CN210598617U - 新型保险柜控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及保险柜控制技术领域，特别涉及一种新型保险柜控制系统。一种新型保险柜控制系统，其特征在于：包括保险柜、感知模块、主控模块、加重模块以及供电模块；感知模块包括用于检测保险柜相对位置是否发生变化的距离检测组件、以及用于检测保险柜周边是否有可疑物体靠近的红外检测组件；加重模块包括与主控模块连接的驱动单元、以及一个以上安装在保险柜上并与驱动单元相连接的电磁铁组件。本实用新型不仅能检测保险柜外界环境状态并主动对危机做出反应，而且无需改变保险柜自身重量即可实现保险柜重量的自由调节，令偷盗者无法搬动，使用者却方便移动与携带，易于更换保险柜放置场地。

Description

新型保险柜控制系统

技术领域

本实用新型涉及保险柜控制技术领域，特别涉及一种新型保险柜控制系统。

背景技术

保险柜作为传统防盗手段被大量的运用在各种场合，传统的保险柜多采用厚钢板、铅块或双层钢板内灌混凝土等方式为保险柜加重加固，并运用各种锁定方式诸如指纹、密码或钥匙等方式对保险柜加密，然而从这两个方面提升保险柜安全性的措施,不仅使保险柜笨重、移动不便、而且使用局限性强、缺少主动性，无法妥善的解决保险柜的偷盗问题，无法保证保险柜的安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服以上缺点，提供一种新型保险柜控制系统，通过感知模块检测到保险柜处于危险状态时，主控模块自行启动防护方案控制加重模块增加保险柜的重量以防止保险柜被盗走，本系统不仅能检测保险柜外界环境状态并主动对危机做出反应，而且无需改变保险柜自身重量即可实现保险柜重量的自由调节，令偷盗者无法搬动，使用者却方便移动与携带，易于更换保险柜放置场地。

本实用新型通过如下技术方案实现：一种新型保险柜控制系统，其特征在于：包括保险柜、

感知模块，安装在保险柜上，用于检测保险柜的相对位置与周边环境并将检测信息传送至主控模块；

主控模块，与感知模块相连接，用于接收、分析感知模块传送的信号信息并控制各模块工作；

加重模块，安装在保险柜上并与主控模块相连接，用于对保险柜施加外界压力并根据主控模块的指令增加或减小压力大小；

以及供电模块，分别与感知模块、主控模块以及加重模块电连接，用于提供系统各模块所需电力；

所述感知模块包括用于检测保险柜相对位置是否发生变化的距离检测组件、以及用于检测保险柜周边是否有可疑物体靠近的红外检测组件；

所述加重模块包括与主控模块连接的驱动单元、以及一个以上安装在保险柜上并与驱动单元相连接的电磁铁组件；

感知模块检测到保险柜相对位置发生移动或者有可疑物体靠近时将检测信息传送至主控模块内，主控模块接收检测信息后对该信息进行分析，确认保险柜状态异常后控制加重模块增加对保险柜的压力。

其工作原理及过程如下：

将保险柜安装完毕，放置在网络信号较强的环境中并保持供电稳定，感知模块实时检测保险柜状态并将检测信息传送至主控模块内，一旦感知模块检测到保险柜相对位置发生移动或者有可疑物体靠近时，主控模块对该检测信息进行分析，确认保险柜状态异常存在被盗风险后控制加重模块增加对保险柜的压力，使保险柜重量增加，偷盗者无法搬动该保险柜；一旦危机解除，加重模块减小施加在保险柜的压力，使保险柜重量减小，方便用户移动保险柜重新放置。

为了更好的实施本方案,还提供如下优化方案：

进一步的,为了优化主控模块：所述主控模块采用ATMEL ATmega2560-16AUAVR单片机，芯片主频16MHZ，单时钟周期指令，工作电压为5.0V；主控模块还包括：晶振单元，用于产生脉冲信号，包括16MHZ无源晶振Y2以及两个22nF谐振电容C2和C3；复位单元，用于使电路恢复到起始状态，包括组成上电自动复位电路的电阻R1和电容C1、用于手动复位重启系统的按钮S1、以及组成指示电路用于查看系统是否进入复位状态的电阻R2和发光二极管D1；调试单元，用于系统调试与升级，包括用于将USB转化为TTL电平的电平转换芯片CH340G、串行外围接口P3、以及调试接口P2；所述电平转换芯片CH340G包括调制解调信号DTR，用于使芯片进入复位完成自动下载程序功能；通信指示单元，用于指示系统是否进入正常通讯状态，包括限流电阻R19和R20、以及指示灯D9和D10；以及防短路单元，用于防止电平冲突导致的芯片短路，包括设置于电平转换芯片CH340G与主芯片ATmega2560-16AU之间的限流电阻R16、R17和R18。

进一步的,为了优化感知模块，全方位检测保险柜的相对位置以及周边环境：所述感知模块中的距离检测组件由模组SR04中的六路超声波距离探测模块U14-U19构成，红外检测组件由模组SR505中的五路人体红外检测模块U20-U24构成；所述感知模块还包括设置于保险柜靠近壁面一侧的重力传感组件、以及重力加速度传感器；所述重力加速度传感器由芯片MPU-6050构成；所述重力传感组件由分设于保险柜侧壁四个边角与壁中央的五路重力传感器构成，所述各重力传感器选用应力压变片，并采用高精度串型芯片HX711作为感知量模数转换。

进一步的,为了优化加重模块，使保险柜的重量可以自由调整：所述加重模块中的驱动单元由芯片ULN2003A构成，电磁铁组件包括分布在保险柜底部四个边角和中心以及靠墙体一侧的上下两个位置的七个电磁铁以及设置于地面或墙面与各电磁铁相对应的底座；主控模块根据判断的风险等级对芯片ULN2003A的输入端施加对应等级的脉冲信号用于驱动电磁铁，确保在电磁铁有效吸力范围内保险柜不被移动。

进一步的,为了保证供电持续稳定：所述供电模块包括24V的外接电源、以及24V的内置电池，所述外接电源依次经过接口P8、二极管D8、以及正温度系数热敏电阻PTC1与系统连接；所述外接电源正常时可通过二极管D8对内置电池进行浮充，外接电源异常时可通过正温度系数热敏电阻PTC1隔离内外部电源，并通过分压取样电阻R9、R10、R12和R13判断外部电源是否断开；所述供电模块还包括一组以上用于转换不同规格工作电压的DC/DC变换电路、由集成电路TL431、电阻R11、电阻R14和电阻R15组成的用于转换主控模块中模数转换所用电源电压的基准电压源电路、以及由限流电阻R5-R8和指示灯D4-D7组成的用于指示系统各路电源状态的指示电路。

进一步的,为了提高保险柜的强度并降低保险柜本身重量：所述保险柜为由纯碳纤维材料制成的电子保险柜，包括与主控模块相连接的用于开启或关闭保险柜的柜锁启闭模块。

进一步的,为了实时了解保险柜的状态并及时报警：还包括状态指示模块，与主控模块相连接，用于显示保险柜实时状态并根据主控模块的指令发出危险警告；所述状态指示模块包括分别安装于保险柜上与主控模块相连接的显示屏、指示灯以及报警器。

进一步的,为了方便远程操作保险柜并远程观察保险柜周边状态：还包括远程管理模块，与主控模块相连接，通过主控模块远程操作柜锁启闭模块启闭，并用于远程接收及显示主控模块传送的感知模块的检测信息。

进一步的,为了留档保险柜操作记录和风险检测信息：还包括记录模块，与主控模块相连接，用于记录柜锁启闭模块启闭的操作信息和感知模块检测的外部风险信息，包括存储卡和时钟单元。

较之现有技术而言，本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型提供一种新型保险柜控制系统，通过感知模块检测到保险柜处于危险状态时，主控模块自行启动防护方案控制加重模块增加保险柜的重量以防止保险柜被盗走，本系统不仅能检测保险柜外界环境状态并主动对危机做出反应，而且无需改变保险柜自身重量即可实现保险柜重量的自由调节，令偷盗者无法搬动，使用者却方便移动与携带，易于更换保险柜放置场地；

2.本实用新型提供一种新型保险柜控制系统，供电模块采用外接电源与内置电池的组合使用，保证了系统电力的持续稳定，有效防止因外部电源意外中断造成的系统失效问题，提高系统的实用性；

3.本实用新型提供一种新型保险柜控制系统，保险柜选用的碳纤维材料强度高、韧性好且重量轻，配合本系统设有的加重模块能自由调整保险柜重量，方便使用，易于推广售卖。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型移动视频终端系统的结构框架图；

图2为主控模块的芯片电路示意图1；

图3为主控模块的芯片电路示意图2；

图4为感知模块的芯片电路示意图；

图5为加重模块的芯片电路示意图；

图6为供电模块的芯片电路示意图；

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型内容进行详细说明：

一种新型保险柜控制系统，其特征在于：包括保险柜、

感知模块，安装在保险柜上，用于检测保险柜的相对位置与周边环境并将检测信息传送至主控模块；

主控模块，与感知模块相连接，用于接收、分析感知模块传送的信号信息并控制各模块工作；

加重模块，安装在保险柜上并与主控模块相连接，用于对保险柜施加外界压力并根据主控模块的指令增加或减小压力大小；

以及供电模块，分别与感知模块、主控模块以及加重模块电连接，用于提供系统各模块所需电力；

所述感知模块包括用于检测保险柜相对位置是否发生变化的距离检测组件、以及用于检测保险柜周边是否有可疑物体靠近的红外检测组件；

所述加重模块包括与主控模块连接的驱动单元、以及一个以上安装在保险柜上并与驱动单元相连接的电磁铁组件；

感知模块检测到保险柜相对位置发生移动或者有可疑物体靠近时将检测信息传送至主控模块内，主控模块接收检测信息后对该信息进行分析，确认保险柜状态异常后控制加重模块增加对保险柜的压力。

如图2和图3所示，所述主控模块采用ATMEL ATmega2560-16AU AVR单片机，芯片主频16MHZ，单时钟周期指令，工作电压为5.0V；主控模块包括晶振单元、复位单元、调试单元、通信指示单元、以及防短路单元；

晶振单元设有与外部连接的16MHZ无源晶振Y2，为了提高晶振稳定和精度外加两个22nF谐振电容C2和C3。

复位单元由电阻R1和电容C1组成上电自动复位电路在系统上电时通过电阻R1对电容C1进行充电，电容两端电压由0V向电源电压5V逼近，当电容两端电压处于低电平区间实现系统复位，如需手动复位重启系统只需按下按钮S1，使得电路MCU_RST对地短路即可实现系统手动复位，为了方便查看系统是否进入复位状态，系统添加了电阻R2和发光二极管D1组成的指示电路，电阻R2起到限流作用，为了防止通过发光二极管D1的电流过大而烧毁发光二极管D1，当系统出现复位信号时电路MCU_RST为低电平，此时电阻R2和发光二极管D1两端存在电势差，闭合回路MCU_RST、R2、D1、直流电源5V之间产生电流，发光二极管D1点亮，当系统进入正常运行状态时电路MCU_RST为高电平，发光二极管D1熄灭。

调试单元用于系统调试与升级，系统自带USB转TTL程序下载系统和串行外围接口P3，同时保留调试接口P2，USB升级调试接口采用电平转换芯片CH340G同时保留调制解调信号DTR，通过调制解调信号DTR使芯片进入复位实现自动下载程序的功能。

通信指示单元中指示灯D9、D10在限流电阻R19和R20的作用下实现系统通信指示，当系统串口1进入正常通讯状态时指示灯D9和D10不停闪烁，达到方便查看的目的。

芯片原则上很少会出现端口对地短路现象但有可能出现电平冲突产生类似短路现象，因此防短路单元在电平转换芯片CH340G与主芯片ATmega2560-16AU之间通过限流电阻R16、R17和R18防止过电流损坏芯片。

如图4所示，所述感知模块中的距离检测组件由模组SR04中的六路超声波距离探测模块U14-U19构成，全方位检测保险柜的相对位置，当出现可疑物品或者被移动时快速响应；红外检测组件由模组SR505中的五路人体红外检测模块U20-U24构成，检测除了靠固定位置一侧其余五面是否有人员进入情况；当有人员进入时可能出现人体红外屏蔽或者出现超声波干扰等情况发生，系统同时启用两种检测机制可以大大降低被认为靠扰防盗失灵的概率；并且在保险柜靠近接触面一侧增加分设于四个边角与壁中央的五路重力传感器(U9-U13)，各重力传感器选用应力压变片，并采用高精度串型芯片HX711作为感知量模数转换，五路重力传感器形成的传感矩阵再加上重力加速度传感器MPU-6050可以更全面感知保险柜状态，对于轻微的倾斜或者撬动均可被方便检测，在内部算法的作用下得出保险柜是否出现危险，方便作出对应策略。

由于采用了碳纤维材料，保险柜虽然坚固，但重量确实是个问题，容易出现整体被搬移的问题，因此本系统设有的加重模块采用外加7路电磁铁(P10-P16)的解决方案，以保险柜直接放在靠墙体的地面上为例，七个电磁铁分别分布在保险柜底部四边和中心以及靠墙体一侧的上下两个位置(这两个根据场地情况可选择是否启用)，底座根据各电磁铁的设定位置设置于与之相对应的地面或墙面上，如图5所示，该加重模块采用芯片ULN2003A驱动，系统检测到异常，主控模块根据风险等级对芯片ULN2003A的输入端(Fout0-Fout6)加对应的脉冲信号,不直接采用全功率驱动电磁铁是为了节能以及提高在外部供电被切除之后系统的续航能力，以一个电磁铁的加重能力为100kg为例，启用系统之后再垂直方向可等效追加500kg重物，水平方向追加超过2000N阻力，可以有效解决保险柜重量轻被搬迁的问题，同时在需要搬迁时通过系统对电磁铁组进行断电处理，使得保险柜轻盈方便移动。

如图6所示，本系统供电模块采用外接24V电源和内置24V备用电源组成，外部电源通过接口P8、二极管D8和正温度系数热敏电阻PTC1进入系统，二极管D8有两个用途：防止电源反接损坏系统和隔离外部电源与内部不间断电源BT2，当电源正常时可以通过二极管D8进入系统同时可以对电池组BT1进行浮充，当电源异常时可以隔离内外部电源，同时通过分压取样电阻R9、R10、R12和R13有效判断外部电源是否断开；正温度系数电阻PTC1，可以起到保险作用，当系统用电短路时可以隔离内外部电源，当内部电池耗尽进行充电时往往充电电流过大此时正温度系数电阻PTC适当增加阻值限制充电电流大小；

根据系统实际需要，电源系统需要24V、12V、5V、3.3V等几种规格的工作电压，然而系统供电采用的是24V直流电源，为了满足使用需求，这就需要多组DC/DC变换电路，为了达到高效、稳定及节能的目的，成本与效率双重制约下尽可能采用开关变换电路，如12V和5V电源如果采用普通的线性变换器，电源效率低下12V电源效率最高只能达到50％，5V电源效率更是不超过5/24＝21％,因此采用开关电源芯片LM2596组成的开关电源解决方案，大大提高电源效率解决系统发热量过大问题，对于3.3V电源因实际用电功率很低，且还有5V电源可借用因此采用线性电源LM117-3.3解决方案从5V获取电源，同时由于电压差不大电源效率也可达到3.3/5＝66％。系统中集成电路TL431和电阻R11、R14、R15组成的基准电压源电路用于转换主控模块中模数转换所用电源电压，提高转换精度；最后，指示灯D4-D7在限流电阻R5-R8的作用下可以直接明了观察系统各路电源状态。

所述保险柜为由纯碳纤维材料制成的电子保险柜，包括与主控模块相连接的用于开启或关闭保险柜的柜锁启闭模块。

本系统还包括状态指示模块，与主控模块相连接，用于显示保险柜实时状态并根据主控模块的指令发出危险警告；所述状态指示模块包括分别安装于保险柜上与主控模块相连接的显示屏、指示灯以及报警器。

所述显示屏为串口显示屏，该显示屏将显示内容从主芯片中分离，除了显示、触摸功能，甚至指纹识别、摄像头都可以内嵌在显示屏中，还可以在显示屏显示Logo、个性化信息、功能设定、密码登录等操作功能。

本系统还包括远程管理模块，与主控模块相连接，通过主控模块远程操作柜锁启闭模块启闭，并用于远程接收及显示主控模块传送的感知模块的检测信息。

本系统还包括记录模块，与主控模块相连接，用于记录控制柜锁启闭模块启闭的操作信息和感知模块检测的外部风险信息，包括存储卡和时钟单元。

上述具体实施方式只是对本实用新型的技术方案进行详细解释，本实用新型并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型保险柜控制系统，其特征在于：包括保险柜、

感知模块，安装在保险柜上，用于检测保险柜的相对位置与周边环境并将检测信息传送至主控模块；

主控模块，与感知模块相连接，用于接收、分析感知模块传送的信号信息并控制各模块工作；

加重模块，安装在保险柜上并与主控模块相连接，用于对保险柜施加外界压力并根据主控模块的指令增加或减小压力大小；

以及供电模块，分别与感知模块、主控模块以及加重模块电连接，用于提供系统各模块所需电力；

所述感知模块包括用于检测保险柜相对位置是否发生变化的距离检测组件、以及用于检测保险柜周边是否有可疑物体靠近的红外检测组件；

所述加重模块包括与主控模块连接的驱动单元、以及一个以上安装在保险柜上并与驱动单元相连接的电磁铁组件；

感知模块检测到保险柜相对位置发生移动或者有可疑物体靠近时将检测信息传送至主控模块内，主控模块接收检测信息后对该信息进行分析，确认保险柜状态异常后控制加重模块增加对保险柜的压力。

2.根据权利要求1所述的新型保险柜控制系统，其特征在于：所述主控模块采用ATMELATmega2560-16AU AVR单片机，芯片主频16MHZ，单时钟周期指令，工作电压为5.0V；

主控模块还包括：

晶振单元，用于产生脉冲信号，包括16MHZ无源晶振Y2以及两个22nF谐振电容C2和C3；

复位单元，用于使电路恢复到起始状态，包括组成上电自动复位电路的电阻R1和电容C1、用于手动复位重启系统的按钮S1、以及组成指示电路用于查看系统是否进入复位状态的电阻R2和发光二极管D1；

调试单元，用于系统调试与升级，包括用于将USB转化为TTL电平的电平转换芯片CH340G、串行外围接口P3、以及调试接口P2；所述电平转换芯片CH340G包括调制解调信号DTR，用于使芯片进入复位完成自动下载程序功能；

通信指示单元，用于指示系统是否进入正常通讯状态，包括限流电阻R19和R20、以及指示灯D9和D10；

以及防短路单元，用于防止电平冲突导致的芯片短路，包括设置于电平转换芯片CH340G与主芯片ATmega2560-16AU之间的限流电阻R16、R17和R18。

3.根据权利要求1所述的新型保险柜控制系统，其特征在于：所述感知模块中的距离检测组件由模组SR04中的六路超声波距离探测模块U14-U19构成，红外检测组件由模组SR505中的五路人体红外检测模块U20-U24构成；

所述感知模块还包括设置于保险柜靠近壁面一侧的重力传感组件、以及重力加速度传感器；所述重力加速度传感器由芯片MPU-6050构成；

所述重力传感组件由分设于保险柜侧壁四个边角与壁中央的五路重力传感器构成，所述各重力传感器选用应力压变片，并采用高精度串型芯片HX711作为感知量模数转换。

4.根据权利要求1所述的新型保险柜控制系统，其特征在于：所述加重模块中的驱动单元由芯片ULN2003A构成，电磁铁组件包括分布在保险柜底部四个边角和中心以及靠墙体一侧的上下两个位置的七个电磁铁以及设置于地面或墙面与各电磁铁相对应的底座；

主控模块根据判断的风险等级对芯片ULN2003A的输入端施加对应等级的脉冲信号用于驱动电磁铁，确保在电磁铁有效吸力范围内保险柜不被移动。

5.根据权利要求1所述的新型保险柜控制系统，其特征在于：所述供电模块包括24V的外接电源、以及24V的内置电池，

所述外接电源依次经过接口P8、二极管D8、以及正温度系数热敏电阻PTC1与系统连接；所述外接电源正常时可通过二极管D8对内置电池进行浮充，外接电源异常时可通过正温度系数热敏电阻PTC1隔离内外部电源，并通过分压取样电阻R9、R10、R12和R13判断外部电源是否断开；

所述供电模块还包括一组以上用于转换不同规格工作电压的DC/DC变换电路、由集成电路TL431、电阻R11、电阻R14和电阻R15组成的用于转换主控模块中模数转换所用电源电压的基准电压源电路、以及由限流电阻R5-R8和指示灯D4-D7组成的用于指示系统各路电源状态的指示电路。

6.根据权利要求1-5任一项所述的新型保险柜控制系统，其特征在于：所述保险柜为由纯碳纤维材料制成的电子保险柜，包括与主控模块相连接的用于开启或关闭保险柜的柜锁启闭模块。

7.根据权利要求6所述的新型保险柜控制系统，其特征在于：还包括

状态指示模块，与主控模块相连接，用于显示保险柜实时状态并根据主控模块的指令发出危险警告；

所述状态指示模块包括分别安装于保险柜上与主控模块相连接的显示屏、指示灯以及报警器。

8.根据权利要求6所述的新型保险柜控制系统，其特征在于：还包括

远程管理模块，与主控模块相连接，通过主控模块远程操作柜锁启闭模块启闭，并用于远程接收及显示主控模块传送的感知模块的检测信息。

9.根据权利要求6所述的新型保险柜控制系统，其特征在于：还包括

记录模块，与主控模块相连接，用于记录柜锁启闭模块启闭的操作信息和感知模块检测的外部风险信息，包括存储卡和时钟单元。

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