基于指纹识别和NFC通讯授权的可开启智能锁具的智能钥匙的制作方法

本实用新型涉及的是一种基于指纹识别和NFC通讯授权的可开启智能锁具的智能钥匙，属于钥匙技术领域。

背景技术：

1、传统机械钥匙开启机械锁过程中，因钥匙丢失、私配、等行为导致的管理风险的存在。

2、原有存在的智能钥匙开启无源智能锁具的方式，主要是通过蓝牙方式对智能钥匙进行授权后再开启无源智能锁具。在手机APP中进行操作授权，通过蓝牙通讯接收到授权后即可开启智能锁具了。

上述技术方案存在两个问题：一是通过蓝牙长距离(最远可达10m)的通讯方式进行数据传输，给用户的内部管理和日常维护带来一定的风险；二是仅仅通过授权的方式给智能钥匙验证，并不能保证这把钥匙确系本人使用，从而带来钥匙借用、挪用等风险。

为此，要规避上述两个风险点，可设置一种用户专用的短距离的通讯方式，本方案选择射频识别--NFC(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。一般是微波，1-100GHz，适用于短距离识别通信。

同时，为确保智能钥匙确系被授权人本人使用，在唤醒已授权的智能钥匙后，必须先进行授权人本人的指纹验证，验证通过后，才能进行针对智能锁具的开启动作。

技术实现要素：

为达到上述目的，本实用新型提供了一种基于指纹识别和NFC通讯授权的可开启智能锁具的智能钥匙，可通过指纹识别和后台授权来判断开启智能锁具人员的身份并许可开启。解决现有普遍应用方案中的通讯及授权风险问题。

本实用新型通过以下技术方案来具体实现：

本实用新型提供了一种基于指纹识别和NFC通讯授权的可开启智能锁具的智能钥匙，包括：

钥匙主体和通过NFC通讯获取后台系统对所述钥匙主体授权的NFC读写器；

所述钥匙主体包括钥匙外壳、钥匙阅读器、指纹模块和电动解锁头；

所述钥匙阅读器内置于钥匙外壳中，用于读写钥匙标签信息，采用NFC的通讯方式与NFC读写器进行数据传输；

指纹模块的指纹仪外露于钥匙外壳的一侧表面，通过指纹连接板与内置于钥匙外壳中的PCB主板连接，用于指纹采集和保存；

电动解锁头通过绝缘套管将单根电流针包围并设置在钥匙外壳顶端的金属头中。

进一步的，还包括内置于钥匙外壳中的电源模块，所述电源模块包括电池、电源转换模块、充放电控制模块；

电池，用于储存电能；

电源转换模块，用于将外部电源转换并输出3.3伏直流电；

充放电控制模块，分别连接电源转换模块、电池、钥匙阅读器中的NFC通讯模块、指纹模块，用于选择电源转换模块供电或者在电源转换模块无暇流输出时选择电池供电。

进一步的，还包括内置于钥匙外壳中的系统控制模块，所述系统控制模块包括电源转换控制模块，用于控制各模块用电方式；

验证模块，用于对钥匙阅读器、指纹模块和电动解锁头进行算法核对及数据信息比对；

控件模块，用于接收验证模块发送的正确比对信息后，对电动解锁头放电并驱动智能锁具马达开锁。

进一步的，所述钥匙外壳由前盖、中框和后盖顺次组装而成。

进一步的，所述钥匙阅读器，包括：与内置的NFC芯片连接的天线及耦合元件。

进一步的，所述指纹模块的PCB主板为算法芯片，与钥匙阅读器连接，基于钥匙阅读器的NFC通讯方式与NFC读写器进行信息传输。

进一步的，所述电动解锁头上通过绝缘套管将单根电流针包围并用堵封卡在钥匙外壳的中框的金属头中；通过单根电流针的单极触点与智能锁具通讯以及对智能锁具供电。

进一步的，所述NFC读写器为手持式NFC读写器，包括：NFC通讯模块、电源模块、USB转串口模块和天线模块；

NFC读写器通过USB转串口模块接入USB数据线与系统服务器连接后进行数据传输应答。

进一步的，所述NFC读写器的NFC通讯模块采用板载通讯天线。

进一步的，所述NFC读写器的电源模块包括电源转换模块，用于将外部电源转换并输出3.3伏直流电。

本实用新型提供的一种基于指纹识别和NFC通讯授权的可开启智能锁具的智能钥匙，通过信息化、人工智能等方式授权及验证，改变挂锁和其他智能锁的开启模式，有效规避了全人工管理的风险。

本实用新型通过与为用户专门开发的智能挂锁系统平台，通过市场成熟安全的NFC通讯模式进行授权及数据传输，因平台部署在用户内部PC端、NFC短距离传输等因素，有效防范了原有模式存在的风险。

本实用新型在上述手段的基础上，整合生物识别手段(指纹验证)，在获取授权的基础上，确保为使用人本人使用，堵塞了其他人借用、挪用、偷用的漏洞。

本实用新型可通过智能钥匙的授权开启多种开锁模式的组合，实现双锁双人开、一锁双人开、一锁多人开等灵活的管理模式，极大的满足了各类用户的不同管理需求。

附图说明

图1是一种基于指纹识别和NFC通讯授权的可开启智能锁具的智能钥匙系统应用的整体流程示意图；

图2是智能钥匙、智能挂锁分体示意图；

图3是智能钥匙结构示意图；

图4是智能钥匙、NFC读写器分体示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的技术方案进行具体阐述，需要指出的是，本实用新型的技术方案不限于实施例所述的实施方式，本领域的技术人员参考和借鉴本实用新型技术方案的内容，在本实用新型的基础上进行的改进和设计，应属于本实用新型的保护范围。

参照图1～图4，本实用新型实施例一提供了一种基于指纹识别和NFC通讯授权的可开启智能锁具的智能钥匙，包括：

钥匙主体和通过NFC通讯获取后台系统对所述钥匙主体授权的NFC读写器；可通过指纹识别和授权来判断开启智能锁具人员的身份并许可开启。智能钥匙启动到开启过程中，授权行为在先、指纹验证在后、指纹验证在准许开启电动锁解锁头前短时效内，超过时间无效，时间长短系统可设。

所述钥匙主体包括钥匙外壳、钥匙阅读器、指纹模块和电动解锁头；

所述钥匙阅读器内置于钥匙外壳中，用于读写钥匙标签信息，采用NFC的通讯方式与NFC读写器进行数据传输；

指纹模块6的指纹仪外露于钥匙外壳的一侧表面，通过指纹连接板14与内置于钥匙外壳中的PCB主板5连接，其中，PCB主板的型号可采用TFC9560-KEY，用于指纹采集和保存，进行身份验证；保存数目取决于PCB主板容量。

电动解锁头通过绝缘套管将单根电流针包围并设置在钥匙外壳顶端的金属头中。

进一步的，还包括内置于钥匙外壳中的电源模块，所述电源模块包括电池7、电源转换模块、充放电控制模块；

电池，用于储存电能；包括但不限于锂电池。智能钥匙由锂电池7供电给PCB主板5，所述锂电池7由数据口3与电源线连接外部电源补充提供电力。

电源转换模块，用于将外部电源转换并输出3.3伏直流电；

充放电控制模块，分别连接电源转换模块、电池、钥匙阅读器中的NFC通讯模块、指纹模块，用于选择电源转换模块供电或者在电源转换模块无暇流输出时选择电池供电。

还包括内置于钥匙外壳中的系统控制模块，所述系统控制模块包括电源转换控制模块，用于控制各模块用电方式；

验证模块，用于对钥匙阅读器、指纹模块和电动解锁头进行算法核对及数据信息比对；其中，验证模块的型号可采用YC-YZ6409-T。

控件模块，用于接收验证模块发送的正确比对信息后，对电动解锁头放电并驱动智能锁具马达开锁。智能钥匙必须经过指纹识别验证通过后，才可启动电动解锁头开启智能锁具的电动马达。其中，控件模块的型号可采用YC-KJ6509-C。

所述钥匙外壳由前盖11、中框13和后盖12顺次组装而成。

所述钥匙阅读器，包括：与内置的NFC芯片连接的天线及耦合元件。可存储500条任务和500条开锁日志，钥匙阅读器采用NFC的通讯方式和NFC读写器进行数据发送和应答。

所述指纹模块的PCB主板5为算法芯片，与钥匙阅读器连接，基于钥匙阅读器的NFC通讯方式与NFC读写器进行信息传输。CPB主板5中集成通讯功能、读写功能及趋动功能。

本方案中将指纹模块组合进钥匙阅读器中。该指纹模块可以用于指纹采集和验证指纹。当指纹仪采集到指纹后会通过NFC的通讯方式将指纹数据传输至NFC读写器，NFC读写器通过USB数据线传送至平台端，同样平台端也可以通过USB数据线将指纹数据下发至NFC读写器，NFC读写器通过NFC通讯方式将数据下发至指纹模块中。

所述电动解锁头1上通过绝缘套管16将单根电流针8包围并用堵封卡在钥匙外壳的中框13的金属头中；通过单根电流针的单极触点与智能锁具通讯以及对智能锁具供电。

所述电动解锁头采用单极触点。钥匙通过电动解锁头的单极触点对智能锁具供电，将智能锁具的电容充满电后，钥匙再次借助电动解锁头的单极触点和智能锁具进行通讯，验证数据正确后开锁。电动解锁头，可与智能锁具进行接触式、非接触式开启方式。

所述NFC读写器为手持式NFC读写器，包括：NFC通讯模块、电源模块、USB转串口模块和天线模块；

NFC读写器通过USB转串口模块接入USB数据线与系统服务器连接后进行数据传输应答。NFC读写器也称为应答读写器，是智能钥匙和平台端通讯的介质，平台端需要通过USB线将数据下发给应答读写器，应答读写器将数据通过NFC通讯方式下发给钥匙；相反，钥匙通过NFC通讯方式将数据上传至应答读写器，应答读写器通过USB数据线将数据上传至平台端。

所述NFC读写器的NFC通讯模块采用板载通讯天线增强稳定性和节省结构空间。

所述NFC读写器的电源模块包括电源转换模块，用于将外部电源转换并输出3.3伏直流电。

智能钥匙侧方设有按键4，用于开关本钥匙，短触可实现唤醒或休眠钥匙。智能钥匙在通过按键4唤醒后，通过指纹模块6判断使用人合法性从而进行下一步行动：下载任务、开锁、上传日志等。

本方案的工作原理如下：

第一步：在PC端新建任务；

第二步：将PC端的任务通过NFC读写器的NFC方式，将任务下发给钥匙本体；

第三步：钥匙本体根据接收到的任务去打开相应的智能锁具，并存储开锁信息。

第四步：钥匙将开锁信息通过NFC读写器的NFC方式，将开锁信息上传至服务器。

一具体应用例子，如图1所示，所述智能钥匙通过PC端下达任务，将PC端的任务通过NFC读写器10以NFC的通讯方式下达给钥匙主体，智能钥匙接收到开锁任务后，将电子解锁头1与智能锁具的智能挂锁开锁孔2接触，转动钥匙，推动锁杆9抬起，完成开锁动作。而后通过NFC读写器10以NFC的通讯方式将本次开锁纪录上传至后台服务器，从而完成本次操作。

如图1所示，智能钥匙可通过系统部署于相关管理单位，针对所有要求必须启闭和交接的各类门、箱等使用环境，通过部署智能挂锁管理系统，通过对钥匙进行预授权、用指纹来控制和验证使用人员身份、上传开锁纪录备查等信息化手段，确实保证锁具开启的安全性与合法性。

本实用新型提供的一种基于指纹识别和NFC通讯授权的可开启智能锁具的智能钥匙，通过信息化、人工智能等方式授权及验证，改变挂锁和其他智能锁的开启模式，有效规避了全人工管理的风险。

本实用新型通过与为用户专门开发的智能挂锁系统平台，通过市场成熟安全的NFC通讯模式进行授权及数据传输，因平台部署在用户内部PC端、NFC短距离传输等因素，有效防范了原有模式存在的风险。

本实用新型在上述手段的基础上，整合生物识别手段(指纹验证)，在获取授权的基础上，确保为使用人本人使用，堵塞了其他人借用、挪用、偷用的漏洞。

本实用新型可通过智能钥匙的授权开启多种开锁模式的组合，实现双锁双人开、一锁双人开、一锁多人开等灵活的管理模式，极大的满足了各类用户的不同管理需求。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于上述实施例，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。