CN103294018A - 智能钥匙管理系统及其自检处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能钥匙管理系统及其自检处理方法，属于计算机管理技术领域。该系统包括ID卡、智能通信主机和至少一组钥匙柜；每个钥匙柜具有多个分别装有弹开门锁的柜门，每个柜门内装有一组分别具有相应指示灯的钥匙挂钩；各钥匙柜的智能控制电路分别具有预定的第一级地址，各柜门的自开启门锁分别具有预定第二级地址且其受控端分别接该柜智能控制电路的开启控制输出端，各钥匙挂钩的指示灯分别具有预定第三级地址且分别接该柜智能控制电路的点亮控制输出端。采用本发明后，柜门的受控自动开启指示了钥匙的区域位置，进而与指示灯的显示相结合，可以迅速地从众多钥匙柜中找到目标位置，十分合理，无需钥匙专管人员即可满足大规模集群钥匙管理的需要。

Description

智能钥匙管理系统及其自检处理方法

技术领域

本发明涉及一种智能钥匙管理系统，同时还涉及智能钥匙管理系统的自检处理方法，属于计算机管理技术领域。

背景技术

长期以来，集体单位的车场（如运输公司的车队、消防部队的装备场）钥匙的管理主要有两种方式:一是直接由驾驶员掌管，驾驶员可直接运用手中钥匙动用车辆装备；二是统一放在车场值班室的钥匙柜中——这种方式下谁开的柜门、取的什么钥匙、何时归还，无从知晓，发生车辆装备违规动用等事件难以追究责任，钥匙领用归还情况无法自动登记，不能利用计算机进行各种查询统计工作。

检索发现，申请号为授权的中国专利02136385.4公开了一种钥匙自动管理和监控系统，该系统包括钥匙、对借还钥匙进行识别、核实及登记的一个或多个智能钥匙管理站、对存放钥匙进行实时识别及监控的一个或多个智能钥匙管理箱、对借还钥匙进行识别、核实及登记的一个或多个自动投还箱、安装在出入口的考勤及门禁用读卡器以及与智能钥匙管理站、智能钥匙管理箱、自动投还箱和考勤及门禁用读卡器连接的中央监控电脑。该专利的技术方案虽然由于每把带电子标签的钥匙都具有一个唯一的识别码,因此解决了在整个借还和存放过程中实时自动识别、核实、记录及更新的问题,并能准确地检测所借出的电子标签钥匙由谁借出,何时借出,何时归还并确保存放位置无误，但将其应用于要求绝对可靠的特殊领域（例如消防或部队车辆装备）以及钥匙数量有可能不断增加的大规模集群钥匙管理时，存在以下问题：1）钥匙柜需要管理人员启闭，不够便捷；2）缺乏必要的自检以及发现故障的及时处理措施；3）当将较多钥匙存放在紧凑的空间内时，RFID卡识别的准确率难以保证。

此外，申请号为200910184688.2的中国发明专利和申请号为200920231445.5的中国实用新型专利公开了一种智能钥匙管理箱，该智能钥匙管理箱包括有识读单元、管理控制单元和执行单元,识读单元和执行单元通过传输线路分别与管理控制单元连接，可有效管理和控制涉及变电所安全的各种钥匙的使用和记录,实现管理智能化。然而，上述现有技术存在以下不足之处：1）只针对平时单个钥匙的管理，不能实现对车辆装备所属单位所有车辆装备钥匙的集群管理；2）没有配备自检装置检查智能钥匙柜的运行状态，没有设定智能钥匙柜独立的操作按钮进行柜门的开启操作，也没有在钥匙柜柜体中预留手动开启柜门的装置，确保在任何意外情况下都能实现各钥匙柜柜门的开启和钥匙的存取操作；3）没有一套完整的钥匙柜管理系统，不能在钥匙柜柜门闭合下，实现智能钥匙柜中钥匙的实时感知和各钥匙状态的实时查询，无法对钥匙领用归还情况自动登记和统计分析；4）没有涉及到多个钥匙柜的组合操作，不能根据所需管理的钥匙数量将智能钥匙柜的数量拓展至一个和多个钥匙柜，以主控柜和从柜的方式将多个钥匙柜相连，实现多个钥匙柜的统一管理。

发明内容

本发明的首要目的在于：针对上述现有技术存在的主要不足之处，提出一种可以根据需要扩展并能迅速从众多钥匙柜中找到所需钥匙准确位置的智能钥匙管理系统，从而满足大规模集群钥匙管理的需要。

本发明进一步的目的在于：提出一种可以及时自检开关量输入通道的故障并妥善处理的智能钥匙管理系统，从而确保该系统始终可靠。

为了达到上述首要目的，本发明的智能钥匙管理系统包括记载钥匙信息的ID卡、可以读取ID卡的智能通信主机和至少一组分别受控于各自智能控制电路的钥匙柜；每个钥匙柜具有多个分别装有弹开门锁的柜门，每个柜门内装有一组分别具有相应指示灯的钥匙挂钩；每组钥匙柜中具有一个智能控制电路带网络接口的主柜，所述主柜的智能控制电路通过网络接口经网络与所述智能通信主机通信连接且通过总线（485总线、CAN总线等）与本组其它钥匙柜（从柜）的智能控制电路串行通信连接；所述各钥匙柜的智能控制电路分别具有预定的第一级地址，所述各柜门的自开启门锁分别具有隶属于对应第一级地址的预定第二级地址且其受控端分别接所在钥匙柜智能控制电路的开启控制输出端，所述各钥匙挂钩的指示灯分别具有隶属于对应第二级地址的预定第三级地址且分别接所在钥匙柜智能控制电路的点亮控制输出端；各钥匙对应钥匙挂钩指示灯的第一级、第二级及第三级地址分别记载在对应的ID卡中。

当取放钥匙时，ID卡中包括目标钥匙三级地址在内的钥匙信息被智能通信主机读取后，可以根据第一级地址迅速建立与目标钥匙所在钥匙柜智能控制电路的通信联系，由该智能控制电路根据第二级地址控制开启目标钥匙所在的门锁使柜门自动弹开，进而根据第三级地址控制点亮目标钥匙所在挂钩的指示灯，从而通过柜门以及指示灯的指示使取放钥匙者可以迅速找到目标位置。

不难理解，由于同组钥匙柜之间通过总线连接，因此可以根据需要配置钥匙柜数量，并可随时酌情增加挂接从柜。采用本发明后，取放钥匙时柜门的受控自动开启不仅为迅速取放钥匙提供了便利，而且指示了钥匙的大致位置，进而与指示灯的显示相结合，可以迅速地从众多钥匙柜中找到目标位置，十分合理，无需钥匙专管人员即可满足大规模集群钥匙管理的需要。

为了达到进一步的目的，本发明的智能钥匙管理系统中，每个钥匙柜设有在用钥匙挂钩和备份钥匙挂钩；每个钥匙挂钩包括具有中部穿孔的矩形主体，所述矩形主体的下端延伸出钥匙挂钩，所述中部穿孔中嵌入与之相配的翘板开关；所述翘板开关与双投电子开关的常闭回路串联后，通过并串联转换电路接其所在钥匙柜的智能控制电路信号输入端；所述双投电子开关的常开回路与通过智能控制电路控制的串、并转换电路构成自检回路；所述智能控制电路的自检信号输入端通过串并联转换电路分别接各自检回路中双投电子开关的受控端及常开端；当双投电子开关处于常闭位置时，对应的翘板开关输出钥匙是否在位信号，当双投电子开关处于常开位置时，输出开关量输入通道自检是否正常信号。

上述智能控制电路按以下步骤实现自检通信故障并进行处理：

第一步、按预定时间间隔发出自检控制信号，按第三级地址信息逐一导通各钥匙挂钩自检回路的双投电子开关常开回路；

第二步、发出自检测试信号并按序接收自检回路的反馈信号，并判断是否和所发出测试信号一致，如果信号一致，则继续第一步；如果不一致，则进行下一步；

第三步、屏蔽故障钥匙挂钩，并控制相应的指示灯频闪报警，将故障钥匙挂钩对应的第三级地址信息赋值给备份钥匙挂钩。

这样，不仅可以通过不断自检，及时发现钥匙挂钩出现的检测通道故障，而且可以在发现故障时，立即以备份钥匙挂钩替换，从而确保该系统始终得以可靠工作。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的系统结构框图。

图2为图1实施例中钥匙柜的结构示意图。

图3为图1实施例中钥匙挂钩的结构示意图。

图4为图1实施例中钥匙挂钩开关量输入通道自检电路图。

图5为图1实施例中主柜的智能控制电路原理图之一。

图6是图1实施例中主柜的智能控制电路原理图之二。

图7是图1实施例中主柜的智能控制电路原理图之三。

具体实施方式

实施例一

本实施例为单位车场的智能钥匙管理系统，用于对单位车场的钥匙进行统一管理，规范钥匙的领用归还，控制车辆（或装备）的动用。该系统如图1所示，包括记载钥匙信息的ID卡、通过ID读卡设备读取ID卡的智能通信主机1至n，n组分别受控于各自智能控制电路的钥匙柜。ID卡每名驾驶员配备一张，其中的信息可以包括驾驶员姓名、驾驶员手机号码、车辆型号名称、钥匙计划归还时间、距离或超出预定钥匙归还时间数以及各钥匙对应钥匙挂钩指示灯的第一级、第二级及第三级地址。智能通信主机的实际数量可以根据需要确定，至少一台。每组钥匙柜中具有一个智能控制电路带网络接口的主柜——即主控钥匙柜1至n，各主柜的智能控制电路通过网络接口经网络交换机与智能通信主机通信连接，且通过485总线（也可以是CAN总线等）与本组其它钥匙柜——即从柜的智能控制电路串行通信连接。

钥匙柜的结构如图2所示，具有十个分别装有弹开门锁K2的柜门K1，每个柜门内装有一组钥匙挂钩K3；每个钥匙挂钩附近都分别具有相应LED指示灯。每个钥匙柜除设有上面几排在用钥匙挂钩外，最下一排为设置临时地址的备份钥匙挂钩。

各钥匙柜的智能控制电路分别具有预定的第一级地址，各柜门的自开启门锁分别具有隶属于第一级地址的预定第二级地址且其受控端分别接该柜智能控制电路的开启控制输出端，各钥匙挂钩的开关及指示灯分别具有隶属于对应第二级地址的预定第三级地址且分别接该柜智能控制电路的开关量检测电路输入端和LED点亮控制输出端。

钥匙挂钩的具体结构如图3所示，包括具有中部穿孔的矩形主体1，该矩形主体的下端延伸出钥匙挂钩2，其中部穿孔中嵌入与之相配的外购垂向翘板开关3。矩形主体的周边延伸出定位缘1-1，用于安装在钥匙柜面板4的开孔中时定位。当翘板开关3的翘板键3-1一端处于翘起位置时，与挂钩2之间的间距小于钥匙环5的厚度；当翘板开关3的翘板键3-1一端处于落下位置时，与挂钩2之间的间距大于钥匙环5的厚度。当钥匙归还时，钥匙环触动翘板开关（向下闭合），则发出钥匙状态为在位信号；钥匙领取时，钥匙环向上运动触动翘板开关（向上闭合），则发出钥匙状态为离位信号。钥匙在位与否的信息直接控制对应的LED灯显示，并通过开关量采集板传输到本柜的智能控制电路，该智能控制电路汇总所有钥匙在位信息后按固定间隔以预定的通信协议（UDP或TCP/IP协议）发送到智能通信主机。

为了能及时发现检测钥匙挂钩信号输入通道出现的故障，进而以备份钥匙挂钩替换，从而确保该系统始终得以可靠工作，如图4所示，各翘板开关K1、K2…Kn分别与双投电子开关S1、S2…Sn的常闭回路串联后，通过整形电路及并、串联转换移位寄存器构成的并串联转换电路，接其所在钥匙柜的智能控制电路信号输入端。各双投电子开关S1、S2…Sn的常开回路则接至通过智能控制电路控制的串、并转换电路所组成的输出电路构成自检回路。智能控制电路通过与其连接的串、并转换电路所得到的I/O口分别连至自检回路中双投电子开关S1、S2…Sn的受控端和常开端，并给S1、S2…Sn的常开端送入自检信号。当双投电子开关受控处于常闭位置时，对应的翘板开关输出钥匙是否在位信号，当双投电子开关受控处于常开位置时，输出开关检测通道是否正常信号。

在此基础上，智能控制电路按预定时间间隔发出自检控制信号，按第三级地址信息逐一导通各钥匙挂钩自检回路的双投电子开关常开回路；接着，发出自检测试信号并按序接收自检回路的反馈信号，并根据反馈信号与自检信号是否一致来判断是否存在开关检测通道故障；如否则继续按预定时间间隔发出自检控制信号；如是则屏蔽故障钥匙挂钩，并控制相应的LED指示灯频闪报警，将故障钥匙挂钩对应的地址信息赋值给备份钥匙挂钩。这样，可以自动替换的方式排除故障，并提醒用户进行维护。

本实施例中主柜的智能控制电路如图5、图6和图7所示，含有图5所示的U3主控CPU，其开锁控制输出端38、37、36、35、34、33、27、26、25、24脚通过图6A区域的下拉排阻RP3与R27、R28后分别接双输入与非门输入端之一，而双输入与非门的输出端分别接门锁启闭控制MOS管的受控端，从而构成开锁驱动电路，通过控制功率MOS管的导通与截止，使主控CPU的低压、小电流控制信号能控制高压、大电流的门锁启闭；同时主控CPU的指示灯控制引脚42、43、44、45通过图6B区域的LED驱动芯片U5分别接各LED指示灯。

主控CPU的串行通信端28、29、30脚通过图7E区域的驱动芯片U6接485总线，同时主控CPU的网络通信端16、17脚通过图7E区域的网络接口J7外接网络（从柜可不接）。

图7C区域为柜门状态检测电路，各门锁上分别设置随柜门启闭相应通断的检测开关，8路检测开关的输出端通过门锁并-串转换芯片接主控CPU的检测信号输入端15、20、21脚，构成门锁状态检测电路。本实施例中其余2路则直接送至主控CPU的22和23脚。

图7F区域另一侧为面板显示器接口J5，主控CPU的显示输出端39、40、41脚通过该接口外接真空荧光显示屏VFD，显示钥匙柜的参数和状态。

此外，图7D区域具有单稳触发芯片U10构成的保护电路，主控CPU的保护信号输出端14脚通过此单稳触发芯片接开锁驱动电路的输入端，可以在主控CPU的控制下，输出最大预定时长的开锁控制信号，超时后使各柜门锁自动关闭，从而起到对柜门锁的保护作用。

本实施例的智能钥匙管理系统驾驶员（钥匙取放人）刷卡确定其身份，同时根据派车信息确定需动用车辆（装备）对应的钥匙位置，自动控制钥匙所在柜门自动开启，指示出区域位置，并以开启柜门内的LED指示灯绿灯闪烁指示钥匙的具体位置。钥匙取下后，翘板开关的位置变化将向智能控制电路发出钥匙领用信息，并通过主柜经网络传送到智能通信主机。钥匙归还时的控制可由领取控制反推得知。

为了实现根据ID卡刷卡情况识别钥匙信息，结合钥匙在位不在位变动感知进行驾驶员钥匙领用/归还情况登记，主控CPU控制定时轮询钥匙领用归还信息，对离计划钥匙归还时间（已审批车辆动用截止时间）在设定时间间隔内或已超出归还时间的钥匙领用信息，自动生成钥匙归还告警信息，主要包括驾驶员姓名、驾驶员手机号码、车辆型号名称、钥匙计划归还时间、距离或超出预定钥匙归还时间数（分钟）等信息，通过CDMA/GPRS，自动发送短信息给驾驶员及相关管理人员，提示或警告尽快返回归还钥匙。

归纳起来，本实施例的智能钥匙管理系统具有如下特点：

（1）可根据领用钥匙者的身份信息，自动判断是否有钥匙领用权限，若没有权限，则不允许取钥匙，若可以取用钥匙，钥匙柜将自动开启，从而实现无人智能管理。

（2）借助柜门的自动开启以及指示灯的指示，可以迅速找到目标钥匙位置，快捷取放钥匙。

（3）具有可扩充性，可按1+n的方式，配置1个主柜和多个从柜，实现对不同数量钥匙的管理。

（4）既可以联网运行，也可单独运行，有备用电源，甚至断电情况下也可继续正常使用。

（5）有自检功能，可自检并通过高亮度VFD显示器显示并发送自检信息，便于钥匙柜的日常维护；

（6）具有钥匙查找功能，可方便地根据钥匙名称在5ms内从成百上千钥匙中查找出所需钥匙；

（7）钥匙在位状态信息以固定间隔（50-100ms）自动发送到控制电脑，控制电脑解析信息后，根据系统中钥匙的配置信息（钥匙与车的关联关系）更新车辆钥匙状态，控制电脑钥匙柜状态页面可根据钥匙柜实际配置（一个主柜，0或多个从柜）情况自动生成，每个页面对应显示各钥匙柜中所有钥匙的状态，既标记是在用还是备份状态，同时对在用钥匙自动识别当前状态是在位还是离位，并以不同的符号和颜色标识，如○表示在用钥匙，□表示备用钥匙，绿色表示在位，红色表示离位等，在控制电脑页面以可视化的形式展现，并对各钥匙柜钥匙配置情况、钥匙在位不在位情况进行实时统计，因此管理人员不需要打开各钥匙柜即可掌握所有钥匙柜中钥匙的状态。

Claims (6)

1.一种智能钥匙管理系统，包括记载钥匙信息的ID卡、可以读取ID卡的智能通信主机和至少一组分别受控于各自智能控制电路的钥匙柜；其特征在于：每个钥匙柜具有多个分别装有弹开门锁的柜门，每个柜门内装有一组分别具有相应指示灯的钥匙挂钩；每组钥匙柜中具有一个智能控制电路带网络接口的主柜，所述主柜的智能控制电路通过网络接口经网络与所述智能通信主机通信连接且通过总线与本组其它钥匙柜的智能控制电路串行通信连接；所述各钥匙柜的智能控制电路分别具有预定的第一级地址，所述各柜门的自开启门锁分别具有隶属于对应第一级地址的预定第二级地址且其受控端分别接所在钥匙柜智能控制电路的开启控制输出端，所述各钥匙挂钩的指示灯分别具有隶属于对应第二级地址的预定第三级地址且分别接所在钥匙柜智能控制电路的点亮控制输出端；各钥匙对应钥匙挂钩指示灯的第一级、第二级及第三级地址分别记载在对应的ID卡中。

2.根据权利要求1所述的智能钥匙管理系统，其特征在于：每个钥匙柜设有在用钥匙挂钩和备份钥匙挂钩；每个钥匙挂钩包括具有中部穿孔的矩形主体，所述矩形主体的下端延伸出钥匙挂钩，所述中部穿孔中嵌入与之相配的翘板开关；所述翘板开关与双投电子开关的常闭回路串联后，通过并串联转换电路接其所在钥匙柜的智能控制电路信号输入端；所述双投电子开关的常开回路与通过智能控制电路控制的串、并转换电路构成自检回路；所述智能控制电路的自检信号输入端通过串并联转换电路分别接各自检回路中双投电子开关的受控端及常开端；当双投电子开关处于常闭位置时，对应的翘板开关输出钥匙是否在位信号，当双投电子开关处于常开位置时，输出开关量输入通道自检是否正常信号。

3.根据权利要求2所述的智能钥匙管理系统，其特征在于：所述智能控制电路含有主控CPU，所述主控CPU的开锁控制输出端通过下拉排阻后分别接双输入与非门输入端之一，所述双输入与非门的输出端分别接门锁启闭控制MOS管的受控端，构成开锁驱动电路；所述主控CPU的指示灯控制引脚通过LED驱动芯片分别接各LED指示灯。

4.根据权利要求3所述的智能钥匙管理系统，其特征在于：各门锁上分别设置随柜门启闭相应通断的检测开关，所述检测开关的输出端通过门锁并-串转换芯片接主控CPU的检测信号输入端，构成门锁状态检测电路。

5.根据权利要求4所述的智能钥匙管理系统，其特征在于：所述主控CPU的保护信号输出端通过单稳触发芯片接所述开锁驱动电路的输入端。

6.根据权利要求1至5任一所述智能钥匙管理系统的自检处理方法，其特征在于所述智能控制电路按以下步骤实现自检通信故障并进行处理：

第一步、按预定时间间隔发出自检控制信号，按第三级地址信息逐一导通各钥匙挂钩自检回路的双投电子开关常开回路；

第二步、发出自检测试信号并按序接收自检回路的反馈信号，并判断是否和所发出测试信号一致，如果信号一致，则继续第一步；如果不一致，则进行下一步；

第三步、屏蔽故障钥匙挂钩，并控制相应的指示灯频闪报警，将故障钥匙挂钩对应的地址信息赋值给备份钥匙挂钩。

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