CN100541543C - 电子锁管理*** - Google Patents
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Abstract
电子锁管理***，其特征是其主站***为一个数据库服务器及一组网络工作站组成，以数据库服务器记录开锁过程、保存电子钥匙的开锁权限、保存管理部门的机构及人员信息，并存放电子锁、电子钥匙的各类参数；数据库服务器与一组网络工作站组成网络***；网络工作站放置***管理软件，管理软件提供对组织机构的管理、电子锁初始化设置、电子钥匙初始化设置、电子钥匙权限管理、电子钥匙开锁过程管理；网络工作站用于读取电子锁用电子钥匙中的信息或下载信息至电子锁及电子钥匙中。本发明***在满足对电子锁开锁过程的管理的情况下，电子锁无需连网，***成本、功耗小。
Description
技术领域
本发明涉及电子锁管理***，更具体地说是一种应用在电力***各类电能计量箱或开关柜中，需要记录开启、关闭柜门的时间，以及对钥匙使用人员的权限进行管理的电子锁管理***，也包括用于其他重要场合中的箱门管理。
背景技术
电子锁已经得到广泛使用，目前的电子锁一般均包括电子控制装置和机械锁部分，电子控制装置通过识别钥匙芯片的ID，对通过的ID发出开锁指令再通过人力或电机驱动方式打开锁具，对没有通过的则拒发开锁指令。这种电子锁存在以下缺陷，一是一把钥匙只能开一把锁，二是不能记录和查询开锁时间、次数和开锁人，三是内部电源一直处于使用状态，功耗较高。
已有的电子锁管理***也有很多，主要类似于宾馆中的客房门管理***，但这种管理***中的电子锁需要在锁控部分提供电源，如果电源失效，将无法开门。这类锁要物理地连接成一个网络，由主站进行管理。钥匙不具备分析处理功能，只是一个存储体，控制分析处理均由锁控部分管理，安全性有一定的限制。当锁具分散在不同地区使用时，对锁的管理维护困难，且无法以物理方式联网。
在供电企业中，对电能计量箱的开启、关闭情况没有一种有效的监控手段，无法准确掌握和控制电能计量箱开、关过程中的人员、时间、次数等信息。在对抄表、故障抢修到达现场时限及其它现场服务信息统计时没有可靠的依据，在发生服务事故时，如工作人员帮助客户窃电情况下，难以查找责任人。目前供电企业对电能计量箱钥匙采用专人统一保管的方式，由于电能计量箱数量极大，导致钥匙数量、规格相应较多，发放钥匙的过程占用了较多的时间，在管理上经常发生差错。现有计量箱的挂锁实行分台区分锁号使用，须向厂家定制，同时由于各台区计量箱的数量不一致或因台区改造，常出现按台区分配的锁不够或多余的情况，给现场使用造成混乱。由于钥匙的数量是有限的，当发生多个工作人员在需要领取同一编号的钥匙时，会有钥匙不够的情况。钥匙有丢失等情况时，相同编号的几十套锁具需要全部更换。传统计量箱的挂锁由于无防雨装置，数月后很快锈蚀，导致无法开门。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存的不足之处，提供一种电子锁管理***。该***能够获取开锁记录；一把电子钥匙开多个锁；电子钥匙遗失后，其开锁功能将失效；在满足对电子锁开锁过程的管理的情况下，电子锁也无需连网，减少网络建设费用，降低***成本；同时降低***整体功耗。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明电子锁管理***的特点是所述***包括主站***、电子锁接口电路、电子钥匙接口电路、电子锁锁控电路及电子钥匙电路；所述主站***为一个数据库服务器及一组网络工作站组成，以所述数据库服务器记录开锁过程、保存电子钥匙的开锁权限、保存管理部门的机构及人员信息，并存放电子锁、电子钥匙的各类参数，包括电子锁的ID号、电子钥匙的ID号、电子锁的密码集合；所述数据库服务器与一组网络工作站组成网络***；所述网络工作站放置***管理软件，管理软件提供对组织机构的管理、电子锁初始化设置、电子钥匙初始化设置、电子钥匙权限管理、电子钥匙开锁过程管理；网络工作站通过USB接口与电子锁接口电路连接，用于读取电子锁中的信息或下载信息至电子锁中；网络工作站通过USB接口与电子钥匙接口电路连接，用于读取电子钥匙中的信息或下载信息至电子钥匙中。
本发明***的结构特点也在于：
所述电子锁接口电路包括设置一个USB至232转接芯片U8，将所述转接芯片U8的接收及发送串口线并接，作为信息输入输出端，同时USB接口J2提供5V电源，所述5V电源、信息输入输出端和地线构成与电子锁连接的三芯接口J1，以所述三芯接口J1收发电子锁的信息。
所述电子钥匙接口电路包括设置一个USB至232转接芯片U9，将转接芯片U9的接收及发送串口线并接作为信息输入输出端，所述信息输入输出端和地线构成与电子钥匙连接的二芯接口J3，由串口线启动电子钥匙电路，并收发电子钥匙的信息。
所述电子锁锁控电路中，设置一微处理器U1，微处理器U1使用环接的串口线作为信息输入输出端，以所述串口线与电子钥匙连接，接收钥匙芯片的命令帧；微处理器U1以总线方式I2C与存储器U2连接，处理后的数据存入存储器U2；微处理器U1以I2C总线方式与时钟芯片U3连接；微处理器U1与电池电压监测芯片U0连接；微处理器U1的输出信号端与机械锁具的控制器接口OUT-S相连接。
所述钥匙电路中设置微处理器U5，微处理器U5使用环接的串口线作为信息输入输出，以所述串口线与电子锁锁控电路连接，微处理器U5以总线方式I2C与数据存储器U6连接，处理后的数据放入数据存储器U6；钥匙设置一启动电路和电源，启动电路与电子锁管控电路接触后，获得高电平，并开启钥匙电源，微处理器U5启动后将电源启动电路进行自保持。
本发明利用服务器及工作站构建电子锁管理***，可以实现如下多种功能：
实现对电子锁的初始化设置及各类运行参数的更新和维护；
实现对电子钥匙的初始化设置、权限管理、开锁记录采集；
通过电子钥匙对电子锁进行运行参数的管理，从而体现了电子锁不用物理联网即可由主站进行管理；
使用低功耗的电子锁锁具，锁的控制电源由电子钥匙提供，简洁的钥匙电路和低能耗大大减小了电子钥匙的体积；
通过电子钥匙接口电路授予电子钥匙开关电子锁的权限，包括电子锁的锁号、时间段、次数等，由此可做到一把电子钥匙开多把电子锁，方便了对钥匙的集中管理。
电子钥匙遗失后，在时效范围之外，电子钥匙的功能将会失效。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明***可以利用主站通过电子钥匙获取电子锁的开锁记录。
2、本发明***中一把电子钥匙可以开多个锁，方便了钥匙的管理。
3、本发明***中电子钥匙遗失后，在一定条件下，电子钥匙的功能将会失效。
4、本发明***即满足了对电子锁开锁过程的管理，同时电子锁也无需连网，减少网络建设费用，降低***成本。
5、本发明通讯接口的设置使相关数据可以进行事后检索查询及实时查询。
6、本发明在锁具不动作时，***不耗电，电子钥匙***锁具时，由电子钥匙提供锁具电源，同时电子钥匙离开锁具后，电子钥匙也不耗电，有效降低整体功耗。
7、本发明因功耗低，电子钥匙可以使用钮扣电池做为电源，同时简洁的钥匙电路，可以大大减小电子钥匙的体积。
附图说明
图1为本发明***构成方框图。
图2为本发明电子锁接口电路原理图。
图3为本发明电子钥匙接口电路原理图。
图4为本发明电子锁管控电路原理图。
图5为本发明电子钥匙电路原理图。
图6为本发明工作站对电子锁的参数设置过程。
图7为本发明工作站对电子钥匙的参数设置过程。
图8为本发明工作站对电子钥匙进行权限设置及读取电子钥匙的开锁记录过程。
图9为本发明电子钥匙的开锁过程。
以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明：
具体实施方式
关于***构成：
参见图1，设置由主站***、电子锁接口电路、电子钥匙接口电路、电子锁锁控电路及电子钥匙电路构成的电子锁管理***；
关于主站***：
图1中所示，主站***为一个数据库服务器及一组网络工作站组成，数据库服务器用于记录开锁过程，保存电子钥匙的开锁权限，保存管理部门的机构及人员信息，并用于存放电子锁、电子钥匙的各类参数，包括电子锁的ID号、电子钥匙的ID号、电子锁的密码集合；所述数据库服务器与网络***相连，并与一组网络工作站组成一个网络***；网络工作站放置***管理软件，管理软件提供对组织机构的管理、电子锁初始化设置、电子钥匙初始化设置、电子钥匙权限管理、电子钥匙开锁过程管理；网络工作站通过USB接口与电子锁接口电路连接，用于读取电子锁中的信息或下载信息至电子锁中；网络工作站通过USB接口与电子钥匙接口电路连接，用于读取电子钥匙中的信息或下载信息至电子钥匙中。
关于电子锁接口电路：
参见图2，电子锁接口电路的转接芯片U8采用CH341T，电容C13用于CH341T的内部电源节点退耦，电容C12用于CH341T的外部电源退耦，电容C14、C11及电感UL1组成滤波电路，晶振Y2及C15向CH341T提供时钟信号，电阻R11和R12起限流作用，CH341T通过限流电阻并接后提供通讯信号。电子锁接口电路向锁提供三芯接口J1，即信号地线(J1的第1脚)、信号线(J1的第3脚)和+5V电源线(J1的第2脚)，J2是USB接口。
关于电子钥匙接口电路：
参见图3，电子钥匙接口电路的转接芯片U9为CH341T，电容C18用于CH341T的内部电源节点退耦，电容C17用于CH341T的外部电源退耦，电容C19、C16及电感UL2组成滤波电路，晶振Y3及C20向CH341T提供时钟信号，电阻R13和R14起限流作用，CH341T通过限流电阻并接后提供通讯信号。电子钥匙接口电路仅向钥匙提供二芯接口J3，即信号地线(J3的第1脚)和信号线(J3的第3脚)，J4是USB接口。
关于锁控电路：
参见图4，电子锁锁控电路的微处理器U1采用P89LPC922，数据存储器U2采用24C256WI，时钟芯片U3为8563T，电池电压监测芯片U0采用BL8506。所述的微处理器的4脚通过电阻R3接3.3V电源，5脚接地，9脚接存储器5脚，10脚接存储器6脚，11、12脚并连后接电子锁接口IN-YS的3脚，13脚接锁具控制接口OUT-S的1脚，14脚接锁具控制接口OUT-S的3脚，15脚接3.3V电源，16脚接电池电压监测芯片的1脚，18脚和锁具控制接口OUT-S的2脚并连后通过电阻R4接3.3V电源。微处理器CPU、存储器及时钟芯片均通过上拉电阻R5、R6以I2C总线方式连接通信。
当钥匙接口和电子锁接口接上后，由钥匙内部电池通过电子锁接口(IN-YS)1、2脚向锁具电路中提供5V电源，经电源U4调整为3.3V的恒压源，供锁控电路使用，锁控电路中的CPU初始化后，使电子锁接口IN-YS的3脚就获得高电平，该高电平回馈给钥匙，用于开启钥匙的自启动电路，接通钥匙内部电源。
整个锁控电路通过时钟电池和8563T时钟芯片获得实时时钟值，CPU开始工作后，通过11、12脚与钥匙进行单向串口通信，钥匙与电子锁按制定的规约进行信息交流，当信息交流满足通讯规约且有开锁权限，则电子锁的CPU通过18脚(P0.3)向机械锁具发出开锁命令，即实现开锁过程。CPU的13脚(P0.7)、14脚(P0.6)用作CPU的输入，通过这两脚的信息来检测锁具的状态，若检测到机械锁具为已开状态，则不必重新发送开锁命令。在开锁过程中CPU将开锁时间、开锁次数、开锁的钥匙ID号以及其他开锁信息均记录在存储器中，方便以后查询。CPU监测电池电压值，当电池电压低于规定值后，将信息传递给钥匙。
关于钥匙电路：
参见图5，钥匙电路的微处理器U5采用P89LPC922，数据存储器U6采用24C256WI。微处理器U5的第9脚、10脚分别接存储器U6的5脚和6脚，微处理器U5的第11、12脚并联后接电子锁接口SOCKT1的第3脚，微处理器U5和电阻R7、R8以及三极管Q1构成钥匙内部电源自启动及自锁电路。微处理器U5与存储器U6通过上拉电阻R10、R11以I2C方式进行连接通信。
当钥匙***锁具时，5V电源通过SOCKT1送出至电子锁具电路，电子锁开始工作，使电子锁中的接口IN-YS的3脚获得高电平，从而使SOCKT1的第三脚通过IN-YS也获得高电平，此时通过三极管开启钥匙的自启动电路，使电源U7能够输出3.3V稳压电源，此3.3V电源开始给钥匙内部***供电。CPU 20脚(P0.1)在开锁期间始终向电源U7的使能端(第3脚)输送高电平，使得开锁期间U7一直处于工作状态，以维持整个电路中的3.3V恒压。CPU开始工作后，通过11、12脚向电子锁发送命令帧，电子锁再根据接收到的相关信息进行识别处理从而决定开锁与否。在开锁过程中CPU将开锁时间、开锁次数、电子锁的ID号以及其他开锁信息均记录在存储器中，方便以后查询。当钥匙与电子锁完成通讯并相互断开后，钥匙中的CPU向U7的第3脚发出低电平，禁止U7工作，从而关断钥匙的总电源。R8下拉电阻提高三极管Q1导通的开启门限，提高抗干扰能力。
钥匙中的开锁权限可以根据需要由主站设置，因此管理人员在将钥匙分发给开锁人之前可以轻松对钥匙进行权限设置，可规定哪把钥匙固定只能开哪几把锁，并可设定钥匙的时效性，即该钥匙只能在规定的时间内使用才有效，否则即便有钥匙也无法开锁。该钥匙***中设一自启动电路，主要目的是为了降低功耗，锁具不动作时，***不耗电，只有当钥匙***锁具时，由钥匙提供***外部电源，再分别启动锁具及钥匙的内部电源，以供内部器件使用，从而降低了***对电源的消耗。
工作站对电子锁的参数设置过程：
参见图6，电子锁的参数包括用于识别电子锁的ID号、密码集、数据版本号、功能开启标志等，除包括参数设置外同时还包括对电子锁的时间进行设置，工作站通过电子锁接口电路对电子锁进行参数设置。工作站首先主动下发命令帧，电子锁检测命令帧的合法性并进行密码校对，对于新电子锁(即电子锁中的存储器某一指定区域内容未被改写过或仍为FFH)，电子锁不进行密码校验而仅进行命令帧的合法性检查。检测和校对通过后，电子锁应答工作站。接着工作站将相关的参数以命令帧形式发送至电子锁，电子锁按一定规范写入电子锁内部存储器中。
工作站对电子钥匙的参数设置过程：
参见图7，电子钥匙的参数包括电子钥匙的ID号、密码集、数据版本号、电子锁的功能开启标志，工作站通过电子钥匙接口电路对电子钥匙进行参数设置。电子钥匙首先主动发出命令帧，工作站对命令帧进行合法性检查，并校对密码，完成上述过程后，工作站与电子钥匙进行工作方式置换，改为由工作站主动提出命令，电子钥匙根据要求应答命令。随后工作站将相关参数以命令帧形式下发至电子钥匙，电子钥匙按一定规范写入电子钥匙内部存储器中。
工作站对电子钥匙进行权限设置及读取电子钥匙的开锁记录过程：
参见图8，在这一过程中，工作站首先读取并保存电子钥匙的开锁记录情况，随后再对电子钥匙的下一次开锁权限进行设置。电子钥匙的开锁记录包括本电子钥匙的开锁记录情况和本电子钥匙从电子锁中读取的由其他电子钥匙开启的开锁记录情况(在本电子钥匙开锁前，在电子锁中记录的最后一次可能是其他电子钥匙开锁的开锁记录)，本电子钥匙的开锁记录由电子锁的ID号和开锁时间组成的集合构成，电子锁中最后一次开锁记录由电了钥匙ID号和开锁时间组成的集合构成。电子钥匙的开锁权限由起始时间、权限有效天数及可开锁的ID号和电子锁的功能开启标志组成的集合构成。
工作站通过电子钥匙接口电路对电子钥匙进行权限设置及读取电子钥匙的开锁记录。电子钥匙首先主动发出命令帧，工作站对命令帧进行合法性检查，并校对密码，完成上述过程后，工作站与电子钥匙进行工作方式置换，改为由工作站主动提出命令，电子钥匙根据要求应答命令。随后工作站电子钥匙中记录的本钥匙开锁记录及保存在电子钥匙中的电子锁的最后一次开锁记录，然后将开锁权限以命令帧形式下发至电子钥匙，电子钥匙按一定规范写入电子钥匙内部存储器中。
电子钥匙的开锁过程：
参见图9，在这一过程中，当电子钥匙的开锁权限被确认后，电子钥匙首先读取电子锁中记录的最后一次开锁记录，并保存至电子钥匙的存储器中，再保存本次开锁记录，然后发出开锁命令由电子锁管控电路开启锁具，同时电子锁保存本次开锁记录于电子锁存储器中。
Claims (4)
1、电子锁管理***，其特征是所述***包括主站***、电子锁接口电路、电子钥匙接口电路、电子锁锁控电路及电子钥匙电路；所述主站***为一个数据库服务器及一组网络工作站组成，以所述数据库服务器记录开锁过程、保存电子钥匙的开锁权限、保存管理部门的机构及人员信息，并存放电子锁、电子钥匙的各类参数，包括电子锁的ID号、电子钥匙的ID号、电子锁的密码集合；所述数据库服务器与一组网络工作站组成网络***；所述网络工作站放置***管理软件，管理软件提供对组织机构的管理、电子锁初始化设置、电子钥匙初始化设置、电子钥匙权限管理、电子钥匙开锁过程管理、设定电子钥匙的时效性；网络工作站通过USB接口与电子锁接口电路连接，用于读取电子锁中的信息或下载信息至电子锁中；网络工作站通过USB接口与电子钥匙接口电路连接，用于读取电子钥匙中的信息或下载信息至电子钥匙中；
当钥匙与电子锁完成通讯并相互断开后，禁止电源U7工作，从而关断电子钥匙总电源；
所述电子钥匙电路中设置微处理器U5，微处理器U5使用环接的串口线作为信息输入输出，以所述串口线与电子锁锁控电路连接，微处理器U5以总线方式I2C与数据存储器U6连接，处理后的数据放入数据存储器U6；钥匙设置一启动电路和电源，启动电路与电子锁管控电路接触后，获得高电平，并开启钥匙电源，微处理器U5启动后将电源启动电路进行自保持。
2、根据权利要求1所述的电子锁管理***，其特征是所述电子锁接口电路包括设置一个USB至232转接芯片U8，将所述转接芯片U8的接收及发送串口线并接，作为信息输入输出端，同时USB接口J2提供5V电源，所述5V电源、信息输入输出端和地线构成与电子锁连接的三芯接口J1，以所述三芯接口J1收发电子锁的信息。
3、根据权利要求1所述的电子锁管理***，其特征是所述电子钥匙接口电路包括设置一个USB至232转接芯片U9，将转接芯片U9的接收及发送串口线并接作为信息输入输出端，所述信息输入输出端和地线构成与电子钥匙连接的二芯接口J3，由串口线启动电子钥匙电路，并收发电子钥匙的信息。
4、根据权利要求1所述的电子锁管理***，其特征是所述电子锁锁控电路中，设置一微处理器U1，微处理器U1使用环接的串口线作为信息输入输出端，以所述串口线与电子钥匙连接，接收钥匙芯片的命令帧；微处理器U1以总线方式I2C与存储器U2连接，处理后的数据存入存储器U2；微处理器U1以I2C总线方式与时钟芯片U3连接；微处理器U1与电池电压监测芯片U0连接；微处理器U1的输出信号端与机械锁具的控制器接口OUT-S相连接。
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