本发明涉及电子器件领域，具体地涉及一种智能锁及其控制方法和控制系统。
背景技术：
目前，共享车辆以其便利性、环保性等特点，已成为广受用户欢迎的出行方式。其中，智能锁作为共享车辆上的重要部件，需要与服务器通信连接，以便于接收开锁指令和反馈车辆状态信息。
但是，本申请发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中使智能锁与服务器保持通信连接的方案至少具有以下缺陷：
1)服务器并不直接向智能锁传输开锁密码，而是先将开锁密码发送至用户终端进行展示，再由用户手机输入开锁密码以开锁。此方案需要在智能锁上设置电子按键。
2)服务器与智能锁之间不是常连接的通信方式，而是在智能锁上设置启动按键，并由其控制服务器与智能锁之间的通信。
3)服务器与智能锁之间基于gsm(globalsystemformobilecommunication，全球移动通信系统)通信。此方案的缺点是受gsm网络信号质量影响较大，开、关锁延时大，尤其是环境不好、且周围有大量gsm用户的情况下，很可能会造成开、关锁失败，且功耗较高。另外，随着4g网络的发展和应用，gsm退网会成为必然趋势，即使其退网周期很长，运营商也会减少维护资源。
因此，在进行智能锁的设计时，应考虑在智能锁与服务器之间采用新的通信技术。
技术实现要素：
本发明实施例的目的是提供一种智能锁及其控制方法和控制系统，用于至少部分地解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种智能锁，且所述智能锁包括：窄带物联网通信模块，用于建立所述智能锁与服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信；以及控制模块，与所述窄带物联网通信模块连接，用于通过所述窄带物联网通信模块从所述服务器接收开锁指令以控制所述智能锁开锁，并通过所述窄带物联网通信模块向所述服务器反馈所述智能锁的状态信息。
可选地，所述窄带物联网通信模块被配置为具有第一工作模式和第二工作模式；其中，所述第一工作模式下，所述窄带物联网通信模块用于保持所述智能锁与所述服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信，并使所述智能锁进入待机状态；其中，所述第二工作模式下，所述窄带物联网通信模块进入休眠状态以断开所述智能锁与所述服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信。
可选地，所述智能锁还包括：电源模块，采用太阳能电池板或充电电池配置，用于向所述智能锁供电；以及电量检测模块，用于检测所述电源模块的剩余电量；其中，所述控制模块还与所述电量检测模块连接，用于在所述电量检测模块检测到所述电源模块的剩余电量低于设定阈值时，控制所述窄带物联网通信模块进入所述第二工作模式，否则控制所述窄带物联网通信模块保持在所述第一工作模式。
可选地，所述智能锁还包括：定位模块，采用全球卫星导航系统配置，并与所述控制模块连接，用于采集所述智能锁的位置信息，并将所述位置信息传输至所述控制模块；其中，所述控制模块还用于通过所述窄带物联网通信模块向所述服务器反馈所述位置信息。
可选地，所述智能锁还包括：gsm通信模块，用于建立所述智能锁与所述服务器之间的基于gsm网络的通信；其中，所述控制模块还与所述gsm通信模块连接，用于检测所述智能锁与所述服务器之间是否成功建立了基于窄带物联网的周期性通信，若是则通过所述窄带物联网通信模块接收所述开锁指令和反馈所述状态信息，否则通过所述gsm通信模块接收所述开锁指令和反馈所述状态信息。
另一方面，本发明还提供一种车辆，该车辆包括上述的智能锁。
另一方面，本发明还提供一种智能锁的控制方法，用于智能锁端，且所述控制方法包括：建立所述智能锁与服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信；通过所述窄带物联网从所述服务器接收开锁指令以控制所述智能锁开锁；以及通过所述窄带物联网向所述服务器反馈所述智能锁的状态信息。
可选地，所述建立所述智能锁与服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信包括：在所述智能锁中配置窄带物联网通信模块，并配置所述窄带物联网通信模块具有第一工作模式和第二工作模式；其中，所述第一工作模式下，所述窄带物联网通信模块用于保持所述智能锁与所述服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信，并使所述智能锁进入待机状态；其中，所述第二工作模式下，所述窄带物联网通信模块进入休眠状态以断开所述智能锁与所述服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信。
可选地，配置所述窄带物联网通信模块具有第一工作模式和第二工作模式之后，所述控制方法还包括：检测所述智能锁的电源模块的剩余电量；以及在所述电源模块的剩余电量低于设定阈值时，控制所述窄带物联网通信模块进入所述第二工作模式，否则控制所述窄带物联网通信模块保持在所述第一工作模式。
可选地，所述智能锁的状态信息包括智能锁的开锁信息、关锁信息和/或位置信息。
可选地，在建立所述智能锁与服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信之后，所述控制方法还包括：检测所述智能锁与所述服务器之间是否成功建立了基于窄带物联网的周期性通信，若是则通过窄带物联网接收所述开锁指令和反馈所述状态信息，否则通过gsm网络接收所述开锁指令和反馈所述状态信息。
另一方面，本发明还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的智能锁控制方法。
另一方面，本发明还提供一种智能锁的控制系统，所述控制系统包括用户终端、服务器以及上述的智能锁；所述用户终端，用于获取所述智能锁的身份信息，并基于所述身份信息向所述服务器发送开锁请求；所述服务器，与所述用户终端及所述智能锁通信，用于响应于所述开锁请求生成开锁指令，并通过窄带物联网将所述开锁指令发送给所述智能锁；以及所述智能锁，用于通过所述窄带物联网接收所述开锁指令以进行开锁，并通过所述窄带物联网向所述服务器反馈所述智能锁的状态信息；其中，所述服务器还用于将所述状态信息传输给所述用户终端进行显示和处理。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：通过本发明的方案，智能锁能够通过nb-iot网络与服务器通信，时延更短，且可以省去了电子按键输入密码或启动按键启动通信的步骤。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施例的智能锁的结构示意图；
图2是根据本发明优选实施例的智能锁的结构示意图；
图3是根据本发明优选实施例的智能锁的结构示意图；
图4是根据本发明另一实施例的智能锁的控制方法的流程示意图；
图5是根据本发明另一实施例的智能锁的控制系统的结构示意图；以及
图6是根据本发明实施例的一个应用例的流程图。
附图标记说明
100智能锁200服务器
300用户终端110窄带物联网通信模块
120控制模块130电源模块
140电量检测模块150定位模块
160微动开关170电机
180其他组件190gsm通信模块
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是根据本发明实施例的智能锁的结构示意图，其中所述智能锁可以为自行车锁、电动车锁、电助力自行车锁、租赁柜锁或者智能家居锁等智能锁中的任意一种。
如图1所示，该智能锁100可以包括：窄带物联网通信(narrowband–internetofthing，以下简称nb-iot)模块110，用于建立所述智能锁100与服务器200之间的基于窄带物联网的周期性通信；以及控制模块120，与所述nb-iot模块110连接，用于通过所述nb-iot模块110从所述服务器200接收开锁指令以控制所述智能锁100开锁，并通过所述nb-iot模块110向所述服务器200反馈所述智能锁的状态信息。
举例而言，对于nb-iot模块110，其可以为采用属于3gpp定义的新的窄带蜂窝通信lpwan技术的通信模块；对于控制模块120，其可以采用微控制单元(microcontrollerunit，mcu)进行配置。
在优选的实施例中，所述nb-iot模块110被配置为具有第一工作模式和第二工作模式；其中，所述第一工作模式下，所述nb-iot模块110用于保持所述智能锁100与所述服务器200之间的基于窄带物联网的周期性通信，并使所述智能锁100进入待机状态；其中，所述第二工作模式下，所述nb-iot模块110进入休眠状态以断开所述智能锁100与所述服务器200之间的基于窄带物联网的周期性通信。
举例而言，第一工作模式可以是nb-iot模块110的非连接接收模式(discontinuousreception，简称drx模式)或者可扩展的非连接接收模式(extendeddiscontinuousreception，简称edrx模式)。在drx模式或edrx模式下，所述nb-iot模块110使智能锁进入待机状态以减少功耗，但智能锁与服务器之间仍基于窄带物联网进行周期性通信，从而待机状态下的智能锁还是可以接收服务器基于窄带物联网的下行命令。第二工作模式可以是nb-iot模块110的功率节省模式(powersavingmode，简称psm模式)。在psm模式下，nb-iot模块110进入休眠状态，从而断开智能锁与服务器之间的周期性通信，以达到省电的目的。
在更为优选的实施例中，如图2所示，所述智能锁100还可以包括：电源模块130，用于向所述智能锁100供电；以及电量检测模块140，用于检测所述电源模块的剩余电量。其中，所述控制模块120还与所述电量检测模块140连接，用于在所述电量检测模块140检测到所述电源模块130的剩余电量低于设定阈值时，控制所述nb-iot模块110进入所述第二工作模式，否则控制所述nb-iot模块110保持在所述第一工作模式。即，所述nb-iot模块110一般处于第一工作模式下，智能锁待机但仍能通过窄带物联网接收到服务器的下行命令，而当智能锁电量不足时，则使nb-iot模块110进入第二工作模式，使智能锁驻留在最为省电的模式。
据此，nb-iot模块只有在智能锁的电量低于设置阈值时，才会进入第二工作模式，其余时刻则保持在第一工作模式。以共享单车上的智能锁为例，当单车无人使用或用户在骑行单车过程中时，nb-iot模块都依然处于配置为drx模式或edrx模式的第一工作模式，从而使智能锁处于待机状态，可通过nb-iot网络接收服务器的命令，但不主动向服务器发送请求，从而有利于智能锁的节电。另外，当用户骑行单车的过程跨小区时，nb-iot模块会在自动进行小区重选，并保持在第一工作模式。
另外，由于所述nb-iot模块110一般处于第一工作模式下，而该模式下保持服务器和智能锁的通信需要耗费相应电量，因此所述电源模块130优选采用太阳能电池板或充电电池配置，以便于可以对电源模块130进行充电以提供保持基于窄带物联网的通信所需要的电量。另外，所述电量检测模块140可以采用常规的库仑计。
在更为优选的实施例中，如图2所示，所述智能锁还可以包括：定位模块150，其与所述控制模块120连接，用于采集所述智能锁的位置信息，并将所述位置信息传输至所述控制模块120。其中，所述控制模块120还用于通过所述nb-iot模块向所述服务器反馈所述位置信息。其中，所述定位模块150可采用全球卫星导航系统(globalnavigationsatellitesystem，gnss)配置，该gnss用于实现基于gps和北斗的卫星定位。
需理解的是，所述位置信息为所述智能锁的状态信息的一部分，除此之外，所述智能锁的状态信息还可以包括开锁信息、关锁信息等。
进一步参考图2，在更为优选的实施例中，所述智能锁100还可以包括与所述控制模块120电性连接的微动开关160、电机170以及其他组件180。其中，所述微动开关160和电机170用于判断智能锁100的开关锁状态和控制开锁，所述其他组件180可以包括led灯、蜂鸣器、温度传感器、加速度传感器及存储器等，其中led灯及蜂鸣器可进行配合以实现声光报警，温度传感器用于检测智能锁内的电池温度以使控制模块120进行电池温度的修正，加速度传感器可用于检测智能锁载体的异常移动(载体如安装有智能锁的车辆，异常移动如车辆倒地)。
结合上文，本发明实施例的智能锁能够通过nb-iot网络与服务器通信，时延更短，且通过对nb-iot通信模块的配置可以使智能锁和服务器不经所述控制模块的控制而进行周期性通信(例如智能锁每隔2.56秒向服务器发起一次连接请求)，从而不需要电子按键输入开锁密码或启动按键启动智能锁与服务器的通信，即省去了电子按键输入密码或启动按键启动通信的步骤。具体地，本发明实施例的智能锁具有以下几个方面的特点：
1)低功耗：借助drx模式、edrx模式或psm模式，可以实现更长待机，其中drx模式或edrx模式下智能锁待机但仍能接收服务器的命令，既节省电能又不影响基于nb-iot的通信，而在psm模式下，智能锁更长时间的驻留在深睡眠以达到省电的目的。
2)高容量：根据典型业务模型下的仿真测试数据，单小区可支持5万个nb-iot智能锁接入。
3)广覆盖：通过增加窄带功率谱密度，增加重传次数(例如16次)以及改进编码，总增益可达20db，大大增强了覆盖深度。
本发明实施例的智能锁通过nb-iot模块改进了现有服务器与智能锁之间的gsm通信模式的时延大、功耗高等缺点，但是在目前的实际情况中，gsm网络仍未退网，有一定的实用意义。据此，在本发明的优选实施例中，还提出了一种采用gsm和nb-iot的双模通信方式的智能锁。在前述智能锁的基础上，如图3所示，该优选的实施例中的智能锁100还包括：gsm通信模块190，用于建立所述智能锁100与所述服务器200之间的基于gsm网络的通信；其中，所述控制模块120还与所述gsm通信模块190连接，用于检测所述智能锁与所述服务器之间是否成功建立了基于窄带物联网的周期性通信，若是则通过所述窄带物联网通信模块接收所述开锁指令和反馈所述状态信息，否则通过所述gsm通信模块接收所述开锁指令和反馈所述状态信息。
如此，本发明优选实施例中的智能锁优先选择基于nb-iot网络与服务器通信，而在nb-iot网络出现故障或未建立成功时，可通过gsm网络与服务器通信。
本发明另一实施例还提供了一种车辆，该车辆包括上述实施例中所述的智能锁。该车辆可以是自行车、电动车、汽车等，为便于描述，下文主要以共享单车为例。这里，关于该车辆中的智能锁的实施细节可参考上述实施例进行理解，在此不再赘述。
图4是根据本发明另一实施例的智能锁的控制方法的流程示意图，其中所述智能锁可以为自行车锁、电动车锁、电助力自行车锁、租赁柜锁或者智能家居锁等智能锁中的任意一种。该控制方法用于智能锁端，且可以包括以下步骤：
步骤s100，建立所述智能锁与服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信。
举例而言，可在所述智能锁中配置窄带物联网通信模块，并配置所述窄带物联网通信模块具有第一工作模式和第二工作模式。其中，所述第一工作模式下，所述窄带物联网通信模块用于保持所述智能锁与所述服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信，并使所述智能锁进入待机状态；其中，所述第二工作模式下，所述窄带物联网通信模块进入休眠状态以断开所述智能锁与所述服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信。
进一步地，在配置所述窄带物联网通信模块具有第一工作模式和第二工作模式之后，所述控制方法还可以包括：检测所述智能锁的电源模块的剩余电量；以及在所述电源模块的剩余电量低于设定阈值时，控制所述窄带物联网通信模块进入所述第二工作模式，否则控制所述窄带物联网通信模块保持在所述第一工作模式。
步骤s200，通过所述窄带物联网从所述服务器接收开锁指令以控制所述智能锁开锁。
步骤s300，通过所述窄带物联网向所述服务器反馈所述智能锁的状态信息。
举例而言，所述智能锁的状态信息包括智能锁的开锁信息、关锁信息和/或位置信息。
在优选的实施例中，在建立所述智能锁与服务器之间的基于窄带物联网的周期性通信之后，所述控制方法还可以包括：检测所述智能锁与所述服务器之间是否成功建立了基于窄带物联网的周期性通信，若是则通过窄带物联网接收所述开锁指令和反馈所述状态信息，否则通过gsm网络接收所述开锁指令和反馈所述状态信息。
这里，关于本发明实施例的智能锁的控制方法的具体实施细节及有益效果可参考上述关于智能锁的实施例，在此不再赘述。
本发明另一实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述实施例所述的智能锁的控制方法。
图5是根据本发明另一实施例的智能锁的控制系统的结构示意图，其中所述智能锁可以为自行车锁、电动车锁、电助力自行车锁、租赁柜锁或者智能家居锁等智能锁中的任意一种。如图5所示，该控制系统可以包括用户终端300、服务器200以及上述实施例所述的智能锁100；所述用户终端300，用于获取所述智能锁100的身份信息，并基于所述身份信息向所述服务器200发送开锁请求；所述服务器200，与所述用户终端300及所述智能锁100通信，用于响应于所述开锁请求生成开锁指令，并通过窄带物联网将所述开锁指令发送给所述智能锁100；以及所述智能锁100，用于通过所述窄带物联网接收所述开锁指令以进行开锁，并通过所述窄带物联网向所述服务器200反馈所述智能锁100的状态信息。其中，所述服务器200还用于将所述状态信息传输给所述用户终端300进行显示和处理。
举例而言，所述用户终端300例如是智能手机，其可以通过扫描智能锁的二维码或输入智能锁编号来获取所述智能锁的身份信息，并向服务器200发送开锁请求，服务器200响应于开锁请求而生成开锁指令，并通过智能锁的nb-iot模块建立的窄带物联网将开锁指令发送给智能锁，以使智能锁完成开锁。开锁完成后，智能锁可通过窄带物联网将开锁信息、车辆位置信息等状态信息返回给服务器，而服务器200可将状态信息下发到智能手机上以供用户查看。
进一步地，所述服务器200可以是云服务器，可其同时管理多个和多种类型的智能锁。例如，基于nb-iot网络的可靠性，可通过云服务器统一管理某社区内的大门、快递柜、共享单车、共享汽车等上的智能锁，促进智慧小区的建设。
图6是根据本发明实施例的一个应用例的流程图，该应用例对应为用户骑行共享单车的开、关锁流程。其中，应用程序(app)安装在智能手机上，用户通过智能手机进行开、关锁。基于开、关锁流程，该应用例主要包括四个部分：
一、车辆无人使用时，智能锁待机，nb-iot模块处于drx模式。
此时，智能锁仍周期性与服务器对应的基站进行通信，从而可以接收nb-iot网络的下行命令。
二、开锁流程，其主要包括以下步骤：
步骤s611，通过app开锁或向app输入车牌号以开锁。
步骤s612，app向服务器请求开锁。
步骤s613，服务器响应于开锁请求，向nb-iot网络下发开锁指令。
步骤s614，nb-iot网络向智能锁转发开锁指令。
步骤s615，智能锁响应于开锁指令，打开车锁。
步骤s616，智能向nb-iot网络上报开锁信息。
步骤s617，nb-iot网络将开锁信息转发到服务器。
步骤s618，服务器将开锁信息下发到app。
步骤s619，app响应于开锁信息，开始计费。
三、用户骑行期间，nb-iot模块依然处于drx模式，如果骑行跨基站，则nb-iot模块自动重选小区。
此时，智能锁仍然可以收到nb-iot网络的下行命令。
四、关锁流程，其主要包括：
步骤s621，用户操作智能锁进行关锁。
步骤s622，智能锁向nb-iot网络上报关锁信息；
步骤s623，nb-iot网络向服务器转发关锁信息；
步骤s624，服务器响应于关锁信息生成结单信息，并发送结单信息至app。
步骤s625，app响应于结单信息，停止计费。
关锁完成后，智能锁再次进行待机状态，nb-iot模块依然处于drx模式。
需说明的是，该应用例的示例性的，本领域技术人员可根据实践所需进行改进，例如将drx模式改变为edrx模式。
综上所述，本发明实施例方案可以具有以下优点：
1)通过扫码或者输入车牌号开锁，省去了电子按键输入密码或启动按键启动通信的步骤。
2)智能锁待机时长期处于drx或edrx状态，且心跳周期更长，比gsm常连接智能锁大幅省电。
3)智能锁通过nb-iot网络与服务器通信，时延更短。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，例如根据实际情况调整各步骤的执行顺序，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。