CN105438900A - 手机乘梯系统 - Google Patents

Abstract

一种手机乘梯系统，从根本上解决了现有IC卡乘梯系统管理复杂、安全性差、成本较高，现有手机乘梯系统时效延时高、网络通畅度要求高等问题，其包括移动终端、服务器、乘梯控制装置以及选层系统，其特征在于：所述移动终端为乘梯手机，乘梯手机与服务器之间通过无线网络通讯，乘梯手机与乘梯控制装置之间通过声波通讯。其具有使用与管理方便、运行过程稳定安全、功能扩展灵活等优点。

Description

手机乘梯系统

技术领域

本发明属于作业运输领域，尤其涉及一般升降机的控制系统，具体说是一种利用声波通讯技术的手机乘梯系统。

背景技术

目前，在住宅电梯管理过程中，处于安全和物业管理的要求，对业主乘梯则通常采用IC卡进行乘梯管理。但是显而易见的，该方法以IC卡介质作为乘梯工具，因此在使用过程中不可避免的存在以下问题，如IC卡易被复制，丢失后挂失时间长，需要购买专用IC卡，而对于拥有多个物业的业主需要配备多个IC卡。

现有的IC卡乘梯管理系统，如授权公告号为CN100389055C的发明专利公开了“一种IC卡电梯智能管理装置及其方法”，该技术方案主要包括：电梯主控制板、轿厢控制板、轿外显示板、指令控制板、IC卡信息服务器、门厅读卡器、IC卡天线等部分。其中，IC卡信息服务器与电梯主控制板相连接，门厅读卡器与轿外显示板相连接，IC卡天线分别与IC卡信息服务器和门厅读卡器相连接。该技术方案虽然一定程度上解决了现有IC卡电梯灵活性差、可扩展性差等问题，但仍然无法避免电梯卡易被复制的缺陷，采用非网络性的IC卡作为信息载体，需要定制专用装置，对电梯侧的IC卡读卡装置功能设置也较为复杂。此外，乘梯人则必须额外随身携带IC卡才能使用电梯，便利性较差。

为解决上述问题，也曾设计出通过手机实现乘梯的技术方案。如授权公告号为CN202744117U的实用新型专利公开了“一种基于手机客户端的电梯操控系统”，该技术方案主要包括电梯、手机客户端和电梯远程监控装置。其中，手机客户端内安装有与电梯远程监控装置通讯的电梯操控程序，电梯操控程序在手机客户端上设置有供使用者选择操控的上下行指示按键以及楼层指示按键，手机客户端与电梯远程监控装置之间通过网络实现通讯连接。该技术方案通过远程控制电梯轿厢的运动，虽然在一定程度上缩短了乘客候梯时间，避免了拥挤，但该技术方案中并未公开任何加密方法，无法实现权限定制，安全性差。此外，手机客户端通过网络控制乘梯，则必须要求在乘梯前网络完全通畅，而实际使用现场很难满足，另外通过网络实时控制延迟较高，体验效果差。

为此，提出了本发明的手机乘梯系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用手机实现按权限使用的乘梯系统，从根本上解决了现有IC卡乘梯系统管理复杂、安全性差、成本较高，现有手机乘梯系统时效延时高、网络通畅度要求高等问题，其具有使用与管理方便、运行过程稳定安全、功能扩展灵活等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该手机乘梯系统包括移动终端、服务器、乘梯控制装置以及选层系统，其技术要点是：所述移动终端为乘梯手机，乘梯手机与服务器之间通过无线网络通讯，乘梯手机与乘梯控制装置之间通过声波通讯。

所述服务器包括

用于记录用户信息的用户信息数据库、用于记录电梯位置信息的乘梯信息数据库以及用于记录授权用户及乘梯身份信息的授权数据库构成的数据库模块；

用于接收用户信息与乘梯身份信息并其储存在用户信息数据库与乘梯信息数据库中的信息检索模块；

用于将用户信息数据库以及乘梯信息数据库信息进行关联后存储在授权数据库中的关联模块；

用于将授权数据库中信息返回乘梯手机的回执模块。

为方便快捷地赋予访客乘梯使用权限，该使用权限可由业主自行控制，所述服务器的授权数据库信息还可通过乘梯手机录入。

所述乘梯手机包括

用于接收乘梯控制装置编码声波的手机传声器；

用于解译乘梯控制装置编码声波的手机解码模块；

用于储存用户标识以及权限信息的手机存储模块；

用于与服务器相连的通讯模块；

用于编译编码声波的手机编码模块；

用于向乘梯控制装置发送编码声波的手机扬声器；

手机传声器的输出端与手机解码模块相连，手机解码模块的输出端与手机存储模块相连，手机存储模块的输出端分别与通讯模块、手机编码模块相连，手机编码模块的输出端与手机扬声器相连。

所述乘梯控制装置包括

用于接收乘梯手机编码声波的乘梯传声器；

用于解译乘梯手机编码声波的手机解码模块；

用于控制电梯轿厢的选层系统；

用于电梯位置信息以及功能配置信息的乘梯存储模块；

用于编译编码声波的乘梯编码模块；

用于向乘梯手机发送编码声波的乘梯扬声器；

乘梯传声器的输出端与乘梯解码模块相连，乘梯解码模块的输出端与选层系统相连；乘梯存储模块的输出端与乘梯编码模块相连，乘梯编码模块的输出端与乘梯扬声器相连。

本发明还提供了一种手机乘梯方法，其技术要点是，包括以下步骤：

步骤1）将用户信息以及乘梯身份信息分别录入服务器内的用户信息数据库和乘梯信息数据库，通过关联模块将需要授权的用户信息和乘梯身份信息关联后储存在服务器授权数据库内，同时通过回执模块将授权信息发送并储存在乘梯手机的存储模块内；

步骤2）乘梯控制装置以编码声波的形式等间隔向外发送乘梯身份信息，当乘梯手机接近乘梯控制装置时，通过手机传声器与手机解码模块接收并解译编码声波后，比对乘梯身份信息与手机存储模块内的授权信息；

步骤3）若手机存储模块内含有该乘梯身份信息，乘梯手机通过扬声器发出带有密钥码的编码声波，乘梯控制装置收到该编码声波后，通过乘梯解码模块解译出楼层权限信息后，将楼层密钥码发送至选层系统，将轿厢自动送至指定楼层。

所述步骤2）中，乘梯身份信息包括乘梯控制装置ID、解码密钥；授权信息包括用户姓名、与用户姓名相对应的乘梯控制装置ID、楼层密钥码。

所述密钥码包括解码密钥和楼层密钥码。

本发明的有益效果：基于声波通信，利用手机的传声器和扬声器作为手机与电梯乘梯控制装置通讯的工具，将用户权限信息和电梯位置信息汇总并关联，手机客户端和电梯乘梯控制装置可通过声波通讯直接近场通讯，实现手机乘梯。同时，通过编码的声波信息传送数据，可采用具有时效性的3DES加密算法，有效防止录音重放和数据破解，提高了安全性。乘梯手机和成体控制装置共同参照一个声波信道规划表，为了避免声波造成人耳听觉的不适，声波信道频率应＞18kHz，并可进行分频处理，利用类超声波或者超声波通信信道。乘梯控制装置各模块及子系统连接关系与乘梯手机基本相同，具有唯一身份ID信息。但乘梯控制装置不与服务器直接通讯，乘梯控制系统通过乘梯手机获得操作权限以控制电梯选层系统的动作。

硬件方面，不但简化了电梯端的结构，而且在无需改装或增加现有手机硬件的情况下，通过声波这一传统信息传输媒介，即可编写相关软件。因此，整套系统成本更低廉，乘梯准确率高，安全性好，使用方便，若将乘梯控制装置与门禁系统连接，即可实现小区手机门禁功能，更易于推广普及。特别对于一些物业小区，需要对业主乘梯管理时，可实现智能化、网络化的管理，并可以采用手机客户端实现移动互联网社区。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的原理架构图；

图3是本发明乘梯控制装置软件系统的运行流程示意图；

图4是本发明乘梯手机软件系统的运行流程示意图。

附图标记说明：图1中：1乘梯控制装置、2选层系统、3乘梯手机、4服务器。

具体实施方式

以下结合图1~4，通过具体实施例详细说明本发明的内容。该手机乘梯系统，包括移动终端、服务器4、乘梯控制装置1以及选层系统2。其中，移动终端为安装有专用客户端的乘梯手机3，乘梯手机与服务器之间通过无线网络(如2G/3G/4G网络)实现信息交互，乘梯手机与乘梯控制装置之间通过声波通讯进行信息交互，而乘梯控制装置与服务器之间不进行直接信息交互。乘梯控制装置具有现场总线通讯接口，如RS485接口、RS232接口或CANbus接口，通过总线通讯接口把乘梯权限信息发送至选层系统（RS485/CANbus/RS232接口的安装结构与配制方法均属于本领域技术用户为实现控制装置与选层系统数据连接所采用的常规技术选择，不再详细阐述。）。

服务器包括用于记录用户信息的用户信息数据库、用于记录电梯位置信息的乘梯信息数据库以及用于记录授权用户及乘梯身份信息的授权数据库构成的数据库模块；用于接收用户信息与乘梯身份信息并其储存在用户信息数据库与乘梯信息数据库中的信息检索模块；用于将用户信息数据库以及乘梯信息数据库信息进行关联后存储在授权数据库中的关联模块；用于将授权数据库中信息返回乘梯手机的回执模块。

乘梯手机包括用于接收乘梯控制装置编码声波的手机传声器；用于解译乘梯控制装置编码声波的手机解码模块；用于储存用户标识以及权限信息的手机存储模块；用于与服务器相连的通讯模块；用于编译编码声波的手机编码模块；用于向乘梯控制装置发送编码声波的手机扬声器。手机存储模块与通讯模块之间设有信息处理模块，手机传声器的输出端与手机解码模块相连，手机解码模块的输出端与手机存储模块相连，手机存储模块的输出端分别与通讯模块、手机编码模块相连，手机编码模块的输出端与手机扬声器相连。乘梯控制装置设置外置扬声器和传声器接口，可直接与电梯多方对讲的传声器和扬声器连接，也可与独立传声器和扬声器连接。

乘梯控制装置包括用于接收乘梯手机编码声波的乘梯传声器；用于解译乘梯手机编码声波的手机解码模块；用于控制电梯轿厢的选层系统；用于电梯位置信息以及功能配置信息的乘梯存储模块；用于编译编码声波的乘梯编码模块；用于向乘梯手机发送编码声波的乘梯扬声器。服务器回执模块与手机通讯模块之间设有信息处理模块，乘梯传声器的输出端与乘梯解码模块相连，乘梯解码模块的输出端与选层系统相连；乘梯存储模块的输出端与乘梯编码模块相连，乘梯编码模块的输出端与乘梯扬声器相连。

乘梯手机通过无线网络连接服务器获取相关授权并将信息储存在手机中，各电梯的位置信息储存在相应的乘梯控制装置中，轿厢的位置控制在选层系统中完成。乘梯手机与乘梯控制装置之间的通讯基于GFSK调制的声波信道，双方共同参照如表1所示的信道规划表。编码声波采用具有时效性3DES加密算法，有效防止录音重放和数据破解。

表1信道规划表

根据公知常识，正常情况下人耳所能听到声音的频率为20Hz~20kHz。从表1可以看出，声波信道规划频率均位于18kHz~22kHz，这样既可利用手机传声器、扬声器的带宽，又可以避免声音信号产生人耳可分辨的噪声。采用四位码元可提高传输效率，实际通讯中的通讯数据的位数为4*n(n优选1~10)位数据，组成若干组16进制数据，可以把参考频点作为主动发起数据时的前导频率。

以下结合业主张某的乘梯过程具体说明本发明的控制方法，其步骤如下：

步骤1）张某在乘梯手机中下载并安装了专用的乘梯客户端，并通过客户端（或网站）填写了如表2所示的注册信息，数据库管理人员（或物业管理人员）将表2所示的业主信息与实际登记内容进行比对，确认张某确实为本小区业主后，给予授权许可（表3所示的成体控制装置ID已事先录入在服务器的乘梯信息数据库中。）。

表2用户信息数据库主要内容

表3乘梯信息数据库主要内容

服务器收到给予授权许可的命令后，通过关联模块将用户信息（业主信息）与相应的乘梯身份信息（或称电梯位置信息）进行数据绑定关联，并存储在如表4所示的授权数据库中，同时，服务器回执模块将相应的授权信息（乘梯控制装置ID）发送并储存在乘梯手机的存储模块中。此时，张某便获得了万科花园10号楼的ID为0x4e5c6c、0x4e5c6d，有效期截至2016年12月31日的15楼的两部电梯的使用权限。（假设该楼仅有两部电梯）

表4授权数据库主要内容

步骤2）乘梯控制装置1间隔400毫秒（间隔时间为n*100毫秒，优选n为1~7，即100~700毫秒）向外发送含有电梯位置信息以及解码密钥的编码声波，当张某进入ID为0x4e5c6c的乘梯控制装置的1号电梯轿厢时，启动乘梯手机的专用客户端，乘梯手机的录音模块（手机传声器）对该编码声波录音采样、滤波处理，滤掉非工作频段的噪音，将滤波后的数据结果发送至手机解码模块（GFSK解调模块），如果没有满足信噪比要求的数据，则停止，等待下一次录音数据再做分析。该乘梯控制装置1的编码信息如表5所示。

表51号乘梯控制装置的身份信息

乘梯控制装置ID：范围0x000000~0xffffff（0~16777215），唯一标识；

时效码：在n*100毫秒（本实施例中n=4，即400毫秒）内完成信息返回；

解码密钥：随机生成，每次接收到乘梯手机返回相同的解码密钥时更新；

CRC校验码：所有数据的四位CRC校验码（可随机生成，也可直接采用时效码中的数值n）。

若收到满足信噪比要求的编码声波，则通过手机解码模块（GFSK解调模块）将编码声波解译成乘梯控制装置的ID信息（即16进制24位代码0x4e5c6c10进制为5135468），然后发送至手机存储模块中，与手机存储模块中的授权信息进行比对。

步骤3）如果授权信息中包含该乘梯控制装置ID0x4e5c6c，则通过手机编码模块生成如表6所示的密钥码（权限指令码），并通过手机扬声器发出带有该新生成的密钥码的编码声波。乘梯控制装置的录音模块（乘梯传声器）对该编码声波录音采样、滤波处理，滤掉非工作频段的噪音，将滤波后的数据结果发送至乘梯解码模块（GFSK解调模块），若收到满足信噪比要求的编码声波，则通过乘梯解码模块（GFSK解调模块）将编码声波解译成密钥码。乘梯手机返回的密钥码与接收到的密钥码是动态变化的，有效防止了声波录制再回放、密钥丢失与泄露的盗用。

表6生成的权限指令码

楼层密钥：业主所居住的楼层16进制编码0x0f，即10进制的15；

密钥码：由接收到的表5中乘梯控制装置的解码密钥加上权限楼层生产新的密钥码，如果数据大于255，去掉高字节部分；

CRC校验码：所有数据的四位CRC校验码（可随机生成，也可直接采用时效码中的数值n）。

若密钥码中含有解码密钥（本实施例为0x00），则将带有楼层密钥（本实施例为0x0f）的权限指令码发送至选层系统，选层系统即可将1号轿厢送至该楼的15层，同时返回步骤2）每隔400毫秒向外发送带有电梯位置信息的编码声波，乘梯过程至此即结束。乘梯手机监听到乘梯控制装置发送的编码声波中包含已发送的密钥码，则认为该权限指令码已被执行，不再发送权限指令码，转而退出运行流程。只有再次进入电梯，才可进入准备发送编码声波（乘梯指令）状态（乘梯手机可通过是否持续接收到编码声波，判定是否在电梯内）。

乘梯手机和乘梯控制装置，一直在监听声波和发送声波状态下切换，尤其乘梯控制装置在空闲时，定时发送编码声波信息，而乘梯手机在空闲状态下，一直处于监听状态，这样在实际应用中，乘梯手机进入授权电梯即可实现自动选层乘梯功能。在实际应用中，乘梯手机距离乘梯控制装置距离2米以内的情况下，成功率在98%以上。有较好的适用性。

需要说明的是，由于各乘梯控制装置设置在封闭的轿厢内，同时由于轿厢外噪音的影响，通常情况下其中一个轿厢内的乘梯接收子系统不会收到轿厢外或者另一个轿厢内乘梯手机发送的编码声波，从而不会引起两部电梯的同时动作。

而对于非业主（如访客）的临时授权方法，则可进一步完善给定的软件系统架构，如在服务器端设定多种用户权限。如等级1：访客权限（仅能被动使用被授权的电梯，无法修改使用权限）、等级2普通权限（可在一定时间段内，添加自身所在居民楼的授权信息数据库中的信息）、等级3高级权限（可在一定时间段内，添加指定居民楼的授权信息数据库中的信息）、等级4管理员权限（可自由修改数据库系统中的任何信息、提升等级1~3的权限等级）。权限1主要针对非业主访客，权限2主要针对业主，权限3主要针对物业管理人员，权限4主要针对服务器维护人员。对于权限的设置还可根据实际需要自行设定，此处不再详细阐述。因此，采用上述权限管理后，具有权限2或3的业主可通过赋权功能，通过手机客户端向管理系统申请对访客手机的乘梯系统发放时效较短的或使用次数有限的仅能到达指定楼层的权限为1级的访客令牌，访客乘梯系统获取这个令牌后即可在授权时限内，实现手机乘梯，此过程同业主手机乘梯流程，具体过程略。而同样不用担心声波复制、密钥丢失与泄露。

Claims (8)

1.一种手机乘梯系统，包括移动终端、服务器、乘梯控制装置以及选层系统，其特征在于：所述移动终端为乘梯手机，乘梯手机与服务器之间通过无线网络通讯，乘梯手机与乘梯控制装置之间通过声波通讯。

2.根据权利要求1所述的手机乘梯系统，其特征在于：所述服务器包括

用于记录用户信息的用户信息数据库、用于记录电梯位置信息的乘梯信息数据库以及用于记录授权用户及乘梯身份信息的授权数据库构成的数据库模块；

用于接收用户信息与乘梯身份信息并其储存在用户信息数据库与乘梯信息数据库中的信息检索模块；

用于将用户信息数据库以及乘梯信息数据库信息进行关联后存储在授权数据库中的关联模块；

用于将授权数据库中信息返回乘梯手机的回执模块。

3.根据权利要求2所述的手机乘梯系统，其特征在于：所述服务器的授权数据库信息还可通过乘梯手机录入。

4.根据权利要求1或2或3所述的手机乘梯系统，其特征在于：所述乘梯手机包括

用于接收乘梯控制装置编码声波的手机传声器；

用于解译乘梯控制装置编码声波的手机解码模块；

用于储存用户标识以及权限信息的手机存储模块；

用于与服务器相连的通讯模块；

用于编译编码声波的手机编码模块；

用于向乘梯控制装置发送编码声波的手机扬声器；

手机传声器的输出端与手机解码模块相连，手机解码模块的输出端与手机存储模块相连，手机存储模块的输出端分别与通讯模块、手机编码模块相连，手机编码模块的输出端与手机扬声器相连。

5.根据权利要求1或2或3所述的手机乘梯系统，其特征在于：所述乘梯控制装置包括

用于接收乘梯手机编码声波的乘梯传声器；

用于解译乘梯手机编码声波的手机解码模块；

用于控制电梯轿厢的选层系统；

用于电梯位置信息以及功能配置信息的乘梯存储模块；

用于编译编码声波的乘梯编码模块；

用于向乘梯手机发送编码声波的乘梯扬声器；

乘梯传声器的输出端与乘梯解码模块相连，乘梯解码模块的输出端与选层系统相连；乘梯存储模块的输出端与乘梯编码模块相连，乘梯编码模块的输出端与乘梯扬声器相连。

6.一种通过手机控制的乘梯方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）将用户信息以及乘梯身份信息分别录入服务器内的用户信息数据库和乘梯信息数据库，通过关联模块将需要授权的用户信息和乘梯身份信息关联后储存在服务器授权数据库内，同时通过回执模块将授权信息发送并储存在乘梯手机的存储模块内；

步骤2）乘梯控制装置以编码声波的形式等间隔向外发送乘梯身份信息，当乘梯手机接近乘梯控制装置时，通过手机传声器与手机解码模块接收并解译编码声波后，比对乘梯身份信息与手机存储模块内的授权信息；

步骤3）若手机存储模块内含有该乘梯身份信息，乘梯手机通过扬声器发出带有密钥码的编码声波，乘梯控制装置收到该编码声波后，通过乘梯解码模块解译出楼层权限信息后，将楼层密钥码发送至选层系统，将轿厢自动送至指定楼层。

7.根据权利要求6所述的通过手机控制的乘梯方法，其特征在于：所述步骤2）中，乘梯身份信息包括乘梯控制装置ID、解码密钥；授权信息包括用户姓名、与用户姓名相对应的乘梯控制装置ID、楼层密钥码。

8.根据权利要求6或7所述的通过手机控制的乘梯方法，其特征在于：所述密钥码包括解码密钥和楼层密钥码。