CN114973455A - 一种机场智慧行李车智能锁系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型机场智慧行李车智能锁系统，该发明应用于民航机场航前服务设施领域，具体涉及物联网和行李车的智能锁系统。所述机场行李车智能锁系统包括智能锁、云服务器和移动终端，所述机场行李车智能锁系统包括单片机、通信模块、串口显示屏、电磁锁装置、继电器、电源模块。所述机场智慧行李车智能锁系统可以实现以下功能：前端采用微信小程序进行人机交互，实现扫码用车、行李车上锁、报警、天气上传和出行建议；采用MQTT通信协议进行上下行数据传输；OneNET中国移动物联网开放平台的云服务器用于上下行数据的处理；单片机用于控制继电器的吸合实现对智能锁的开关控制。所述基于机场行李车系统的新型智能锁系统具有高可用性、可拓展性，围绕机场智慧行李车系统进行设计，有着广泛的应用前景。

Description

一种机场智慧行李车智能锁系统

技术领域

本发明应用于民航机场航前服务设施领域，具体涉及物联网和行李车的智能锁系统。

背景技术

智能锁系统是围绕机场智慧行李车系统所进行的设计,采用物联网的架构进行整体设计,整个系统可分为感知控制层、网络层和应用层三个部分，需要完成对行李仓物品进行上锁保管、一键寻车、控制电源开关等安全保障工作。

但目前机场智慧行李车系统的设计和专利中，一部分拥有避障、自动行进的智慧行李车并不具备安全控件，另一部分行李车设计加装了锁的控件但是没有扩展的功能，拥有一套完备智能锁系统的智慧行李车少之又少。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的问题是，设计一种拥有一套完备智能锁系统的机场智慧行李车。

本发明所采用的技术方案是：按照物联网分层思路，从上而下逐一实现智能锁系统的构建。经典的物联网架构是三层四个部分的，包括：感知控制层、网络层和应用层以及公共技术。

具体技术方案包括：行李车；安装于所述行李车上的智能锁系统，所述智能锁系统包括云服务器、移动终端以及智能锁；所述云服务器选用OneNET平台；所述移动终端选用微信小程序；所述OneNET平台、所述微信小程序以及所述智能锁之间相互连接。

用户扫描含有设备ID的二维码并完成设备接入后，所述设备ID的二维码消失，以此保持行李车的独占性。

所述机场智慧行李车智能锁系统还包括对被占用行李车的自动解除。

所述自动解除，是用户在规定时间内上锁来保证对行李车的继续独占，否则行李车将自动解除占用。

所述行李车的位置，可以通过旅客开始用车及结束用车时的位置来定位行李车的位置，管理员可以通过应用查看行李车位置和发布测试命令。

所述微信小程序作为前端应用，具有安全保障功能，包括扫码用车、上锁保管、一键寻车、报警提示。

同时具有自动行进功能，包括行李车智能选购、循迹和避障。

所述智能锁系统的OneNET的设备ID是用户使用行李车的“钥匙”，当用户通过扫描含有设备ID的二维码后，使得接入API所需的url获得这个字符串并接入设备，当设备接入完成后，该设备ID的二维码消失，以此保证行李车的独占性，若用户选择结束用车，电磁锁和蜂鸣器的控制开关隐藏，调出扫码按钮，告知串口屏将设备二维码显示，等待下一位用户使用。

所述智能锁系统的解除行李车占用，使用wx.ShouModal()使微信小程序的对话框弹出函数，由提示语句和两个选项菜单组成，若用户选择了“不再使用”菜单，那么判断跳转到res.cancel，此时标志着用户结束使用行李车系统；若用户选择了“继续使用”菜单，则表示用户只是暂时不需要行李车的上锁控制，这时候需要启动一个提示弹窗，告知用户在规定时间内上锁来保证对行李车的继续独占，否则行李车将自动解除占用。

所述智能锁系统为了让管理员知道行李车的位置，可以通过旅客开始用车及结束用车时的位置来定位行李车的位置，而位置数据可以通过在OneNET端创建了名为“map”的数据流进行传输和储存。

所述智能锁系统的微信小程序人机交互界面UI设计，包括底部导航栏样式、天气栏header样式、控制栏body样式，所述底部导航栏包括“控制”和“我”，所述天气栏显示空气质量、空气质量数据和天气状况以及天气建议，所述控制栏包括温湿度显示栏、智能锁控制栏、报警器控制栏以及扫码用车按钮。通过上锁解锁对行李进行保管，通过报警器按钮寻找自己的行李车，另外前端应用是可扩展的，能够在后续的行李车系统设计时融入更多功能。

发明的有益效果：本发明选用JC035串口屏，实现二维码的隐藏和显示，通过软件编译，保证行李车的独占性，选用小巧可靠的电磁锁，利用单片机控制继电器的吸合继而控制锁的开合，保证行李车的安全性。选用ESP8266模块与云服务器连接，选用微信小程序作为应用服务子层的交互应用进行开发，实现扫码用车、上锁、报警以及天气预报等扩展功能，以保障机场智慧行李车的系统稳定、可靠运行。

附图说明

图 1 是本发明的智能锁系统设计架构；

图 2 是本发明的核心板及CH340电路设计图 ；

图 3 是本发明的继电器RELAY1和RELAY2电路图；

图 4 是本发明的继电器与主控板电路连接图。

具体实施方式

所述智能锁系统的设计参照图1，按照基本的物联网分层思路，整个系统可分为感知控制层、网络层和应用层三层，本发明将按照三层结构从下到上逐一实现智能锁系统的构建。

所述感知控制部分主要由STM32103C8通过串口信号的输出控制以下设备工作：ESP8266模块面向云服务器平台数据的收发，串口屏显示和隐藏二维码，各种传感器数据的读取。STM32103C8通过I/O接口的输出控制以下设备工作：高低电平信号控制继电器输出控制电压，进而对电磁锁进行开关，高低电平转换频率控制蜂鸣器鸣叫以实现报警功能。

所述感知控制层所使用主控板整体外设过多，故对多个引脚进行了复用，设置了各功能跳线，以供用户可以对功能进行自定义。所选用的核心板具有ASP功能，故通过核心板上的MicroUSB接口和PC端连接时可以为主控板供电，同时通过接口进行串口通信和程序烧录。

所选核心板上有CH340和RT232两种串口芯片，CH340串口芯片能够将USB转换为串口，USB转换为打印，方便了后续的程序烧录和程序调试过程，核心板以及CH340芯片的电路设计图如图2。

本发明将继电器输出端串接到电磁锁的供电回路里作为电子开关，主控板连接到继电器的输入端，通过主控板的信号输入来控制电磁锁供电回路的开关，图3为继电器的电路图，图4为继电器与主控板电路连接图。

对所选主控板可以使用PC端供电以及电池（充电宝）供电，并设计为MicroUSB接口进行供电。电磁锁部分使用的电源模块接入220V市电或蓄电池，通过变压器和稳压电路输出12V的DC电压，并且它的输出口有两个，或者加装一个12V装5V的降压模块，那么就能给主控板也提供电源电压。

所述网络层中为了实现用户通过公网控制系统设备，首先需要通过HTTP协议将微信小程序接入OneNET，之后OneNET通过MQTT协议将数据发送给主控板，ESP8266模块通过wifi协议接入Internet，接下来通过设置OneNET的IP地址，使用TCP协议来连接OneNET平台，进而对云服务器平台的数据进行接收。反之，若系统设备要将数据发给用户，需要通过802.11协议接入公网，在接入云平台后，创建产品和设备，创建数据流和主题，这样ESP8266才能通过MQTT协议将感知层的数据和信息存入OneNET，而OneNET也通过HTTP协议将数据发给小程序端。

本发明采用C语言形式的标准固件库操作进行代码编写，使用Keil4完成项目创建，在项目文件夹中新建CMSIS、Lib和Startup文件夹分别用来存放内核驱动程序、内部功能的基本函数库、单片机启动程序等系统文件

所选STM32提供三组USART功能引脚，其中USART1用作程序烧录和调试接口，USART2用作ESP8266对感知层数据的上传以及上层通信数据的接收。USART2串口数据发送函数的基础函数，USART_SendData()是STM32的固件库函数，用于发送串口数据,该函数通过获取要发送的数据长度len来控制循环次数，循环通过USART_SendData()发送str中的数据，当检测到数据发送寄存器中数据以及为空时，标志为发送完成，跳出循环。USART2串口是ESP8266发送接收数据的通道，设计一个中断函数USART_GetITStatus用于对接收到的数据进行存储和中断控制。USART3进行串口屏图片展示，使用JC035串口屏提供用户进行设备登录的二维码，当用户扫码成功连接设备后，将显示在串口屏上的二维码隐藏。首先使用草料二维码将设备ID静态的转换为二维码图片，并将小程序码和设备ID的二维码放在同一个图片里，作为未登录状态时，用户连接设备的唯一方式，并且设计一张没有二维码的图片作为用户成功连接设备后串口屏显示的图片。

所述ESP8266模块通过公网接入OneNET平台后，并非直接可以通过MQTT协议进行发布和订阅等，还需要连接到在OneNET中创建的产品，在产品中又创建不同的设备来完成信息的存储转发。主控板中定义了接收函数OneNet_RevPro()，用于检测平台返回的数据，包括连接、发布、订阅等响应信息以及最重要的命令控制数据。通过鉴权信息的认证，使得主控板连接到特定的产品设备中，包括产品ID、设备ID以及key三部分，将鉴权信息封装成MQTT包，通过ESP8266的数据发送函数上传到OneNET云平台后，等待平台的响应，通过平台响应来判断连接结果。

所述继电器程序主要是定义一个GPIO口接入继电器输入回路中，通过控制这个IO口的电流电压通断来控制继电器的触点吸合和断开，所述警报功能通过上位机微信小程序进行控制，可以用于用户寻车，当微信小程序发送报警器响应的命令时，主控板接受命令并报警，本发明通过控制无源蜂鸣器鸣叫来实现报警功能。

所述应用层的方案设计分为了两部分，一部分是创建支撑平台子层应用，另一部分则由微信小程序和计算机安装的终端调试程序等组成，所述微信小程序供用户访问物联网平台的API，以此完成对智能锁和报警器的控制访问，通过调用“和风天气”的API接口来获取实时天气数据。

所述本发明的扫码程序，是当用户扫码获取设备ID后，对行李车具有独占权。在保证用户对行李车具有独占权的同时，也要保证行李车在长时间没有被用户使用的情况下，对被占用行李车的自动解除。判断行李车是否在使用可以通过是否上锁来进行判断，当行李车上锁时，则说明用户正在使用行李车，但是当行李车解锁时，就不能保证用户后续是否还会使用行李车，故在行李车解锁时对用户用车意愿进行判断，当用户操作拨动智能锁开关为解锁时，监听事件函数会执行jump3()对话框函数判断用户下一步操作。程序设计使用wx.ShouModal()微信小程序的对话框弹出函数，由提示语句和两个选项菜单组成，若用户选择了“不再使用”菜单，那么判断跳转到res.cancel，这时候标志着用户结束使用行李车系统，故需要执行deviceConnnected=false的代码片段；若用户选择了“继续使用”菜单，则表示用户只是暂时不需要行李车的上锁控制，这时候需要启动一个提示弹窗，告知用户在规定时间内上锁来保证对行李车的继续独占，否则行李车将自动解除占用。为了实现这一功能，需要加一个定时中断函数，每5000ms时，就执行一次myMethod()函数，来判断用户在规定的时间内是否上锁。其中kg写在智能锁开关事件中，当上锁时kg为1，解锁时kg为0，在myMethod()函数中需要写入循环判断，如果时间未超过且用户还未上锁，则刷新一次页面，保证kg值能够更新到循环内，如果在规定时间内用户上锁，则退出中断函数，将用于计时的“i”置位，并且弹出“已上锁”窗口，要执行deviceConnnected=true的代码片段；若是超时未上锁，则结束中断函数，并执行deviceConnnected=false的代码片段，强制解除用户对行李车的占用。

所述终端调试程序主要用于管理员来处理设备的异常和故障，可以通过物联网平台提供的数据库对数据流进行分析和优化，通过应用编辑器来搭建简单的测试环境进行实验和测试，当用户在使用结束时通过小程序发送一个经纬度给OneNET，位置数据可以通过OneNET特有的数据流进行传输和储存，本发明在OneNET端创建了名为“map”的数据流，data用JSON数据格式传递了需要连接的数据流ID以及要传输的经度“lon”和纬度“lat”等信息，用于存储小程序端发来的经纬度信息。所述测试管理应用生成一个位置，以达到定位行李车最后一次使用位置的功能。

Claims (7)

1.一种机场智慧行李车智能锁系统，包括：

行李车；

安装于所述行李车上的智能锁系统，所述智能锁系统包括云服务器、移动终端以及智能锁；

所述云服务器选用OneNET平台；

所述移动终端选用微信小程序；

所述OneNET平台、所述微信小程序以及所述智能锁之间相互连接。

2.根据权利要求1所述的机场智慧行李车智能锁系统，其特征在于：

用户扫描含有设备ID的二维码并完成设备接入后，所述设备ID的二维码消失，以此保持行李车的独占性。

3.根据权利要求1所述的机场智慧行李车智能锁系统，其特征在于：

所述机场智慧行李车智能锁系统还包括对被占用行李车的自动解除。

4.根据权利要求3所述的机场智慧行李车智能锁系统，其特征在于：

所述自动解除，是用户在规定时间内上锁来保证对行李车的继续独占，否则行李车将自动解除占用。

5.根据权利要求1所述的机场智慧行李车智能锁系统，其特征在于：

所述行李车的位置，可以通过旅客开始用车及结束用车时的位置来定位行李车的位置，管理员可以通过应用查看行李车位置和发布测试命令。

6.根据权利要求1所述的机场智慧行李车智能锁系统，其特征在于：

所述微信小程序作为前端应用，具有安全保障功能，包括扫码用车、上锁保管、一键寻车、报警提示。

7.根据权利要求6所述的机场智慧行李车智能锁系统，其特征在于：

同时具有自动行进功能，包括行李车智能选购、循迹和避障。

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