专利名称：锁系统、锁系统设备以及配置锁系统的方法
技术领域：
本发明大体上涉及锁系统，特别地，涉及一种包含多个不同单元，例如电子或机电锁、读卡器、退出钮、电动门等的自配置锁系统。
背景技术：
电子和机电锁系统变得日益复杂。除了锁设备本身，例如锁心，锁系统还包括辅助设备，例如传感器、应急杆、紧急电源等。许多系统包括配备锁设备的两个门，就像用于例如安全或环境控制的一对门或一对联锁门。
在锁系统中不同设备之间的接口连接是很复杂的，需要由不仅熟悉锁技术领域而且熟悉电子领域的人来安装。这些设备可以装备不同类型的输入/输出，因此不同设备功能也不相同。
一种常用的配置电子锁系统的方法是将所有设备连接到一个公用主单元，例如一台计算机。通过在对应于所需地址的位置设置机械开关来给所有设备分配一个特殊地址。通过主单元，可以设置整个系统以便使其按照所需方式运转。然而，这种方法需要两个安装步骤，即安装设备和布线的第一步骤和配置系统的第二步骤。而且，通常是由两个不同的人进行安装。该方法进一步的缺点在于一个错误的开关设置可以导致在系统中耗费时间地寻找错误。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可以避免现有技术缺点并且不需要设备编程的自配置锁系统。因此，本目的简化了导线系统中的布线，而且使其应用的门环境更容易为安装者所理解。
本发明的另一目的是提供一种其中没有中心主单元的自配置锁系统。
本发明是基于提供一种自配置锁系统，其中通过定义大量容许命令并使所有设备发出请求消息，其中所述命令被不同的设备发送并被协商。
依照本发明，提供了一种如权利要求1中所定义的配置电子锁系统的方法。还提供了一种如权利要求8中所定义的电子锁系统设备和一种如权利要求10中所定义的锁系统。
通过提供锁系统，其中启动时每个连接设备发出包含一列请求设备可以发送的命令的请求消息，在每个设备中产生一个命令矩阵。这些矩阵用于控制锁系统中的命令流以便产生有用的自配置电子锁设备系统。
在特别首选的实施例中，请求消息用于给连接到系统的设备分配不同的地址。从而，在安装期间不要求开关设置等。
在另一首选实施例中，将相同产品型号的设备分配到不同的设备组，从而使自配置双门系统成为可能。
通过附上的权利要求书定义了其它首选实施例。
现在通过参照附图举例的方法来描述本发明，附图包括 图1是一种包括一个典型电子锁系统的门的全景图； 图2是表示在图1所示不同设备之间的连接的方框图； 图3是表示依照本发明的锁系统设备的配置的方框图； 图4表示图1所示系统的功能设备连接； 图5表示依照本发明的请求消息的结构； 图6是依照本发明的方法的主要步骤的流程图； 图7是一种包括两个相关门的锁系统的全景图；以及 图8是表示包含在图7所述系统中的设备的功能设备连接的方框图。
具体实施例方式 下面将给出本发明首选实施例的详细描述。
在上下文中，在不同设备之间的锁系统中的互连性指的是使安装在门上的设备能够简单连接。在大多数应用中，锁系统或环境包括一个或两个门。当系统包括两个门时，它应当仅仅被认为是具有某种依赖关系的门，就像用于例如安全或环境控制的一对门或一对联锁门。
在本描述中，术语“锁系统设备”或简称“设备”意在涵盖包括在电子锁系统中的所有类型的设备，例如读卡器、应急钮等，因此并不限于包含锁本身的设备。
现在将参照图1描述一种简单的表示单门系统的电子锁系统，用1表示。在门2中，装备了一种通常在电子锁系统中使用的电子锁10。电子锁表示任何类型的电驱动和控制的锁设备，包括机电锁。所述锁由安装在门外侧的读卡器20控制。在内侧，配备了一个退出钮30，用于门内侧的人开门所用。
由包含集成的动作传感器的门控制器40来控制在开关位置之间的门的运动。图1中所示的所有设备通过组成总线90的双线电缆互相连接。这在表示包含在图1锁系统中的所有设备的方框图的图2中画出。如图2所示，系统中没有在传统电子锁系统中常用的中心“主”单元。相反，所有设备自行设置，以便提供一个互连系统。如下文将描述的，本发明提供的互连性使其成为可能。
依照本发明锁系统中的大多数设备有不同的功能。然而，它们都有下述共同的硬件和软件结构。
在图3中，显示了一种锁系统设备，用虚线表示并标记为100。该设备包括一个芯片微控制器102，其连接到一个配置为连至图2所示总线90的总线收发机103。该微控制器102由连接至提供12或24VDC电压的设备、作为外部电源的电源104供电。
微控制器本身包含某种电子存储器，例如只读存储器(ROM)。然而，将非易失性存储器106连接到微控制器以保存非易失性的数据，例如系统操作参数数据和/或诊断数据。如下文将参照图6和7详细描述的，还配备了开关107以表示设备是否属于两个定义的设备组或者其中之一。
在设备100中还提供了其它元件，例如键盘108或灯光指示器109。
设备可以是两种不同模式之一预操作模式和操作模式。当设备连接到电源时，开始预操作模式的启动序列。在启动序列完成后，设备进入操作模式。
在此描述的这种设备网络中，在操作阶段之前，每个设备必须有唯一的节点标识(节点ID)。由于没有中心单元来管理系统的配置，在启动序列期间所有设备自行标识，该标识包括一个地址请求过程，请求给所有连接到系统的设备分配唯一地址。以任何便利的方法来执行该地址请求过程，最好的执行方法不在本发明范围之内。然而，为了使过程正确地执行，每个设备必须有唯一的保存在存储器中的序列号。
锁系统可以简单地或非常简单地分类。只要仅仅使用每种产品型号的一个设备，系统就可以非常简单并且所有设备都属于一组。下文将参照图6和7进一步描述组概念。一个简单的系统包括至少一个产品组的两个设备，这些设备必须通过分配到不同组以进行识别。一个非常简单或简单的系统总是依照一些基本规则来自行配置的。
锁系统设备分成三种不同的设备种类激励器(activator)、驱动器(actuator)和传感器(sensor)。
激励器是任何向驱动器发送命令的设备。激励器的示例可以是退出按钮、读卡器、应急退出钮等。激励器也可以响应于锁系统的访问相关定时。
驱动器是执行动作、通常是某种机械动作例如释放离合器或开门的设备。它也可以是蜂鸣器或闪光信号灯。一些驱动器需要发送访问命令，详见下文，因此也是激励器。
传感器不提供访问相关消息，只提供传感器状态消息。其例子为门控制器保险开关。
在上述的例子中，电子锁10和门控制器40是驱动器，而读卡器20和退出钮30是激励器。
现在将参照图4来描述图1所示系统的功能设备连接，其中“激励器1”对应读卡器20，“激励器2”对应退出钮30，“驱动器1”对应锁10，“驱动器2”对应门控制器40。
如果没有之间的逻辑连接(相对于图2所示的物理连接)，一设备不能从另一设备接收数据。逻辑连接本质上是从总线上一个已知设备接收消息的“决定”。在预操作阶段的地址请求程序期间，总线上每个设备将决定与哪些设备建立逻辑连接。请求设备将在请求消息中发送消息矩阵。因此总线上其它设备可以决定响应于哪些命令和状态消息。
图4中的逻辑连接由表示通过请求连接传输的容许消息方向的箭头来表示。可以看到激励器发送但不接收消息，而驱动器既发送又接收消息。
在图4中，驱动器1设置了到所有其它设备的逻辑连接，例如三条连接。每个连接可以传输大量不同消息。使用特殊规则来定义哪些消息应当响应，哪些消息应当丢弃。举例来说，锁设备，例如图3中的驱动器1，将丢弃“Id设备事件”消息并且接受“解锁”消息。下文将更详细地解释所述消息。
下面列出了所有消息。分配的消息索引值是唯一的，并且消息与特定设备相关。任何设备都可以发送任何消息，但不是所有设备都能接收；这是由设备配置控制的。
消息分为两类命令和状态消息，其中命令消息有0-127的消息索引范围，状态消息有128-255的消息索引范围。这些消息表示在下面的表2和3中。
请求消息的结构如图5所示。它包含32个比特，描述从该设备可以发送哪些消息。这32比特被分为16比特的命令消息和16比特的状态消息。
如上所述，在地址请求程序期间，由每个设备发送请求消息。在该请求消息内部，有附加属性以识别请求设备的功能。
数据1 这是请求设备的节点ID。
数据2——属性 在属性中，有组开关的位置。如果将设备配置为多组设备，那么这应当反映在该请求消息中。属性如下面的表1所示。
表1 属性比特 属性值注释0-1 组开关0＝未使用1＝组12＝组23＝组1+组2请求设备的组开关的状态。多组设置的状态。2 主单元0＝非NMT主单元1＝这是NMT主单元请求设备请求系统中NMT主单元功能(由API处理)。3 子设备0＝非子设备伴随1＝有子设备伴随表示请求设备是否正在请求子设备地址。4-7 保留0未使用。
下文将参照图6和7进一步解释组开关的使用。
数据3-4——命令矩阵 这是二进制阵列，表示请求设备可以发送的直到16个控制消息。如果比特值为“1”，那么对应消息可以发送。
表2 命令矩阵 比特 消息索引 消息文本 0 0 紧急命令 1 1 紧急控制命令 2 2 门控制命令 3 3 约束命令 4 4 标识设备控制命令 5-15 5-127 未使用(设置为0) 数据5-6——状态矩阵 这是二进制阵列，表示请求设备可以发送的直到16个状态消息。如果比特值为“1”，那么对应消息可以发送。
表3 状态矩阵比特 消息索引 消息文本0 128 锁设备状态1 129 一般设备状态2 130 调试状态3 131 退出设备计数器4 132 门控制器状态、旋转门 状态5 133 标识设备标签数据6 134 标识设备事件7 135 系统电源状态8 136 系统温度传感器状态9-15 137-255 未使用(设置为0) 在自配置期间，每个设备将建立一个表示哪些设备可以发送哪些控制和状态消息的矩阵。
因此，配置或设置锁系统的方法包括图6的流程图中所示的步骤110-140。
锁系统的核心是门控制命令。门控制命令是一个发送给所有在门环境中处理门访问的驱动器的复杂命令集。该功能控制全部的门状态。所有设备必须遵从预定的指令和规则集。在下面的表4中给出门控制命令的结构。
表4 门控制命令 标识符 数据1 数据2 数据3 消息ID 索引 门控制 属性 02 8比特 8比特 门控制 大小比特序号 值注释 保险锁 1比特0 0＝锁定的 1＝解锁的保险锁将等待门关闭和锁设备的“锁定的”状态。
锁住设备 1比特1 0＝锁定 1＝解锁如果有保险锁，锁设备将等待解锁的状态。
门控制器 1比特2 0＝关闭的 1＝开启的当所有锁设备处于解锁的状态时，门控制器将开门。
控制/释放 1比特3 0＝释放 1＝控制该命令仅用于门控制设备。
去激活 1比特4 0＝激活 1＝去激活仅对激活命令起作用。- 3比特5-7 0未使用- 6比特0-5 0未使用 篡改/破坏 1比特6 0＝OK 1＝篡改/破坏激励器被篡改或被破坏。
错误 1比特7 0＝设备OK 1＝一般性错误内部错误。
系统中可以有多门控制命令。由于每个驱动器侦听总线上出现的所有激励器，它可以从所有激励器中收集门控制消息，并通过区分优先级的程序来计算实际的门状态。只有激活消息将参与优先级程序。
除了应急/紧急退出设备以外，任何激励器都可以受到限制。受限激励器仍在总线上发送数据，但它将表明(在消息内)设备是受限的。默认所有激励器处于激活模式(未受限)。在任意系统中，必须仅有一个设备控制系统激励器的限制状态。
现在将给出图1所示的锁设备系统的典型配置和操作。
在开启电源后，每个设备将发送一个请求消息，其中关于节点ID、设备属性和消息连接矩阵的消息将传输给所有其它设备。
由于所有连接仅是逻辑上的，每个设备必须告诉所有其它设备它将发送什么消息。直到每个设备决定哪些消息应当接收，哪些消息应当丢弃。
在自动配置期间，一个设备共计发送32条消息，表现为请求消息中的二进制数据，而逻辑值“0”指“不要连接消息”，逻辑值“1”指“连接消息”。
当进行连接时，设备之间没有特殊的命令。每个设备都有一个内部的厂家编写的唯一序列号。该号码用于在任何给定时间确定谁发送了请求消息。
假定图1所示设备将按照下述顺序进行请求，从而被分配对应的节点ID节点ID设备1退出钮302锁设备103门控制器404读卡器20 在开启电源后，产生一系列事件，这在下文中将详细描述。
退出钮30发送请求节点ID1的请求消息。还发送下述的连接矩阵 命令0004hex，状态0004hex。
该命令矩阵对应于下述的二进制序列 0000 0000 0000 0100 分别参见表2和表3中关于命令和状态矩阵的具体内容，这表明当从右向左，例如从比特0向比特15读数时，退出钮可以发送第3号命令，即门控制命令。该命令可被系统中所有的其它设备接收。
该状态消息有相同的内容，例如退出钮可以发送第3号状态消息，即调试状态。然而，该状态消息仅由连接到系统的计算机单元在诸如故障检修期间使用，并且将被正常连接到系统的所有设备丢弃。
因此，由退出钮发送的请求消息将导致下述的系统配置...被这些设备接收由这些设备发送的消息...节点ID锁10读卡器20退出钮30门控制器40锁10读卡器20退出钮301门控制命令门控制命令门控制命令门控制器40 现在，锁设备10请求节点ID2，并发送下述连接矩阵 命令0001hex，状态0005hex。
该连接矩阵对应于下述消息 命令消息门控制命令 状态消息锁住设备状态，调试状态 门控制命令和锁住设备状态消息可被所有其它设备接收。然而，如上所述，所有设备都将丢弃调试状态消息。
这导致下述的配置 ...被这些设备接收由这些设备发送的消息...节点ID锁10读卡器20 退出钮30门控制器40锁102门控制命令，锁住设备状态门控制命令，锁住设备状态门控制命令，锁住设备状态读卡器20退出钮301门控制命令门控制命令门控制命令门控制器40 现在，门控制器40请求节点ID3，并发送下述连接矩阵 命令0005hex，状态0014hex。
该设备将发送紧急命令和门控制命令以及调试状态和门控制器状态。然而，调试状态将被所有设备丢弃，并且锁10将丢弃紧急命令。
最后，读卡器20请求节点ID4，并发送下述连接矩阵 命令001Fhex，状态0064hex。
该设备将发送紧急控制命令、门控制命令、约束命令和标识设备控制命令以及调试状态、标识设备标签数据和标识设备事件的状态消息。然而，其它设备将丢弃紧急控制命令、标识设备控制命令以及所有状态消息。而且，锁10将丢弃约束命令。
这导致下述的配置 ...被这些设备接收由这些设备发送的消息...节点ID锁10读卡器20退出钮30门控制器40锁102门控制命令，锁住设备状态门控制命令，锁住设备状态门控制命令，锁住设备状态读卡器204门控制命令门控制命令，约束命令门控制命令，约束命令退出钮301门控制命令门控制命令门控制命令门控制器403门控制命令，门控制器状态紧急命令，门控制命令，门控制器状态紧急命令，门控制命令，门控制器状态 现在所有连接都已建立。
从上述的例子可以理解 每个设备将发送包含“比特组合”的消息，其中“比特组合”定义了哪些消息将从请求设备中发送。
每个设备将根据设备型号和功能，来决定是否建立与来自其它设备的最多32条消息的连接。
在图7中，表示了一个双门系统，包括除了图1所示设备以外的一个第二门控制器40′以及第一和第二门控制器安全传感器50、50′。在这种具有两个功能相同(例如相同产品型号)的设备的系统中，使用组开关以识别设备所属的组。同组设备可以互相影响，而不同组的设备不会互相影响。通过组开关，可以采用本发明的自配置程序来安装相当复杂的锁系统。
在图7所示的系统中，第一门控制器40和第一安全传感器50属于第一设备组，而同类的第二设备40′和50′属于第二设备组。所有其它设备属于第一和第二组两者。通过请求消息中的属性消息来表明组属性，详见表1，其中可以看到有三种可能的选择组1、组2或者组1+组2。因此功能设备互连将如图8所示。可以看到传感器1，例如第一安全传感器50，可以向驱动器2例如第一电动门40发送消息，但不能向驱动器3例如第二电动门40′发送。反之，对传感器2例如第二安全传感器50′也是如此。这将阻止第一传感器向第二电动门发送消息或第二传感器向第一电动门发送消息等的配置。
在此描述了依照本发明的锁系统的首选实施例及其配置方法。对技术熟悉的人将意识到这可以在附上的权利要求书范围内修改。
在此描述了包括一个或两个门的实施例。应当意识到更先进的解决方法，如智能门控制器或特殊的配置工具可以用于建立本系统。
尽管在此描述了外部电源设备，仍然可以装备内部电池作为第一或第二电源。
在此描述了图7中的电动门和电动门安全传感器作为两种不同的设备。然而，它们可以在物理上集成到单个设备中，使用与内连总线90的单条连接。即使在这种情况下，它们仍然可以作为总线上两种不同的逻辑单元，设备之一作为子设备，如表3所示的属性。该特征使锁系统的安装更加容易，并且保持自配置的灵活性与功能性。
权利要求
1.一种配置包括多个锁系统设备的锁系统的方法，所述方法包括下述步骤
a)定义多个命令和状态消息，其中所述每个命令和状态消息被设备接收时，都有一个特定的功能；
b)定义多个设备型号，其中所述多个设备型号中的每一个都能发送所述多个命令和状态消息中的预定命令和状态消息；
c)从所述多个设备的每一个发送一个请求消息，其中来自特定设备的所述请求消息包括涉及所述特定设备能够发送的所述预定命令和状态消息的信息；以及
d)在所述多个设备的每一个中保存涉及其它每个设备可以发送的所述预定命令和状态消息的所述信息。
2.依照权利要求1的方法，其中给所述每个命令和状态消息被分配一个唯一的索引值。
3.依照权利要求1或2的方法，其中所述命令和状态消息中的每一个都与特定的设备型相关。
4.依照权利要求1-3中任意一条的方法，其中所述请求消息包括一个表明属于两个不同组(组1、组2)或者其中之一的属性标识符。
5.依照权利要求1-4中任意一条的方法，其中所述请求消息包括一个二进制字段，其中每个比特指定一个对应消息是否可以发送。
6.依照权利要求1-5中任意一条的方法，其中所述请求消息包括一个表明是否伴随有子设备的属性标识符。
7.依照权利要求1-6中任意一条的方法，包括将每个设备分类为激励器、驱动器或传感器，其中激励器用于向驱动器发送命令，驱动器用于执行机械动作，传感器用于提供传感器状态消息。
8.一种电子锁系统设备，包括
-一个处理单元(102)，
-一个连接到所述处理单元的电子存储器(106)，
-一个输入/输出端口(103)，
其特征在于
-当接通电源时，所述设备在所述输入/输出端口发送一个请求消息，其包括涉及所述设备可以发送的预定命令和状态消息的信息；以及
-保存来自通过所述输入/输出端口接收的请求消息中涉及其它设备可以发送的所述预定命令和状态消息的信息。
9.依照权利要求8的一个设备，包括一个表明属于两个不同组(组1、组2)或者其中之一的组开关(107)。
10.一种包括多个锁系统设备的锁系统，所有所述设备通过总线互相连接，其特征在于所述多个设备是依照权利要求8或9的设备。
全文摘要
一种配置包括多个锁系统设备的锁系统的方法包括下述步骤定义多个命令和状态消息，其中所述每个消息当被设备接收时，都有特定的功能；定义多个设备型号，其中所述每个型号都能发送预定命令和状态消息；从每个设备发送请求消息，其中来自特定设备的所述请求消息包括与所述特定设备能够发送的所述预定消息相关的消息；以及在每个所述设备中保存与其它每个设备可以发送的所述预定消息相关的所述消息。通过这种方法，可以建立简单的锁系统，而无需由人安装。还提供了使用这种方法的锁系统和锁系统设备。
文档编号E05B65/10GK1646783SQ03808880
公开日2005年7月27日 申请日期2003年3月12日 优先权日2002年3月19日
发明者赫尔卡·帕洛马克, 弗兰克·齐涅拉托, 海涅·卡尔海恩兹, 德尔特·库臣别克, 罗尔夫·诺伯格, 拉斯·尼尔森, 朱哈·莫托拉, 迈克尔·诺克斯费尔德 申请人:爱莎·艾伯莱有限公司