CN106600783A - 一种内置安全芯片的智能门磁***及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置安全芯片的智能门磁***，包括移动终端、路由终端、服务器、门磁主机、人员识别卡；所述门磁主机安装在门体内，门框上对应门磁主机位置处安装有永磁铁，所述门磁主机包括安全SOC芯片，磁簧管，wifi模块，MP3模块，热释电传感器，可充电锂电池，太阳能电池，433Mhz通讯模块、充电管理模块；所述安全SOC芯片通过数双向据接口和磁簧管、wifi模块、MP3模块、433Mhz通讯模块连接，所述安全SOC芯片通过单向数据接口和热释电传感器连接。本发明的优点是：设置有信息安全模块，门磁的信号数据更加安全，不易破解，保护使用者的个人隐私泄露。

Description

一种内置安全芯片的智能门磁***及使用方法

技术领域

本发明涉及物联网智能家居***，更具体的说，是涉及一种内置安全芯片的智能门磁***及使用方法。

背景技术

安全芯片就是一个可独立进行密钥生成、加解密的装置，内部拥有独立的处理器和存储单元，可存储密钥和特征数据，为设备提供加密和安全认证服务。用安全芯片进行加密，密钥被存储在硬件中，被窃的数据无法解密，从而保护个人隐私和数据安全。

门磁是用来探测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动。它由无线发射器和磁块两部分组成。所谓的门磁其实是门磁开关和由两部分组成：较小的部件为永磁体，内部有一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场，较大的是门磁主体，它内部有一个常开型的干簧管，当永磁体和干簧管靠得很近时，门磁传感器处于工作守候状态，当永磁体离开干簧管一定距离后，处于常开状态。磁铁和干簧管分别安装在门框和门扇里。

中国发明专利(申请号CN201110271691.5)公开了一种无线智能门磁***及工作方法，***包括电源模块、门磁感应开关模块、中央处理模块、射频调制发射模块和低电压检测模块。但是该门磁不具备信息安全模块，不法分子很容易窃取门磁的信号数据，从而导致使用者的个人隐私泄露。同时该***不具备低功耗处理和免换电池模块，导致使用者定期需要更换电池导致使用不便。同时该***无法判断使用者身份和使用者是进入房间还是离开房间的状态。

因此，对于智能门磁***，需要一个具有保证使用者信息安全的方法，低功耗免换电池的方法，以及能够判断人员身份和能判断进出动作的方法。

发明内容

本发明针对现有产品的不足，而提供一种具有信息安全加密能力、低功耗免换电池和可以判断人员进出的内置安全芯片的智能门磁***。

本发明的一种内置安全芯片的智能门磁***，包括移动终端、路由终端、服务器、门磁主机、人员识别卡；所述门磁主机安装在门体内，门框上对应门磁主机位置处安装有永磁铁，所述门磁主机包括安全SOC芯片，磁簧管，wifi模块，MP3模块，热释电传感器，可充电锂电池，太阳能电池，433Mhz通讯模块、充电管理模块；所述安全SOC芯片通过数双向据接口和磁簧管、wifi模块、MP3模块、433Mhz通讯模块连接，所述安全SOC芯片通过单向数据接口和热释电传感器连接，所述安全SOC芯片通过导线和可充电锂电池连接，所述可充电锂电池通过充电管理模块和太阳能电池连接，所述门磁主机通过33Mhz通讯模块读取人员识别卡信息，门磁主机通过wifi模块发送给路由终端，路由终端将信息发送给服务器和移动终端。

所述热释电传感器安装在门磁主机内，接收人体红外的窗口指向室内，释电传感器的感应距离不超过1米范围。

所述安全SOC芯片包括DES，RSA安全加密算法和MCU微控制器内核。

所述人员识别卡包括：433Mhz无线发射模块，安全SOC芯片I，供电用的锂电池；安全SOC芯片I内部存储识别卡的ID号，用于DES加密算法的key和一个32bit的发送次数计数值；安全SOC芯片I设置有一个实时时钟，实时时钟与门磁主机内部SOC芯片的实时时钟同步；安全SOC芯片I将实时时钟、ID号、发送次数计数值加密后使用433Mhz发射模块发出；发送间隔为2秒；发送一次后发送次数计数值加1。

所述人员识别卡第一次打开时，人员识别卡进入接收模式，门磁主机分配给人员识别卡一个用户加密的key、实时时间值、初始化的发送次数计数器值；得到配置后人员识别卡进入主动发送信号的状态，发出ID号、实时时间、发送次数计数器值；门磁主机在收到信号后解密，收到人员识别卡计数器值递增的信号认为该条信息合法。

一种内置安全芯片的智能门磁***的使用方法，包括以下步骤；

201、***上电后，用户使用移动终端对本***设备进行配置；

202、用户配置完毕，所述***模块进入普通工作模式；

203、所述门磁主机中央处理器控制热释电传感器检测1米范围内是否有人；

若有人，则进行步骤204；若无人，则进行步骤205；

204、所述门磁主机中央处理器控制无线模块检测卡信号；

若有卡，则进行步骤208；若无卡，则进行步骤205；

205、所述门磁主机中央处理器检测K1是否闭合；

若K1闭合，则进行步骤206；若K1打开，则进行步骤212；

206、所述门磁主机中央处理器检测到唤醒管脚为低电平，配置门磁主机进入低功耗睡眠模式；

207、所述门磁主机收到中央处理器命令，进入低功耗睡眠省电模式；

208、所述门磁主机与人员的ID卡进行正常通行；

209、所述门磁主机识别人员的ID卡为无效卡，则不打开磁簧开关；

210、所述门磁主机识别人员的ID卡为有效卡，则打开磁簧开关；

211、所述门磁主机进入睡眠省电模式后，由人员ID卡将无线模块唤醒使中央处理器进入普通工作模式；

212、所述门磁主机检测到K1未闭合，过了合理的开关门时间，通过服务器发送信息到移动终端，提醒用户重新对门磁设备配置。

本发明的有益效果是：和现有技术相比，本发明设置有信息安全模块，门磁的信号数据更加安全，不易破解，保护使用者的个人隐私泄露，***具有低功耗处理和免换电池模块，避免使用者定期需要更换电池导致使用不便，结合红外热释电传感器和人员识别卡信号的RSSI值可以判断人员是进入还是离开房间，加入了wifi模块和mp3模块，增加了门磁的人性化和智能程度。

附图说明

图1是本发明的智能门磁***框图；

图2是本发明的门磁主机低功耗休眠方案；

图3是本发明的人员识别卡和门磁主机通信示意图；

图4是本发明的智能门磁***工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明的一种内置安全芯片的智能门磁***，包括移动终端、路由终端、服务器、门磁主机、人员识别卡；所述门磁主机安装在门体内，门框上对应门磁主机位置处安装有永磁铁，所述门磁主机包括安全SOC芯片，磁簧管，wifi模块，MP3模块，热释电传感器，可充电锂电池，太阳能电池，433Mhz通讯模块、充电管理模块；所述安全SOC芯片通过数双向据接口和磁簧管、wifi模块、MP3模块、433Mhz通讯模块连接，所述安全SOC芯片通过单向数据接口和热释电传感器连接，所述安全SOC芯片通过导线和可充电锂电池连接，所述可充电锂电池通过充电管理模块和太阳能电池连接，所述门磁主机通过33Mhz通讯模块读取人员识别卡信息，门磁主机通过wifi模块发送给路由终端，路由终端将信息发送给服务器和移动终端。

所述热释电传感器安装在门磁主机内，接收人体红外的窗口指向室内，释电传感器的感应距离不超过1米范围。

所述安全SOC芯片包括DES，RSA安全加密算法和MCU微控制器内核。

所述人员识别卡包括：433Mhz无线发射模块，安全SOC芯片I，供电用的锂电池；安全SOC芯片I内部存储识别卡的ID号，用于DES加密算法的key和一个32bit的发送次数计数值；安全SOC芯片I设置有一个实时时钟，实时时钟与门磁主机内部SOC芯片的实时时钟同步；安全SOC芯片I将实时时钟、ID号、发送次数计数值加密后使用433Mhz发射模块发出；发送间隔为2秒；发送一次后发送次数计数值加1。由于实时时钟和发送次数计数值读在变，使用DES加密后的无线信号也在不停的变，使得本***的安全性提高。

所述人员识别卡第一次打开时，人员识别卡进入接收模式，门磁主机分配给人员识别卡一个用户加密的key、实时时间值、初始化的发送次数计数器值；得到配置后人员识别卡进入主动发送信号的状态，发出ID号、实时时间、发送次数计数器值；门磁主机在收到信号后解密，收到人员识别卡计数器值递增的信号认为该条信息合法。

如图1所示，本发明整个***包括：用户的智能手机，家中的无线wifi路由器，服务器，智能门磁主机，永磁铁，用户身份识别卡。用户通过智能手机完成对门磁的控制，第一次使用用户需要通过手机端的APP软件配置门磁主机wifi，将家中路由器的wifi的SSID和密码填入APP，APP将SSID和密码写入主机的wifi模块，这样wifi模块可以连接到家中的路由器。用户通过智能手机还可以查询到家中门的状态，门的开关历史记录，接收报警信息等。用户通过智能手机可以配置门磁的开门欢迎提示语音。Wifi路由器需要连接到互联网，可以与互联网上的服务器进行通讯。服务器完成APP软件登入，记录门磁开关门时间，门磁开关门的操作人员。门磁主机感应永磁铁的距离，门磁主机和永磁铁分别粘贴在门扇和门框上，当开门时，门扇远离门框时门磁主机发送开门记录到服务器。人员识别卡会发送433Mhz加密后的人员ID号射频信号，门磁主机通过接收该射频信号分辨家中的人员情况。

门磁主机包括：安全SOC芯片，磁簧管，wifi通讯模块，MP3播放模块，人体红外热释电传感器模块，可充电锂电池模块，太阳能电池，433Mhz通讯模块。当门被打开，永磁铁远离磁簧管，磁簧管断开，如图五中的K1将处在断开状态，MCU换醒管脚处在VDD的高电平，MCU唤醒管脚接到安全SOC芯片的内部LDO开关，当门被关闭时安全SOC处在休眠的低功耗状态，整个门磁的低功耗状态电流小于20uA。热释电传感器例如可以使用RE2008，热释电传感器的感应距离被控制在1米范围内，热释电传感器安装在门磁主机内，接收人体红外的窗口指向室内，通过热释电传感器可以知道当门被打开时室内离门1米范围里有没有人，结合人员身份识别卡可以检测出是否合法开门。可以正确判断开门动作时人员是离开家中还是进入家中大概分为下面几种情况：①门磁主机的433Mhz无线接收模块在唤醒后1秒内收到合法的人员识别卡信号，同时这个时候热释电传感器检测到了房间内人体红外，当门磁主机检测到门关闭后6秒钟不再收到人员识别卡的信号，这个时候可以判断持该人员识别卡的人离开了家；(2)门磁主机被唤醒后热释电传感器没有检测到1米范围内有人，同时在唤醒6秒后检测到家了人员识别卡多了一张，在门磁主机检测到门关闭时热释电传感器可以检测到人体1米范围内有人，这种情况可以判断持该人员识别卡的家庭成员会回到了家中。当安全SOC芯片被开门动作唤醒后，首先打开红外热释电传感器的电源，检测热释电检测1米范围内有没有人，再通过433Mhz无线模块读取家中所有ID号，过6秒钟后再次读取家中所有人员身份识别卡的ID号。当安全SOC芯片检测到门被关时，再次打开热释电传感器和433Mhz无线模块，检测关门动作后家中人员识别卡的ID号。门磁主机内的433Mhz无线接收模块同时记录每次收到信号的RSSI(信号强度)值，结合RSSI值帮助安全SOC判断该人员识别卡的进出情况，再打开门后人员从门口进入家中RSSI值变化为从强变弱。主机的433Mhz无线模块在收到人员识别卡发出的信号后，使用DES解密密文信息，得到一个ID号、一个实时时间、一个计数器值。当解密后得到的试试时间和主机的实时时间相差在20秒以内时，该条信息的时间校验通过，当解密后得到的计数值大于上次收到该ID号信息时的计时器值时，计数器值校验通过。在信息时间校验和计数器值校验都通过后，主机才会认为该人员识别卡合法。主机和人员识别卡内部存储有同样的key文件，不同主机之间的key文件不同。主机还包括mp3模块，可以通过wifi下载使用者区域的天气或者其他使用的留言，在特定时间和特定使用者播放天气或者留言等信息，可以起到开门提醒的功能。主机可以设定非法报警的时间段，当没有人员识别卡的人员在设定的时间内开门，门磁主机会通过mp3模块发出报警声，同时主机会通过wifi模块将报警信息发送到服务器。服务器收到报警通知后将报警信息发送到家庭成员的智能手机。

门磁主机中安全SOC芯片包括了DES，RSA等安全加密算法和MCU微控制器内核，例如可以使用aisinochip公司生产的SCC5芯片。

供电使用一个5V的强光太阳能电池和一个5V的弱光太阳能电池，输出端分别接一个锗二极管，再连接一个锂电池充电管理芯片给锂电池充电。在门关闭后芯片进入低功耗状态，此时太阳能电池可以锂电池充电。

如图2所示，本发明的门磁主机低功耗休眠方案，包括：电阻R1，电阻R2，NMOS管Q1，磁簧开关K1。当永磁铁靠近后K1闭合，是的MCU唤醒管脚电平变高，此时安全SOC芯片被唤醒。唤醒后SOC芯片在MCU延时休眠管脚上输出低电平时候Q1管关断，这样可以防止主机在门被打开后工作还没有做完时永磁铁再次靠近后MCU唤醒管脚电平变低，导致MCU休眠。当安全SOC工作做完后将MCU延时休眠管脚配置为输入，这时Q1管被打开，同时如果门已被关闭K1闭合，MCU唤醒管脚为低电平这时安全SOC芯片进入休眠模式，从而达到低功耗。

如图3所示，本发明所述的人员识别卡和门磁主机之间的通信示意图。人员识别卡第一次打开时，例如用户拔掉了电池和电池触点之间的绝缘薄膜，人员识别卡进入接收模式，主机会给人员识别卡分配一个用户加密的key、实时时间值、初始化的发送次数计数器值。得到配置后人员识别卡进入主动发送信号的状态，发出ID号、实时时间、发送次数计数器值。主机在收到信号后解密，如果对应的时间收到同样的计数器值，主机会认为这次收到的信息非法。只有收到计数器值递增的信号才认为该条信息合法。

如图4所示，一种内置安全芯片的智能门磁***的使用方法，包括以下步骤；

201、***上电后，用户使用移动终端对本***设备进行配置；

202、用户配置完毕，所述***模块进入普通工作模式；

203、所述门磁主机中央处理器控制热释电传感器检测1米范围内是否有人；

若有人，则进行步骤204；若无人，则进行步骤205；

204、所述门磁主机中央处理器控制无线模块检测卡信号；

若有卡，则进行步骤208；若无卡，则进行步骤205；

205、所述门磁主机中央处理器检测K1是否闭合；

若K1闭合，则进行步骤206；若K1打开，则进行步骤212；

206、所述门磁主机中央处理器检测到唤醒管脚为低电平，配置门磁主机进入低功耗睡眠模式；

207、所述门磁主机收到中央处理器命令，进入低功耗睡眠省电模式；

208、所述门磁主机与人员的ID卡进行正常通行；

209、所述门磁主机识别人员的ID卡为无效卡，则不打开磁簧开关；

210、所述门磁主机识别人员的ID卡为有效卡，则打开磁簧开关；

211、所述门磁主机进入睡眠省电模式后，由人员ID卡将无线模块唤醒使中央处理器进入普通工作模式；

212、所述门磁主机检测到K1未闭合，过了合理的开关门时间，通过服务器发送信息到移动终端，提醒用户重新对门磁设备配置。

本发明的一种内置安全芯片的智能门磁***通过wifi模块发送门的开关状态以及开关门时间等数据到服务器，通过MP3播放从服务器下载家庭成员上传的开门留言，接收人员识别卡发出的信号，通过热释电感应器感应人体红外信号，发出非法开门声音报警，通过安全芯片对发给服务器的数据加密，收集太阳能对主机内部可充电电池充电。人员识别卡和主机内置安全芯片提高了***的安全性，保护了使用者的隐私。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种内置安全芯片的智能门磁***，其特征是，包括移动终端、路由终端、服务器、门磁主机、人员识别卡；所述门磁主机安装在门体内，门框上对应门磁主机位置处安装有永磁铁，所述门磁主机包括安全SOC芯片，磁簧管，wifi模块，MP3模块，热释电传感器，可充电锂电池，太阳能电池，433Mhz通讯模块、充电管理模块；所述安全SOC芯片通过数双向据接口和磁簧管、wifi模块、MP3模块、433Mhz通讯模块连接，所述安全SOC芯片通过单向数据接口和热释电传感器连接，所述安全SOC芯片通过导线和可充电锂电池连接，所述可充电锂电池通过充电管理模块和太阳能电池连接，所述门磁主机通过33Mhz通讯模块读取人员识别卡信息，门磁主机通过wifi模块发送给路由终端，路由终端将信息发送给服务器和移动终端。

2.根据权利要求1所述的一种内置安全芯片的智能门磁***，其特征是，所述热释电传感器安装在门磁主机内，接收人体红外的窗口指向室内，释电传感器的感应距离不超过1米范围。

3.根据权利要求1所述的一种内置安全芯片的智能门磁***，其特征是，所述安全SOC芯片包括DES，RSA安全加密算法和MCU微控制器内核。

4.根据权利要求1所述的一种内置安全芯片的智能门磁***，其特征是，所述人员识别卡包括：433Mhz无线发射模块，安全SOC芯片I，供电用的锂电池；安全SOC芯片I内部存储识别卡的ID号，用于DES加密算法的key和一个32bit的发送次数计数值；安全SOC芯片I设置有一个实时时钟，实时时钟与门磁主机内部SOC芯片的实时时钟同步；安全SOC芯片I将实时时钟、ID号、发送次数计数值加密后使用433Mhz发射模块发出；发送间隔为2秒；发送一次后发送次数计数值加1。

5.根据权利要求1所述的一种内置安全芯片的智能门磁***，其特征是，所述人员识别卡第一次打开时，人员识别卡进入接收模式，门磁主机分配给人员识别卡一个用户加密的key、实时时间值、初始化的发送次数计数器值；得到配置后人员识别卡进入主动发送信号的状态，发出ID号、实时时间、发送次数计数器值；门磁主机在收到信号后解密，收到人员识别卡计数器值递增的信号认为该条信息合法。

6.根据权利要求1-5所述的一种内置安全芯片的智能门磁***的使用方法，其特征是，包括以下步骤；

201、***上电后，用户使用移动终端对本***设备进行配置；

202、用户配置完毕，所述***模块进入普通工作模式；

203、所述门磁主机中央处理器控制热释电传感器检测1米范围内是否有人；

若有人，则进行步骤204；若无人，则进行步骤205；

204、所述门磁主机中央处理器控制无线模块检测卡信号；

若有卡，则进行步骤208；若无卡，则进行步骤205；

205、所述门磁主机中央处理器检测K1是否闭合；

若K1闭合，则进行步骤206；若K1打开，则进行步骤212；

206、所述门磁主机中央处理器检测到唤醒管脚为低电平，配置门磁主机进入低功耗睡眠模式；

207、所述门磁主机收到中央处理器命令，进入低功耗睡眠省电模式；

208、所述门磁主机与人员的ID卡进行正常通行；

209、所述门磁主机识别人员的ID卡为无效卡，则不打开磁簧开关；

210、所述门磁主机识别人员的ID卡为有效卡，则打开磁簧开关；

211、所述门磁主机进入睡眠省电模式后，由人员ID卡将无线模块唤醒使中央处理器进入普通工作模式；

212、所述门磁主机检测到K1未闭合，过了合理的开关门时间，通过服务器发送信息到移动终端，提醒用户重新对门磁设备配置。