CN103499956B - 基于rfid与基站定位的智能保险箱系统的监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于RFID与基站定位的智能保险箱系统及其监控方法。系统包括 GSM/GPRS模块、RFID模块、主控制器模块和基站信息服务器等。本发明在传统保险箱的基础上，增加了保险箱内物品实时检测、保险箱定位追踪、密码安全、智能报警四个功能。放置在本保险箱内的每件贵重物品均有独立的电子标签，主控制器通过RFID读写模块，能实时获取每件物品的信息，当某件物品被移开时，系统即通过手机通知用户，大大提高保险箱安保性能；本发明运用基站定位技术，能在任何无线网络覆盖区域迅速确定保险箱位置，让用户随时掌握保险箱的位置信息。

Description

基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法

技术领域

本发明是一种保险箱系统及其监控方法，特别是一种基于RFID与基站定位的智能保险箱系统及其监控方法，属于保险箱系统及其监控方法的创新技术。

背景技术

随着经济的发展与时代的进步，保险箱行业与其他安防行业一样，在生活中的起到的作用越来越重要，人们越来越多的在不同的场合使用到了保险箱，保险箱也变得常用了起来，因此也就更加需要关注保险箱的安全性。保险箱由刚开始出现发展到现在，在结构上似乎并没有太大的变化，但为了适应不同的环境及功能，依然分出很多的种类，有的样式甚至已经改造了当初箱子的造型，但防盗仍然是它最重要而且基本的功能，所以安全性是其最需要提高的部分。

传统的保险箱通常用密码和钥匙对保险箱进行保护，或是增加保险箱材料的强度，以此来增强保险箱的安全性。但是，这样依旧会在安全性上存在一些不足之处，例如密码、钥匙的泄漏；又如箱体被强行撬开等。

近些年兴起的“物联网”的技术恰好能够弥补传统保险箱安全性上的不足之处，通过射频识别（RFID）技术、GSM、GPRS等信息设备，把物品信息与互联网连接在一起，以实现对保险箱内部物品智能化识别、监控、管理的功能。本发明从传统保险箱存在的隐患入手，主要结合了RFID技术与基站定位技术来提高保险箱安全性。下面简 述一下RFID技术与基站定位技术。

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，也就是射频识别。是一种非接触式的自动识别技术，可以实现对物体或人员自动的识别，RFID技术可识别高速运动物体，并可同时识别多个标签，操作快捷方便，是物流管理、追踪等领域信息化、技术化的重要手段。

一套完整的RFID系统主要由读写器4、天线5与电子标签6三部份组成，其工作原理为由读写器4控制天线5发射特定频率的电波给电子标签6，用以驱动射频标签内部的电路，并将标签的信息等送出，同时读写器4通过天线5接收标签返回的信息。

基站定位技术一般应用于移动终端，只要终端上装有GSM/GPRS模块2，即可通过运营商的网络（如GSM网）获取到移动终端用户的位置信息等（经纬度坐标），其技术原理为用户通过终端的GSM/GPRS模块2获得附近基站的小区号及基站号，然后将其发到服务器端，服务器端就会返回用户附近基站的经纬度及街道信息，通过一定的算法既可获得用户的所在位置。基站定位能在任何无线网络覆盖区域（包括地下室等）迅速确定保险箱位置，速度快于GPS定位，且应用成本低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有实时监测、定位追踪、密码安全、智能报警功能的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统。本发明设计合理，方便实用，能提高传统保险箱的安全指数。

本发明的另一目的在于提供一种能大大增加保险箱的安全性的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法。

本发明的技术方案如下:本发明基于RFID与基站定位的智能保险箱系统，包括有GSM/GPRS模块、RFID模块、主控制器模块、基站信息服务器，主控制器模块分别与GSM/GPRS模块及RFID模块连接，分别控制GSM/GPRS模块及RFID模块，GSM/GPRS模块通过无线网络分别实现与用户手机通信及与基站信息服务器通信。

上述RFID模块包括有读写器、天线及贴于物体上的电子标签，RFID模块通过读写器控制天线定时检测贴有电子标签的物体，且读写器将监测信息送到主控制器模块。

上述GSM/GPRS模块通过GSM短信收发与用户手机进行通信。

上述主控制器模块为ARM11开发板。

上述ARM11开发板上集成了ARM11处理器、液晶显示模块、串口接口电路以及蜂鸣器电路。

上述蜂鸣器电路为报警模块。

上述RFID模块中的读写器采用AS399X读写模块，包括中央微处理器和RFID基站芯片、高频电路、复位电路、LED状态显示电路。

上述中央微处理器为C8051F340微处理器，RFID基站芯片为AS399X芯片。

上述天线是型号为UHF915-ANTPCR的天线，其频率范围902-928MHz，圆极化增益为8dBi；上述电子标签是Gen2标签。

本发明智能保险箱系统的监控方法，所述智能保险箱系统分为两种工作模式：1）现场操作模式，该模式实现设置开箱密码及密保手机、放入物品、取出物品、查看物品等功能；2）远程保护模式；该模式实现实时检测、定位追踪、智能报警等功能；其监控方法是：

1）保险箱系统默认工作于远程保护模式，当用户在保险箱旁边，触发显示屏上相应按钮，则进入现场操作模式，进行一些物品信息的操作设置；当用户离开保险箱时，通过触摸屏进行设置后即进入远程保护模式；

2）用户在现场操作模式下，在需保存的物品放入保险箱前，先把该物品的具唯一性的信息输入电子标签并录入系统内置数据库中，然后将电子标签贴于物品上并置入保险箱中，用户离开后开启远程保护模式；当保险箱被打开时，处于远程保护模式下的系统立刻通过短信告知用户，且自动匹配箱中现有物品是否与系统数据库中的物品清单相符，若有物品变动，则立即通过短信提醒用户；若系统需从远程保护模式进入现场操作模式时，除需输入开箱密码，还需通过手机实时验证码，才能解除警报取出箱内物品，同时每次操作完成都会有短信通知用户的密保手机；

3）当保险箱系统工作在远程保护模式时，利用GSM/GPRS模块(2)，通过基站定位的方法，能在任何无线网络覆盖区域迅速确定保险箱位置，让用户随时掌握保险箱的位置信息，并且用户也能通过发送短信来获取保险箱的最新位置；当保险箱系统工作在远程保护模式时，若有人试图把保险箱整体搬走，使现在位置与设置位置相比发生变动时，保险箱就会通过短信提醒用户，而且用户通过短信远程控制保险箱发出或关闭声音警报，当保险箱整个被盗时，用户通过定位跟踪来到保险箱附近时，通过密保手机发送控制短信，让保险箱发出声音警报，从而发现并寻回保险箱。

本发明的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统可以实时检测箱内物品信息，获取保险箱的实时位置信息，并增加手机验证码，具有实时监测、定位追踪、密码安全、智能报警等功能，能大大增加保险箱的安全性。本发明的基于监控方便的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法，当保险箱内物品被盗时，用户手机会收到报警通知，当保险箱整个被盗时，用户可以通过手机实时掌握保险箱的地理位置信息，对保险箱进行追踪，寻回保险箱。本发明是一种方便实用、新型的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统及其监控方法。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的工作流程图；

图3为本发明中保险箱的硬件组成框图；

图4为本发明的RFID模块的硬件结构图；

图5为本发明的现场操作模式的流程图。

具体实施方式

实施例：

本发明基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的原理框图如图1所示，包括有GSM/GPRS模块2、RFID模块3、主控制器模块1、基站信息服务器9，主控制器模块1分别与GSM/GPRS模块2及RFID模块3连接，分别控制GSM/GPRS模块2及RFID模块3；GSM/GPRS模块2通过无线网络分别实现与用户手机8通信及与基站信息服务器9通信。

主控制器模块1作为整个系统的控制及处理中心，负责控制 GSM/GPRS模块2与RFID模块3。GSM/GPRS模块2通过GSM/GPRS网络7分别实现与用户通信，基站定位、密码安全等功能。RFID模块3则通过读写器4控制天线5定时检测保险箱内贴有标签的物品，实现箱内物品实时检测的功能。主控制器模块1为系统最主要的模块，在硬件基础上运行所设计的软件来控制其余外围模块，以及处理外围模块所传回来的信息，同时用户也可通过主控制器模块1来输入指令控制保险箱。

GSM/GPRS模块2为系统主要功能模块之一，受主控制器模块1控制，主要实现基站定位以及与用户进行通信两个子功能。下面简述这两个功能的实现过程：

基站定位的实现过程是：GSM/GPRS模块2先向GSM/GPRS网络7发送指令，获取附近基站的基站号等信息，而后与提供基站位置信息的服务器建立TCP连接，并把附近基站信息通过一定的包格式发送给服务器，服务器会依照用户所发送的信息返回附近基站的经纬度以及位置信息，从而得到保险箱的地理位置信息。

与用户进行通信的实现过程是：首先，用户可以通过短信的形式发送固定的指令给保险箱达到控制的效果；接着，GSM/GPRS模块2接收用户发送的短信并传回主控制器模块1处理，主控制器模块1处理后将相关处理信息，通过GSM/GPRS模块2以短信收发的形式回传到用户手机8。这就是与用户通信的功能。

RFID模块3为系统的另一主要功能模块，分为三个部分，分别为 读写器4、天线5以及贴于物品上的电子标签6，可实现保险箱内物品实时检测的功能。

当用户把新的物品放入保险箱时，给物品贴上电子标签6，就可以通过主控制器模块1来操作读写器4，读写器4通过天线5发射信号，把信息写入电子标签6上了。

当用户启动实时检测的功能时，主控制器模块1控制读写器4不断的扫描箱内的电子标签6，并与系统数据库中的物品列表匹配，当箱内物品被取出时，则立即通过GSM/GPRS模块2发送短信通知用户。

本发明的工作流程图如图2所示，本发明保险箱的硬件组成框图如图3所示，图2中主控制器模块1为图3中的ARM11开发板10，上述ARM11开发板10上集成了ARM11处理器13、液晶显示模块11、串口接口电路12以及蜂鸣器电路14。上述蜂鸣器电路14为报警模块。

上述ARM11开发板10为飞凌公司的产品OK6410-A，OK6410-A使用叠板结构（核心板+底板），采用Samsung S3C6410处理器作为主控制器，使用ARM1176JZF-S内核，且主频533MHz/667MHz，融合了2G MLCNAND以及超大容量DDR内存，使之硬件上能够达到运行Win CE以及Android操作系统的要求。在应用方面提供了简单、快捷的一键式系统烧写。OK6410-A也集成了液晶触摸屏模块。

本发明采用的RFID模块3主要包含三部分：读写器4、天线5及相应的电子标签6。其中，读写器4采用AS399X读写模块，是用 于符合ISO18000-6C协议或18000-6A/B协议电子标签6的读写机具。

AS399X读写器/读写模块的核心部分包括一个微处理器和一个RFID基站芯片。它能独立完成对电子标签6的所有操作，具有与用户主系统的命令数据通信能力，可按照用户提供的命令完成对电子标签6的读写操作，并将所得数据返回给用户系统。AS399X读写器/读写模块硬件主要由C8051F340中央微处理器、RFID基站芯片（AS399X）、高频电路、复位电路、LED状态显示电路等组成。它具有集成度更高、性能更稳定、性价比更好等特点。

天线5选用了型号为“UHF915-ANTPCR”的天线，其频率范围902-928MHz，圆极化增益为8dBi。

本发明采用的标签是Gen2标签，在芯片中有96字节的存储空间，为了更好的保护存储在标签和相应数据库中的数据，在Unconceal（公开）、Unlock（解锁）和Kill（灭活）指令中可以设置专门的口令，使得标签不能随意被公开、解锁和灭活。标签具有了更好的安全加密功能，保证了在读写器4读取信息的过程中不会把数据扩散出去。

RFID模块3的硬件结构图如图4所示，主控制器模块1通过TTL电平通信接口，即串口接口电路12与此模块通信。

本发明智能保险箱系统的监控方法中的保险箱，工作于两种模式：1）现场操作模式：此模式下可以实现放入、取出物品，查看物品，以及设置开箱密码及密保手机，以实现密码保护的等功能；2）远程保护模式：此模式实现实时检测、定位追踪、智能报警等功能。下面简述两种工作模式的实现流程：

一、本发明的现场操作模式的流程图如图5所示，实现步骤如下：

(一)先初始化串口及界面；

(二)输入开箱密码、验证码，正确则往下走；

(三)进入“现场操作”模式，读取箱内物品信息，打开箱门；

(四)选择功能：

设置参数：用户需要修改开箱密码或密保手机时可进入此功能。当用户更改完信息点击保存后，系统会读取用户已输入参数，保存至系统数据库中；

放入物品：给新放入保险箱的物品贴标签后，启动读写器读取该标签内容，将此信息送到系统数据库保存；

取出物品：将从保险箱取出的物品标签取下，并启动读卡器，将此标签信息从系统数据库删除；

退出：用户确认箱内信息，关上箱门。按下此键，系统进入远程保护模式。

二、“远程保护”模式的设计与实现

当系统工作于“远程保护”模式时，需要三个线程来实现定位追踪、实时监测、智能报警等功能。这三个线程的流程见图2中的线程一、线程二、线程三。

(一)线程一，用于实现定位追踪功能，设计实现流程如下所述：

A.先初始化串口及界面；

B.获取保险箱初始位置；

C.检测保险箱最新位置；

D.检查保险箱是否离开初始位置超过一定范围，是则通过GSM/GPRS模块2发送信息通知用户，否则继续重复步骤C与D。

(二)线程二，用于实现实时监测保险箱箱内物品信息，当检测某个物品被盗走时则通知用户，告知丢失的物品信息，也可直接拨打报警电话。设计实现思路如下所述：

A.先初始化串口及界面；

B.读取系统中的物品清单，获得箱内物品信息；

C.每隔数秒检测箱内物品信息；

D.当箱内物品信息发生变化时，通过短信息通知用户，否则重复步骤C和D；

(三)线程三，用于实现智能报警功能。通过GSM/GPRS模块2与用户手机8通信，实时检测用户发过来的信息，根据用户信息指令作对应的回应。例如：当检测到“WARNING”时保险箱则通过蜂鸣器电路14发出高分贝警告；当检测到“STOPBEE”时保险箱则停止高分贝警告；当用户希望通过定位追踪寻找丢失的保险箱时，在确定保险箱位置后，即可通过智能报警功能发出高分贝警报，通过确定声源位置来确定保险箱的精确位置，从而找回丢失的保险箱。

本发明在实际测试中取得了良好的效果，其具有实时监测、定位追踪、密码安全、智能报警四个功能。

Claims (9)

1.一种基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法，基于RFID与基站定位的智能保险箱系统包括有 GSM/GPRS模块(2)、RFID模块(3)、主控制器模块(1)、基站信息服务器(9)，主控制器模块(1)分别与GSM/GPRS模块(2)及RFID模块(3)连接，分别控制GSM/GPRS模块(2)及RFID模块(3)，GSM/GPRS模块(2)通过无线网络分别实现与用户手机(8)通信及与基站信息服务器(9)通信，其特征在于智能保险箱系统分为两种工作模式：1）现场操作模式，该模式实现设置开箱密码及密保手机、放入物品、取出物品、查看物品功能；2）远程保护模式；该模式实现实时检测、定位追踪、智能报警功能；其监控方法是：

1）保险箱系统默认工作于远程保护模式，当用户在保险箱旁边，触发显示屏上相应按钮，则进入现场操作模式，进行一些物品信息的操作设置；当用户离开保险箱时，通过触摸屏进行设置后即进入远程保护模式；

2）用户在现场操作模式下，在需保存的物品放入保险箱前，先把该物品的具有唯一性的信息输入电子标签(6)并录入系统内置数据库中，然后将电子标签(6)贴于物品上并置入保险箱中，用户离开后开启远程保护模式；当保险箱被打开时，处于远程保护模式下的系统立刻通过短信告知用户，且自动匹配箱中现有物品是否与系统数据库中的物品清单相符，若有物品变动，则立即通过短信提醒用户；若系统需从远程保护模式进入现场操作模式时，除需输入开箱密码，还需通过手机实时验证码，才能解除警报取出箱内物品，同时每次操作完成都会有短信通知用户的密保手机；

3）当保险箱系统工作在远程保护模式时，利用GSM/GPRS模块(2)，通过基站定位的方法，能在任何无线网络覆盖区域迅速确定保险箱位置，让用户随时掌握保险箱的位置信息，并且用户也能通过发送短信来获取保险箱的最新位置；当保险箱系统工作在远程保护模式时，若有人试图把保险箱整体搬走，使现在位置与设置位置相比发生变动时，保险箱就会通过短信提醒用户，而且用户通过短信远程控制保险箱发出或关闭声音警报，当整个保险箱被盗时，用户通过定位跟踪来到保险箱附近时，通过密保手机发送控制短信，让保险箱发出声音警报，从而发现并寻回保险箱。

2.根据权利要求1所述的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法，其特征在于上述RFID模块(3)包括有读写器(4)、天线(5)及贴于物品上的电子标签(6)，RFID模块(3)通过读写器(4)控制天线(5)定时检测贴有电子标签(6)的物品，且读写器(4)将监测信息送到主控制器模块(1)。

3.根据权利要求1所述的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法，其特征在于上述GSM/GPRS模块(2)通过GSM短信收发与用户手机(8)进行通信。

4.根据权利要求1所述的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法，其特征在于上述主控制器模块(1)为ARM11开发板(10)。

5.根据权利要求4所述的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法，其特征在于上述ARM11开发板(10)上集成了ARM11处理器(13)、液晶显示模块(11)、串口接口电路(12)以及蜂鸣器电路(14)。

6.根据权利要求5所述的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法，其特征在于上述蜂鸣器电路(14)为报警模块。

7.根据权利要求1所述的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法，其特征在于上述RFID模块(3)中的读写器(4)采用AS399X读写模块，包括中央微处理器和RFID 基站芯片、高频电路、复位电路、LED 状态显示电路。

8.根据权利要求7所述的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法，其特征在于上述中央微处理器为C8051F340 微处理器，RFID 基站芯片为AS399X芯片。

9.根据权利要求2所述的基于RFID与基站定位的智能保险箱系统的监控方法，其特征在于上述天线(5)是型号为UHF915M-ANTPCR的天线，其频率范围902-928MHz，圆极化增益为8dBi；上述电子标签(6)是Gen2标签。