法监控，目前是只能依靠抽查摄像和群众举报来进行管理，漏洞多、效率低、收效小。综上所述，社会的发展需要一种可以临时或一段时间内与访客的唯一ID，如身份证号、车牌号、学生证等号码绑定，便于随身携带，可以监控到访客在园区内的运动轨迹，并且可以监控访客是否有违规行为以及对访客在园区内的活动范围进行限制和设定的设备或装置。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于解决上述技术问题，提供一种智能通行卡，此通行卡与传统通行卡尺寸相近，具有体积小，轻巧，便携等特点。这种通行卡可以根据进入园区内的车辆或者访客的类型，对其发放有合适权限的智能通行卡，通过智能通行卡，限制车辆或访客在学校内的活动范围。除此之外，还能够利用此通行卡监测访客的行为并追踪访客的位置。上述专利技术目的是通过如下的技术方案加以实现的：一种智能通行卡，包括通行卡本体和通行卡芯片，通行卡芯片上集成有智能装置，该智能装置包括：a)RFID标签，每个RFID标签具有唯一的电子编码，附着在通行卡本体上标识该卡；b)定位模块，并加上相关外围电路；c)MEMS气体传感器，感应周边环境中需要监测的气体的浓度，当该气体的浓度超过阈值即向处理器模块发出信号，MEMS气体传感器具有体积小，能耗低等特点；d)无线通讯模块，用于通过无线网络与远程通讯平台之间通过数据协议进行通讯，传输数据给上位机；e)处理器模块，用于初步处理REID标签、定位模块、MEMS气体传感器及无线通讯模块这几个组成单元传送来的数据，将数据融合打包发送给无线通讯模块再发送给上位机；f)供电单元，用于向各组成单元及处理器模块供应电力。优选地，RFID标签为可读写的RFID标签。可读写的RFID标签应用范围更为广泛，且节约资源，不需要预先准备各种权限的通行卡让管理员在发放时进行选择，而是可以直接通过设备，对RFID标签写入信息。更进一步地，所述RFID标签为电感耦合式RFID标签或电磁反向散射式RFID标签。这两种标签体积小，能耗低，特别适用于这种便携性要求较高的应用场合。优选地，所述定位模块为惯性测量单元、GPS定位模块、北斗定位模块以及前面所述无线通讯模块中的一种或几种的组合。惯性测量单元(IMU)是一种电子设备，它使用加速度计和陀螺仪(有时还有磁力计)的组合来测量物体的加速度，角速率，有时还有物体周围的磁场。配备了惯性导航系统(INS)的IMU能够提供不依赖于外部环境的短期稳定性位置信息，可应用于车辆定位和访客追踪中。但是IMU存在位移误差、比例误差以及背景白噪声误差，且误差是不断累积的，所以不能用于长时间的定位。在室外，由于我们能够得到有效的GPS数据，因此我们可以将GPS和IMU结合起来充分发挥两者的优势去提高车辆追踪和定位的精度和可靠性。IMU的优势在于在短时间内保持较高的精度且不受外部环境的影响，而GPS的优势在于它提供的绝对位置信息可以补偿IMU随时间积累的误差从而保证长时间内的定位和追踪精度。北斗定位模块是给予对GPS定位模块的补充，因为在国内，北斗未来的追踪精度可以预见会优于GPS。当访客进入室内后，因为建筑物的遮挡，特别是多重的墙壁阻隔，GPS在室内就会出现信号弱，甚至是无信号的情况，所以很难依靠GPS和IMU去实现定位。但是无线通讯模块可以通过扫描室内的AP接入点，获取到RSSI值，然后融合RSSI信息和IMU信息去实现高精准的室内访客跟踪。所以，在这种情况下，无线通讯模块不仅可以完成数据传输的功能，还可以作为一种定位模块用于室内辅助定位。优选地，MEMS气体传感器为香烟烟雾传感器或有毒气体传感器。MEMS气体传感器可以根据需要监测的气体进行选择，较为常用的有香烟烟雾传感器(用于对访客吸烟等不文明行为的监测)、一氧化碳(煤气)传感器、可燃气体(如汽油)传感器(用于在一些较易发生有毒/有害气体泄露的园区，可以预防危险的发生)等等，可以是其中一种也可以是多种的组合。优选地，所述处理器为单片机，所述供电单元为可充电式蓄电池。优选地，所述通行卡上还设有用于控制各监控模块的开关。由于通行卡为卡片形式，出于轻薄便携的设计考虑，供电单元采用的蓄电池体积不可能很大，因此，出于节电考虑，有一些需要在一段时间内携带卡片(例如做成园区卡，学生需携带数年)，而使用者又长期活动在不需要监控的安全区域时，可以在管理员授权的前提下选择性地关闭一个或数个功能模块。应用上述的智能通行卡的安全管理办法，包括如下操作步骤：1)初始化，将通行卡内定位模块、无线通讯模块、MEMS气体传感器和处理器模块中的数据进行初始化；2)标识，使用者领取通行卡时，管理员将使用者身份信息输入系统与待发放通行卡的RFID标签形成唯一对应关系；3)设置，管理员根据实际需要对使用者持有的卡进行权限设置；4)使用，使用者领取所述智能通行卡，在园区范围内根据权限进入允许进入的范围；5)监控，定位模块和MEMS气体传感器将收集到的数据传送给处理器模块，处理器模块将收到的数据传输给上位机，再由上位机上进行估计轨迹追踪并分析周边有害气体浓度是否超标；6)归还，使用者使用完毕，将卡片还回管理处，由管理员进行身份信息解绑和初始化。优选地，上述管理办法中所述步骤5)中轨迹追踪的方法包括如下步骤：i.开始；ii.无线定位模块开始接收数据并将数据发送给处理器模块；iii.处理器模块将访客的运动数据进行融合并打包；iv.处理器模块通过无线通讯模块将上一步骤中的运动数据传回上位机进行分析；v.上位机根据运动数据计算出访客的运动轨迹；vi.结束。优选地，上述管理办法中所述步骤5)中检测通行卡周边有害气体浓度的方法包括如下步骤：i.开始；ii.MEMS气体传感器开始接收数据并发送给处理器模块；iii.处理器模块判断访客所处环境的有害气体浓度或者香烟烟雾气体的浓度是否超标，如果气体浓度值超标就向上位机发送信号；iv.上位机根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能通行卡，包括通行卡本体和通行卡芯片，通行卡芯片上集成有智能装置，其特征在于：所述智能装置包括：a)RFID标签，每个RFID标签具有唯一的电子编码，附着在通行卡本体上标识该卡；b)定位模块，并加上相关外围电路；c)MEMS气体传感器，感应周边环境中需要监测的气体的浓度，当该气体的浓度达到阈值即向处理器模块发出信号；d)无线通讯模块，用于通过无线网络与远程通讯平台之间通过数据协议进行通讯，传输数据给上位机；e)处理器模块，用于初步处理RFID标签、定位模块、气体传感器及无线通讯模块这几个组成单元传送来的数据，将数据融合打包发送给无线通讯模块再发送给上位机；f)供电单元，用于向各组成单元及处理器模块供应电力。

【技术特征摘要】
1.一种智能通行卡，包括通行卡本体和通行卡芯片，通行卡芯片上集成有智能装置，其特征在于：所述智能装置包括：a)RFID标签，每个RFID标签具有唯一的电子编码，附着在通行卡本体上标识该卡；b)定位模块，并加上相关外围电路；c)MEMS气体传感器，感应周边环境中需要监测的气体的浓度，当该气体的浓度达到阈值即向处理器模块发出信号；d)无线通讯模块，用于通过无线网络与远程通讯平台之间通过数据协议进行通讯，传输数据给上位机；e)处理器模块，用于初步处理RFID标签、定位模块、气体传感器及无线通讯模块这几个组成单元传送来的数据，将数据融合打包发送给无线通讯模块再发送给上位机；f)供电单元，用于向各组成单元及处理器模块供应电力。2.根据权利要求1所述的智能通行卡，其特征在于：所述RFID标签为可读写的RFID标签。3.根据权利要求2所述的智能通行卡，其特征在于：所述RFID标签为电感耦合式RFID标签或电磁反向散射式RFID标签。4.根据权利要求1所述的智能通行卡，其特征在于：所述定位模块为惯性测量单元、GPS定位模块、北斗定位模块以及所述无线通讯模块中的一种或几种的组合。5.根据权利要求1所述的智能通行卡，其特征在于：所述MEMS气体传感器为香烟烟雾传感器或有毒气体传感器。6.根据权利要求1所述的智能通行卡，其特征在于：所述处理器为单片机，所述供电单元为可充电式蓄电池。7.根据权利要求1至6任一项所述的智能通行卡的安全管理办法，其特征在于：所述通行卡上还设有用于控制各模块的开关。8.一种应用权利要求7所述的智能通行卡的安全管理办法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹峰，吴小凤，崔曙光，
申请(专利权)人：深圳市大数据研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44