CN117152867A - 一种分布式多屏联动智能门锁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分布式多屏联动智能门锁，包括门锁节点、中心控制节点和多屏控制节点，门锁节点、中心控制节点和多屏控制节点通过Wi‑Fi网络相连，形成分布式系统架构，门锁节点安装在门上，且与门锁机构相连，中心控制节点部署在云端，多屏控制节点为运行门禁APP的移动设备，实现高效响应与部署，门锁节点迅速响应用户指令，为用户提供即时服务，通过Wi‑Fi网络，门锁节点与中心控制节点和多屏控制节点实现连接，从而实现远程监控和控制，中心控制节点集中存储和处理所有门锁节点的状态和数据，确保了验证指令的完整性和合法性，加强了系统安全性当需要扩展或增加新的门锁节点时，可以快速响应需求变化，而无需对整个系统进行大规模修改。

Description

一种分布式多屏联动智能门锁

技术领域

本发明涉及的分布式多屏联动智能门锁，特别是涉及应用于智能门锁技术领域的一种分布式多屏联动智能门锁。

背景技术

智能门锁是一个数字化的、通常与网络连接的门锁，提供了比传统钥匙和锁更多的安全和便利性功能，用户可以通过密码、指纹、智能手机、智能手环、卡片等方式打开锁，许多智能门锁可以通过互联网进行远程控制。

中国发明专利CN112446984说明书公开了智能门锁控制方法及装置，该申请实施例提供的一种智能门锁控制方法及装置，该方法的一具体实施方式包括：检测智能门锁的目标开锁操作，目标开锁操作为预先设定的需检测的开锁方式；在检测到智能门锁的目标开锁操作之后，记录开锁操作信息并上报开锁操作信息；在确认开锁成功后，控制智能门锁执行自动上锁操作。该实施方式实现了使用户能够对智能门锁的开锁情况进行掌控，保障了用户的居住环境的安全。

以上设计虽然使用户能够对智能门锁的开锁情况进行掌控，保障了用户的居住环境的安全，但还存在一定的局限性，如无法通过多屏进行智能联动。

申请内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是使智能门锁与多屏设备的实时状态同步和控制，并支持多门禁的统一管理，同时具有较高的可靠性和容错性。

为解决上述问题，本发明提供了一种分布式多屏联动智能门锁，包括门锁节点、中心控制节点和多屏控制节点，门锁节点、中心控制节点和多屏控制节点通过Wi-Fi网络相连，形成分布式系统架构，门锁节点安装在门上，且与门锁机构相连，中心控制节点部署在云端，多屏控制节点为运行门禁APP的移动设备。

在上述分布式多屏联动智能门锁中，提供了一个高效、安全、易于部署和使用且便于多屏联动的远程门锁控制系统，为用户带来了便利和安全保障。

作为本申请的进一步改进，门锁节点包括微控制器、电机、开关传感器、通信模块、电源模块和安全模块，电机为直流减速电机，电机与门锁机构锁舌相连。

作为本申请的再进一步改进，微控制器是低功耗单片机，采用ARM Cortex-M4内核，微控制器上设有串口和SPI接口，微控制器通过串口与电机相连，通过I2C总线获取开关传感器的数据，通过SPI接口与通信模块和安全模块相连。

作为本申请的更进一步改进，通信模块包括Wi-Fi芯片和蓝牙芯片，Wi-Fi芯片采用TCP/IP协议，蓝牙芯片采用BLE协议，并支持加密传输并且是标准化设计。

作为本申请的又一种改进，电源模块包含主电池、备用电池(纽扣电池)及电源管理电路，备用电池可以通过微型USB接口充电，安全模块包括生物识别、密码键盘和加密引擎，内置公钥/私钥机制，与微控制器通过SPI通信，且支持AES、RSA等加密算法。

作为本申请的又一种改进的补充，中心控制节点包括服务器和分布式数据库，服务器具有数据处理单元和API接口，服务器开放REST API并采用HTTPS协议，服务器接收来自门锁节点的状态数据并写入数据库，同时接受APP的控制请求，转发给门锁节点，分布式数据库采用基于区块链的分布式数据库，并支持高并发读写。

作为本申请的又一种改进的补充，多屏控制节点包括移动应用程序APP，移动应用程序具有用户界面、通知中心、设置中心和语音助手模块，移动应用程序支持Android和iOS双平台，并具备远程开锁和临时密码设置功能，APP采用HTTPS协议访问中心控制节点，获取门锁实时状态或发送控制指令。

作为本申请的再一种改进，包括以下步骤：

S1、用户通过多屏控制节点上的移动应用程序发送指令到中心控制节点；

S2、中心控制节点接收来自多屏控制节点的指令后，通过API接口查询分布式数据库中的相关门锁节点状态；

S3、中心控制节点将查询结果或指令发送到目标门锁节点；

S4、门锁节点接收指令并通过微控制器控制电机进行开锁或关锁操作；

S5、门锁节点将操作结果或状态信息反馈给中心控制节点；

S6、中心控制节点接收并更新在分布式数据库中的门锁状态，并将状态信息传递给多屏控制节点；

S7、多屏控制节点接收并在移动应用程序上显示更新的门锁状态。

综上所述，本方案具有以下有益效果：

1.高效响应与部署：门锁节点迅速响应用户指令，为用户提供即时服务，它是独立节点，易于在任何门上安装，实现了快速部署和更新。

2.远程控制：通过Wi-Fi网络，门锁节点与中心控制节点和多屏控制节点实现连接，从而实现远程监控和控制。

3.集中化的管理与安全性：中心控制节点作为云端服务，提供统一管理平台，集中存储和处理所有门锁节点的状态和数据，确保了验证指令的完整性和合法性，加强了系统安全性。

4.灵活性与扩展性：云端的设计使需要扩展或增加新的门锁节点时，可以快速响应需求变化，而无需对整个系统进行大规模修改。

5.用户体验：通过移动APP，用户可实时查看和操作，实现了友好的用户交互，除了基本的开锁和关锁功能，还能查看历史记录、修改设置等，满足了多样化需求。

6.完善的交互流程：从用户通过APP发送指令，到中心控制节点的处理，再到门锁节点的执行，最后的状态反馈，全流程涵盖了用户操作、数据处理、指令执行等环节，确保了系统的连续性和可靠性。

附图说明

图1为本申请的交互关系图；

图2为本申请的工作流程图；

图3为本申请的各部件之间的连接关系图一；

图4为本申请的各部件之间的连接关系图二；

图5为本申请的各部件之间的连接关系图三；

图6为本申请的多屏联动流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的三种实施方式作详细说明。

第一种实施方式：

图1-6示出。

一种分布式多屏联动智能门锁，包括门锁节点、中心控制节点和多屏控制节点，门锁节点、中心控制节点和多屏控制节点通过Wi-Fi网络相连，形成分布式系统架构，门锁节点安装在门上，且与门锁机构相连，中心控制节点部署在云端，多屏控制节点为运行门禁APP的移动设备。

在上述分布式多屏联动智能门锁中，提供了一个高效、安全、易于部署和使用且便于多屏联动的远程门锁控制系统，为用户带来了便利和安全保障。

门锁节点安装在门上并与门锁机构相连，可以通过Wi-Fi网络与其他节点通信，中心控制节点是云端服务器或服务，可以处理和转发指令，并储存和管理所有门锁节点的状态，多屏控制节点是用户的移动设备，如智能手机或平板电脑，上面运行着门禁APP，用户通过这个APP发出指令，查看门锁状态等。

使用时，用户首先在移动设备上打开门禁APP，激活多屏控制节点，在门禁APP中，用户可以发送开锁或关锁的指令，多屏控制节点接收到指令后，通过Wi-Fi网络将指令发送到中心控制节点，中心控制节点接收到来自多屏控制节点的指令后，验证指令的合法性和完整性，一旦验证通过，中心控制节点将指令转发到相应的门锁节点，门锁节点接收到指令后，会根据指令执行开锁或关锁的操作，并返回操作结果，中心控制节点接收到门锁节点返回的操作结果后，将结果更新到其数据库，并将这些信息发送回多屏控制节点，最后，多屏控制节点在门禁APP上向用户显示操作结果和最新的门锁状态，用户也可以通过门禁APP查看历史记录、修改设置、添加新的用户或者更改权限等，门锁节点可能还具有其他功能，例如低电量提醒、异常警报、安全警报等，这些状态和警报也会经由中心控制节点传递给多屏控制节点，当门锁发生异常或被强制打开时，系统可以设置为自动发出警报，门锁节点、中心控制节点和多屏控制节点结合，构建了一个分布式、高效和用户友好的智能门锁系统，用户只需要一个移动设备就可以实时控制和监视家中或办公室的门锁状态，确保了安全性和便利性。

门锁节点可以迅速响应用户的指令，为用户提供及时的服务，由于是独立的节点，可以方便地安装在任何门上，实现快速部署和更新，通过Wi-Fi网络与中心控制节点和多屏控制节点相连，确保了远程控制和监控的能力，中心控制节点作为云端服务，可以集中存储和管理所有门锁节点的状态和数据，提供统一的管理平台，能够验证指令的合法性和完整性，确保系统的安全性，部署在云端，当需要扩展或添加新的门锁节点时，不需要对整个系统进行大的修改，能够快速响应变化的需求，通过移动设备上的门禁APP，用户可以直观地查看和操作，提供了友好的用户体验，用户可以在有网络的移动设备上进行操作，实现了远程控制，除了基本的开锁、关锁指令，还可以查看历史记录、修改设置等，满足了用户的多样化需求，同时可以满足多人通过多个移动设备进行联动控制。

多人通过多个移动设备进行联动控制过程：

用户注册与设备绑定：

每个用户在初次使用移动应用程序时需要进行注册并登录，注册完成后，用户可以通过应用程序将自己的设备绑定到特定的门锁节点。

设置联动权限：

主用户(例如家庭主人或办公室管理员)可以授权其他用户(例如家庭成员或同事)进行联动控制。这意味着主用户可以在APP上设置哪些用户可以控制哪些门锁，并设置不同的权限，如只读、时间限制等。

多设备联动操作：

用户A和用户B同时打开其移动应用程序，可以是Android或iOS平台。

用户A选择开锁，点击相应的按钮，而用户B选择查看当前锁状态。

APP通过HTTPS协议将用户A的开锁指令和用户B的查询指令加密后发送至中心控制节点的API接口。

服务器验证来自APP的指令的合法性。验证后，服务器通过API调用查询基于区块链的分布式数据库，获取目标门锁的当前状态。

一旦确认门锁节点处于可以接收指令的状态，服务器将用户A的开锁指令发送至目标门锁节点，同时将查询结果返回给用户B。

门锁节点的通信模块接收来自中心控制节点的指令。微控制器解析该指令，然后控制电机进行开锁操作。

用户B的设备会显示锁已被用户A打开的信息。

实时状态更新：

门锁操作完成后，开关传感器检测并更新锁的状态。

微控制器获取状态数据，并通过通信模块将状态数据发送至中心控制节点。

中心控制节点的服务器更新基于区块链的分布式数据库中的门锁状态。然后，使用HTTPS协议将新的门锁状态反馈给所有绑定的移动设备。

所有用户的移动应用程序都会收到来自中心控制节点的新状态信息，并在用户界面上更新门锁状态。

历史记录和通知：

所有操作都会被记录在云端的数据库中，这样，用户可以随时查看门锁的操作历史记录，了解谁在什么时候进行了开锁或关锁操作。

当锁状态发生变化时，所有授权的用户都会在其移动设备上接收到通知。

通过这一流程，多个用户可以实现联动控制，无论是同时操作还是查看状态，系统都能保证实时、准确的响应，满足多人、多设备的联动控制需求。

第二种实施方式：

图2-5示出。

门锁节点包括微控制器、电机、开关传感器、通信模块、电源模块和安全模块，电机为直流减速电机，电机与门锁机构锁舌相连，微控制器是低功耗单片机，采用ARM Cortex-M4内核，微控制器上设有串口和SPI接口，微控制器通过串口与电机相连，通过I2C总线获取开关传感器的数据，通过SPI接口与通信模块和安全模块相连，通信模块包括Wi-Fi芯片和蓝牙芯片，Wi-Fi芯片采用TCP/IP协议，蓝牙芯片采用BLE协议，并支持加密传输并且是标准化设计，电源模块包含主电池、备用电池(纽扣电池)及电源管理电路，备用电池可以通过微型USB接口充电，安全模块包括生物识别、密码键盘和加密引擎，内置公钥/私钥机制，与微控制器通过SPI通信，且支持AES、RSA等加密算法，中心控制节点包括服务器和分布式数据库，服务器具有数据处理单元和API接口，服务器开放REST API并采用HTTPS协议，服务器接收来自门锁节点的状态数据并写入数据库，同时接受APP的控制请求，转发给门锁节点，分布式数据库采用基于区块链的分布式数据库，并支持高并发读写，多屏控制节点包括移动应用程序APP，移动应用程序具有用户界面、通知中心、设置中心和语音助手模块，移动应用程序支持Android和iOS双平台，并具备远程开锁和临时密码设置功能，APP采用HTTPS协议访问中心控制节点，获取门锁实时状态或发送控制指令。

微控制器ARM Cortex-M4内核的单片机负责整个门锁节点的控制逻辑，使用多种接口与其他模块通信，电机使用直流减速电机来实现锁的开闭动作，开关传感器用于检测门锁的开关状态，通信模块使门锁节点能够与外部设备或网络通信，包括Wi-Fi(基于TCP/IP)和蓝牙(基于BLE，并支持加密)，电源模块主电池供电，有备用电池作为应急电源，同时支持微型USB接口充电，安全模块提供生物识别、密码键盘和加密引擎，确保门锁系统的数据和操作安全，服务器接收来自门锁节点的状态数据并处理，同时与移动应用程序通信，转发控制请求，分布式数据库基于区块链技术，可以提供安全的、高并发的数据存储和读写，移动应用程序APP提供用户界面，使用户可以查看门锁状态、控制门锁、设置密码等，另外，还包括通知中心、设置中心和语音助手模块，提高用户体验。

使用时，用户通过移动应用程序发出控制指令，如开锁、关锁等，APP通过HTTPS协议访问中心控制节点的API，服务器处理这些请求，并通过Wi-Fi或蓝牙将指令转发给相应的门锁节点，门锁节点的微控制器接收到指令后，执行相应的操作，如驱动电机开锁或关锁，开关传感器监测门锁状态，并通过I2C总线传递给微控制器，微控制器将门锁的状态数据通过通信模块发送回服务器，服务器将状态数据写入区块链分布式数据库，APP可以查询服务器，获取门锁的实时状态，系统采用了多种加密技术，如AES、RSA等，并有公钥/私钥机制，确保数据传输的安全性，有备用电池以防主电池失效，同时，区块链数据库提供了数据的不可篡改性和可追溯性，多功能的APP和语音助手功能，使操作更为简便，系统采用模块化设计，方便添加或更换功能模块。

第三种实施方式：

图1、图2和图5示出。

包括以下步骤：

S1、用户通过多屏控制节点上的移动应用程序发送指令到中心控制节点；

S2、中心控制节点接收来自多屏控制节点的指令后，通过API接口查询分布式数据库中的相关门锁节点状态；

S3、中心控制节点将查询结果或指令发送到目标门锁节点；

S4、门锁节点接收指令并通过微控制器控制电机进行开锁或关锁操作；

S5、门锁节点将操作结果或状态信息反馈给中心控制节点；

S6、中心控制节点接收并更新在分布式数据库中的门锁状态，并将状态信息传递给多屏控制节点；

S7、多屏控制节点接收并在移动应用程序上显示更新的门锁状态。

使用时分布式多屏联动智能门锁内部更详细的交互过程如下：

S1、用户通过多屏控制节点上的移动应用程序发送指令到中心控制节点：

用户打开移动应用程序，可以是Android或iOS平台。

在用户界面中，可以选择开锁或关锁，并点击相应的按钮。

APP通过HTTPS协议将指令安全加密后发送至中心控制节点的API接口。

S2、中心控制节点接收来自多屏控制节点的指令后，通过API接口查询分布式数据库中的相关门锁节点状态：

服务器在API接口接收到来自APP的指令后，会首先进行验证，确定请求的合法性。

验证后，服务器通过API调用查询基于区块链的分布式数据库，获取目标门锁的当前状态。

S3、中心控制节点将查询结果或指令发送到目标门锁节点：

一旦确认门锁节点处于可以接收指令的状态(例如，锁未被人为阻挡或电量充足等)，服务器将原始指令或相应的操作指令发送至目标门锁节点。

S4、门锁节点接收指令并通过微控制器控制电机进行开锁或关锁操作：

门锁节点的通信模块首先接收来自中心控制节点的指令。

通过微控制器，指令被解析，然后微控制器通过串口控制电机。

直流减速电机接收微控制器的指令，根据指令来驱动门锁机构的锁舌进行开锁或关锁操作。

S5、门锁节点将操作结果或状态信息反馈给中心控制节点：

操作完成后，开关传感器检测锁的当前状态。

微控制器通过I2C总线获取这些状态数据，并将这些数据通过SPI接口传给通信模块。

通信模块再将状态数据发送至中心控制节点。

S6、中心控制节点接收并更新在分布式数据库中的门锁状态，并将状态信息传递给多屏控制节点：

中心控制节点的服务器再次通过API调用，更新基于区块链的分布式数据库中的门锁状态。

更新后，服务器再次使用HTTPS协议发送新的门锁状态给移动应用程序。

S7、多屏控制节点接收并在移动应用程序上显示更新的门锁状态：

用户的移动应用程序接收到来自中心控制节点的新状态信息。

在用户界面中更新门锁的状态，并可配合通知中心弹出相应的通知，告知用户锁已成功开启或关闭。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种分布式多屏联动智能门锁，其特征在于：包括门锁节点、中心控制节点和多屏控制节点，所述门锁节点、中心控制节点和多屏控制节点通过Wi-Fi网络相连，形成分布式系统架构，所述门锁节点安装在门上，且与门锁机构相连，所述中心控制节点部署在云端，所述多屏控制节点为运行门禁APP的移动设备。

2.根据权利要求1所述的一种分布式多屏联动智能门锁，其特征在于：所述门锁节点包括微控制器、电机、开关传感器、通信模块、电源模块和安全模块，所述电机为直流减速电机，所述电机与门锁机构锁舌相连。

3.根据权利要求2所述的一种分布式多屏联动智能门锁，其特征在于：所述微控制器是低功耗单片机，采用ARM Cortex-M4内核，所述微控制器上设有串口和SPI接口，微控制器通过串口与电机相连，通过I2C总线获取开关传感器的数据，通过SPI接口与通信模块和安全模块相连。

4.根据权利要求2所述的一种分布式多屏联动智能门锁，其特征在于：所述通信模块包括Wi-Fi芯片和蓝牙芯片，所述Wi-Fi芯片采用TCP/IP协议，所述蓝牙芯片采用BLE协议，并支持加密传输并且是标准化设计。

5.根据权利要求2所述的一种分布式多屏联动智能门锁，其特征在于：所述电源模块包含主电池、备用电池(纽扣电池)及电源管理电路，备用电池可以通过微型USB接口充电。

6.根据权利要求2所述的一种分布式多屏联动智能门锁，其特征在于：所述安全模块包括生物识别、密码键盘和加密引擎，内置公钥/私钥机制，与微控制器通过SPI通信，且支持AES、RSA等加密算法。

7.根据权利要求1所述的一种分布式多屏联动智能门锁，其特征在于：所述中心控制节点包括服务器和分布式数据库，所述服务器具有数据处理单元和API接口，所述服务器开放REST API并采用HTTPS协议，所述服务器接收来自门锁节点的状态数据并写入数据库，同时接受APP的控制请求，转发给门锁节点，所述分布式数据库采用基于区块链的分布式数据库，并支持高并发读写。

8.根据权利要求1所述的一种分布式多屏联动智能门锁，其特征在于：所述多屏控制节点包括移动应用程序APP，所述移动应用程序具有用户界面、通知中心、设置中心和语音助手模块，所述移动应用程序支持Android和iOS双平台，并具备远程开锁和临时密码设置功能，所述APP采用HTTPS协议访问中心控制节点，获取门锁实时状态或发送控制指令。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种分布式多屏联动智能门锁，其特征在于：

包括以下步骤：

S1、用户通过多屏控制节点上的移动应用程序发送指令到中心控制节点；

S2、中心控制节点接收来自多屏控制节点的指令后，通过API接口查询分布式数据库中的相关门锁节点状态；

S3、中心控制节点将查询结果或指令发送到目标门锁节点；

S4、门锁节点接收指令并通过微控制器控制电机进行开锁或关锁操作；

S5、门锁节点将操作结果或状态信息反馈给中心控制节点；

S6、中心控制节点接收并更新在分布式数据库中的门锁状态，并将状态信息传递给多屏控制节点；

S7、多屏控制节点接收并在移动应用程序上显示更新的门锁状态。