CN114412292A - 智能锁具及开锁/关锁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锁具技术领域，公开了一种智能锁具及开锁/关锁方法，该智能锁具包括第一传感器，用于监测锁具的运动状态；第二传感器，接收控制模块的指令以启动并检测锁具的位置；驱动模块，接收控制模块的指令以驱动锁具的锁舌伸出或收回；控制模块，接收锁具的运动状态，在锁具的运动幅度超出预设的第一阈值时，向第二传感器发送启动指令；在锁具的位置处于标定位置范围且锁具的运动幅度低于第一阈值时，向驱动模块发送开锁或关锁指令；电源，用于向锁具供电。在开锁/关锁时，首先检测锁具运动状态，再启动第二传感器检测锁具的位置，满足条件后再进行开锁/关锁，在降低能耗的同时，还能实现精准地开锁/关锁。

Description

智能锁具及开锁/关锁方法

技术领域

本发明涉及锁具技术领域，具体的，涉及一种智能锁具及开锁/关锁方法。

背景技术

门上所用的智能锁具在实现自动开关锁功能时，需要先判定门的位置，例如，当判定门的位置为闭合状态，再结合其它条件判定需要上锁时，则智能锁具控制器会控制锁舌弹出，完成上锁。现有技术中，实现自动开关锁的方案有如下3种，一是通过机械开关检测门是否关闭，例如通过检测锁体上设置的三角舌开关是否被压来判定门的位置，进而执行开关锁动作；二是通过磁铁检测门是否关闭，具体地，在门框的扣盒上设置磁铁，锁体上的磁感应元件(霍尔器件、干簧管等)在靠近磁铁后可输出信号，来判定门的位置，进而执行开关锁动作；第三种是利用地磁传感器或者加速度传感器或者陀螺仪电路等，但大都由于误差大、功耗高而不适用于智能锁具的推广应用。

一般地磁传感器、加速度传感器、陀螺仪电路中的MEMS芯片在工作时需要400～700uA的电流，而智能锁具是低功耗的产品，根据行业标准GA701/GA374的要求，电池寿命需达到开启3000次以上。通常智能锁具采用4节5#干电池供电，工作时只能有<200uA的静态电流，如果直接使用地磁传感器等MEMS芯片检测门的位置，需要保持地磁传感器为常开状态，24小时持续获取地磁信号，则其功耗不能符合行业标准的要求。而对于用户来说，每日开关门次数有限，因此持续检测门的位置会导致电池电量产生不必要的浪费。

此外，第三种方案中关锁时存在误差的问题。常用的地磁传感器其航向精度目前只能做到1度，如果装在1m宽的门上，其平移误差为约为17mm，而在关锁时，3mm以上的误差会导致锁舌不能准确地导入扣盒内，因此出现门还未完全到达关闭位置时或者未完全静止时就发出关锁动作信号，导致上锁失败。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种智能锁具及开锁/关锁方法，在降低能耗的同时，还能实现精准地开锁/关锁。

一方面，为了实现上述目的，本发明提供一种智能锁具，包括：第一传感器，用于监测锁具的运动状态，向控制模块发送包含锁具运动状态的第一信号；第二传感器，接收控制模块的指令以启动并检测锁具的位置，并向控制模块发送包含锁具位置的第二信号；驱动模块，接收控制模块的指令以驱动锁具的锁舌伸出或收回；控制模块，接收所述第一信号，在锁具的运动幅度超出预设的第一阈值时，向所述第二传感器发送启动指令；在锁具的位置处于标定位置范围且锁具的运动幅度低于第一阈值时，向所述驱动模块发送开锁或关锁指令；电源，用于向锁具供电。

优选地，所述第一传感器为微动传感器、加速度计或陀螺仪中的任一种。

优选地，所述第二传感器为地磁传感器、加速度计、红外传感器或陀螺仪中的任一种或多种的组合。

优选地，所述控制模块包括：信息接收单元，接收所述第一传感器、第二传感器所反馈的信号；逻辑控制单元，根据接收的信号并按照预设的逻辑向所述第一传感器、第二传感器、驱动模块发出指令；存储单元，用于存储控制模块所接收的信号以及所发出的指令信息。

优选地，所述控制模块交替发出开锁指令和关锁指令。

优选地，所述控制模块在发出开锁指令或关锁指令后，还向所述第二传感器发送关闭指令。

另一方面，为了实现上述目的，本发明提供一种开锁/关锁方法，采用了如上所述的智能锁具上，包括：

实时监测锁具的运动状态，在其运动幅度超过预设的第一阈值后，启动第二传感器；

检测锁具的实时位置，将实时位置与预设的标定位置范围对比，若实时位置处于标定位置范围内，且锁具的运动幅度低于预设的第一阈值，则向驱动模块发送开锁指令或关锁指令，若实时位置处于标定位置范围外，则关闭第二传感器并中止开锁/关锁。

优选地，在向驱动模块发送开锁指令或关锁指令前，还需检测在先发送的开锁指令和关锁指令，若在先一次发送的指令为开锁指令，则向驱动模块发送关锁指令，若在先一次发送的指令为关锁指令，则向驱动模块发送开锁指令。

优选地，所述标定位置范围为标定位置的坐标值±预设的误差值。

优选地，在向驱动模块发送开锁指令/关锁指令时或发送开锁指令/关锁指令后，还需更新所述标定位置的坐标值，更新方法为：

获取开锁指令/关锁指令发出前预设时间段内锁具的实时位置，取其中锁具运动幅度小于第一阈值时的锁具实时位置并计算其均值作为更新后的标定位置。

根据上面的描述和实践可知，本发明所述的智能锁具通过设置耗电量较低的第一传感器来监测锁具的运动状态，只有在锁具振动幅度较大时，才启动耗电量较高的第二传感器来检测锁具的位置信息，因此相比于传统的锁具能够有效降低耗电量，提高电源的使用寿命。另外，只有在锁具处于预设的标定位置范围内，且锁具振动幅度较小时，该锁具才会执行开锁或关锁，能够提高开关锁的准确度。此外，该智能锁具中还设置了标定位置更新的程序，在每次开锁/关锁之后，都均可更新标定位置，解决了锁具周围环境对第二传感器的干扰，进一步提高了开关锁的准确度。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中涉及的智能锁具的模块示意图。

图2为本发明的一个实施例中涉及的开锁/关锁方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

请参考图1，在该实施例中提供了一种应用在门上的智能锁具，其中锁具本体设置在门扇上，在关门时其锁舌伸入至门框上的锁舌孔内，开门时锁舌从锁舌孔内收回。该智能锁具包括：第一传感器、第二传感器、驱动模块、控制模块和电源。

其中，第一传感器用于监测锁具的运动状态，其与控制模块相连，向控制模块发送包含锁具运动状态的第一信号。用户在开关锁时，触摸锁具会使锁具产生一定幅度的振动，通过该第一传感器即可检测该振动，从而初步判断用户是否有开关锁的需求。

在该实施例中，第一传感器为微动传感器，当锁具处于静止状态时，双滚珠微动开关未输出电流，即无脉冲信号，控制模块不能获取到脉冲信号；当锁具运动时，双滚珠微动开关内部电路发生变化，双滚珠微动开关输出电流，即产生脉冲信号，控制模块即可接收到该脉冲信号，用于进一步判断开关锁的需求。在其它实施例中，也可采用加速度计或陀螺仪等其它可以检测物体运动状态的设备作为第一传感器，在此不再赘述。

第二传感器用于检测锁具的位置，需要注意的是，与第一传感器持续处于工作状态不同，第二传感器只在接收到控制模块发送的启动指令后开启工作，并向控制模块发送包含锁具位置的第二信号。在该实施例中，第一传感器为地磁传感器，在设定三维坐标原点后，即可检测锁具所处位置的三维坐标，通过地磁传感器检测位置的方案为现有技术，在此不再赘述。此外，在其它实施例中，也可采用加速度计、红外传感器或陀螺仪中的任一种或多种的组合作为第二传感器，来检测锁具的位置。

驱动模块可以为一电机，其输出端与锁具的锁舌经由连动组件连接，通过控制电机输出端的转动，可以控制锁舌伸出或收回，从而实现关锁或开锁。电机与锁舌之间的细部连接结构非本发明的创新点，现有技术中有多种可以实现的方案，在此不再赘述。

控制模块包括信息接收单元、逻辑控制单元和存储单元。其中，信息接收单元可通过有线或无线的数据连接形式来接收第一传感器、第二传感器所反馈的信号，供逻辑控制单元据此作出指令；逻辑控制单元为具有计算能力的处理器，例如PLC，在逻辑控制单元中设有控制程序，可根据接收的信号并按照预设的逻辑向第一传感器、第二传感器和驱动模块发出指令；存储单元为一存储器，用于存储控制模块所接收的信号以及所发出的指令信息。

电源则用于向锁具中各个功能模块进行供电。具体地，电源可采用蓄电池，也可以在蓄电池的基础上设置额外的电源接口，从而在蓄电池缺电的情况下临时接入外部电源进行供电。

具体地说，该锁具中的控制模块在接收到第一信号后，将第一信号中的脉冲信号进行模数转化，将脉冲信号转化为代表锁具振动幅度的数值，之后与预设的第一阈值进行比对，若小于第一阈值即锁具的振动幅度较小，换言之，用户不存在开关锁的需求；若大于等于第一阈值即锁具的振动幅度较大，换言之，用户可能存在开关锁的需求，此时控制模块向第二传感器发送启动的指令，第二传感器开始工作，并向控制模块发送包含锁具的位置信息的第二信号。

控制模块再将该第二信号中的位置信息与预设的标定位置范围进行比对，其中标定位置为门关闭时锁具所处的位置，标定位置范围为标定位置±预设的误差值，例如误差值取2mm，若标定位置的三维坐标为P₀(X,Y,Z)，则标定位置范围即为(X±2,Y±2,Z±2)，该坐标中的单位为毫米，该标定位置和误差值预存与控制模块中。当第二信号中的位置信息处于该标定位置范围内时，意味着门扇处于关闭的位置，此时用户即有开关锁的需求，与此同时，若第一信号中的脉冲信号进行模数转化后未超过第一阈值，也即门扇处于较为稳定的状态，控制模块则向驱动模块发送开锁指令或关锁指令，若第一信号中的脉冲信号进行模数转化后超过第一阈值，也即门扇处于较晃动的状态，控制模块则不会向驱动模块发送开锁指令或关锁指令，直至门扇处于较为稳定的状态，再发出开锁指令或关锁指令。

在关门时，门扇由打开状态至关闭状态后，存在一定幅度的振动过程，此时门扇虽处于关闭位置，但直接关锁容易使锁舌触碰锁舌孔，影响锁具及门扇的使用寿命。控制模块执行以上程序在实现开关锁过程中，可以有效避免该问题，无论开锁或关锁，均只能在门扇处于较为稳定的状态时进行，确保锁舌与锁舌孔能够准确地配合。

另外，在该实施例中，控制模块交替发出开锁指令和关锁指令。存储单元存储有在先的开锁指令和关锁指令，若达到开锁/关锁的条件时，控制模块首先检测在先发送的开锁指令和关锁指令，若在先一次发送的指令为开锁指令，则向驱动模块发送关锁指令，若在先一次发送的指令为关锁指令，则向驱动模块发送开锁指令，从而能够使开锁和关锁能够顺利实现。

另外，当控制模块在发出开锁指令或关锁指令后，还向第二传感器发送关闭指令，使第二传感器处于关闭状态，能够节省电量，提高电源的使用时长。

上述智能锁具通过设置耗电量较低的第一传感器来监测锁具的运动状态，只有在锁具振动幅度较大时，才启动耗电量较高的第二传感器来检测锁具的位置信息，因此相比于传统的锁具能够有效降低耗电量，提高电源的使用寿命。另外，只有在锁具处于预设的标定位置范围内，且锁具振动幅度较小时，该锁具才会执行开锁或关锁，能够提高开关锁的准确度。

需要注意的是，在上述智能锁具中，所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

在该实施例中还给出了一种开锁/关锁方法，应用了上述智能锁具，请参考图2，该开锁/关锁方法具体包括如下步骤：

步骤S1、实时监测锁具的运动状态，在其运动幅度超过预设的第一阈值后，启动第二传感器。

该智能锁具在使用过程中，第一传感器持续处于工作状态，实时监测锁具的运动状态，并向控制模块发送包含锁具运动状态的第一信号。控制模块在接收到第一信号后，对其进行模数转换，将电信号转化为代表锁具运动幅度的数值，若该数值大于等于第一阈值，即为锁具的运动幅度较大，可能存在开关锁的需求，此时控制模块向第二传感器发送启动指令，使第二传感器工作以检测锁具的位置信息；若该数值小于第一阈值，即为锁具的运动幅度较小，无开关锁的需求，也无需启动第二传感器。

步骤S2、检测锁具的实时位置，将实时位置与预设的标定位置范围对比，若实时位置处于标定位置范围内，且锁具的运动幅度低于预设的第一阈值，则向驱动模块发送开锁指令或关锁指令，若实时位置处于标定位置范围外，则关闭第二传感器并中止开锁/关锁，锁具恢复到步骤S1的状态。

具体地，第二传感器在被激活后即检测锁具的位置信息，并将该位置信息发送给控制模块。控制模块将该位置信息与预设的标定位置范围对比，若该位置信息处于标定位置范围内，则该锁具所在的门扇处于关闭位置，便可进行后续的开锁或关锁，在进一步确定锁具的运动幅度低于预设的第一阈值后，控制模块向驱动模块发送开锁指令或关锁指令。若该位置信息处于标定位置范围外，则该锁具所在的门扇未处于关闭位置，也即不存在开关锁的需求，此时控制模块向第二传感器发送关闭指令，并中止开锁/关锁，使开关锁程序恢复至步骤S1。

另外，控制模块在向驱动模块发送开锁指令或关锁指令之后，还向第二传感器发送关闭指令，使第二传感器处于关闭状态，以降低锁具的耗电量。

需要注意的是，控制模块在向驱动模块发送开锁指令或关锁指令时是交替进行的，即控制模块在向驱动模块发送开锁指令或关锁指令前，还需检测在先发送的开锁指令和关锁指令，若在先一次发送的指令为开锁指令，则向驱动模块发送关锁指令，若在先一次发送的指令为关锁指令，则向驱动模块发送开锁指令。该种设置无需在锁具上设置检测锁舌位置的装置，能够精简锁具的结构，降低锁具耗电量。

在又一个实施例中，为了使开关锁时，锁舌与锁舌孔始终能够处于精准的装配位置，避免开锁/关锁失败的情形。在每次开锁/关锁时或开锁/关锁之后，还需要更新上述标定位置P₀(X,Y,Z)，更新所采取的公式为：

其中，T₁为第二传感器在被激活后至开锁指令/关锁指令发出前预设的时间段，T₂为在T₁时间段内锁具的振动幅度大于或等于第一阈值的时刻的集合，换言之N即为在T₁时间段内锁具的振动幅度小于第一阈值的时刻的集合，i为N内的各个时刻，即i∈N。更新标定位置的过程可以控制模块实现。

当门处于关闭状态时，外界会干扰第二传感器，导致其测量出现误差，影响后续开锁/关锁过程中锁具位置的判断。通过更新标定位置，可以降低外界对第二传感器的干扰。例如当门关闭时，若需要进行开门，控制模块会记录开门前锁具在振动幅度小于第一阈值时的位置的平均值，作为新的标定位置，并计算得出新的标定位置范围；当后续关门时，若检测到锁具处于该新的标定位置范围，即可执行关锁。

在又一个实施例中，在向驱动装置发送开锁指令前，还需验证开锁者的身份信息，在身份信息验证通过后，向驱动装置发送开锁指令。例如在锁具上设置密码输入模块、蓝牙验证模块、指纹识别模块、人脸识别模块、射频卡识别模块等身份验证装置，只有在身份验证通过后才可执行开锁程序。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种智能锁具，其特征在于，包括：

第一传感器，用于监测锁具的运动状态，向控制模块发送包含锁具运动状态的第一信号；

第二传感器，接收控制模块的指令以启动并检测锁具的位置，并向控制模块发送包含锁具位置的第二信号；

驱动模块，接收控制模块的指令以驱动锁具的锁舌伸出或收回；

控制模块，接收所述第一信号，在锁具的运动幅度超出预设的第一阈值时，向所述第二传感器发送启动指令；在锁具的位置处于标定位置范围且锁具的运动幅度低于第一阈值时，向所述驱动模块发送开锁或关锁指令；

电源，用于向锁具供电。

2.如权利要求1所述的智能锁具，其特征在于，

所述第一传感器为微动传感器、加速度计或陀螺仪中的任一种。

3.如权利要求1所述的智能锁具，其特征在于，

所述第二传感器为地磁传感器、加速度计、红外传感器或陀螺仪中的任一种或多种的组合。

4.如权利要求1所述的智能锁具，其特征在于，所述控制模块包括：

信息接收单元，接收所述第一传感器、第二传感器所反馈的信号；

逻辑控制单元，根据接收的信号并按照预设的逻辑向所述第一传感器、第二传感器、驱动模块发出指令；

存储单元，用于存储控制模块所接收的信号以及所发出的指令信息。

5.如权利要求1所述的智能锁具，其特征在于，

所述控制模块交替发出开锁指令和关锁指令。

6.如权利要求1所述的智能锁具，其特征在于，

所述控制模块在发出开锁指令或关锁指令后，还向所述第二传感器发送关闭指令。

7.一种开锁/关锁方法，采用了如权利要求1至6中任一项所述的智能锁具，其特征在于，包括：

实时监测锁具的运动状态，在其运动幅度超过预设的第一阈值后，启动第二传感器；

检测锁具的实时位置，将实时位置与预设的标定位置范围对比，若实时位置处于标定位置范围内，且锁具的运动幅度低于预设的第一阈值，则向驱动模块发送开锁指令或关锁指令，若实时位置处于标定位置范围外，则关闭第二传感器并中止开锁/关锁。

8.如权利要求7所述的开锁/关锁方法，其特征在于，

在向驱动模块发送开锁指令或关锁指令前，还需检测在先发送的开锁指令和关锁指令，若在先一次发送的指令为开锁指令，则向驱动模块发送关锁指令，若在先一次发送的指令为关锁指令，则向驱动模块发送开锁指令。

9.如权利要求7所述的开锁/关锁方法，其特征在于，

所述标定位置范围为标定位置的坐标值±预设的误差值。

10.如权利要求9所述的开锁/关锁方法，其特征在于，

在向驱动模块发送开锁指令/关锁指令时或发送开锁指令/关锁指令后，还需更新所述标定位置的坐标值，更新方法为：

获取开锁指令/关锁指令发出前预设时间段内锁具的实时位置，取其中锁具运动幅度小于第一阈值时的锁具实时位置并计算其均值作为更新后的标定位置。

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