CN107038829A - 基于物联网的智能门磁和智能安防系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网的智能门磁和智能安防系统，包括分别对应设在门框和门扇上的门磁主体和磁体，门磁主体包括控制单元、与控制单元连接的感应检测单元、报警单元、供电单元和Zigbee通信单元，Zigbee通信单元与天线连接；基于物联网的智能安防系统，包括控制终端和多个上述的智能门磁，控制终端包括控制模块，以及与控制模块连接的Zigbee通信模块、触摸屏。通过实施本发明达到以下有益效果：由Zigbee通信单元实现自动组网，无需依赖无线路由器，控制终端实现对智能门磁的控制，网络更加稳定安全；通过控制单元将智能门磁的实时状态发送到控制终端，控制终端也可以对智能门磁进行参数设置。

Description

基于物联网的智能门磁和智能安防系统

技术领域

本发明涉及智能家居领域，更具体地说，涉及一种基于物联网的智能门磁和智能安防系统。

背景技术

随着物联网产业的不断发展，智能家居的概念也逐渐深入人心，同时人们对于智能家居的智能化要求也与日俱增。智能门磁作为安防的重要手段，成为智能家居的主要部分，目前市场上的智能门磁功能不够完善，需要与移动通信设备通信，依赖家庭的无线WIFI路由器，一旦路由器不工作或WIFI信号不好，移动通信设备就无法控制智能门磁，而且WIFI网络的安全性不够，用户名和密码很容易盗用，使智能家居设备的数据泄露。

现有技术上缺少一种不受WIFI信号影响的、同时保证安全性的基于物联网的智能门磁和智能安防系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺少的上述缺陷，提供一种可以自动组网、并保证网络安全性的基于物联网的智能门磁和智能安防系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于物联网的智能门磁，包括分别对应设在门框和门扇上的门磁主体和磁体，所述门磁主体包括控制单元、与所述控制单元连接的感应检测单元、报警单元和供电单元，所述门磁主体还包括与所述控制单元连接的Zigbee通信单元，以及与所述Zigbee通信单元连接的天线；

所述感应检测单元，用于检测到所述磁体和所述门磁主体一旦分离或闭合，发送信号给所述控制单元；

所述报警单元，用于受所述控制单元的控制发出报警信号；

所述Zigbee通信单元，用于通过所述天线和外部控制终端组建Zigbee网络，从而使所述控制单元和所述外部控制终端实现通信；

所述控制单元，用于接收到所述感应检测单元发出的信号，控制所述报警单元发出报警信号，通过所述Zigbee通信单元与所述外部控制终端实现通信，使所述外部控制终端读取相关数据或发出报警信号，用户通过操作外部控制终端向所述控制单元发出控制信号。

本发明的基于物联网的智能门磁，所述控制单元和所述Zigbee通信单元集成在同一带Zigbee功能的处理器上，所述处理器为德州仪器的型号为CC25XX系列的处理器。

本发明的基于物联网的智能门磁，所述感应检测单元为至少一个的霍尔开关电路，所述霍尔开关电路包括一个霍尔开关。

本发明的基于物联网的智能门磁，所述基于物联网的智能门磁还包括验证单元，所述验证单元用于所述外部控制终端对所述智能门磁进行验证后再加入Zigbee网络。

本发明的基于物联网的智能门磁，所述验证单元为与所述控制单元唯一对应的NFC标签。

本发明的基于物联网的智能门磁，所述供电单元包括锂电池电路，所述锂电池电路包括充电芯片、电源转换芯片和锂电池，所述充电芯片分别和所述锂电池、所述电源转换芯片连接，所述锂电池和所述电源转换芯片连接，所述电源转换芯片连接到各个单位，为各个单位供电，所述充电芯片连接有USB接口。

还构造一种基于物联网的智能安防系统，包括控制终端和多个上述的基于物联网的智能门磁，所述控制终端包括控制模块，以及与所述控制模块连接的Zigbee通信模块、触摸屏；

所述Zigbee通信模块，用于与所述基于物联网的智能门磁的Zigbee通信单元通信实现组网；

所述控制终端，用于在组网后对Zigbee网络内的所有所述基于物联网的智能门磁分别进行控制；

所述触摸屏，用于分别对每个所述基于物联网的智能门磁的显示实时状态和触摸控制。

本发明的基于物联网的智能安防系统，还包括与所述控制模块连接的WIFI通信模块，所述WIFI通信模块用于与移动终端通信，由所述移动终端的APP软件对所述控制终端进行操作。

本发明的基于物联网的智能安防系统，所述控制终端还包括与所述控制模块连接的验证模块，所述基于物联网的智能门磁还包括验证单元，所述验证模块用于对所述验证单元进行验证，验证通过后所述控制终端将所述智能门磁再加入Zigbee网络。

本发明的基于物联网的智能安防系统，所述验证单元为与所述控制单元唯一对应的NFC标签，所述验证模块为NFC模块，所述NFC标签带有所述基于物联网的智能门磁的验证ID，所述验证模块扫描所述NFC标签将所述验证ID记录到白名单中，在所述控制终端进行Zigbee组网时，通过所述Zigbee通信模块接收到所述基于物联网的智能门磁的Zigbee通信单元发送的所述验证ID，所述控制模块判断该验证ID在所述白名单中则验证通过，将该基于物联网的智能门磁进入到Zigbee网络中。

本发明的基于物联网的智能门磁和智能安防系统，门磁主体包括控制单元、与控制单元连接的感应检测单元、报警单元和供电单元，还包括与控制单元连接的Zigbee通信单元，以及与Zigbee通信单元连接的天线；基于物联网的智能控制系统，包括控制终端和多个上述的智能门磁，控制终端包括控制模块，以及与控制模块连接的Zigbee通信模块、触摸屏。通过实施本发明的基于物联网的智能门磁和智能控制系统，达到以下有益效果：由Zigbee通信单元实现自动组网，无需依赖无线路由器，控制终端实现对智能门磁的控制，网络更加稳定安全；通过控制单元将智能门磁的实时状态发送到控制终端，用户可以清楚掌握智能门磁的状态，用户还可以通过控制终端对智能门磁进行参数设置。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的基于物联网的智能门磁的示意图；

图2是图1的优选实施例的原理图；

图3是图1的优选实施例的霍尔开关电路的电路原理图；

图4是图1的优选实施例的锂电池电路的电路原理图；

图5是图1的优选实施例的处理器的电路原理图；

图6是本发明的基于物联网的智能门磁的又一优选实施例的示意图；

图7是本发明的基于物联网的智能安防系统的优选实施例的示意图；

图8是本发明的基于物联网的智能安防系统的另一实施例的示意图；

图9是图8的优选实施例的验证流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，为本发明的基于物联网的智能门磁的示意图，包括分别对应设在门框和门扇上的门磁主体和磁体，一般情况下是将门磁主体安装在门扇上，磁体安装在门框上，当然反之亦可。门磁主体包括控制单元、与控制单元连接的感应检测单元、报警单元、Zigbee通信单元和供电单元，以及与Zigbee通信单元连接的天线。

感应检测单元用于检测到磁体和门磁主体一旦分离，发送信号给控制单元，或检测到磁体和门磁主体一旦闭合，发送信号给控制单元。

报警单元用于受控制单元控制，当磁体和门磁主体一旦分离，控制单元控制报警单元发出报警信号。

Zigbee通信单元用于通过天线与外部控制终端之间实现通信，组建Zigbee网络。当磁体和门磁主体一旦分离，控制单元通过Zigbee通信单元向外部控制终端发送信号，外部控制终端发出报警信号；控制单元还通过Zigbee通信单元向外部控制终端发送磁体和门磁主体分离或闭合的状态，供外部控制终端的实时读取。

供电单元用于分别为各个单元供电。

本发明的基于物联网的智能门磁的工作原理如下：

感应检测单元感应到磁体和门磁主体一旦分离或闭合，将信号发送给控制单元；控制单元收到磁体和门磁主体分离的信号后，控制报警单元发出报警信号，控制单元还通过Zigbee通信单元向外部控制终端发送信号，外部控制终端也同时发出报警信号；控制单元还通过Zigbee通信单元向外部控制终端发送磁体和门磁主体分离或闭合的状态，供外部控制终端的实时读取。

如图2所示的本发明的基于物联网的智能门磁的优选实施例的原理图。其中的控制单元和Zigbee通信单元集成在同一处理器上，处理器为德州仪器的CC25XX系列的处理器。该系列的处理器具有Zigbee功能，是德州仪器生产的符合ZigBee技术的2.4GHz射频系统单芯片，适用于各种ZigBee或类似ZigBee的无线网络节点，包括调谐器、路由器和终端设备。处理器整合了ZigBee射频（RF）前端、内存和微控制器，使用8位MCU（8051）、128/256KB可编程闪存和8KB的RAM，还包含模拟数字转换器(ADC)、定时器（Timer）、AES128协同处理器、看门狗定时器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路、PWM波发生器，以及21个可编程I/O引脚。

感应检测单元为至少一个霍尔开关电路，每个霍尔开关电路包括一个霍尔开关。为增强感应检测效果，可以同时并列设置两个霍尔开关电路。霍尔开关用于感应外部磁场强度，控制输出端输出高低电压，完成将磁输入信号转换为电信号。在本申请中，外部磁场即安装在门框上的磁体，当门扇从门框打开，门磁主体与磁体分离，霍尔开关感应不到磁场强度，则向处理器输出低电压；当门扇关上合在门框上，门磁主体与磁体闭合，霍尔开关感应到磁场强度，则向处理器输出高电压。

报警单元包括蜂鸣器电路，蜂鸣器电路包括一个蜂鸣器。控制单元收到门磁主体和磁体分离的信号，向报警单元的蜂鸣器发送控制信号，蜂鸣器发出蜂鸣声报警，提醒用户门扇从门框打开。

报警单元还进一步包括RGB灯电路，RGB灯电路受控制单元的控制，RGB灯电路通过红色或绿色灯闪烁、长亮等方式，显示门磁主体的状态。

供电单元为锂电池电路，锂电池内置在门磁主体中。

具体的，如图3所示的该实施例的霍尔开关电路的电路原理图。霍尔开关电路中的霍尔开关采用ROHM的BU52011HFV芯片，该芯片有3个接口，1接口连接到供电单元，3接口为输出端，通过一电阻连接到处理器。霍尔开关电路感应外部磁场强度，控制输出端输出高低电压，完成将磁输入信号转换为电信号。电阻可以实现信号的电平稳定和减小漏电流。霍尔开关还可以采用其他型号，比如ROHM的BU52011 、MRMS501A、XC3202B等等。

如图4所示，该实施例的锂电池电路的电路原理图。锂电池电路包括充电芯片、电源转换芯片和锂电池。充电芯片分别和锂电池、电源转换芯片连接，锂电池和电源转换芯片连接，电源转换芯片连接到各个单位，为各个单位供电。充电芯片连接有USB接口，通过USB接口外接电源，USB接口为充电芯片提供5V电源。当USB接口连接到外接电源时，充电芯片给锂电池进行充电，同时充电芯片也给电源转换芯片提供5V电源，电源转换芯片将5V的电压转换为3.3V电压后，为其他各个单元供电。当没有连接外接电源时，锂电池向电源转换芯片提供4.2V电源，电源转换芯片将4.2V的电压转换为3.3V电压后，为其他各个单元供电。

本实施例中，电源转换芯片为WL2803E33-5/TR，周围连接有电容进行滤波，可以实现相同功能的芯片还有TLV73133等，不一一列举。充电芯片的型号是XC6802，周围连接有二极管和电阻等，可以实现相同功能的芯片有XC6802A42XMR-G SOT23-5等。

如图5所示，该实施例的处理器的电路原理图。处理器采用型号为CC2530的芯片，该处理器的引脚8与霍尔开关的输出端out1连接，引脚13与蜂鸣器电路连接，引脚15、16分别与RGB电路的R、G和B接口连接，引脚39、10、28、27、24、29、21、31均连接到电源转换芯片，电源转换芯片为该处理器提供3.3V电源，引脚25、26连接到天线。

如图 6所示的本发明的基于物联网的智能门磁的又一优选实施例，还包括用于连接到Zigbee网络时验证身份的验证单元。Zigbee网络内可能存在多个待入网的智能门磁，这些待入网设备种类繁多，用户往往只希望其允许的设备加入到网络中，以保证Zigbee网络的安全性，这时就需要验证智能门磁的身份，通过验证的才能加入到Zigbee网络中。

验证单元可以是NFC标签。以上述的处理器CC2530为例，将处理器CC 2530的标示信息写入NFC标签中作为验证ID，处理器中的标示信息都是每个处理器专属的，保证了每个处理器对应唯一的NFC标签，也就是每个智能门磁对应唯一的NFC标签。外部控制终端扫描智能门磁的NFC标签后，记录该智能门磁的验证ID，外部控制终端Zigbee组网时，接收到该智能门磁发送的验证ID，判断到有该验证ID的记录，再将该智能门磁加入到Zigbee网络中。

NFC标签可以设置在智能门磁上，为方便扫描也可以与智能门磁分离设置，但是保证了与智能门磁唯一对应。

验证单元也可以是RFID标签，RFID标签根据设置，与智能门磁唯一对应。可以理解的，只要与智能门磁唯一对应的方式，可以验证智能门磁的身份的其他方式也适用于本申请。

上述实施例的基于物联网的智能门磁，其中Zigbee通信单元与外部的控制终端中的Zigbee通信模块之间进行通信，由控制终端实现对智能门磁的控制；多个智能门磁分别设在大门、推拉门、窗户等等住宅易侵入的开口处，控制终端可以同时与多个智能门磁实现通信，对多个智能门磁实现控制，控制终端和多个智能门磁组成整个住宅的基于物联网的智能安防系统，对整个住宅进行全方位的保护，参见图7。如图7所示的，控制终端包括控制模块，以及与控制模块连接的Zigbee通信模块、触摸屏。

Zigbee通信模块与智能门磁中的Zigbee通信单元实现通信。ZigBee采用IEEE802.15.4标准，利用全球共用的公共频率2.4 GHz，应用于监视、控制网络，具有非常显著的低成本、低耗电、自组织、网络节点多、传输距离远等优势，是在网络模块的通信范围内，通过自动寻找，ZigBee模块很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信。目前被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。通过Zigbee通信模块的组网，形成智能安保系统。

触摸屏用于显示每个智能门磁的实时状态；触摸屏同时还具有交互控制功能，触控操作以设置每个智能门磁的参数。

可以理解的，控制终端还可以包括WIFI通信模块，通过WIFI通信模块与移动终端通信，由移动终端的APP软件来对控制终端进行操作。移动终端包括手机、平板电脑等等。

本发明的基于物联网的智能安防系统的工作原理如下：用户在控制终端的触摸屏中选中网络内一智能门磁，通过Zigbee模块与智能门磁的Zigbee通信单元通信，控制单元通过Zigbee通信单元与控制终端的Zigbee模块通信，将该智能门磁的实时状态发给控制终端，通过触摸屏显示该智能门磁实时状态。

用户在触摸屏上对该智能门磁进行参数设置，设置智能门磁的工作时间和延时时间，转发给控制模块，控制模块通过Zigbee通信模块与智能门磁的Zigbee通信单元通信，将时间信息发送给智能门磁的控制单元，在工作时间内一旦门打开，智能门磁的控制单元控制报警单元发出报警信号；如设定延时时间，则控制单元控制报警单元延时发出报警信号。控制终端通过WIFI信号与手机、平板电脑等移动设备通信，在手机或平板电脑上实现对所有智能门磁的状态读取、设置工作时间和延时时间。

进一步，为了保证Zigbee网络的安全，控制终端有选择的添加设备入网，就需要验证设备的身份，通过验证的才能加入到Zigbee网络中。如图8所示的，基于物联网的智能安防系统的另一实施例，控制终端还包括验证模块，智能门磁还包括验证单元。验证单元为NFC标签时，验证模块为NFC模块。

图9是图8的优选实施例的验证流程图。控制终端的NFC模块扫描智能门磁的NFC标签后，记录该智能门磁的验证ID到白名单内，外部控制终端Zigbee组网时，接收到该智能门磁发送的验证ID，判断到该验证ID在白名单内，再将该智能门磁加入到Zigbee网络中。NFC标签可以设置在智能门磁上，为方便扫描也可以与智能门磁分离设置，但是保证了与智能门磁唯一对应。

验证单元也可以是RFID标签，验证模块为RFID模块，RFID模块根据设置，与智能门磁唯一对应。可以理解的，只要与智能门磁唯一对应的方式，可以验证智能门磁的身份的其他方式也适用于本申请。

智能门磁和验证模块是一一对应的，即使在于智能门磁分离的时候，也可以通过读取验证模块来识别该智能门磁，操作更加方便快捷。通过设置验证模块和验证单元，未经过验证的智能门磁则无法加入智能安防系统，进一步保证了Zigbee网络的安全性以及唯一性。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的智能门磁，包括分别对应设在门框和门扇上的门磁主体和磁体，所述门磁主体包括控制单元、与所述控制单元连接的感应检测单元、报警单元和供电单元，其特征在于，所述门磁主体还包括与所述控制单元连接的Zigbee通信单元，以及与所述Zigbee通信单元连接的天线；

所述感应检测单元，用于检测到所述磁体和所述门磁主体一旦分离或闭合，发送信号给所述控制单元；

所述报警单元，用于受所述控制单元的控制发出报警信号；

所述Zigbee通信单元，用于通过所述天线和外部控制终端组建Zigbee网络，从而使所述控制单元和所述外部控制终端实现通信；

所述控制单元，用于接收到所述感应检测单元发出的信号，控制所述报警单元发出报警信号，通过所述Zigbee通信单元与所述外部控制终端实现通信，使所述外部控制终端读取相关数据或发出报警信号，用户通过操作外部控制终端向所述控制单元发出控制信号。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能门磁，其特征在于，所述控制单元和所述Zigbee通信单元集成在同一带Zigbee功能的处理器上，所述处理器为德州仪器的型号为CC25XX系列的处理器。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的智能门磁，其特征在于，所述感应检测单元为至少一个的霍尔开关电路，所述霍尔开关电路包括一个霍尔开关。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能门磁，其特征在于，所述基于物联网的智能门磁还包括验证单元，所述验证单元用于所述外部控制终端对所述智能门磁进行验证后再加入Zigbee网络。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的智能门磁，其特征在于，所述验证单元为与所述控制单元唯一对应的NFC标签。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的智能门磁，其特征在于，所述供电单元包括锂电池电路，所述锂电池电路包括充电芯片、电源转换芯片和锂电池，所述充电芯片分别和所述锂电池、所述电源转换芯片连接，所述锂电池和所述电源转换芯片连接，所述电源转换芯片连接到各个单位，为各个单位供电，所述充电芯片连接有USB接口。

7.一种基于物联网的智能安防系统，其特征在于，包括控制终端和多个如权利要求1至6任一项所述的基于物联网的智能门磁，所述控制终端包括控制模块，以及与所述控制模块连接的Zigbee通信模块、触摸屏；

所述Zigbee通信模块，用于与所述基于物联网的智能门磁的Zigbee通信单元通信实现组网；

所述控制终端，用于在组网后对Zigbee网络内的所有所述基于物联网的智能门磁分别进行控制；

所述触摸屏，用于分别对每个所述基于物联网的智能门磁的显示实时状态和触摸控制。

8.根据权利要求7所述的基于物联网的智能安防系统，其特征在于，还包括与所述控制模块连接的WIFI通信模块，所述WIFI通信模块用于与移动终端通信，由所述移动终端的APP软件对所述控制终端进行操作。

9.根据权利要求7所述的基于物联网的智能安防系统，其特征在于，所述控制终端还包括与所述控制模块连接的验证模块，所述基于物联网的智能门磁还包括验证单元，所述验证模块用于对所述验证单元进行验证，验证通过后所述控制终端将所述智能门磁再加入Zigbee网络。

10.根据权利要求9所述的基于物联网的智能安防系统，其特征在于，所述验证单元为与所述控制单元唯一对应的NFC标签，所述验证模块为NFC模块，所述NFC标签带有所述基于物联网的智能门磁的验证ID，所述验证模块扫描所述NFC标签将所述验证ID记录到白名单中，在所述控制终端进行Zigbee组网时，通过所述Zigbee通信模块接收到所述基于物联网的智能门磁的Zigbee通信单元发送的所述验证ID，所述控制模块判断该验证ID在所述白名单中则验证通过，将该基于物联网的智能门磁进入到Zigbee网络中。