CN110176095A - 一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统 - Google Patents

一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于NB‑IoT的智能锁综合管理系统，包括核心中控电路、通信服务模块、服务管理模块、微信服务模块，所述核心中控电路用于所述智能锁的开锁、闭锁的机械控制及管理，所述通信服务模块用于负责所述智能锁的状态上报以及对所述智能锁进行指令下达，所述服务管理模块为web服务管理模块，用于负责系统使用情况、锁上线配置、使用情况、清分结算、基础信息的信息管理，所述微信服务模块用于负责提供用户扫码，锁状态查询、支付、服务办结提示服务。本发明克服现有技术缺点，将单片机技术，窄带物联网技术，微信技术，互联网管理技术相结合构建一个完整的智能锁应用综合管理平台。

Description

一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统
技术领域
本发明涉及物联网智能锁技术领域，具体是指一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统。
背景技术
目前常见的物联网智能锁有三种，分别是：433网络锁，zigbee，NBIOT。
433网络锁：主要是利用433MHz信号穿透能力强，抗衰减特点与wifi技术结合实现网络锁管理，其主要是433模块跟网关连接，网关跟服务器连接，从而达到联网状态。优点：安全性高，连接稳定。缺点：需要购买433网关，网关价格不便宜。
zigbee：ZigBee基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，是一个开放的无线网络状网络技术，通过zigbee模块，锁与锁直接可以互相连接，可节省网关数量。优点：近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。缺点：不稳定。
NB-IOT：通过SIM卡与基站连接，无需布置网关，稳定性强。NB-IOT是目前比较好的一种物联网方案，无需网关，从而节省成本。使用Sim卡，稳定性有保障。
现有技术中，目前NB-IOT锁已经有较广泛的应用，部分厂商也试探性的进行智能锁的开发设计工作，其主要设计思路是由核心控制单元完成智能锁的核心控制功能，包括开锁；闭锁；指令激活；蓝牙激活等功能。由通讯服务模块实现信息的接收及指令下发，并通知服务器当前锁的状态。
系统一般存在如下问题：
1、应用锁单独管理，锁状态不能自动监控，没有及时与服务器进行通讯。
2、系统功耗较高，服务时间短。
3、电池消耗，导致电机不能启动，不能提供服务。
4、缺少锁状态监控报警，导致设备被破坏，服务提供者产生损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术缺点，提供一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统，将单片机技术，窄带物联网技术，微信技术，互联网管理技术相结合构建一个完整的智能锁应用综合管理平台。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统，包括核心中控电路、通信服务模块、服务管理模块、微信服务模块，所述核心中控电路用于所述智能锁的开锁、闭锁的机械控制及管理，所述通信服务模块用于负责所述智能锁的状态上报以及对所述智能锁进行指令下达，所述服务管理模块为web服务管理模块，用于负责系统使用情况、锁上线配置、使用情况、清分结算、基础信息的信息管理，所述微信服务模块用于负责提供用户扫码，锁状态查询、支付、服务办结提示服务，智能锁上设置有存储设备编号的二维码，所述通信服务模块包括天翼服务配置管理和服务器通信功能。
作为改进，所述核心中控电路采用DA14580蓝牙单芯片，所述核心中控电路外接flash芯片存储装载控制程序，所述核心中控电路采用sc6206B进行稳压控制和9025AM进行电机驱动，马达电机用于控制所述智能锁的机械锁开或关，所述核心中控电路连接光电传感器和用于警报的蜂鸣器。
作为改进，所述flash芯片存储装载控制程序采用MF25F01。
作为改进，所述通信服务模块采用移远BC35-G型号NB通讯模组，所述通信服务模块直接连接sim卡且自行设计板载天线，所述通信服务模块通过串口与所述核心中控电路进行数据交换，接收云服务器指令，发送数据到云服务器。
作为改进，所述云服务器用于和电信天翼Iot平台进行数据中转，所述Iot平台下位机向平台上报数据包括电池剩余电量情况以及锁当前的状态返回值。
作为改进，所述服务管理模块采用中国电信物联网开放平台天翼物联，通过CoAP通信方式建立项目所需的Profile与编解码插件，对应云服务器与实际设备之间的命令下发以及数据上报进行数据中转。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明系统通过微信扫码进行开锁申请，系统查询中央数据库服务器，确认该锁的唯一编码，用户符合条件时，调用NB-IoT云服务将开锁指令下达到指定的通讯模块，通讯模块接收到开锁命令后，由核心控制单元打开智能锁，提供相关服务。当用户使用完毕后再次锁定，核心控制单元向通信模块发送请求，告知云服务器锁已关闭，进行结算。
本发明NB-IOT智能锁对现有技术进行完善升级，通过选用移远BC35-G型号NB通讯模组和低功耗芯片，定时休眠，事件唤醒技术，降低功耗；对锁状态进行集中管理，确保服务器可以监控每个锁的使用情况；结合微信技术整合优化处理流程，拓展智能锁使用范围，该智能锁可以广泛应用于共享床，共享车等设备租借场景。
附图说明
图1是本发明的实施例结构示意图。
图2是本发明中管理系统流程示意图。
图3是本发明中电源的电路设计原理示意图。
图4是本发明中flash的电路设计原理示意图。
图5是本发明中DA14580蓝牙单芯片的电路设计原理示意图。
图6是本发明中马达驱动的电路设计原理示意图。
图7是本发明中蜂鸣器的电路设计原理示意图。
图8是本发明中NB通讯模组的电路设计原理示意图。
图9是本发明中sim卡连接的电路设计原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明在具体实施时，一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统，包括核心中控电路、通信服务模块、服务管理模块、微信服务模块，所述核心中控电路用于所述智能锁的开锁、闭锁的机械控制及管理，所述通信服务模块用于负责所述智能锁的状态上报以及对所述智能锁进行指令下达，所述服务管理模块为web服务管理模块，用于负责系统使用情况、锁上线配置、使用情况、清分结算、基础信息的信息管理，所述微信服务模块用于负责提供用户扫码，锁状态查询、支付、服务办结提示服务，智能锁上设置有存储设备编号的二维码，所述通信服务模块包括天翼服务配置管理和服务器通信功能。
所述核心中控电路采用DA14580蓝牙单芯片，所述核心中控电路外接flash芯片存储装载控制程序，所述核心中控电路采用sc6206B进行稳压控制和9025AM进行电机驱动，马达电机用于控制所述智能锁的机械锁开或关，所述核心中控电路连接光电传感器和用于警报的蜂鸣器，所述flash芯片存储装载控制程序采用MF25F01。
所述通信服务模块采用移远BC35-G型号NB通讯模组，所述通信服务模块直接连接sim卡且自行设计板载天线，所述通信服务模块通过串口与所述核心中控电路进行数据交换，接收云服务器指令，发送数据到云服务器，所述云服务器用于和电信天翼Iot平台进行数据中转，所述Iot平台下位机向平台上报数据包括电池剩余电量情况以及锁当前的状态返回值。
所述服务管理模块采用中国电信物联网开放平台天翼物联，通过CoAP通信方式建立项目所需的Profile与编解码插件，对应云服务器与实际设备之间的命令下发以及数据上报进行数据中转。
进一步说明：本发明综合管理系统由核心中控电路、通信服务模块、web服务管理模块、微信服务模块四个模块组成。
其中核心中控电路负责智能锁的开锁、闭锁的机械控制及管理；通信服务模块负责智能锁的状态上报、指令下达；web服务管理模块负责系统使用情况、锁上线配置、使用情况、清分结算、基础信息管理；微信服务模块负责用户扫码，锁状态查询、支付、服务办结提示。四个模块之间协同工作，其中通信模块部分包含天翼服务配置管理与服务器通信部分功能。
通过在前期的硬件设备选型，电池电量监控，NB-IoT模组实时通报系统状态，确保本智能锁具有低功耗，高监控，高可用的特点，配合后台管理信息系统，可以实时监控智能锁运行情况，大大提高了设备的使用效率和使用寿命。
系统核心控制单元选择了DA14580，它是Dialog公司研制的蓝牙单芯片，号称全球功耗最低。DA14580基于CortexM0架构，内置ROM、OTP和RAM。系统采用外接flash芯片存储装载控制程序，选择MF25F01作为程序存储单元，这样方便系统进行快捷的升级及bug修改。利用sc6206B进行稳压控制，P01管脚进行电压检测。利用9025AM进行电机驱动，通过P10，P11管脚的控制信号结合强制开关共同控制电机的正转，反转，停止。P20连接开锁标志开关，p02,p13连接光电传感器，接收系统检测信息。P12连接蜂鸣器在系统异常情况发生时进行报警。
系统的通信单元为移远BC35-G是一款功耗较低的全网通NB-IoT模组芯片。直接连接sim卡，并自行设计板载天线。BC35-G通过串口与DA14580进行数据交换，接收云服务器指令，发送数据到云服务器。
云服务器采用电信天翼Iot平台进行数据中转，下位机向平台上报数据包括电池剩余电量情况以及锁当前的状态返回值。在接收信号后，通过后台Java服务器对接收数据进行处理显示。在用户通过手机微信小程序对该系统付款后后台服务器向Iot平台发送开锁命令。Iot平台向下位机下发开锁命令。当电机接收到开锁指令时，DA14580驱动电机正转，当遇到开锁状态开关闭合，电机制动停转；闭锁时电机反转。
通信部分选择中国电信物联网开放平台天翼物联，采用CoAP通信方式。建立项目所需的Profile与编解码插件，对应云服务器与实际设备之间的命令下发以及数据上报进行数据中转。
本发明的工作原理：系统总体功能用户需要使用设备时通过微信扫码进入服务号，二维码包含该设备编号，根据编号查询该设备信息。如果用户未关注需先进行关注。根据用户openid查询用户资金情况。扫码后即可发送开锁申请；开锁申请上传到中央服务器，中央服务器调用云端向用户申请的锁的BC35-G下发指令，BC35-G接收到指令，此刻MCU应在激活状态，串口接收数据。判定数据是否有效，如果数据秘钥与本机秘钥不一致则返回错误信息并上传到服务器。判定锁的各项参数是否正常，不正常也要发送错误数据，上传到中央服务器，由管理员进行处理。锁正常则进行开锁处理。开锁成功后，通过串口发送AT指令给BC35-G，由BC35-G上传到NB-IoT云。再通知中央服务器开锁成功，中央服务器记录用户开锁时间。Mcu进入休眠状态。当用户使用完毕后归还并上锁，锁开关触发MCU唤醒。唤醒后检查系统状态，通过串口发送锁定信息到BC35-G，由BC35-G上传到NB-IoT云，再通知中央服务器锁定成功。中央服务器计算用户所用时间，如果后付款方式，完成扣款，并通知用户交易完成。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统，包括核心中控电路、通信服务模块、服务管理模块、微信服务模块，其特征在于：所述核心中控电路用于智能锁的开锁、闭锁的机械控制及管理，所述通信服务模块用于负责智能锁的状态上报以及对智能锁进行指令下达，所述服务管理模块为web服务管理模块，用于负责系统使用情况、锁上线配置、使用情况、清分结算、基础信息的信息管理，所述微信服务模块用于负责提供用户扫码，锁状态查询、支付、服务办结提示服务，智能锁上设置有存储设备编号的二维码，所述通信服务模块包括天翼服务配置管理和服务器通信功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统，其特征在于：所述核心中控电路采用DA14580蓝牙单芯片，所述核心中控电路外接flash芯片存储装载控制程序，所述核心中控电路采用sc6206B进行稳压控制和9025AM进行电机驱动，马达电机用于控制智能锁的机械锁开或关，所述核心中控电路连接光电传感器和用于警报的蜂鸣器。
3.根据权利要求2所述的一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统，其特征在于：所述flash芯片存储装载控制程序采用MF25F01。
4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统，其特征在于：所述通信服务模块采用移远BC35-G型号NB通讯模组，所述通信服务模块直接连接sim卡且自行设计板载天线，所述通信服务模块通过串口与所述核心中控电路进行数据交换，接收云服务器指令，发送数据到云服务器。
5.根据权利要求4所述的一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统，其特征在于：所述云服务器用于和电信天翼Iot平台进行数据中转，所述Iot平台下位机向平台上报数据包括电池剩余电量情况以及锁当前的状态返回值。
6.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能锁综合管理系统，其特征在于：所述服务管理模块采用中国电信物联网开放平台天翼物联，通过CoAP通信方式建立项目所需的Profile与编解码插件，对应云服务器与实际设备之间的命令下发以及数据上报进行数据中转。
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