DE19618526A1 - Schloßsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schloßsystem, bei dem zwischen einem Schloß und einem Schlüssel Daten übertragen und verarbeitet wer­ den. Bei einem solchen Schloßsystem besitzt der Schlüssel einen eigenen Datenspeicher. Schloßsysteme dieser Art können insbeson­ dere zur Gebührenverrechnung und/oder zur Eröffnung eines Zu­ gangs bzw. eines Zutritts verwendet werden.

Der Stand der Technik kennt im wesentlichen zwei Arten von Schloßsystemen, nämlich zum einen herkömmliche einfache Schließanlagen mit einem mechanischen schloß und einem mechanisch ko­ dierten Schlüssel und zum anderen elektronische Schließanlagen. Erstere werden häufig als mechanische Schließanlagen, letztere als mechatronische Schließanlagen bezeichnet.

Auch bei den rein mechanischen Schließanlagen ist inzwischen ein sehr hoher Sicherheitsstandard erreicht worden, zum Beispiel durch die sogenannte Stufenbohrtechnik bei Zylinderschlössern. Mechanische Schloßsysteme haben auch den Vorteil eines robusten Aufbaus und kleiner handlicher Schlüssel. Probleme bei der Ener­ gieversorgung gibt es nicht.

Der Nachteil mechanischer Schloßsysteme liegt in ihrer geringen Flexibilität, insbesondere bei Änderungen der Zugangsberechti­ gung. Eine zeitliche Steuerung des Zugangs derart, daß bestimmte Schlüssel nur für bestimmte Zeitspannen einen Zugang oder eine Benutzung der vom Schloß geschützten Einrichtung erlauben, ist nicht möglich. Bei Verlust eines Schlüssels muß unter Umständen die gesamte Schließanlage umgebaut werden. Mechanische Schließ­ systeme erlauben überdies keine Erfassung von häufig interessie­ renden Daten, wie zum Beispiel der Häufigkeit einer Öffnung, eine Identifikation des verwendeten Schlüssels (und damit der berechtigten Person), Gebührenverrechnungen etc.

Mechatronische Schloßsysteme weisen Schlösser auf, die jeweils eine Steuerelektronik ("Controller"), eine mechanische Verriege­ lungseinheit (z. B. einen Motorzylinder), eine Lese- und/oder Schreibeinheit einschließlich eines Datenspeichers, und eine Schnittstelle für den Schlüssel enthalten.

Der Begriff "Schlüssel" im Sinne eines mechatronischen Schloß­ systems ist sehr abstrakt zu verstehen und erfaßt jeden von ei­ ner Person mitzuführenden Datenträger, der mit dem Schloß be­ stimmungsgemäß zusammenwirkt, um den Schließzustand oder auch nur den Datenzustand des Schlosses zu ändern. Der Schlüssel kann dabei sehr vielfältige physische Ausgestaltungen annehmen, zum Beispiel eine weitgehend herkömmliche Gestalt mit Reide und Schaft, oder auch die Gestalt einer sogenannten Chip-Karte. Es sind magnetcodierte Schlüssel bekannt, Magnetkarten, Lochkarten und Chip-Karten.

Die Betätigung des Schlosses erfolgt dadurch, daß zwischen dem Schlüssel und dem Schloß Daten übertragen und verarbeitet wer­ den. Diese Datenverarbeitung beinhaltet in der Regel einen Da­ tenvergleich und/oder eine Datenspeicherung im Schloß und/oder im Schlüssel. Die Datenübertragung zwischen Schlüssel und Schloß kann durch elektrische Kontaktgabe oder auch berührungslos (z. B. Infrarotstrahlung) erfolgen. Auch die sogenannte Transponder­ technik wird hierzu verwendet.

Der Stand der Technik kennt auch Kombinationen von mechanisch und elektronisch codierten Schlössern und Schlüsseln, wodurch die Sicherheit noch weiter erhöht wird.

Die Vorteile der mechatronischen Schloßsysteme sind insbesonde­ re:

• - Eine hohe Sicherheit gegen Mißbrauch.
• - Eine hohe Flexibilität, also insbesondere ein einfaches Ändern von z. B. zeitlich begrenzten Zutritts- oder Ge­ brauchsberechtigungen, Änderungen bezüglich des berechtig­ ten Personenkreises etc.
• - Eine einfache Änderung der Codierung, entweder zentral für mehrere Schlösser gleichzeitig oder auch lokal am jeweili­ gen Schloß bzw. Schlüssel mittels Rechnern (PC).
• - Die Möglichkeit der Erfassung und Speicherung zusätzlicher Daten (über die reine Schloßbetätigung als solche hinaus) also zum Beispiel eine Identifizierung und Abspeicherung des verwendeten Schlüssels, und die Verrechnung bzw. Abbu­ chung von Gebühren etc.
• - Bei Verlust eines Schlüssels bedarf es in aller Regel kei­ ner Änderung der Hardware des Schloßsystems, vielmehr reicht in der Regel eine einfache Datenänderung, z. B. der Berechtigungscodierungen.
• - Die Schlüssel und auch die Schlösser können robust und klein gebaut werden. Besonders geeignet sind die jüngst entwickelten sogenannten "Touch-Keys", die nicht viel größer sind als eine Münze und bei denen ein Chip in eine geschlossene Kapsel (z. B. aus Metall) eingegossen ist.

Ein Nachteil der elektronischen und mechatronischen Schloß­ systeme gegenüber rein mechanischen ist die erforderliche Ener­ gieversorgung. Herkömmlich wird die Energie von Energiequellen, z. B. Batterien, bereitgestellt, die im Schloß angeordnet sind. Es kann auch eine Verkabelung der Schlösser und ein Anschluß an eine allgemeine Energieversorgung vorgesehen werden.

Batterien haben eine endliche Lebensdauer, so daß ein Wechsel bzw. eine Aufladung erforderlich ist. Die Energieversorgung muß "vorbeugend" sichergestellt werden, was einen sehr großen Auf­ wand zur Folge hat.

Die direkte Verkabelung der Schlösser ist ebenfalls sehr aufwen­ dig, insbesondere bei einer nachträglichen Umrüstung.

Wird die Energie gemäß dem Stand der Technik schloßseitig bereit­ gestellt, führt ein Ausfall der Energieversorgung dazu, daß das Schloß von keinem Schlüssel mehr betätigt werden kann. Bei eini­ gen Schloßsystemen gemäß dem Stand der Technik sind deshalb für diesen Fall rein mechanisch funktionierende Notschlüssel vorge­ sehen, was offensichtlich ebenfalls äußerst nachteilig ist. Eine schloßseitige Energieversorgung ist insbesondere auch bei Notfäl­ len, wie Stromausfall, Feuer etc., äußerst problematisch.

Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische und insbesonde­ re mechatronische Schloßsysteme und hat das Ziel, unter Beibehal­ tung der obengenannten Vorteile eine verbesserte Sicherheit und vereinfachte Wartung hinsichtlich der Energieversorgung zu errei­ chen.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, daß die Energiequelle für die Datenübertragung zwischen Schloß und Schlüssel, für die Datenverarbeitung und für die Funktionen des Schlosses im Schlüssel angeordnet ist (und nicht im Schloß). "Datenverarbeitung" bedeutet hier insbesondere ein Vergleich und/oder ein Abspeichern und/oder ein Verrechnen von übertrage­ nen Daten.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Datenverarbeitungsmittel zu­ mindest teilweise im Schloß angeordnet sind und die Energie für die Datenverarbeitung bei Betätigung des Schlosses vom Schlüssel in das Schloß gespeist wird.

Die erfindungsgemäß vorgesehene schlüsselseitige Energieversor­ gung des Systems aus Schloß und Schlüssel hat einige Vorteile gegenüber der schloßseitigen Energieversorgung gemäß dem Stand der Technik.

Die Schlösser können völlig unabhängig von jeglicher Energiever­ sorgung arbeiten. Ob die Energieversorgung und damit die Funk­ tion des Schloßsystems gegeben ist, liegt allein am Zustand des Schlüssels und damit in der Hand und Verantwortung des Trägers des Schlüssels. Der Ausfall eines Schlüssels wegen Erschöpfung seiner Energiequelle ist in der überwiegenden Mehrzahl aller Anwendungsfälle weitaus weniger kritisch als der Ausfall eines Schlosses oder gar der Ausfall aller Schlösser eines Systems aufgrund eines Zusammenbruchs der Energieversorgung.

Bevorzugt weist der Schlüssel zumindest drei Kontakte auf, näm­ lich einen Masse-Kontakt, einen Kontakt für die Übertragung der Versorgungsspannung vom Schlüssel zum Schloß und einen Kontakt für die Datenübertragung. Im Schlüssel, gegebenenfalls in seiner Reide, sind ein elektronischer Schreib-/Lesechip und eine Ener­ giequelle angeordnet. Die Energiequelle kann zum Beispiel eine sogenannte Knopfzelle sein oder auch ein Akku, also eine wieder aufladbare Stromquelle.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß am Schlüssel eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, die den Ladezustand der Energiequelle im Schlüssel anzeigt. Beispielsweise kann dem Benutzer ein optisches Signal (farbige LED) gegeben werden, wenn sich die Ladung der Energiequelle ei­ nem Erschöpfungszustand nähert. Weiterhin kann die Anzeigeein­ richtung auch dazu dienen, folgendes anzuzeigen: Fehler im Schlüssel und/oder Schloß, ein Guthaben im Speicher des Schlüs­ sels (z. B. ein Guthaben, das bei Gebrauch des Schlüssels ver­ zehrt wird), oder eine Anzeige, daß alle Funktionen in Ordnung sind.

Bei einem erfindungsgemäßen Schloßsystem ist die Sicherstellung der Energieversorgung in einfacher Weise zum Beispiel dadurch möglich, daß den Schlüsseln des Systems ein Terminal zugeordnet ist, mit dem die Energiequelle jedes Schlüssels in einfacher Weise dadurch wieder aufladbar ist, daß der Schlüssel in das Terminal gesteckt wird und so ein Stromfluß vom Terminal zum Schlüssel möglich ist. Je nach Anwendung des Schloßsystems kann das genannte Terminal für die Wiederaufladung der Energiequelle des Schlüssels auch sogar ein besonderes Schloß sein, was von den Benutzern regelmäßig betätigt wird und bei dem die Energie­ versorgung kein Problem ist. Wird das Schloßsystem zum Beispiel in einem Hotel verwendet, kann das genannte Terminal zum Bei­ spiel an der Reception angeordnet werden und auch zur Aufnahme und Lagerung der Schlüssel dienen.

Das genannte Terminal für die Wiederaufladung der Energiequellen der Schlüssel kann sicherheitstechnisch vollständig vom Schloß­ system getrennt werden, d. h. das Terminal kann ungeschützt und ungesichert zugänglich sein.

Das Terminal kann auch in ein bestimmtes Schloß integriert wer­ den, ohne die Sicherheitsfunktion des Schlosses zu beeinflussen. Dabei kann es sich um ein solches Schloß handeln, das die Be­ nutzer sowieso frequentieren, so daß die Energiequelle des Schlüssels regelmäßig aufgeladen wird, ohne daß der Benutzer darauf zu achten braucht.

Zwischen dem der Auffrischung der Energiequelle des Schlüssels dienenden Terminal und dem Schlüssel können gemäß einer bevor­ zugten Ausgestaltung auch Daten austauschbar sein, z. B. können mittels des Terminals Daten in einen Speicher des Schlüssels eingeschrieben werden, um beispielsweise die Codierung des Schlüssels zu ändern oder auch um seinen Datenbestand umzuschrei­ ben, beispielsweise sein Gebührenguthaben. Wird das Schloßsystem so verwendet, daß mit jedem Schlüssel ein gebührenpflichtiger Zugang zu einer Einrichtung, beispielsweise einem großen Müll­ container, ermöglicht wird, kann jedem Schlüssel ein bestimmtes Gebührenguthaben eingeschrieben werden, so daß der Benutzer un­ ter Aufbrauch des Guthabens bei jeder Schloßbetätigung Zugang zu der Einrichtung (z. B. dem Müllcontainer) hat. Im Terminal könnte dann zum Beispiel das Gebührenguthaben eines Schlüssels bei Auf­ brauch (gegen Bezahlung) erneuert werden. Diese Funktion des Terminals kann auch unabhängig von seiner Fähigkeit der Wieder­ aufladung der Energiequelle vorgesehen werden.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist einem oder mehreren Schlössern ein sogenannter Masterschlüssel zugeordnet.

Ein Masterschlüssel hat über die oben erläuterten Funktionen des "normalen" Schlüssels hinaus weitere Funktionen im Zusammenwir­ ken mit einem Schloß. Zum Beispiel kann ein Masterschlüssel so ausgestaltet sein, daß er eine Änderung von im Schloß gespeicher­ ten Daten ermöglicht oder auch ein Auslesen bestimmter im Schloß gespeicherter Daten. Dadurch können Zugangsberechtigungen (also mögliche Schloßbetätigungen) geändert werden (z. B. durch Ände­ rung der einen Zugang erlaubenden Codes) oder es können Informa­ tionen über die Betätigung des Schlosses ausgelesen werden, falls im Speicher des Schlosses derartige Informationen über die Schloßbetätigungen abgelegt worden sind. Mit einem Masterschlüs­ sel können auch Zeitintervalle, Gebührensätze und andere Daten geändert werden.

Sowohl mit einem "normalen" Schlüssel als auch mit einem Master­ schlüssel kann ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen Schlüssel und Schloß stattfinden. Die vorstehend erläuterten Funktionsunterschiede zwischen "normalem" Schlüssel und Masterschlüssel können zum Beispiel dadurch erzeugt werden, daß beim "normalen" Schlüssel die Datenübertragung auf bestimmte Spei­ cherabschnitte des Schlosses beschränkt ist, während der Master­ schlüssel einen Datenaustausch (Lesen und/oder Schreiben) auch mit Speicherbereichen des Schlosses ermöglicht, zu denen der "normale" Schlüssel keinen Zugang hat.

Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Schloßsystem das Schloß (im Normalfall) keine Energiequelle aufweist, sondern die Energie über den Schlüssel zugeführt wird, kann das Schloß sehr robust und kompakt aufgebaut werden. Eine Nachrüstung von bestehenden Einrichtungen ist in einfacher Weise möglich, insbesondere ist keine Verlegung von Kabeln und dergleichen zum Schloß erforder­ lich. Das von einer Energieversorgung unabhängige Schloß kann mechanisch und elektronisch als geschlossene Einheit und damit sehr witterungsbeständig und manipulationssicher hergestellt werden. Die Schlösser sind praktisch wartungsfrei.

Die Schlüssel des Schloßsystems lassen sich einzeln oder auch in Gruppen in hierfür vorgesehenen zentralen Einrichtungen program­ mieren. Mit dem Schloßsystem können nicht nur Zugangs- und Zu­ trittsberechtigungen zeitlich, räumlich und personenbezogen ge­ steuert werden, es können auch Datenregistrierungen durchgeführt werden, insbesondere eine Verrechnung von Gebühren, bezogen auf jeden Schlüssel.

Das Schloßsystem ist insbesondere geeignet für Hotels und Indu­ striebetriebe mit zeitlich, räumlich und/oder personenbezogen variablen Zutrittsberechtigungen. Dabei ist eine Identifizierung und Registrierung hinsichtlich der Benutzer und der Häufigkeit der Benutzung möglich. Weitere Anwendungen des Schloßsystems sind zum Beispiel Waschsalons und auch Anlagen mit Spielautoma­ ten. Der Benutzer (Kunde) erwirbt einen Schlüssel mit einem be­ stimmten Gebührenguthaben und kann damit die Einrichtungen des Waschsalons bzw. der Spielhalle benutzen, wobei bei jeder Be­ nutzung jeweils bestimmte Gebühren im Schlüssel verbraucht wer­ den. Entsprechendes gilt für andere Anlagen, bei denen in einem bestimmten Areal Benutzern die Möglichkeit geboten wird, Einrich­ tungen gegen Gebühr zu benutzen, z. B. Freizeitparks oder derglei­ chen.

Das erfindungsgemäße Schloßsystem kann auch für die Benutzung einzelner Einrichtungen durch verschiedene Benutzer verwendet werden, zum Beispiel die Benutzung einer bestimmten Maschine oder eines Werkzeuges durch verschiedene Benutzer, die jeweils über einen Schlüssel verfügen, wobei die oben erläuterte Gebüh­ renerfassung und -verrechnung ebenfalls durchgeführt werden kann.

Bei Kraftfahrzeugen kann zum Beispiel mit dem Schließsystem ein "elektronisches Fahrtenbuch" geführt werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für ein Schloß und ei­ nen Schlüssel eines erfindungsgemäßen Schloßsystems erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schlüssel und

Fig. 2 zeigt schematisch die Funktionen eines mit einem Schlüssel gemäß Fig. 1 zusammenwirkenden Schlosses.

Fig. 1(b) zeigt einen Schlüssel 10 in Seitenansicht mit einer Reide 12 und einem Schaft 14. Die Reide ist aus Kunststoff gegossen und der Schaft 14 weist zur elektrischen Kontaktgabe mit dem Schloß weiter unten erläuterte Kontakte auf.

Fig. 1(a) zeigt eine Stirnansicht des Schlüssels gemäß Fig. 1 (b) von rechts und Fig. 1(c) zeigt eine Ansicht des Schlüssels gemäß Fig. 1(b) von links.

Der Schaft 14 des Schlüssels weist drei elektrisch voneinander isolierte Kontakte auf, nämlich einen Massekontakt 16, einen Versorgungskontakt 18 und einen Datenkontakt 20.

Über den Massekontakt 16 werden die Energiequelle des Schlüssels (siehe unten) und die Energieversorgung des Schlosses (vgl. Fig. 2) auf ein gemeinsames Bezugspontential (Masse) gelegt. Über den Versorgungskontakt 18 wird Energie von der Energiequel­ le des Schlüssels zum Schloß übertragen, damit ein Prozessor und ein Speicher des Schlosses und auch eine Verriegelungseinheit betätigt werden können. Über den Datenkontakt 20 werden Daten vom Schlüssel zum Schloß und/oder Daten vom Schloß zum Schlüssel übertragen, um dort verarbeitet und/oder gespeichert zu werden.

Gemäß Fig. 1(c) weist die Reide 12 des Schlüssels eine Anzeige­ einrichtung 22 auf, die den Ladezustand einer in die Reide 12 eingegossenen Energiequelle anzeigt. Beispielsweise kann die Anzeigeeinrichtung farbige LED aufweisen, die bei jeder Schloß­ betätigung oder auch auf einen besonderen Knopfdruck (Knopf nicht gezeigt) den Ladezustand der Batterie anzeigen, z. B. grün: ausreichend geladen; rot: nicht mehr ausreichend geladen.

Die in die Reide 12 eingegossene Energiequelle 26 ist zum Bei­ spiel ein aufladbarer Akku.

Zum Wiederaufladen kann der Schlüssel 10 in ein Terminal (nicht gezeigt) eingeführt werden und über den Versorgungskontakt 18 wird die Energiequelle 26 wieder aufgeladen.

Weiterhin ist in die Reide 12 des Schlüssels ein Chip 24 einge­ gossen, in den ein Speicher und insbesondere ein Prozessor inte­ griert sind. Der Schlüssel verfügt also über Rechnerkapazität ("Intelligenz").

Fig. 2 zeigt schematisch den Schloßaufbau hinsichtlich der Funk­ tionen. Die Verwirklichung des Schlosses in Form von Hardware ist als solche hinsichtlich der einzelnen Teile entsprechend dem Stand der Technik.

Das Schloß 30 weist eine zentrale Steuerung in Form eines soge­ nannten Controllers auf, also einen Prozessor, der Daten verar­ beitet und das Schloß insgesamt steuert. Das Schloß weist eine mechanische Verriegelungseinheit auf, die vom Controller betä­ tigt wird, z. B. einen als solches bekannten Motorzylinder. Hier­ durch wird die eigentliche Funktion des Schlosses, nämlich phy­ sisch einen Zugang zu einer bestimmten Einrichtung zu verhindern bzw. freizugeben, erfüllt. Weiterhin weist das Schloß einen Schreib-/Lesespeicher auf, in den Daten eingeschrieben bzw. aus dem Daten bei dem Datenaustausch mit dem Schlüssel ausgelesen werden können. Hierzu hat das Schloß eine Schnittstelle mit dem Schlüssel, d. h. Kontakte, die mit den oben erläuterten Kontakten 16, 18 und 20 bei Betätigung des Schlosses in Kontakt kommen. Da das Schloß 30 bei seiner Betätigung durch den Schlüssel 10 mit Energie aus der Energiequelle 26 des Schlosses versorgt wird, wird eine direkte physische Kontaktierung zwischen Schloß und Schlüssel bevorzugt.

Das vorstehend beschriebene Schloßsystem kann beispielsweise in der Müllentsorgung verwendet werden. Wenn einzelne Haushalte Zugang zu einem größeren Müllcontainer haben und jeweils mit Gebühren belastet werden sollen, die dem vom Haushalt verursach­ ten Müll entsprechen, kann der Müllcontainer mit einem Schloß 30 versehen werden und jeder Haushalt mit zum Beispiel einem Schlüs­ sel. Der Müllcontainer ist nur mittels eines Schlüssels zugäng­ lich. Bei jeder Betätigung des Schlosses des Müllcontainers wird geprüft, ob ein Gebührenguthaben im Speicher des Chips 24 des Schlüssels 10 noch hinreichend hoch ist und gegebenenfalls wird das Gebührenguthaben um einen Betrag gesenkt, der einer einmali­ gen Benutzung des Containers zugeordnet ist. Bei dem Container kann es sich zum Beispiel auch um eine zentrale Müllsammlung einer Gemeinde handeln. Der Gebührenstand im Speicher des Chips 24 des Schlüssels 10 kann vom Benutzer mittels eines zum Bei­ spiel beim Hausmeister oder der Gemeinde bereitgestellten Termi­ nals erhöht werden.

Claims (9)

1. Schloßsystem, bei dem zwischen einem Schloß (30) und einem Schlüssel (10) Daten übertragen und verarbeitet werden und die Energiequelle (26) für die Datenübertragung und die Datenverar­ beitung im Schlüssel (10) angeordnet ist.

2. Schloßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsmittel zumindest teilweise im Schloß ange­ ordnet sind und die Energie für die Datenverarbeitung bei Betäti­ gung des Schlosses vom Schlüssel (10) in das Schloß (30) gespeist wird.

3. Schloßsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüssel (10) und das Schloß (30) jeweils zumindest einen Kontakt (16) für die Erdung, einen Kontakt (18) für Energieüber­ tragung und einen Kontakt (20) für Datenübertragung aufweisen.

4. Schloßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Schlüssel (10) eine Anzeigeeinrichtung (22) für zumindest den Ladezustand der Energiequelle (26) vorgesehen ist.

5. Schloßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Mehrzahl von Schlüsseln (10) ein Terminal zugeordnet ist, an das die Schlüssel zur Aufladung der Energiequelle (26) anschließbar sind.

6. Schloßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schlüsseln (10) und dem Terminal Daten austauschbar sind.

7. Schloßsystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Terminals Daten in einen Speicher (24) des Schlüssels (10) einschreibbar sind.

8. Schloßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem oder mehreren Schlössern (30) ein Masterschlüssel zugeord­ net ist, mit dem Daten in das Schloß (30) einschreibbar sind.

9. Schloßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüssel einen Zeitgeber auf­ weist, um eine Schloßfunktion, insbesondere eine Zugangsberech­ tigung, zeitlich zu steuern.