CN103247096A - 投币机电子锁及其开锁方法 - Google Patents

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郭建国
刘阳忠
赵红彬
王兴中
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Abstract

本发明提供一种投币机电子锁及其开锁方法，该投币机电子锁包括微处理器模块、CPU卡钥读卡器、非接触式CPU卡钥、驱动模块、安装在投币机箱门处的电磁锁芯和电源控制模块；该开锁方法为：所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器读取所述非接触式CPU卡钥中预存的开锁密钥和开锁次数；当判断到所述开锁密钥和所述开锁次数符合开锁条件时，所述微处理器模块产生开锁控制信号，并将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数扣除一次；根据所述开锁控制信号，所述微处理器模块控制所述电磁锁芯的开闭动作。本发明投币机电子锁解决了现有技术中非接触式IC卡保密性差、易于破解的缺陷。

Description

投币机电子锁及其开锁方法
技术领域
本发明涉及一种电子锁，具体的说，涉及了一种投币机电子锁及其开锁方法。
背景技术
公交车投币机普遍采用DALLAS单总线纽扣作为电子锁开锁钥匙，随着科技的发展，采用该种开锁方式的投币机的安全性已无法完全保证，公交票款的流失问题也越来越受到关注。目前市场上有采用非接触式IC卡作为投币机的开锁钥匙，以下简称电子钥匙，但大多电子钥匙都是采用M1卡实现，该类型卡虽然保密性较好，但还是无法做到百分之百的安全，而且目前也已经被破解。
CPU卡采用的是国际公认的保密性极高的3DES算法，目前没有任何技术手段可以破解DES加密算法，使用其作为电子锁钥匙具有业界公认的极高安全性，而且CPU卡内的COS系统为定制系统，不具备一致性，密钥的安全性极高。同时采用非接触式CPU卡作为投币机开锁钥匙，由于没有可见的电气接口，开锁接口不易被破环。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种结构简单、使用方便、安全性高和实用性强的投币机电子锁；本发明还提供了该投币机电子锁的开锁方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种投币机电子锁，它包括微处理器模块、CPU卡钥读卡器、非接触式CPU卡钥、驱动模块、安装在投币机箱门处的电磁锁芯和电源控制模块，其中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器连接所述非接触式CPU卡钥 以便根据读取的所述非接触式CPU卡钥预存的开锁密钥和开锁次数产生开锁控制信号并根据所述开锁控制信号将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数扣除一次；所述微处理器模块通过所述驱动模块连接所述电磁锁芯以便根据所述开锁控制信号控制所述电磁锁芯的开闭动作；所述电源控制模块连接所述微处理器模块、所述CPU卡钥读卡器、所述驱动模块和所述电磁锁芯以提供工作电源。
基于上述，它还包括时钟定时模块，其中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器连接所述非接触式CPU卡钥以便读取所述非接触式CPU卡钥预存的授权开锁时间段，所述微处理器模块连接所述时钟定时模块以便获取系统时间并根据所述授权开锁时间段与所述系统时间的一致性以及所述开锁密钥和所述开锁次数产生开锁控制信号。
基于上述，它还包括GPS定位模块，其中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器连接所述非接触式CPU卡钥以便读取所述非接触式CPU卡钥预存的授权开锁区域，所述微处理器模块连接所述GPS定位模块以便获取开锁地点并根据所述授权开锁区域与所述开锁地点的一致性以及所述开锁密钥和所述开锁次数产生开锁控制信号。
基于上述，它还包括用于与远程监控平台无线通信的GPRS模块，所述微处理器模块连接所述GPRS模块以便将所述微处理器模块存储的投币机开锁记录发送至所述远程监控平台和接收所述远程监控平台的控制指令。
一种所述投币机电子锁的开锁方法，该开锁方法包括以下步骤：
步骤1：所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器读取所述非接触式CPU卡钥中预存的开锁密钥和开锁次数；
步骤2：当判断到所述开锁密钥和所述开锁次数符合开锁条件时，所述微处理器模块产生开锁控制信号，并将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数扣除一次；
步骤3：根据所述开锁控制信号，所述微处理器模块控制所述电磁锁芯的开闭动作。
基于上述，步骤1中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器读取所述非接触式CPU卡钥预存的授权开锁时间段，所述微处理器模块通过连接时钟定时模块获取系统时间；
步骤2中，当判断到所述开锁密钥、所述开锁次数符合开锁条件，且所述授权开锁时间段和所述系统时间一致时，所述微处理器模块产生开锁控制信号，并将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数扣除一次。
基于上述，步骤1中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器读取所述非接触式CPU卡钥预存的授权开锁区域，所述微处理器模块通过连接GPS定位模块获取开锁地点；
步骤2中，当判断到所述开锁密钥、所述开锁次数符合开锁条件，且所述授权开锁区域和所述开锁地点一致时，所述微处理器模块产生开锁控制信号，并将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数扣除一次。 
本发明相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本发明投币机电子锁通过使用保密性极高的CPU卡作为投币机的电子锁和开锁钥匙，解决了现有技术中非接触式IC卡保密性差、易于破解的缺陷，而且，通过使用GPRS模块，还可实现远程监控平台的实时监控控制。本发明开锁方法通过设定开锁密钥、开锁次数、授权开锁时间段和授权开锁区域等授权开锁条件，提高了该投币机电子锁的安全性。 
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种投币机电子锁，它包括微处理器模块、CPU卡钥读卡器、非接触式CPU卡钥、驱动模块、安装在投币机箱门处的电磁锁芯和电源控制模块，其中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器连接所述非接触式CPU卡钥 以便根据读取的所述非接触式CPU卡钥预存的开锁密钥和开锁次数产生开锁控制信号并根据所述开锁控制信号将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数 扣除一次；所述微处理器模块通过所述驱动模块连接所述电磁锁芯以便根据所述开锁控制信号控制所述电磁锁芯的开闭动作；所述电源控制模块连接所述微处理器模块、所述CPU卡钥读卡器、所述驱动模块和所述电磁锁芯以提供工作电源。
进一步优选的，该投币机电子锁还包括时钟定时模块，其中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器连接所述非接触式CPU卡钥以便读取所述非接触式CPU卡钥预存的授权开锁时间段，所述微处理器模块连接所述时钟定时模块以便获取系统时间并根据所述授权开锁时间段与所述系统时间的一致性以及所述开锁密钥和所述开锁次数产生开锁控制信号。
进一步优选的，该投币机电子锁还包括GPS定位模块，其中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器连接所述非接触式CPU卡钥以便读取所述非接触式CPU卡钥预存的授权开锁区域，所述微处理器模块连接所述GPS定位模块以便获取开锁地点并根据所述授权开锁区域与所述开锁地点的一致性以及所述开锁密钥和所述开锁次数产生开锁控制信号。
其中，开锁密钥、开锁次数、授权开锁时间段、授权开锁区域均为授权开锁条件。
为了便于信息的动态更新及管理，该投币机电子锁设置与远程监控平台进行无线通信的GPRS模块，所述微处理器模块连接所述GPRS模块。所述非接触式CPU卡钥每次的开锁记录保存在所述微处理器模块中，便于日后查阅采集，也可以在开锁后立即通过所述GPRS模块将开锁记录实时传送到远程监控平台，其中信息包括线路名称、车辆编号、开锁操作员编号、开锁时间、开锁地点等数据，使远程监控平台不仅能够实时了解各车辆投币机的开锁情况，还可以对非法开锁和异常开锁产生告警信号而起到警示作用。同时，所述远程监控平台还可通过所述GPRS模块向所述微处理器模块发送控制指令，动态进行功能模式的更改、密钥的预置写入等。
该投币机电子锁的开锁过程如下：
开启投币机电子锁之前，所述非接触式CPU卡钥先通过远程监控平台的授权终端进行授权开锁条件的写入，也就是向所述非接触式CPU卡钥写入开锁密钥和开锁次数，所述开锁密钥包括经过保密算法处理的开锁员信息、投币机箱号等基本信息。开锁时，所述CPU卡锁的CPU卡钥读卡器读取所述非接触式CPU卡钥中的开锁密钥、开锁次数，并将其发送至所述微处理器模块；所述微处理器模块接收到所述开锁密钥和所述开锁次数后，先运行预置的解密程序，解密开锁密钥，验证开锁密钥的合法性，然后检验开锁次数是否为零，当判断符合开锁条件时，即开锁密钥合法、开锁次数不为零，输出开锁控制信号；所述驱动模块接收到所述微处理器模块输出的开锁控制信号后，驱动所述电磁锁芯开锁。
每使用所述非接触式CPU卡钥开锁一次投币机，所述微处理器模块会根据所述开锁控制信号将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数扣除一次，即为消费，当所述开锁次数消费完毕后，所述非接触式CPU卡钥将不再具备完整授权开锁条件，将无法再进行投币机开锁；如果需要继续开锁，所述非接触式CPU卡钥需要重新进行开锁次数的写入。这种消费模式限制了收银员的超次数投币机开锁行为，保证了公交票款安全。进一步优选地，在所述非接触式CPU卡钥写入授权开锁条件时可以同时写入本次授权开锁次数的有效时间，当有效时间过后，写入的开锁次数即使没有消费完毕也会自动失效，所述非接触式CPU卡钥必须等到下一次重新授权写入开锁次数才能继续投币机开锁。
在满足上述开锁授权条件的基础上，为了进一步提高本发明的安全开锁性能，本发明还可进行下述开锁方法功能模式的扩展：
1、定时开锁功能
该投币机电子锁通过设置时钟定时模块来提供系统时间。远程监控平台的授权管理终端根据要求向所述非接触式CPU卡钥存储写入授权开锁时间段。定时开锁功能开启后，所述微处理器模块先判断开锁密钥和开锁次数符合开锁条件，然后再判断系统时间是否在所述授权开锁时间段内，只有当系统时间在设置的授权开锁时间段内时，所述微处理器模块才会发出开锁控制信号，所述电磁锁芯才会动作开锁。需要特别说明的是，如果定时开锁功能被关闭，所述CPU卡锁将不受授权开锁时间段的限制。
2、定点开锁功能
通过设置GPS定位模块来获取车辆实时位置，确定开锁地点；远程监控平台的授权管理系统根据需要向所述非接触式CPU卡钥存储写入开锁坐标及开锁坐标对应的作用半径，即授权开锁区域。定点开锁功能开启后，当公交车辆驶入指定区域，所述微处理器模块先判断开锁密钥和开锁次数符合开锁条件，然后再根据获取的车辆实时位置比对所述非接触式CPU卡钥的开锁坐标及开锁坐标对应的作用半径，只有当二者信息一致时，所述微处理器模块才会发出开锁控制信号，所述电磁锁芯才会动作开锁。需要特别说明的是，如果定点开锁功能被关闭，所述CPU卡锁将不受授权开锁地点的限制。
特别的，定时开锁功能和定点开锁功能可以单独开启，也可以同时开启，进一步提高开锁安全。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种投币机电子锁，其特征在于：它包括微处理器模块、CPU卡钥读卡器、非接触式CPU卡钥、驱动模块、安装在投币机箱门处的电磁锁芯和电源控制模块，其中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器连接所述非接触式CPU卡钥 以便根据读取的所述非接触式CPU卡钥预存的开锁密钥和开锁次数产生开锁控制信号并根据所述开锁控制信号将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数 扣除一次；所述微处理器模块通过所述驱动模块连接所述电磁锁芯以便根据所述开锁控制信号控制所述电磁锁芯的开闭动作；所述电源控制模块连接所述微处理器模块、所述CPU卡钥读卡器、所述驱动模块和所述电磁锁芯以提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的投币机电子锁，其特征在于：它还包括时钟定时模块，其中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器连接所述非接触式CPU卡钥以便读取所述非接触式CPU卡钥预存的授权开锁时间段，所述微处理器模块连接所述时钟定时模块以便获取系统时间并根据所述授权开锁时间段与所述系统时间的一致性以及所述开锁密钥和所述开锁次数产生开锁控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的投币机电子锁，其特征在于：它还包括GPS定位模块，其中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器连接所述非接触式CPU卡钥以便读取所述非接触式CPU卡钥预存的授权开锁区域，所述微处理器模块连接所述GPS定位模块以便获取开锁地点并根据所述授权开锁区域与所述开锁地点的一致性以及所述开锁密钥和所述开锁次数产生开锁控制信号。
4.根据权利要求3所述的投币机电子锁，其特征在于：它还包括用于与远程监控平台无线通信的GPRS模块，所述微处理器模块连接所述GPRS模块以便将所述微处理器模块存储的投币机开锁记录发送至所述远程监控平台和接收所述远程监控平台的控制指令。
5.一种权利要求1所述投币机电子锁的开锁方法，其特征在于，该开锁方法包括以下步骤：
步骤1：所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器读取所述非接触式CPU卡钥中预存的开锁密钥和开锁次数；
步骤2：当判断到所述开锁密钥和所述开锁次数符合开锁条件时，所述微处理器模块产生开锁控制信号，并将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数扣除一次；
步骤3：根据所述开锁控制信号，所述微处理器模块控制所述电磁锁芯的开闭动作。
6.根据权利要求5所述的投币机电子锁的开锁方法，其特征在于：步骤1中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器读取所述非接触式CPU卡钥预存的授权开锁时间段，所述微处理器模块通过连接时钟定时模块获取系统时间；
步骤2中，当判断到所述开锁密钥、所述开锁次数符合开锁条件，且所述授权开锁时间段和所述系统时间一致时，所述微处理器模块产生开锁控制信号，并将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数扣除一次。
7.根据权利要求5所述的投币机电子锁的开锁方法，其特征在于：步骤1中，所述微处理器模块通过所述CPU卡钥读卡器读取所述非接触式CPU卡钥预存的授权开锁区域，所述微处理器模块通过连接GPS定位模块获取开锁地点；
步骤2中，当判断到所述开锁密钥、所述开锁次数符合开锁条件，且所述授权开锁区域和所述开锁地点一致时，所述微处理器模块产生开锁控制信号，并将所述非接触式CPU卡钥预存的开锁次数扣除一次。
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