CN108615287A - 低功耗智能锁管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及低功耗无线通信技术，实施例具体公开一种低功耗智能锁管理系统。该系统包括具有远程唤醒功能的低功耗网关和平常处于周期性睡眠，苏醒后监听信号一瞬间的低功耗智能锁，在智能锁与网关之间通过低功耗无线通信方式，实现对智能锁的远程实时控制和管理。本发明实施例提供的智能锁只需非常低的电池功耗，且能够低成本和方便地通过网关对智能锁进行无线远程控制和管理，大大降低了智能锁的功耗和成本，易于实施且适合大量推广。

Description

低功耗智能锁管理系统
技术领域
本发明涉及低功耗无线通信技术，实施例具体公开一种低功耗智能锁管理系统。
背景技术
现有的门锁，往往会因为房主没带钥匙，客人来访时主人不在，或钥匙丢失而无法进门，从而带来很多麻烦。现有的门锁对许多小区，宾馆，特别是旅游景区、别墅等的门禁管理都非常不便。尽管各种新的指纹门锁，密码锁，电子标签锁应运而生，但由于门锁的电池需要频繁更换，以及密码的远程灵活设置等问题仍未得到解决。随着手机的普及以及实名制注册的要求，市场急需一种超低功耗的智能锁远程控制管理系统来解决这些问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种低功耗智能锁管理系统，能够解决或者至少部分解决上述存在的问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种低功耗智能锁管理系统，包括智能锁和网关，所述网关与所述智能锁进行低功耗无线通信；其中，
所述智能锁包括第一通信模块、信息采集模块、控制模块和锁体驱动模块，所述控制模块分别与所述第一通信模块、所述信息采集模块和所述锁体驱动模块电连接，所述智能锁的工作方法包括：
所述第一通信模块采用睡眠T1时间，苏醒后监听信号T2时间不断交替的默认工作方式，T1大于T2；
所述信息采集模块，用于采集开锁信息并发送到控制模块，所述信息采集模块默认工作在待机状态，并由所述控制模块控制其进入工作状态或者返回待机状态；
所述锁体驱动模块默认工作在待机状态，并由所述控制模块控制其执行开锁指令或闭锁指令；
所述网关与所述智能锁进行低功耗无线通信的方法，包括：所述网关在T3时间内连续不间断和重复地向所述智能锁的第一通信模块发送信号，抓住所述第一通信模块苏醒后监听信号的T2时间与其建立通信，所述T3时间大于所述T1时间与所述T2时间之和。
优选的，所述锁体驱动模块为微电流锁销控制模块，用于控制锁销开启或者锁闭，所述锁销与机械锁配合使用。
优选的，所述控制模块设置有计时时钟，用于进行时效性控制。
优选的，所述智能锁还包括触发模块，所述触发模块用于触发所述控制模块控制所述信息采集模块进入工作状态。
优选的，所述系统还包括移动通信设备和管理服务器；所述智能锁与所述移动通信设备通过无线方式通信；所述网关与所述管理服务器通过有线方式或者无线方式通信。
优选的，所述低功耗智能锁管理系统的工作方法包括：所述管理服务器通过所述网关与所述智能锁建立通信。
优选的，所述低功耗智能锁管理系统的工作方法还包括：所述移动通信设备通过所述管理服务器和所述网关与所述智能锁建立通信。
优选的，所述低功耗智能锁管理系统的工作方法还包括：所述移动通信设备通过所述管理服务器和所述网关控制所述智能锁的信息采集模块进入工作状态；所述移动通信设备通过所述信息采集模块与所述智能锁通信。
优选的，所述低功耗智能锁管理系统的工作方法包括：当所述触发模块被触发，所述触发模块发送触发指令到所述控制模块；所述控制模块控制信息采集模块进入工作状态；所述移动通信设备通过所述信息采集模块与所述智能锁通信。
优选的，所述低功耗智能锁管理系统还包括储电能设备，所述储电能设备用于为所述智能锁的各个模块供电，所述储电能设备包括将手动打开机械锁和关闭机械锁产生的机械能转化为电能为所述储电能设备充电的充电设备。
本申请与现有技术相比，其有益效果详细说明如下：本发明实施例提供的低功耗智能锁管理系统，包括具有远程唤醒功能的低功耗网关和平常处于周期性睡眠，苏醒后监听信号一瞬间的低功耗智能锁，在智能锁与网关之间通过低功耗无线通信方式，实现对智能锁的远程实时控制和管理。本发明实施例中的智能锁只需非常低的电池功耗，能够实现低成本且方便地通过网关对智能锁进行无线远程控制管理，易于实施且适合大量推广。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种低功耗智能锁管理系统；
图2为本发明实施例提供的另一种低功耗智能锁管理系统；
图3为本发明实施例提供的一种通过插拔锁销方法来开锁的示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种通过插拔锁销方法来开锁的示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种低功耗智能锁管理系统，包括智能锁和网关，网关与智能锁进行低功耗无线通信；其中，
智能锁包括第一通信模块、信息采集模块、控制模块和锁体驱动模块，控制模块分别与第一通信模块、信息采集模块和锁体驱动模块电连接，智能锁的工作方法包括：
第一通信模块采用睡眠T1时间，苏醒后监听信号T2时间不断交替的默认工作方式，T1大于T2；更优的方式，T1大于10*T2。
信息采集模块，用于采集开锁信息并发送到控制模块，信息采集模块默认工作在待机状态，并由控制模块控制其进入工作状态或者返回待机状态；
锁体驱动模块默认工作在待机状态，并由控制模块控制其执行开锁指令或闭锁指令。
网关与智能锁进行低功耗无线通信的方法，包括：网关在T3时间内连续不间断和重复地向智能锁的第一通信模块发送信号，抓住第一通信模块苏醒后监听信号的T2时间与其建立通信，T3时间大于T1时间与T2时间之和。
其中，控制模块设置有计时时钟，用于进行时效性控制。通过进行时效性控制，可以进一步的实现智能锁的低功耗工作。
更优的方式，智能锁还包括触发模块，触发模块用于触发控制模块控制信息采集模块进入工作状态，以实现智能锁的低功耗工作。
更优的方式，低功耗智能锁管理系统还包括储电能设备，储电能设备用于为智能锁的各个模块供电。储电能设备包括将手动打开机械锁和关闭机械锁产生的机械能转化为电能为所述储电能设备充电的充电设备。储电能设备的电能，可以包括来自储电能设备自身具有的电能，和/或通过手动打开机械锁或关闭机械锁时转动手柄的动能转化而来的电能。储电能设备可以为包括锂电和超级电容合二为一的设备。
如图2所示，本发明实施例还提供另一种低功耗智能锁管理系统，该系统在实施例1的基础上还包括移动通信设备和管理服务器；智能锁与移动通信设备通过无线方式通信；网关与管理服务器通过有线方式或者无线方式通信。
其中，低功耗智能锁管理系统的工作方法包括：管理服务器通过网关与智能锁建立通信。
移动通信设备通过管理服务器和网关与智能锁建立通信，或者通过管理服务器和网关控制智能锁的信息采集模块进入工作状态，移动通信设备通过信息采集模块与智能锁通信。
更优的方式，当触发模块被触发，触发模块发送触发指令到控制模块，控制模块控制信息采集模块进入工作状态，移动通信设备通过信息采集模块与智能锁通信。
如图3所示，为一种通过插拔锁销方法来开锁的示意图，锁体驱动模块为微电流锁销控制模块，用于控制锁销开启或者锁闭，锁销与机械锁配合使用。当微电流锁销控制模块控制锁销开启后，用户可以通过操作开锁手柄实现机械锁开锁；关锁时，用户可以通过操作开锁手柄实现机械锁闭锁，再通过微电流锁销控制模块控制锁销闭锁，实现整体闭锁。
如图4所示，为另一种通过插拔锁销方法来开锁的示意图，锁销与机械锁配合使用，当微电流锁销控制模块控制锁销开启后，用户可以通过按下开锁按键实现机械锁锁舌解锁，机械锁开锁；关锁时，用户可以通过操作锁闭手柄实现机械锁锁舌闭锁，再通过微电流锁销控制模块控制锁销闭锁，实现整体闭锁。
具体的，该实施例提供的低功耗智能锁管理系统，由具有远程唤醒功能的低功耗网关，和一个平常处于周期性睡眠，苏醒后监听信号一瞬间的低功耗智能锁实现了低功耗通信和控制。再通过公共网络，在智能锁、管理服务器和远端移动手机之间建立起超低功耗无线通信，实现对智能门锁的远程实时控制管理。
其中，触发模块可以为手动触发按键或NFC激活装置，来激活一个平常处于待机状态的信息采集模块，信息采集模块用于采集开锁人输入的相关开锁信息。
本发明实施例中的智能门锁中的锁体驱动模块还采用了电池脉冲控制技术，大大降低了智能门锁的电池功耗，低成本地实现对智能锁进行无线远程的控制管理。
在低功耗智能锁管理系统中，当需要更换智能门锁密码设置或远程开锁时，用户可在远处利用手机或计算机，通过管理服务器和无线网关，向智能锁中的控制模块发送指令信号，来实现对智能锁的远程控制和密码设置。而利用手机中现有的信息采集模块，包括但不限于低功耗蓝牙或NFC读写模块等，与智能锁中的对应的信息采集模块，包括但不限于低功耗蓝牙模块或NFC标签等进行近距离(一般<50厘米)通信，来开启智能锁或对智能锁的开锁密码进行设置。这样整个智能锁在实现无线远程控制和手机智能化开锁的同时，还使整个智能锁变得非常简单和低功耗。
另外，这里的信息采集模块，还可采集人工输入的数字信息，指纹信息，或通过刷卡输入的信息。
具体的，低功耗智能锁管理系统的系统结构：可以包括智能门锁，一个安装在固定位置的与网络管理服务器连接的无线网关，以及网络管理服务器。系统还可包括用户智能手机及手机开锁APP。智能门锁中至少包括一个以超低功耗方式工作，可与网关进行通信的第一通信模块，还包括一个信息采集模块，该信息采集模块包括但不限于低功耗蓝牙标签或其他有源电子标签，信息采集模块与智能锁的控制模块连接，该信息采集模块可用于采集指纹，接收人工输入的按键信息，磁卡或无源标签的信息，或来自手机近距离通信模块传来的信息，因此包括但不限于低功耗蓝牙标签和NFC标签。智能锁中还包括一个与控制模块连接的电磁脉冲电路；这里所说的电磁脉冲电路，是一个可通过短暂脉冲电流来开启或锁闭智能锁锁销的电路，在开启或关闭智能锁锁销后，不再需要任何电流来维持锁销的已经开启或关闭的状态。智能手机可以通过网络服务器和网关对智能门锁进行控制和密码设置，也可以手机中的其他无线通信手段，例如蓝牙，NFC等通过与信息采集模块的近距离通信，来实现对智能门锁进行控制和密码设置。
为了省电以及实现网关与智能门锁之间具有更远通信距离的目的，建议智能门锁与网关的通信采用LDSW(LowDutyCycleSmartWireless)超低功耗电子标签通信。这里LDSW标签与低功耗蓝牙标签工作方式不同，LDSW采用的是周期性睡眠T1时间，苏醒后监听来自LDSW网关发来的指令信号T2一瞬间的工作方式。当LDSW网关需要与智能门锁进行通信时，LDSW网关需要连续重复不间断地在T3时间段内(这里T3>T1+T2)，向LDSW标签发送工作指令信号，抓住LDSW标签苏醒的一瞬间，与其建立通信，实现对智能门锁的控制以及智能门锁密码的无线远程设置。在完成通信后，LDSW标签将会重新回到周期性睡眠T1苏醒后监听信号T2一瞬间的低功耗状态。而与手机进行近距离通信的信息采集模块，平常处于完全睡眠状态，直到通过某种外部触发，例如按压锁上的触发按键，或通过干簧管触发，NFC低频信号激活等，才会进入采集信息的工作状态，并在工作完成后，重新进入完全的睡眠状态。
如果智能锁门中的信息采集模块，是低功耗蓝牙模块，为了降低蓝牙电子标签的功耗，这个智能门锁中的蓝牙电子标签还可与一个门锁表面的一个人工按键连接，当按压这个人工按键时，就会给与之连接的蓝牙电子标签一个中断信号，蓝牙电子标签就会在一段短的时间内，向智能手机发送信号，与之建立近距离无线通信联系，并与储存在控制模块中的授权手机号码相比对，如果比对符合，蓝牙电子标签将启动与之连接的智能门锁中的低功耗的锁体驱动模块(电磁脉冲电路)，拔开锁销，开启智能门锁。
低功耗智能锁管理系统的系统工作原理：开锁或关锁时，智能锁中的控制模块将接收到来自手机或网关的开锁或关锁指令，并与预先储存在智能锁中的密码相比对，只有在接收到的信号与预存密码匹配时，控制模块才可能启动电磁脉冲电路，直接或间接地实现开锁或闭锁。这里所说的间接开锁或闭锁，是指这里电磁脉冲电路由于功耗低的要求，所产生的力量有限，往往无法克服智能锁开启或关闭时的摩擦力，因而需要直接或间接的借助于外来的人力来启闭智能锁，而电磁脉冲只起到插拔智能锁锁销的作用。
智能锁的密码设置既可以通过网络无线远程来实现，也可以通过授权的手机近距离的来实现，整个过程与开关锁销类似，只不过需要用户的授权密码来进行。
低功耗智能锁管理系统系统的可实施性：本发明实施例提供的低功耗智能锁管理系统是分析了现有智能锁系统存在的问题，并在现有已经成熟的技术，包括手机蓝牙通信技术，以及智能电子标签通信技术等基础上，充分利用人人携带智能手机的现实情况，对现有智能锁系统进行简化，不仅使得智能锁变得更简单可靠，功耗更低因而成本更低，最重要的是解决了现有智能锁难于解决的各种矛盾，因而其可实施性是显而易见的。
本发明实施例提供的低功耗智能锁管理系统，由于简化了现有智能锁的结构，大大降低了智能锁的功耗和成本，解决了现有智能锁在使用中存在的诸多问题，从而大大提高了人们生活的智能化水平。本发明实施例不仅可以满足每个老百姓日常生活智能化的基本需要，还可广泛用于宾馆，旅游景区等的智能化管理，以及共享单车智能锁等不同场合，因而将产生重大的经济效益和社会效益。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低功耗智能锁管理系统，其特征在于，包括智能锁和网关，所述网关与所述智能锁进行低功耗无线通信；其中，
所述智能锁包括第一通信模块、信息采集模块、控制模块和锁体驱动模块，所述控制模块分别与所述第一通信模块、所述信息采集模块和所述锁体驱动模块电连接，所述智能锁的工作方法包括：
所述第一通信模块采用睡眠T1时间，苏醒后监听信号T2时间不断交替的默认工作方式，T1大于T2；
所述信息采集模块，用于采集开锁信息并发送到控制模块，所述信息采集模块默认工作在待机状态，并由所述控制模块控制其进入工作状态或者返回待机状态；
所述锁体驱动模块默认工作在待机状态，并由所述控制模块控制其执行开锁指令或闭锁指令；
所述网关与所述智能锁进行低功耗无线通信的方法，包括：所述网关在T3时间内连续不间断和重复地向所述智能锁的第一通信模块发送信号，抓住所述第一通信模块苏醒后监听信号的T2时间与其建立通信，所述T3时间大于所述T1时间与所述T2时间之和。
2.根据权利要求1所述的低功耗智能锁管理系统，其特征在于，所述锁体驱动模块为微电流锁销控制模块，用于控制锁销开启或者锁闭，所述锁销与机械锁配合使用。
3.根据权利要求1所述的低功耗智能锁管理系统，其特征在于，所述控制模块设置有计时时钟，用于进行时效性控制。
4.根据权利要求1所述的低功耗智能锁管理系统，其特征在于，所述智能锁还包括触发模块，所述触发模块用于触发所述控制模块控制所述信息采集模块进入工作状态。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的低功耗智能锁管理系统，其特征在于，所述系统还包括移动通信设备和管理服务器；所述智能锁与所述移动通信设备通过无线方式通信；所述网关与所述管理服务器通过有线方式或者无线方式通信。
6.根据权利要求5所述的低功耗智能锁管理系统，其特征在于，所述低功耗智能锁管理系统的工作方法包括：
所述管理服务器通过所述网关与所述智能锁建立通信。
7.根据权利要求6所述的低功耗智能锁管理系统，其特征在于，所述低功耗智能锁管理系统的工作方法还包括：
所述移动通信设备通过所述管理服务器和所述网关与所述智能锁建立通信。
8.根据权利要求6所述的低功耗智能锁管理系统，其特征在于，所述低功耗智能锁管理系统的工作方法还包括：
所述移动通信设备通过所述管理服务器和所述网关控制所述智能锁的信息采集模块进入工作状态；
所述移动通信设备通过所述信息采集模块与所述智能锁通信。
9.根据权利要求5所述的低功耗智能锁管理系统，其特征在于，所述低功耗智能锁管理系统的工作方法包括：
当所述触发模块被触发，所述触发模块发送触发指令到所述控制模块；
所述控制模块控制信息采集模块进入工作状态；
所述移动通信设备通过所述信息采集模块与所述智能锁通信。
10.根据权利要求2所述的低功耗智能锁管理系统，其特征在于，所述低功耗智能锁管理系统还包括储电能设备，所述储电能设备用于为所述智能锁的各个模块供电，所述储电能设备包括将手动打开机械锁和关闭机械锁产生的机械能转化为电能为所述储电能设备充电的充电设备。
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