CN110185332A - 窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具，包括锁身，所述锁身的内腔中安装电路板和电机，锁身的顶面对称加工与锁身内腔相通的第一锁孔和第二锁孔，第一锁孔和第二锁孔内插入U型锁梁的两端，指纹传感器接收指纹，指纹处理器对指纹信号识别对比，判断是否与录入的指纹数据相同，指纹相同则微控制器控制电机旋转，锁舌从第二卡槽上脱离，第一弹簧将锁杆向外顶出开锁，指纹不同则无法开锁，通过将高电阻串联在U型锁梁回路中，当U型锁梁被剪断时，微控制器上传报警数据，降低功耗的同时也提高安全性能，可以选择开锁或是回传数据，主动检测锁梁高阻回路，根据回路通/断与否和其他条件综合，判断是否发出报警。

Description

窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具
技术领域
本发明涉及到智能锁，特别涉及窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具。
背景技术
配网设备具有分布广，数量大、种类多、管理难等特性：多分散在城市各地，包括偏远的农村、郊区；种类包括环网柜、计量箱、电表箱、配电箱、箱变等。运检、营销、农电等多个部门都有打开设备的使用需求。
目前系统内配网设备的安全防护均通过锁具完成，锁具管理现状：配网锁具和钥匙数量多、种类多取决于配网设备的数量和种类，锁具的基数很大，同时锁具的种类各异，因锁具分部广泛，又巡视力量不足，导致巡视周期很长，锁具被破坏无法及时发现，有潜在安全和经济隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具，具有通讯模式、防盗检测模式、自动回传数据及报警的方法的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具，包括锁身，所述锁身的内腔中安装电路板和电机，锁身的顶面对称加工与锁身内腔相通的第一锁孔和第二锁孔，第一锁孔和第二锁孔内插入U型锁梁的两端；
所述U型锁梁位于第一锁孔内部的端口上连接活动的锁杆，锁杆的底端与电机旋转的电机轴通过键销固定，锁杆和两侧壁上分别开设相互对称的第一卡槽和第二卡槽，锁杆的端口和电机之间连接有套在电机轴外部的第一弹簧，电机控制锁杆旋转从第一卡槽和第二卡槽内脱离或者卡入，所述第一卡槽内旋入固定针，固定针与锁身内壁相接的，第二卡槽内旋入锁舌，锁舌的端口上连接与锁身内壁相接的第二弹簧；
所述电路板上分别锡焊微控制器、指纹处理器和电池，电池和微控制器通过导线和电机电性连接，指纹处理器和微控制器连接，锁身的正面上安装有与指纹处理器相接的指纹传感器。
进一步地，微控制器的型号为NRFF51822处理器，控制物联网的NB模块以及与用于数据之间传输的SIM卡，触发指纹传感器发送信号至指纹处理器内信号处理的触摸唤醒锁电路，U型锁梁内接的双向防静电管ED1与NRFF51822处理器连接的锁梁防剪电路，控制电机旋转的驱动电路。
进一步地，电路板上连接的充电接口位于锁身的底面，并在充电接口上套有充电胶塞。
进一步地，NRFF51822处理器的引脚接NB模块芯片U6的引脚24和25，让NB模块进入深度睡眠模式；
所述的NRFF51822处理器的引脚接触摸唤醒锁电路，触摸唤醒锁电路上连接的感应头和双向防静电管D38接地，感应头在受到触摸时其电容值发生改变，被NRFF51822处理器内置电路检测，唤醒锁梁防剪电路，同时采用霍尔开关与NRFF51822处理器的中断口连接，检测锁的开/关状态；
所述的NRFF51822处理器的引脚经过三级管Q3接NB模块芯片U6的引脚使其复位；
所述的NRFF51822处理器的引脚和分别与三级管Q2发射极和三级管Q3集电极的连接，三级管Q2集电极和三级管Q3的发射极与NB模块芯片U6的引脚1和2连接，用于数据在NRFF51822处理器和NB模块之间的来回传输；
所述的NRFF51822处理器的引脚接锁梁防剪电路，锁梁防剪电路的双向防静电管ED1并联在U型锁梁的两端，并且分别接在三级管Q5的基极和发射极上，剪断U型锁梁后，三极管BC导通接高电阻，锁梁防剪电路内的电流为I＝0，此时通过检测到电流跳变信号，传送至NRFF51822处理器内；
所述的NRFF51822处理器的引脚24接的时钟电路接口和引脚23接的复位通过SW2连接，SW2的按下后使其复位；
所述的NRFF51822的引脚8、47和48和驱动电路芯片U5的引脚47、2和48连接，并在电平发生变化时驱动电机旋转。
所述的NB模块的引脚22、23、24和25分别接SIM卡芯片U8的引脚3、8、6和7建立的网络和远端后台建立联系，上报锁状态、信号、电量、开关锁记录、基站位置数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具，指纹传感器接收指纹，指纹处理器对指纹信号识别对比，判断是否与录入的指纹数据相同，指纹相同则微控制器控制电机旋转，锁舌从第二卡槽上脱离，第一弹簧将锁杆向外顶出开锁，指纹不同则无法开锁，通过将高电阻串联在U型锁梁回路中，当U型锁梁被剪断时，微控制器上传报警数据，降低功耗的同时也提高安全性能，将锁具内部的开关锁记录，开关锁时间，通过窄带物联网，联系至云端后台，通过搭载在锁体上的处理器对各指纹、阻抗进行逻辑判断，独立完成断梁报警、正常开锁/休眠、独立定时上传数据等功能，唤醒锁体的两路逻辑主要对应正常人工操作。可以选择开锁或是回传数据，不唤醒锁体的两路逻辑主要对应防盗操作，主动检测锁梁高阻回路，根据回路是否通/断和其他条件综合判断是否发出报警。
附图说明
图1为本发明的内部结构图；
图2为本发明的外部结构图；
图3为本发明的整体俯视图；
图4为本发明的锁杆将结构图；
图5为本发明的电路板俯视图；
图6为本发明的微控制器电路原理图；
图7为本发明的NB模块原理图；
图8为本发明的SIM卡原理图；
图9为本发明的触摸唤醒锁电路原理图；
图10为本发明的锁梁防剪电路原理图；
图11为本发明的驱动电路原理图；
图12为本发明的整体逻辑图；
图13为本发明的断梁报警逻辑图；
图14为本发明的正常开锁/休眠逻辑图；
图15为本发明的定时上报逻辑图。
图中：1、锁身；11、第一锁孔；12、第二锁孔；13、指纹传感器；2、电路板；21、微控制器；211、NB模块；212、SIM卡；22、指纹处理器；23、电池；3、电机；31、第一弹簧；4、U型锁梁；41、锁杆；411、第一卡槽；412、第二卡槽；5、固定针；6、锁舌；61、第二弹簧；7、触摸唤醒锁电路；8、锁梁防剪电路；9、驱动电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚；完整地描述，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。
请参阅图1-3，窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具，包括锁身1，锁身1的内腔中安装电路板2和电机3，锁身1内加工的槽孔加工和电路板2和电机3相匹配，电路板2和电机3放置在槽孔后元件就会被固定住，锁身1的顶面对称加工与锁身1内腔相通的第一锁孔11和第二锁孔12，第一锁孔11和第二锁孔12内插入U型锁梁4的两端，第一锁孔11和第二锁孔12和内壁上套有与U型锁梁4两端连接密封的防水胶圈，防水胶圈将第一锁孔11和第二锁孔12与U型锁梁4的连接的缝隙处堵住，避免水进入，提高使用寿命，锁杆41的端口和电机3之间连接有套在电机轴外部的第一弹簧31，第一弹簧31处于压缩的状态，第一卡槽411内旋入固定针5，固定针5与锁身1内壁相接的，固定针5在第一卡槽411旋转时脱离第一卡槽411，第二卡槽412内旋入锁舌6，锁舌6在第二卡槽412旋转时脱离第二卡槽412，第一弹簧31恢复将锁杆41向外顶出，这时U型锁梁4的另一端从第二锁孔12内脱离出来，完成开锁，锁舌6的端口上连接与锁身1内壁相接的第二弹簧61，第二弹簧61对锁舌6起到支撑的作用，在锁杆41旋转到某一个指定的位置时，锁舌6旋入第二卡槽412内，进行锁住，同样也可以旋出，完成开锁。
请参阅图4，U型锁梁4位于第一锁孔11内部的端口上连接活动的锁杆41，锁杆41的底端与电机3旋转的电机轴通过键销固定，电机3旋转后带动锁杆41同时旋转，锁杆41和两侧壁上分别开设相互对称的第一卡槽411和第二卡槽412，第一卡槽411和第二卡槽412跟随锁杆41进行旋转。
请参阅图5，电路板2上分别锡焊微控制器21、指纹处理器22和电池23，电池23和微控制器21通过导线和电机3电性连接，电池23为电机3供电，电路板2上连接的充电接口位于锁身1的底面，并在充电接口上套有充电胶塞，充电胶塞将充电接口堵住避免灰尘，指纹处理器22和微控制器21连接，锁身1的正面上安装有与指纹处理器22相接的指纹传感器13，指纹传感器13接收指纹时，指纹处理器22对指纹信号识别对比，判断是否与录入的指纹数据相同，发送到微控制器21，指纹相同则微控制器21控制电机3旋转，锁杆41同样旋转，第一卡槽411和第二卡槽412在跟随旋转的过程中，锁舌6从第二卡槽412上脱离，第一弹簧31将锁杆41向外顶出，进行开锁。
请参阅图6-11，微控制器21的型号为NRFF51822处理器，控制物联网的NB模块211以及与用于数据之间传输的SIM卡212，触发指纹传感器13发送信号至指纹处理器22内信号处理的触摸唤醒锁电路7，U型锁梁4内接的双向防静电管ED1与NRFF51822处理器连接的锁梁防剪电路8，控制电机3旋转的驱动电路9，NRFF51822处理器的引脚11接NB模块211芯片U6的引脚24和25，让NB模块211进入深度睡眠模式；
NRFF51822处理器的引脚9接触摸唤醒锁电路7，触摸唤醒锁电路7上连接的感应头和双向防静电管D38接地，感应头在受到触摸时其电容值发生改变，被NRFF51822处理器内置电路检测，唤醒锁梁防剪电路8，同时采用霍尔开关与NRFF51822处理器的中断口连接，检测锁的开/关状态；
NRFF51822处理器的引脚16经过三级管Q3接NB模块211芯片U6的引脚15使其复位，NRFF51822处理器的引脚24接的时钟电路接口和引脚23接的复位通过SW2连接，SW2的按下后使其复位；
NRFF51822处理器的引脚15和16分别与三级管Q2发射极和三级管Q3集电极的连接，三级管Q2集电极和三级管Q3的发射极与NB模块211芯片U6的引脚1和2连接，用于数据在NRFF51822处理器和NB模块211之间的来回传输；
NRFF51822处理器的引脚19接锁梁防剪电路8，锁梁防剪电路8的双向防静电管ED1并联在U型锁梁4的两端，并且分别接在三级管Q5的基极和发射极上，剪断U型锁梁4后，三极管BC导通接高电阻，锁梁防剪电路8内的电流为I＝0，此时通过检测到电流跳变信号，传送至NRFF51822处理器内；
NRFF51822的引脚8、47和48和驱动电路9芯片U5的引脚47、2和48连接，并在电平发生变化时驱动电机3旋转。
NB模块211的引脚22、23、24和25分别接SIM卡212芯片U8的引脚3、8、6和7建立的网络和远端后台建立联系，上报锁状态、信号、电量、开关锁记录、基站位置数据。
微控制器21为NRF51822蓝牙芯片，指纹处理器22为AS602指纹识别芯片，NRF51822蓝牙芯片是功能强大、高灵活性的多协议，非常适用于Bluetooth低功耗和2.4GHz超低功耗无线应用，嵌入式2.4GHz收发器支持蓝牙低功耗及2.4GHz运作，作为物联网连接的媒介，将锁具内部的开关锁记录，开关锁时间，通过窄带物联网，联系至云端后台，通过搭载在锁体上的处理器对各指纹、电流信号进行逻辑判断，独立完成断梁报警、正常开锁/休眠、独立定时上传数据等功能，唤醒锁体的两路逻辑主要对应正常人工操作。可以选择开锁或是回传数据，不唤醒锁体的两路逻辑主要对应防盗操作，主动检测锁梁高阻电流，根据电流大小和其他条件综合判断是否发出报警。
综上所述，本窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具，指纹传感器13接收指纹，指纹处理器22对指纹信号识别对比，判断是否与录入的指纹数据相同，指纹相同则微控制器21控制电机3旋转，锁舌6从第二卡槽412上脱离，第一弹簧31将锁杆41向外顶出开锁，指纹不同则无法开锁，通过将高电阻串联在U型锁梁4回路中，当U型锁梁4被剪断时，微控制器21上传报警数据，降低功耗的同时也提高安全性能，将锁具内部的开关锁记录，开关锁时间，通过窄带物联网，联系至云端后台，通过搭载在锁体上的处理器对各指纹、电流信号进行逻辑判断，独立完成断梁报警、正常开锁/休眠、独立定时上传数据等功能，唤醒锁体的两路逻辑主要对应正常人工操作。可以选择开锁或是回传数据，不唤醒锁体的两路逻辑主要对应防盗操作，主动检测锁梁高阻电流，根据电流大小和其他条件综合判断是否发出报警。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具，包括锁身(1)，其特征在于：所述锁身(1)的内腔中安装电路板(2)和电机(3)，锁身(1)的顶面对称加工与锁身(1)内腔相通的第一锁孔(11)和第二锁孔(12)，第一锁孔(11)和第二锁孔(12)内插入U型锁梁(4)的两端；
所述U型锁梁(4)位于第一锁孔(11)内部的端口上连接活动的锁杆(41)，锁杆(41)的底端与电机(3)旋转的电机轴通过键销固定，锁杆(41)和两侧壁上分别开设相互对称的第一卡槽(411)和第二卡槽(412)，锁杆(41)的端口和电机(3)之间连接有套在电机轴外部的第一弹簧(31)，电机(3)控制锁杆(41)旋转从第一卡槽(411)和第二卡槽(412)内脱离或者卡入，所述第一卡槽(411)内旋入固定针(5)，固定针(5)与锁身(1)内壁相接的，第二卡槽(412)内旋入锁舌(6)，锁舌(6)的端口上连接与锁身(1)内壁相接的第二弹簧(61)；
所述电路板(2)上分别锡焊微控制器(21)、指纹处理器(22)和电池(23)，电池(23)和微控制器(21)通过导线和电机(3)电性连接，指纹处理器(22)和微控制器(21)连接，锁身(1)的正面上安装有与指纹处理器(22)相接的指纹传感器(13)。
2.根据权利要求1所述的窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具，其特征在于，所述微控制器(21)的型号为NRFF51822处理器，控制物联网的NB模块(211)以及与用于数据之间传输的SIM卡(212)，触发指纹传感器(13)发送信号至指纹处理器(22)内信号处理的触摸唤醒锁电路(7)，U型锁梁(4)内接的双向防静电管ED1与NRFF51822处理器连接的锁梁防剪电路(8)，控制电机(3)旋转的驱动电路(9)。
3.根据权利要求1所述的窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具，其特征在于，所述电路板(2)上连接的充电接口位于锁身(1)的底面，并在充电接口上套有充电胶塞。
4.根据权利要求2所述的窄带物联网的低功耗防盗窃报警的智能锁具，其特征在于，所述NRFF51822处理器的引脚11接NB模块(211)芯片U6的引脚24和25，让NB模块(211)进入深度睡眠模式；
所述的NRFF51822处理器的引脚9接触摸唤醒锁电路(7)，触摸唤醒锁电路(7)上连接的感应头和双向防静电管D38接地，感应头在受到触摸时其电容值发生改变，被NRFF51822处理器内置电路检测，唤醒锁梁防剪电路(8)，同时采用霍尔开关与NRFF51822处理器的中断口连接，检测锁的开/关状态；
所述的NRFF51822处理器的引脚16经过三级管Q3接NB模块(211)芯片U6的引脚15使其复位；
所述的NRFF51822处理器的引脚15和16分别与三级管Q2发射极和三级管Q3集电极的连接，三级管Q2集电极和三级管Q3的发射极与NB模块(211)芯片U6的引脚1和2连接，用于数据在NRFF51822处理器和NB模块(211)之间的来回传输；
所述的NRFF51822处理器的引脚19接锁梁防剪电路(8)，锁梁防剪电路(8)的双向防静电管ED1并联在U型锁梁(4)的两端，并且分别接在三级管Q5的基极和发射极上，剪断U型锁梁(4)后，三极管BC导通接高电阻，锁梁防剪电路(8)内的电流为I＝0，此时通过检测到电压跳变信号，传送至NRFF51822处理器内；
所述的NRFF51822处理器的引脚24接的时钟电路接口和引脚23接的复位通过SW2连接，SW2的按下后使其复位；
所述的NRFF51822的引脚8、47和48和驱动电路(9)芯片U5的引脚47、2和48连接，并在电平发生变化时驱动电机(3)旋转。
所述的NB模块(211)的引脚22、23、24和25分别接SIM卡(212)芯片U8的引脚3、8、6和7建立的网络和远端后台建立联系，上报锁状态、信号、电量、开关锁记录、基站位置数据。
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