CN108492409A - 一种易维护的低功耗智能云锁系统、开锁方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的一种易维护的低功耗智能云锁系统、开锁方法和设备，将传感器技术、低功耗蓝牙技术、低功耗电源管理技术、GPRS无线通信技术相结合，配合相应的通信服务器软件、后台管理中心软件和手机APP，实现一种在无电或供电困难的环境中，安装智能锁系统，代替传统的机械锁。且经过低功耗算法处理、增加激活按钮、应急充电接口后，电池续航能力强，提高了易用性，降低后期维护难度和成本，具有很好的应用前景。

Description

一种易维护的低功耗智能云锁系统、开锁方法和设备
技术领域
本发明涉及智能门锁设备领域，尤其涉及一种易维护的低功耗智能云锁系统、开锁方法和设备。
背景技术
电信运营商、铁路局等大型企业存在大量的户外通信箱体或柜门，比如光缆交接箱、户外作业门等，这些箱体或柜门处于无源状态，没有外部电源输入，目前安装的是传统机械锁，但传统机械锁存在需要佩带大量钥匙、无法授权管控、无法监控进出记录、遭到破坏无法告警等问题。
所以，当前已经出现采用智能锁代替机械锁的管理系统。智能锁能够进行授权管控，采集开锁记录，产生非法打开告警功能，从而很好的解决户外箱体或柜门的管理问题。
然而，由于这些箱体或柜门处于无源状态，无法接入外部电源，只能采用自带电池的智能锁，目前许多智能锁仍然存在较多问题，比如施工难度大，操作复杂，电池缺电快，信号差，离线率高，偶尔开锁失败等，导致安装智能锁管理系统后，维护工作变得比较困难，反而带来了新的问题。
因此，需要一种能够操作维护简单，可靠性高，复杂度低，电池持续时间长的智能锁管理系统，本发明提出了一种易维护的智能云锁系统，采用低功耗的电源管理技术，蓝牙技术，GPRS远程控制技术，提升智能锁管理系统的易用性，降低了维护难度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供了一种易维护的低功耗智能云锁系统、开锁方法和设备，该技术方案采用低功耗蓝牙模块，增加了激活按钮、应急充电接口，设计了低功耗电源管理算法，提高延长电池使用时间；设计了后台电池低电量告警、非法打开告警处理功能；设计了APP扫二维码开锁，并设计了远程开锁结合蓝牙开锁自适应算法。从而提升智能锁管理系统的易用性，降低维护难度。
为了达到上述目的，本发明实施例一提供了一种易维护的低功耗智能云锁系统，包括：智能锁、通信服务器、后台管理中心、手机APP；
智能锁安装在户外箱体或柜门上，自带电池供电，平时处于休眠状态，激活后才开始工作；智能锁通过TCP协议与通信服务器建立连接；
通信服务器负责监听接收各个智能锁上传的状态数据、事件等信息，然后进行存储、处理，产生电池低电量、非法打开等告警信息，存储开关门和开关锁事件记录；同时负责监听手机APP发送的远程开锁指令，根据锁ID执行远程控制开锁；
后台管理中心负责系统用户的管理、授权开锁管理、开关门事件记录、告警记录查看管理；
手机APP实现用户扫码开锁。
进一步的，所述智能锁，包括：
MCU控制器、GPRS模块、BLE蓝牙模块、门磁传感器、锁舌传感器、电子锁控模块、信号指示灯、电源模块(电池供电)、二维码、激活按钮、应急电源充电接口；
具体的，MCU控制器为智能锁的控制核心部件，基于单片机，实现整体的控制流程；GPRS模块为无线通信模块，负责与通信服务器建立TCP连接，上传数据和接收开锁指令；BLE蓝牙模块为低功耗的蓝牙模块，可以与手机APP进行通信，实现蓝牙开锁；门磁传感器负责检测门磁的开关状态；锁舌传感器负责检测锁舌的伸出状态；电子锁控模块负责控制机械传动开锁；信号指示灯显示当前设备的工作状态；低功耗智能锁平时处于休眠状态，激活按钮用于唤醒MCU控制器，使其进入工作状态；智能锁除了自带电源模块(电池供电)外，还提供了应急电源充电接口，当电源模块低电量或没电时，可以通过充电宝、笔记本等外接电源的方式，通过应急电源充电接口给智能锁进行供电开锁，每个低功耗智能锁上面都印制了二维码，存储锁ID相关信息，用于手机APP扫码开锁。
进一步的，所述通信服务器，包括：
心跳包处理、开关门事件处理、开关锁事件处理、状态监控更新、告警处理及远程开锁；
具体的，心跳包处理负责接收低功耗智能锁定期发送的心跳数据，更新当前的门磁、锁舌、在线状态；开关门事件处理和开关锁事件处理用来判断是否为非法打开告警，并存储开关门记录至后台管理中心；状态监控更新用来更新当前设备的各种状态，清理释放资源；告警处理负责产生告警记录，并发送短信提醒；远程开锁负责监听手机APP发送的开锁指令，根据开锁指令解析出锁ID信息，根据当前在线的会话连接，执行远程开锁。通信服务器是云服务的核心，具备多线程，高并发处理功能，能够支持上万级别的低功耗智能锁同时接入，同时支持可扩展的架构，接入更多的低功耗智能锁。
进一步的，所述后台管理中心，包括：
用户注册、用户权限管理、智能锁注册、授权开锁管理、开关门记录、告警记录以及手机APP Web Service接口；
具体的，用户注册和用户权限管理用于系统账户的管理，权限的分配；智能锁注册用于登记注册低功耗智能锁相关信息，例如锁ID、蓝牙名称等；授权开锁管理用于授权任务的下发管理，比如锁ID列表，开锁有效时间段；开关门记录、告警记录用于存储系统的开关门、告警日志；手机APP Web Service接口用于实现与手机APP交互，进行手机APP用户登录、注册、授权管理下发、权限在线验证等功能。
进一步的，所述手机APP，包括：
用户注册登录、BLE蓝牙通信、后台通信、扫码开锁及上传开锁记录；
具体的，用户注册登录实现用户在手机APP上面进行账号注册、登录功能；BLE蓝牙通信负责与低功耗智能锁的BLE蓝牙模块进行通信，执行蓝牙开锁；后台通信负责与通信服务器和手机APP Web Service接口进行通信，业务处理；扫码开锁实现识别低功耗智能锁上面印制的二维码，并将识别所得的锁ID信息发送给通信服务器，执行远程开锁；上传开锁记录负责上传当前用户的开锁结果至后台管理中心。
本发明另一方面还提供了一种易维护的低功耗智能云锁开锁方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，智能锁休眠，按下激活按钮唤醒智能锁，若智能锁唤醒，则执行步骤二，若没有则回到步骤一；
步骤二，启动BLE蓝牙模块，等待用户打开手机APP扫二维码开锁；启动GPRS模块连接通信服务器，通过锁舌传感器检测当前的锁舌状态，通过门磁传感器检测门磁状态，然后上传至通信服务器；
步骤三，若收到开锁指令，则执行开锁，上传开锁记录至通信服务器，若本次唤醒周期未接收到开锁指令，则回到步骤一，智能锁进入休眠模式，同时调节MCU控制器运行频率，降低功耗。
进一步的，还包括手机APP自适应开锁流程，手机APP扫码开锁，识别二维码，将锁ID发送给后台管理中心，后台管理中心判断权限后，返回给手机APP，若有权限，则手机APP发送开锁指令给通信服务器，进行远程开锁；同时，手机APP开启BLE蓝牙通信连接智能锁线程，进行多线程处理，成功连接蓝牙后，判断是否远程开锁成功，若没远程开锁成功，则执行蓝牙开锁。
本发明另一方面还提供了一种易维护的低功耗智能云锁设备，包括所述的系统。
本发明提供了一种易维护的低功耗智能云锁系统、开锁方法和设备，智能锁采用低功耗蓝牙模块，增加了激活按钮、应急充电接口，设计了低功耗电源管理算法，提高延长电池使用时间；设计了后台电池低电量告警、非法打开告警处理功能；设计了APP扫二维码开锁，并设计了远程开锁结合蓝牙开锁自适应算法。从而提升智能锁管理系统的易用性，降低维护难度。
本发明所述的一种易维护的低功耗智能云锁系统、开锁方法和设备，将传感器技术、低功耗蓝牙技术、低功耗电源管理技术、GPRS无线通信技术相结合，配合相应的通信服务器软件、后台管理中心软件和手机APP，实现一种在无电或供电困难的环境中，安装智能锁系统，代替传统的机械锁。且经过低功耗算法处理、增加激活按钮、应急充电接口后，电池续航能力强，提高了易用性，降低后期维护难度和成本，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的系统架构图；
图2为本发明中智能锁的结构图；
图3为本发明开锁流程图；
图4为本发明中通信服务器的架构图；
图5为本发明中后台管理中心的架构图；
图6为本发明中手机APP的架构图。
图7为本发明中手机APP自适应开锁流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1、2、4、5、6所示，本发明实施例一提供了一种易维护的低功耗智能云锁系统，包括：智能锁、通信服务器、后台管理中心、手机APP；
智能锁安装在户外箱体或柜门上，自带电池供电，平时处于休眠状态，激活后才开始工作；智能锁通过TCP协议与通信服务器建立连接；
通信服务器负责监听接收各个智能锁上传的状态数据、事件等信息，然后进行存储、处理，产生电池低电量、非法打开等告警信息，存储开关门和开关锁事件记录；同时负责监听手机APP发送的远程开锁指令，根据锁ID执行远程控制开锁；
后台管理中心负责系统用户的管理、授权开锁管理、开关门事件记录、告警记录查看管理；
手机APP实现用户扫码开锁。
进一步的，所述智能锁，包括：
MCU控制器、GPRS模块、BLE蓝牙模块、门磁传感器、锁舌传感器、电子锁控模块、信号指示灯、电源模块(电池供电)、二维码、激活按钮、应急电源充电接口；
具体的，MCU控制器为智能锁的控制核心部件，基于单片机，实现整体的控制流程；GPRS模块为无线通信模块，负责与通信服务器建立TCP连接，上传数据和接收开锁指令；BLE蓝牙模块为低功耗的蓝牙模块，可以与手机APP进行通信，实现蓝牙开锁；门磁传感器负责检测门磁的开关状态；锁舌传感器负责检测锁舌的伸出状态；电子锁控模块负责控制机械传动开锁；信号指示灯显示当前设备的工作状态；低功耗智能锁平时处于休眠状态，激活按钮用于唤醒MCU控制器，使其进入工作状态；智能锁除了自带电源模块(电池供电)外，还提供了应急电源充电接口，当电源模块低电量或没电时，可以通过充电宝、笔记本等外接电源的方式，通过应急电源充电接口给智能锁进行供电开锁，每个低功耗智能锁上面都印制了二维码，存储锁ID相关信息，用于手机APP扫码开锁。
进一步的，所述通信服务器，包括：
心跳包处理、开关门事件处理、开关锁事件处理、状态监控更新、告警处理及远程开锁；
具体的，心跳包处理负责接收低功耗智能锁定期发送的心跳数据，更新当前的门磁、锁舌、在线状态；开关门事件处理和开关锁事件处理用来判断是否为非法打开告警，并存储开关门记录至后台管理中心；状态监控更新用来更新当前设备的各种状态，清理释放资源；告警处理负责产生告警记录，并发送短信提醒；远程开锁负责监听手机APP发送的开锁指令，根据开锁指令解析出锁ID信息，根据当前在线的会话连接，执行远程开锁。通信服务器是云服务的核心，具备多线程，高并发处理功能，能够支持上万级别的低功耗智能锁同时接入，同时支持可扩展的架构，接入更多的低功耗智能锁。
进一步的，所述后台管理中心，包括：
用户注册、用户权限管理、智能锁注册、授权开锁管理、开关门记录、告警记录以及手机APP Web Service接口；
具体的，用户注册和用户权限管理用于系统账户的管理，权限的分配；智能锁注册用于登记注册低功耗智能锁相关信息，例如锁ID、蓝牙名称等；授权开锁管理用于授权任务的下发管理，比如锁ID列表，开锁有效时间段；开关门记录、告警记录用于存储系统的开关门、告警日志；手机APP Web Service接口用于实现与手机APP交互，进行手机APP用户登录、注册、授权管理下发、权限在线验证等功能。
进一步的，所述手机APP，包括：
用户注册登录、BLE蓝牙通信、后台通信、扫码开锁及上传开锁记录；
具体的，用户注册登录实现用户在手机APP上面进行账号注册、登录功能；BLE蓝牙通信负责与低功耗智能锁的BLE蓝牙模块进行通信，执行蓝牙开锁；后台通信负责与通信服务器和手机APP Web Service接口进行通信，业务处理；扫码开锁实现识别低功耗智能锁上面印制的二维码，并将识别所得的锁ID信息发送给通信服务器，执行远程开锁；上传开锁记录负责上传当前用户的开锁结果至后台管理中心。
本发明提供的实施例一，将传感器技术、低功耗蓝牙技术、低功耗电源管理技术、GPRS无线通信技术相结合，配合相应的通信服务器软件、后台管理中心软件和手机APP，实现一种在无电或供电困难的环境中，安装智能锁系统，代替传统的机械锁，并提高易用性，降低维护难度，降低维护成本。由于系统采用自带电池，低功耗蓝牙以及GPRS通信技术，可以在实际中大大简化线路施工，且能够在复杂环境中安装，经过低功耗算法处理后，电池续航能力强，具有很好的应用前景。
实施例二
如图3所示，本发明另一方面还提供了一种易维护的低功耗智能云锁开锁方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，智能锁休眠，按下激活按钮唤醒智能锁，若智能锁唤醒，则执行步骤二，若没有则回到步骤一；
步骤二，启动BLE蓝牙模块，等待用户打开手机APP扫二维码开锁；启动GPRS模块连接通信服务器，通过锁舌传感器检测当前的锁舌状态，通过门磁传感器检测门磁状态，然后上传至通信服务器；
步骤三，若收到开锁指令，则执行开锁，上传开锁记录至通信服务器，若本次唤醒周期未接收到开锁指令，则回到步骤一，智能锁进入休眠模式，同时调节MCU控制器运行频率，降低功耗。
进一步的，如图7所示，手机APP自适应开锁流程，手机APP扫码开锁，识别二维码，将锁ID发送给后台管理中心，后台管理中心判断权限后，返回给手机APP，若有权限，则手机APP发送开锁指令给通信服务器，进行远程开锁；同时，手机APP开启BLE蓝牙通信连接智能锁线程，进行多线程处理，成功连接蓝牙后，判断是否远程开锁成功，若没远程开锁成功，则执行蓝牙开锁，实现了远程开锁和蓝牙开锁自适应选择，从而提高开锁效率。
智能锁除了自带电源模块(电池供电)外，还提供了应急电源充电接口，当自带电池低电量或没电时，可以通过充电宝、笔记本等外接电源的方式，通过应急电源充电接口给智能锁进行供电开锁，此时开锁后，更换电池即可，防止没电后只能撬锁或用应急机械钥匙开锁的方式，从而提高了易用性，降低了维护难度。并且智能锁自带电池，低功耗蓝牙以及GPRS通信技术，可以在实际中大大简化线路施工，且能够在复杂环境中安装，经过低功耗算法处理后，电池续航能力强，具有很好的应用前景。
本发明实施例二具体实现的功能和处理方式参见实施例一描述的功能原理，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
实施例三
本发明另一方面还提供了一种易维护的低功耗智能云锁设备，包括实施例一所述的系统。
本发明提供了一种易维护的低功耗智能云锁设备，智能锁除了自带电源模块(电池供电)外，还提供了应急电源充电接口，当自带电池低电量或没电时，可以通过充电宝、笔记本等外接电源的方式，通过应急电源充电接口给智能锁进行供电开锁，此时开锁后，更换电池即可，防止没电后只能撬锁或用应急机械钥匙开锁的方式，从而提高了易用性，降低了维护难度。并且智能锁自带电池，低功耗蓝牙以及GPRS通信技术，可以在实际中大大简化线路施工，且能够在复杂环境中安装，经过低功耗算法处理后，电池续航能力强，具有很好的应用前景。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种易维护的低功耗智能云锁系统，其特征在于，包括：智能锁、通信服务器、后台管理中心、手机APP；
智能锁安装在户外箱体或柜门上，自带电池供电，平时处于休眠状态，激活后才开始工作；智能锁通过TCP协议与通信服务器建立连接；
通信服务器负责监听接收各个智能锁上传的状态数据、事件等信息，然后进行存储、处理，产生电池低电量、非法打开等告警信息，存储开关门和开关锁事件记录；同时负责监听手机APP发送的远程开锁指令，根据锁ID执行远程控制开锁；
后台管理中心负责系统用户的管理、授权开锁管理、开关门事件记录、告警记录查看管理；
手机APP实现用户扫码开锁。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能锁，包括：
MCU控制器、GPRS模块、BLE蓝牙模块(7)、门磁传感器(8)、锁舌传感器、电子锁控模块、信号指示灯、电源模块(电池供电)、二维码、激活按钮、应急电源充电接口；
MCU控制器为智能锁的控制核心部件，基于单片机，实现整体的控制流程；GPRS模块为无线通信模块，负责与通信服务器建立TCP连接，上传数据和接收开锁指令；BLE蓝牙模块为低功耗的蓝牙模块，可以与手机APP进行通信，实现蓝牙开锁；门磁传感器负责检测门磁的开关状态；锁舌传感器负责检测锁舌的伸出状态；电子锁控模块负责控制机械传动开锁；信号指示灯显示当前设备的工作状态；低功耗智能锁平时处于休眠状态，激活按钮用于唤醒MCU控制器，使其进入工作状态；智能锁除了自带电源模块(电池供电)外，还提供了应急电源充电接口，当电源模块低电量或没电时，可以通过充电宝、笔记本等外接电源的方式，通过应急电源充电接口给智能锁进行供电开锁，每个低功耗智能锁上面都印制了二维码，存储锁ID相关信息，用于手机APP扫码开锁。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信服务器，包括：
心跳包处理、开关门事件处理、开关锁事件处理、状态监控更新、告警处理及远程开锁；
心跳包处理负责接收低功耗智能锁定期发送的心跳数据，更新当前的门磁、锁舌、在线状态；开关门事件处理和开关锁事件处理用来判断是否为非法打开告警，并存储开关门记录至后台管理中心；状态监控更新用来更新当前设备的各种状态，清理释放资源；告警处理负责产生告警记录，并发送短信提醒；远程开锁负责监听手机APP发送的开锁指令，根据开锁指令解析出锁ID信息，根据当前在线的会话连接，执行远程开锁。通信服务器是云服务的核心，具备多线程，高并发处理功能，能够支持上万级别的低功耗智能锁同时接入，同时支持可扩展的架构，接入更多的低功耗智能锁。
4.如权利要求1的系统，其特征在于，所述后台管理中心，包括：
用户注册、用户权限管理、智能锁注册、授权开锁管理、开关门记录、告警记录以及手机APP Web Service接口；
用户注册和用户权限管理用于系统账户的管理，权限的分配；智能锁注册用于登记注册低功耗智能锁相关信息，例如锁ID、蓝牙名称等；授权开锁管理用于授权任务的下发管理，比如锁ID列表，开锁有效时间段；开关门记录、告警记录用于存储系统的开关门、告警日志；手机APP Web Service接口用于实现与手机APP交互，进行手机APP用户登录、注册、授权管理下发、权限在线验证等功能。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述手机APP，包括：
用户注册登录、BLE蓝牙通信、后台通信、扫码开锁及上传开锁记录；
用户注册登录实现用户在手机APP上面进行账号注册、登录功能；BLE蓝牙通信负责与低功耗智能锁的BLE蓝牙模块进行通信，执行蓝牙开锁；后台通信负责与通信服务器和手机APP Web Service接口进行通信，业务处理；扫码开锁实现识别低功耗智能锁上面印制的二维码，并将识别所得的锁ID信息发送给通信服务器，执行远程开锁；上传开锁记录负责上传当前用户的开锁结果至后台管理中心。
6.一种易维护的低功耗智能云锁开锁方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，智能锁休眠，按下激活按钮唤醒智能锁，若智能锁唤醒，则执行步骤二，若没有则回到步骤一；
步骤二，启动BLE蓝牙模块，等待用户打开手机APP扫二维码开锁；启动GPRS模块连接通信服务器，通过锁舌传感器检测当前的锁舌状态，通过门磁传感器检测门磁状态，然后上传至通信服务器；
步骤三，若收到开锁指令，则执行开锁，上传开锁记录至通信服务器，若本次唤醒周期未接收到开锁指令，则回到步骤一，智能锁进入休眠模式，同时调节MCU控制器运行频率，降低功耗。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
手机APP自适应开锁流程，手机APP扫码开锁，识别二维码，将锁ID发送给后台管理中心，后台管理中心判断权限后，返回给手机APP，若有权限，则手机APP发送开锁指令给通信服务器，进行远程开锁；同时，手机APP开启BLE蓝牙通信连接智能锁线程，进行多线程处理，成功连接蓝牙后，判断是否远程开锁成功，若没远程开锁成功，则执行蓝牙开锁。
8.一种易维护的低功耗智能云锁设备，其特征在于，包括权利要求1所述的系统。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180904

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