CN105275278B - 一种基于物联网保管柜的智能锁 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网保管柜的智能锁及其操作方法,其包括:壳体、面板、锁体、电机模块、机械开锁模块、主板模块和指纹识别模块。本发明具有电子开锁、自动上锁功能的同时具有人工开锁和上锁的功能。提高了智能锁的自身使用安全以及操作简便性,降低了安装成本。

Description

一种基于物联网保管柜的智能锁
技术领域
本发明涉及一种智能锁及相关领域,特别是一种基于物联网保管柜的智能锁。
背景技术
现有技术中应用在保管柜上的锁具主要分为三类:
第一类是最常见的机械式防盗锁,这种锁具是靠人力用钥匙开启,但由于机械钥匙具有互开率高、容易对识和配置的缺陷,且对于需要经常开启的保险柜/保管柜,大量的重复开启动作既耗时又存在人为安全隐患;
第二类是电子式防盗锁,现在市场上常见的电控锁、电插锁、磁力锁等,这种锁具有外接控制器,锁具的开启是通过通断电的方式进行的,虽然操作方便,由于存在利用电源控制的外接控制器,使得其具有大量的安全隐患,且在人为或者意外断电的情况下无法保证保管柜的安全;
第三类是智能式防盗锁,其具有识别与控制功能,防盗性能好,广泛应用于保管柜的安全领域。
随着保管柜安保要求的提升,以及社会的发展与科技的进步,机械式和电子式防盗锁由于其自身存在的诸多安全隐患逐步退出了历史舞台,智能式防盗锁逐步成为市场的主流。故在此背景技术主要讨论现有市场中的保管柜上主流使用的智能锁。
智能锁体主要指使用非机械钥匙开门的锁。其中,非机械钥匙可以为手机、PAD、密码、指纹或虹膜等。智能锁体包括处理器、控制器、锁芯及网络模块。
智能锁通常由智能监控器和电子锁具组成。二者异地放置,智能监控器供给电子锁具所需的电源并接收其发送的报警信息、状态信号、开关锁指令。二者功能包括:
1、智能监控器由单片机、时钟、存贮器、网络模块、监测器、转换器、蜂鸣器等单元组成。主要完成对开锁、关锁指令的捕捉和分析,并根据预先设定的指令控制电子锁具的开关、报警等操作。
2、电子锁具是一种通过指令(如密码、指纹等)输入来控制电路或是芯片工作(访问控制系统),从而控制机械开关的闭合,完成开锁、闭锁任务的电子产品。
现有技术中,智能锁体的开锁方式有两种,选择采用手动开锁或者采用自动开锁两种方式中的一种。当采用手动开锁方式下,需要用户手动操作锁舌完成开锁的动作。当采用自动开锁方式下,不需要用户操作机械钥匙即可完成开锁动作,这主要是利用指纹读取设备、虹膜读取设备、蓝牙或NFC来实现的,当采集到成功配对的开锁信息后,设备随即将开锁控制命令发送给智能锁体,智能锁体验证控制命令正确后,执行开锁动作。
如中国专利公开号CN2908704Y,提供了一种保险柜电控锁。在电控锁托板上设置由常闭行程开关、常开行程开关、锁定轴、电机和偏心轮组成的电控锁,电机的输出端与偏心轮连接,该偏心轮通过锁定轴支板与锁定轴连接并带动锁定轴移动,在锁定轴支板的两边设置有行程限位开关即常闭行程开关和常开行程开关。其结构设计简单,操作使用方便。其基于保险柜尤其是军用枪械柜电控锁的特点。采用电机来锁闭保险柜的机械传动机构,由于电机的耗电量小,而且电机具有自锁功能,因此可以安全可靠的满足保险柜锁闭机构的设计需要,提高了保险柜使用的安全可靠性能。
如中国专利公开号CN102900280A,提供了一种光机电一体化控制的智能锁体。锁体侧边固定安装有精密铸造加厚导向板;锁体内安装有控制电路板,控制电路板上安装有主锁舌光耦传感器,所述主锁舌光耦传感器位于与主锁舌组件相连接的天地杆的下方,与天地杆中部的感应档板位置相互对应;控制电路板中部安装有锁芯光耦传感器,所述锁芯光耦传感器位于锁芯凸轮两侧的下方,当锁芯凸轮转动时其凸起部位置与锁芯光耦传感器相互对应;精密铸造加厚导向板内侧边保险孔旁安装有磁性传感器,磁性传感器与安装在门框内的另一个磁性传感器配合,磁性传感器与控制电路板之间电连接;锁体外面板上端安装有门卡感应模块,门卡感应模块电连接到控制电路板;锁体内面板上安装有发音控制板、发音装置和电池仓,发音装置和电池仓均电连接到发音控制板,发音控制板电连接到控制电路板。锁具力学运动的三种状态通过三个传感器来实现智能化检测,通过可编程序的单片机来实现控制及通过语音提示的方式告知用户;同时使用高防护等级的外面板防止暴力破坏,非常适合移动、铁路等通信系统野外远程监控机房基站工业安防设施使用。
但是在现有技术中,现有技术中应用于保管柜的智能锁体存在的如下的缺陷:
1.现有技术中的智能锁的锁体均固定到移动端(如保险柜锁抽屉),但保管柜通常具备开放性的使用权限,即开锁人员具有多样性,并且开锁人员并非都是保管柜的拥有者,因此开锁人员存在着蓄意破坏保管柜或智能锁的可能性,如固定到移动端则不会在柜体开启后受到外界不法人员的蓄意破坏。
2.现有技术中的大部分智能锁在验证非机械钥匙正确的情况下,通过电动机启动离合器接合,但在离合器结合之后仍需要操作者手动拨开锁舌开启锁体,增加了人工操作的步骤,在用于保管柜等需要频繁开启的场所时,使用便捷度大幅度降低。
3.现有技术中的智能锁的锁体均不具有自动关锁的功能,需要关闭时要人工操作将锁舌关闭,在保管柜开启后,如果开锁人员不是保管柜的拥有者,其存在不会主动关闭锁舌的可能性,所以在一定时间内需要锁体的锁舌自动回弹归位,以避免开锁人员蓄意或者无意发生仅开锁不关锁的非法操作。
4.现有技术中智能锁的使用一般带有权限的划分,具备权限的人员才可正常使用该智能锁进行开锁和关锁操作。但异常情形时有发生,如需要权限临时变更、领导获批的越权操作、以及停电,这类异常都无法在智能锁严密的安全保护之下进行开锁操作,其上的智能锁将无法正常工作,将会影响保管柜的正常使用。
故现有技术急需一种能一并解决上述技术问题的智能锁具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网保管柜的智能锁来克服现有技术中存在的上述问题。
为实现上述目的,本发明提供一种基于物联网保管柜的智能锁,其包括:壳体、面板、锁体、电机模块、机械开锁模块、主板模块和指纹识别模块;
所述面板设置在所述智能锁的正面,所述面板呈长方形且长度与宽度分别大于所述智能锁的长度与宽度,在所述面板表面的上半部分设置有指纹识别模块开口,在所述面板表面的下半部分设置有机械开锁模块开口;
所述锁体包括:两段式分体锁舌组件和蜗轮拨块组件,所述两段式分体锁舌组件包括:锁舌后主体、机械开锁受力柱、锁舌、防插锁舌和锁舌弹簧,所述锁舌后主体整体呈“L”形,由横板与立板一体成形,所述横板呈长方体,在所述横板的长度边的一侧设置有呈矩形的拨块槽,所述拨块槽朝向所述横板的长度边的一边设置有开口,在所述拨块槽的靠近所述开口处对称设置有两个三角形凹口,所述三角形凹口与活动拨块形配合,在所述横板的宽度边处设置有所述立板,所述立板呈槽钢形状,在所述立板的中部设置有锁舌安装孔;所述机械开锁受力柱整体呈“L”形,在所述机械开锁受力柱的短边处设置有锁舌安装孔,在所述机械开锁受力柱的长边处一体成形有圆柱体的受力柱,且所述圆柱体的受力柱的延伸方向与所述短边的延伸方向相反;所述锁舌整体呈“T”形,所述锁舌的圆柱部分分别穿设所述锁舌后主体和所述机械开锁受力柱上的锁舌安装孔,并通过固定装置固定;所述锁舌弹簧设置在所述锁舌的圆柱部分上,一端抵接所述锁舌后主体的所述立板,另一端抵接所述锁舌的“T”形的顶端部;所述防插锁舌可枢转的设置在所述锁舌的“T”形的顶端部的两个锁定部分之间;
所述蜗轮拨块组件包括:底盖、蜗轮、活动拨块和双扭簧,所述底盖整体呈具有第一侧部开口的空心圆柱体的盖(类似C字形),所述第一侧部开口沿所述空心圆柱体的径向向外延伸形成一个第一开口槽,所述底盖的底部具有一个第一通孔;所述蜗轮整体呈具有第二侧部开口的空心圆柱体的结构,所述第二侧部开口沿所述蜗轮的空心圆柱体的径向向外延伸形成一个第二开口槽,所述蜗轮的顶部具有一个第二通孔,在所述蜗轮的空心圆柱体外部设置有齿轮,所述蜗轮的尺寸大于所述底盖,两者形配合能形成相对封闭的空间;所述活动拨块整体呈长方体,在其一端一体成型有所述活动拨块的空心圆柱体,所述的活动拨块的长方体部分小于所述底盖的第一开口槽与所述蜗轮的第二开口槽形成的空间;所述双扭簧卡设在所述活动拨块的空心圆柱体部分,用于对所述活动拨块施加双向的预紧力;通过穿设所述底盖、所述蜗轮、所述活动拨块和所述双扭簧的紧固装置固定所述蜗轮拨块组件;
电机模块,其包括:减速齿轮、电机和蜗杆,所述电机通过所述减速齿轮连接所述蜗杆,所述蜗杆与所述蜗轮配合传递所述电机的动力,利用所述电机的正转或反转带动所述蜗轮、所述蜗杆、所述活动拨块、所述锁舌后主体和所述锁舌运动,以实现开启或关闭所述智能锁;
机械开锁模块,其包括:锁胆和拨叉,所述锁胆与所述拨叉固定连接带动所述拨叉枢转运动,所述拨叉通过自身的枢转运动带动所述机械开锁受力柱运动,带动所述锁舌运动,以实现开启或关闭所述智能锁;
主板模块,其集成有:插口插座、内存、闪存、时钟、蜂鸣器、中央处理器和计时器;
指纹识别模块,其集成有指纹采集器和插口,用于对比和采集指纹;
还包括网络模块和霍尔传感器模块;所述网络模块支持Server/Client模式,所述霍尔传感器模块包括:霍尔传感器和磁钢,所述霍尔传感器安装于所述智能锁上,所述磁钢安装在相应的保管柜抽屉上,利用霍尔效应判断当前的抽屉具体位置,并给出所述主板模块控制信号参考依据;
操作者需要开启保管柜操作时,操作者首先发起开锁申请,所述智能锁通过网络模块获取开锁指令,所述开锁指令包括对应的锁体部件的IP地址、开锁人员指纹特征码信息;操作者将自身手指按压在指定智能锁的指纹识别模块上,所述主板模块将操作者的指纹信息与所述开锁指令进行对比,对比通过后,所述主板模块控制所述电机模块旋转,控制所述锁体完成开锁;操作者在完成开锁操作后,在其开启保管柜的相应抽屉后,所述霍尔传感器模块的霍尔传感器与磁钢配合产生信号,所述主板模块记录接收上述信号,并记录当前抽屉开锁状态,所述主板模块上的计时器进行抽屉开启总时间的计时;当抽屉开启时间超过所述主板模块预设时间时,所述主板模块启动所述电机模块反转,完成所述锁体的锁舌回拨,同时所述主板模块控制其上的蜂鸣器报警,提醒操作者抽屉开启时间超时,并通过所述网络模块回传上位机操作者开启抽屉超时的报警信息;当抽屉在规定时间内关闭时,所述霍尔传感器模块的霍尔传感器与磁钢配合再次产生信号,所述主板模块记录接收上述再次产生信号,并判断当前状态和所述主板模块中记录的状态,确认抽屉已经关闭后所述主板模块启动所述电机模块反转,完成所述锁体的锁舌回拨,并通过所述网络模块回传上位机操作者正常关闭抽屉信息。
优选地,所述智能锁的壳体整体外形呈长方体,所述锁体横向设置在所述智能锁的中间部位,且朝一个方向突出于所述智能锁。
优选地,所述电机模块设置在所述智能锁的下半部,且位于所述锁体的所述蜗轮拨块组件下方;所述机械开锁模块设置在所述智能锁的下半部,且位于所述锁体的所述蜗轮拨块组件与所述电机模块之间。
优选地,所述主板模块设置在所述智能锁的上部且位于指纹识别模块的后部;所述指纹识别模块设置在所述智能锁的上部。
优选地,操作者在指定智能锁的指纹识别模块上的指纹信息与所述开锁指令的开锁人员指纹特征码信息对比不符合时不开启指定智能锁。
优选地,操作者在进行开锁申请后一定时间内没有在指定智能锁的指纹识别模块上输入指纹信息,则所述指纹模块和所述主板模块删除当前开锁指令,并通过所述网络模块回传上位机当前操作者只申请未开锁的结果。
本发明提供了一种基于物联网保管柜的智能锁,通过在基于物联网保管柜上使用本申请的智能锁,将具有以下的优势:
1.由于将智能锁设置在保管柜的固定端将有效起到对锁具的安全保护作用,使得非法人员无任何途径对其进行破坏,进而保证保管柜的使用安全。
2.由于本申请的智能锁具有锁舌自动缩回机制,在机构上无需增加拨动锁舌的内置和外置结构,对于内置部件的减少,降低了智能锁的制造成本,减少了智能锁的安装步骤,缩减了智能锁的空间体积;对于外置部件的减少,进一步降低了智能锁的制造成本,进一步保证了智能锁外表面的平整,进一步减少了不法人员从外部破坏智能锁的可能性,进一步提升了智能锁的安全性;将锁舌缩回动作交予智能部件控制完成,降低使用人工操作干预度,减少了使用人员操作的复杂程度,提升便捷性。通过实际的时间测定,传统方式的指纹识别成功后手动开锁过程的整体耗时约3秒,本申请的智能锁的锁舌自动缩回机制可以将开锁过程的整体耗时控制在1.5秒内,开锁时间缩短近50%。当其应用在保管柜实际使用中频繁开启和关闭的场景时,50%以上的时间缩减对于效率的提升将是十分可观的。
3.由于本申请的智能锁具有锁舌自动弹回机制,可以在机构上无需增加拨动锁舌的内置和外置结构,对于内置部件的减少,降低了智能锁的制造成本,减少了智能锁的安装步骤,缩减了智能锁的空间体积;对于外置部件的减少,进一步降低了智能锁的制造成本,进一步保证了智能锁外表面的平整,进一步减少了不法人员从外部破坏智能锁的可能性,进一步提升了智能锁的安全性;将锁舌弹回动作交予智能部件控制完成,降低使用人工操作干预度,减少了使用人员操作的复杂程度,提升便捷性。通过实际的时间测定,传统方式的手动闭锁过程的整体耗时约3秒,本申请的智能锁的锁舌自动伸出机制可以将闭锁过程的整体耗时控制在1.5秒内,闭锁时间缩短近50%。当其应用在保管柜实际使用中频繁开启和关闭的场景时,50%以上的时间缩减对于效率的提升将是十分可观的。更重要的是其还可以防止操作人员遗忘关锁或者蓄意不关锁的情况发生,全面提升智能锁的安全性。
4.由于本发明的智能锁具有物理开锁和电子开锁有机融合的功能,在异常情况发生时,操作者可以通过使用物理钥匙实现智能锁的开启,锁舌的开关不受智能锁内部电子构件的干扰,实现电子开关锁和物理开关锁互不干扰、相互补充的效果。
附图说明:
图1为一种基于物联网保管柜的智能锁结构示意图的主视图;
图2为一种基于物联网保管柜的智能锁结构示意图的侧视图;
图3为一种基于物联网保管柜的智能锁结构示意图的后视图;
图4为一种基于物联网保管柜的智能锁的涡轮拨块组件拆除涡轮的示意图;
图5为一种基于物联网保管柜的智能锁的涡轮拨块组件拆除底盖的示意图;
图6为一种基于物联网保管柜的智能锁的涡轮拨块组件的三视图;
图7为一种基于物联网保管柜的智能锁的两段式分体锁舌组件的剖视图;
图8为一种基于物联网保管柜的智能锁的两段式分体锁舌组件的主视图;
图9为一种基于物联网保管柜的智能锁的两段式分体锁舌组件的侧视图;
图10为一种基于物联网保管柜的智能锁的两段式分体锁舌组件的后视图;
图11为一种基于物联网保管柜的智能锁的两段式分体锁舌组件的立体视图;
图12为一种基于物联网保管柜的智能锁的两段式分体锁舌组件的另一立体视图;
图13为一种基于物联网保管柜的智能锁电子闭锁动作示意图;
图14为一种基于物联网保管柜的智能锁电子开锁动作示意图;
图15为一种基于物联网保管柜的智能锁机械开锁动作示意图。
具体实施方式:
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,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。所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明一宽泛的产品实施例中,一种基于物联网保管柜的智能锁,其包括:壳体、面板、锁体、电机模块、机械开锁模块、主板模块和指纹识别模块;
所述面板设置在所述智能锁的正面,所述面板呈长方形且长度与宽度分别大于所述智能锁的长度与宽度,在所述面板表面的上半部分设置有指纹识别模块开口,在所述面板表面的下半部分设置有机械开锁模块开口;
所述锁体包括:两段式分体锁舌组件和蜗轮拨块组件,所述两段式分体锁舌组件包括:锁舌后主体、机械开锁受力柱、锁舌、防插锁舌和锁舌弹簧,所述锁舌后主体整体呈“L”形,由横板与立板一体成形,所述横板呈长方体,在所述横板的长度边的一侧设置有呈矩形的拨块槽,所述拨块槽朝向所述横板的长度边的一边设置有开口,在所述拨块槽的靠近所述开口处对称设置有两个三角形凹口,所述三角形凹口与活动拨块形配合,在所述横板的宽度边处设置有所述立板,所述立板呈槽钢形状,在所述立板的中部设置有锁舌安装孔;所述机械开锁受力柱整体呈“L”形,在所述机械开锁受力柱的短边处设置有锁舌安装孔,在所述机械开锁受力柱的长边处一体成形有圆柱体的受力柱,且所述圆柱体的受力柱的延伸方向与所述短边的延伸方向相反;所述锁舌整体呈“T”形,所述锁舌的圆柱部分分别穿设所述锁舌后主体和所述机械开锁受力柱上的锁舌安装孔,并通过固定装置固定;所述锁舌弹簧设置在所述锁舌的圆柱部分上,一端抵接所述锁舌后主体的所述立板,另一端抵接所述锁舌的“T”形的顶端部;所述防插锁舌可枢转的设置在所述锁舌的“T”形的顶端部的两个锁定部分之间;
所述蜗轮拨块组件包括:底盖、蜗轮、活动拨块和双扭簧,所述底盖整体呈具有第一侧部开口的空心圆柱体的盖(类似C字形),所述第一侧部开口沿所述空心圆柱体的径向向外延伸形成一个第一开口槽,所述底盖的底部具有一个第一通孔;所述蜗轮整体呈具有第二侧部开口的空心圆柱体的结构,所述第二侧部开口沿所述蜗轮的空心圆柱体的径向向外延伸形成一个第二开口槽,所述蜗轮的顶部具有一个第二通孔,在所述蜗轮的空心圆柱体外部设置有齿轮,所述蜗轮的尺寸大于所述底盖,两者形配合能形成相对封闭的空间;所述活动拨块整体呈长方体,在其一端一体成型有所述活动拨块的空心圆柱体,所述的活动拨块的长方体部分小于所述底盖的第一开口槽与所述蜗轮的第二开口槽形成的空间;所述双扭簧卡设在所述活动拨块的空心圆柱体部分,用于对所述活动拨块施加双向的预紧力;通过穿设所述底盖、所述蜗轮、所述活动拨块和所述双扭簧的紧固装置固定所述蜗轮拨块组件;
电机模块,其包括:减速齿轮、电机和蜗杆,所述电机通过所述减速齿轮连接所述蜗杆,所述蜗杆与所述蜗轮配合传递所述电机的动力,利用所述电机的正转或反转带动所述蜗轮、所述蜗杆、所述活动拨块、所述锁舌后主体和所述锁舌运动,以实现开启或关闭所述智能锁;
机械开锁模块,其包括:锁胆和拨叉,所述锁胆与所述拨叉固定连接带动所述拨叉枢转运动,所述拨叉通过自身的枢转运动带动所述机械开锁受力柱运动,带动所述锁舌运动,以实现开启或关闭所述智能锁;
主板模块,其集成有:插口插座、内存、闪存、时钟、蜂鸣器、中央处理器和计时器;
指纹识别模块,其集成有指纹采集器和插口,用于对比和采集指纹;
还包括网络模块和霍尔传感器模块;所述网络模块支持Server/Client模式,所述霍尔传感器模块包括:霍尔传感器和磁钢,所述霍尔传感器安装于所述智能锁上,所述磁钢安装在相应的保管柜抽屉上,利用霍尔效应判断当前的抽屉具体位置,并给出所述主板模块控制信号参考依据;
操作者需要开启保管柜操作时,操作者首先发起开锁申请,所述智能锁通过网络模块获取开锁指令,所述开锁指令包括对应的锁体部件的IP地址、开锁人员指纹特征码信息;操作者将自身手指按压在指定智能锁的指纹识别模块上,所述主板模块将操作者的指纹信息与所述开锁指令进行对比,对比通过后,所述主板模块控制所述电机模块旋转,控制所述锁体完成开锁;操作者在完成开锁操作后,在其开启保管柜的相应抽屉后,所述霍尔传感器模块的霍尔传感器与磁钢配合产生信号,所述主板模块记录接收上述信号,并记录当前抽屉开锁状态,所述主板模块上的计时器进行抽屉开启总时间的计时;当抽屉开启时间超过所述主板模块预设时间时,所述主板模块启动所述电机模块反转,完成所述锁体的锁舌回拨,同时所述主板模块控制其上的蜂鸣器报警,提醒操作者抽屉开启时间超时,并通过所述网络模块回传上位机操作者开启抽屉超时的报警信息;当抽屉在规定时间内关闭时,所述霍尔传感器模块的霍尔传感器与磁钢配合再次产生信号,所述主板模块记录接收上述再次产生信号,并判断当前状态和所述主板模块中记录的状态,确认抽屉已经关闭后所述主板模块启动所述电机模块反转,完成所述锁体的锁舌回拨,并通过所述网络模块回传上位机操作者正常关闭抽屉信息。
本申请的在基于物联网保管柜上使用本申请的智能锁,具有以下的优势:
1.由于将智能锁设置在保管柜的固定端将有效起到对锁具的安全保护作用,使得非法人员无任何途径对其进行破坏,进而保证保管柜的使用安全。
2.由于本申请的智能锁具有锁舌自动缩回机制,在机构上无需增加拨动锁舌的内置和外置结构,对于内置部件的减少,降低了智能锁的制造成本,减少了智能锁的安装步骤,缩减了智能锁的空间体积;对于外置部件的减少,进一步降低了智能锁的制造成本,进一步保证了智能锁外表面的平整,进一步减少了不法人员从外部破坏智能锁的可能性,进一步提升了智能锁的安全性;将锁舌缩回动作交予智能部件控制完成,降低使用人工操作干预度,减少了使用人员操作的复杂程度,提升便捷性。通过实际的时间测定,传统方式的指纹识别成功后手动开锁过程的整体耗时约3秒,本申请的智能锁的锁舌自动缩回机制可以将开锁过程的整体耗时控制在1.5秒内,开锁时间缩短近50%。当其应用在保管柜实际使用中频繁开启和关闭的场景时,50%以上的时间缩减对于效率的提升将是十分可观的
3.由于本申请的智能锁具有锁舌自动弹回机制,可以在机构上无需增加拨动锁舌的内置和外置结构,对于内置部件的减少,降低了智能锁的制造成本,减少了智能锁的安装步骤,缩减了智能锁的空间体积;对于外置部件的减少,进一步降低了智能锁的制造成本,进一步保证了智能锁外表面的平整,进一步减少了不法人员从外部破坏智能锁的可能性,进一步提升了智能锁的安全性;将锁舌弹回动作交予智能部件控制完成,降低使用人工操作干预度,减少了使用人员操作的复杂程度,提升便捷性。通过实际的时间测定,传统方式的手动闭锁过程的整体耗时约3秒,本申请的智能锁的锁舌自动伸出机制可以将闭锁过程的整体耗时控制在1.5秒内,闭锁时间缩短近50%。当其应用在保管柜实际使用中频繁开启和关闭的场景时,50%以上的时间缩减对于效率的提升将是十分可观的。更重要的是其还可以防止操作人员遗忘关锁或者蓄意不关锁的情况发生,全面提升智能锁的安全性。
4.由于本发明的智能锁具有物理开锁和电子开锁有机融合的功能,在异常情况发生时,操作者可以通过使用物理钥匙实现智能锁的开启,锁舌的开关不受智能锁内部电子构件的干扰,实现电子开关锁和物理开关锁互不干扰、相互补充的效果。
下面根据附图1-15对本申请进行详细说明:
如图1-3所示,一种基于物联网保管柜的智能锁的操作方法,操作涉及部件包括:锁体2、主板模块、指纹识别模块、网络模块、电机模块3和霍尔传感器模块;当操作者需要开启保管柜操作时,操作者首先发起开锁申请,所述智能锁通过网络模块获取开锁指令,所述开锁指令包括对应的锁体部件的IP地址、开锁人员指纹特征码信息;操作者将自身手指按压在指定智能锁的指纹识别模块上,所述主板模块将操作者的指纹信息与所述开锁指令进行对比,对比通过后,所述主板模块控制所述电机模块3旋转,控制所述锁体2完成开锁;操作者在完成开锁操作后,在其开启保管柜的相应抽屉后,所述霍尔传感器模块的霍尔传感器与磁钢配合产生信号,所述主板模块记录接收上述信号,并记录当前抽屉开锁状态,所述主板模块上的计时器进行抽屉开启总时间的计时;当抽屉开启时间超过所述主板模块预设时间时,所述主板模块启动所述电机模块3反转,完成所述锁体2的锁舌11回拨,同时所述主板模块控制其上的蜂鸣器报警,提醒操作者抽屉开启时间超时,并通过所述网络模块回传上位机操作者开启抽屉超时的报警信息;当抽屉在规定时间内关闭时,所述霍尔传感器模块的霍尔传感器与所述磁钢配合再次产生信号,所述主板模块记录接收上述再次产生信号,并判断当前状态和所述主板模块中记录的状态,确认抽屉已经关闭后所述主板模块启动所述电机模块3反转,完成所述锁体2的锁舌11回拨,并通过所述网络模块回传上位机操作者正常关闭抽屉信息。
如图1-3所示,操作者在指定智能锁的指纹识别模块上的指纹信息与所述开锁指令的开锁人员指纹特征码信息对比不符合时不开启指定智能锁。
如图1-3所示,操作者在进行开锁申请后一定时间内没有在指定智能锁的指纹识别模块上输入指纹信息,则所述指纹识别模块和所述主板模块删除当前开锁指令,并通过所述网络模块回传上位机当前操作者只申请未开锁的结果。
如图1-15所示,本发明提供一种应用上述基于物联网保管柜的智能锁的操作方法的基于物联网保管柜的智能锁,其包括:壳体、面板1、锁体2、电机模块3、机械开锁模块4、主板模块和指纹识别模块;
面板1,所述面板1设置在所述智能锁的正面,所述面板1呈长方形且长度与宽度分别大于所述智能锁的长度与宽度,在所述面板1表面的上半部分设置有指纹识别模块开口,在所述面板1表面的下半部分设置有机械开锁模块开口;
锁体2,包括:两段式分体锁舌组件7和蜗轮拨块组件8,所述两段式分体锁舌组件7包括:锁舌后主体9、机械开锁受力柱10、锁舌11、防插锁舌12和锁舌弹簧13,所述锁舌后主体9整体呈“L”形,由横板15与立板16一体成形,所述横板15呈长方体,在所述横板15的长度边的一侧设置有呈矩形的拨块槽14,所述拨块槽14朝向所述横板15的长度边的一边设置有开口,在所述拨块槽14的靠近所述开口处对称设置有两个三角形凹口,所述三角形凹口与活动拨块17形配合,在所述横板15的宽度边处设置有所述立板16,所述立板16呈槽钢形状,在所述立板16的中部设置有锁舌安装孔;所述机械开锁受力柱10整体呈“L”形,在所述机械开锁受力柱10的短边处设置有锁舌安装孔,在所述机械开锁受力柱10的长边处一体成形有圆柱体的受力柱20,且所述圆柱体的受力柱20的延伸方向与所述短边的延伸方向相反;所述锁舌11整体呈“T”形,所述锁舌11的圆柱部分分别穿设所述锁舌后主体9和所述机械开锁受力柱10上的锁舌安装孔,并通过固定装置固定;所述锁舌弹簧13设置在所述锁舌11的圆柱部分上,一端抵接所述锁舌后主体9的所述立板16,另一端抵接所述锁舌11的“T”形的顶端部;所述防插锁舌12可枢转的设置在所述锁舌11的“T”形的顶端部的两个锁定部分之间;
所述蜗轮拨块组件8包括:底盖30、蜗轮19、活动拨块17和双扭簧18,所述底盖30整体呈具有第一侧部开口的空心圆柱体的盖(类似C字形),所述第一侧部开口沿所述空心圆柱体的径向向外延伸形成一个第一开口槽21,所述底盖30的底部具有一个第一通孔;所述蜗轮19整体呈具有第二侧部开口的空心圆柱体的结构,所述第二侧部开口沿所述蜗轮19的空心圆柱体的径向向外延伸形成一个第二开口槽22,所述蜗轮19的顶部具有一个第二通孔,在所述蜗轮19的空心圆柱体外部设置有齿轮23,所述蜗轮19的尺寸大于所述底盖30,两者形配合能形成相对封闭的空间;所述活动拨块17整体呈长方体,在其一端一体成型有所述活动拨块17的空心圆柱体,所述的活动拨块17的长方体部分小于所述底盖30的第一开口槽21与所述蜗轮19的第二开口槽22形成的空间;所述双扭簧18卡设在所述活动拨块17的空心圆柱体部分,用于对所述活动拨块17施加双向的预紧力;通过穿设所述底盖30、所述蜗轮19、所述活动拨块17和所述双扭簧18的紧固装置固定所述蜗轮拨块组件8;
电机模块3,其包括:减速齿轮25、电机24和蜗杆26,所述电机24通过所述减速齿轮25连接所述蜗杆26,所述蜗杆26与所述蜗轮19配合传递所述电机24的动力,利用所述电机24的正转或反转带动所述蜗轮19、所述蜗杆26、所述活动拨块17、所述锁舌后主体9和所述锁舌11运动,以实现开启或关闭所述智能锁;
机械开锁模块4,其包括:锁胆27和拨叉28,所述锁胆27与所述拨叉28固定连接带动所述拨叉28枢转运动,所述拨叉28通过自身的枢转运动带动所述机械开锁受力柱10运动,带动所述锁舌11运动,以实现开启或关闭所述智能锁;
主板模块,其集成有:插口插座、内存、闪存、时钟、蜂鸣器、中央处理器和计时器;
指纹识别模块,其集成有指纹采集器和插口,用于对比和采集指纹。
所述智能锁的壳体整体外形呈长方体,所述锁体2横向设置在所述智能锁的中间部位,且朝一个方向突出于所述智能锁。
所述电机模块3设置在所述智能锁的下半部,且位于所述锁体的所述蜗轮拨块组件8下方;所述机械开锁模块4设置在所述智能锁的下半部,且位于所述锁体的所述蜗轮拨块组件8与所述电机模块3之间。
所述主板模块设置在所述智能锁的上部且位于指纹识别模块的后部;所述指纹识别模块设置在所述智能锁的上部。
所述智能锁应用于基于物联网保管柜,其还包括网络模块和霍尔传感器模块;所述网络模块支持Server/Client模式,所述霍尔传感器模块包括:霍尔传感器和磁钢,所述霍尔传感器安装于所述智能锁上,所述磁钢安装在相应的保管柜抽屉上,利用霍尔效应判断当前的抽屉具体位置,并给出所述主板控制信号参考依据。
本发明开创性的采用了两段式锁舌组件7,由于锁舌后主体9和机械开锁受力柱10的共同存在,在功能上能起到互补。在锁舌后主体9和机械开锁受力柱10以及锁舌弹簧13和锁舌11的圆柱部分的限制下,锁舌11可以在一定范围内自由滑动,在电机驱动或者人工驱动下顺利完成开锁或者闭锁。即锁舌11可以在电机模块3驱动或者人工开锁状态下完全缩入壳体内部,也可以在电机模块3驱动或者人工闭锁状态下完成锁舌11伸出壳体锁定保管柜的操作。
同时,本发明突破性的采用了双扭簧18防止传动失效,利用双扭簧18对涡轮拨块组件8中的活动拨块17施加两个方向的预紧力,始终保持活动拨块17的对中趋势。即,将活动拨块17始终保持在底盖30的第一开口槽21与蜗轮19的第二开口槽22形成的空间的中间位置。可以在活动拨块17位于拨块槽14两端的终点(死点)位置时给其一个反方向的驱动力,可以保证涡轮19和蜗杆26始终有效啮合,避免两者脱离造成的传动失效。
也就是说,在电机模块3在接受到主板模块(智能锁开锁正确授权)的驱动信号后,驱动电机24逆时针旋转,通过减速齿轮25减速后,由蜗杆26带动蜗轮19旋转,将活动拨块17转动到拨块槽14的三角形凹口处,继续带动锁舌后主体9向智能锁的壳体内部运动,进而将锁舌11带动缩入智能锁的壳体内部,活动拨块17到达极限位置(死点),电机24持续逆时针转动,使底盖30的第一开口槽21与蜗轮19的第二开口槽22形成的空间的右端与活动拨块17的长方体部分的右端紧密接触,压缩双扭簧18消除系统内部件之间的间隙。同时,由于涡轮19啮合位置接近蜗杆26上的齿的末端(接近最后一个齿),在蜗杆26旋转通过齿的末端之后,压缩的双扭簧18就会给涡轮19一个反向作用力(顺时针),使涡轮19与蜗杆26上的齿始终紧密啮合,避免造成涡轮19蜗杆26啮合失效的发生,并完成电子开锁操作。
由于电机是在持续转动,每次蜗杆26旋转通过齿的末端之后(齿形终点),双扭簧18在自身弹性变形允许裕度的情况下,将涡轮19回转(顺时针)一个齿距,使涡轮19和蜗杆26的齿形始终紧密贴合,在实际使用中产生“哒哒”的到位响声。
在45秒后(时间不限于45秒,也可以是30秒或者60秒,具体时间长度可由控制器设置),主板模块驱动电机模块3顺时针旋转,通过减速齿轮25减速后,由蜗杆26带动蜗轮19旋转,将活动拨块17转动到拨块槽14的三角形凹口处,继续带动锁舌后主体9向智能锁的壳体外部运动,进而将锁舌11带动伸出智能锁的壳体外部,活动拨块17到达极限位置(死点),电机24持续顺时针转动,使底盖30的第一开口槽21与蜗轮19的第二开口槽22形成的空间的左端与活动拨块17的长方体部分的左端紧密接触,压缩双扭簧18消除系统内部件之间的间隙。同时,由于涡轮19啮合位置接近蜗杆26上的齿的末端(接近最后一个齿),在蜗杆26旋转通过齿的末端之后,压缩的双扭簧18就会给涡轮19一个反向作用力(逆时针),使涡轮19与蜗杆26上的齿始终紧密啮合,避免造成涡轮19蜗杆26啮合失效的发生,并完成电子闭锁操作。
在紧急情况发生需要人工开锁时,人工将钥匙插入锁胆27,操作者逆时针旋转钥匙带动锁胆27逆时针旋转,由于锁胆27与拨叉28固定连接故同步带动拨叉28逆时针枢转运动,拨叉28通过自身的枢转运动带动机械开锁受力柱10向内运动,将锁舌11带动缩入智能锁的壳体内部,同时压缩锁舌弹簧13,以实现人工开锁操作。
当需要人工闭锁时,操作人员松开钥匙,锁舌11在压缩的锁舌弹簧13弹力的作用下复位,将锁舌11带动伸出智能锁的壳体外部,同时锁舌11带动机械开锁受力柱10向外运动,并驱动与其配合的拨叉28顺时针枢转运动,由于锁胆27与拨叉28固定连接故同步带动锁胆27顺时针枢转运动,以实现人工闭锁操作。
最后需要指出的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于物联网保管柜的智能锁,其特征在于包括:壳体、面板(1)、锁体(2)、电机模块(3)、机械开锁模块(4)、主板模块和指纹识别模块;
所述面板(1)设置在所述智能锁的正面,所述面板(1)呈长方形且长度与宽度分别大于所述智能锁的长度与宽度,在所述面板(1)表面的上半部分设置有指纹识别模块开口,在所述面板(1)表面的下半部分设置有机械开锁模块开口;
所述锁体(2)包括:两段式分体锁舌组件(7)和蜗轮拨块组件(8),所述两段式分体锁舌组件(7)包括:锁舌后主体(9)、机械开锁受力柱(10)、锁舌(11)、防插锁舌(12)和锁舌弹簧(13),所述锁舌后主体(9)整体呈“L”形,由横板(15)与立板(16)一体成形,所述横板(15)呈长方体,在所述横板(15)的长度边的一侧设置有呈矩形的拨块槽(14),所述拨块槽(14)朝向所述横板(15)的长度边的一边设置有开口,在所述拨块槽(14)的靠近所述开口处对称设置有两个三角形凹口,所述三角形凹口与活动拨块(17)形配合,在所述横板(15)的宽度边处设置有所述立板(16),所述立板(16)呈槽钢形状,在所述立板(16)的中部设置有锁舌安装孔;所述机械开锁受力柱(10)整体呈“L”形,在所述机械开锁受力柱(10)的短边处设置有锁舌安装孔,在所述机械开锁受力柱(10)的长边处一体成形有圆柱体的受力柱(20),且所述圆柱体的受力柱(20)的延伸方向与所述短边的延伸方向相反;所述锁舌(11)整体呈“T”形,所述锁舌(11)的圆柱部分分别穿设所述锁舌后主体(9)和所述机械开锁受力柱(10)上的锁舌安装孔,并通过固定装置固定;所述锁舌弹簧(13)设置在所述锁舌(11)的圆柱部分上,一端抵接所述锁舌后主体(9)的所述立板(16),另一端抵接所述锁舌(11)的“T”形的顶端部;所述防插锁舌(12)可枢转的设置在所述锁舌(11)的“T”形的顶端部的两个锁定部分之间;
所述蜗轮拨块组件(8)包括:底盖(30)、蜗轮(19)、活动拨块(17)和双扭簧(18),所述底盖(30)整体呈具有第一侧部开口的空心圆柱体的盖,所述第一侧部开口沿所述空心圆柱体的径向向外延伸形成一个第一开口槽(21),所述底盖(30)的底部具有一个第一通孔;所述蜗轮(19)整体呈具有第二侧部开口的空心圆柱体的结构,所述第二侧部开口沿所述蜗轮(19)的空心圆柱体的径向向外延伸形成一个第二开口槽(22),所述蜗轮(19)的顶部具有一个第二通孔,在所述蜗轮(19)的空心圆柱体外部设置有齿轮(23),所述蜗轮(19)的尺寸大于所述底盖(30),两者形配合能形成相对封闭的空间;所述活动拨块(17)整体呈长方体,在其一端一体成型有所述活动拨块(17)的空心圆柱体,所述的活动拨块(17)的长方体部分小于所述底盖(30)的第一开口槽(21)与所述蜗轮(19)的第二开口槽(22)形成的空间;所述双扭簧(18)卡设在所述活动拨块(17)的空心圆柱体部分,用于对所述活动拨块(17)施加双向的预紧力;通过穿设所述底盖(30)、所述蜗轮(19)、所述活动拨块(17)和所述双扭簧(18)的紧固装置固定所述蜗轮拨块组件(8);
电机模块(3),其包括:减速齿轮(25)、电机(24)和蜗杆(26),所述电机(24)通过所述减速齿轮(25)连接所述蜗杆(26),所述蜗杆(26)与所述蜗轮(19)配合传递所述电机(24)的动力,利用所述电机(24)的正转或反转带动所述蜗轮(19)、所述蜗杆(26)、所述活动拨块(17)、所述锁舌后主体(9)和所述锁舌(11)运动,以实现开启或关闭所述智能锁;
机械开锁模块(4),其包括:锁胆(27)和拨叉(28),所述锁胆(27)与所述拨叉(28)固定连接带动所述拨叉(28)枢转运动,所述拨叉(28)通过自身的枢转运动带动所述机械开锁受力柱(10)运动,带动所述锁舌(11)运动,以实现开启或关闭所述智能锁;
主板模块,其集成有:插口插座、内存、闪存、时钟、蜂鸣器、中央处理器和计时器;
指纹识别模块,其集成有指纹采集器和插口,用于对比和采集指纹;
还包括网络模块和霍尔传感器模块;所述网络模块支持Server/Client模式;所述霍尔传感器模块包括:霍尔传感器和磁钢,所述霍尔传感器安装于所述智能锁上,所述磁钢安装在相应的保管柜抽屉上,利用霍尔效应判断当前的抽屉具体位置,并给出所述主板模块控制信号参考依据;
操作者需要开启保管柜操作时,操作者首先发起开锁申请,所述智能锁通过网络模块获取开锁指令,所述开锁指令包括对应的锁体部件的IP地址、开锁人员指纹特征码信息;操作者将自身手指按压在指定智能锁的指纹识别模块上,所述主板模块将操作者的指纹信息与所述开锁指令进行对比,对比通过后,所述主板模块控制所述电机模块(3)旋转,控制所述锁体(2)完成开锁;操作者在完成开锁操作后,在其开启保管柜的相应抽屉后,所述霍尔传感器模块的霍尔传感器与磁钢配合产生信号,所述主板模块记录接收上述信号,并记录当前抽屉开锁状态,所述主板模块上的计时器进行抽屉开启总时间的计时;当抽屉开启时间超过所述主板模块预设时间时,所述主板模块启动所述电机模块(3)反转,完成所述锁体(2)的锁舌(11)回拨,同时所述主板模块控制其上的蜂鸣器报警,提醒操作者抽屉开启时间超时,并通过所述网络模块回传上位机操作者开启抽屉超时的报警信息;当抽屉在规定时间内关闭时,所述霍尔传感器模块的霍尔传感器与磁钢配合再次产生信号,所述主板模块记录接收上述再次产生信号,并判断当前状态和所述主板模块中记录的状态,确认抽屉已经关闭后所述主板模块启动所述电机模块(3)反转,完成所述锁体(2)的锁舌(11)回拨,并通过所述网络模块回传上位机操作者正常关闭抽屉信息。
2.一种根据权利要求1所述的智能锁,其特征在于:所述智能锁的壳体整体外形呈长方体,所述锁体(2)横向设置在所述智能锁的中间部位,且朝一个方向突出于所述智能锁。
3.一种根据权利要求1或2之一的所述的智能锁,其特征在于:所述电机模块(3)设置在所述智能锁的下半部,且位于所述锁体(2)的所述蜗轮拨块组件(8)下方;所述机械开锁模块(4)设置在所述智能锁的下半部,且位于所述锁体(2)的所述蜗轮拨块组件(8)与所述电机模块(3)之间。
4.一种根据权利要求1或2之一的所述的智能锁,其特征在于:所述主板模块设置在所述智能锁的上部且位于指纹识别模块的后部;所述指纹识别模块设置在所述智能锁的上部。
5.根据权利要求1所述的智能锁,其特征在于:操作者在指定智能锁的指纹识别模块上的指纹信息与所述开锁指令的开锁人员指纹特征码信息对比不符合时不开启指定智能锁。
6.根据权利要求1所述的智能锁,其特征在于:操作者在进行开锁申请后一定时间内没有在指定智能锁的指纹识别模块上输入指纹信息,则所述指纹识别模块和所述主板模块删除当前开锁指令,并通过所述网络模块回传上位机当前操作者只申请未开锁的结果。
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