CN105023332A - 一种基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，包括可见光钥匙模块、客房锁控模块和台账监控模块，客房锁控模块包括可见光检测单元、控制单元、门锁驱动单元、第一无线传输单元，台账监控模块包括第二无线传输单元、控制终端；可见光检测单元与控制单元连接，控制单元与门锁驱动单元连接，控制单元还与第一无线传输单元连接；第二无线传输单元与控制终端连接，第二无线传输单元与第一无线传输单元无线通信。本发明通过WIFI将门禁系统连接到后台服务器上，实现了后台服务器对门禁系统实时地统一管理和安全监测。钥匙信息传输方式采用可见光技术，保证了信息在传输过程中的安全性。且客房锁控模块采用无线充电方式提供电能，绿色环保。

Description

一种基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统

技术领域

本发明涉及一种基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，属于可见光通信、无线物联网和无线充电技术领域。

背景技术

可见光通信技术，是利用LED灯高速调制响应特性，通过控制驱动电流来控制LED灯高速的闪烁实现通信，传输速度现今已经可以达到千兆以上。可见光通信技术不占用频谱带宽，不存在电磁干扰和射频辐射，绿色环保，这具有以往无线通信不可替代的优势。而且可见光通信技术具有高指向性的特点，在短距离通信中具有高保密优势，信息不易被恶意拦截，同时可以对光信号进行特定编码，不易破解；另一方面可见光通信设备成本低，使用便捷，适合大规模普及应用。

物联网技术是一个基于局部网络、互联网或者传统电信网等信息承载体，让所有传感器、控制器或者独立的物理对象实现互联互通，形成人与物、物与物之间互联通信的网络。物联网通过各种通讯网络实现互联互通，提供安全可控实时在线监控、定位追溯、远程操控、安全预警和应急响应等服务功能，实现对终端设备的高效、安全、便捷的操控和管理。传统的物联网一般通过各种无线或有线的通讯网络实现互联互通。

宾馆锁控系统是一种酒店、宾馆出入口的安全管理系统，是一种新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别功能和现代安全管理措施为一体，它涉及电子、机械、光学、计算机、通讯等。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。

现今宾馆门锁一般的开启方式为：通过门禁磁卡、IC卡、以及射频卡识别开启或通过密码识别开启等。对于应用环境安全性较高的情况下，现今宾馆客房锁控系统存在很大的安全隐患，存在磁卡丢失、密码泄露和恶意破解等情况；并且一类特定宾馆客房锁控系统只对应自己的发送端，在生活中多个宾馆客房锁控系统需要多个发送端，使用非常不方便。另外监管工作存在资源和人员的浪费，不便于系统的安全管理。

无线充电技术，又称作感应充电、非接触式感应充电，利用电感耦合由供电设备将能量传送至用电的装置，该装置接收能量并存储在电量存储单元。目前无线充电技术在应用中，常用充电电池作为电量存储单元；然而电池具有不环保、成本高、易损耗等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，将可见光技术、物联网技术和无线充电技术相结合，实现安全性高、智能化、便于统一管理和实时监控的智能物联网锁控系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，包括可见光钥匙模块、客房锁控模块和台账监控模块，所述客房锁控模块包括可见光检测单元、控制单元、门锁驱动单元、第一无线传输单元，所述台账监控模块包括第二无线传输单元、控制终端；所述可见光钥匙模块用于向可见光检测单元发射可见光；可见光检测单元用于检测可见光并对可见光处理后发送至控制单元；控制单元用于根据接收到的可见光信息，通过第一无线传输单元发送给控制终端；控制终端用于匹配用户和权限信息并通过第二无线传输单元反馈给控制单元；控制单元向门锁驱动单元发送驱动信息；门锁驱动单元根据驱动信息进行开锁或关锁。

进一步的，所述客房锁控模块还包括无线供电单元，所述无线供电单元给可见光检测单元、控制单元、门锁驱动单元、第一无线传输单元供电。

进一步的，所述客房锁控模块还包括报警单元，所述报警单元与控制单元连接。

优选的，所述可见光钥匙模块为带有闪光灯的手机、或者音频接口带有光发射单元的手机、或者数据接口带有光发射单元的手机。

优选的，所述可见光钥匙模块包括单片机、交互单元、数据编码单元、LED驱动单元、用户ID接口单元，交互单元、数据编码单元、用户ID接口单元分别与单片机连接，LED驱动单元与数据编码单元连接。

优选的，所述第二无线传输单元与第一无线传输单元之间通过WIFI无线通信。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，将可见光通信技术、物联网技术和无线充电技术相结合，实现了一种结构简单、覆盖范围广、安全性高、智能化、人性化、无线供电、便于统一管理和实时监控的智能物联网锁控系统。

2、本发明基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，可见光钥匙模块与可见光检测单元之间的信息传输采用可见光通信技术进行编码加密传输，利用可见光的指向性，有效的避免信息在发送过程中被恶意拦截破解的危险，提高了信息传输安全性。

3、本发明基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，客房锁控模块响应采用权限控制机制，由台账监控模块鉴权后控制锁控响应；并且采用无线供电，免去电池更换带来的烦恼，系统维护管理方便。

4、本发明基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，实现能够用一把可见光钥匙通过多个门禁系统，同时能够实时检测和控制所有连接到物联网上的终端设备状况，并对紧急情况做出反馈处理，极大地提高了物联网门禁系统的安全性和便捷性。

附图说明

图1是本发明锁控系统的结构示意图。

图2是本发明锁控系统中可见光钥匙模块的第一种实施例图。

图3是本发明锁控系统中可见光钥匙模块的第二种实施例图。

图4是本发明锁控系统中可见光钥匙模块的第三种实施例图。

图5是本发明锁控系统中可见光钥匙模块的第四种实施例图。

图6是本发明锁控系统中客房锁控模块与台账监控模块之间的架构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1、图6所示，一种基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，包括可见光钥匙模块、客房锁控模块和台账监控模块，其中，客房锁控模块包括可见光检测单元、控制单元、门锁驱动单元、第一无线传输单元、报警单元、无线供电单元，台账监控模块包括第二无线传输单元、控制终端。可见光钥匙模块与可见光检测单元之间可见光通信；可见光检测单元与控制单元连接，控制单元与门锁驱动单元连接，控制单元还与第一无线传输单元连接；第二无线传输单元与控制终端连接，第二无线传输单元与第一无线传输单元之间无线通信。可见光密钥信息验证过程采用可见光通信技术进行调制加密，保证信息传输过程中的安全保密性。客房锁控模块集合可见光信息检测、WIFI联网、无线充电超级电容储能和门锁驱动控制一体。台账监控模块负责监控门禁状态，发送控制信息控制门禁动作响应。

控制单元可由单片机设计实现也可以由嵌入式系统设计实现，总负责对外围模块进行检测和控制。在系统不需要工作时进入低功耗模式，降低系统功耗。当有指令传达时，跳出低功耗模式并控制客房锁控模块进行响应。

可见光检测单元将光信号检测恢复，将可见光信号转换为数字电信号，并传输给控制单元，控制单元对信号首先进行解码操作。然后辨别识别帧头，如果正确则进行光钥匙编码匹配来检测此用户是否具有相应的操作权限，若通过则匹配数据指令进行响应操作。

第一无线传输单元为一UART转WIFI模块，是一个带有固定MAC地址的网卡模块，可以将单片机UART口输出的串口信息封装成帧并发送到目的IP的台账监控模块上，作为一个固定的网络终端时刻在台账监控模块的监控中。使各个客房锁控模块作为一个终端设备通过WIFI接入本地路由器，其中第一无线传输单元与服务器之间采用数据帧的形式。数据帧内容包括：客房编号、用户编号、客房锁控响应申请和客房锁控响应使能。客房锁控模块的控制单元能够连接到局域网台账监控模块，达到门禁系统实时监控的目的。

门锁驱动单元连接控制单元，接收控制指令进行开锁、关锁响应。并能对锁舌状态进行监控，响应非正常开锁紧急状态，反馈给控制单元进行紧急状况处理。

无线供电单元采用“磁耦合共振”，当发射端通电时，它并不会向外发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射的磁场。这个磁场用来和接收端联络，激发接收端的共振，从而以很小的消耗为代价来传输能量。接收端在接收到电能后，将电能存储在一个超级电容中，当电容电量被系统消耗，电压降低到某一数值时，系统将开启无线充电模式为超级电容充电。使客房锁控模块免去电池供电需要更换电池和市电供电考虑布线的问题。利用门缝隙间隔，在门和墙体间放置无线充电单元，门闭合状态下是充电状态。电量存储单元采用超级电容，能够快速大容量充电放电，绿色环保无需更换。

台账监控模块作为宾馆客房锁控系统的检测和控制中心，通过路由器与各客房锁控模块连接在同一个局域网内，接收所有客房锁控模块发送来的门禁状态信息，并反馈门禁动作响应使能信息。台账监控模块具有最高级别的权限，实现了宾馆客房锁控系统的统一管理和安全监测。

局域网台账监控模块通过路由器链接进入本地局域网，可监管控制多个宾馆客房锁控模块，宾馆客房锁控模块所有响应权限的控制，系统运行状况记录由台账监控模块负责。台账监控模块接收存储通过路由器转发来的WIFI模块门禁信息，将数据帧中用户编号和门禁编号在数据库中检索，匹配门禁权限信息后反馈给WIFI模块，从而客房锁控模块根据反馈信息做出响应。

局域网台账监控模块与客房锁控模块的WIFI模块之间进行数据传输时，数据内容可根据以下情况而设定：客房锁控模块到台账监控模块链路定义为上行链路，台账监控模块到客房锁控模块定义为下行链路。其中传输数据内容包括门禁编号、用户编号和门禁状态标识。内容如下：

链路|作用	标识门禁地址	用户权限参考	门禁状态/控制
				上行链路	门禁标识	用户标识	门禁状态标识
下行链路	门禁标识	用户标识	门禁使能标识

如图2所示，本发明提供的一种基于智能手机Mini USB接口的手机光钥匙结构图，该钥匙结构包括APP光钥匙软件和手机USB外围模块。手机USB外围模块将USB接口转成串口，并且具有LED驱动电路。例如可用FT232RL芯片转换成UART口，方便将USB传输来的信息通过LED驱动电路加载到可见光上。在手机端编写APP光钥匙软件，调用识别出来的串口进行信息传输。软件首先进行用户识别和指令识别，将这两个信息进行组帧后对数据进行查分曼彻斯特编码，编码后的信息在通过USB接口发送给外围模块。

如图3、图4所示，分别为本发明提供的一种基于智能手机闪光灯和音频接口的可见光钥匙结构图，图3的钥匙结构包括APP光钥匙软件和手机闪光灯，图4的钥匙结构包括APP光钥匙软件和在音频接口外接光发射单元。实现原理与图2类似，在此不再累述。

如图5所示，为本发明提出的一种基于单片机的可见光钥匙示意图，用户ID接口作为此可见光钥匙用户ID的分配接口，宾馆客房锁控系统管理人员可通过此接口对可见光钥匙模块进行用户权限设置和分配管理。可以通过无线联网的方式进行用户ID分配。交互单元可以识别用户开门、锁门的指令，依据用户的指令来控制可见光钥匙发送信息。数据编码可以按照自己加密的方式进行数据加密处理，然后在接收端需要进行相应解码操作。LED驱动将电信号转换成可见光信息，完成电光转换，将秘钥信息通过可见光传输出去。

可见光钥匙模块的实现形式有以下四种：智能手机闪光灯、手机的mini USB接口模块、手机音频接口模块和单片机UART串口开发可见光钥匙。智能手机作为发送单元，开发基于智能手机操作系统的APP应用软件，能够验证用户ID并选择数据指令，选择调用的手机硬件模块。可选择闪光灯将用户ID和数据指令发出，也可通过手机外围接口模块发出。单片机作为发送单元时，开发单片机交互电路，检测用户数据指令，并将用户ID和数据指令通过UART串口输出。LED驱动电路接收串口信息然后将信息耦合到LED灯上发送出去。

发送单元所发送的开锁秘钥以数据帧的形式发送，每个数据帧内容包括数据帧头、用户标识和数据指令。数据帧头标明此数据帧是可见光开锁秘钥信息，用户标识标明此钥匙用户身份ID，数据指令标明所需进行的操作如开锁、门禁锁死等。

秘钥\作用

标识可见光数据

标识用户ID

门禁动作指令

开锁秘钥内容

数据帧头

用户标识

数据指令

发送的数据采用二进制码表示，并进行差分曼彻斯特编码，在以可见光信号的形式发送秘钥信息时，能够平均光功率和防止数据长连1和0造成接收检测误码。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，其特征在于：包括可见光钥匙模块、客房锁控模块和台账监控模块，所述客房锁控模块包括可见光检测单元、控制单元、门锁驱动单元、第一无线传输单元，所述台账监控模块包括第二无线传输单元、控制终端；

所述可见光钥匙模块用于向可见光检测单元发射可见光；可见光检测单元用于检测可见光并对可见光处理后发送至控制单元；控制单元用于根据接收到的可见光信息，通过第一无线传输单元发送给控制终端；控制终端用于匹配用户和权限信息并通过第二无线传输单元反馈给控制单元；控制单元向门锁驱动单元发送驱动信息；门锁驱动单元根据驱动信息进行开锁或关锁。

2.如权利要求1所述基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，其特征在于：所述客房锁控模块还包括无线供电单元，所述无线供电单元给可见光检测单元、控制单元、门锁驱动单元、第一无线传输单元供电。

3.如权利要求1所述基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，其特征在于：所述客房锁控模块还包括报警单元，所述报警单元与控制单元连接。

4.如权利要求1所述基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，其特征在于：所述可见光钥匙模块为带有闪光灯的手机、或者音频接口带有光发射单元的手机、或者数据接口带有光发射单元的手机。

5.如权利要求1所述基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，其特征在于：所述可见光钥匙模块包括单片机、交互单元、数据编码单元、LED驱动单元、用户ID接口单元，交互单元、数据编码单元、用户ID接口单元分别与单片机连接，LED驱动单元与数据编码单元连接。

6.如权利要求1所述基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，其特征在于：所述第二无线传输单元与第一无线传输单元之间通过WIFI无线通信。