CN116311608A - 一种智能钥匙、智能锁具系统及判定锁具开闭状态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开并提供了智能钥匙、智能锁具系统及判定锁具开闭状态的方法，智能钥匙能对其旋转角度进行计算，智能锁具系统可靠性高、适配性强、安装方便、数字化管理便捷、使用方便，智能锁具系统判定锁具开闭状态的方法能使智能钥匙获取非电子锁具开闭状态。智能钥匙包括控制模块及与控制模块电性连接的角加速度感应模块，角加速度感应模块用于感应智能钥匙旋转角度。智能锁具系统包括射频感应模块、双稳态锁具、角加速度感应模块、智能钥匙和管理终端。智能锁具系统判定锁具开闭状态的方法是智能钥匙配合高精度角加速度传感器判别锁具开闭状态的方式完成对锁具开闭状态的捕捉与感知。本发明应用于工业锁具的技术领域。
Description
技术领域
本发明应用于工业锁具的技术领域，特别涉及一种智能钥匙、智能锁具系统及判定锁具开闭状态的方法。
背景技术
锁具在工业领域中是一种管理工业设备安全、管理设备操作权限与管理人员进出权限的必要手段。同时，面对复杂多变的工业场景，在管理端对锁具开闭状态的获取也对管理的效果起着至关重要的作用。工业锁具大致可以分为四类：
一、机械锁具，通过机械结构匹配的非智能钥匙进行开闭锁；
二、有源电子智能锁具，通过与其机械结构匹配的非智能钥匙或智能锁具自带的身份识别功能（指纹、身份卡、人脸识别、虹膜识别、掌静脉识别等）进行开闭锁，自身需要电源进行供电；
三、具有电子身份标识（射频感应、机械开闭）功能的锁具，锁具的身份可被智能钥匙识别并结合自身权限进行开闭锁，但锁具自身不具备电子功能；
四、无源电子智能锁具，通过具有无线充电功能的智能钥匙对其进行供电，锁具判断钥匙通过无线信号发送的权限进行开闭锁。
其中第一种工业锁具因不具备智能化条件，锁具的开闭状态只可通过人工判定并记录，容易出现误识或误判等现象，存在着一定的风险，在实际运用中一旦出现误识或误判等现象，将会产生严重的误操作事故；另一方面是采用人工判别的方法无法自动化记录设备运行状态，使得设备运行状态的数字化提取变得复杂。
第二种工业锁具虽然有较高的可靠性也实现了数字化状态提取，但是体积普遍偏大，而且装配安装过程普遍复杂，一般需要在原有设备上进行额外的开孔与装卸，并且锁具成本高，不适合大锁具量的应用。
第三种工业锁具为传统化的机械锁具配备射频身份识别模块，其成本低且安装方便，但由于锁具自身没有电子传感器，不具备智能化条件，虽然其采用了智能钥匙对其进行管控，现行的智能钥匙解决方案还未有一种可靠的方法可以提取智能锁具的开闭状态。
第四种工业锁具虽然在智能钥匙的配合下也可以实现数字化状态提取，但是锁具结构相对偏大，内部因有复杂的电子结构不适合在多种户外工业场景下安装，锁具成本偏高，不适合大锁具量的应用。
如能设计出一种可靠性高、适配性强、安装方便、数字化管理便捷、使用方便以及生产成本低的通过智能钥匙获取非电子锁具开闭状态的技术，则能够很好地解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种智能钥匙、智能锁具系统及判定锁具开闭状态的方法，所述智能钥匙能对其旋转角度进行计算，所述智能锁具系统可靠性高、适配性强、安装方便、数字化管理便捷、使用方便，所述智能锁具系统判定锁具开闭状态的方法能使智能钥匙获取非电子锁具开闭状态。
本发明所采用的技术方案是：一种智能钥匙包括控制模块及与所述控制模块电性连接的角加速度感应模块，所述角加速度感应模块用于感应所述智能钥匙旋转角度。
所述一种智能锁具系统包括射频感应模块、双稳态锁具、角加速度感应模块、智能钥匙和管理终端；
所述射频感应模块具有身份识别功能， 安装在所述双稳态锁具的钥匙孔周围，其身份标识可被所述智能钥匙读取，用于所述智能钥匙对锁具身份进行识别；
所述双稳态锁具用于对指定设备或门的闭锁，具备两种稳定状态，一种稳定状态下，锁具处于常开状态，在没有所述智能钥匙情况下用户无法将锁具闭合；另一种稳定状态下，锁具处于常闭状态，在没有所述智能钥匙情况下，用户将锁具闭合后将无法再将锁具打开；
所述角加速度感应模块安装在所述智能钥匙上，在所述智能钥匙和所述射频感应模块配备后，用于计算所述智能钥匙开闭锁动作的方向；
所述智能钥匙用于开启或关闭所述双稳态锁具，所述智能钥匙内设置有射频信号收发模块；所述射频信号收发模块可识别所述双稳态锁具配备的所述射频感应模块，所述智能钥匙根据所述射频信号收发模块收发的信息判断操作者是否有权限进行开闭操作，若可进行开闭操作，则动作开闭锁机构，操作者可进行开闭锁，同时所述智能钥匙可以根据所述角加速度模块计算开闭锁动作的方向并判定操作者是开锁或是闭锁，从而确定锁具状态；
所述管理终端用于接收钥匙用于接收所述智能钥匙发送的数字信息，并对所述智能钥匙进一步管理。
进一步，所述智能钥匙向所述管理终端发送的数字信息包括所述智能钥匙由常开到常闭的操作记录以及所述智能钥匙目前常闭的状态。
进一步，所述智能钥匙还包括控制模块、远程信号收发模块、电源模块，所述射频信号收发模块、所述远程信号收发模块、所述电源模块均与所述控制模块电性连接，所述射频信号收发模块与所述射频感应模块相适配。
所述智能锁具系统判定锁具开闭状态的方法如下：
①当操作者操作双稳态锁具转变为常开状态时，智能钥匙需被完全插入双稳态锁具的解锁孔，此时智能钥匙的射频信号收发模块定期发射的射频信号可被双稳态锁具的射频感应模块感知，双稳态锁具的射频感应模块收到信号后，向智能钥匙的射频信号收发模块发射射频信号，该射频信号承载双稳态锁具唯一识别码；
智能钥匙接收到唯一识别码后，结合自身存储权限判断是否具有操作对应锁具的权限，若有权限，则动作智能钥匙的开闭锁机构，此时智能钥匙具备顺时针旋转条件，否则智能钥匙无法旋转；智能钥匙在旋转的同时，智能钥匙的角加速度感应模块开始积累智能钥匙的旋转角度，当钥匙顺时针旋转角度到达180度时，双稳态锁具由常闭状态转为常开状态，闭锁机构弹开；此时智能钥匙可从锁具解锁孔内拔出，若钥匙处于中间状态，则无法拔出；智能钥匙拔出后，射频信号收发模块感知到射频感应模块信号消失，智能钥匙停止角加速度感应模块的计算并得出智能钥匙已顺时针旋转，则判定锁具目前处于常开状态；若智能钥匙插入锁具后并未旋转即拔出，角加速度传感器计算得出并未操作此锁具，锁具状态不做改变；
操作完成后，智能钥匙可将由常闭到常开的操作记录以及智能钥匙目前常开的状态，通过数字信息的方式传递至管理终端进行进一步管理；
②当操作者操作双稳态锁具转变为常闭状态时，智能钥匙需被完全插入双稳态锁具的解锁孔，此时智能钥匙的射频信号收发模块定期发射的射频信号可被双稳态锁具的射频感应模块感知，双稳态锁具的射频感应模块收到信号后，向智能钥匙的射频信号收发模块发射射频信号，该射频信号承载双稳态锁具唯一识别码；
智能钥匙接收到唯一识别码后，结合自身存储权限判断是否具有操作对应锁具的权限，若有权限，则动作智能钥匙的开闭锁机构，此时智能钥匙具备逆时针旋转条件，否则智能钥匙无法旋转；智能钥匙旋转的同时，角加速度感应模块开始积累智能钥匙的旋转角度，当钥匙逆时针旋转角度到达180度时，双稳态锁具由常开状态转为常闭状态，闭锁机构可被锁定，在没有智能钥匙的情况下无法再次打开；此时智能钥匙可从双稳态锁具解锁孔内拔出，若智能钥匙处于中间状态，则无法拔出；智能钥匙拔出后，射频信号收发模块感知到射频感应模块信号消失，智能钥匙停止角加速度感应模块的计算并得出钥匙已逆时针旋转，则判定锁具目前处于常闭状态；若钥匙插入锁具后并未旋转即拔出，角加速度传感器计算得出并未操作此锁具，锁具状态不做改变；
操作完成后，钥匙可将由常开到常闭的操作记录，以及钥匙目前常闭的状态，通过数字信息的方式传递至管理终端进行进一步管理。
本发明的有益效果是：
由于智能钥匙设置有角加速度感应模块，所以所述智能钥匙能对自身旋转角度进行计算，为判别锁具开闭提供很好的基础条件。
由于智能锁具系统采用了具有角加速度感应模块的智能钥匙和具有射频感应模块的双稳态锁具，则能很好地简化锁具的内部结构，提高产品的可靠性，提升产品的适配性，安装和使用也更加方便，通过所述智能锁具系统就能很好地判定非电子锁具的锁具开闭状态。
由于本发明使用的是智能钥匙配合高精度角加速度传感器判别锁具开闭状态的方式完成对锁具开闭状态的捕捉与感知，可避免人为视觉疲劳、与周围环境条件影响而造成的人为判别失误，可靠性高。又因本发明中双稳态锁具无需加入电子传感，仅需配备射频传感模块，体积小，对传统机械锁具改动不大，因此适配性强、安装方便、使用方便以及生产成本低。同时，智能钥匙可识别锁具配备的唯一性识别标志与开闭状态，并将状态传送至数字平台进行记录与统计，具备较高的数字化管理基础。
附图说明
图1是所述智能钥匙的原理图；
图2是所述智能锁具系统的原理图；
图3是判定锁具开闭状态的流程图。
具体实施方式
如图1所示，在本实施例中，所述智能钥匙包括控制模块及与所述控制模块电性连接的角加速度感应模块，所述角加速度感应模块用于感应所述智能钥匙旋转角度。角加速度感应模块能够测量角加速度，并将测量的结果转化成可用的模拟或数字信号的模块。所述智能钥匙还包括射频信号收发模块、远程信号收发模块、电源模块，所述射频信号收发模块、所述远程信号收发模块、所述电源模块均与所述控制模块电性连接，所述射频信号收发模块与所述射频感应模块相适配。所述远程信号收发模块可以通过GPRS、3G、4G、5G、WIFI等网络信号与远程的管理终端建立通讯。
如图2所示，所述一种智能锁具系统包括射频感应模块、双稳态锁具、角加速度感应模块、智能钥匙和管理终端；
所述射频感应模块具有身份识别功能，安装在所述双稳态锁具的钥匙孔周围，其身份标识可被所述智能钥匙读取，用于所述智能钥匙对锁具身份进行识别。所述射频感应模块采用无线射频识别即射频识别技术，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体进行读写。无线射频识别技术通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，用于数据交换。在识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信，同时本发明使用的是近场射频识别。
所述双稳态锁具用于对指定设备或门的闭锁，具备两种稳定状态，一种稳定状态下，锁具处于常开状态，在没有所述智能钥匙情况下用户无法将锁具闭合；另一种稳定状态下，锁具处于常闭状态，在没有所述智能钥匙情况下，用户将锁具闭合后将无法再将锁具打开；
所述角加速度感应模块安装在所述智能钥匙上，在所述智能钥匙和所述射频感应模块配备后，用于计算所述智能钥匙开闭锁动作的方向；
所述智能钥匙用于开启或关闭所述双稳态锁具，所述智能钥匙内设置有射频信号收发模块；所述射频信号收发模块可识别所述双稳态锁具配备的所述射频感应模块，所述智能钥匙根据所述射频信号收发模块收发的信息判断操作者是否有权限进行开闭操作，若可进行开闭操作，则动作开闭锁机构，操作者可进行开闭锁，同时所述智能钥匙可以根据所述角加速度模块计算开闭锁动作的方向并判定操作者是开锁或是闭锁，从而确定锁具状态；
所述管理终端用于接收钥匙用于接收所述智能钥匙发送的数字信息，并对所述智能钥匙进一步管理。所述智能钥匙向所述管理终端发送的数字信息包括所述智能钥匙由常开到常闭的操作记录以及所述智能钥匙目前常闭的状态。从而可以避免人为视觉疲劳、与周围环境条件影响而造成的人为判别失误，可靠性高。
如图3所示，所述智能锁具系统判定锁具开闭状态的方法如下：
①当操作者操作双稳态锁具转变为常开状态时，智能钥匙需被完全插入双稳态锁具的解锁孔，此时智能钥匙的射频信号收发模块定期发射的射频信号可被双稳态锁具的射频感应模块感知，双稳态锁具的射频感应模块收到信号后，向智能钥匙的射频信号收发模块发射射频信号，该射频信号承载双稳态锁具唯一识别码；
智能钥匙接收到唯一识别码后，结合自身存储权限判断是否具有操作对应锁具的权限，若有权限，则动作智能钥匙的开闭锁机构，此时智能钥匙具备顺时针旋转条件，否则智能钥匙无法旋转；智能钥匙在旋转的同时，智能钥匙的角加速度感应模块开始积累智能钥匙的旋转角度，当钥匙顺时针旋转角度到达180度时，双稳态锁具由常闭状态转为常开状态，闭锁机构弹开；此时智能钥匙可从锁具解锁孔内拔出，若钥匙处于中间状态，则无法拔出；智能钥匙拔出后，射频信号收发模块感知到射频感应模块信号消失，智能钥匙停止角加速度感应模块的计算并得出智能钥匙已顺时针旋转，则判定锁具目前处于常开状态；若智能钥匙插入锁具后并未旋转即拔出，角加速度传感器计算得出并未操作此锁具，锁具状态不做改变；
操作完成后，智能钥匙可将由常闭到常开的操作记录以及智能钥匙目前常开的状态，通过数字信息的方式传递至管理终端进行进一步管理；
②当操作者操作双稳态锁具转变为常闭状态时，智能钥匙需被完全插入双稳态锁具的解锁孔，此时智能钥匙的射频信号收发模块定期发射的射频信号可被双稳态锁具的射频感应模块感知，双稳态锁具的射频感应模块收到信号后，向智能钥匙的射频信号收发模块发射射频信号，该射频信号承载双稳态锁具唯一识别码；
智能钥匙接收到唯一识别码后，结合自身存储权限判断是否具有操作对应锁具的权限，若有权限，则动作智能钥匙的开闭锁机构，此时智能钥匙具备逆时针旋转条件，否则智能钥匙无法旋转；智能钥匙旋转的同时，角加速度感应模块开始积累智能钥匙的旋转角度，当钥匙逆时针旋转角度到达180度时，双稳态锁具由常开状态转为常闭状态，闭锁机构可被锁定，在没有智能钥匙的情况下无法再次打开；此时智能钥匙可从双稳态锁具解锁孔内拔出，若智能钥匙处于中间状态，则无法拔出；智能钥匙拔出后，射频信号收发模块感知到射频感应模块信号消失，智能钥匙停止角加速度感应模块的计算并得出钥匙已逆时针旋转，则判定锁具目前处于常闭状态；若钥匙插入锁具后并未旋转即拔出，角加速度传感器计算得出并未操作此锁具，锁具状态不做改变；
操作完成后，钥匙可将由常开到常闭的操作记录，以及钥匙目前常闭的状态，通过数字信息的方式传递至管理终端进行进一步管理。
利用上述判定锁具开闭状态的方法，由于双稳态锁具无需加入电子传感，仅需配备射频传感模块，体积小，对传统机械锁具改动不大，因此适配性强、安装方便、使用方便以及生产成本低。
虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。
Claims (5)
1.一种智能钥匙，包括控制模块，其特征在于：所述智能钥匙还包括与所述控制模块电性连接的角加速度感应模块，所述角加速度感应模块用于感应所述智能钥匙旋转角度。
2.一种智能锁具系统，其特征在于：所述一种智能锁具系统包括射频感应模块、双稳态锁具、角加速度感应模块、智能钥匙和管理终端；
所述射频感应模块具有身份识别功能， 安装在所述双稳态锁具的钥匙孔周围，其身份标识可被所述智能钥匙读取，用于所述智能钥匙对锁具身份进行识别；
所述双稳态锁具用于对指定设备或门的闭锁，具备两种稳定状态，一种稳定状态下，锁具处于常开状态，在没有所述智能钥匙情况下用户无法将锁具闭合；另一种稳定状态下，锁具处于常闭状态，在没有所述智能钥匙情况下，用户将锁具闭合后将无法再将锁具打开；
所述角加速度感应模块安装在所述智能钥匙上，在所述智能钥匙和所述射频感应模块配备后，用于计算所述智能钥匙开闭锁动作的方向；
所述智能钥匙用于开启或关闭所述双稳态锁具，所述智能钥匙内设置有射频信号收发模块；所述射频信号收发模块可识别所述双稳态锁具配备的所述射频感应模块，所述智能钥匙根据所述射频信号收发模块收发的信息判断操作者是否有权限进行开闭操作，若可进行开闭操作，则动作开闭锁机构，操作者可进行开闭锁，同时所述智能钥匙可以根据所述角加速度模块计算开闭锁动作的方向并判定操作者是开锁或是闭锁，从而确定锁具状态；
所述管理终端用于接收钥匙用于接收所述智能钥匙发送的数字信息，并对所述智能钥匙进一步管理。
3.根据权利要求2所述的一种智能锁具系统，其特征在于：所述智能钥匙向所述管理终端发送的数字信息包括所述智能钥匙由常开到常闭的操作记录以及所述智能钥匙目前常闭的状态。
4.根据权利要求2所述的一种智能锁具系统，其特征在于：所述智能钥匙还包括控制模块、远程信号收发模块、电源模块，所述射频信号收发模块、所述远程信号收发模块、所述电源模块均与所述控制模块电性连接，所述射频信号收发模块与所述射频感应模块相适配。
5.一种如权利要求2所述的智能锁具系统判定锁具开闭状态的方法，其特征在于：
①当操作者操作双稳态锁具转变为常开状态时，智能钥匙需被完全插入双稳态锁具的解锁孔，此时智能钥匙的射频信号收发模块定期发射的射频信号可被双稳态锁具的射频感应模块感知，双稳态锁具的射频感应模块收到信号后，向智能钥匙的射频信号收发模块发射射频信号，该射频信号承载双稳态锁具唯一识别码；
智能钥匙接收到唯一识别码后，结合自身存储权限判断是否具有操作对应锁具的权限，若有权限，则动作智能钥匙的开闭锁机构，此时智能钥匙具备顺时针旋转条件，否则智能钥匙无法旋转；智能钥匙在旋转的同时，智能钥匙的角加速度感应模块开始积累智能钥匙的旋转角度，当钥匙顺时针旋转角度到达180度时，双稳态锁具由常闭状态转为常开状态，闭锁机构弹开；此时智能钥匙可从锁具解锁孔内拔出，若钥匙处于中间状态，则无法拔出；智能钥匙拔出后，射频信号收发模块感知到射频感应模块信号消失，智能钥匙停止角加速度感应模块的计算并得出智能钥匙已顺时针旋转，则判定锁具目前处于常开状态；若智能钥匙插入锁具后并未旋转即拔出，角加速度传感器计算得出并未操作此锁具，锁具状态不做改变；
操作完成后，智能钥匙可将由常闭到常开的操作记录以及智能钥匙目前常开的状态，通过数字信息的方式传递至管理终端进行进一步管理；
②当操作者操作双稳态锁具转变为常闭状态时，智能钥匙需被完全插入双稳态锁具的解锁孔，此时智能钥匙的射频信号收发模块定期发射的射频信号可被双稳态锁具的射频感应模块感知，双稳态锁具的射频感应模块收到信号后，向智能钥匙的射频信号收发模块发射射频信号，该射频信号承载双稳态锁具唯一识别码；
智能钥匙接收到唯一识别码后，结合自身存储权限判断是否具有操作对应锁具的权限，若有权限，则动作智能钥匙的开闭锁机构，此时智能钥匙具备逆时针旋转条件，否则智能钥匙无法旋转；智能钥匙旋转的同时，角加速度感应模块开始积累智能钥匙的旋转角度，当钥匙逆时针旋转角度到达180度时，双稳态锁具由常开状态转为常闭状态，闭锁机构可被锁定，在没有智能钥匙的情况下无法再次打开；此时智能钥匙可从双稳态锁具解锁孔内拔出，若智能钥匙处于中间状态，则无法拔出；智能钥匙拔出后，射频信号收发模块感知到射频感应模块信号消失，智能钥匙停止角加速度感应模块的计算并得出钥匙已逆时针旋转，则判定锁具目前处于常闭状态；若钥匙插入锁具后并未旋转即拔出，角加速度传感器计算得出并未操作此锁具，锁具状态不做改变；
操作完成后，钥匙可将由常开到常闭的操作记录，以及钥匙目前常闭的状态，通过数字信息的方式传递至管理终端进行进一步管理。
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