CN208400192U - 基于窄带物联网通信的开锁系统及具有该系统的智能锁具 - Google Patents

基于窄带物联网通信的开锁系统及具有该系统的智能锁具 Download PDF

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CN208400192U CN201820943553.4U CN201820943553U CN208400192U CN 208400192 U CN208400192 U CN 208400192U CN 201820943553 U CN201820943553 U CN 201820943553U CN 208400192 U CN208400192 U CN 208400192U
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罗德远
汤其三
张力
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Abstract

本实用新型公开了一种基于窄带物联网通信的开锁系统及具有该系统的智能锁具,包括远程操作模块、通信模块、锁具模块、电源模块和网络模块,远程操作模块包括远程控制单元和命令发送单元,通信模块包括窄带物联网通讯单元,锁具模块包括锁体单元、控制单元、密码输入单元、磁卡识别单元、指纹识别单元和命令接收单元,电源模块包括供电单元和稳压单元。本实用新型的智能锁具,可实现密码、指纹、刷卡和远程解锁多方式控制,且本实用新型的智能锁具支持低功耗的超远距离通讯和超远距离远程开锁的功能。

Description

基于窄带物联网通信的开锁系统及具有该系统的智能锁具
技术领域
本实用新型涉及物联网通信技术领域,具体是基于窄带物联网通信的开锁系统及具有该系统的智能锁具。
背景技术
随着科学技术的发展,现代智能化锁具已经得到广泛应用,例如,基于Zigbee技术中心化网关式通讯的智能锁,采用ZigBee无线模块,搭载FastZigbee组网协议,具有组网方便、节点数多、距离远、功耗低、抗干扰性强等特点,现成功的应用于大型酒店和办公大楼的无线智能门锁上,并且深受广大消费者的喜欢。
但是,现有的锁具,包括基于Zigbee技术中心化、网关式通讯的智能锁等,使用网关式通讯,不仅增加了硬件成本,也无法提供超远距离的远程控制。并且开锁方式较单一,无法满足各种人群的需要。
现有技术CN107230272A提供了一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯及其使用方法,包括NB-IOT钥匙、无源的智能锁芯、手机APP应用及远程平台。该技术优点在于采用有源的NB-IOT钥匙和无源的智能锁芯配合使用,通过基于低功耗的窄带物联网技术,实现本地及远程授权和开锁,减少了硬件开支及维护成本。但是该技术的智能锁采用的解锁方式为NB-IOT钥匙即网络密码形式进行解锁,且建立在远程平台的基础上的一种中心化智能锁,其解锁方式单一且不仅无法满足所有用户需求并在出现问题时会由于无法将无源锁芯打开而带来一定的后果。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于窄带物联网通信的开锁系统及具有该系统的智能锁具,以解决上述背景技术中提出的现有的智能锁大多为网关化、中心化导致硬件成本增加和解锁方式单一带来不便,满足不了用户需求的问题。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种基于窄带物联网通信的开锁系统,包括:远程操作模块、通信模块、锁具模块、电源模块和网络模块;
所述远程操作模块包括远程控制单元和命令发送单元,远程控制单元电性连接命令发送单元用于远程控制锁具;
所述通信模块包括窄带物联网通讯单元,所述命令发送单元通讯连接窄带物联网通讯单元;
所述锁具模块包括锁体单元、控制单元、密码输入单元、磁卡识别单元、指纹识别单元和命令接收单元,控制单元电性连接锁体单元,命令接收单元通讯连接通讯模块和电性连接控制单元用于远程操作锁具,密码输入单元、磁卡识别单元和指纹识别单元分别电性连接控制单元用于操作锁具;
所述电源模块包括供电单元和稳压单元,供电单元电性连接稳压单元,稳压单元电性连接控制单元用于为锁具提供稳定的电源;
所述网络模块为蜂窝网络,所述窄带物联网通讯单元构建于所述网络模块进行通信。
优选的,所述控制单元为用于对窄带物联网通讯单元传输来的信息进行分析并且控制锁体工作的超低功耗微控制器STM8L,所述控制单元还电性连接有过防止高磁干扰的滤波电路。
优选的,所述窄带物联网通讯单元为用于接收信息与命令并传送给所述控制单元或发送所述控制单元所要发送信息的低功耗的NB-IOT模块BC95。
优选的,所述稳压单元为用于对电池的电压进行降压或不变,保证智能锁中的模块正常工作的低压差线性稳压器LDO。
优选的,所述通信模块还包括网络注册单元,网络注册单元为SIM卡,其通讯连接网络模块和窄带物联网通讯单元用于注册运营商网络。
优选的,所述锁体单元包括警报装置和解锁装置,控制单元电性连接警报装置和解锁装置用于解锁和反馈错误开锁警报。
所述供电单元为电池,所述远程控制单元为智能手机或平板电脑,所述命令接收单元为天线。
本实用新型还公开了一种智能锁具,其包括上述任意一项基于窄带物联网通信机制的复合开锁系统,还包括锁体;
所述锁体包括前面板和后面板,前面板和后面板相对位置开设有螺孔,前面板通过与该螺孔配合的对抽螺钉螺接于后面板;
所述前面板上设有感应卡区域、密码按键、指纹输入窗、钥匙窗和前把手,感应卡区域连接磁卡识别单元,密码按键连接密码输入单元,指纹输入窗连接指纹识别单元,钥匙窗为应急钥匙插孔和该插孔对应的锁芯;
所述后面板上相对于前把手的位置设有后把手、相对于钥匙窗的位置设有反锁旋钮和设有电池盖,前把手和后把手通过轴连接锁芯进行解锁与上锁,后面板上相对于电池盖的位置开设有用于安放供电单元的电源槽,电池盖通过螺接于后面板上对供电单元进行遮挡保护。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
本实用新型采用了在运营商网络上构建的窄带物联网通讯技术,实现了更高效、安全的数据传输,通过窄带物联网通讯技术和运营商网络实现了锁具不受距离与地域限制的远程控制。通过密码输入单元、磁卡识别单元、指纹识别单元和传统的金属钥匙开锁和远程开锁等多种开锁方式并通过控制单元进行开锁信息上报、故障上报等报警功能,为广大用户提供各种不同的需求,提高用户体验。
附图说明
图1为本实用新型基于窄带物联网通信的开锁系统的系统框图;
图2为本实用新型基于窄带物联网通信的开锁系统的硬件组成框图;
图3为本实用新型基于窄带物联网通信的开锁系统控制器STM8L151C8单片机的原理图;
图4为本实用新型基于窄带物联网通信的开锁系统滤波电路的原理图;
图5为本实用新型基于窄带物联网通信的开锁系统无线通信模块BC95的原理图;
图6为本实用新型基于窄带物联网通信的开锁系统SIM的原理图;
图7为本实用新型基于窄带物联网通信的开锁系统天线的原理图;
图8为本实用新型基于窄带物联网通信的开锁系统锁体单元接口原理图;
图9为本实用新型基于窄带物联网通信的开锁系统低压差线性稳压器的原理图;
图10为本实用新型智能锁具的结构示意图;
图11为本实用新型基于窄带物联网通信的开锁系统的工作流程图;
1-锁体,2-前面板,3-后面板,4-感应卡区域,5-密码按键,6-指纹输入窗,7-钥匙窗,8-前把手,9-对抽螺钉,10-后把手,11-反锁旋钮,12,-电池盖,13-电源槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中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做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。
如图1和图2所示,一种基于窄带物联网通信的开锁系统,包括:远程操作模块、通信模块、锁具模块、电源模块和网络模块。
远程操作模块包括远程控制单元和命令发送单元,远程控制单元为智能手机或平板电脑。远程控制单元电性连接命令发送单元用于远程控制锁具。控制单元为用于对窄带物联网通讯单元传输来的信息进行分析并且控制锁体工作的超低功耗微控制器STM8L。
如图3和图4所示,本实施例中采用的控制器是STM8L151C8单片机,控制单元还电性连接有过防止高磁干扰的滤波电路。其中,滤波电路的输入端Vmcu连接STM8L151C8单片机的引脚2、10与13和输入端Vmcua连接STM8L151C8单片机的引脚11、12与39。
通信模块包括窄带物联网通讯单元,命令发送单元通讯连接窄带物联网通讯单元。通信模块还包括网络注册单元,网络注册单元为SIM卡,其通讯连接网络模块和窄带物联网通讯单元用于注册运营商网络。
窄带物联网通讯单元为用于接收信息与命令并传送给控制单元或发送控制单元所要发送信息的低功耗的NB-IOT模块BC95。
如图5和图6所示,其中,BC95的引脚TX连接STM8L151C8单片机的引脚17,BC95的引脚RX连接STM8L151C8单片机的引脚18,BC95的引脚RESET连接STM8L151C8单片机的引脚36。
SIM的引脚VDD连接BC95的引脚38,SIM的引脚RST连接BC95的引脚39,SIM的引脚DAT连接BC95的引脚40,SIM的引脚CLK连接BC95的引脚41,SIM的引脚GND连接BC95的引脚42。
锁具模块包括锁体单元、控制单元、密码输入单元、磁卡识别单元、指纹识别单元和命令接收单元。命令接收单元为天线,天线的原理图如图7所示,其中,天线的接口AIN4连接STM8L151C8单片机的引脚42。控制单元电性连接锁体单元,命令接收单元通讯连接通讯模块和电性连接控制单元用于远程操作锁具,密码输入单元、磁卡识别单元和指纹识别单元分别电性连接控制单元用于操作锁具。
锁体单元包括警报装置和解锁装置,控制单元电性连接警报装置和解锁装置用于解锁和反馈错误开锁警报。锁体单元的接口原理图如图8所示,其中,INTERFACE的引脚RXD-3连接STM8L151C8单片机的引脚48,INTERFACE的引脚TXD-3连接STM8L151C8单片机的引脚47,INTERFACE的引脚GPIO连接STM8L151C8单片机的引脚5,INTERFACE的引脚NRST连接STM8L151C8单片机的引脚2,INTERFACE的引脚SWIM连接STM8L151C8单片机的引脚1。
电源模块包括供电单元和稳压单元。供电单元为电池,稳压单元为用于对电池的电压进行降压或不变、保证智能锁中的模块正常工作的低压差线性稳压器LDO。供电单元电性连接稳压单元,稳压单元电性连接控制单元用于为锁具提供稳定的电源。如图9所示,低压差线性稳压器的引脚VOUT连接STM8L151C8单片机的引脚2、10、13、37、38和39。
网络模块为蜂窝网络,窄带物联网通讯单元构建于网络模块进行通信。
如图10所示,一种智能锁具,包括上述的基于窄带物联网通信的开锁系统,还包括:锁体1。
锁体1包括前面板2和后面板3,前面板2和后面板3相对位置开设有螺孔,前面板2通过与该螺孔配合的对抽螺钉9螺接于后面板3。
前面板2上设有感应卡区域4、密码按键5、指纹输入窗6、钥匙窗7和前把手8,感应卡区域4连接磁卡识别单元,密码按键5连接密码输入单元,指纹输入窗6连接指纹识别单元,钥匙窗7为应急钥匙插孔和该插孔对应的锁芯。
后面板3上相对于前把手8的位置设有后把手10、相对于钥匙窗7的位置设有反锁旋钮11和设有电池盖12,前把手8和后把手10通过轴连接锁芯进行解锁与上锁,后面板3上相对于电池盖12的位置开设有用于安放供电单元的电源槽13,电池盖12通过螺接于后面板3上对供电单元进行遮挡保护。
控制单元、稳压单元、窄带物联网通讯单元和锁体单元分别设于前面板2或后面板3上。
本实用新型的锁具具体使用时,为了更好的延长使用时间,应尽可能降低待机功耗。控制器待机时只保留实时时钟芯片RTC时钟,工作时通过串口唤醒。
当激活门锁时,门锁串口唤醒休眠的控制器。控制器唤醒BC95,BC95进行网络注册。
当使用手机端点远程开锁时,BC95收到后,发给控制器,控制器再控制门锁,执行开锁完成命令执行;
门锁在远程开锁、刷卡开锁、密码开锁、钥匙开锁、指纹开锁、电量低、异常报警都会发送报文通知控制器,控制器再通过BC95完成消息上报。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于窄带物联网通信的开锁系统,其特征在于,包括:
远程操作模块,其包括远程控制单元和命令发送单元,远程控制单元电性连接命令发送单元用于远程控制锁具;
通信模块,其包括窄带物联网通讯单元,所述命令发送单元通讯连接窄带物联网通讯单元;
锁具模块,其包括锁体单元、控制单元、密码输入单元、磁卡识别单元、指纹识别单元和命令接收单元,控制单元电性连接锁体单元,命令接收单元通讯连接通讯模块和电性连接控制单元用于远程操作锁具,密码输入单元、磁卡识别单元和指纹识别单元分别电性连接控制单元用于操作锁具;
电源模块,其包括供电单元和稳压单元,供电单元电性连接稳压单元,稳压单元电性连接控制单元用于为锁具提供稳定的电源;以及
网络模块,其为蜂窝网络,所述窄带物联网通讯单元构建于所述网络模块进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网通信的开锁系统,其特征在于,所述控制单元为用于对窄带物联网通讯单元传输来的信息进行分析并且控制锁体工作的超低功耗微控制器STM8L,所述控制单元还电性连接有过防止高磁干扰的滤波电路。
3.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网通信的开锁系统,其特征在于,所述窄带物联网通讯单元为用于接收信息与命令并传送给所述控制单元或发送所述控制单元所要发送信息的低功耗的NB-IOT模块BC95。
4.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网通信的开锁系统,其特征在于,所述稳压单元为用于对电池的电压进行降压或不变,保证智能锁中的模块正常工作的低压差线性稳压器LDO。
5.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网通信的开锁系统,其特征在于,所述通信模块还包括网络注册单元,所述网络注册单元为SIM卡,其通讯连接网络模块和窄带物联网通讯单元用于注册运营商网络。
6.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网通信的开锁系统,其特征在于,所述锁体单元包括警报装置和解锁装置,控制单元电性连接警报装置和解锁装置用于解锁和反馈错误开锁警报。
7.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网通信的开锁系统,其特征在于,所述供电单元为电池,所述远程控制单元为智能手机或平板电脑,所述命令接收单元为天线。
8.一种智能锁具,其特征在于,包括权利要求1-7任意一项所述的基于窄带物联网通信的开锁系统,还包括:锁体(1);
所述锁体(1)包括前面板(2)和后面板(3),前面板(2)和后面板(3)相对位置开设有螺孔,前面板(2)通过与该螺孔配合的对抽螺钉(9)螺接于后面板(3);
所述前面板(2)上设有感应卡区域(4)、密码按键(5)、指纹输入窗(6)、钥匙窗(7)和前把手(8),感应卡区域(4)连接磁卡识别单元,密码按键(5)连接密码输入单元,指纹输入窗(6)连接指纹识别单元,钥匙窗(7)为应急钥匙插孔和该插孔对应的锁芯;
所述后面板(3)上相对于前把手(8)的位置设有后把手(10)、相对于钥匙窗(7)的位置设有反锁旋钮(11)和设有电池盖(12),前把手(8)和后把手(10)通过轴连接锁芯进行解锁与上锁,后面板(3)上相对于电池盖(12)的位置开设有用于安放供电单元的电源槽(13),电池盖(12)通过螺接于后面板(3)上对供电单元进行遮挡保护。
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