CN114360111B - 一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统及方法，系统包括：远程服务器、智能锁终端和客户端；远程服务器产出在不同时间段生效的密钥数组发送给智能锁终端；客户端向远程服务器发送获取密钥请求，根据获取的密钥对时间戳进行加密再将加密结果发送给智能锁终端；智能锁终端将相应时间段的密钥对时间戳进行加密后与加密结果进行对比，当加密结果相同时开锁，否则向客户端发送开锁失败信息。采用该系统在开锁完成后如果可以和远程服务器，则由远程服务器产生新的密钥数组，智能锁终端进行同步更新。若暂时无法通信，控制模块和远程服务器则将利用预先确定的算法来对密钥的生效时间进行修改，避免多次短时间使用同个密钥，提高了安全性。

Description

一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统及方法

技术领域

本发明属于自行车智能监测技术领域，涉及一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统及方法。

背景技术

如今的智能自行车锁是在原有机械锁的基础上结合物联网技术如GPS、北斗等定位技术和GPRS、NB-IOT、NFC等通信技术以及传感器、蜂鸣器等发展而来，智能锁相对于原始的机械锁，虽然具有一定的智能性，但是安全性、实用性以及可靠性不高，云端也没有充分利用边缘端提供的位置、速度等信息，充分发挥出其在物联网中的应用，如没能利用现有技术实现交通工具的智能管理。主要问题如下：

(1)通过云端边缘端的远程通信来进行智能锁开锁花费时间长。

(2)现有市场上存在的智能锁电源供电受限，为使用者造成不便。

(3)在无法使用远程通信时，无法保证正常安全开锁。

(4)先前的蓝牙开锁，功耗高，安全性低。而使用BLE需要定位信息完成开锁，过程繁琐。

(5)当今的智能锁主要针对与共享单车，忽视了私人自行车的需求。

(6)使用NFC离线改密控制方法，虽然实现了离线安全开锁，但需要多次进行手机与云服务器的通信，每使用一次，就要进行新的密钥生成、上传、检验和存储，消耗大量时间、功耗高。(我们的降低了功耗)

(7)边缘端通过手机和云端进行通信时，违法分子可以使用类似中间人攻击的手段来窃取传输的信息，可以获得传输的密钥，从而实现非法开锁。

(8)当无法获得定位信息时，如在隧道、地下车库和偏僻地区，智能锁无法安全智能的防盗。

(9)将自己配有智能锁的自行车借给其他人时，面临授权复杂缓慢，直接提供开锁密码让车主面临是否要事后修改密码的尴尬。

(10)目前高校自行车监管困难，无智能有效的管理系统。

(11)在动态调整自行车停放区域和停放时间以及相应的自行车监管方面存在空白。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统及方法，通过远程服务器一次性生成多个密钥，智能锁终端对其进行离线存储，同时密钥与时间相对应，不同的时间加密得到的结果是不同的，开锁成功后会对密钥进行更新处理，增加了开锁的安全性。

本发明提供一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统，包括：远程服务器、智能锁终端和客户端；

所述远程服务器用于产出多个在不同时间段生效的密匙构成密钥数组并发送给智能锁终端进行存储；

所述客户端用于向远程服务器发送获取密钥请求，并根据获取的密钥对时间戳进行加密再将加密结果发送给智能锁终端进行校验；

所述智能锁终端将相应时间段的密钥对时间戳进行加密后与客户端发送的加密结果进行对比，当加密结果相同时进行开锁，否则向客户端发送开锁失败信息。

在本发明的基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统中，还包括设置在车轮上的用于产生电流脉冲的电磁感应装置；所述电磁感应装置包括多个磁体和电感线圈；所述电感线圈使用柔性塑料覆盖包裹后固定在自行车前叉或后叉位置，多个磁体采用在自行车辐条中添加磁性物质制成或辐条上固定永磁体制成。

在本发明的基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统中，所述智能锁终端包括：控制模块以及分别与控制模块相连接的开锁电机、蜂鸣器、电池模块、电磁供电模块、脉冲测速模块、定位模块、GPRS通信模块和第一NFC通信模块；

所述电磁供电模块分别与电池模块和电磁感应装置相连接，将电流脉冲转换成直流电后对控制模块进行供电并对电池模块进行充电；

所述脉冲测速模块与电磁感应装置相连接用于测量两个脉冲信号的间隔时间和产生的脉冲数并发送给控制模块，控制模块根据两个脉冲间隔内自行车移动距离、脉冲数和两个脉冲信号的间隔时间计算总体行驶距离和速度；

所述定位模块用于获取位置信息；

所述GPRS通信模块用于与远程服务器进行通讯接收密匙数组并发送速度、位置信息和停放时间；

所述第一NFC通信模块用于与客户端进行通讯接收加密结果并发送开锁成功信息；

所述控制模块用于将相应时间段的密钥对时间戳进行加密后与客户端发送的加密结果进行对比，当加密结果相同时控制开锁电机开锁，否则向客户端发送开锁失败信息；

所述蜂鸣器用于当自行车处于停放状态时，若控制模块检测到电磁供电模块有电流产生且持续检测到电流时间超过阈值时，进行防盗报警。

在本发明的基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统中，所述客户端包括4G通信模块、第二NFC通信模块和时间戳加密模块；所述客户端通过4G通信模块与远程服务器进行通信发送获取密钥请求、开锁成功信息、开锁失败信息并接收密钥；所述时间戳加密模块用于根据获取的密钥对时间戳进行加密；所述第二NFC通信模块用于与第一NFC通信模块通信并将加密结果发送给智能锁终端的控制模块进行校验。

在本发明的基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统中，所述远程服务器包括密钥分发模块、监测管理模块和远程通信模块；

所述密钥分发模块用于产出多个在不同时间段生效的密匙数组，并在接收到开锁成功信息后对密钥数组向前循环进行更新；

所述远程通信模块用于向智能锁终端发送密钥数组，并根据获取密钥请求向客户端发送当前时段对应的密钥；

所述监测管理模块用于存储停车区域和停车时间信息，并对自行车的速度和位置信息进行分析，当停放在违停区域时向客户端发送违停信息，当自行车离开停车区域时根据控制模块上报的停放时间判断是否超时并向客户端发送超时违规信息。

在本发明的基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统中，所述系统还包括太阳能供电单元，通过太阳能板对智能锁终端的电池模块进行供电。

本发明还提供一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统的防盗方法，包括：

步骤1：远程服务器产出多个在不同时间段生效的密匙过构成密钥数组并发送给智能锁终端进行存储；

步骤2：客户端向远程服务器发送获取密钥请求，并根据获取的密钥对时间戳进行加密再将加密结果发送给智能锁终端进行校验；

步骤3：智能锁终端将相应的密钥对时间戳进行加密后与客户端发送的加密结果进行对比，当加密结果相同时进行开锁，否则向客户端发送开锁失败信息。

在本发明的基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统的防盗方法中，所述步骤2具体包括：

步骤2.1：客户端向远程服务器发送获取密钥请求；

步骤2.2：远程服务器向客户端发送当前时间段对应的密钥；

步骤2.3：客户端根据MD5非对称加密算法来对当前时间戳进行加密，将加密结果发送至智能锁终端。

在本发明的基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统的防盗方法中，所述步骤3具体包括：

步骤3.1：智能锁终端找到对应时间戳的密钥，使用加密算法对当前的时间戳进行加密处理；

步骤3.2：并将结果与客户端发送的加密结果进行对比验证；

步骤3.3：当加密结果不同时，向客户端发送开锁失败信息；当加密结果相同时，进行开锁并检测是否能与远程服务器通信；

步骤3.4：当不能通信时，通过客户端向远程服务器发送开锁成功信息，并对密钥数组向前循环进行更新，远程服务器根据开锁成功信息对密钥数组进行相同更新操作；

步骤3.5：当能通信时，智能锁终端向远程服务器发送密钥更新请求，远程服务器对密钥数组向前循环更新后同步发送至智能锁终端。

在本发明的基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统的防盗方法中，所述方法还包括：

步骤4：远程服务器根据存储的停车区域和停车时间信息，对自行车的速度和位置信息进行分析，当判断自行车停放在违停区域时向客户端发送违停信息；当自行车离开停车区域时根据控制模块上报的停放时间判断是否超时并向客户端发送超时违规信息；

步骤5：智能锁终端检测到电磁供电模块有电流产生且持续检测到电流时间超过阈值时，进行防盗报警。

本发明的一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统及方法，至少具有以下有益效果：

1、相对轮毂电机，成本更低，相对其他在前叉上设置永磁体，轮辐产生电流的方式，避免了使用电刷，结构相对简单，稳定性更强，且提升了用户的骑行感受。

2、采用新式电磁感应辅助供电技术，和太阳能发电板共同为内置存储电池辅助供电，增强续航能力，保证了正常的开锁、通信、定位等功能。

3、通过电源控制芯片检测与电磁感应装置是否长时间持续产生电离流在定位信息无法正常获取时，辅助判定自行车是否是处于非法移动的状态，提高了智能锁的防盗检测的准确性和稳定性。

4、采用NFC近距离点对点通信技术，利用其具有的密钥匹配功能，可以保证近距离安全、快速开锁。

5、同时对密钥解锁进行改进，远程服务器一次性生成多个密钥，智能锁终端对其进行离线存储，同时密钥与时间相对应，不同的时间加密得到的结果是不同的，开锁成功后会对密钥进行更新处理，增加了开锁的安全性，解决了无法远程通信而造成无法开锁的问题，且方便了车主进行自行车的出借，无需进行复杂的授权或者重复设置密码，申请一个密钥便可搞定。使用后或者超过一定时间，该密钥都会失效。

6、提出了离线延迟更新的验证技术，即离线存储密钥，在密钥匹配成功后，便可骑行，之后再进行远程服务器和智能锁终端的密钥同步更新，充分缩少了开锁的时间。同时私人用户可以设置手机与远程服务器同步暂存新的密钥，更能提升开锁的效率，且大幅提高了开锁的安全性和稳定性。此技术可以扩展至私人汽车、门锁、身份等方面的安全验证，以及物联网网络中任意联网的两个终端之间，进行短时间、低频率、快速的安全验证。由局域网内所有终端信任的认证服务器向其中两个终端分别发送相同的与时间对应的密钥数组和本地密钥循环利用规则，两个终端使用类似的手段分别使用自己获得的对应时间的密钥来对时间进行加密，然后互相对比进行身份认证，如果可以与认证服务器通信则同时进行密钥的更新，若暂时无法通信则根据循环规则循环利用密钥，这种身份认证方式不通过两终端之间进行握手协议认证，提高破解难度，避免了现存的很多攻击方式，大大提高了通信的安全性。

7、扩展智能锁的应用，包括但不限于使用自行车智能锁，配合远程服务器对停放位置和信息进行判断，解决了如今难以实施的动态调整交通工具停放区域及停放时间的难题，也实现了对交通工具的智能监管，降低了人力财力损失。且拥有巨大的应用前景，可扩展至汽车的智能监管。

附图说明

图1是本发明的一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统的框图；

图2是本发明的一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗方法的流程图；

图3是违停监管的流程图；

图4是防盗监管的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统，包括：远程服务器、智能锁终端和客户端。

所述远程服务器用于产出多个在不同时间段生效的密匙构成密钥数组并发送给智能锁终端进行存储。所述客户端用于向远程服务器发送获取密钥请求，并根据获取的密钥对时间戳进行加密再将加密结果发送给智能锁终端进行校验。所述智能锁终端将相应时间段的密钥对时间戳进行加密后与客户端发送的加密结果进行对比，当加密结果相同时进行开锁，否则向客户端发送开锁失败信息。

本发明的基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统还包括设置在车轮上的用于产生电流脉冲的电磁感应装置。所述电磁感应装置包括多个磁体和电感线圈；所述电感线圈使用柔性塑料覆盖包裹后固定在自行车前叉或后叉位置，多个磁体采用在自行车辐条中添加磁性物质制成或辐条上固定永磁体制成。在骑行过程中轮辐旋转，因为辐条旋转产生的规律不均匀磁场使电感线圈的磁通量发生改变从而产生电流脉冲。

具体实施时，所述系统还包括太阳能供电单元，通过太阳能板对智能锁终端的电池模块进行供电。

具体实施时，所述智能锁终端包括：控制模块以及分别与控制模块相连接的开锁电机、蜂鸣器、电池模块、电磁供电模块、脉冲测速模块、定位模块、GPRS通信模块和第一NFC通信模块。

所述电磁供电模块分别与电池模块和电磁感应装置相连接，电磁供电模块由整流器和电源控制芯片构成。通过整流器将电磁感应装置产生的电流脉冲转换成直流电后，在电源芯片控制下对控制模块进行供电且可以对电池进行充电。所述脉冲测速模块与电磁感应装置相连接用于测量两个脉冲信号的间隔时间和产生的脉冲数并发送给控制模块，控制模块根据两个脉冲间隔内自行车移动距离、脉冲数和两个脉冲信号的间隔时间计算总体行驶距离和速度。所述定位模块用于获取位置信息，具体采用北斗、GPS等定位模块实现定位，基站进行辅助定位，实现更加精准的自行车定位。所述GPRS通信模块用于与远程服务器进行通讯接收密匙数组并发送速度、位置信息和停放时间。所述第一NFC通信模块用于与客户端进行通讯接收加密结果并发送开锁成功信息或开锁失败信息。所述控制模块用于将相应时间段的密钥对时间戳进行加密后与客户端发送的加密结果进行对比，当加密结果相同时控制开锁电机开锁，否则向客户端发送开锁失败信息。所述蜂鸣器用于当自行车处于停放状态时，若控制模块检测到电磁供电模块有电流产生且持续检测到电流时间超过阈值时，进行防盗报警。

具体实施时，所述客户端包括4G通信模块、第二NFC通信模块和时间戳加密模块；所述客户端通过4G通信模块与远程服务器进行通信发送获取密钥请求、开锁成功信息、开锁失败信息并接收密钥；所述时间戳加密模块用于根据获取的密钥对时间戳进行加密；所述第二NFC通信模块用于与第一NFC通信模块通信并将加密结果发送给智能锁终端的控制模块进行校验。智能锁终端与客户端之间的信息交互，使用NFC通信模块，实现两者的短距离、高速度、低功耗的私密通信。

具体实施时，所述远程服务器包括密钥分发模块、监测管理模块和远程通信模块。所述密钥分发模块用于产出多个在不同时间段生效的密匙数组，并在接收到开锁成功信息后对密钥数组向前循环进行更新。所述远程通信模块用于向智能锁终端发送密钥数组，并根据获取密钥请求向客户端发送当前时段对应的密钥。所述监测管理模块用于存储停车区域和停车时间信息，并对自行车的速度和位置信息进行分析，当停放在违停区域时向客户端发送违停信息；当自行车离开停车区域时根据控制模块上报的停放时间判断是否超时并向客户端发送超时违规信息。

传统的开锁是通过，手机向服务器发送开锁请求，服务器下发开锁命令，由智能锁控制模块实现开锁，但当无法实现服务器和智能锁的通信时，将无法实现开锁。本发明通过远程服务器实现生成对应智能锁终端的密钥，并发送给智能锁终端进行存储，每个智能锁终端在数据库都具有唯一的ID。当智能锁终端可以进行通信时，由控制模块发送请求，远程服务器传输密钥，进行开锁。如果智能锁终端暂时不能实现远程通信，可以通过客户端向远程服务器申请获得密钥，通过NFC通信模块与智能锁终端进行认证开锁，降低了黑客入侵风险。具体的认证过程为：客户端向远程服务器发送开锁请求，远程服务器回复相应时间戳所对应的密钥，客户端根据MD5非对称加密算法来对当前时间戳进行加密，将加密结果发送至智能锁终端，智能锁终端找到对应时间戳的密钥，使用相同的加密算法对当前的时间进行加密处理并与接收的加密结果进行配对验证，失败则回复开锁失败信息。成功则判断智能锁终端是否可以与远程服务器通信，无法通信时将通过客户端回复开锁成功信息至远程服务器，控制模块将对密钥数组向前循环移动一位(或进行其他的操作改变密钥数组与时间的对应)，远程服务器根据开锁成功信息对密钥数组进行相同的操作，从而避免了短时间内使用同一个密钥加密，且可进行多次安全的离线开锁。当可以和远程服务器通信时，智能锁终端发送密钥更新请求，远程服务器产生新的密钥数组，并将新的密钥数组发送至智能锁终端进行更新存储，提升了智能锁终端的安全性。

通过上述介绍可知本发明的技术方案在当智能锁终端无法连接远程服务器时，仍能实现相对安全的开锁。避免了通过手机来更新密钥容易被攻击的问题。同时提高了开锁速度，相对于通过蓝牙开锁更加安全和方便，可以实现，靠近即可开锁，无需用户额外操作。

进一步的，本发明通过客户端实现时间戳加密技术，具体方案如下：由于在不同的时间维度下，会对应着不同的时间戳，通过时间戳加密模块将时间戳和密钥经过MD5非对称加密处理，使开锁密钥是不可逆的密文。这样即使被截取也无法推算原有的密钥。并且在智能锁终端和远程服务器可以进行通信时，远程服务器生成新的密钥并完成云边的密钥同步，当无法进行通信时，则使用预先定义的密钥循环利用的规则，进行本地刷新，保证同一个开锁密匙不会被利用两次，而且安全高效、成本低廉。在对时间戳进行加密时，为了便于加密且保证开锁的稳定性本发明只会选取时间戳中的一端进行加密。如下两个时间戳及对应的时间1609406688-2020-12-31-17:24:48和1609406699-2020-12-31-17:24:59我们将截取解析结果的一部分如2012311724(年份的后两位至分钟)进行加密，这样只精确到了分钟，在当手机和智能锁存在细微时间误差的情况下，也将保证可以开锁。在用户进行开锁时，用户端对所获得的密钥与当前时间戳加密，将结果传输至边缘端，边缘端对其进行合法性检验。

进一步的，本发明系统采用低功耗技术。智能锁终端在电池不同的电量条件下对应不同的工作模式，通过设置不同的阈值，多段分档，在不同的档位下，智能锁终端的通信和定位频率也会存在着差异，来降低功耗。例如在最高阈值的情况下，可以保证智能锁终端会与远程服务器保持实时的数据交互以及通信。在最低阈值的情况下，智能锁终端会进入一种半休眠状态，将通信与定位的频率更改为几分钟甚至十几分钟一次。

如图2所示，本发明还提供一种基于上述物联网技术的自行车智能监管防盗系统的防盗方法，包括：

步骤1：远程服务器产出多个在不同时间段生效的密匙过构成密钥数组并发送给智能锁终端进行存储。

步骤2：客户端向远程服务器发送获取密钥请求，并根据获取的密钥对时间戳进行加密再将加密结果发送给智能锁终端进行校验，具体包括：

步骤2.1：客户端向远程服务器发送获取密钥请求；

步骤2.2：远程服务器向客户端发送当前时间段对应的密钥；

步骤2.3：客户端根据MD5非对称加密算法来对当前时间戳进行加密，将加密结果发送至智能锁终端。

步骤3：智能锁终端将相应的密钥对时间戳进行加密后与客户端发送的加密结果进行对比，当加密结果相同时进行开锁，否则向客户端发送开锁失败信息，具体包括：

步骤3.1：智能锁终端找到对应时间戳的密钥，使用加密算法对当前的时间戳进行加密处理；

步骤3.2：并将结果与客户端发送的加密结果进行对比验证；

步骤3.3：当加密结果不同时，向客户端发送开锁失败信息；当加密结果相同时，进行开锁并检测是否能与远程服务器通信；

步骤3.4：当不能通信时，通过客户端向远程服务器发送开锁成功信息，并对密钥数组向前循环进行更新，远程服务器根据开锁成功信息对密钥数组进行相同更新操作；

步骤3.5：当能通信时，智能锁终端向远程服务器发送密钥更新请求，远程服务器对密钥数组向前循环更新后同步发送至智能锁终端。

步骤4：远程服务器根据存储的停车区域和停车时间信息，对自行车的速度和位置信息进行分析，当判断自行车停放在违停区域时向客户端发送违停信息；当自行车离开停车区域时根据控制模块上报的停放时间判断是否超时并向客户端发送超时违规信息。

步骤5：智能锁终端检测到电磁供电模块有电流产生且持续检测到电流时间超过阈值时，进行防盗报警。

如图3所示，针对自行车违规问题，本发明构建远程服务器协同机制，通过智能锁终端采集停车位置、速度等相关信息上传至远程服务器，由远程服务器的监测管理模块对数据进行汇总分析和判断。远程服务器存储相应地区的交通信息，哪些区域可以停车或暂时停车，及其所允许的时间；可以对其进行动态更改。当自行车停放到该区域后远程服务器会判断该位置是否属于暂停区或者是禁停区，如果是禁停区，直接警示车主，要求重新停放，如未改正，则将备案上交管理部门。如果属于合法停放区域，则告知智能锁进入低功耗模式，仅检测是否被盗。如果属于暂停区，则控制模块进行计时，并通知用户注意停放时间，当自行车离开该区域时，上报停放时间，远程服务器根据暂停区所允许的暂时停放时间进行判断，如果超出停放时间，则将违规信息进行备案，留待管理部门查看，或直接发送至管理部门(也可以设定违规次数阈值，达到该阈值后，交由管理部门处理，并可根据违法信息对用户的信誉评级进行更改)，并发送违规提示信息至用户端。

如图4所示，针对防盗问题：在自行车处于停放状态时，一般情况下，由控制模块定期从定位模块获取位置信息，进行对比监测，判断是否异常移动，从而判断是否被盗，但当定位模块无法准确获得位置信息时，将无法实现有效的防盗检测。本发明通过控制模块设置中断，在自行车停放状态下，检测到整流器有电流产生时，控制模块由低功耗状态转化为高性能模式，持续检测电流产生时间，当时间达到阈值时，如5分钟以上时，蜂鸣器发出警报，并上报警告信息至远程服务器，远程服务器根据自行车ID匹配车主，发送提示信息至客户端。同时可以检测是否存在开锁后长时间未骑行的情况，在自行车停放状态下，检测到合法开锁后，如果检测到整流器持续20分钟以上无电流产生，则上报开锁未骑行信息至远程服务器，远程服务器根据自行车ID匹配车主，发送提示信息至客户端。

针对测速问题：一般情况下，根据定位信息和时间，粗略判断移动速度，或者根据定位模块提供的速度，但是这种方式误差大，且依托与位置信息，稳定性差。本发明根据电磁感应装置产生的规律性脉冲，经过调试，乘以两个脉冲信号之间的车轮转动距离，由控制模块获得脉冲信息后，计算出移动距离，再除以时间便得到了速度信息，可以根据距离信息进行被盗检测，远程服务器根据控制模块所提供的速度信息与定位模块所得出的位置信息综合进行判断，获得更准确可靠的速度信息。解决了在隧道等难以获得定位信息的情况下，无法测速的问题，同时根据速度信息，远程服务器可以判定是否超速，进而实现智能监管。

针对私人智能锁，远程服务器只进行密钥的更新分发，在无法和智能锁终端通信时，若客户端开锁成功，也不会进行密钥的向前循环一位的操作，而是在最开始认证客户端和自行车的对应关系后，便将密钥数组和循环规则(循环规则指密钥相对于时间段是向前循环一位重新对应还是循环多位，或者其他的本地更新规则)传输给智能锁终端和客户端。骑行时，可以直接本地实现加密和验证开锁，类似的客户端在开锁成功后，若自行车可以和远程服务器进行远程通信则客户端将在后台同步服务器生成的新的密钥数组和密钥循环利用的规则，智能锁终端也将同步新的密钥数组和循环规则，若暂时无法远程通信，则智能锁终端和客户端根据循环规则，自行进行密钥的本地更新(即将原来远程服务器的操作交给了客户端)，直接实现离线开锁；这种手段大大提升开锁速度，摆脱了针对共享单车而不利于私人用户的功能设置。但仍会保留，用户通过远程服务器实现远程开锁的功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统，其特征在于，包括：远程服务器、智能锁终端和客户端；

所述远程服务器用于产出多个在不同时间段生效的密匙构成密钥数组并发送给智能锁终端进行存储；当智能锁终端和远程服务器不能通信时，所述客户端用于向远程服务器发送获取密钥请求，并根据获取的密钥对时间戳进行加密再将加密结果发送给智能锁终端进行校验；所述智能锁终端将相应时间段的密钥对时间戳进行加密后与客户端发送的加密结果进行对比，当加密结果相同时进行开锁，否则向客户端发送开锁失败信息；当智能锁终端能和远程服务器能通信时，智能锁终端向远程服务器发送请求，并接收返回的密钥直接进行开锁；

还包括设置在车轮上的用于产生电流脉冲的电磁感应装置；所述电磁感应装置包括多个磁体和电感线圈；所述电感线圈使用柔性塑料覆盖包裹后固定在自行车前叉或后叉位置，多个磁体采用在自行车辐条中添加磁性物质制成或辐条上固定永磁体制成；

所述智能锁终端包括：控制模块以及分别与控制模块相连接的开锁电机、蜂鸣器、电池模块、电磁供电模块、脉冲测速模块、定位模块、GPRS通信模块和第一NFC通信模块；

所述电磁供电模块分别与电池模块和电磁感应装置相连接，将电流脉冲转换成直流电后对控制模块进行供电并对电池模块进行充电；控制模块监测电池模块电量，并设置不同的电量阈值，根据电量情况调整通信和定位频率；

所述脉冲测速模块与电磁感应装置相连接用于测量两个脉冲信号的间隔时间和产生的脉冲数并发送给控制模块，控制模块根据两个脉冲间隔内自行车移动距离、脉冲数和两个脉冲信号的间隔时间计算总体行驶距离和速度；

所述定位模块用于获取位置信息；

所述GPRS通信模块用于与远程服务器进行通讯接收密匙数组并发送速度、位置信息和停放时间；

所述第一NFC通信模块用于与客户端进行通讯接收加密结果并发送开锁成功信息；

所述控制模块用于将相应时间段的密钥对时间戳进行加密后与客户端发送的加密结果进行对比，当加密结果相同时控制开锁电机开锁，否则向客户端发送开锁失败信息；开锁成功后控制模块判断是否能与远程服务器通信，无法通信时控制模块与客户端通信，通过客户端回复开锁成功信息至远程服务器，控制模块对密钥数组向前循环进行本地更新，远程服务器根据客户端发送的开锁成功信息对密钥数组进行相同的操作；当可以和远程服务器通信时，智能锁终端发送密钥更新请求，远程服务器产生新的密钥数组，并将新的密钥数组发送至智能锁终端进行更新存储；

所述蜂鸣器用于当自行车处于停放状态时，若控制模块检测到电磁供电模块有电流产生且持续检测到电流时间超过阈值时，进行防盗报警；

所述客户端包括4G通信模块、第二NFC通信模块和时间戳加密模块；所述客户端通过4G通信模块与远程服务器进行通信发送获取密钥请求、开锁成功信息、开锁失败信息并接收密钥；所述时间戳加密模块用于根据获取的密钥对时间戳进行加密；所述第二NFC通信模块用于与第一NFC通信模块通信并将加密结果发送给智能锁终端的控制模块进行校验；

所述远程服务器包括密钥分发模块、监测管理模块和远程通信模块；

所述密钥分发模块用于产出多个在不同时间段生效的密匙数组，并在接收到开锁成功信息后对密钥数组向前循环进行更新；

所述远程通信模块用于向智能锁终端发送密钥数组，并根据获取密钥请求向客户端发送当前时段对应的密钥；

所述监测管理模块用于存储停车区域、暂停区域和停车时间信息，并对自行车的速度和位置信息进行分析，当停放在违停区域时向客户端发送违停信息；当自行车离开暂停区域时根据控制模块上报的停放时间判断是否超时并向客户端发送超时违规信息。

2.一种基于物联网技术的自行车智能监管防盗系统的防盗方法，其特征在于，包括：

步骤1：远程服务器产出多个在不同时间段生效的密匙过构成密钥数组并发送给智能锁终端进行存储；

步骤2：当智能锁终端和远程服务器不能通信时，客户端向远程服务器发送获取密钥请求，并根据获取的密钥对时间戳进行加密再将加密结果发送给智能锁终端并执行步骤3；当智能锁终端能和远程服务器能通信时，智能锁终端向远程服务器发送请求，并接收返回的密钥直接进行开锁；

步骤3：智能锁终端将相应的密钥对时间戳进行加密后与客户端发送的加密结果进行对比，当加密结果相同时进行开锁，否则向客户端发送开锁失败信息；

所述步骤2具体包括：

步骤2.1：当智能锁终端和远程服务器不能通信时，客户端向远程服务器发送获取密钥请求；

步骤2.2：远程服务器向客户端发送当前时间段对应的密钥；

步骤2.3：客户端根据MD5非对称加密算法来对当前时间戳进行加密，将加密结果发送至智能锁终端，并执行步骤3；

步骤2.4：当智能锁终端能和远程服务器能通信时，智能锁终端向远程服务器发送请求，并接收返回的密钥直接进行开锁；

所述步骤3具体包括：

步骤3.1：智能锁终端找到对应时间戳的密钥，使用加密算法对当前的时间戳进行加密处理；

步骤3.2：并将结果与客户端发送的加密结果进行对比验证；

步骤3.3：当加密结果不同时，向客户端发送开锁失败信息；当加密结果相同时，进行开锁并检测是否能与远程服务器通信；

步骤3.4：当不能通信时，通过客户端向远程服务器发送开锁成功信息，并对密钥数组向前循环进行本地更新，远程服务器根据开锁成功信息对密钥数组进行相同更新操作；

步骤3.5：当能通信时，智能锁终端向远程服务器发送密钥更新请求，远程服务器对密钥数组向前循环更新后同步发送至智能锁终端；

所述方法还包括：

步骤4：远程服务器根据存储的停车区域、暂停区域和停车时间信息，对自行车的速度和位置信息进行分析；

步骤5：当判断自行车停放在违停区域时向客户端发送违停信息；

步骤6：当判断自行车停放在合法停放区域时，则智能锁进入低功耗模式，仅通过控制模块检测电磁供电模块是否产生电流，检测到电磁供电模块有电流产生时，控制模块由低功耗状态转化为高性能模式，持续检测电流产生时间，当时间达5分钟以上时，蜂鸣器发出警报，并上报警告信息至远程服务器，远程服务器根据自行车ID匹配车主，发送提示信息至客户端；同时在自行车停放状态下，检测到合法开锁后，如果检测到电磁供电模块持续20分钟以上无电流产生，则上报开锁未骑行信息至远程服务器，远程服务器根据自行车ID匹配车主，发送提示信息至客户端；

步骤7：当判断自行车停在暂停区域时，控制模块进行计时，并通知用户注意停放时间，当自行车离开暂停区域时，上报停放时间，远程服务器根据暂停区所允许的暂时停放时间进行判断，如果超出停放时间，则将违规信息进行备案，或直接发送至管理部门，或设定违规次数阈值，当达到该阈值后，交由管理部门处理。

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