CN201868955U - 一种网络智能锁具 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种网络智能锁具，包括电控制装置、上锁执行机构、网络模块、输入模块以及电能储备装置，其要点在于所述电能储备装置是一以电容形式存储电能的超级电容，同时还包括向电能储备装置充电的无线电能传输装置和/或设置在锁内的电能产生装置，且所述电能储备装置的输出接至电控制装置和输入模块，本实用新型解决了现有技术存在的维护量大，联网不可靠的问题。

Description

一种网络智能锁具

技术领域

本实用新型涉及一种网络智能锁具，特别涉及一种极少维护和联网可靠的网络智能锁具。 

背景技术

智能锁具是一种区别于传统机械锁，在用户识别、安全性、管理性方面更加智能化的锁具。现有的智能锁具，如IC卡锁、TM卡锁、指纹锁、掌纹锁和密码锁等，其基本结构均是由装在锁壳内的机械部分、电控制装置、输入模块、供电电路以及电能储备装置所组成。机械部分至少包括有一上锁执行机构，电控制部分包括有CPU、与CPU相连的存储器、输入模块等，前述的上锁执行机构的控制端与CPU连接，接受CPU给出的控制指令，工作时，上锁执行机构在电控制装置的控制下动作，从而实现门的开启和闭锁的功能。具有联网功能的智能锁具还包括网络模块，网络模块一般与智能锁具电控制装置的CPU相联，实现智能锁具和控制中心的网络联接，以实现集中的控制与管理。 

在智能锁具的电源方面，众所周知，电能是智能锁具能正常工作的必备条件，现有智能锁具供电的常规解决方案无非包括二种方式，一种是在锁内设置电源，另一种是通过外部电源供电。锁内设置电源的方式最常见的是在锁里设置干电池作为电源。通过外部电源直接供电的方式，包括在门框合页侧安装金属过线器，并通过此金属过线器将外部电源直接引进智能锁具内。外部电源直接供电的方式还包括在门框与门锁之间设置可联接触点的方式，通过外部电源供电的情况下，均在锁内设置可充电电池作为储能装置，以备停电之用。 

在锁内采用干电池作为电源的情况下，存在需要周期性更换电池的问题，采取前述二种有线联接供电方式的情况下，存在非常高的初始工程成本，同时在使用一段时间后，连接线容易折断或发生触点老化的情况，将造成供电不良。 

另外在有线联接供电方式的情况下，智能锁具内仍然要设置可充电电池作为储能装置，充电电池也是一种有限寿命的器件，充电三百次后电池容量会逐渐下降，充电达1000次以后，就基本达到了寿命极限。为此，还是存在要周期性更换的问题。 

智能锁具联网使用，是智能锁具高层次应用的需要，管理部门可以通过网络对智能锁具进行实时和集中的控制管理，通过布线联网的方案最主要的问题和有线联接供电方式一样，存在布线的复杂性，以及使用一段时间后网线断线的问题。通过无线网络模块联网的方案存在的问题主要在于无线网络的不确定性，在使用过程中，智能锁具经常性的掉网，一方面增加了应用单位的维护工作量，另一方面应用单位在这种情况下也不能真正通过网络对智能锁具做到适时的集中管理和控制。 

本实用新型的基本目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种较少维护工作的网络智能锁具，提高网络智能锁具的联网可靠性则是本实用新型的更进一步目的。 

实用新型内容

本实用新型提供了一种网络智能锁具，其包括电控制装置、上锁执行机构、网络模块、输入模块以及电能储备装置，所述电控制装置包括CPU、数据存储器以及时钟电路，所述电控制装置联接至网络模块、输入模块、上锁执行机构以及电能储备装置的输出侧，其特征在于所述电能储备装置是一以电容形式存储电能的超级电容，同时还包括无线电能传输装置和/或设置在锁内的电能产生装置，所述电能储备装置的充电侧与无线电能传输装置和/或电能产生装置的输出侧电连接，电能储备装置的输出接至电控制装置和输入模块。 

更进一步的要点则在于采用了总线型网络模块，并由锁内信号调制解调模块和锁外信号调制解调模块所构成，所述锁内信号调制解调模块的一侧联接到无线电能传输装置的接收线圈上，另一侧联接到电控制装置，所述锁外信号调制解调模块的一侧联接到发射线圈上，另一侧联接到供电线路上。 

采用无线电能传输装置或在智能锁具内设置电能产生装置向智能锁具提供电力，避免了有线联接供电的麻烦和非常大的初始安装成本的支出，还避免了有线联接供电情况下，有可能产生的断线和接触不良而引起的智能锁具不能正常工作的问题。采用超级电容作为电能储备装置，则有效地克服了现有智能锁具要周期性更换电池或充电电池的问题。本实用新型的基本目的从而得以实现。 

采用总线型网络模块，可确保智能锁具高可靠地联网，确保应用单位能对智能锁具进行适时有效地集中管理和控制，本实用新型的进一步目的由此亦得以实现。 

在本实用新型的一个实施例中，所述的一种网络智能锁具包括了电控制装置、上锁执行机构、网络模块、输入模块、电能储备装置，所述电控制装置包括CPU、数据存储器以及时钟电路，所述电控制装置联接至网络模块、输入模块、上锁执行机构以及电能储备装置的输出侧，其特征在于所述电能储备装置是一以电容形式存储电能的超级电容，同时还包括无线电能传输装置和/或设置在锁内的电能产生装置，所述电能储备装置的充电侧与无线电能传输装置和/或电能产生装置的输出侧电连接，电能储备装置的输出接至电控制装置和输入模块。 

作为进一步改进，所述的一种网络智能锁具其电能储备装置的充电侧设置设有一过渡电能储备装置，输出侧设置有一DC－DC升压稳压模块。本实施例的一种网络智能锁具相对前一实施例改善了超级电容的充电和能效比。 

作为进一步改进，所述电能产生装置为由门或锁部件驱动的发电装置和/或太阳能电池。 

附图说明

图1是本实用新型实施例一的一种网络智能锁具构成示意图。 

图2是本实用新型实施例二的一种网络智能锁具构成示意图。 

图3是本实用新型实施例三的一种网络智能锁具构成示意图。 

图4是本实用新型实施例四的一种网络智能锁具构成示意图。 

各图中 1为电控制装置、2为上锁执行机构、3为电能储备装置，4为输入模块、5为无线电能传输装置、6整流装置、7为接收线圈、8为发射线圈、9为 

功率信号发生器、10为过渡电能储备装置、11为DC－DC升压稳压模块、12网络模块、13为锁内信号调制解调模块、14为锁外信号调制解调模块、15为发电装置、16为门或锁部件、17为总线型网络模块、20为太阳能电池、101为接近卡、102为智能卡、103为磁卡。

具体实施方式

实施例1：图1为本实用新型实施例一的一种网络智能锁具构成示意图，其包括电控制装置1、上锁执行机构2、网络模块12、输入模块4、电能储备装置3，所述电控制装置1包括CPU、数据存储器以及时钟电路，且网络模块12、输入模块4、上锁执行机构2分别与所述电控制装置1联接，所述电能储备装置3是一以电容形式存储电能的超级电容，电能储备装置3的输出侧接至电控制装置1和输入模块4，同时在本实施例中还包括了采用电磁感应原理实现电能无线传输的无线电能传输装置5，该无线电能传输装置5的发射侧位于锁外，包括功率信号发生器9和发射线圈8，接收侧位于锁内，包括了接收线圈7和整流装置6。接收线圈7和发射线圈8一般设置在智能锁具所装门邻近并对应的位置上，该装置以非接触方式向智能锁具提供电力，当电流在发射线圈8中流动时，所产生的磁通量将成为媒介，导致收线圈7中也产生电动势。在本实施例中，无线电能传输装置5的接收线圈7上的感应电流经整流装置6整流后向电能储备装置3充电，再由电能储备装置3向锁内电控制装置1、输入模块4等需要用电的系统供电。 

前述的电控制装置1包括CPU、数据存储器以及时钟电路等（均未示出），上锁执行机构2与电控制装置1联接，电控制装置1发出的指令将控制上锁执行机构2动作到锁定位置或解锁位置。电能储备装置3为超级电容，其将接收线圈7因感应而产生的电能转变成以电容方式存储的电能，并向锁内用电系统，包括电控制装置1、输入模块4等供电。电控制装置1还与网络模块12联接，通过无线网络模块12智能锁具可以联接到网络，通过网络向控制中心发送智能锁具的工作状态，并接受控制中心发出的工作指令。输入模块4主要是读取来自接近卡101、智能卡102或磁卡103上的数据，并将其送入电控制装置1中，电控制装置1负责对得到数据进行处理，与存储在其中的数据进行比较，也可通过网络与控制中心主机中的数据进行比较，如果结果是肯定的，则控制上锁执行机构2动作到相应的位置。在本实施例中所述的网络模块12为无线网络模块。 

本实施例的一种网络智能锁具，不包括电池或充电电池，不存在需要定期更换这些部件的问题，同时由于采用了无线电能传输供电的方式，也克服了现有技术中有线联接供电所产生的问题。 

实施例二：图2为本实用新型实施例二的一种网络智能锁具构成示意图，与实施例一不同之处在于，电能储备装置5充电侧设置有一过渡电能储备装置10，输出侧设置有一DC－DC升压稳压模块11。所述过渡电能储备装置10的输出接至电能储备装置3，输入接至无线电能传输装置3接收侧的输出，所述DC－DC升压稳压模块11的输入接至电能储备装置3的输出，输出接至电控制装置1和输入模块4，设置过渡电能储备装置10的目的在于超级电容是一大电流充电的器件，无线电能传输装置5由于智能锁具安装位置的限制，以及无线电能传输方式结构原理方面的原因，如果做成能满足超级电容充电电流需要的系统有一定的困难,实质上即使是采取有线联接供电的方式，也存在同样的问题。而在非大电流充电的情况下，超级电容的充电效率会有所下降，过渡电能储备装置10是一个转换系统，它的作用是将电能累积起来，当电能累积到一定程度后，再以大电流供给的方式向电能储备装置3充电，以满足电能储备装置3中的超级电容需要大电流充电的需要。所述过渡电能储备装置10可以是一个简单的电容充放电电路，该装置中承担充放电功能的电容的容量相对超级电容而言极小，在本实施例中，电能储备装置3中的超级电容为法拉级电容，过渡电能储备装置10中承担充放电功能的电容为微法级电容，这样其所需要的充电电流不大，可以以恒流小电流的方式向其充电。在本实施例中，所述过渡电能储备装置10与电能储备装置3之间通过一晶闸管联接，当过渡电能储备装置10中的充放电电容电能储备到一定量时，其电压也上升到一定的数量级。这时控制晶闸管导通，从而过渡电能储备装置10向电能储备装置3中的超级电容以较大电流的方式充电，瞬间将临时存放在过渡电能储备装置10中的电能充放到电能储备装置3中去。电能储备装置3的输出侧设置DC－DC升压稳压模块11的作用在于降低电能储备装置3直接负载电路的最小工作电压，因为正如前所述的那样，在本实用新型中，是采用超级电容作电能储备装置的，这样做能有效提高电能储备装置3供电的能效比，根据计算，当电能储备装置3的有效输出工作电压从3.6  V降为1V时，以超级电容作为核心部件的电能储备装置3的能效比将从48%提高到96%。本实施例的一种网络智能锁具，是对实施例一的方案的进一步优化和改进。 

为了简便起见，本实施例对之前实施例中已说明过的装置、模块、部件以及相互关系等不再重复说明，在接下来对其它实施例的说明中，亦按这一原则处理。 

实施例三：图3是本实用新型实施例三的一种网络智能锁具构成示意图，与实施例二不同之处在于其包括电能产生装置，所述电能产生装置为发电装置15，该发电装置15发出的电力经其所带的整流装置6电连接到电能储备装置3,整流后向电能储备装置3充电，所述发电装置15由门或锁部件16驱动，如由锁把手驱动或门轴驱动。在本实施例中，亦可同时再设置一太阳能电池20,作为对发电装置15的补充，当然直接用太阳能电池20代替发电装置15亦是可行的方案。 在本实施例中所述发电装置15由于其体积不能太大的原因，所发出的电力仍然有限，太阳能电池20能提供的电量亦有限，故还是通过过渡电能储备装置10向电能储备装置3充电。本实施例的一种网络智能锁具，不需要通过外部电源供电，非常适合无源工作场合，特别地在本实施例中，无线网络模块12可采用手机网络模块，智能锁具通过手机网络与控制中心联网。 

实施例四：图4是本实用新型实施例四的一种网络智能锁具构成示意图。与前面所述实施例不同的是，在本实施例中所述网络模块为总线型网络模块17，并由锁内信号调制解调模块13和锁外信号调制解调模块14所构成，锁内信号调制解调模块13一端与电控制装置1中的CPU相联，另一端与接收线圈7联接，将从CPU中取得的信号调制到智能锁具内的无线电能传输装置的接收线圈7上，锁外信号调制解调模块14一端联接在发射线圈8上，另一端联接在无线电能传输装置5的供电线路上，将从无线电能传输装置的发射线圈8上解调出该信号，并将该信号再调制到无线电能传输装置5的供电线路上，网络中心的主机，可通过相应的调制解调器从电源线上解调出该信号进行处理，并将处理结果和指令调制到供电线路上，该处理结果数据和指令将由锁外信号调制解调模块14解调出，并调制到无线电能传输装置的发射线圈8上，锁内信号调制解调模块13从无线电能传输装置的接收线圈7上解调出该信号后，最终送达给智能锁具的电控制装置1，由电控制装置1做出相应的处理。如果网络控制中心主机的供电电路与无线电能传输的装置5的供电线路不在同一变压器侧，可通过加设相应的调制解调器转接。本实施例的一种网络智能锁具采用了一种新的联网方式，利用了电源线，并可采用稳定性较高的现场总线协议和数据结构，联网安全可靠，同时还不需要另行布置网线。 

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式。但本实用新型保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型批露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。 

Claims (6)

1.一种网络智能锁具，包括电控制装置、上锁执行机构、网络模块、输入模块以及电能储备装置，所述电控制装置包括CPU、数据存储器以及时钟电路，所述电控制装置联接至网络模块、输入模块、上锁执行机构以及电能储备装置的输出侧，其特征在于所述电能储备装置是一以电容形式存储电能的超级电容，同时还包括无线电能传输装置和/或设置在锁内的电能产生装置，所述电能储备装置的充电侧与无线电能传输装置和/或电能产生装置的输出侧电连接，电能储备装置的输出接至电控制装置和输入模块。

2.根据权利要求1所述的一种网络智能锁具，其特征在于所述的无线电能传输的装置为采用电磁感应原理实现电能无线传输的装置，该无线电能传输装置的发射侧位于锁外，包括功率信号发生器和发射线圈，接收侧位于锁内，包括了接收线圈和整流装置，所述接收线圈和发射线圈设置在智能锁具所装门邻近并对应的位置上。

3.根据权利要求1所述的一种网络智能锁具，其特征在于电能储备装置的充电侧设置有一过渡电能储备装置，输出侧设置有一DC－DC升压稳压模块。

4.根据权利要求3所述的一种网络智能锁具，其特征在于所述过渡电能储备装置是一个电容充放电电路，该装置中承担充放电功能的电容是一微法级的电容，所述过渡电能储备装置与电能储备装置之间通过一晶闸管联联接。

5.根据权利要求4所述的一种网络智能锁具，其特征在于所述电能产生装置为发电装置和/或太阳能电池。

6.根据权利要求1所述的一种网络智能锁具，其特征在于网络模块为总线型网络模块，并由锁内信号调制解调模块和锁外信号调制解调模块所构成，所述锁内信号调制解调模块的一侧联接到无线电能传输装置的接收线圈上，另一侧联接到电控制装置，所述锁外信号调制解调模块的一侧联接到发射线圈上，另一侧联接到供电线路上。

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