CN107886610A - 基于zigbee无线网络技术的投币机开锁控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于zigbee无线网络技术的投币机开锁控制系统，首先在场区安装zigbee定时定点基站，当公交车进入场区后才能通过Zigbee定时定点投币机和基站进行通讯后，投币机主动给基站发送信息，请求开箱授权，基站通过判断这台车是否在开箱时段，开箱场区，判断通过后基站则直接给投币机下发授权命令，投币机接到授权命令后直接执行开箱操作。本发明不存在飘移现象导致的无法授权开箱的情况，无论什么情况都能进行顺利的开箱授权工作。无需每台投币机都向通讯供应商付流量费用，减少了设备的使用成本。使用的功耗更低，有效的节约能源，符合现在低能耗高效率的设计目的。
Description
技术领域：
本发明涉及公交车辆投币机控制设备技术领域，具体涉及一种基于zigbee无线网络技术应用的Zigbee定时定点投币机开锁控制系统。
背景技术：
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
传统方式是在投币机上增加GPS模块，通过设置场区的经纬度坐标，然后描点来实现控制投币机的开箱区域，举例说明A场区坐标为（a，b），场区半径为 100米，那么只有公交车开进这个以坐标（a，b）为中心的半径为100米的圆中，投币机机才能开箱收取票款，否则不能进行开箱收款，这是设计的初衷。
现有设备通讯是通过GPRS技术和服务器进行通讯，发权限或更新开箱坐标信息等。这个方法存在的缺点：
1，描点时GPS设备飘移，导致场区中心坐标错误，出现即使公交车停在场区，也无法授权开箱。
2，描点准确，当公交车停在场区后，因为投币机上的GPS模块飘移导致系统以为投币机不在开箱范围内，而无法开箱。
3，每台投币机都需要安装一张SIM卡，定期的付给通讯运营商流量费用，增加了设备的使用成本。
发明内容：
本发明本方案主要为了解决定时定点投币机存在的飘移的现象不能有的开箱的问题，提供一种基于zigbee无线网络技术应用的定时定点Zigbee定时定点投币机开锁控制系统。
所采用的技术方案：一种基于zigbee无线网络技术的投币机开锁控制系统，首先在场区安装zigbee定时定点基站（用来控制Zigbee定时定点投币机定时定点开箱的无线通讯设备），当公交车进入场区后才能通过Zigbee定时定点投币机和Zigbee定时定点基站进行通讯后，Zigbee定时定点投币机主动给Zigbee定时定点基站发送信息，请求开箱授权，Zigbee定时定点基站通过判断这台车是否在开箱时段，开箱场区，判断通过后Zigbee定时定点基站则直接给Zigbee定时定点投币机下发授权命令，Zigbee定时定点投币机接到授权命令后直接执行开箱操作；所述Zigbee定时定点投币机通过Zigbee模块与Zigbee定时定点基站进行通讯。
Zigbee定时定点投币机包含投币机的机械部分和电器部分；机械部分包含：金属外壳和箱门，金属外壳上部设置透明上顶，底部固定支架，金属外壳上部侧面设置金属翻板；电器部分包含主板，与主板连接的外设有灯板，红外板，锁板，大磁铁，以及zigbee无线通讯模块。软件部分主要包含：红外板软件，主要用来实现投币机计数功能，主板软件程序，主要用来最为控制核心，以及和外接通讯的主要模块，锁板程序，主要通过软件程序来控制CPU卡锁锁板的工作，来实现对投币机箱门的开关等操作，各个部分联合将投币机称为一个有机的，可控的整体，在使用过程中各个部分缺一不可。
当Zigbee定时定点投币机上电后，投币机主板的zigbee模块会间隔5秒的周期向外发送嗅探包，来寻找Zigbee定时定点基站设备；当公交车开入场区后，主板上的zigbee模块会嗅探到Zigbee定时定点基站，此时主板会通过zigbee发送授权请求，校时，上传开箱记录等信息；Zigbee定时定点基站比对设备信息后，对Zigbee定时定点投币机进行下发授权，发送校时包。应答开箱记录上传包等；当开箱工作人员在Zigbee定时定点投币机上打开开箱时，Zigbee定时定点投币机会判断投币机是否有授权(是否在场区，是否在场区收胆，判断收胆时间是否在约定的时间内)，如果有授权，则Zigbee定时定点投币机可以开箱，取出装有票款的内胆，再次放入空胆;当离开场区，Zigbee定时定点投币机将无法进行收胆操作。
所述Zigbee基站设置有zigbee无线通讯模块的定向调节机构，该定向调节机构的固定座安装在立柱上，固定座上安装有能够控制屈伸和转向灯机械臂，机械臂的末端安装有zigbee无线通讯模块的信号收发天线。该信号收发天线的外侧套装有定向功能的锥形隔离罩。
本发明通过zigbee无线传感技术来实现上述功能则能有效的解决旧方法的缺点，具有如下有益效果：1，不存在飘移现象导致的无法授权开箱的情况，无论什么情况都能进行顺利的开箱授权工作。2，无需每台投币机都向通讯供应商付流量费用，减少了设备的使用成本。3，Zigbee定时定点投币机可以去掉GPRS通讯模块和GPS定位模块，减少每台设备整体成本。4，zigbee无线通讯模块使用的功耗更低，有效的节约能源，符合现在低能耗高效率的设计目的。有效的解决了客户的刚性需求，同时也减少资源浪费，为城市的绿色环保做出一部分的贡献。
附图说明
图1是公交车进入场区后投币机和Zigbee定时定点基站交互的示意图。
图2是Zigbee在整个投币机的位置关系图。
图3是Zigbee定时定点投币机整机电器原理图。
具体实施方式：
本发明的Zigbee定时定点投币机开锁控制系统，是通过zigbee无线传感技术来实现上述功能则能有效的解决旧方法的缺点。首先在场区安装Zigbee定时定点基站（用来控制Zigbee定时定点投币机定时定点开箱的无线通讯设备），当公交车进入场区后能通过zigbee模块和Zigbee定时定点基站进行通讯后，Zigbee定时定点投币机主动给Zigbee定时定点基站发送信息，请求开箱授权，Zigbee定时定点基站可以判断这台车是否在开箱时段，开箱场区，如果判断通过后，Zigbee定时定点基站则直接给Zigbee定时定点投币机下发授权命令，Zigbee定时定点投币机接到授权命令后直接执行开箱操作，参见图1所示。
Zigbee定时定点投币机，是公交使用的一种Zigbee定时定点投币机，只是设备和外界的通讯通过Zigbee模块进行通讯，Zigbee定时定点投币机包含投币机的机械部分和电器部分，以及软件部分；机械部分包含：金属外壳，箱门，透明上顶，底部固定支架，金属翻板等；电器部分包含，主板，主板是Zigbee定时定点投币机的控制核心，与主板连接的外设有，灯板，红外板，锁板，大磁铁，以及zigbee无线通讯模块等外设，软件部分主要包含：红外板软件，主要用来实现Zigbee定时定点投币机计数功能，主板软件程序，主要用来最为控制核心，以及和外接通讯的主要模块，锁板程序，主要通过软件程序来控制CPU卡锁锁板的工作，来实现对Zigbee定时定点投币机箱门的开关等操作，各个部分联合将Zigbee定时定点投币机称为一个有机的，可控的整体，在使用过程中各个部分缺一不可。
本专利主要的连接关系，及主板和zigbee的连接方式以及zigbee模块和Zigbee定时定点基站之间的通讯方式参见图2所示。
工作流程描述：
当Zigbee定时定点投币机上电后，投币机主板的zigbee模块会间隔5秒的周期向外发送嗅探包，来寻找Zigbee定时定点基站设备；当公交车开入场区后，主板上的zigbee模块会嗅探到Zigbee定时定点基站，此时主板会通过zigbee发送授权请求，校时，上传开箱记录等信息；Zigbee定时定点基站比对设备信息后，对Zigbee定时定点投币机进行下发授权，发送校时包，应答开箱记录上传包等。
当开箱工作人员在Zigbee定时定点投币机上打开开箱时，Zigbee定时定点投币机会判断Zigbee定时定点投币机是否有授权(是否在场区，是否在场区收胆，判断收胆时间是否在约定的时间内)，如果有授权，则Zigbee定时定点投币机可以开箱，取出装有票款的内胆，再次放入空胆;当离开场区，Zigbee定时定点投币机将无法进行收胆操作，以上是Zigbee定时定点投币机的主要功能。
为了达到更有针对性的定向和定区域性的目的，可以在Zigbee基站设置zigbee无线通讯模块2的定向调节机构。定向调节机构的固定座安装在立柱1的顶端，固定座上安装有能够控制屈伸和转向灯机械臂，机械臂的末端安装有zigbee无线通讯模块的信号收发天线3。还可以在该信号收发天线3的外侧套装有定向功能的锥形隔离罩。
图3中：
1，Zigbee定时定点投币机主板和红外板通过串口（RS232）连接，主板和红外板之间的通讯的作用主要用来模拟开关门，乘客Zigbee定时定点投币机，以及乘客Zigbee定时定点投币机计数功能。
2，Zigbee定时定点投币机主板和灯板通过普通IO连接，通过单片机的IO来控制灯板的亮灭，灯板的作用是用于照明Zigbee定时定点投币机视窗，方便夜晚或光纤较暗时司机监督乘客投币。
3，Zigbee定时定点投币机主板和CPU卡锁通过串口（RS232）连接，主板和锁之间的通讯主要是锁完成开箱CPU密钥的验证，通过验证后发送验证信息给主板，主板下发命令决定开箱与否，然后锁板执行开箱或者提示没有授权，即CPU卡锁，主要是密钥认证和开箱执行工作。
4，Zigbee定时定点投币机主板和zigbee模块通过串口（TTL）连接，zigbee模块的作用主要是把主板和外接的交互转发出去，同时接收外部要发送给Zigbee定时定点投币机的信息，完成Zigbee定时定点投币机和外接的通讯工作。
本设计有效的规避了GPS飘移在生产中带来的不便。
使用zigbee技术开发的Zigbee定时定点投币机去掉了GPS和GPRS模块，有效的减少了物料成本，同时也节约了用户的成本，用户能节约流量费用，减少了用户的流量成本，不需要在使用GPRS数据流量，也无需再使用GPS定位，减少了第三方地图接口的使用，节约了开发成本和用户的使用成本。
增加了新技术的应用，提高了产品的性能，同时减少了投币在使用过程中为维护成本。
Claims (3)
1.一种基于zigbee无线网络技术的投币机开锁控制系统，其特征是：首先在场区安装zigbee定时定点基站，当公交车进入场区后才能通过Zigbee定时定点投币机和Zigbee定时定点基站进行通讯后，Zigbee定时定点投币机主动给Zigbee定时定点基站发送信息，请求开箱授权，Zigbee定时定点基站通过判断这台车是否在开箱时段，开箱场区，判断通过后Zigbee定时定点基站则直接给Zigbee定时定点投币机下发授权命令，Zigbee定时定点投币机接到授权命令后直接执行开箱操作；所述Zigbee定时定点投币机通过Zigbee模块与Zigbee定时定点基站进行通讯；
Zigbee定时定点投币机包含投币机的机械部分和电器部分；机械部分包含：金属外壳和箱门，金属外壳上部设置透明上顶，底部固定支架，金属外壳上部侧面设置金属翻板；电器部分包含主板，与主板连接的外设有灯板，红外板，锁板，大磁铁，以及zigbee无线通讯模块；
当Zigbee定时定点投币机上电后，投币机主板的zigbee模块会间隔5秒的周期向外发送嗅探包，来寻找Zigbee定时定点基站设备；当公交车开入场区后，主板上的zigbee模块会嗅探到Zigbee定时定点基站，此时主板会通过zigbee发送授权请求，校时，上传开箱记录信息；Zigbee定时定点基站比对设备信息后，对Zigbee定时定点投币机进行下发授权，发送校时包和应答开箱记录上传包；当开箱工作人员在Zigbee定时定点投币机上打开开箱时，Zigbee定时定点投币机会判断投币机是否有授权，如果有授权，则Zigbee定时定点投币机可以开箱，取出装有票款的内胆，再次放入空胆；当离开场区，Zigbee定时定点投币机将无法进行收胆操作。
2.根据权利要求1所述的基于zigbee无线网络技术的投币机开锁控制系统，其特征是：所述Zigbee基站设置有zigbee无线通讯模块的定向调节机构，该定向调节机构的固定座安装在立柱上，固定座上安装有能够控制屈伸和转向灯机械臂，机械臂的末端安装有zigbee无线通讯模块的信号收发天线。
3.根据权利要求2所述的基于zigbee无线网络技术的投币机开锁控制系统，其特征是：所述信号收发天线的外侧套装有定向功能的锥形隔离罩。
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