CN109707232A - 一种门锁状态检测方法、智能门锁及存储介质 - Google Patents

一种门锁状态检测方法、智能门锁及存储介质 Download PDF

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樊永明
许亚卿
徐宏
吕坡
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Abstract

本发明公开了一种门锁状态检测方法,包括如下步骤:检测步骤,获取设置于门把手中的加速度传感器的状态数据,根据加速度传感器状态数据进行计算;状态判断步骤,根据加速度传感器状态数据计算结果,实现门把手上提/下压动作检测、门开/关状态检测、把手异常状态检测及门锁破坏状态检测。本发明还公开了一种智能门锁及存储介质,本发明的一种门锁状态检测方法、智能门锁及存储介质,通过一个设置在门把手中的加速度传感器来检测门把手状态信息,同时判断门锁的状态。根据加速度传感器的状态数据计算结果,方便用户了解门把手上提/下压动作状态、门开/关状态、把手异常状态及门锁破坏状态。

Description

一种门锁状态检测方法、智能门锁及存储介质
技术领域
本发明涉及智能锁领域,尤其涉及一种门锁状态检测方法、智能门锁及存储介质。
背景技术
智能锁是指区别于传统机械锁,在用户识别、安全性、管理性、便利性方面更加智能化的锁具,是门禁系统中锁门的执行部件。其使用非机械钥匙作为用户识别ID的成熟技术,譬如生物识别类的指纹锁、虹膜识别门禁,非接触类的磁卡、射频卡,以及接触类的TM卡等。具有较高的安全性,便利性,是先进技术的复合型锁具。智能门锁通过门锁状态检测来实现一次鉴权开一次门的效果。现有智能门锁的状态检测(如开关门状态、把手上下压状态、破坏门锁等),一般采用机械开关、干簧管、霍尔传感器等元器件实现,此类实现方式需结构配合才能实现一定的检测功能,另外由于不同的检测功能需要用到不同或者多个元器件和结构部件去实现,需要搭建多个独立的电路或者结构单元,导致系统的复杂性增加、成本增加、生产工艺和难度增加等问题。另一方面,现有智能门锁基本没有对把手位置是否异常进行检测,这会在智能锁长时间使用后由于把手受力等问题,导致把手出现下垂等异常状态,进而有可能导致结构相关配合出现问题而出现门锁失效开不了门的情况。基于此,如何提供一种门锁状态检测方法,能够实现门锁状态检测及把手位置检测,是目前智能门锁领域值得探究的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种门锁状态检测方法,能够实现把手状态位置检测。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现:
一种门锁状态检测方法,包括如下步骤:检测步骤,获取设置于门把手中的加速度传感器的状态数据,根据加速度传感器状态数据进行计算;状态判断步骤,根据加速度传感器状态数据计算结果,实现门把手上提/下压动作检测、门开/关状态检测、把手异常状态检测及门锁破坏状态检测。
进一步地,在所述状态判断步骤步骤中,通过加速度传感器状态数据计算结果判断门把手状态位置,根据把手实时状态位置判断把手是否处于异常状态,若是,则作出相应异常报警。
进一步地,在所述状态判断步骤中,若检测到门锁完成落锁,把手偏离水平状态超过设定阈值时,则判定把手处于异常状态。
进一步地,在所述状态判断步骤步骤中,若加速度传感器状态数据计算结果触发门锁破坏状态条件,则判定门锁处于破坏状态,进行相应报警操作。
进一步地,在所述状态判断步骤中,根据重力加速度传感器的X、Y、Z三轴的分量关系,计算出各轴与重力加速度的夹角,进而判断把手运动状态。
进一步地,所述加速度传感器水平设置于把手中。
本发明的目的之二在于提供一种智能门锁,能够实现把手状态位置检测。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现:
一种智能门锁,包括门锁执行机构、把手及设置于把手中的电控系统,所述把手通过所述电控系统控制所述门锁执行机构;所述电控系统包括处理器及加速度传感器,所述处理器执行如本发明目的之一所述的门锁状态检测方法。
进一步地,所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
进一步地,所述处理器还用于执行用户鉴权。
本发明的目的之三在于提供一种存储介质,能够实现把手状态位置检测。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现:
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明目的之一所述的一种门锁状态检测方法。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明的一种门锁状态检测方法、智能门锁及存储介质,通过一个设置在门把手中的加速度传感器来检测门把手状态信息,由于鉴权后把手可带动门锁执行机构,通过处理器实时获取加速度传感器的状态数据,利用加速度传感器的状态数据进行计算判断出把手的运动状态,同时判断门锁的状态。根据加速度传感器的状态数据计算结果,方便用户了解门把手上提/下压动作状态、门开/关状态、把手异常状态及门锁破坏状态。若检测到把手状态出现异常或门锁状态异常时,则作出相应异常报警,方便用户实时了解把手、门锁状态,防止破坏及把手失效无法控制门锁。
附图说明
图1为发明一种门锁状态检测方法流程图;
图2为电控系统结构连接框图;
图3为加速度传感器水平放置各轴状态图;
图4为加速度传感器倾斜时各轴与重力加速度夹角示意图;
图5为加速度传感器倾斜时重力加速度在各轴上的分量示意图;
图6为重力加速度作为立方体对角线结构示意图;
图7为门把手状态示意图。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例一:
实施例一提供了一种门锁状态检测方法,如图1所示,包括如下步骤:
S1检测步骤,获取设置于门把手中的加速度传感器的状态数据,根据加速度传感器状态数据进行计算;
S2状态判断步骤,根据加速度传感器状态数据计算结果,实现门把手上提/下压动作检测、门开/关状态检测、把手异常状态检测及门锁破坏状态检测。
本实施例的门锁状态检测方法,旨在通过设置在前门把手的加速度传感器来实现对门把手以及门锁的状态检测,为了降低系统复杂性,将电控系统高度集成于前把手的智能门锁,电控系统如图2所示,由于电控系统高度集中,无需通过传统的机电配合方式实现相关功能的检测。智能门锁包括了门锁执行机构、把手及设置于把手中的电控系统,该把手通过该电控系统控制该门锁执行机构;该电控系统包括处理器及加速度传感器,该处理器可执行上述门锁状态检测方法。为了方便检测,该加速度传感器水平设置于该把手中。进行检测时,处理器通过获取运动传感器的状态数据进行计算分析运动传感器三个轴的状态,进而判断把手的状态。该加速度传感器为三轴加速度传感器,后续通过加速度传感器X、Y、Z三轴的分量数据进行计算。加速度传感器集成于并水平设置在前把手上,无需机电配合、无需占用结构空间、无需任何线束连接。通过不断的采样计算角度判定把手当前位置,此时处理器开始利用重力加速度与其在三轴加速度传感器的X、Y、Z三轴的分量关系,计算出各轴与重力加速度的夹角,从而判断把手状态(如下压、上提等),根据把手位置精准的实现门锁状态的判断。门把手状态位置如图7所示,这样,一方面,在智能门锁使用过程中,把手由于受力或者认为破坏等原因会导致出现把手下垂等异常状态出现,由于正常使用过程中,没有鉴权开门门把手是处于水平状态的,因此通过运动传感器对门把手状态的检测,可以判断把手是否处于异常状态。处理器通过采集运动传感器各个方向上的加速度值的变化,进而通过相关软件算法计算出当前把手是否倾斜等异常状态,若出现异常状态进行必要报警提醒等操作。通过此种检测技术,实现门锁把手是否到位的自检功能。而门锁的破坏的状态检测则直接通过加速度传感器状态数据计算结果,配合相关设置的门锁破坏判定条件进行破坏状态检测。当门锁被破坏时,由于外力对门的冲击,使得加速度传感器状态数据发生变化,根据这一变化即可实现门锁破坏状态检测。另一方面,用户在开门时,首先通过处理器进行鉴权,进行用户身份识别成功后,此时门锁执行机构的离合器处于解锁状态,方可下压把手开门进入。否则,在不经过鉴权直接下压把手,锁舌是不会被带动收缩开锁的。当用户完成门锁鉴权,处理器确认用户身份鉴权通过之后,把手下压至设定好的角度(如45°)后回到水平位置,则认为是一次下压开门动作,以此判定用户完成开门。出于一次鉴权一次开门的考虑,此时电机立即复位,锁定门锁执行机构,再次下压把手即处于空转状态(无法通过把手来带动斜锁舌),从而通过判断门锁状态来实现智能门锁防止一次鉴权二次开锁的功能。需要注意的是,用户在完成鉴权后,若设定时间段内没有下压把手开门进入,处理器则自动锁定门锁执行机构,避免被他人开锁进入。
以此,通过处理器采集加速度传感器的状态数据,经过计算即可实现把手异常状态检测以及门锁状态检测。下面进行计算过程描述:
如图3所示,加速度传感器水平静置时,X轴、Y轴方向的重力分量为0g,而Z轴方向的重力分量为g,则X=0,Y=0,Z=1g。当用户下压把手时,各边与水平方向会有一些夹角,则其图像如图4所示,X轴方向的加速度大小为Ax,其与水平线的夹角为α1,与重力加速度的夹角α;同理,Y轴方向的加速度为Ay,与水平线的加速度为β1,与重力加速度g的夹角为β;Z轴方向的加速度为Az,与水平线的加速度为γ1,与重力加速度g的夹角为γ。
基于图2中的夹角概念,它们的关系为:
α=90度-α1;
β=90度-β1;
γ=90度-γ1。
g在各轴方向上的分量为:Ax=gcosα,Ay=gcosβ,Az=gcosγ;
将数据代入可得出:
Ax=gcosα=gcos(90度-α1)=gsinα1;
Ay=gsinβ1
Az=gsinγ1
如图5所示,根据勾股定理与三角函数可以得出,各垂直虚线的大小为:g*g=Ax*Ax+gcosα1*gcosα1,那么可以得出:
gcosα1=sqrt(g*g-Ax*Ax)
gcosβ1=sqrt(g*g-Ay*Ay)
gcosγ1=sqrt(g*g-Az*Az)
根据立体几何中,g相当于立方体的对角线,Ax、Ay、Az相当于三条边,如图6所示,虚线大小等于Ay*Ay+Az*Az,所以根据勾股定理可得Ax*Ax+Ay*Ay+Az*Az=g*g。以X轴为例sinα1=Ax/g,cosα1=sqrt(g*g-Ax*Ax)/g,得出:tanα1=(Ax/g)/[sqrt(g*g-Ax*Ax)/g]=Ax/sqrt(g*g-Ax*Ax)=Ax/sqrt(Ay*Ay+Az*Az);同理得tanβ1=Ay/sqrt(Ax*Ax+Az*Az);tanγ1=Az/sqrt(Ax*Ax+Ay*Ay)最后得出加速度传感器值与角速度值(弧度)的关系为:
tanα1=Ax/sqrt(Ay*Ay+Az*Az),
tanβ1=Ay/sqrt(Ax*Ax+Az*Az),
tanγ1=Az/sqrt(Ax*Ax+Ay*Ay)。
其中α1、β1、γ1分别是X、Y、Z轴和水平线的角速度值即弧度值(并不是我们所说的角度值),Ax、Ay、Az是三个轴上的加速度值。那么弧度值分别为:
α1=arctan(Ax/sqrt(Ay*Ay+Az*Az))
β1=arctan(Ay/sqrt(Ax*Ax+Az*Az))
γ1=arctan(Az/sqrt(Ax*Ax+Ay*Ay))
接下来使用数据公式:弧度=θπR/180.这样算得θ=弧度值*180/πR,其中R取1。最后得到的各轴的角度值分别为:
θx=α1*180/π=[arctan(Ax/squr(Ay*Ay+Az*Az))]*180/π
θy=β1*180/π=[arctan(Ay/squr(Ax*Ax+Az*Az))]*180/π
θz=γ1*180/π=[arctan(Az/squr(Ax*Ax+Ay*Ay))]*180/π
这样,通过重力矢量及其在加速度计轴上的投影来确定把手倾斜角度,通过把手倾斜角度的变化即可获知把手处于下垂、下压还是上提状态,处理器根据此时把手的运动状态,根据当前是否存在门锁鉴权开门的情况,当未进行门锁鉴权时,表明此时没有鉴权开门操作,那么如若此时把手不是出于水平状态,当检测到把手下垂到设定角度值时,为了不影响把手使用效果,此时通过相关预警操作进行把手异常状态预警。此外,当把手被认为破坏时,同理,如若此时把手不是出于水平状态,由于人为破坏把手偏离水平状态设定角度值时,同样进行把手异常状态预警。而当用户进行鉴权开门时,鉴权成功门锁执行机构的离合器解锁,用户可以转动把手开门。那么此时,在把手下压角度达到设定下压角度阈值时(一般为45°),表明此时已经开锁,那么出于防止尾随二次下压把手开锁的情况发生。当处理器判断把手下压完成开锁后回到水平状态时,此时处理器检测到把手处于水平状态,则控制复位电机锁定门锁执行机构的离合器,使把手处于游离状态,无法带动锁舌伸缩,即无法通过把手开门。需要注意的是,由于门锁执行机构采用伸缩型斜锁舌,即使在把手处于游离状态无法带动锁舌时,用户也可以通过手动关门。以此来避免门锁执行机构锁定后,把手回到水平状态下门又无法关闭。也就是说,完成一次下压开锁动作后(下压把手至设定下压角度阈值),只能开一次门,若需要再次开门,需要再次进行用户身份鉴权或者从门内开锁才能实现再次开锁。通过将运动传感器贴装于电控PCB板(即电控系统)上,再将PCB板置于前把手结构内。当用户通过某种鉴权方式鉴权(如输入正确密码、正确的指纹/门卡)后,此时离合器(即门锁执行机构)闭合用户可下压把手开门。如之前所述,如检测到把手下压的角度满足设置的条件(市面上的锁体下压角度一般在45°),则认为当前把手处于下压开锁状态;当用户开门完成释放把手,门锁也会立即检测到把手当前处于水平状态,处理器则立即复位电机实现锁定门锁执行机构,无法通过把手来带动斜锁舌,此时再下压把手则处于游离状态。一次鉴权仅能开一次门,通过检测门锁状态实现真正意义上的防尾随。
本实施例的一种门锁状态检测方法,通过一个设置在门把手中的加速度传感器来检测门把手状态信息,由于鉴权后把手可带动门锁执行机构,通过处理器实时获取加速度传感器的状态数据,利用加速度传感器的状态数据进行计算判断出把手的运动状态,同时判断门锁的状态。根据加速度传感器的状态数据计算结果,方便用户了解门把手上提/下压动作状态、门开/关状态、把手异常状态及门锁破坏状态。若检测到把手状态出现异常或门锁状态异常时,则作出相应异常报警,方便用户实时了解把手、门锁状态,防止破坏及把手失效无法控制门锁。同时在鉴权开门时,判断用户此时是否下压把手进行开锁,通过处理器实时获取加速度传感器的状态数据,利用加速度传感器的状态数据进行计算判断出把手的运动状态,在把手下压完成开锁回到水平状态后,表明用户已开锁,此时避免二次开锁则处理器立即控制锁定门锁执行机构开锁,以防止出现被尾随在用户开锁后有人进行二次下压把手开锁的情况,进而保障用户人身、财产安全。
实施例二:
实施例二公开了一种可读的计算机存储介质,该存储介质用于存储程序,并且该程序被处理器执行时,实现实施例一的门锁状态检测方法。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种门锁状态检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
检测步骤,获取设置于门把手中的加速度传感器的状态数据,根据加速度传感器状态数据进行计算;
状态判断步骤,根据加速度传感器状态数据计算结果,实现门把手上提/下压动作检测、门开/关状态检测、把手异常状态检测及门锁破坏状态检测。
2.如权利要求1所述的门锁状态检测方法,其特征在于:在所述状态判断步骤步骤中,通过加速度传感器状态数据计算结果判断门把手状态位置,根据把手实时状态位置判断把手是否处于异常状态,若是,则作出相应异常报警。
3.如权利要求2所述的门锁状态检测方法,其特征在于:在所述状态判断步骤中,若检测到门锁完成落锁,把手偏离水平状态超过设定阈值时,则判定把手处于异常状态。
4.如权利要求1所述的门锁状态检测方法,其特征在于:在所述状态判断步骤步骤中,若加速度传感器状态数据计算结果触发门锁破坏状态条件,则判定门锁处于破坏状态,进行相应报警操作。
5.如权利要求1所述的门锁状态检测方法,其特征在于:在所述状态判断步骤中,根据重力加速度传感器的X、Y、Z三轴的分量关系,计算出各轴与重力加速度的夹角,进而判断把手运动状态。
6.如权利要求1所述的门锁状态检测方法,其特征在于:所述加速度传感器水平设置于把手中。
7.一种智能门锁,其特征在于:包括门锁执行机构、把手及设置于把手中的电控系统,所述把手通过所述电控系统控制所述门锁执行机构;所述电控系统包括处理器及加速度传感器,所述处理器执行如权利要求1-6任意一项所述的门锁状态检测方法。
8.如权利要求7所述的智能门锁,其特征在于:所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
9.如权利要求7所述的智能门锁,其特征在于:所述处理器还用于执行用户鉴权。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的一种门锁状态检测方法。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190503

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