CN107230272A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明提供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；本发明采用有源的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（NB‑IoT），不需要特别配置锁芯管理器等管理装置，实现本地及远程授权和开锁，不但减少了硬件开支及维护成本，使用上也更便利；同时，开锁信息分别储存在本地及云平台上，数据可追溯；NB‑IoT钥匙可随意配置成一对多，配对多个智能锁芯，携带及使用更方便。

Description

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
技术领域
本发明涉及智能锁技术领域，尤其涉及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。
背景技术
现有的智能锁中，特别是配备有智能钥匙的***，通常需要锁芯管理器或类似功能的装置来实现智能钥匙与智能锁芯的匹配绑定、删除等授权管理工作。在后续管理，特别是需要增加临时授权等情况时，如果没有锁芯管理器，会带来很多管理上的不便。而且，当需要额外增加授权时间等情况出现时，通过低功耗的远程无线通讯授权，在不增加太多电量供应上负担的基础上，会带来更多使用便利，但现有技术并未实现这一功能。
现有的无源智能锁芯，有配套密码钥匙、指纹钥匙、蓝牙钥匙等，但没有提供基于窄带物联网的可远程通信授权的NB-IoT钥匙。
专利申请号为201410001882.3 的中国专利提供了一种智能钥匙***，其通过PC机配合一管理装置为智能钥匙授权，并采用电子标签及RFID读写器实现开锁信息的加密和解密，此方案需要PC机、充电管理箱及移动控制装置配合实现授权或开锁，整个***实现过程相对麻烦，硬件设备多，维护量会加大。
专利申请号为201610617839.9的中国专利提供了一种指纹认证的智能有源电子钥匙和无源智能锁及其实现方法，其中智能有源电子钥匙涉及指纹认证，使用有一定的局限性，无法实现临时授权使用的情况。
专利申请号为201610660097.8的中国专利提供了一种无源智能锁芯***及其实现方法，其通过蓝牙钥匙和手机APP的连接，实现对智能锁芯的管理和控制，同样地，此技术方案还是需要一个锁芯管理器进行绑定、授权等操作，在需要临时授权时，存在一定的使用局限性和可操作性。而且在实现远程授权时，需要通过手机APP将相关信息传输到云平台，再从云平台传输至另一手机APP，并下载信息使用，这种远程授权的方式比较麻烦且有安全隐患。
发明内容
本发明针对上述技术问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种基于低功耗窄带物联网的、无需锁芯管理器实现远程授权和开锁操作的、开锁信息记录可追溯的、低功耗的智能钥匙和无源智能锁芯，及其使用方法。
为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯，包括NB-IoT钥匙、无源的智能锁芯、手机APP应用及远程平台；所述NB-IoT钥匙与所述智能锁芯相互绑定匹配使用，所述NB-IoT钥匙为所述智能锁芯提供电源，用于驱动所述智能锁芯内安装的微型电机，在满足开锁权限时实现开锁操作。
进一步地，所述NB-IoT钥匙包括有NB-IoT模组，通过所述NB-IoT模组与所述远程平台连接；所述手机APP应用通过互联网与所述远程平台连接，并对所述NB-IoT钥匙及所述智能锁芯进行远程授权及管理。
进一步地，所述智能锁芯的开锁操作信息通过所述NB-IoT模组实时上报所述远程平台，并储存。
进一步地，所述手机APP应用用于对所述NB-IoT钥匙及所述智能锁芯的增加授权、取消授权、临时授权管理，以及开锁日志查询与管理等。
进一步地，所述远程平台上存储有所述NB-IoT钥匙及所述智能锁芯对应的eSIM***码、授权密码、开锁指令、授权时间、开锁及关锁操作时间等实时数据与历史数据。
进一步地，所述远程平台安装有数据管理软件，并通过所述数据管理软件进行数据管理，通过所述数据管理软件或所述手机APP应用进行数据溯源。
进一步地，所述NB-IoT钥匙还包括NB-IoT钥匙处理器，及与所述NB-IoT钥匙处理器相连的存储单元、第一接口单元、供电单元、LED指示灯、按键单元及时钟单元。
进一步地，所述供电单元分别为所述NB-IoT钥匙处理器、所述存储单元、所述第一接口单元、所述LED指示灯、所述按键单元及所述时钟单元供电。
进一步地，所述供电单元包括有电池及电源管理电路，所述电源管理电路与所述第一接口单元连接，用于对所述智能锁芯提供供电电压。
进一步地，所述LED指示灯用于对授权绑定、开锁成功及失败等情况的提示。
进一步地，所述时钟单元包括实时时钟芯片，所述智能锁芯在存储记录授权时间时实时获取对应的时间信息，
进一步地，所述存储单元保存有授权密码及开锁指令。
进一步地，所述NB-IoT模组是一种低功耗的包括有NB-IoT通讯模式的无线通信模组，其包括一内置物联网专用号码段号码的eSIM卡。
进一步地，所述智能锁芯包括智能锁芯处理器，及与所述智能锁芯处理器相连接的蜂鸣器、微型电机、第二接口单元、存储单元。
进一步地，所述蜂鸣器用于对授权绑定、开锁成功及失败等情况的提示。
进一步地，所述存储单元保存有所述NB-IoT钥匙内置的eSIM***码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间。
进一步地，所述第二接口单元在使用时与所述第一接口单元连接，获取开锁指令等相关信息。
进一步地，所述智能锁芯处理器在开锁信息比对符合时驱动所述微型电机开锁，存储操作记录在所述存储单元上。
进一步地，所述NB-IoT钥匙处理器及所述智能锁芯处理器采用低功耗的微处理器（MCU）。
一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯的使用方法，包括下述内容：所述NB-IoT钥匙为所述智能锁芯提供电源；所述手机APP应用结合所述远程平台实现对所述NB-IoT钥匙及所述智能锁芯进行包括添加和删除在内的远程管理与授权；所述NB-IoT钥匙内置有eSIM***码，并保存有授权密码及开锁指令；所述智能锁芯保存所述NB-IoT钥匙内置的eSIM***码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间；所述智能锁芯可绑定多个所述NB-IoT钥匙，所述NB-IoT钥匙可绑定多个所述智能锁芯；所述手机APP应用可随时远程设置更改所述NB-IoT钥匙保存的授权密码及开锁指令，使其立即失效。
所述基于窄带物联网的智能钥匙和所述无源智能锁芯在使用时包括以下步骤：
1） 将所述NB-IoT钥匙***所述智能锁芯，手机APP应用设置授权密码及开锁指令，并以无线通讯方式将相关信息存入所述NB-IoT钥匙及所述智能锁芯内，进行所述NB-IoT钥匙与所述智能锁芯的绑定；
2） 通过手机APP应用设置授权时间并存入所述智能锁芯内，将操作日志通过所述NB-IoT钥匙上传至所述远程平台，完成远程授权；
3） 开锁时，将所述NB-IoT钥匙***所述智能锁芯，所述智能锁芯获取电源并读取到eSIM***码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间信息；
4） 所述智能锁芯进行开锁信息比对，满足开锁条件启动开锁，并存储和远程上传操作记录。
进一步地，为提高使用安全性，所述NB-IoT钥匙提供失效机制，失效后需要重新进行授权方可继续使用，其失效触发事件须满足下述条件之一：
1） 所述NB-IoT钥匙与所述智能锁芯开锁匹配不成功，***操作超过三次，所述NB-IoT钥匙将恢复数据到出厂状态；
2） 管理者主动通过所述手机APP应用进行删除操作；
3） 长期未使用的NB-IoT钥匙，超过预先设置的时间期限后，自动恢复数据到出厂状态。
进一步地，所述基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯与现有的无源智能钥匙***最大的区别是不需要通过锁芯管理器或类似功能的装置来实现智能钥匙与智能锁芯的匹配绑定、删除等授权管理工作，只通过所述NB-IoT钥匙内置的所述NB-IoT模组进行通讯连接并远程授权操作，在不减少安全性能的前提下大幅度增加使用的便利性，能适应更多应急场合。
与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）基于窄带物联网，可实现远程授权及开锁，可适应更多应急场合；
（2）不需要配置锁芯管理器，减少硬件开支及维护成本，使用上也更便利；
（3）开锁信息在本地及云平台上分别存储，数据可追溯；
（4）智能锁芯无源，无需配备供电单元，无通信布线，故障率低，维护量少，节能环保；
（5）NB-IoT钥匙功耗低，可长时间工作；
（6）NB-IoT钥匙可随意配对多个智能锁芯，方便携带及使用；
（7）内置NB-IoT钥匙无效机制，使用更加安全。
附图说明
图1为本发明实施例的***示意图。
图2为本发明实施例的NB-IoT钥匙的结构框图。
图3为本发明实施例的智能锁芯的结构框图。
图1中：1- NB-IoT钥匙、101-NB-IoT模组、2-智能锁芯、3-手机APP应用、4-远程平台。
图2中：101- NB-IoT模组、102-存储单元、103-第一接口单元、104-供电单元、105-NB-IoT钥匙处理器、106-LED指示灯、107-按键单元、108-时钟单元。
图3中：201-智能锁芯处理器、202-蜂鸣器、203-微型电机、204-第二接口单元、205-存储单元。
具体实施方式
下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，附图是本发明一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他形式的附图。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本发明描述中的术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，可以是一体地连接、固定连接或者是可拆卸连接；可以是通过机械结构或者电子直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。
如图1所示，一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯，包括NB-IoT钥匙1、无源的智能锁芯2、手机APP应用3及远程平台4。
在本实施例中，见图1及图3，所述NB-IoT钥匙1与所述智能锁芯2相互绑定匹配使用，所述NB-IoT钥匙1为所述智能锁芯2提供电源，用于驱动所述智能锁芯2内安装的微型电机203，在满足开锁权限时实现开锁操作。
如图1所示，所述NB-IoT钥匙1包括有NB-IoT模组101，通过所述NB-IoT模组101与所述远程平台4连接；所述手机APP应用3通过互联网与所述远程平台4连接，并对所述NB-IoT钥匙1及所述智能锁芯2进行远程授权及管理。
在本实施例中，所述智能锁芯2的开锁操作信息通过所述NB-IoT模组101实时上报所述远程平台4，并储存。
在本实施例中，所述手机APP应用3用于对所述NB-IoT钥匙1及所述智能锁芯2的增加授权、取消授权、临时授权管理，以及开锁日志查询与管理等。
在本实施例中，所述远程平台4上存储有所述NB-IoT钥匙1及所述智能锁芯2对应的eSIM***码、授权密码、开锁指令、授权时间、开锁及关锁操作时间等实时数据与历史数据。
在本实施例中，所述远程平台4安装有数据管理软件，并通过所述数据管理软件进行数据管理，通过所述数据管理软件或所述手机APP应用3进行数据溯源。
在本实施例中，如图2所示，所述NB-IoT钥匙1还包括NB-IoT钥匙处理器105，及与所述NB-IoT钥匙处理器105相连的存储单元102、第一接口单元103、供电单元104、LED指示灯106、按键单元107及时钟单元108。
在本实施例中，所述供电单元104分别为所述NB-IoT钥匙处理器105、所述存储单元102、所述第一接口单元103、所述LED指示灯106、所述按键单元107及所述时钟单元108供电。
在本实施例中，所述供电单元104包括有电池及电源管理电路，所述电源管理电路与所述第一接口单元103连接，用于对所述智能锁芯2提供供电电压。
在本实施例中，所述电池采用两个钮扣电池。可充电电池同样适用，可做为可选的实施方式之一。
在本实施例中，所述LED指示灯106用于对授权绑定、开锁成功及失败等情况的提示。
在本实施例中，所述时钟单元108包括实时时钟芯片，所述智能锁芯2在存储记录授权时间时实时获取对应的时间信息；所述实时时钟芯片至少可选的型号包括AT8390、AT8208及DS1302等。
在本实施例中，所述存储单元102保存有授权密码及开锁指令。
在本实施例中，所述按键单元107用于授权、配置等用途。
在本实施例中，所述NB-IoT模组101是一种低功耗的包括有NB-IoT通讯模式的无线通信模组，其包括一内置物联网专用号码段号码的eSIM卡。
做为可选的实施方式之一，所述eSIM卡也可以替换为采用普通手机号码的普通SIM卡或者软件SIM卡。
在本实施例中，如图3所示，所述智能锁芯2包括智能锁芯处理器201，及与所述智能锁芯处理器201相连接的蜂鸣器202、微型电机203、第二接口单元204、存储单元205。
在本实施例中，所述蜂鸣器202用于对授权绑定、开锁成功及失败等情况的提示。
在本实施例中，所述存储单元205保存有所述NB-IoT钥匙1内置的eSIM***码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间。
在本实施例中，所述第二接口单元204在使用时与所述第一接口单元103连接，获取开锁指令等相关信息。
在本实施例中，所述第二接口单元204及第一接口单元103采用USB接口方式连接，分别包括有电源及数据端口。
做为可选的实施方式之一，所述第二接口单元204及第一接口单元103也可以通过采用微处理器MCU的引脚直接连接使用，通过串口通讯或者软件模拟串口通讯方式连接并传输数据。
做为可选的实施方式之一，所述第二接口单元204及第一接口单元103的数据传输也可以通过无线方式替代有线方式，可选的无线方式包括蓝牙、ZigBee、RFID、NFC等。
在本实施例中，所述智能锁芯处理器201在开锁信息比对符合时驱动所述微型电机203开锁，存储操作记录在所述存储单元205上。
在本实施例中，见图2及图3，所述NB-IoT钥匙处理器105及所述智能锁芯处理器201采用基于ARM内核的低功耗的STM32L系列微处理器。
一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯的使用方法，包括下述内容：所述NB-IoT钥匙1为所述智能锁芯2提供电源；所述手机APP应用3结合所述远程平台4实现对所述NB-IoT钥匙1及所述智能锁芯2进行包括添加和删除在内的远程管理与授权；所述NB-IoT钥匙1内置有eSIM***码，并保存有授权密码及开锁指令；所述智能锁芯2保存所述NB-IoT钥匙1内置的eSIM***码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间；所述智能锁芯2可绑定多个所述NB-IoT钥匙1，所述NB-IoT钥匙1可绑定多个所述智能锁芯2；所述手机APP应用3可随时远程设置更改所述NB-IoT钥匙1保存的授权密码及开锁指令，使其立即失效。
所述基于窄带物联网的智能钥匙和所述无源智能锁芯在使用时包括以下步骤：
1） 将所述NB-IoT钥匙1***所述智能锁芯2，手机APP应用3设置授权密码及开锁指令，并以无线通讯方式将相关信息存入所述NB-IoT钥匙1及所述智能锁芯2内，进行所述NB-IoT钥匙1与所述智能锁芯2的绑定；
2） 通过手机APP应用3设置授权时间并存入所述智能锁芯2内，将操作日志通过所述NB-IoT钥匙1上传至所述远程平台4，完成远程授权；
3） 开锁时，将所述NB-IoT钥匙1***所述智能锁芯2，所述智能锁芯2获取电源并读取到eSIM***码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间信息；
4） 所述智能锁芯2进行开锁信息比对，满足开锁条件启动开锁，并存储和远程上传操作记录。
在本实施例中，为提高使用安全性，所述NB-IoT钥匙1提供失效机制，失效后需要重新进行授权方可继续使用，其失效触发事件须满足下述条件之一：
1） 所述NB-IoT钥匙1与所述智能锁芯2开锁匹配不成功，***操作超过三次，所述NB-IoT钥匙1将恢复数据到出厂状态；
2） 管理者主动通过所述手机APP应用3进行删除操作；
3） 长期未使用的NB-IoT钥匙1，超过预先设置的时间期限后，自动恢复数据到出厂状态。
在本实施例中，所述基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯与现有的无源智能钥匙***最大的区别是不需要通过锁芯管理器或类似功能的装置来实现智能钥匙与智能锁芯的匹配绑定、删除等授权管理工作，只通过所述NB-IoT钥匙1内置的所述NB-IoT模组101进行通讯连接并远程授权操作，在不减少安全性能的前提下大幅度增加使用的便利性，能适应更多应急场合。
在本实施例中，所述智能锁芯2可绑定多个所述NB-IoT钥匙1，所述智能锁芯2上储存的是eSIM***码的列表，及每个eSIM***码对应的授权密码、开锁指令、授权时间信息。
在本实施例中，所述无源智能锁芯还配套有密码钥匙、指纹钥匙等其他形式的钥匙，做为应急补充。
在本实施例中，本发明采用有源的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（NB-IoT），不需要特别配置锁芯管理器等管理装置，实现本地及远程授权和开锁，不但减少了硬件开支及维护成本，使用上也更便利；同时，开锁信息分别存储在本地及云平台上，数据可追溯；由于智能锁芯无源，无需供电和通信布线，故障率低，少维护，节能环保；NB-IoT钥匙功耗低，可长时间工作，不需要频繁进行更换电池或充电等电源能量补充；NB-IoT钥匙可随意配置成一对多，配对多个智能锁芯，携带及使用更方便。
以上所述仅为本发明较佳实施例，只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，但并不能以此限制本发明的保护范围。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明涵盖范围。

Claims (6)

1.一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯，其特征在于：包括NB-IoT钥匙（1）、无源的智能锁芯（2）、手机APP应用（3）及远程平台（4）；
所述NB-IoT钥匙（1）与所述智能锁芯（2）相互绑定匹配使用，所述NB-IoT钥匙（1）为所述智能锁芯（2）提供电源，用于驱动所述智能锁芯（2）内安装的微型电机（203），在满足开锁权限时实现开锁操作；
所述NB-IoT钥匙（1）包括有NB-IoT模组（101），通过所述NB-IoT模组（101）与所述远程平台（4）连接；
所述手机APP应用（3）通过互联网与所述远程平台（4）连接，并对所述NB-IoT钥匙（1）及所述智能锁芯（2）进行远程授权及管理；
所述智能锁芯（2）的开锁操作信息通过所述NB-IoT模组（101）实时上报所述远程平台（4），并储存。
2.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯，其特征在于：所述NB-IoT钥匙（1）还包括NB-IoT钥匙处理器（105），及与所述NB-IoT钥匙处理器（105）相连的存储单元（102）、第一接口单元（103）、供电单元（104）、LED指示灯（106）、按键单元（107）及时钟单元（108）。
3.根据权利要求2所述的一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯，其特征在于，所述供电单元（104）分别为所述NB-IoT钥匙处理器（105）、所述存储单元（102）、所述第一接口单元（103）、所述LED指示灯（106）、所述按键单元（107）及所述时钟单元（108）供电。
4.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯，其特征在于，所述NB-IoT模组（101）是一种低功耗的包括有NB-IoT通讯模式的无线通信模组，其包括一内置物联网专用号码段号码的eSIM卡。
5.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯，其特征在于，所述智能锁芯（2）包括智能锁芯处理器（201），及与所述智能锁芯处理器（201）相连接的蜂鸣器（202）、微型电机（203）、第二接口单元（204）、存储单元（205）。
6.一种基于窄带物联网的智能钥匙和无源智能锁芯的使用方法，其特征在于：
所述NB-IoT钥匙（1）为所述智能锁芯（2）提供电源；
所述手机APP应用（3）结合所述远程平台（4）实现对所述NB-IoT钥匙（1）及所述智能锁芯（2）进行包括添加和删除在内的远程管理与授权；
所述NB-IoT钥匙（1）内置有eSIM***码，并保存有授权密码及开锁指令；
所述智能锁芯（2）保存所述NB-IoT钥匙（1）内置的eSIM***码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间；
所述智能锁芯（2）可绑定多个所述NB-IoT钥匙（1），所述NB-IoT钥匙（1）可绑定多个所述智能锁芯（2）；
所述手机APP应用（3）可随时远程设置更改所述NB-IoT钥匙（1）保存的授权密码及开锁指令，使其立即失效；
使用时包括以下步骤：
1） 将所述NB-IoT钥匙（1）***所述智能锁芯（2），手机APP应用（3）设置授权密码及开锁指令，并以无线通讯方式将相关信息存入所述NB-IoT钥匙（1）及所述智能锁芯（2）内，进行所述NB-IoT钥匙（1）与所述智能锁芯（2）的绑定；
2） 通过手机APP应用（3）设置授权时间并存入所述智能锁芯（2）内，将操作日志通过所述NB-IoT钥匙（1）上传至所述远程平台（4），完成远程授权；
3） 开锁时，将所述NB-IoT钥匙（1）***所述智能锁芯（2），所述智能锁芯（2）获取电源并读取到eSIM***码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间信息；
4） 所述智能锁芯（2）进行开锁信息比对，满足开锁条件启动开锁，并存储和远程上传操作记录。
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