CN207558055U - 基于扩频技术的新型无线门禁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于扩频技术的新型无线门禁系统，由无线集中器，控制中心或电子钥匙，门禁读卡器或开门装置三个部分组成，控制中心或电子钥匙通过无线信号与无线集中器相连，门禁读卡器或开门装置也通过无线信号与无线集中器相连，无线集中器通过LoRa传输技技术，传输读卡信息并将控制中心或电子钥匙的授权信息回传给门禁读卡器或开门装置，以控制大门机械开关用门磁的开启，只在楼顶配置一台小型无线集中器即可，韦根、485、网线(GR45)等物理连接线都被无线代替，由于应用于LORA技术，其传输距离可以达到3～10公里，既解决了远距离传输距离问题，也同时一并解决了物理连接线的问题，大大的节省了施工和维护的问题。

Description

基于扩频技术的新型无线门禁系统

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域中的办公设备，尤其是一种基于扩频技术的新型无线门禁系统。

背景技术

随着科技的发展，社会的进步，使得对于门锁、门禁这样的传统工具的创新要求越来越高，传统的办公门禁系统是有线连接，门禁读卡器与控制器直接通过韦根协议相连接，最远通讯距离仅为180m，而且需要物理数据线进行连接，如果通讯距离增加的情况下，需要增加458延长线；在实施过程中物理连接线需要放到棚顶，在施工和维护的过程中，工人需要爬到棚顶进行维护和穿线，对施工和维护造成很大的麻烦，而且每一楼层需要多个控制器，多个控制器再连接到控制中心。

而家庭用门锁是只有开门装置(机械钥匙)，当忘记带钥匙时，还需要找师傅开锁。

针对上述情况，无线门禁系统应运而生。而现有技术中的无线门禁系统一般都是极度依赖互联网技术的发展，即以WIFI、蓝牙等无线传输技术为基础，进行相关配置，这样的操作虽然简便，当没有网络或网络关闭时，门禁系统就彻底瘫痪，而且这种传输模式本身的特点决定了其控制信号不强，穿透力差，且传输控制距离特别短，当门禁系统需要穿墙控制、远距离控制时，显得尤为掣肘。

LoRa是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa主要在全球免费频段运行，包括433、868、915MHz等。与WLAN、ZigBee、LTE-M等技术相比，LoRa从灵敏度、链路预算、覆盖范围、传输速率、发送电流、待机电流、接收电流、电池寿命、定位、抗干扰性、拓扑结构、最大终端连接数上都有显著的优势。

LoRa调制技术对信号进行独有的频谱扩宽处理，可获得超过-148dBm的接收灵敏度。LoRa通过调整扩频因子(Spread frequency factor)(数值为6～12)、调制带宽(Bandwidth)及纠错率等变量，可以调整空中实际通信速率，而不同的通信速率对应不同的最高灵敏度，体现在应用上就是更远的传输距离和更强的抗干扰特性。在发射功率一定时，通常扩频因子被设置得越大，模块可获得的接收灵敏度就越高，通信距离将越远，但会同时导致通信速率降低，这是LoRa调制技术的特性。

实用新型内容

为了克服现有技术中门禁系统有线控制时布线麻烦、无线控制时控制距离短、穿透力差、极度依赖互联网等缺陷，本实用新型提供一种基于扩频技术的新型无线门禁系统，将多个传统控制器集合为一个，且极大的扩展了控制距离，大大的节省了施工和维护的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于扩频技术的新型无线门禁系统，由无线集中器，控制中心，门禁读卡器或开门装置三个部分组成，控制中心通过无线信号与无线集中器相连，门禁读卡器或开门装置也通过无线信号与无线集中器相连，其中：

门禁读卡器：用于读取配套的IC门禁卡或电子钥匙信息，并将信息传递至控制中心；

控制中心：当开门信息通过扩频技术传递到控制中心时，控制中心查看授权信息，授权

信息合法，则将开门命令传递给开门装置，由开门装置控制门磁开门；当授权信息不合

法时，则不传递开门命令。

开门装置：得到来自开门信号后，控制大门机械开关用门磁的开启；

无线集中器：传输读卡信息，并将控制中心授权信息回传给门禁读卡器或开门装置。

上述方案中，本申请新型无线门禁系统应用于LoRa扩频传输技术，尤其是指无线集中器通过LoRa扩频传输技技术，传输读卡信息并将控制中心授权信息回传给门禁读卡器或开门装置，以控制大门机械开关用门磁的开启。

上述方案中，开门装置由MCU单片机、电源、无线传输装置、门禁读卡电路组成，电源、无线传输装置、门禁读卡电路均分别与MCU单片机电路连接，其中：

MCU单片机：用于读取IC门禁卡的信息，将读到的信息通过串口传递到无线传输装置的无线传输芯片，无线传输芯片将数据通过无线传输装置的天线发送到无线集中器；同时,MCU单片机也会通过无线传输芯片接收无线集中器的数据，并将接收到的数据进行加工处理，再将处理过的数据通过无线传输芯片传递给无线集中器，然后根据数据内容对大门机械开关用门磁的开启进行控制，以达到开、关门的目的；

电源：用于给开门装置供电；

无线传输装置：由无线传输模块和天线构成，无线传输模块通过串口与MCU单片机相连接，MCU单片机先读取门卡信息，无线传输模块将门卡信息即数字信号通过扩频技术把数字信号转换成模拟信号传递给无线集中器，同时将无线集中器传递过来的模拟信号转换成数据即数字信号传递给MCU单片机；

门禁读卡电路：通过SPI总线与MCU单片机进行相连接，通过RFID信号读取IC门禁卡的信息，并将IC门禁卡的信息传递给MCU单片机，以便MCU单片机对IC门禁卡的信息进行加工处理。

本实用新型的有益效果是，无线门禁系统从门禁读卡器到控制中心直接无需物理线连接，只在楼顶配置一台小型无线集中器即可，韦根、485、网线(GR45)等物理连接线都被无线代替了，由于应用于LORA技术，其传输距离可以达到3～10公里，既解决了远距离传输距离问题，也同时一并解决了物理连接线的问题，大大的节省了施工和维护的问题，好处如下：

1、无线传输可以自组网、信号穿透楼层；传输距离远、低功耗；

2、楼内不用再布线，省去了施工和维护时的大量布线工作；

3、楼层内不再使用传统的中央控制器，节省了成本；

4、一个楼顶架设一台无线集中器即基站，可以覆盖2栋楼，大大减少了运营成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的基于扩频技术的新型无线门禁系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的基于扩频技术的新型无线门禁系统的开门装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的基于扩频技术的新型无线门禁系统的使用示意图。

图4为本实用新型实施例的基于扩频技术的新型无线门禁系统的网络结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在网状网络中，个别终端节点转发其他节点的信息，以增加网络的通信距离和网络区域规模大小。虽然这增加了范围，但也增加了复杂性，降低了网络容量，并降低了电池寿命，因节点接受和转发来自其他节点的可能与其不相关的信息。当实现长距离连接时，长距离星型架构最有意义的是保护了电池寿命。

在本实用新型申请实施例所设置的网络中，节点与专用网关不相关联。相反，一个节点传输的数据通常是由多个网关收到。每个网关将从终端节点接所接受到的数据包通过一些回程(蜂窝、以太网等)转发到基于云计算的网络服务器，智能化和复杂性放到了服务器上，服务器管理网络和过滤冗余的接受到的数据，执行安全检查，通过最优的网关进行调度确认，并执行自适应数据速率等，其实施例网络结构如图4所示。

开门装置：应用于非IC门卡开门的环境，例如家庭，只有开门装置(或者可以是电子钥匙)，通过无线信号传输开关门命令。

无线集中器(基站)：利用无线传输技术，取代原来的控制器、韦根、485等传输线。利用lora传输技技术传输读卡信息，并将控制中心的授权信息回传给读卡器，以控制门的开关。

电子钥匙：针对于家庭使用，代替传统机械钥匙。物理形态不限，有可能是手机壳，也有可能是类似汽车一样的电子钥匙。

开门装置共由4个大部分组成，其中包括：MCU(单片机)、电源、无线传输装置、门禁读卡几个部分。

MCU单片机：是整个开门装置的控制中心，读取门禁卡的信息，将读到的信息通过串口传递到无线传输芯片，无线传输芯片将数据通过天线发送到集中器。同时,MCU也会通过无线传输芯片接收集中器的数据，并将接收到的数据进行加工处理。再将处理过的数据通过无线传输芯片传递给集中器。然后根据数据内容对开门机械部分进行控制以达到开、关门的目的。

需要说明的是：在没有读卡器的使用环境下(如家庭用)：MCU只负责通过无线传输芯片接收和发送集中器所需要处理的数据。然后根据数据内容对开门机械部分进行控制以达到开、关门的目的。

电源：主要给开门装置供电；

无线传输装置：其无线传输模块通过串口与MCU相连接，或其他的串行总线与MCU单片机相连接，具体要看芯片的型号，目前选择的芯片是采用的串口方式，也可能是SPI或I2C等总线。MCU先读取门卡信息，无线传输模块将门卡信息(数字信号)通过扩频技术把数字信号转换成模拟信号传递给集中器，同时将集中器传递过来的模拟信号转换成数据(数字信号)传递给MCU，只负责数据调制、解调并进行传输，对数据不做处理。

门禁读卡电路：通过SPI总线与MCU进行相连接，通过RFID信号读取卡的信息，并将卡的信息传递给MCU，以便MCU对卡的信息进行加工处理。

【实施例】

如图1-4所示，上述技术方案中，使用新型无线门禁系统实现开门的方法，其步骤为：

Q1：刷卡人员使用IC门禁卡在开门装置上进行刷卡，开门装置获取开门信息(数字信号)；

Q2：开门装置内部的MCU单片机将开门信息通过串口传递给无线传输芯片；

Q3：无线传输芯片将开门信息通过扩频技术调制成模拟信号，并通过天线传递给无线集中器远距离无线传输；

Q4：无线集中器接收到到模拟信号的开门信息，将该模拟信息解调成数字信号，通过网络或无线传输芯片传递给控制中心；

Q5：控制中心判断开门信息是否授权，并将授权结果(数字信号)传递给无线集中器；

Q6：无线集中器将授权信息通过扩频技术调制成模拟信号，并将该模拟限号传递给开门装置中的无线传输芯片；

Q7：开门装置中的无线传输芯片将模拟信号形式的授权信息解调成数字信号，并通过串口传递给MCU单片机。

Q8：MCU单片机通过对授权信息进行权限判断，当权限满足时，通过电磁信号启动机械装置进行开门；当权限不满足时，蜂鸣器响或指示灯亮，提示用户权限不满足。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于扩频技术的新型无线门禁系统，其特征在于：由无线集中器，控制中心，门禁读卡器或开门装置三个部分组成，控制中心通过无线信号与无线集中器相连，门禁读卡器或开门装置也通过无线信号与无线集中器相连，其中：

门禁读卡器：用于读取配套的IC门禁卡信息，并将信息传递至控制中心；

控制中心：当开门信息通过扩频技术传递到控制中心时，控制中心查看授权信息，授权信息合法，则将开门命令传递给开门装置，由开门装置控制门磁开门；当授权信息不合法时，则不传递开门命令；

开门装置：得到来自开门信号后，控制大门机械开关用门磁的开启；

无线集中器：传输读卡信息，并将控制中心的授权信息回传给门禁读卡器或开门装置，

以控制大门机械开关用门磁的开启。

2.根据权利要求1所述的一种基于扩频技术的新型无线门禁系统，其特征在于，本申请新型无线门禁系统应用于扩频传输技术，是指在433、868和或915MHz的ISM频段运行。

3.根据权利要求1所述的一种基于扩频技术的新型无线门禁系统，其特征在于，开门装置由MCU单片机、电源、无线传输装置、门禁读卡电路组成，电源、无线传输装置、门禁读卡电路均分别与MCU单片机电路连接，其中：

电源：用于给开门装置供电；

无线传输装置：由无线传输模块和天线构成，

门禁读卡电路：通过SPI总线与MCU单片机进行相连接，通过RFID信号读取IC门禁卡的信息，并将IC门禁卡的信息传递给MCU单片机，以便MCU单片机对IC门禁卡的信息进行加工处理。