CN108805228B - 基于nfc和rfid的电器管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于NFC和RFID的电器管理系统，包括电器管理模块、NFC管理芯片、RFID网格和服务器，所述RFID网络由多个分布于电器放置房间和出入口的RFID芯片及出入口的RFID读卡器组成，所述电器管理模块内置于电器设备内部，其网络模块与服务器相连接。该系统不仅可识别设备的安置地点，记录设备的启停时间、耗电情况和去过何地使用等信息，而且还可以自动切断未在规定地点使用超过允许时间的设备电源，并记录其室外轨迹，提高设备管理的精确性和安全性，同时，电器管理模块内置于电器内部，只需在电器内部的电源进口处串联该设备，不改变电器其他电子电路结构，具有一定的防盗报警功能。

Description

基于NFC和RFID的电器管理系统

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体涉及一种基于NFC和RFID的电器管理系统。

背景技术

随着信息化程度的不断提高，办公自动化日益深入现代社会的各个领域，人们使用各种各样的电器设备来帮助或提高自己的工作效率，这些设备作为固定资产成为企事业单位的一个重要组成部分。但这些设备的管理也带来许多问题，很多单位虽然制定了相应的使用和借出流程等管理办法，但在执行过程中也存在许多漏洞，部分人员不遵守相应的规定私自使用或挪动，极易造成固定资产的损坏或丢失。

虽然现在有的系统通过加装一些硬件模块到原有电器的电子电路并配合单位建设一些信息传输网络来解决，但这些方法要么需要改变原有电器电子电路，要么需要建设一个信息传输网络，具有一定的局限性。

发明内容

有鉴于此，本发明克服了现有技术中的不足，提供一种基于NFC和RFID的电器管理系统，该系统不仅可识别设备的安置地点，记录设备的启停时间、耗电情况和去过何地使用等信息，而且还可以自动切断未在规定地点使用超过允许时间的设备电源，并记录其室外轨迹，提高设备管理的精确性和安全性。同时，电器管理模块内置于电器内部，只需在电器内部的电源进口处串联该设备，不改变电器其他电子电路结构，具有一定的防盗报警功能。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案。

本发明提供了一种基于NFC和RFID的电器管理系统，包括电器管理模块、NFC管理芯片、RFID网格和服务器，所述电器管理模块内置于电器设备内部，其网络模块与服务器相连接，所述RFID网格中的RFID芯片和NFC管理芯片能被电器管理模块识别，其RFID网格中的RFID读卡器读取电器管理模块内部RFID芯片并把信息上传到服务器，所述服务器用于连接电器管理模块和RFID网格中的读卡器并服务于管理员或用户，实现设备的精准管理。

所述电器管理模块包括：时钟模块、电池、蜂鸣器、RFID芯片、降压模块、输入接口、多路自动控制开关、通断控制模块、NFC读取模块、RFID读取模块、GPS模块、网络模块、磁控开关组、检测模块、中央处理单元和输出接口，所述多路自动控制开关与时钟模块、电池、蜂鸣器、RFID芯片、降压模块、通断控制模块、NFC读取模块、RFID读取模块、GPS模块、网络模块、磁控开关组和中央处理单元相连接，所述中央处理单元与时钟模块、NFC读取模块、RFID读取模块、GPS模块、网络模块、磁控开关组、检测模块和通断控制模块相连接，所述输入接口与降压模块和通断控制模块相连接，所述通断控制模块与检测模块相连接，该检测模块与输出接口相连接。

进一步，所述NFC管理芯片与电器管理模块配套使用，主要用于电器管理模块重要系统参数和功能的设定及更新。所述NFC管理芯片为电器管理模块的管理卡，在电器管理模块的参数设置过程中，除时间同步等非管理功能外，任何管理参数的设定都需在读取授权NFC管理芯片卡后才能成功，当然，在获得相应权限后也可以重新修改授权NFC管理芯片卡。

进一步，所述RFID网格的RFID芯片设置于电器放置房间、楼栋出入口，同时在楼栋出入口安装RFID读取设备，把读取到的电器RFID芯片发送给系统，告知带有该芯片的设备离开了本楼栋，便于设备的管理和追踪。当然，在每个出入口安装2个读卡器更精准的判断设备的进出，也可把该RFID芯片及读卡器扩展到单位门口，带来更精准的判断。

进一步，所述服务器安装有基于B/S架构的电器管理系统软件，该软件具有PC端和移动端，超级管理员可通过电脑或移动设备连接到服务器软件对管理员、用户和电器设备进行管理；管理员或用户可以在被设定的权限下查看或管理已授权的用户和电器。

在电器管理模块，各模块还具有以下功能。

所述RFID读取模块读取当前环境中是否有设定的RFID网格芯片来检测本设备是否在规定的使用房间内，如果没在，在达到设定时间后断开电器电源，同时，电器管理模块在检测到楼栋门口或单位大门口的RFID芯片后，将启动GPS芯片，把获取到的地址存储到模块的存储器中，一旦接上网络则自动上传到服务器。

所述中央处理器单元包括微控制器MCU和存储器，所述微控制器MCU与存储器相连接。

进一步，所述检测模块可以检测到设备通断电情况和负载功率，可得到设备使用状态及利用率等。这些信息在没有网络连接情况下，可暂存在电器管理模块存储器中，当网络连通后自动上传到服务器上，根据采集到的这些信息可查看设备的使用情况，同时，该模块检测到无输入电流时，可让电器管理模块的电池工作。

进一步，所述NFC读取模块在读取到与电器管理模块配套NFC管理芯片后，可设定和更新该电器管理模块的参数和功能，修改存放地点的RFID芯片，可对模块进行权限模式，监管模式和告警模式的设置，还可重设NFC管理芯片。

进一步，所述磁控开关组由一个或多个磁控开关组成，磁控开关由磁铁和干簧管组成，用于判断设备外壳是否被打开，如果没有刷管理NFC卡的情况下，电器外壳被打开或拆卸后蜂鸣器会发出报警声。

进一步，所述输入接口为市电三相或两相母头或为自制接口。

进一步，所述输出接口为市电三相或两相公头或为自制接口。可设计为与电器管理模块输入接口对接的接口与电器管理模块输出接口对接的接口大小不一致，即去掉该电器管理模块后剩下的电源端接口不能对接，从一定程度上防止恶意用户跳过该模块对接。

进一步，所述通断控制模块为继电器模块，根据微控制器命令控制电路通断，主要用于在判断设备没有在规定区域使用且达到最大允许时间后可自动切断电器的输入电源。

进一步，所述网络模块为有线和无线网络模块。

进一步，所述电池为可充电的电源模块，主要包括锂电池及其电子电路。电器管理模块的输入接口没有电源的情况下，电池需给电器管理模块供电，同时该模块也具有检测电池电量能力，具有低电报警功能，可发送消息给管理系统，再由系统提醒管理员或用户。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是。

(1) 大量用于电器管理模块判断电器位置的RFID网格芯片只需放置于房间和出入口，无需布线，而用于预警设备被带出的RFID读卡器也只安放在出入口等少量地方，也无需专用网络，所以系统的RFID网格建设较为简单。

(2) 电器管理模块中的电器管理模块放置于设备内部，只需串联在电源进线处，无需改动其它电路。

(3) 可获得接入该系统的电器设备的通断电情况和每时的负载功率，可统计出该电器的使用情况和利用率。

(4) 可对未授权的拆卸电器设备和改变它的使用地点进行预警，具有一定的防盗功能，提高设备安全性。

(5) 电器管理模块使用存储器，可将系统未上传信息保存于模块中，待有网络后再次上传，保证电器使用日志的完整性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1示出了一种基于NFC和RFID的电器管理系统的结构示意图。

图2示出了电器管理模块的原理框图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

图1是本发明的一种基于NFC和RFID的电器管理系统的结构示意图。从图中可以看出，该系统主要由电器管理模块、NFC管理芯片、RFID网格和服务器组成。其中。

1、电器管理模块的原理框图如图2所示，其主要模块为：时钟模块、电池、蜂鸣器、RFID芯片、降压模块、输入接口、多路自动控制开关、通断控制模块、NFC读取模块、RFID读取模块、GPS模块、网络模块、磁控开关组、检测模块、中央处理单元和输出接口，所述多路自动控制开关与时钟模块、电池、蜂鸣器、RFID芯片、降压模块、通断控制模块、NFC读取模块、RFID读取模块、GPS模块、网络模块、磁控开关组和中央处理单元相连接，所述中央处理单元与时钟模块、NFC读取模块、RFID读取模块、GPS模块、网络模块、磁控开关组、检测模块和通断控制模块相连接，所述输入接口与降压模块和通断控制模块相连接，所述通断控制模块与检测模块相连接，该检测模块与输出接口相连接。

2、RFID网格主要为分布于电器放置房间、楼栋出入口，同时在楼栋出入口安装RFID读取设备，把读取到的电器RFID芯片发送给系统。该标签只需进行地点的标注，无需上传信息到服务器中，所以可直接使用独立的标签，无需布线安装，也很方便更换，只需在布置时需考虑各标记存放位置，不让RFID芯片相隔太近造成干扰，然后在大门口可以安放一个或两个RFID读取设备，一旦读取到系统中电器设备安装的RFID芯片信息进出可直接告知系统，并向管理员推送相关消息，避免电器设备的随便外流，便于设备的管理和追踪。

3、服务器主要用于实现电器设备管理系统，该系统需要记录RFID网格中各RFID芯片编码和位置及各电器安装模块中RFID芯片编码，并通过网络与电器管理模块相连接，可获取电器管理模块中的记录和设备状态，也可以下发系统设置和命令，如电器模块时间的校正。

本发明的系统安装流程如下。

步骤1、RFID网格的建立并在系统中记录各RFID芯片所在位置。在每个电器存放房间、楼栋门口和单位门口放置RFID网格芯片，在楼栋门口和大门口安装RFID读卡器，RFID读卡器需通过网络连接到服务器。房间的RFID网格芯片用于电器设备内置模块自己判断是否在设定的房间中；楼栋或单位门口的RFID网格芯片用于让电器管理模块判断电器被带出楼栋或单位并启动内部GPS模块，当然，在室外工作的设备可设置GPS模块为定时或长期运行；楼栋门口和大门口安装RFID读卡器用于读取哪些设备被搬离了楼栋或单位，便于设备的管理，出入口使用2个读卡器配合可得到设备的进出时间并判断进出，当然，也可以在重点区域或楼层安装更多的RFID读卡器加强重要设备的管理。

步骤2、架设服务器。配置软件环境并安装并设置好系统后，导入RFID网格中各RFID芯片信息和RFID读卡器位置等信息并根据要求设定或更新系统参数。

步骤3、安装或直接购买预装电器管理模块的电器设备，如自装请注意磁控开关组数量和安装位置的选择，拆卸时外壳与主机分离处必须要安装一个或多个磁控开关，设备外壳处越多磁控开关就跟容易判断是否有人打开，一般来说每个拆卸面板1到2个。

步骤4、电器管理模块的调试。把电器管理模块的网络模块连接到调试电脑，在刷授权NFC管理芯片卡后，可设定电器管理系统的服务器地址，然后把该模块连接到网络后，会自动同步服务器上的时间并下载部分系统基础参数如设备GPS是否长期启动（该设备如果放在室外可能需要长期启动并连接无线WIFI）或设置电器管理模块的RFID读取模块读取到哪些RFID网格芯片会启动GPS模块(一般为楼栋或单位大门口的RFID芯片)、设备不在设定环境中是否被锁定及设备不再设定环境中使用的最长时间和设定该电器管理模块的自有参数，如存放位置的RFID网格芯片。在实际使用中会存在部分电器设备不能连接网络或有的设备由于不需关注其使用率或使用效果，可不把其连接到网络中，那么这些电器管理模块的所有系统管理参数需保存模块中，只需在更新配置时联网并获得NFC管理芯片的授权，这些设备的电器管理模块连入网络后，最近的日志也会进入系统。当然，如果要使用网络模块中的无线模块，则需在调试时扫描并连接WIFI。

步骤5、服务器会定时检查电器设备是否在线，并检测电器设备当前是否在规定位置和记录设备通电时间并根据设备使用功率记录下设备的使用情况。

在系统实际使用过程中，为了加强系统的安全性，还采用了一定的安全措施。

、电器管理模块在没有被系统允许或获得NFC管理芯片管理卡授权情况下，拆开设备会激活磁控开关，蜂鸣器会直接报警。

2、电器管理模块一旦被断开网络，服务器会收到提醒，同时在楼栋大门口或单位大门口安装的RFID读卡器，也会获得被搬离电器内部电器管理模块的RFID芯片信息，同时，电器设备内部的电器管理模块中的RFID读取模块在电池支持下读取到门口的RFID网格中的芯片，也会启动GPS并定时记录下设备位置日志，下次连接网络后会上传服务器。如果没有扫描到RFID网格中大门口类型的RFID芯片，也会把它所扫描到的非放置位置的RFID芯片信息记录下来等待连接服务器后上传，这种情况一般是电器被移动到室内得其他地方，这样不会启动GPS，以免浪费电池的电。

安装完成后，如果设备长期被连接到系统中，系统可实时获取到设备的使用状况和使用效率。但如果设备被搬离后，再次连接系统需做如下工作。

1、判断设备是否被锁，如被锁定无法开机则需等待管理员使用NFC管理芯片卡进行解锁后才能继续使用该电器设备。

2、定时检测判断设备模块中的RFID读取模块是否读取到该电器存放位置的RFID芯片，如果没有获得则判断电器管理模块中记录的搬离时间与当前时间对比看是否超过系统允许时间，超过则直接控制通断控制模块断开电器电源，没超过则可继续使用该电器设备。

3、检测网络是否连接，如果没有接入则需把日志记录存储在设备存储器中，接入后，先对比设备当前时间和服务器时间是否一致，如果不一致则记录该问题并同步更新电器管理模块中的时间，同时检查设备上是否有日志记录，有则上传，上传的日志和时间问题一起提示或推送给管理员等待处理，如果没有时间差则自动添加为该电器设备在系统中的日志并提示管理员。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.基于NFC和RFID的电器管理系统，其特征在于，包括电器管理模块、NFC管理芯片、RFID网格和服务器，所述电器管理模块内置于电器设备内部，串联在电源进线处，其网络模块与服务器相连接，所述RFID网格中的RFID芯片和NFC管理芯片能被电器管理模块识别，其RFID网格中的RFID读卡器读取电器管理模块内部RFID芯片并把信息上传到服务器，所述服务器用于连接电器管理模块和RFID网格中的读卡器并服务于管理员或用户；

所述电器管理模块包括：时钟模块、电池、蜂鸣器、RFID芯片、降压模块、输入接口、多路自动控制开关、通断控制模块、NFC读取模块、RFID读取模块、GPS模块、网络模块、磁控开关组、检测模块、中央处理单元和输出接口，所述多路自动控制开关与时钟模块、电池、蜂鸣器、RFID芯片、降压模块、通断控制模块、NFC读取模块、RFID读取模块、GPS模块、网络模块、磁控开关组和中央处理单元相连接，所述中央处理单元与时钟模块、NFC读取模块、RFID读取模块、GPS模块、网络模块、磁控开关组、检测模块和通断控制模块相连接，所述输入接口与降压模块和通断控制模块相连接，所述通断控制模块与检测模块相连接，该检测模块与输出接口相连接；

所述RFID网格由RFID芯片和RFID读卡器组成，RFID芯片设置于电器放置房间和楼栋或单位出入口，RFID读卡器安装在楼栋或单位出入口，把读取到的电器管理模块中的RFID芯片编号发送给系统；

所述NFC读取模块在读取到NFC管理芯片后，设置或修改系统参数，添加网格RFID芯片，并对电器管理模块进行权限模式，监管模式和告警模式的设置；

所述RFID读取模块读取当前环境中是否有系统设定的RFID网格芯片来检测电器设备是否在规定的安置房间内，如果没在，按设定时间断开电器电源，同时，在检测到楼栋门口或单位大门口的网格RFID芯片后，将启动GPS芯片，把获取到的地址存储到模块的存储器中，一旦连接到网络就自动上传到服务器；

所述检测模块检测到电器设备通断电情况和负载功率，得到电器设备使用情况及利用率，同时，该模块检测到无输入电流时，让电器管理模块的电池工作；

所述磁控开关组由一个或多个磁控开关组成，磁控开关用于判断电器设备外壳是否被打开。

2.如权利要求1所述的基于NFC和RFID的电器管理系统，其特征在于：所述中央处理单元包括微控制器MCU和存储器，所述微控制器MCU与存储器相连接。

3.根据权利要求1所述的基于NFC和RFID的电器管理系统，其特征在于：所述电池为可充电的电源模块，主要包括锂电池及其电子电路、在电器管理模块没有输入电源的情况下，电池需给电器管理模块供电。

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