一种电子密码锁具系统及其验证方法与流程

本发明涉及一种锁具，尤其是涉及一种电子密码锁具系统及其验证方法。

背景技术：

锁具通常分为机械锁和电子锁，本发明所称的电子密码锁，包括机械部分和电路部分。机械部分的结构已经由申请号为201711097840.4的发明专利申请揭示，本申请主要针对该电子密码锁的电路结构，也涉及部分机械结构。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种电子密码锁具系统及其验证方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种电子密码锁具系统，包括钥匙和锁芯，其特征在于，所述钥匙内包括电源模块和第一控制器；钥匙的边缘设置第一接口模块，所述锁芯包括第二控制器和驱动装置，锁芯的边缘设置第二接口模块，所述第一接口模块和所述第二接口模块接触后，电源模块给锁芯供电，第二控制器接收到第一控制器发送的验证信息后，驱动装置工作，实现开锁。

作为优选方案，所述钥匙的最外部是第一外壳，所述电源模块和第一控制器均设置在第一外壳中；第一外壳的边缘设置有通孔，通孔中设置第一接口模块，第一接口模块包括第二外壳，所述第二外壳内设置有至少三个接触点，分别为第一接触点、第二接触点和第四接触点；其中，第一接触点和第四接触点通过电源线连接电源模块的正极；第二外壳通过电源线连接电源模块的负极；第二接触点通过数据线连接第一控制器；

所述锁芯的最外部是第三外壳，第三外壳的边缘设置有通孔，通孔内设置有第二接口模块，第二接口模块包括第四外壳，第四外壳设置有至少三个触点，分别为第五接触点、第六接触点和第八接触点；其中，第五接触点和第八接触点通过电源线连接第二控制器的正极连接；第四外壳通过电源线连接第二控制器的负极；第六接触点通过数据线连接第二控制器。

作为优选方案，所述钥匙的最外部是第一外壳，所述电源模块和第一控制器均设置在第一外壳中；第一外壳的边缘设置有通孔，通孔中设置第一接口模块，第一接口模块包括第二外壳，所述第二外壳内设置有至少三个接触点，分别为第一接触点、第二接触点和第四接触点；其中，第一接触点和第四接触点通过电源线分别连接电源模块的正极或者负极；第二接触点通过数据线连接第一控制器；

所述锁芯的最外部是第三外壳，第三外壳的边缘设置有通孔，通孔内设置有第二接口模块，第二接口模块包括第四外壳，第四外壳设置有至少三个触点，分别为第五接触点、第六接触点和第八接触点；其中，第五接触点和第八接触点通过电源线连接整流电路的输入端；整流电路的输出端通过电源线连接到第二控制器；第六接触点通过数据线连接第二控制器。

作为优选方案，所述第二外壳内还设置有第三接触点，第三接触点通过数据线连接第一控制器；所述第四外壳内还设置有第七接触点，第七接触点通过数据线连接第二控制器；第二接触点和第三接触点做自适应处理或者第六接触点和第七接触点做自适应处理。

作为优选方案，所述第一外壳上设置有按钮，所述按钮是钥匙内部功能模块的开关。

作为优选方案，所述第一接触点、第二接触点和第四接触点设置于第一外壳内的一端设置有弹性元件，第一接触点、第二接触点和第四接触点能够实现一定程度的位移；所述第五接触点、第六接触点和第八接触点保持一个固定的位置不变化。

作为优选方案，所述第二外壳或者第四外壳上设置有磁铁，第二外壳和/或第四外壳采用磁性材料，从而方便第一接口模块和第二接口模块固定。

作为优选方案，还包括移动终端和后台服务器，所述钥匙内还设置有第一无线通信模块，所述移动终端中设置有第二无线通信模块和第三无线通信模块；所述钥匙内的第一无线通信模块与移动终端中第二无线通信模块通信并实现数据的传输；移动终端中第三无线通信模块与后台服务器通信并实现数据的传输。

作为优选方案，所述第一无线通信模块和第二无线通信模块之间的无线通信方式优选蓝牙、nfc、zigbee。

第三无线通信模块和后台服务器之间的通信方式优选蜂窝数据移动通信网络、wifi、gprs，nfc。

一种电子密码锁具系统的验证方法，包括以下步骤：

锁芯通电后，首先判断是否是合法的钥匙给锁芯提供的电源，第二控制器通过数据线向第一控制器发送请求命令，第一控制器收到请求命令后，发出响应命令；第二控制器收到响应命令后，判断是否为合法的钥匙提供的电源；

如果请求响应步骤未能通过，则锁芯在通电的前提下，间隔一定的时间重新发送请求命令，直至收到响应命令或者断电；若第二控制器发出的请求命令在一个预先设定的时间内未被响应，则第二控制器不再发出请求命令，即使此时锁芯处于通电状态；

第二控制器收到响应命令后，将每个锁芯唯一的识别码通过数据线发送给第一控制器，第一控制器收到上述锁芯识别码后，判断该锁芯是否在该锁芯预设的开锁范围内，若不在该锁芯预设的开锁范围内，做无效开锁处理，并可以触发警示装置；

若在该锁芯预设的开锁范围内，则进一步判断钥匙内是否有预发的密码，若有预发的密码，则第一控制器将该预发的密码通过数据线发送给第二控制器，第二控制器收到密码后，检查预发密码的有效性；若密码有效，驱动装置工作，实现开锁；若密码无效，驱动装置不工作。

一种电子密码锁具系统的验证方法，后台服务器负责登记钥匙、锁芯、移动终端、app、用户；app是运行于移动终端中的程序；用户是后台服务器赋予的有一定操作权限的虚拟主体；后台服务器负责管理开锁计划；后台服务器根据开锁计划授权后，通过移动终端中的app登录用户，初始化钥匙、锁芯，根据后台服务器的授权进行开锁；所述钥匙、锁芯、移动终端、app、用户均与后台服务器的授权一致时，才能实现开锁。

作为优选方案，所述移动终端是手机或者平板电脑或者pda或者pc。

一种电子密码锁具系统的验证方法，所述后台服务器直接将一次性开锁密码发送给移动终端；通过移动终端直接将一次性密码输入至钥匙，钥匙和锁芯接触，锁具打开。

本发明的有益效果在于，锁芯无源设计增加了安全性，增强环境适应性，比如震动、防水等。接口模块实现钥匙的无极性使用，提高了接口的稳定性和便利性。锁芯、钥匙、移动终端、后台服务器配合工作提高了系统安全性。

附图说明

图1是实施例一钥匙的结构示意图。

图2是图1的局部放大图。

图3是实施例一锁芯的结构示意图。

图4是图3的局部放大图。

图5是实施例一钥匙与锁芯的功能模块结构示意图。

图6是实施例一钥匙与锁芯的功能模块结构示意图。

图7是实施例二的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细地说明。

实施例一

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，实施例一给出了一种相对简单的锁具系统以及使用方法。从实施例一硬件的物理结构上看，本发明包括两个部分，钥匙1和锁芯2，特别需要说明的是，附图中给出的锁芯和钥匙的形状是可以根据设计的需求进行改变的。锁芯2和钥匙1通过接口模块连接，使用时，将钥匙1上的第一接口模块13对准锁芯2的第二接口模块23，通信数据经接口模块传递至锁芯，锁芯验证通过后，驱动锁芯内的驱动装置，实现开锁。

钥匙1内包括电源模块11和第一控制器12，电源模块11给钥匙1内的各个功能模块供电，同时还通过电源线向锁芯供电。锁芯内不设置电源，锁芯内的各个功能模块需要供电时，必须通过第二接口模块23获得外部电源。钥匙1的最外部是第一外壳10，电源模块11和第一控制器12均设置在第一外壳10中。第一外壳10的边缘有通孔，通孔中设置第一接口模块13，第一接口模块13包括第二外壳130，所述第二外壳130内设置有四个接触点，分别为第一接触点131、第二接触点132、第三接触点133和第四接触点134；其中，第一接触点131和第四接触点134通过电源线连接电源模块11；第二接触点132和第三接触点133通过数据线连接第一控制器。

锁芯2内包括第二控制器21和驱动装置22，锁芯的最外部是第三外壳20，第三外壳20的边缘设置有通孔，通孔内设置有第二接口模块23，第二接口模块23包括第四外壳230，第四外壳230设置有四个接触点，分别为第五接触点231、第六接触点232、第七接触点233和第八接触点234。其中，第五接触点231和第八接触点234通过电源线和锁芯内部各个需要供电的模块相连接，包括第二控制器21和驱动装置22；第六接触点232和第七接触点233通过数据线和第二控制器相连接。

本实施例的创造点之一在于，钥匙1和锁芯2接触时，无需要考虑电源的正负极性，只要第一接口模块13和第二接口模块23接触后，电源模块11就可以通过电源线给锁芯2供电。上述无极性设计方案有两种方案，一种方案是，第一接触点131和第四接触点134通过电源线连接电源模块11的正极，第二外壳130通过电源线连接电源模块11的负极；对应的，第五接触点231和第八接触点234通过电源线连接锁芯内部各个需要供电的模块的正极，第四外壳230通过电源线连接锁芯内部各个需要供电的模块的负极。上述方案特点是钥匙1和锁芯2中最外侧的两个触点固定连接电源模块的正极，利用接口模块的外壳作为地线。

另外一种方案是，第一接触点131和第四接触点134通过电源线分别连接电源模块11的正极或者负极；第五接触点231和第八接触点234通过电源线连接到整流电路24的输入端，整流电路24的输出端通过电源线连接锁芯内部各个需要供电的模块的正极和负极。上述方案的特点是在锁芯受电触点和用电的功能模块之间加入整流电路24。无论整流电路输入端的正负极性，其输出端的正负极性是固定不变的。

在上述电源无极性设计的基础上，还需要考虑数据通信接口的匹配性，实施例一的传输数据的触点包括钥匙1中的第二接触点132和第三接触点133，锁芯2中的第六接触点232和第七接触点233。解决方案是第二接触点132和第三接触点133做自适应处理，或者第六接触点232和第七接触点233做自适应处理。例如，第二接触点132传送时钟信号，第三接触点133传送数据信号；则第六接触点232和第七接触点233既可以传送时钟信号也可以传送数据信号。

需要特别说明的是，钥匙1或者锁芯2中连接数据线的触点可以设计为一个，三个以及更多，实施例一只是以两个数据线触点为例说明本发明设计的原理。本领域的技术人员可以根据需要选择传输数据的触点的数量，并依据本发明的精神对数据传输触点做自适应处理。

本实施例的另外一个创造点在于，钥匙1和锁芯2接触后，为了实现两者的稳定固定，第二外壳130或者第四外壳230上设置有磁铁，第二外壳130或者第四外壳230采用含铁、镍等的磁性材料，从而方便第一接口模块13和第二接口模块23的固定。

本实施例的另外一个创造点在于，第一接触点131、第二接触点132、第三接触点133和第四接触点134能够实现一定程度的位移；第五接触点231、第六接触点232、第七接触点233和第八接触点234保持一个固定的位置不变化。这样设计的优点是可以确保接触点之间建立稳定的连接。在钥匙和锁芯未接触时，第一接触点131、第二接触点132、第三接触点133和第四接触点134因为弹性元件的作用导致其向外部伸展至最远距离，接触点接触后，由于磁铁产生的力，或者由于人为产生的力将驱动第一接触点131、第二接触点132、第三接触点133和第四接触点134向钥匙内部移动，直至第一接口模块13和第二接口模块23的完全贴附。

锁芯2通电后，首先要判断是否是合法的钥匙1给锁芯2提供的电源，第二控制器21通过数据线向第一控制器12发送请求命令，第一控制器12收到请求命令后，应当发出响应命令；第二控制器21收到响应命令后，判断是合法的钥匙1提供的电源，可以进入下一步骤。这里所称的合法的钥匙指的是能响应第二控制器请求命令的钥匙，这个请求响应的过程可以通过多种方式实现，是保障锁具系统安全的条件之一，如果请求响应步骤未能通过，则锁芯在通电的前提下，间隔一定的时间重新发送请求命令，直至收到响应命令或者断电。若第二控制器21发出的请求命令在一个预先设定的时间内未被响应，则第二控制器21不再发出请求命令，即使此时锁芯处于通电状态。

第二控制器21收到响应命令后，将每个锁芯唯一的识别码通过数据线发送给第一控制器12，第一控制器12收到上述锁芯识别码后，判断该锁芯是否在自身的开锁范围内，若不在自身的开锁范围内，做无效开锁处理，并可以触发警示装置。若在自身的开锁范围内，则进一步判断钥匙内是否有预发的密码，若有预发的密码，则第一控制器12将该预发的密码通过数据线发送给第二控制器21，第二控制器收到密码后，验证该密码的有效性，若密码有效，则导通驱动装置22的供电线路，从而实现开锁。

实施例一对应的锁具系统和开锁方法是相对简单的系统和方法，其特点是当钥匙1和锁芯2正确地接触后，就可以开锁，优点是使用时比较便利，同时，其在安全性上的缺陷也同样明显。

实施例二

本实施例是实施例一的延续，实施例一中，介绍了仅仅只有钥匙和锁芯配合工作的情形，该技术方案无法避免钥匙遗失而产生的安全风险。为了解决上述问题，本实施例提出一个高安全的通信方法及其使用的锁具系统。

如图7所示，本实施例在锁具系统包括钥匙1和锁芯2的基础上，还包括移动终端3和后台服务器4。钥匙1内还设置有第一无线通信模块14，移动终端3中设置有第二无线通信模块32和第三无线通信模块33。

钥匙1内的第一无线通信模块14与移动终端3中第二无线通信模块32通信并实现数据的传输。第一无线通信模块14和第二无线通信模块32之间的无线通信方式优选蓝牙、nfc、zigbee。

移动终端3中第三无线通信模块33与后台服务器4通信并实现数据的传输。第三无线通信模块33和后台服务器4之间的通信方式优选蜂窝数据移动通信网络、wifi、gprs，nfc。

后台服务器负责登记钥匙、锁芯、移动终端、app、用户；移动终端通常是工作人员手持的移动设备，可以是手机、平板电脑、pda、pc。app是运行于移动终端中的程序，可以将其理解为一个人机交互的界面；正是由于移动终端需要运行app，因此移动终端是带有操作系统的硬件。用户是后台服务器赋予的有一定操作权限的虚拟主体，该虚拟主体往往与特定的工作人员对应。

后台服务器负责管理开锁计划，按计划开锁；具体为，钥匙、锁芯、移动终端、app、用户均与后台服务器的授权一致时，才能实现开锁。

后台服务器授权后，通过移动终端中的app操作登录用户，初始化钥匙、锁芯，工作人员根据后台服务器的授权进行开锁。

实施例三

在某些需要紧急开锁的情况下，本实施例提出了一种应急的开锁方案，由后台服务器直接将一次性开锁密码发送给移动终端；通过移动终端直接将一次性密码输入至钥匙，将钥匙和锁芯接触，锁具打开。这样方式产生的密码只能使用一次，当锁具闭合后，原先的密码失效。