CN108292455A - 用于家具、橱柜或储物柜的电子锁和电子锁定系统 - Google Patents

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Abstract

用于家具、橱柜或储物柜的电子锁和电子锁定系统。电子锁包括：‑具有用于将其固定到一件家具、橱柜或储物柜的门(2)的内部的装置的壳体(3)；‑电子激活的锁定元件(5)；‑电源模块；‑无线通信模块(16)；‑以不同操作模式操作的电子控制模块(13)：·离线模式(408)，基于接收到的访问数据自主激活锁定元件(5)；·在线模式(406)，通过所述在线模式，接收到的访问数据被发送到中央控制单元(42)，并且锁定元件(5)的激活基于从所述中央控制单元(42)远程接收到的激活指令来执行，在与中央控制单元(42)的通信的故障事件的条件下，锁(1)自动地在离线模式(408)下操作。

Description

用于家具、橱柜或储物柜的电子锁和电子锁定系统
技术领域
本发明包括在用于储物柜(locker)、橱柜(cabinet)或家具的电子锁的领域内。
背景技术
目前，公交车站、学校、健身房、游泳池和体育设施一般都配有储物柜，以供用户暂时保存其个人物品。每个储物柜都设有控制储物柜的开启和关闭的独立的锁或锁定系统。锁定系统可以仅仅是机械的(通过钥匙致动)或电子的(例如，通过键盘或RFID标签激活)。
关于配有电子锁的储物柜，在大多数情况下，所述锁定系统没有连接到任何中央控制单元，而是它们具有各自的和孤立的行为的特征。用于这些锁定系统的电子部件的电力可以通过电线供电或者通过使用每个电子锁中的电池本地供电。
在电线供电的情况下，在放置储物柜的位置中的一条或多条供电线用于自始至终供应设施中的全部和每个电子锁，其优点是避免了供电问题，除非设施的供电系统中的一般故障或任何供电线中不太可能发生的故障情况。但是，它具有以下不方便性：一旦该件家具被制造，它就难以适于在其上形成槽或凹槽以隐藏布线。如果这没有准确地执行，那么用户留在储物柜里面的物质可能会损坏设施。此外，这要求将电线分布在整个设施中以便到达每个储物柜，这通常是非常昂贵的并且取决于这些储物柜的位置，不是非常可行。
为了避免为设施中的每个储物柜供应电线的困难和复杂过程，在许多情况下所做出的选择是通过电池单独地供应电子锁定系统。这迫使对每个电池的电量水平进行单独监测，以便在其耗尽之前及时更换，这在具有大量储物柜的设施中可能是复杂且低效的。
在其它情况下，设施中的储物柜可能是由中央单元控制的系统的一部分，该系统允许远程控制和配置储物柜。在一些情况下，储物柜系统由一个或多个本地单元控制，而本地单元又通常连接到中央单元。例如，在一些健身房中，本地单元控制从显示器上锁定多达32个储物柜，存在与32个储物柜的区块一样多的显示器。在这些系统集中式系统中，储物柜的电子锁用电线供电并且也与中央或本地单元无线地通信。这些储物柜系统没有电源问题，因为它们是用线供电的，并且可以由中央单元远程管理。但是，它们仍然有需要昂贵且频繁复杂的供电线和与中央单元的通信线的安装的缺点。
在当前具有集中式控制特征的储物柜系统中，电池不用于向锁定系统供电，因为这不是一个实际的解决方案，因为电子锁操作本身和通过与中央单元的无线通信消耗的电力将迫使每隔几天就进行电池更换，这使得这个选项不可行。这些具有集中式控制特征的储物柜系统只能“在线”工作，即，在集中式供电和/或在中央单元中出现故障时，储物柜无法在离线模式下工作。
本发明的用于储物柜的电子锁和电子锁定系统解决了以上提到的问题，其通过电池向储物柜供电，并且储物柜的操作或者是离线操作或者是由中央单元管理的操作，具有在正常使用条件下有可能使电池持续使用两年以上的最小消耗量。
发明内容
本发明涉及用于家具、橱柜或储物柜的电子锁和电子锁定系统，其包括由中央控制单元控制的多个电子锁。本发明尤其适用于在体育设施(诸如公共游泳池或健身房)的储物柜中以及其它情况下使用。
本发明的电子锁由电池供电并且可以离线(“独立”模式)、在线(“在线”模式)或以组合模式操作。当它在线操作时，锁由服务器或中央控制单元远程和无线管理，服务器或中央控制单元负责向用户分配锁、授予关闭和开启权限、管理警告、更新锁编程和配置等。电池放置在可移动的隔间中，该隔间允许简单且快速地更换电池(整个模块可以被移除并且它不保持附连到锁，从而允许其容易操纵)。一旦电池的更换或重新充电被执行，这些电池就在锁中被更换并固定到锁，优选地通过使用将其保持就位并保证适当的电接触的螺丝。
电子锁包括具有用于将其附连到一件家具、橱柜或储物柜门的内部的装置的壳体、被电子激活的关闭元件、具有至少一个电池的独立电源模块、无线通信模块(优选地WiFi模块)和电子控制模块。
电子控制模块被配置为以以下任何操作模式操作锁：离线模式或在线模式。在离线模式下，锁基于接收到的访问数据自动激活锁定元件。在在线模式下，锁以无线方式向中央控制单元发送访问数据，并且基于从所述中央控制单元远程接收到的激活指令来激活锁定元件，在与中央控制单元的通信存在故障的情况下，锁变为离线操作模式。
电子锁优选地包括用于访问数据接收的电子访问装置，访问数据通常将包括至少标识符或访问码。
在优选实施例中，电子访问装置是无线的，并且优选地是RFID和/或NFC接近无线装置，在这种情况下包括RF天线和RFID和/或NFC读取器。RF天线可以位于壳体里面，或者在具有金属壁的储物柜的情况下，位于储物柜的金属门的通孔中。RFID和/或NFC读取器优选地被配置为周期性地激励RF天线，并且在检测到RFID和/或NFC标识的情况下，唤醒锁电子控制模块。
电子访问装置除了无线电子访问装置之外或替代其还可以包括具有用于将其附连到门的前侧的装置并且被配置为与电子控制模块通信的模块，所述电子访问装置包括至少以下元件中的任何一个：键盘、红外读取器、生物特征读取器。
电子锁还可以在门的前侧包括可见的LED以指示锁的状态。
在优选实施例中，电子锁在锁请求下与中央控制单元无线通信，当没有通信在进行时使无线通信模块停用。
电子锁可以包括用于检测连接到电子控制模块的锁的状态的装置。这些检测装置包括阻塞传感器、锁定传感器和开启传感器，以检测锁定元件的三种不同的可能位置：开启、锁定或阻塞。
在优选实施例中，电子锁包括用于锁定元件的自动开启和锁定系统，该锁定元件具有电动机和在一端处耦合到锁定元件并且在相对的一端处耦合到机械传动系统的可移动托架，机械传动系统负责将电动机的旋转移动变换成托架的线性移动。自动开启和锁定系统包括位于可移动托架和锁定元件之间的第一弹性元件，第一弹性元件在可移动托架的位移方向上相对于可移动托架具有相对移动性的特征。
在一个可能的实施例中，锁定传感器检测可移动托架何时处于锁定位置，开启传感器检测可移动托架何时处于开启位置，并且阻塞传感器检测锁定元件的位置何时完全或部分地处于开启位置。在这种情况下，电子控制模块被配置为：当锁定传感器同时检测到可移动托架处于锁定位置并且阻塞传感器检测到锁定元件处于开启位置时；或者当开启传感器检测到可移动托架处于开启位置并且同时阻塞传感器检测到锁定元件不处于开启位置时，识别锁定元件的阻塞位置或锁的非授权篡改。
阻塞、锁定和开启传感器可以通过光学或磁性传感器来实现，该传感器通过检测锁定元件的臂和可移动托架的相对端来确定锁的状态。
电子锁还可以包括推动器和阻塞触发器。推动器通过插入第二弹性元件耦合到可移动托架，并且其在可移动托架的位移方向上相对于可移动托架具有相对移动性。阻塞触发器围绕限定阻塞位置和非阻塞位置的轴线旋转，使得当锁定元件处于开启位置时阻塞触发器被置于其非阻塞位置，并且当锁定元件处于锁定位置时，阻塞触发器位于锁定元件和推动器之间，阻塞触发器阻挡锁定元件的位移，并且推动器充当阻塞触发器的止动件(stop)。
该电子锁可以包括锁定门检测装置，该锁定门检测装置又可以包括“簧片”类型的磁性传感器,磁性传感器容纳在锁定元件位于其中的壳体的侧壁中钻出的空腔中，所述磁性传感器连接到电子控制模块，以便通过检测固定到该件家具、橱柜或储物柜的内侧壁的磁体来确定门是否被锁定。
电子控制模块可以被配置为通过检测当锁定元件处于锁定位置时门开启来识别对该件家具、橱柜或储物柜的非授权篡改，并且生成警告警报。
电子锁可以包括位于壳体后部并且连接到电子控制模块的PIR类型的体积传感器或超声波传感器，以检测该件家具、橱柜或储物柜的内部是空的还是满的。
本发明还涉及用于家具、橱柜或储物柜的电子锁定系统。该系统包括多个如前所述的电子锁和至少一个与电子锁通信的控制单元。该一个或多个控制单元被配置为在接收到由电子锁无线发送的访问数据时验证所述访问数据是否授权访问以操作电子锁，并且基于所述验证向电子锁发送激活指令。
在优选实施例中，控制单元被实现为中央控制单元。在另一个实施例中，控制单元被实现为多个分布式控制单元。电子锁和一个或多个控制单元可以形成本地或广域可配置网络。
电子锁提供有使得有可能将功耗减少到最小的配置，从而极大地增加了电池持续时间、获得了大部分时间处于待机状态的锁。电子锁的电子器件大部分时间处于待机状态，并且它提供有唤醒装置，以当用户对锁做出动作时或者在破坏的情况下唤醒电子器件，因此大大地减少了电池消耗。
该电子锁具有其它附加优点。首先，该电子锁由单个模块组成，这极大地方便了其安装。此外，由于锁不需要供电线或通信线与主服务器通信，因此锁被安装在该件家具或储物柜门的内部而不是框架中。以这种方式，允许在门中使用已经存在的标准固定元件来轻松地升级单独的电子器件或机械锁，从而轻松地将现有的独立储物柜系统转变为具有无线集中式控制的储物柜系统。因此，在线储物柜系统的安装被极大地简化，不需要该件家具中的额外布线安装或中间装备。另一方面，如果在线储物柜系统这样配置，那么它允许直接从互联网访问任何电子锁而无需使用链接网关(网关)。
此外，电子锁一旦被激活装置激活就会自动开启或关闭，因为它没有用于手动激活机制的外部手柄或拉手，这允许如果用户希望，那么可以将家具或储物柜外侧的光滑外观保持可见，只留下灯光指示，以通过指示储物柜是空的(绿色)还是被占用(红色)来帮助使用锁。本领域中已知的锁所遇到的困难之一包括使空闲储物柜的门完全关闭，因为门始终存在影响其外观的一点开启。这些锁通常完全处于待机状态，并且为了唤醒其电子器件，用户自己必须轻轻推门，从而激活机械开关，该机械开关继而接通电子器件，并且然后锁可以用RFID访问装置进行操作。这涉及来自用户的两个移动：一个是接通锁，另一个是使RFID钥匙更靠近。但是，在本发明的锁中，门可以完全关闭，并且只需用户使支撑件更靠近这一个动作，就在用户的单个移动中将锁唤醒并且利用来自RFDI钥匙的数据操作。
作为附加的优点，虽然在集中式系统中储物柜的电子锁被永久地电线供电，意味着有线安装的高电力消耗，但是本发明的锁系统优化了能量消耗，因为锁的必要能量被优化，使得它们只在需要激活或任何其它功能时才消耗能量。该锁优选地包括非接触式接近射频识别接口(NFC，RFID)，通过该接口可以对锁进行初始化、可以使用主钥匙、可以从锁中检索数据(诸如事件、配置和状态)。电子锁优选地通过无源RFID标签(例如，以卡或手环的形式)来激活，其中，为了操作锁，用户只需使RFID标签更靠近并且储物柜自动开启或关闭，无需用户的附加动作。本发明还设想了通过具有NFC或RFID技术的特征的设备(例如移动电话)来激活锁的可能性。附加地或替代地，电子锁可以提供有其它激活装置，例如键盘或字符键盘、红外线读取器或代码读取器。该锁包括电子控制模块，该电子控制模块旨在证实访问装置的标识并且控制锁的锁定系统的移动。
电子锁优选地提供有用于检测锁定元件(接片(tab)、闩锁(latch))在三个不同位置(开启、锁定或阻塞)中的位置的装置。这些检测装置通过光学或磁性传感器来实现，这些传感器允许通过在内部壳体中制作的透明窗口来检测接片位置(这个功能相当于传统上通过机械传感器实现的功能)及其机械阻塞。当有人试图强迫锁开启门，从储物柜或家具外部手动将接片或闩锁从锁定位置移动到其开启位置时，阻塞传感器允许检测储物柜侵害企图。如果阻塞传感器检测到接片的最小移动，那么它唤醒电子器件并发出警报信号(例如，到控制站的消息和/或来自储物柜自身的声音和/或光信号)。
可选地，该锁还可以提供有用于检测锁定的门的装置，该装置优选地通过检测位于家具的内部区域中的磁体的存在的“簧片”类型的磁性开关来检测锁定的门。因此，当储物柜门通过迫使它(例如，强烈地拉动)而开启时，检测锁定的门的传感器可以检测到对储物柜的外部侵害企图，因为在这些情况下，锁的机制将保持锁定位置，但是，如果储物柜门破裂或者如果储物柜门从其锁定位置移动，储物柜门将仍然被检测为开启。在检测到门侵害企图时，电子锁将被唤醒并且可以发出警报信号，或者本地警报(通过LED和/或蜂鸣器)和/或远程警报，将警报检测传送到中央控制器单元。
可选地，该锁可以包括通过超声波来检测储物柜中物体的存在或其中的变化的装置。因此，该锁可以在其后部、在与储物柜门的相对侧处结合超声波传感器或等效物。当在家具中安装锁时，必须根据其中安装锁的家具体积对传感器进行自动初始校准。在后面使用这种传感器，可以检测到储物柜是空的(其里面没有物体)还是被占用(其内具有物体)。利用该信息，电子锁控制模块(或者如果锁处于在线模式，则中央控制单元)可以防止锁定空储物柜，或者如果在设施关闭时间之后储物柜仍然被占用，则发出警报，以便使设施的维护和管理任务更容易。
附图说明
以下是将有助于更好地理解本发明并且具体涉及作为其非限制性示例呈现的所述发明的实施例的一系列附图的简要描述。
图1A示出了根据本发明的安装在家具或储物柜门内侧的电子锁。图1B示出了家具或储物柜的内侧壁的视图。图1C示出了具有安装的锁的储物柜门的正视图。
图2A和图2B分别示出了电子锁的内部的正视图和透视图，其示出了印刷电路板及其不同的电子部件。
图3示出了安装在一组储物柜中与中央控制单元通信的电子锁系统。
图4A和图4B示出了将RF天线安装在金属门的通孔中。
图5A、图5B和图5C示出了锁系统操作的流程图。
图6示出了根据可能的实施例的锁自动开启和锁定系统的元件的示意性正视图，其中锁定元件处于其锁定位置。
图7示出了图6的电子锁的正视图，其中锁定元件处于开启位置。
图8示出了图6和图7的电子锁的正视图，其中由于障碍物阻止了锁定元件前进，因此锁定元件处于其阻塞位置。
具体实施方式
本发明涉及用于家具、橱柜或储物柜的电子锁，以及包括由中央单元控制的多个电子锁的电子锁定系统。系统的电子锁由电池供电并与中央控制单元无线通信，中央控制单元可以如下操作：
-“离线”或“独立”模式：每个锁自动工作，具有自主做出关于何时开启或锁定锁定元件的决定的特征。
-“在线”模式：锁与中央控制单元无线通信，中央控制单元决定开启或锁定不同的锁。
-组合模式：锁在混合模式下操作，通常在线，但如果存在与中央控制单元的通信故障，那么它自动进入离线模式。
除了执行传统的开启和锁定操作之外，锁的系统在线操作还使得有可能执行若干维护动作，诸如：
-升级固件以便提供更多的功能或远程纠正错误，而不需要维护操作员执行操作一个接一个地操纵锁。
-根据电池的实际水平计划更换电池的时间表。利用该信息，可以根据每个锁的实际数据采取动作。类似地，如果锁中发生故障，那么警报中央控制单元，从而便于维护任务。
-当检测到试图强迫储物柜时，中央单元接收到实时警告，并且因此可以采取适当的安全动作。例如，可以决定开启储物柜以便防止其损坏或破损、使锁发出声音警报以及从中央单元通知警察。
-锁可以从中央单元进行在线、离线或其组合操作来分配给用户。这使得有可能选择储物柜，并且因此提高了用户的舒适度。
-锁可以在储物柜里面结合物体检测传感器，因此这可以提供用于计划所使用的物质(例如，在洗浴更衣室中使用过的毛巾)的收集的功能。
电子锁定系统由多个电子锁组成。
图1A示出了根据本发明的安装在家具或储物柜里面、固定在储物柜门2的内部的电子锁1的实施例。如图中可以理解的，电子锁包括单个模块。电子锁1的所有电子和机械部件都位于外壳体3里面，通过穿过壳体3的通孔4的固定螺钉附连到门2。电子锁1提供有通过电动机激活以允许储物柜门2开启或锁定的可缩回的锁定元件5(例如，闩锁或接片)。锁定元件可以被电动或电子地激活；即，其激活是自动的，无需手动操作。该锁还提供有容纳磁传感器(例如，“簧片”开关)的空腔6，其作用将在下面进一步解释。
可选地，电子锁1可以在其后部通过连接到控制元件的超声波传感器50结合物体检测系统，以检测储物柜是空的还是被占用(即，其中具有任何物体)。在将锁1安装在储物柜中时，根据储物柜的体积来校准超声波传感器50。锁超声波传感器50在储物柜为空或被占用时通过利用来自控制元件的超声波传感器50进行扫描并且验证对不同频率的响应时间来校准。在锁的正常操作期间，利用由超声波传感器50提供的信息，电子锁检测从家具中的校准期间测得的值开始，是否超过某个阈值，从而防止空储物柜被锁定，或者在设施关闭时间之后如果储物柜仍然被占用，则发出警报。超声波传感器50的一种可能的应用是周期性地验证何时锁被锁定、锁是否被占用。为了做到这一点，或者周期性地或者在从中央单元向锁发送请求之后，利用与校准期间使用的频率相同的频率进行重复扫描，并且如果响应偏差超过给定阈值，则触发警报，和/或如所定义的那样开启储物柜门2。由此，可以确定在设施关闭时具有留在里面的物体的锁定储物柜，从而使得储物柜的用户或具有主钥匙的员工可以解锁储物柜，以及回收留下的物品。
作为超声波传感器50的替代，可以使用PIR类型的红外体积传感器，其检测从物体反射的红外线。这些将以与超声波传感器类似的方式使用，在储物柜空或被占用时执行校准并且验证传感器测量值是否高于给定阈值。
图1B示出了家具的内侧壁的视图。电子锁1的锁定元件5一旦伸出就插入到附连到内侧壁8或从内侧壁8挖空的外部凹槽9中，从而防止门被开启。锁定元件5也可以使用家具型材本身作为紧固元件。
为了检测储物柜门2是否被锁定，电子锁1提供有磁性传感器，该磁性传感器安装在其中锁定元件5所位于的壳体3的侧壁中钻出的空腔6中(在图1A所示的情况下，空腔6恰好位于锁定元件5的下面)。磁性传感器旨在检测与磁性传感器位于相同高度的固定到该件家具的内侧壁8的磁体7，如例如在图1B中可以看到的。当锁定元件5的移动被激活以使锁被锁定时，锁1尝试通过磁性传感器检测磁体7的存在。如果它检测到磁体7，那么锁认为存在正确的操作，因为锁定元件5和门2被锁定。如果未检测到磁体7，那么这意味着锁定元件5被锁定，但是门2开启，由此表明存在不正确的操作，该不正确的操作可以用视觉(led)或声音(蜂鸣器)装置来指示和/或通过向中央单元发送电子邮件来警报管理人员，从而通知用户储物柜未被正确锁定。
图1C以正视图示出了根据可能的实施例的储物柜门2的外观。该锁具有自动锁定和解锁的特征，因此用户无需激活元件(旋钮、手柄、外部拉手)来激活闩锁或接片。根据图1C中所示的实施例，用户通过使用RFID标签(例如，RFID卡或RFID手环)无线地对锁进行激活。因此，在门2的外侧的可见部分中，仅有LED 10和指示11，其指示用户必须将RFID钥匙保持靠近的地方(电子锁1的RFID天线位于那个高度处的门的里面)。电子锁1可以使用用户可以与之交互以便操作锁的替代访问装置，例如安装在储物柜门2的前侧的键盘或生物特征读取器或红外接收器，因此锁2的外观可以不同。在这些情况下，锁包括连接到彼此的两个模块：外部识别模块和包括在壳体3中的锁部件。同样，锁可以包括显示器或不同的光信号(例如，若干LED)，或者它也可以根本不包括光信号。在假设识别在另一个设备中(例如，在墙上读取器中，或在电话中或在计算机中)执行的情况下，锁甚至可以根本不包括电子访问装置。在最后一种情况下，锁可以在没有访问装置的情况下运行。锁无线地从中央单元或包含访问装置的设备接收用于开启或锁定动作的命令。
图2A示出了电子锁1的内部正视图，其中壳体3的内盖已被移除并且可以看到具有不同电子部件的印刷电路板12。特别地，印刷电路板12提供有电子控制模块13(例如，微控制器或微处理器)、RFID读取器模块14(其也可以是NFC读取器或RFID/NFC读取器)、使得有可能接收RFID标识信号和/或NFC通信技术的RF天线15(在需要RFID和NFC的情况下，相同的RF天线用于两种技术)以及无线通信模块16(在优选实施例中使用WiFi技术的模块)。图2B是锁的内部部分的透视图，其示出了用于电池供应模块的隔间40，电池供应模块可以由常规电池、电池单元、可再充电电池或任何其它自主电源形成。
图3表示储物柜系统，其中每个储物柜配备有根据本发明的电子锁1。在所示的情况下，电子锁由用户必须靠近指示11放置的无源RFID卡41激活，使得具有位于储物柜里面在大约指示11的相同高度处的RF天线15的锁的RFID读取器14读取存储在RFID卡41中的数据，并且储物柜可以被开启或锁定。
每个锁的电子锁1优选地使用中间无线路由器45与具有与锁1无线通信模块16兼容的无线通信模块(例如具有WiFi技术的模块)的中央控制单元42无线地通信。中央控制单元42是旨在用于控制多个锁的电子设备。在替代实施例中，安装可以提供有若干中央控制单元，其中的每一个控制一组锁或者以自主决策为特征或者由全局控制单元管制(在这种情况下，中央控制单元将是从安装报告给总体控制单元的本地单元)。中央控制单元42可以本地操作或以隔离的方式操作，但是在其它替代实施例中，它可以通过互联网访问，使用例如允许管理与用户移动设备44的通信的服务器43。还有可能，当存在若干控制单元时，每个控制单元都具有可能(例如，通过互联网的远程控制单元)控制所有锁的特征。在这种情况下，可以配置哪一个具有管理优先级，是给出响应的第一个还是特别的一个。
由不同的电子锁1形成的这种电子锁定系统与有线系统相比具有最小的消耗，因为实际上消耗和动作仅在激活锁时发生。当想要增强锁的自主性时，电子锁1始终保持在待机状态。当用户利用RFID钥匙(例如，RFID卡41或RFID手环)靠近时，由于RF天线15，锁控制模块13唤醒锁的电子器件。电子锁1仅在需要时与服务器通信，因此减少了通信的消耗。
电子锁1持续地处于待机状态，等待RFID钥匙靠得更近(例如，用户卡或手环)，或配备有NFC通信技术的移动设备。同时，它保持通过RF天线周期性地发射寻找RFID卡的最小信号。通过锁活动的内部管理和优化信号发射的周期性来优化消耗。RFID读取器14是在最小操作模式下保持活动的唯一元件。由于RFID卡41是无源的，因此锁1在最小操作模式下搜索它，每秒大约两次激励RF天线15以检查天线场中是否存在RFID和/或NFC标签或钥匙，并且如果是这种情况，那么激活锁的电子部件的其余部分：WiFi模块16、微处理器13、存储器等。
锁的激活通过检测通过RF天线15接收到的场中的变化来执行，RF天线15通过位于储物柜里面的射频进行非接触式邻近识别，并且因此从外部看不见。锁的RF天线15生成传送到RFID卡41的线圈所需的能量，以便生成足够其用所需数据进行响应的电流。RF天线15适用于与具有从1mm至22mm的不同厚度的门一起使用，其中除了阻碍射频通信的金属门之外，门可能由不同的材料(木头、树脂)制成。
在橱柜是金属的情况下，使用圆柱体或滚筒标准通孔来让RF天线露出，并且该位置用贴纸指示，具有天线的孔位于该贴纸的下面(与其周围的片材隔离)。图4A示出了具有通孔47的金属门46。图4B表示具有RF天线48的金属门46，该RF天线48安装有用作链接的“增强器”型(放大器)的附加冠部。天线48结合在外板49中。
当用户使RFID手环或卡41更靠近时，他们使用单个姿势来移动卡或手环更靠近，并且RF天线15检测到该移动。RF天线向锁的RFID读取器14发送电信号，其又将锁电子器件唤醒。从那时起，接近识别接口开始工作，即，RFID读取器检索RFID卡或手环中包含的信息并且可以通过将所述信息发送到控制模块13对其进行验证来识别用户。
如果电子锁1以“在线”模式操作，那么它将从卡中提取出的所需信息无线发送到中央控制单元42，中央控制单元42提供有管理软件，该管理软件验证锁开启或锁定是否可以被适当地授权。在验证之后，中央控制单元42将应有的命令发送到相应地起作用的锁的控制模块13。如果RFID卡41用户被给予足够的授权，那么命令将开启或锁定锁。否则，中央控制单元42将拒绝进入储物柜。因此，激活开启/锁定系统的是锁1而不是不能询问锁1的中央控制单元42，从而产生显著减少的消耗。在提供有不同应用的安装中，此方法可以用于将RFID卡中包含的其它数据传送到中央控制单元，同时管理其它应用(例如，信用管理或个人信息更新)。
在电子锁1或者由于它暂时失去与中央控制单元42的通信或者由于电子锁被配置为以离线(“独立”)模式工作而没有以“在线”模式工作的情况下，锁的控制模块13提供有具有有效卡/手环标识参数的白名单。如果从RFID卡或手环读取的标识数据对应于标识参数的白名单中的标识数据，那么控制模块13继续开启或锁定。可以使用黑名单执行相同的操作，即，包含来自锁不想与其一起操作的卡/手环的识别数据的列表。如果不希望使用白名单和黑名单，那么当最后的锁定操作已完成时，锁无论如何存储所有所需的数据。因此，如果与中央单元的通信丢失，那么锁可以以与“独立”锁相同的方式起作用：如果被授权开启锁的用户靠近锁，那么锁被唤醒、尝试与中央单元通信，并且如果它不能这样做，那么它生成与中央单元通信的错误事件，并且转而以“独立”模式操作，并且在验证存储在卡中和锁本身中的数据之后它继续开启动作。
锁可以以组合模式操作，其中如果锁1在线，那么控制单元42控制开启或锁定动作，但是锁1保留白名单或黑名单的副本并且提供有基于RFID卡的内容决定做什么的逻辑。如果在与中央单元通信之后没有连接，那么锁1可以自主操作以识别用户权限或用户的组及其权限，因为卡标识符列表及其权限是分布的。
电子锁1与路由器45形成网络。路由器45能够管理与大量锁的通信。如果必要，那么路由器可以用于覆盖设施中的所有锁。锁的消耗也被减少，以比标准时段更高的时段优化网络的信标时间(“信标”)和传送流量指示消息“DTIM”两者的配置，使得锁不必那么频繁地激活来使得连接保持继续。
一旦被安装在家具中，锁就被配置为连接到网络。由于NFC编程设备或具有编程卡，锁的静态参数(例如，将锁与储物柜编号相关联)可以被注册。这种初始配置也可以在锁本身的制造过程期间被预先编程，允许然后在设施中进行自动配置。一旦根据初始配置数据建立了网络配置，锁1工作所需的所有其余参数将通过网络自动接收。
在网络中，锁1是控制通信的元件，即，锁1始终发起与中央控制单元42的通信，从而保证更好地管理锁电池1的使用。因此，锁可以是永久地处于待机状态，并且仅当用户在附近时或在警报事件(例如，非授权的操纵锁的企图)之后或在预先设定时间被激活。通过使RFID更靠近门，用户将锁唤醒，并且在那时锁开始工作。此外，为了与中央控制单元42进行检查以及更新系统的目的，锁1被定期地唤醒，但是激活时段被调适以增加电池的使用寿命。
在路由器45和锁1之间使用无线通信，优选地经由WiFi。优选地，TCP/IP协议被用作通信协议，其允许在不使用中间装备的情况下直接访问锁。
图5A表示根据可能的实施例的锁系统操作的流程图。用户使400RFID卡41更靠近储物柜门2上的指示11。锁1的F天线15激励RFID卡41并检测其存在，从而唤醒402锁1(至少唤醒控制模块13)。锁1的控制模块13验证404是否必须激活WiFi通信模块，在这种情况下在线模式406被激活(锁与中央控制单元42通信)，并且在相反的情况下处于离线模式408(锁处于隔离或自主操作中，不与中央控制单元42通信)。
在线模式406中的操作在图5B的图中示出。在在线模式406中，RFID卡41被读取410(访问数据的读取尤其可能涉及例如RIFD卡的标识符和/或访问码)。然后，系统检查读数是否正确412，在这种情况下RFID卡的标识数据通过TCP/IP协议被发送414到中央控制单元42。如果发送事件不正确416，那么检查链路TCP/IP，并且如果它是正确的，那么通过无线发送访问数据询问中央控制单元42是否授予RFID卡41开启锁1的权限。在RFID卡41被授予权限的情况下，锁的开启或锁定420可以适当地发生。在RFID卡读取412或TCP/IP链接检查416不正确，或者RFID卡未被授予激活锁的权限的情况下，例如通过红色LED或声音警报进行针对用户的错误警报422。不管动作是什么，对应的事件都被记录在锁1和中央控制单元42两者中。
图5C示出了处于离线模式408的锁1的操作。离线模式408通过读取430RFID卡41开始。验证读取是正确的，并且然后读取与设施编号434对应的标识符，并且验证436所述标识符是否包括在存储在锁1的内部存储器中的白名单或黑名单中(存储在卡中的设施编号防止卡在若干不同的设施中使用)。如果包括在白名单中，那么执行卡438的类型的识别。如果相反其包括在黑名单中或者在读取卡时发生错误，那么发生错误事件440并且通知用户(例如，使用LED、显示器或声音警报)。在这种情况下，锁1还记录已经发生的事件。
如果检测到的卡的类型是用户卡442并且锁被开启，那么检查是否应该发生锁定操作。为了这样做，系统检查卡的类型是否与锁的类型对应，即卡的类型是否被授予操作特定锁的权限444(例如，在具有游泳池和健身房的体育设施中，可能存在一种类型的卡来操作健身房的储物柜和另一种类型的卡来操作游泳池的储物柜)。如果权限被授予，那么进行验证以检查储物柜446的组是否正确(在更衣室中，可以授予对一组储物柜的访问但不授予对另一组储物柜的访问；例如，仅俱乐部的会员被授予进入私人储物柜区域，而不授予不是会员的偶尔的用户)，以及卡权限是否未过期448。接下来，验证时间范围450，因为在体育设施中，以某种方式管理时间是重要的(例如，在从08:00至21:00开放的设施中，锁不以相同的方式被使用：在那个时间范围之外，允许锁的开启但不允许它们的锁定，而在那个时间范围内，储物柜的开启和锁定都被允许)。在发生452错误的情况下，向用户发警报；否则，如果一切正确，那么锁被锁定454并且对应的事件被存储。
如果RFID卡是用户卡442并且锁被保持锁定，那么检查是否可以发生开启操作。为了这样做，锁的控制模块13验证卡标识符是否与锁标识符一致，如果卡的临时权限还没有过期448，并且如果时间450是正确的，那么在这种情况下，锁被开启454，并且在存在任何类型的错误(452，458)的情况下，通知用户。
如果用户RFID卡是主卡460，那么锁可以被适当地开启或关闭。在RFID卡的类型是不同类型462(既不是用户卡也不是主卡)的情况下，向用户通知错误440。
图6示出了用于锁的自动开启和锁定系统的示意性前视图，该系统不需要用于用户的手动致动器(例如旋钮)来开启或锁定锁。所述
图6表示处于锁定位置的锁定元件5。在可能的实施例中，自动开启系统包括致动位于电动机轴线处的蜗杆(endless screw)21的电动机20、通过传动机制22(例如，齿轮)连接到蜗杆21的板23、以及通过其端部在其周边区域中的特定点24处整合到板23的杆25。蜗杆21的旋转引起板23的旋转，从而产生杆25的另一端26的线性移动，杆25的另一端26沿着引导件(图中未示出)整合到以线性移动为特征的可移动托架27。
耦合到可移动托架27，存在由于位于可移动托架27和锁定元件5之间的第一弹性元件29(例如，弹簧或流体缓冲器)而在其移动方向上相对于可移动托架27具有相对移动性特征的锁定元件5(接片或闩锁)。因此，在锁的锁定移动期间，可移动托架27通过位于两部分之间的第一弹性装置的作用推动锁定元件5，从而允许如果锁定元件5沿着其行程发现任何障碍物或者如果没有被正确地插入外槽9中，则第一弹性元件29执行恢复移动，由此不强制电动机20并且避免锁定机制的可能堵塞。虽然在图6中激活可移动托架27的机制是线性的并且可以是电动机机制，但是引起可移动托架27的线性移动的其它替代实施例是可能的。
还存在耦合到可移动托架27的推动器31，可移动托架27由于位于可移动托架27和推动器31之间的第二弹性元件(例如，弹簧或流体缓冲器)而在其移动方向上相对于可移动托架27具有相对移动性的特征。电子锁还包括围绕轴线36旋转因此限定阻塞位置和非阻塞位置的阻塞触发器34。当锁定元件5处于开启位置时，阻塞触发器34被放置在其非阻塞位置，而当锁定元件5处于锁定位置时，阻塞触发器34被放置在锁定元件5和推动器31之间，如图6中可以看到的，从而阻止锁定元件5的移动并且推动器31充当阻塞触发器34的止动件。因此，当阻塞触发器34处于其阻塞位置并且锁定元件5被强制从锁定位置移动到其开启位置时，所述锁定元件5抵靠阻塞触发器34，阻塞触发器34又抵靠推动器31，从而阻碍其向锁定元件5的开启位置位移。当阻塞触发器34处于阻塞位置时，其不与锁定元件5直接接触，而是存在间隙或分离(如图6中可以看见的)，这允许锁定元件5相对于可移动托架27的相对向后移动。
锁定元件5定位的检测通过使用三个光学或磁性定位传感器来执行：阻塞传感器17、锁定传感器18和开启传感器19。在优选实施例中，传感器是光学的，以便能够由于传感器本身发出的光被锁定元件5的臂33(突出部或凸缘)反射而检测锁定元件5的位置。锁定传感器18旨在通过检测可移动托架27的存在来检测锁的锁定位置(而其它传感器不检测存在性)。开启传感器19旨在通过在阻塞传感器17正在检测锁定元件5的臂31的存在的同时检测可移动托架27的存在来检测锁的开启位置。另一方面，阻塞传感器17通过检测锁的臂31的存在(开启、锁定或阻塞)来识别锁中的堵塞或对锁的侵害企图。
阻塞位置帮助确定是否存在妨碍锁定元件5移动的障碍物(例如，沿着接片行程存在障碍物)或者是否存在从外部到锁定元件5进行的侵害企图。
因此，例如，当锁定元件处于开启位置并且在途中存在阻止锁定元件5出来的障碍物时，当给出用于锁定动作的命令以便从开启位置转变到锁定位置时，可移动托架向前移动到锁定位置。由于堵塞是由于障碍物，因此锁定元件5不能前进，这促使第一弹性元件29被压缩，吸收可移动托架27的位移，同时阻塞传感器17保持激活。同样，由于锁定元件5不允许这样做，因此阻塞触发器34不能在其轴线36上旋转。在这种情况下，与阻塞触发器34接触的推动器31压缩第二弹性元件32，该第二弹性元件32也吸收可移动托架27的位移。在存在障碍物时，由于若干个传感器(17、18、19)，控制模块13实时地识别锁的锁定元件5已被电子锁定，但尚未被机械锁定，因为锁定传感器18被已经置于锁定位置的可移动托架27激活，但是当锁定元件5由于障碍物的存在还不能移动到锁定位置时，闭锁传感器17仍然被激活。一旦障碍物被移除，锁定元件5就移动到由第一弹性元件29驱动的锁定位置，并且同时推动器31借助于第二弹性元件将阻塞触发器34置于其阻塞位置，因为锁定元件5不再与其接触并且不妨碍其移动。在这种情况下，控制模块13实时地识别何时障碍物已经被释放，因为阻塞传感器17在其未被激活时检测到障碍物，而不需要锁本身之外的元件或用户的动作。
锁定元件5从锁定位置到开启位置的强制移动被执行直到锁定元件5抵靠阻塞触发器34，从而引起阻塞传感器17的阻塞状态的变化，并且产生从控制模块13对未经授权的篡改动作的识别。这种情况对应于当试图将锁定元件5朝电子锁1的内部按压时试图从外部强制锁。在这种情况下，基于预定配置，电子锁1可以将锁保持在锁定位置或开启锁，以避免篡改锁定元件5导致锁本身的内部机制的损坏。可选地，控制模块13激活本地或远程警报以通知未经授权的操纵。
图6还示出了磁性传感器35，其旨在检测位于储物柜的内侧壁8中的磁体7，以便确定储物柜门2是开启还是关闭。为了避免磁性困难，基于磁体的磁性传感器可以由簧片传感器代替。
图7表示处于开启位置的图6的锁1，而图8表示对于同一个锁1，障碍物63阻碍锁定元件前进。
图6、图7和图8示出了锁定元件的定位传感器，具体地是阻塞传感器17、锁定传感器18和开启传感器19。锁的锁定通过只激活锁定传感器18来检测(参见图6)，锁定传感器18检测可移动托架27的下端。相反，锁的开启通过同时激活阻塞传感器17和开启传感器19来检测(参见图7)，阻塞传感器17和开启传感器19分别检测锁定元件5的下臂33和可移动托架27的下端。最后，由于存在妨碍闩锁5前进的障碍物63，锁的阻塞情况通过同时激活阻塞传感器17和锁定传感器18来检测(参见图8)，阻塞传感器17和锁定传感器18分别检测锁定元件5的臂33和可移动托架27的下端。

Claims (24)

1.一种用于家具、橱柜或储物柜的电子锁，其特征在于，所述电子锁包括：
-壳体(3)，壳体(3)具有用于将其固定到一件家具、橱柜或储物柜的门(2)的内部的装置；
-电子激活的锁定元件(5)；
-由至少一个电池供电的自主电力模块；
-无线通信模块(16)；
-电子控制模块(13)，被配置为以以下操作模式中的任何一种操作锁：
·离线模式(408)，通过所述离线模式，锁定元件(5)基于接收到的访问数据被自主激活；
·在线模式(406)，通过所述在线模式，正接收到的访问数据被发送到中央控制单元(42)，并且锁定元件(5)的激活基于从所述中央控制单元(42)远程接收到的激活指令来执行，在与中央控制单元(42)的通信的故障事件的条件下，锁(1)自动地在离线模式(408)下操作。
2.如权利要求1所述的电子锁，其特征在于，所述电子锁包括用于接收访问数据的访问电子装置。
3.如权利要求2所述的电子锁，其特征在于，所述电子访问装置是无线的。
4.如权利要求3所述的电子锁，其特征在于，所述电子访问装置是RFID和/或NFC接近无线装置，并且包括RF天线(15，48)以及RFID和/或NFC(14)读取器。
5.如权利要求4所述的电子锁，其特征在于，所述RF天线(15)位于所述壳体(3)里面。
6.如权利要求4所述的电子锁，其中安装锁(1)的家具、橱柜或储物柜具有金属壁，其特征在于，所述RF天线(48)安装在金属门(2)的通孔(47)中。
7.如权利要求4至6中任一项所述的电子锁，其特征在于，所述RFID和/或NFC读取器(14)被配置为周期性地激励所述RF天线(15，48)，并且在检测到RFID和/或NFC标识的情况下，唤醒锁(1)的电子控制模块(13)。
8.如前述权利要求中任一项所述的电子锁，其特征在于，所述电子锁包括在门(2)的前侧可见以指示锁的状态的LED(10)。
9.如前述权利要求中任一项所述的电子锁，其特征在于，所述电子访问装置包括具有用于将其附连到门(2)的前侧的装置并且被配置为与电子控制模块(13)通信的模块，所述电子访问装置包括以下装置中的至少一个：
键盘；
红外读取器；
生物特征读取器。
10.如前述权利要求中任一项所述的电子锁，其特征在于，电子锁(1)在来自锁(1)的请求时，与中央控制单元(42)通信，当没有通信进行时，使无线通信模块(16)停用。
11.如前述权利要求中任一项所述的电子锁，其特征在于，所述电子锁包括用于检测连接到电子控制模块(13)的锁的状态的装置，并且包括阻塞传感器(17)、锁定传感器(18)和开启传感器(19)，以检测锁定元件(5)的三种可能的不同位置：开启、锁定或阻塞。
12.如前述权利要求中任一项所述的电子锁，其特征在于，所述电子锁包括用于开启和锁定所述锁定元件(5)的自动系统，其具有：
-电动机(20)；
-可移动托架(27)，所述可移动托架(27)在一端耦合到锁定元件(5)并且在相对的另一端耦合到机械传动系统，所述机械传动系统旨在将电动机(20)的旋转移动变换成可移动托架(27)的线性移动；
-位于可移动托架(27)和锁定元件(5)之间的第一弹性元件(29)，其中弹性元件(29)相对于可移动托架(27)具有相对移动性的特征。
13.如权利要求11和12所述的电子锁，其特征在于，锁定传感器(18)检测可移动托架(27)何时处于锁定位置，开启传感器(19)检测可移动托架(27)何时处于开启位置，并且阻塞传感器(17)在锁定元件(5)处于完全或部分开启位置时检测锁定元件(5)的位置；
以及，其特征在于，电子控制模块(13)被配置为在以下情况时识别锁定元件(5)的阻塞位置或锁(1)的篡改：
-锁定传感器(18)同时检测到可移动托架(27)处于锁定位置并且阻塞传感器(17)检测到锁定元件(5)处于开启位置；
-开启传感器(19)同时检测到可移动托架(27)处于开启位置并且阻塞传感器(17)检测到锁定元件(5)未处于开启位置。
14.如权利要求13所述的电子锁，其特征在于，阻塞传感器(17)、锁定传感器(18)和开启传感器(19)是通过检测锁定元件(5)的臂(33)和可移动托架(27)的相对端来确定锁的状态的光学或磁性传感器。
15.如权利要求12至14所述的电子锁，其特征在于，所述电子锁包括：
-通过插入第二弹性装置(32)耦合到可移动托架(27)的推动器(31)，其中所述推动器(31)在可移动托架(27)的移动方向上相对于可移动托架(27)具有相对移动性的特征；
-围绕限定阻塞位置和非阻塞位置的轴线(36)旋转的阻塞触发器(34)，使得当锁定元件(5)处于开启位置时，阻塞触发器(34)被放置在非阻塞位置，并且当锁定元件(5)处于锁定位置时，阻塞触发器(34)位于锁定元件(5)和推动器(35)之间，阻塞触发器(34)阻止锁定元件(5)的位移并且推动器(31)充当阻塞触发器(34)的止动件。
16.如前述权利要求中任一项所述的电子锁，其特征在于，所述电子锁包括用于检测锁定的门的装置。
17.如权利要求16所述的电子锁，其特征在于，检测锁定的门的装置包括磁性传感器(35)或簧片型传感器，磁性传感器(35)或簧片型传感器容纳在其中锁定元件所位于的壳体(3)的侧壁中钻出的空腔(6)中，所述磁性传感器(35)连接到电子控制模块(13)以通过检测固定到所述一件家具、橱柜或储物柜的内侧壁(8)的磁体(7)来确定门(2)是否被锁定。
18.如权利要求16或17所述的电子锁，其特征在于，所述电子控制模块(13)被配置为通过在锁定元件(5)处于关闭位置时检测到门(2)的开启来识别所述家具、橱柜或储物柜的非授权篡改，并且生成警告警报。
19.如前述权利要求中任一项所述的电子锁，其特征在于，所述电子锁包括位于壳体(3)的后部并且连接到电子控制模块(13)以检测所述一件家具、橱柜或储物柜的内部是空的还是被占用的PIR类型的体积传感器或超声波传感器(50)。
20.如前述权利要求中任一项所述的电子锁，其特征在于，所述无线通信模块(16)是WiFi模块。
21.一种用于家具、橱柜或储物柜的电子锁定系统，其特征在于，所述电子锁定系统包括：
-根据前述权利要求中任一项所述的多个电子锁(1)；
-至少一个控制单元，其与电子锁(1)通信并且被配置为在接收到从电子锁(1)无线发送的访问数据时：
验证所述访问数据是否授予操作电子锁(1)的权限，以及
基于所述验证，将用于锁定元件(5)的激活指令发送到电子锁(1)。
22.如权利要求21所述的电子锁定系统，其特征在于，所述电子锁定系统包括中央控制单元(42)。
23.如权利要求21所述的电子锁定系统，其特征在于，所述电子锁定系统包括多个分布式控制单元。
24.如权利要求21至23中任一项所述的电子锁定系统，其特征在于，所述电子锁(1)和至少一个控制单元形成本地或广域可配置网络。
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