CN103325164A - 智能物联网锁 - Google Patents

Abstract

本发明智能物联网锁，采用用户信息卡和门锁终端、网络管理节点以及验证和管理服务器三级结构形式。用户信息卡采用具有唯一身份特征的二代身份证，读取的用户信息通过Zigbee无线网络传输至网络管理节点，网络管理节点与验证和管理服务器之间实施数据交换，并通过信息比对，将控制指令通过Zigbee无线网络传输至门锁终端完成和门锁的开启和关闭。本发明智能物联网锁的优点和积极效果在于：实现了用户与智能物联网锁的直接数据交换，降低了门锁终端的功耗，延长了使用时间，其自检功能可及时将故障信息提醒至管理人员，减少了人力维护，保障门锁终端高效、持久和稳定的运行，有效地降低了系统的通信及运营成本，具有成本低，安装方便，扩展性强的优点。

Description

智能物联网锁

技术领域

本发明涉及控制装置和网络，特别涉及一种智能物联网锁。

背景技术

随着科学技术的发展，门锁经历了从机械锁到电子锁，再从单独的电子锁到具有网络功能的电子锁等几个阶段。目前具有网络功能的电子锁在酒店，宾馆，办公楼，仓库等场所得到了较为广泛的应用。

目前各种有线网络锁或无线网络锁一般都是采用RFID卡作为识别特征来进行开门和关门的控制，缺乏有效地使用者身份特征识别及管理的功能。同时，无线电子锁中主要使用普通低频无线射频技术，或者2.4G赫兹的Zigbee网络来实现锁的无线联网功能。低频无线射频技术的数据保密性较差，难以保证使用该种网络的电子锁的安全可靠性；Zigbee网络采用128K高级加密技术，具有较好的安全性，但是目前采用Zigbee网络的电子锁在与远程控制手机用户或网关的数据交换中却大都没有相应的数据加密，降低了此类电子锁的安全性。

传统的具有网络功能的电子锁大都是采用有线方式架设的，需要铺设具有网关，路由器等网络设备的专用局域网，从而使得该种电子锁的成本较高，机动性和便利性都非常差，容易受到房间布局的限制，使得网络扩展困难，而且其有线网络的维护与检修都非常复杂。

随着社会的发展，城市流动人口的比例逐年提高，流动人口的增加在推动经济发展的同时，也给城市的管理和治安带来了巨大的压力，所以必需改变现有流动人口的管理方式，提高管理水平。城市流动人口主要集中于出租屋和宾馆酒店中。酒店，宾馆等场所对入住客人的处理一般是由前台登记完入住客人信息后，发放自己酒店的RFID门卡，其登记的信息存储于酒店管理系统中，以备公安部门核查。但是这种方式需要较多的软硬件设备、人员以及时间来完成，不仅效率低下而且能够提供的人口身份信息较少，不利于公安等有关部门的分类统计和有效管理，已远远不能适应当今流动人口巨增的实际管理需要。而城市出租屋的管理则更为混乱，甚至完全处于无序的状态。所以开发具有身份特征识别和管理功能的电子锁在非常必要的。

综上所述，针对目前具有网络功能的有线电子锁安装复杂，高，较差，以及无线网络电子锁不足，而且难以实现有效的流动人口的身份识别和管理的缺点，开发的无线电子锁是具有十分重要的社会意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种具有身份特征识别和管理功能，安全性高、可维护性和可扩展性好、成本低的智能物联网锁。

为达到上述目的，本发明提供的智能物联网锁，包括Zigbee无线网络和接入Zigbee无线网络的N个门锁终端，N为自然数，所述门锁终端包括微控制器和与其依次相连的电机驱动模块、执行机构和门锁，所述微控制器通过射频模块与所述Zigbee无线网络相连，还包括用户信息卡、网络管理节点以及验证和管理服务器，所述网络管理节点下与所述Zigbee无线网络相连，所述网络管理节点上与以太网和3G移动网络分别相连，所述验证和管理服务器与所述以太网和3G移动网络分别相连,所述网络管理节点、Zigbee无线网络和门锁终端具有树状结构；其中：

所述门锁终端还包括用户信息读取模块和欠电压检测模块，所述用户信息读取模块和欠电压检测模块分别与所述微控制器相连；

所述网络管理节点包括单片机和与其分别相连的无线射频模块、GSM模块、以太网控制模块和节点欠电压检测模块，所述无线射频模块与所述Zigbee无线网络相连，所述GSM模块与所述3G移动网络相连，所述以太网控制模块与所述以太网相连；

所述验证和管理服务器包括3G移动通信模块、以太网通信模块、管理数据库和身份验证数据库，所述3G移动通信模块与所述3G移动网络、管理数据库和身份验证数据库分别相连，所述以太网通信模块与所述以太网、管理数据库和身份验证数据库分别相连，所述管理数据库与所述身份验证数据库相连；

所述用户信息卡采用具有唯一身份特征的二代身份证，所述微控制器接收所述用户信息读取模块读取的用户信息卡数据信息，并通过所述射频模块和Zigbee无线网络传输至所述网络管理节点，所述网络管理节点与所述验证和管理服务器之间实施数据交换，所述ARM嵌入式控制器通过信息比对，将控制指令通过所述Zigbee无线网络传输至所述门锁终端，所述微控制器通过所述电机驱动模块和执行机构完成和门锁的开启和关闭；

所述欠电压检测模块检测所述门锁终端电源状态，并通过所述网络管理节点将信息上至所述验证和管理服务器，所述节点欠电压检测模块检测所述网络管理节点电源状态，并将信息上传至所述验证和管理服务器。

本发明智能物联网锁，还包括远端控制中心或个人用户或手机用户，所述远端控制中心或个人用户或手机用户分别通过所述3G移动通信网络和以太网分别与所述网络管理节点AP及验证和管理服务器无线相连。

本发明智能物联网锁，其中所述门锁终端还包括用户应用接口模块和电源模块，所述用户应用接口模块和电源模块分别与所述微控制器相连，所述用户应用接口模块外连液晶显示屏、键盘或按钮。

本发明智能物联网锁，其中所述网络管理节点还包括液晶显示模块和电源管理模块，所述液晶显示模块和电源管理模块分别与所述ARM嵌入式控制器相连。

本发明智能物联网锁，其中所述Zigbee无线网络采用2.4G赫兹无线网络，一个所述网络管理节点最多连接65536个门锁终端。

本发明智能物联网锁，其中所述用户信息卡替换采用工作证、手机用户身份证或生物特征卡，所述生物特征卡包括指纹特征信息或瞳孔特征信息。

本发明智能物联网锁的优点和积极效果在于：由于设置了采用具有唯一身份特征的二代身份证的用户信息卡、网络管理节点以及验证和管理服务器，采用先进的物联网技术和移动通信技术来替代原有的有线局域网实现门锁的联网功能，并将视频监控报警等功能集成于系统之中，实现了用户与智能物联网锁的直接数据交换，降低了门锁终端的功耗，延长了使用时间，其自检功能可及时将故障信息提醒至管理人员，减少了人力维护，保障门锁终端高效、持久和稳定的运行，有效地降低了系统的通信及运营成本，具有成本低，安装方便，扩展性强的优点。

下面结合实施例详细描述本发明提供的智能物联网锁的技术方案。

附图说明

图1是本发明智能物联网锁的结构示意图；

图2是本发明智能物联网锁的结构方框图。

具体实施方式

参照图1，本发明提供的智能物联网锁，采用三级结构形式，分别是用户信息卡和门锁终端，网络管理节点以及验证和管理服务器三部分。具体结构包括：

底层的Zigbee无线网络和接入Zigbee无线网络的N个,N为自然数。门锁终端。Zigbee无线网络采用2.4G赫兹无线网络。

结合参照图2，门锁终端包括微控制器和与其依次相连的电机驱动模块、执行机构和门锁，还包括用户信息读取模块、欠电压检测模块、用户应用接口模块和电源模块，用户信息读取模块、欠电压检测模块、用户应用接口模块和电源模块分别与微控制器相连，微控制器通过射频模块与Zigbee无线网络相连。用户应用接口模块外连液晶显示屏、键盘或按钮。

网络管理节点AP下与Zigbee无线网络相连，网络管理节点上与以太网和3G移动网络分别相连，验证和管理服务器与以太网和3G移动网络分别相连。

网络管理节点AP包括ARM嵌入式控制器和与其分别相连的无线射频模块、GSM模块、以太网控制模块、节点欠电压检测模块、液晶显示模块和电源管理模块，无线射频模块与Zigbee无线网络相连，GSM模块与3G移动网络相连，以太网控制模块与以太网相连。

网络管理节点AP、Zigbee无线网络和门锁终端具有树状结构。一个网络管理节点最多连接65536个门锁终端。

验证和管理服务器包括3G移动通信模块、以太网通信模块、管理数据库和身份验证数据库，3G移动通信模块与3G移动网络、管理数据库和身份验证数据库分别相连，以太网通信模块与以太网、管理数据库和身份验证数据库分别相连，管理数据库与身份验证数据库相连。

在本发明提供的智能物联网锁中，还包括远端控制中心或个人用户或手机用户，远端控制中心或个人用户或手机用户分别通过3G移动通信网络和以太网分别与网络管理节点AP及验证和管理服务器无线相连。

在本发明提供的智能物联网锁中，用户信息卡采用具有唯一身份特征的二代身份证，或者工作证、手机用户身份证或生物特征卡，生物特征卡包括指纹特征信息或瞳孔特征信息。

在本发明提供的智能物联网锁中，微控制器接收用户信息读取模块读取的用户信息卡数据信息，并通过射频模块和Zigbee无线网络传输至网络管理节点，网络管理节点与验证和管理服务器之间实施数据交换，ARM嵌入式控制器通过信息比对，将控制指令通过Zigbee无线网络传输至门锁终端，微控制器通过电机驱动模块和执行机构完成和门锁的开启和关闭。

欠电压检测模块检测门锁终端电源状态，并通过网络管理节点AP将信息上至验证和管理服务器，节点欠电压检测模块检测网络管理节点电源状态，并将信息上传至验证和管理服务器。

参照图2，下面具体说明本发明智能物联网锁的工作和性能。

门锁终端接收验证和管理服务器的信息并存储，将网络管理节点发过来的验证信息及开门信息存储起来，并通过读取的用户信息与门锁终端所保存的用户信息进行比较，做出相应决策并响应，实现身份管理和验证，完成门锁的完全本地控制，通过电机驱动模块控制门的开启和关闭。

门锁终端通过远程控制，接受来自远程控制中心或有关个人用户的指令，如开门指令、房间状态查询指令、设置房间状态等指令的同时还用作路由器，用以增大通信距离。

门锁终端用于信息上报，将读取到用户特征信息以及门锁终端的决策和响应结果通过网络管理节点AP上传到远程控制中心或有关个人用户，以供远程控制中心或个人用户进行决策和管理。

门锁终端用于安防，实时监测门的开关状态，当忘记关门和被非正常途径打开时，门锁终端会将警报信息通过网络管理节点AP上传到远程控制中心或有关个人用户，以供远程控制中心或个人用户进行决策和管理。

门锁终端的用户应用接口模块可外接液晶显示屏和键盘，以满足不同场合的应用需要，如应用在宾馆时，可以接“服务”、“清洁”等按钮，方便客人使用。

门锁终端实时检测门锁硬件设备的工作状态，当硬件出现异常故障时，门锁终端会将故障信息通过网络管理节点AP上传到远程控制中心或有关个人用户。

门锁终端根据CPU使用率，通过动态深度睡眠控制，动态调节硬件芯片的深度睡眠时间，可以有效延长其电池使用寿命，理论上最长可达18个月。

门锁终端检测门锁终端电池电量，当电量低于设定值的时候，门锁终端会通过网络管理节点AP将信息上送到远程控制中心或个人用户。

网络管理节点AP通过ARM架构的主控芯片、GSM模块、TCP/IP以太网控制模块、无线射频模块、用户应用接口模块以及可选的视频监控及报警模块等，对门锁终端进行管理，并维持底层Zigbee无线网络的正常运行；负责门锁终端与管理和验证服务器之间的信息交换；除此之外，还可以实现应用场所的视频监控和报警，实时监视和记录门锁终端的工作情况及使用状态。

网络管理节点AP通过网络通信模块，实施门锁终端与远程控制中心、个人用户、手机用户、PDA以及电脑之间的信息交换，以实现门锁终端的远程控制功能，并对门锁终端的状态进行查询，修改以及进行相关参数的设置。

网络管理终端与验证和管理服务器之间的数据交换采用以太网加3G移动网络形式，以适应不同的应用场合。如在酒店等场合应用时，可以采用酒店内部的以太网进行数据传输以节约成本，而应用在出租屋，仓库等场合时使用3G移动网络以实现远距离的通信。并采用数据信息安全技术对数据进行加密。

验证和管理服务器通过太网通信模块和3G移动通信模块对所有门锁终端，以及使用门锁终端的用户进行管理和控制，以及外部用户的数据交换。验证和管理服务器的身份验证数据库包含用户的个人身份特征信息，具体包括密码、指纹、瞳孔、身份证号等信息，可以进行“与”和“或”的身份信息验证。验证和管理服务器的管理数据库包括住户管理数据、客房管理数据、财务管理数据和统计管理数据，并能够根据需要在此基础上定制修改。可以让酒店管理者对酒店情况一目了然，即使调整销售策略，从而对市场做出快速反应。

验证和管理服务器还提供对外的数据接口，使系统具有更好的扩展性和平台的开放性，第三方可以通过这些授权和开放的数据接口可以提供更加多样化的应用和服务。

本发明摒弃了传统的RFID卡，用户信息读取模块读取各类用户信息卡的信息，主要采用具有唯一身份特征的二代身份证来进行操作。

下面具体列出本发明智能物联网锁的实际应用例子。

智能物联网锁用于酒店中时，需要入住的客人打电话至酒店，或者通过互联网或手机网络等在酒店网站进行预定后，酒店将其个人信息录入到本酒店的管理系统中，同时通过网络管理节点AP将相关信息发送至门锁终端，并进行存储。当客人来到酒店时，无需去前台办理入住手续，直接到所预订房间，利用手机或身份证刷卡。当门锁终端的身份特征读取模块读取到客人的信息时，会与从酒店管理系统中接收到的信息进行比较，如信息符合，则控制门锁的锁体机构打开房门，如不符合则拒绝客人进入，同时将刷卡客人的相关信息及终端处理结果通过网络管理节点AP上送到酒店管理系统。由于智能物联网锁是以身份特征开门入住的，而且该身份特征会自动上传并存储于酒店管理系统中，可供公安机关等部门核查与管理，免去了酒店进行身份登记的麻烦。该智能物联网锁用于酒店时，如果酒店完全实现网上或手机登记与预订，可以省掉前台工作人员，实现酒店的无人值守。

智能物联网锁用于城市出租房屋，将门锁终端安装在需要出租的房屋中。房东向房客出租房屋时，通过互联网或手机网络将房客的信息上传至公安机关或政府出租屋管理部门的管理系统中。政府出租屋管理部门或公安机关审核通过后，将房客的身份证或其他唯一性的身份信息，发送到出租房屋的网络管理节点AP和门锁终端并进行存储。房东不再给房客配发钥匙而是采用房客的身份证或其他唯一性的身份信息进行开、关门操作。智能物联网锁应用于出租屋中，不仅可以有效地提高政府部门对出租屋的管理水平，而且可以避免房屋被二次转租的情况，从而减少了城市不稳定因素，有利于城市流动人口的监控与管理。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (6)

1.一种智能物联网锁，包括Zigbee无线网络和接入Zigbee无线网络的N个门锁终端，N为自然数，所述门锁终端包括微控制器和与其依次相连的电机驱动模块、执行机构和门锁，所述微控制器通过射频模块与所述Zigbee无线网络相连，其特征在于：还包括用户信息卡、网络管理节点（AP）以及验证和管理服务器，所述网络管理节点（AP）下与所述Zigbee无线网络相连，所述网络管理节点（AP）上与以太网和3G移动网络分别相连，所述验证和管理服务器与所述以太网和3G移动网络分别相连,所述网络管理节点（AP）、Zigbee无线网络和门锁终端具有树状结构；其中：

所述门锁终端还包括用户信息读取模块和欠电压检测模块，所述用户信息读取模块和欠电压检测模块分别与所述微控制器相连；

所述网络管理节点（AP）包括ARM嵌入式控制器和与其分别相连的无线射频模块、GSM模块、以太网控制模块和节点欠电压检测模块，所述无线射频模块与所述Zigbee无线网络相连，所述GSM模块与所述3G移动网络相连，所述以太网控制模块与所述以太网相连；

所述验证和管理服务器包括3G移动通信模块、以太网通信模块、管理数据库和身份验证数据库，所述3G移动通信模块与所述3G移动网络、管理数据库和身份验证数据库分别相连，所述以太网通信模块与所述以太网、管理数据库和身份验证数据库分别相连，所述管理数据库与所述身份验证数据库相连；

所述用户信息卡采用具有唯一身份特征的二代身份证，所述微控制器接收所述用户信息读取模块读取的用户信息卡数据信息，并通过所述射频模块和Zigbee无线网络传输至所述网络管理节点（AP），所述网络管理节点（AP）与所述验证和管理服务器之间实施数据交换，所述ARM嵌入式控制器通过信息比对，将控制指令通过所述Zigbee无线网络传输至所述门锁终端，所述微控制器通过所述电机驱动模块和执行机构完成和门锁的开启和关闭；

所述欠电压检测模块检测所述门锁终端电源状态，并通过所述网络管理节点（AP）将信息上至所述验证和管理服务器，所述节点欠电压检测模块检测所述网络管理节点（AP）电源状态，并将信息上传至所述验证和管理服务器。

2.根据权利要求1所述的智能物联网锁，其特征在于：还包括远端控制中心或个人用户或手机用户，所述远端控制中心或个人用户或手机用户分别通过所述3G移动通信网络和以太网分别与所述网络管理节点（AP）及验证和管理服务器无线相连。

3.根据权利要求1或2所述的智能物联网锁，其特征在于：其中所述门锁终端（1）还包括用户应用接口模块和电源模块，所述用户应用接口模块和电源模块分别与所述微控制器相连，所述用户应用接口模块外连液晶显示屏、键盘或按钮。

4.根据权利要求3所述的智能物联网锁，其特征在于：其中所述网络管理节点（AP）还包括液晶显示模块和电源管理模块，所述液晶显示模块和电源管理模块分别与所述ARM嵌入式控制器相连。

5.根据权利要求4所述的智能物联网锁，其特征在于：其中所述Zigbee无线网络采用2.4G赫兹无线网络，一个所述网络管理节点（AP）最多连接65536个门锁终端。

6.根据权利要求5所述的智能物联网锁，其特征在于：其中所述用户信息卡替换采用工作证、手机用户身份证或生物特征卡，所述生物特征卡包括指纹特征信息或瞳孔特征信息。

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