CN111770485A - 一种智能电子门牌管理系统 - Google Patents

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CN111770485A CN202010699362.XA CN202010699362A CN111770485A CN 111770485 A CN111770485 A CN 111770485A CN 202010699362 A CN202010699362 A CN 202010699362A CN 111770485 A CN111770485 A CN 111770485A
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朱小梅
陈守用
柯宏辉
陈先财
陈剑伟
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ZHONGFUTONG GROUP Co.,Ltd.
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Abstract

本发明涉及一种智能电子门牌管理系统，包括电子门牌及服务器。所述电子门牌包括主控处理器、数据采集模块、电源模块、通信模块及存储器；所述数据采集模块包括方位检测传感器、高程测量传感器及温湿度传感器，所述方位检测传感器用于采集电子门牌的安装方位角，所述高程测量传感器用于采集电子门牌当前位置的高程，所述温湿度传感器用于采集电子门牌周边环境的温度和湿度；所述存储器还用于存储电子门牌的标准地址信息；所述主控处理器用于将数据采集模块采集的数据存储于存储器，及定时将存储器中存储的数据发送至服务器。将数据采集模块采集的数据存储在存储器中，并发送至移动终端或者服务器中，进而增加电子门牌对周边环境的感知。

Description

一种智能电子门牌管理系统
技术领域
本发明涉及电子门牌技术领域，特别涉及一种智能电子门牌管理系统。
背景技术
门牌是置于门上标明户籍的牌子或者钉在门上标明街道名称和房子号码的牌子，传统的门牌通常是纸质或者铁质的牌子，这种牌子只要用于显示门牌号，门牌功能单一。而现有中虽然也有一些功能丰富的电子门牌，如申请号为201921332351.7公开的一种多功能门牌，可以通过显示器显示存储的信息及增加了充电功能，如申请号为201610737542.6公开的一种智能多功能电子门牌系统，可以显示门牌信息及实现抄表，但不管是传统门牌或者电子门牌，无法对其周边环境感知。
发明内容
为此，需要提供一种智能电子门牌管理系统，解决现有电子门牌无法对周边环境进行感知的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种智能电子门牌管理系统，包括电子门牌及服务器。
所述电子门牌包括主控处理器、数据采集模块、电源模块、通信模块及存储器；
所述数据采集模块、通信模块及存储器连接于主控芯片；
所述数据采集模块包括方位检测传感器、高程测量传感器及温湿度传感器，所述方位检测传感器用于采集电子门牌的安装方位角，所述高程测量传感器用于采集电子门牌当前位置的高程，所述温湿度传感器用于采集电子门牌周边环境的温度和湿度；
所述存储器还用于存储电子门牌的标准地址信息；
所述主控处理器用于将数据采集模块采集的数据存储于存储器，及定时将存储器中存储的数据发送至服务器；
所述电源模块用于主控处理器、数据采集模块、通信模块及存储器供电。
进一步优化，所述数据采集模块还包括三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器连接于主控处理器；
所述主控处理器还用于根据三轴加速度传感器测量的加速度判断电子门牌是否跌落或者被拆卸，当判断电子门牌跌落或者被拆卸后，向服务器发送报警信号。
进一步优化，所述方位检测传感器为地磁传感器。
进一步优化，所述高程测量传感器为气压传感器。
进一步优化，所述通信模块包括NB-IoT模块，所述NB-IoT模块用于与服务器建立通信连接。
进一步优化，所述主控处理器为低功耗蓝牙双核Cortex M3+Cortex M0主控芯片cc2640；所述通信模块还包括蓝牙天线，所述蓝牙天线连接于主控处理器；
所述主控处理器还用于通过蓝牙天线与移动终端建立蓝牙连接，并当接收到移动终端发送的数据请求指令后，将存储器内存储的数据发送至移动终端。
进一步优化，还包括智能门锁，所述智能门锁包括主控MCU芯片、蓝牙模块、驱动电机及门锁电池；所述蓝牙模块及驱动电机连接于主控MCU芯片，所述主控MCU芯片用于当通过蓝牙模块接收到具有开锁权限的移动终端发送的开锁指令后，控制驱动电机进行解锁，并生成开锁日志，通过蓝牙模块将开锁日志发送至与所述智能门锁绑定的电子门锁；
所述主控处理器还用于当接收到移动终端的开锁请求后，对移动终端进行校验，当校验通过后，向移动终端发送开锁权限，及接收到智能门锁发送的开锁日志后，存储与存储器中，并定时将开锁日志上报服务器；
所述门锁电池用于为主控MCU芯片、蓝牙模块及驱动电机供电。
进一步优化，所述智能门锁还包括RFID模块，所述RFID模块连接于主控MCU芯片，所述RFID模块用于读取用户身份信息；所述主控MCU芯片还用于当判断RFID模块读取的用户身份信息符合开锁权限时，控制驱动电机进行解锁，并生成开锁日志，通过蓝牙模块将开锁日志发送至与所述智能门锁绑定的电子门锁。
进一步优化，所述智能门锁还包括低电量检测单元及报警单元，所述低电量检测单元及报警单元连接于主控MCU芯片，所述低电量检测单元用于检测门锁电池的电量；
所述主控MCU芯片还用于当检测到门锁电池的电量低于预设电量时，控制报警单元进行报警。
进一步优化，还包括管理终端，所述管理终端用于对电子门牌进行配置。
区别于现有技术，上述技术方案，通过在电子门牌内设置数据采集模块，主控处理器通过温度传感器感知电子门牌周边环境的温度和湿度，通过方位检测传感器检测电子门牌的安装方位角，进而感知电子门牌的正面朝向，通过高程测量传感器检测门牌当前位置的高程，进而感知门牌的安装高度；主控处理器将数据采集模块采集的数据存储在存储器中，可以通过通信模块将存储器中存储的数据发送至移动终端或者服务器中，进而增加电子门牌对周边环境的感知，使得当电子门牌出现问题后，能够及时对出现问题的电子门牌进行处理。
附图说明
图1为具体实施方式所述智能电子门牌管理系统的一种结构示意图；
图2为具体实施方式所述电子门牌的一种结构示意图；
图3为具体实施方式所述智能门锁的一种结构示意图。
附图标记说明：
110、电子门牌，
1110、主控处理器；
1111.蓝牙天线；
1121、地磁传感器，
1122、气压传感器，
1123、温湿度传感器，
1124、三轴加速度传感器，
1130、NB-IoT模块；
1141、充放电管理单元，
1142、锂电池，
1143、稳压单元，
1150、存储器，
1160、应急按键，
120、服务器，
130、智能门锁，
140、管理终端，
210、主控MCU芯片，
220、蓝牙模块，
230、驱动电机，
240、门锁电池，
250、RFID模块，
260、低电量检测单元，
270、报警单元。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1-2，本实施例提供了一种智能电子门牌管理系统，包括电子门牌110及服务器120。
所述电子门牌110包括主控处理器1110、数据采集模块、电源模块、通信模块及存储器1150；
所述数据采集模块、通信模块及存储器1150连接于主控芯片；
所述数据采集模块包括方位检测传感器、高程测量传感器及温湿度传感器1123，所述方位检测传感器用于采集电子门牌110的安装方位角，所述高程测量传感器用于采集电子门牌110当前位置的高程，所述温湿度传感器1123用于采集电子门牌110周边环境的温度和湿度；
所述存储器1150还用于存储电子门牌110的标准地址信息；其中，存储器1150采用128M-bit/16M-byte大容量的WINBOND芯片W25Q128FV，用于存储电子门牌110的配置信息、用户信息及数据采集模块采集的数据的备份；
所述电源模块用于主控处理器1110、数据采集模块、通信模块及存储器1150供电。
所述主控处理器1110用于将数据采集模块采集的数据存储于存储器1150，及定时将存储器1150中存储的数据发送至服务器120。
通过在电子门牌110内设置数据采集模块，主控处理器1110通过温度传感器感知电子门牌110周边环境的温度和湿度，通过方位检测传感器检测电子门牌110的安装方位角，进而感知电子门牌110的正面朝向，通过高程测量传感器检测门牌当前位置的高程，进而感知门牌的安装高度；主控处理器1110将数据采集模块采集的数据存储在存储器1150中，可以通过通信模块将存储器1150中存储的数据发送至移动终端或者服务器120中，进而增加电子门牌110对周边环境的感知，使得当电子门牌110出现问题后，能够及时对出现问题的电子门牌110进行处理。
在本实施例中，为了进一步增加电子门牌110的感知能力，解决无法及时处理电子门牌110跌落或者被拆卸的问题，所述数据采集模块还包括三轴加速度传感器1124，所述三轴加速度传感器1124连接于主控处理器1110；
所述主控处理器1110还用于根据三轴加速度传感器1124测量的加速度判断电子门牌110是否跌落或者被拆卸，当判断电子门牌110跌落或者被拆卸后，向服务器120发送报警信号。
通过三轴加速度传感器1124检测到的加速度变化进行判断电子门牌110是否跌落或者被拆卸，当三轴加速度传感器1124检测到的加速度出现较大的变化时，如加速度的变化值的绝对值超过预设加速度值时，则判断电子门牌110出现跌落或者被被拆卸的情况，当出现这种情况时，主控处理器1110可以通过通信模块向移动终端或者服务器120发送报警信号。使得相关人员可以及时处理。其中，三轴加速度传感器1124采用3轴加速度计BMA250，这种3轴加速度计不仅小和薄，而且超低功耗，分辨率高(13位)，测量范围达16g，数字输出数据为16位二进制补码格式，主控处理器1110可以通过SPI或I2C数字接口访问。
在本实施例中，所述方位检测传感器为地磁传感器1121。地磁传感器1121选用罗伯特·博世BMM150，BMM150是一种低功耗、低噪声的3轴数字地磁传感器1121，可以通过该地磁传感器1121检测电子门牌110的安装方位角，进而感知门牌的正面朝向。
在本实施例中，所述高程测量传感器为气压传感器1122。气压传感器1122采用罗伯特·博世BMP280，BMP280运行低噪声，支持新过滤模式和SPI接口，主要应用于新兴的室内导航的应用，而在电子门牌110中嵌入气压传感器1122用于检测电子门牌110的当前位置的高程，以感知电子门牌110的安装高度。
在本实施例中，为了减少电子门牌110在通信的上消耗，所述通信模块包括NB-IoT模块1130，所述NB-IoT模块1130用于与服务器120建立通信连接。通过NB-IoT模块1130与服务器120建立通信连接，通过NB-IoT模块1130将数据发送到服务器120中，可以减少通信上的消耗。其中，NB-IoT模块1130采用型号为BC26的NB-IoT模块1130；该NB-IoT模块1130是一款高性能、低功耗的NB-IoT系列模块，通过NB-IoT无线电通信协议(3GPPRel.13和3GPPRel.14*)，NB-IoT模块1130BC26可以与网络运营商的基础设备建立通信，电子门牌110嵌入该NB-IoT模块1130实现与服务器120的数据通讯。
进一步优化，所述主控处理器1110为低功耗蓝牙双核Cortex M3+Cortex M0主控芯片cc2640；所述通信模块还包括蓝牙天线1111，所述蓝牙天线1111连接于主控处理器1110；
所述主控处理器1110还用于通过蓝牙天线1111与移动终端建立蓝牙连接，并当接收到移动终端发送的数据请求指令后，将存储器1150内存储的数据发送至移动终端。
主控处理器1110采用低功耗蓝牙双核Cortex M3+Cortex M0主控芯片cc2640，cc2640支持蓝牙5.0通讯协议，通过蓝牙天线1111可以与移动终端建立蓝牙连接，实现与移动终端的数据交互。其中，cc2640与NB-IoT模块1130的通讯接口采用UART方式，通过AT指令访问NB-IoT模块1130。其中，NB-IoT模块1130平时处于低功耗待机模式，当收到系统响应后立即切换到正常模式，在执行完任务后转入低功耗待机模式。cc2640与地磁传感器1121、气压传感器1122及温湿度传感器1123均采用I2C总线方式进行通讯，cc2640会周期性向传感器发出使能信号并请求数据，收到数据后，将相应传感器置为静能模式，降低功耗。Cc2640与存储器1150通讯接口采用SPI总线方式，存储器1150是用于存储电子门牌110的配置信息及用户信息的存储。
其中，移动终端可以通过扫描电子门牌110上的二维码与电子门牌110建立蓝牙连接，并向电子门牌110发送数据请求指令，当电子门牌110接收到服务器120发送的数据请求指令后，将存储器1150内存储的数据发送至移动终端。
在本实例中，为了能够提供稳定的工作电压，所述电源模块包括锂电池1142、稳压单元1143及充放电管理单元1141，所述锂电池1142通过稳压单元1143连接于存储器11501150、数据采集模块、通信模块及主控处理器1110，所述充放电管理单元1141连接于锂电池1142及主控处理器1110。通过稳压单元1143可以确保锂电池1142可以在低压的情况下保证电子门牌110能够正常工作，其中，稳压单元1143采用具有升降压功能的DC/DC电压稳压芯片SFM6603，而充放电管理单元1141采用快速充电芯片IP5305，当电子门牌110在正常工作情况下时，该充放电管理单元1141处于待机状态，电子门牌110的主控处理器1110定期通过MCU I0来唤醒IP5305，而当IP5305被唤醒后将锂电池1142的电量的状态传递给主控处理器1110，并上报给服务器120。锂电池1142采用3.7V聚合物型5000毫安锂电池，电池尺寸90mm*60mm*7mm(长*宽*高)。
在本实施例中，还包括应急按键1160，所述应急按键1160连接于主控处理器1110。当出现紧急情况下，可以通过应急按键1160触发一键报警功能，向服务器120或者移动终端发送紧急报警信号，可以及时对紧急情况进行处理。
请参阅图3，在本实施例中，还可以实现智能门锁130的开启，管理系统还包括智能门锁130，所述智能门锁130包括主控MCU芯片210、蓝牙模块220、驱动电机230及门锁电池240；所述蓝牙模块220及驱动电机230连接于主控MCU芯片210，所述主控MCU芯片210用于当通过蓝牙模块220接收到具有开锁权限的移动终端发送的开锁指令后，控制驱动电机230进行解锁，并生成开锁日志，通过蓝牙模块220将开锁日志发送至与所述智能门锁130绑定的电子门锁；
所述主控处理器1110还用于当接收到移动终端的开锁请求后，对移动终端进行校验，当校验通过后，向移动终端发送开锁权限，及接收到智能门锁130发送的开锁日志后，存储与存储器1150中，并定时将开锁日志上报服务器120；
所述门锁电池240用于为主控MCU芯片210、蓝牙模块220及驱动电机230供电。
当移动终端需要开启智能门锁130时，首先与电子门牌110建立通信连接，然后向电子门牌110发送开锁请求，当电子门牌110接收到开锁请求后，对移动终端进行校验，当校验通过后，则向移动终端发送开锁权限，其中开锁权限中包括与对应的智能门牌的蓝牙ID及连接秘钥，使得移动终端可以通过蓝牙ID及连接秘钥与智能门锁130建立蓝牙连接，当与智能门锁130建立蓝牙连接后，向智能门锁130发送开锁指令，而智能门锁130的主控MCU芯片210通过蓝牙模块220接收到移动终端的开锁请求后，控制驱动电机230进行解锁，然后生成开锁日志，发送至电子门锁；而电子门牌110的主控处理器1110接收到智能门锁130发送的开锁日志后，将其存储在存储器1150中，同时上报服务器120。
在本实施例中，也可以通过其他方式进行对智能门锁130解锁，所述智能门锁130还包括RFID模块250，所述RFID模块250连接于主控MCU芯片210，所述RFID模块250用于读取用户身份信息；所述主控MCU芯片210还用于当判断RFID模块250读取的用户身份信息符合开锁权限时，控制驱动电机230进行解锁，并生成开锁日志，通过蓝牙模块220将开锁日志发送至与所述智能门锁130绑定的电子门锁。用户也可以通过身份卡对智能门锁130进行解锁，当智能门锁130上的RFID模块250读取到用户的身份卡上的用户身份信息后，主控MCU芯片210判断读取的用户身份信息是否符合开锁权限，若符合，则控制驱动电机230进行解锁，使得用户可以通过其他方式实现开锁。其中，也可以在智能门锁130上设置机械开锁部件，使得用户也可以通过钥匙对智能门锁130进行解锁。
其中，主控MCU芯片210采用低功耗cortex-M0处理器RTM32L71RBT，蓝牙模块220采用TI cc2640超低功耗双核蓝牙SOC芯片。
在本实施例中，所述智能门锁130还包括低电量检测单元260及报警单元270，所述低电量检测单元260及报警单元270连接于主控MCU芯片210，所述低电量检测单元260用于检测门锁电池240的电量；
所述主控MCU芯片210还用于当检测到门锁电池240的电量低于预设电量时，控制报警单元270进行报警。
智能门锁130内嵌低电量检测单元260及报警单元270，当门锁电池240的电压过低时，则主控MCU芯片210会控制报警单元270发出报警信息，以提示用户更换电池或者对电池进行充电，其中，报警单元270可以为蜂鸣器，蜂鸣器可以发送报警声提示用户更换电池或者为电池充电。
在本实施例中，智能门锁130还包括安全认证模块，安全认证模块连接于主控MCU芯片210，安全认证模块为内置国密算法的硬件加密芯片，硬件加密芯片与主控MCU芯片210连接，能够提供身份认证，秘钥协商、数据加密、关键数据存储等安全功能，可有效防御传输链路中信息的泄漏。硬件加密芯片采用国密级加密芯片IC209，其内嵌安全8位CPU核，使得智能门锁130增加篡改检测功能，可以保护敏感数据和秘钥，IC209具备不可篡改的独一无二ID，该ID在云端备案，所有信息都以该ID为基础加密，同时其内置通过FIPS认证的金融级硬件加密引擎，支持DES、RSA、SHA-1/256、SM2、SM3、SM4等安全系列金融级标准算法与国密算法，通过高安全的认证和防护中，可以有效防御传输链路中信息泄漏。
其中，智能门锁130内还设有防特斯拉线圈恶意开锁电路，当门锁被特斯拉线圈恶意破坏时，智能门锁130内设计的防特斯拉线圈恶意开锁电路可以有效应对这种电磁干扰措施，保障智能门锁130安全可靠。
在本实施例中，智能门锁130还包括调试接口，调试接口连接于主控MCU芯片210，用于智能门锁130的调试和维护，调试接口可以采用无线通信接口和有线调试接口，无线通信接口采用蓝牙形式，有线调试接口采用SWD调试接口或者Micro-USB调试接口，便于设备调试和维护。
在本实施例中，为了方便新的电子门牌110与服务器120绑定，还包括管理终端140，所述管理终端140用于对电子门牌110进行配置。当电子门牌110需要与服务器120绑定时，首先通过管理终端140与电子门牌110建立通信连接，其中，管理终端140可以通过扫描电子门牌110上的二维码与电子门牌110建立蓝牙连接，并读取电子门牌110的信息，管理终端140请求服务器120同意配置电子门牌110，服务器120接收到管理终端140请求后，返回同意配置电子门牌110的信息，管理终端140向电子门牌110发送请求配置命令，电子门牌110向服务器120确认是否同意配置，当确认同意配置后，同意管理终端140对电子门牌110的配置，接收管理终端140配置的新的信息，并完成保存，其中新的信息包括标准地址信息；电子门牌110将新的信息同步到服务器120中，并将结果反馈至管理终端140，服务器120接收到电子门牌110发送的信息后，完成相关操作，如存储该信息，将结果反馈至管理终端140，结束电子门牌110的配置操作，完成对电子门牌110的配置。
其中，管理终端140也可以用于电子门牌110与智能门锁130的绑定，首先管理终端140与电子门牌110建立蓝牙连接读取电子门牌110的门牌信息，然后与智慧门锁建立蓝牙连接，读取智能门锁130的门锁信息，然后将门锁信息写入电子门牌110中，将门牌信息写入智能门锁130中，电子门牌110及智能门锁130在写入信息后向管理终端140反馈相关处理结果。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能电子门牌管理系统，其特征在于，包括电子门牌及服务器。
所述电子门牌包括主控处理器、数据采集模块、电源模块、通信模块及存储器；
所述数据采集模块、通信模块及存储器连接于主控芯片；
所述数据采集模块包括方位检测传感器、高程测量传感器及温湿度传感器，所述方位检测传感器用于采集电子门牌的安装方位角，所述高程测量传感器用于采集电子门牌当前位置的高程，所述温湿度传感器用于采集电子门牌周边环境的温度和湿度；
所述存储器还用于存储电子门牌的标准地址信息；
所述主控处理器用于将数据采集模块采集的数据存储于存储器，及定时将存储器中存储的数据发送至服务器；
所述电源模块用于主控处理器、数据采集模块、通信模块及存储器供电。
2.根据权利要求1所述智能电子门牌管理系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器连接于主控处理器；
所述主控处理器还用于根据三轴加速度传感器测量的加速度判断电子门牌是否跌落或者被拆卸，当判断电子门牌跌落或者被拆卸后，向服务器发送报警信号。
3.根据权利要求1所述智能电子门牌管理系统，其特征在于，所述方位检测传感器为地磁传感器。
4.根据权利要求1所述智能电子门牌管理系统，其特征在于，所述高程测量传感器为气压传感器。
5.根据权利要求1所述智能电子门牌管理系统，其特征在于，所述通信模块包括NB-IoT模块，所述NB-IoT模块用于与服务器建立通信连接。
6.根据权利要求1所述智能电子门牌管理系统，其特征在于，所述主控处理器为低功耗蓝牙双核Cortex M3+Cortex M0主控芯片cc2640；所述通信模块还包括蓝牙天线，所述蓝牙天线连接于主控处理器；
所述主控处理器还用于通过蓝牙天线与移动终端建立蓝牙连接，并当接收到移动终端发送的数据请求指令后，将存储器内存储的数据发送至移动终端。
7.根据权利要求6所述智能电子门牌管理系统，其特征在于，还包括智能门锁，所述智能门锁包括主控MCU芯片、蓝牙模块、驱动电机及门锁电池；所述蓝牙模块及驱动电机连接于主控MCU芯片，所述主控MCU芯片用于当通过蓝牙模块接收到具有开锁权限的移动终端发送的开锁指令后，控制驱动电机进行解锁，并生成开锁日志，通过蓝牙模块将开锁日志发送至与所述智能门锁绑定的电子门锁；
所述主控处理器还用于当接收到移动终端的开锁请求后，对移动终端进行校验，当校验通过后，向移动终端发送开锁权限，及接收到智能门锁发送的开锁日志后，存储与存储器中，并定时将开锁日志上报服务器；
所述门锁电池用于为主控MCU芯片、蓝牙模块及驱动电机供电。
8.根据权利要求7所述智能电子门牌管理系统，其特征在于，所述智能门锁还包括RFID模块，所述RFID模块连接于主控MCU芯片，所述RFID模块用于读取用户身份信息；所述主控MCU芯片还用于当判断RFID模块读取的用户身份信息符合开锁权限时，控制驱动电机进行解锁，并生成开锁日志，通过蓝牙模块将开锁日志发送至与所述智能门锁绑定的电子门锁。
9.根据权利要求7所述智能电子门牌管理系统，其特征在于，所述智能门锁还包括低电量检测单元及报警单元，所述低电量检测单元及报警单元连接于主控MCU芯片，所述低电量检测单元用于检测门锁电池的电量；
所述主控MCU芯片还用于当检测到门锁电池的电量低于预设电量时，控制报警单元进行报警。
10.根据权利要求1所述智能电子门牌管理系统，其特征在于，还包括管理终端，所述管理终端用于对电子门牌进行配置。
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