CN109035502B - 一种智能按键锁、智能按键锁控制平台及控制方法 - Google Patents

一种智能按键锁、智能按键锁控制平台及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能按键锁、智能按键锁控制平台及控制方法，包括锁体，锁体内部中空并配置有微控制单元MCU、及与该微控制单元MCU相连接的IO键盘、电机/继电器控制器、通信模块、显示屏及电池管理模块，其中IO键盘提供0‑9数字按键、#、*，且该IO键盘及电机/继电器控制器均通过GPIO接口连接至微控制单元MCU；所述通信模块通过UART接口连接至微控制单元MCU；显示屏通过SPI接口连接至微控制单元MCU；电池管理模块控制连接有电池并通过VCC接口连接至微控制单元MCU。该智能按键锁、智能按键锁控制平台及控制方法与现有技术相比，可查看锁状态，防止异常开锁，安全性更好，无需有源电源设备，监控过程无盲区，实用性强，适用范围广泛，易于推广。

Description

一种智能按键锁、智能按键锁控制平台及控制方法
技术领域
本发明涉及物流运输管理技术领域，具体地说是一种实用性强、智能按键锁、智能按键锁控制平台及控制方法。
背景技术
物流跟踪监控技术是我国一直以来忽视的重要技术。物流占中国国民经济生产总值的比例约为16.65%，在一年的国民生产总值中将近10.6万亿元在物流环节中耗费掉。商品从生产领域向消费领域转移过程中所消耗的流通成本偏高，因素诸多。关键原因之一是物流环节多、信息化程度低，厂商未能实时掌控物流各节点的状态，导致占用社会资源周转慢、所需资金时间成本高。此外，物流过程中的不安全也带来了巨大损失，偷窃、货损等事件在物流过程中无法追溯。
在以往的物流运输过程中，为了能够更好的保证物流安全，有效的防止货物被盗、异地串货、车辆行驶路径偏离等情况的发生，都是利用成熟的GPRS设备，基于4G无线网络。GPRS这一技术不仅成本高，且设备功耗大，必须连接有源电源才能持续运作，不利于物流运输的管理工作。
此外，现有的物流运输过程中的监控，由于采用了有源电源设备，使其无法在一些特殊场所进行，比如加油站等场所，导致其仍然存在一定的盲点，基于此，本发明提出一种利用最新的NB-IoT网络，基于CoAP协议，并充分结合物流管理的需要，保障货物安全的智能按键锁、智能按键锁控制平台及控制方法。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、智能按键锁、智能按键锁控制平台及控制方法。
一种智能按键锁，包括锁体，锁体内部中空并配置有微控制单元MCU、及与该微控制单元MCU相连接的IO键盘、电机/继电器控制器、通信模块、GIS定位模块、显示屏及电池管理模块，其中IO键盘提供0-9数字按键、#、*，且该IO键盘及电机/继电器控制器均通过GPIO接口连接至微控制单元MCU；所述通信模块通过UART接口连接至微控制单元MCU，该微控制单元MCU可自动将落锁开锁的正常和异常记录进行保存并通过通信模块上传；所述GIS定位模块通过串口连接至微控制单元MCU；显示屏通过SPI接口连接至微控制单元MCU；电池管理模块控制连接有电池并通过VCC接口连接至微控制单元MCU。
所述通信模块包括NB-IoT通信模块、GSM通信模块、BLE通信模块。
一种智能按键锁控制平台，其结构包括：
上述智能按键锁，装配在运输车辆上；
智能终端，连接下述云控制系统提供的API接口，并安装有智能按键锁的控制系统，用户通过该智能终端查看智能按键锁的信息，发出对智能按键锁进行控制的指令；
云控制中心，配置有若干安装云控制系统的云服务器，并通过NB-IoT网络、GSM网络和GPRS网络管理控制智能按键锁、智能终端，根据智能终端发送来的指令，配合智能按键锁完成智能按键锁的信息注册、落锁、管理、监控、开锁和警报功能。
所述云控制系统中，配置有：
云端通讯模块，负责与全部智能按键锁、智能终端相连通并进行双向信息传递，且可以进行加密传递，该加密传递的信息包括落锁和开锁时的信息；
信息注册模块，用于接收来自智能终端的用户账号注册请求，注册后可以将自己的全部智能按键锁进行绑定，且可以增加子账号，进行管理权限及信息通知的分布管理；
管理模块，用于对智能按键锁进行管理，可以查看权限范围内的智能按键锁的信息，包括智能按键锁的历史开锁记录、落锁记录、锁死记录、异常开锁记录、GIS路径轨迹记录、参数修改记录、密钥设置记录，根据获取到的落锁信息，自动生成智能按键锁打开所需密钥，并将密钥通过NB-IoT网络、GSM网络或GPRS网络发送给对应开锁人员的智能终端中；
参数设置模块，用于根据智能终端的控制指令，设置智能按键锁的全部参数，该参数包括开锁限地点、开锁区域范围、错误限次锁死及开锁密钥，设置该按键锁的异常提醒人、使用人、开锁人并用于在参数出现异常时进行消息提醒；
监控模块，用于实时监控智能按键锁信息，包括智能按键锁的落锁与开锁状况、GIS位置信息；
消息提醒模块，根据监控模块发送的监控报警信息，通过包括短信、微信、电话、邮件的方式发送给相关人员进行信息提醒；
存储模块，用于存储来自云端通信模块发送来的智能按键锁信息、智能终端的用户信息；来自信息注册模块的注册信息；来自管理模块的管理信息；来自参数设置模块的参数设置信息；来自监控模块的监控信息及来自消息提醒模块的消息提醒信息。
所述管理模块生成的密钥包括开锁码、每次开锁码的开锁次数、限制的打开区域、错误限次。
一种智能按键锁的控制方法，基于上述智能按键锁控制平台，其使用过程为：
一、用户注册：用户首先通过智能终端发出注册请求，云控制中心完成注册过程，再将用户分配车辆的智能按键锁信息与其注册的账户进行绑定；
二、智能按键锁落锁：由用户在其车辆装载完成时，进行落锁，落锁信息实时发送至云控制中心，用户车辆开始运输；
三、智能按键锁实时管理：云控制中心在接收到落锁信息后，自动生成解锁密钥并发送给对应开锁人员，同时实时监控车辆及智能按键锁的状态和位置信息；
四、智能按键锁开锁：当运输车辆到达指定区域时，输入解锁密钥完成智能按键锁的开锁过程。
所述步骤一中，用户注册时，云控制中心获取其AppID和密钥信息，并在用户每次登录时验证；然后用户在取得锁后，将其绑定到注册的账户中，云控制中心分配对应智能按键锁的终身管理权给该账户。
所述步骤二中，智能按键锁落锁后,自动发送一条记录到云控制中心，该记录信息包括时间信息、地点信息、智能按键锁信息等，可通过接口进行匹配绑定运输车车牌、司机名称、货物名称等物流信息，云控制中心在接收到该信息后自动推送给管理者消息通知，并开始管理监控的步骤。
云控制中心生成的解锁密钥包含开锁码、对应的密钥开锁次数、限制的打开区域、错误限次，使智能按键锁进入指定区域时，解锁密钥才生效。
所述步骤四中进行开锁时，开锁的记录实时上传至云控制中心，该记录包括开锁次数、开锁区域、开锁错误信息，当开锁超过开锁次数、在非指定区域、或错误超过N次时，云控制中心发出智能按键锁锁死的指令，并发出报警信息。
本发明的一种智能按键锁、智能按键锁控制平台及控制方法，具有以下优点：
本发明基于NB-IoT(窄带物联网)，利用现有CoAP协议，提供一种功耗低、寿命长、低成本的电子加密智能按键锁及其控制平台和方法，通过本发明，加密锁可通过异步传输机制，将GIS定位、锁状态信息传回云平台；货主或承运公司不仅可以跟踪运输车辆路线，还可查看锁状态，防止异常开锁，安全性更好，无需有源电源设备，监控过程无盲区，实用性强，适用范围广泛，易于推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
附图1为本发明智能按键锁的锁体部分示意图。
附图2为本发明智能按键锁的内部结构示意图。
附图3为本发明智能按键锁控制平台示意图。
附图4为本发明云控制系统结构示意图。
附图5为本发明智能按键锁的控制方法流程图。
附图中的标记分别表示：
1、锁体，2、显示屏，3、状态指示灯，4、陶瓷天线，5、IO键盘。
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，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如附图1、图2所示，提供一种智能按键锁，在该附图中，数字1～5分别表示1、锁体，2、显示屏，3、状态指示灯，4、陶瓷天线，5、IO键盘，该智能按键锁的整体结构包括锁体，锁体内部中空并配置有微控制单元MCU、及与该微控制单元MCU相连接的IO键盘、电机/继电器控制器、通信模块、GIS定位模块、显示屏及电池管理模块，其中IO键盘提供0-9数字按键、#、*，且该IO键盘及电机/继电器控制器均通过GPIO接口连接至微控制单元MCU；所述通信模块通过UART接口连接至微控制单元MCU，该微控制单元MCU可自动将落锁开锁的正常和异常记录进行保存并通过通信模块上传；所述GIS定位模块通过串口连接至微控制单元MCU；显示屏通过SPI接口连接至微控制单元MCU；电池管理模块控制连接有电池并通过VCC接口连接至微控制单元MCU。
所述通信模块包括NB-IoT通信模块、GSM通信模块、BLE通信模块。
NB-IoT(窄带物联网)成为万物互联网的一个重要分支，它是新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。
在实际制作中，还可在智能按键锁的锁体上安装状态指示灯和陶瓷天线，由于该技术较为常见，在此不再赘述。
如附图3、图4所示，一种智能按键锁控制平台，其结构包括：
上述智能按键锁，装配在运输车辆上；
智能终端，连接下述云控制系统提供的API接口，并安装有智能按键锁的控制系统，用户通过该智能终端查看智能按键锁的信息，发出对智能按键锁进行控制的指令；
云控制中心，配置有若干安装云控制系统的云服务器，并通过NB-IoT网络、GSM网络和GPRS网络管理控制智能按键锁、智能终端，根据智能终端发送来的指令，配合智能按键锁完成智能按键锁的信息注册、落锁、管理、监控、开锁和警报功能。
所述云控制系统中，配置有：
云端通讯模块，负责与全部智能按键锁、智能终端相连通并进行双向信息传递，且可以进行加密传递，该加密传递的信息包括落锁和开锁时的信息；
信息注册模块，用于接收来自智能终端的用户账号注册请求，注册后可以将自己的全部智能按键锁进行绑定，且可以增加子账号，进行管理权限及信息通知的分布管理；
管理模块，用于对智能按键锁进行管理，可以查看权限范围内的智能按键锁的信息，包括智能按键锁的历史开锁记录、落锁记录、锁死记录、异常开锁记录、GIS路径轨迹记录、参数修改记录、密钥设置记录，根据获取到的落锁信息，自动生成智能按键锁打开所需密钥，并将密钥通过NB-IoT网络、GSM网络或GPRS网络发送给对应开锁人员的智能终端中；
参数设置模块，用于根据智能终端的控制指令，设置智能按键锁的全部参数，该参数包括开锁限地点、开锁区域范围、错误限次锁死及开锁密钥，设置该按键锁的异常提醒人、使用人、开锁人并用于在参数出现异常时进行消息提醒；
监控模块，用于实时监控智能按键锁信息，包括智能按键锁的落锁与开锁状况、GIS位置信息；
消息提醒模块，根据监控模块发送的监控报警信息，通过包括短信、微信、电话、邮件的方式发送给相关人员进行信息提醒；
存储模块，用于存储来自云端通信模块发送来的智能按键锁信息、智能终端的用户信息；来自信息注册模块的注册信息；来自管理模块的管理信息；来自参数设置模块的参数设置信息；来自监控模块的监控信息及来自消息提醒模块的消息提醒信息。
所述管理模块生成的密钥包括开锁码、每次开锁码的开锁次数、限制的打开区域、错误限次。
如附图5所示，一种智能按键锁的控制方法，基于上述智能按键锁控制平台，其使用过程为：
一、用户注册：用户首先通过智能终端发出注册请求，云控制中心完成注册过程，再将用户分配车辆的智能按键锁信息与其注册的账户进行绑定；
二、智能按键锁落锁：由用户在其车辆装载完成时，进行落锁，落锁信息实时发送至云控制中心，用户车辆开始运输；
三、智能按键锁实时管理：云控制中心在接收到落锁信息后，自动生成解锁密钥并发送给对应开锁人员，同时实时监控车辆及智能按键锁的状态和位置信息；
四、智能按键锁开锁：当运输车辆到达指定区域时，输入解锁密钥完成智能按键锁的开锁过程。
所述步骤一中，用户注册时，云控制中心获取其AppID和密钥信息，并在用户每次登录时验证；然后用户在取得锁后，将其绑定到注册的账户中，云控制中心分配对应智能按键锁的终身管理权给该账户。
所述步骤二中，智能按键锁落锁后,自动发送一条记录到云控制中心，该记录信息包括时间信息、地点信息、智能按键锁信息等，可通过接口进行匹配绑定运输车车牌、司机名称、货物名称等物流信息，云控制中心在接收到该信息后自动推送给管理者消息通知，并开始管理监控的步骤。
云控制中心生成的解锁密钥包含开锁码、对应的密钥开锁次数、限制的打开区域、错误限次，使智能按键锁进入指定区域时，解锁密钥才生效。
所述步骤四中进行开锁时，开锁的记录实时上传至云控制中心，该记录包括开锁次数、开锁区域、开锁错误信息，当开锁超过开锁次数、在非指定区域、或错误超过N次时，云控制中心发出智能按键锁锁死的指令，并发出报警信息。
在上述方法中，智能按键锁的使用是通过货主或承运单位向云控制中心申请电子加密锁，云控制中心建立用户名，将申请的智能按键锁绑定到该用户下。智能按键锁拥有唯一数字ID，和二维码。
用户获得智能按键锁后，申请开通服务。扫码或将ID录入云控制中心，申请开通，平台通过后，智能按键锁视为有效且在役状态。
在货物装车发运前，将智能按键锁锁于货柜封签处，同时在平台中录入加密锁唯一数字ID，绑定包括车号、司机、货物名称、来源、去向的运输基础信息。
由于智能按键锁内置NB-IoT通信模块，该NB-IoT通信模块可透过电信窄带物联网，与云控制中心服务建立连接。连接状态为异步，当需要回传数据时，该NB-IoT通信模块发出基于CoAP协议的加密报文，云控制中心的云服务器接收并处理加密报文。
未落锁时，通讯模块为休眠状态，落锁后，通讯模块定时发送加密报文。
运输过程中，用户在云平台查看授权的电子加密锁，GIS显示、锁状态、历史路线重现，跟踪车辆和电子锁信息。
当货物到达目的地时，司机通过云平台申请开锁。用户通过申请后，云平台发送开锁动态码，司机输入动态码，电子锁开启。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的专利保护范围之内。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种智能按键锁的控制方法，其特征在于，基于智能按键锁控制平台，其使用过程为：
一、用户注册：用户首先通过智能终端发出注册请求，云控制中心完成注册过程，再将用户分配车辆的智能按键锁信息与其注册的账户进行绑定；
二、智能按键锁落锁：由用户在其车辆装载完成时，进行落锁，落锁信息实时发送至云控制中心，用户车辆开始运输；
三、智能按键锁实时管理：云控制中心在接收到落锁信息后，自动生成解锁密钥并发送给对应开锁人员，同时实时监控车辆及智能按键锁的状态和位置信息；
四、智能按键锁开锁：当运输车辆到达指定区域时，输入解锁密钥完成智能按键锁的开锁过程；
所述步骤三中，云控制中心生成的解锁密钥包含开锁码、对应的密钥开锁次数、限制的打开区域、错误限次，使智能按键锁进入指定区域时，解锁密钥才生效；
所述步骤四中进行开锁时，开锁的记录实时上传至云控制中心，该记录包括开锁次数、开锁区域、开锁错误信息，当开锁超过开锁次数、在非指定区域、或错误超过N次时，云控制中心发出智能按键锁锁死的指令，并发出报警信息；
所述智能按键锁控制平台包括：
智能按键锁，装配在运输车辆上；
智能终端，连接下述云控制系统提供的API接口，并安装有智能按键锁的控制系统，用户通过该智能终端查看智能按键锁的信息，发出对智能按键锁进行控制的指令；
云控制中心，配置有若干安装云控制系统的云服务器，并通过NB-IoT网络、GSM网络和GPRS网络管理控制智能按键锁、智能终端，根据智能终端发送来的指令，配合智能按键锁完成智能按键锁的信息注册、落锁、管理、监控、开锁和警报功能；
所述智能按键锁包括锁体，锁体内部中空并配置有微控制单元MCU、及与该微控制单元MCU相连接的IO键盘、电机/继电器控制器、通信模块、GIS定位模块、显示屏及电池管理模块，其中IO键盘提供0-9数字按键、#、*，且该IO键盘及电机/继电器控制器均通过GPIO接口连接至微控制单元MCU；所述通信模块通过UART接口连接至微控制单元MCU，该微控制单元MCU可自动将落锁开锁的正常和异常记录进行保存并通过通信模块上传；所述GIS定位模块通过串口连接至微控制单元MCU；显示屏通过SPI接口连接至微控制单元MCU；电池管理模块控制连接有电池并通过VCC接口连接至微控制单元MCU；
所述云控制系统中，配置有：
云端通讯模块，负责与全部智能按键锁、智能终端相连通并进行双向信息传递，且可以进行加密传递，该加密传递的信息包括落锁和开锁时的信息；
信息注册模块，用于接收来自智能终端的用户账号注册请求，注册后可以将自己的全部智能按键锁进行绑定，且可以增加子账号，进行管理权限及信息通知的分布管理；
管理模块，用于对智能按键锁进行管理，可以查看权限范围内的智能按键锁的信息，包括智能按键锁的历史开锁记录、落锁记录、锁死记录、异常开锁记录、GIS路径轨迹记录、参数修改记录、密钥设置记录，根据获取到的落锁信息，自动生成智能按键锁打开所需密钥，并将密钥通过NB-IoT网络、GSM网络或GPRS网络发送给对应开锁人员的智能终端中；
参数设置模块，用于根据智能终端的控制指令，设置智能按键锁的全部参数，该参数包括开锁限地点、开锁区域范围、错误限次锁死及开锁密钥，设置该按键锁的异常提醒人、使用人、开锁人并用于在参数出现异常时进行消息提醒；
监控模块，用于实时监控智能按键锁信息，包括智能按键锁的落锁与开锁状况、GIS位置信息；
消息提醒模块，根据监控模块发送的监控报警信息，通过包括短信、微信、电话、邮件的方式发送给相关人员进行信息提醒；
存储模块，用于存储来自云端通信模块发送来的智能按键锁信息、智能终端的用户信息；来自信息注册模块的注册信息；来自管理模块的管理信息；来自参数设置模块的参数设置信息；来自监控模块的监控信息及来自消息提醒模块的消息提醒信息；
所述管理模块生成的密钥包括开锁码、每次开锁码的开锁次数、限制的打开区域、错误限次。
2.根据权利要求1所述的智能按键锁的控制方法，其特征在于，所述通信模块包括NB-IoT通信模块、GSM通信模块、BLE通信模块。
3.根据权利要求1所述的智能按键锁的控制方法，其特征在于，所述步骤一中，用户注册时，云控制中心获取其AppID和密钥信息，并在用户每次登录时验证；然后用户在取得锁后，将其绑定到注册的账户中，云控制中心分配对应智能按键锁的终身管理权给该账户。
4.根据权利要求1所述的智能按键锁的控制方法，其特征在于，所述步骤二中，智能按键锁落锁后,自动发送一条记录到云控制中心，该记录信息包括时间信息、地点信息、智能按键锁信息等，可通过接口进行匹配绑定运输车车牌、司机名称、货物名称等物流信息，云控制中心在接收到该信息后自动推送给管理者消息通知，并开始管理监控的步骤。
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