一种基于NFC身份识别的智能锁具防护装置的制作方法

本实用新型涉及锁具，特别涉及一种基于NFC身份识别的智能锁具防护装置。

背景技术：

目前在家庭、办公等场所仍大量使用具有钥匙孔的机械门锁。当今市场上普遍使用的机械门锁的钥匙孔均裸露在外面，这给不法分子利用万能钥匙或其他开锁工具打开门锁，进而盗取室内财物留下了可乘之机，入室盗窃的事件时有发生，给住户造成了极大的财产损失。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、智能化程度高、防盗效果好的基于NFC身份识别的智能锁具防护装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种基于NFC身份识别的智能锁具防护装置，包括微控制器、钥匙检测模块、NFC阅读器、NFC电子标签、驱动电路和执行装置，所述钥匙检测模块的输出端与微控制器相连，微控制器经驱动电路与执行装置相连，微控制器与NFC阅读器相连，NFC阅读器与NFC电子标签双向通信，NFC电子标签被置于NFC阅读器的识别区内时，NFC阅读器读取NFC电子标签内存储的身份识别信息，并将该信息解码后传输给微控制器。

上述基于NFC身份识别的智能锁具防护装置，所述执行装置包括主执行单元、辅助执行单元Ⅰ、辅助执行单元Ⅱ和防护挡板，所述防护挡板覆盖在锁具的钥匙孔上，主执行单元、辅助执行单元Ⅰ和辅助执行单元Ⅱ的结构均相同，所述主执行单元包括壳体、铁芯、线圈、弹簧、衔铁、连杆机构，所述铁芯、线圈、弹簧、衔铁均设置在壳体内，所述铁芯固定在壳体内，线圈卷绕在铁芯上，所述衔铁和铁芯相对设置，衔铁和铁芯之间设有弹簧，弹簧的两端分别固定在衔铁和铁芯上，壳体上正对衔铁位置处设有开口，所述连杆机构的一端从开口伸入壳体内并固定在衔铁上，所述主执行单元竖直放置在防护挡板上方，主执行单元的连杆机构的另一端固定在防护挡板的顶部，所述辅助执行单元Ⅰ和辅助执行单元Ⅱ均水平设置且对称分布在防护挡板的两侧，辅助执行单元Ⅰ和辅助执行单元Ⅱ的壳体上的开口正对防护挡板，防护挡板下部两侧各设有一个卡槽，辅助执行单元Ⅰ和辅助执行单元Ⅱ的连杆机构的另一端均设有一个与所述卡槽相匹配的插销。

上述基于NFC身份识别的智能锁具防护装置，还包括状态检测模块，所述主执行单元、辅助执行单元Ⅰ、辅助执行单元Ⅱ的连杆机构中部均设有一块横板，横板与衔铁之间设有上限位挡板，上限位挡板上设有动合触点，横板与防护挡板之间设有下限位挡板，下限位挡板上设有动断触点，所述状态检测模块包括6个用于检测动断触点和动合触点的触点状态的触点状态检测电路。

上述基于NFC身份识别的智能锁具防护装置，还包括报警模块，报警模块与微控制器相连。

上述基于NFC身份识别的智能锁具防护装置，还包括存储器，存储器与微控制器相连。

上述基于NFC身份识别的智能锁具防护装置，还包括摄像头，摄像头与微控制器相连。

上述基于NFC身份识别的智能锁具防护装置，还包括WIFI模块，WIFI模块与微控制器相连。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型采用NFC阅读器和NFC电子标签作为锁具钥匙孔防护挡板开启的身份验证方式，当检测到防护挡板被打开，而NFC阅读器没有检测到NFC电子标签的身份识别信息，则认为防护挡板是被非正常打开，微控制器一方面驱动报警模块发出声光报警，同时启动微型摄像头录下现场视频图像并自动存储以备查询，从而可对不法分子强行撬开挡板并进而打开锁具以窃取室内财物起到有效的震慑作用。

2、本实用新型设有状态检测模块，能够检测各动断触点和动合触点的触点状态，并实时传送到微控制器，从而更精准地判断防护装置的工作状态，安全性能更好。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图。

图2为图1中执行装置的结构示意图。

图3为图1中状态检测模块的电路图。

图4为图3中单个触点状态检测电路的电路图。

图5为图1中驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括微控制器1、钥匙检测模块3、NFC阅读器5、NFC电子标签6、驱动电路7、执行装置8、报警模块9、存储器10、WIFI模块11、状态检测模块2、摄像头4和直流稳压电源12。

直流稳压电源12为整个防护装置提供工作电源，所述钥匙检测模块3的输出端与微控制器1相连，钥匙检测模块3检测钥匙孔中是否插有钥匙，并将相应的检测信息发送给微控制器1；摄像头4与微控制器1相连，摄像头4在微控制器1驱动报警模块9发出报警时，录下现场的视频图像，将视频图像信息传送给微控制器1；存储器10与微控制器1相连，所述存储器10接收微控制器1输出的视频图像信息并予以存储；WIFI模块11与微控制器1相连，用户可通过手机连接该WIFI模块11，并通过手机来给微控制器1下达开启锁具防护挡板8-1-6的命令，WIFI模块11用于在NFC电子标签6验证失效的情况下，作为打开锁具钥匙孔防护挡板8-1-6的备选方式。

微控制器1经驱动电路7与执行装置8相连，微控制器1与NFC阅读器5相连，NFC阅读器5与NFC电子标签6双向通信，NFC电子标签6被置于NFC阅读器5的识别区内时，NFC阅读器5读取NFC电子标签6内存储的身份识别信息，并将该信息解码后传输给微控制器1。

如图2所示，所述执行装置8包括主执行单元8-1、辅助执行单元Ⅰ8-2、辅助执行单元Ⅱ8-3和防护挡板8-1-6，所述防护挡板8-1-6覆盖在锁具的钥匙孔A上，以防止不法分子利用万能钥匙或其他开锁工具非法打开门锁；防护挡板8-1-6两侧设有滚珠8-1-7，用于当防护挡板8-1-6上下移动时，减小其移动的阻力；所述主执行单元8-1包括壳体8-1-10、铁芯8-1-1、线圈8-1-2、弹簧8-1-3、衔铁8-1-4、连杆机构8-1-5，辅助执行单元Ⅰ8-2包括壳体Ⅰ8-2-7、铁芯Ⅰ8-2-1、线圈Ⅰ8-2-2、弹簧Ⅰ8-2-3、衔铁Ⅰ8-2-4、连杆机构Ⅰ8-2-5，辅助执行单元Ⅱ8-3包括壳体Ⅱ8-3-7、铁芯Ⅱ8-3-1、线圈Ⅱ8-3-2、弹簧Ⅱ8-3-3、衔铁Ⅱ8-3-4、连杆机构Ⅱ8-3-5，主执行单元8-1、辅助执行单元Ⅰ8-2和辅助执行单元Ⅱ8-3的结构均相同。

以主执行单元8-1为例介绍其结构：所述铁芯8-1-1、线圈8-1-2、弹簧8-1-3、衔铁8-1-4均设置在壳体8-1-10内，所述铁芯8-1-1固定在壳体8-1-10内，线圈8-1-2卷绕在铁芯8-1-1上，所述衔铁8-1-4和铁芯8-1-1相对设置，衔铁8-1-4和铁芯8-1-1之间设有弹簧8-1-3，弹簧8-1-3的两端分别固定在衔铁8-1-4和铁芯8-1-1上，壳体8-1-10上正对衔铁8-1-4位置处设有开口，所述连杆机构8-1-5的一端从开口伸入壳体8-1-10内并固定在衔铁8-1-4上，连杆机构8-1-5的另一端固定在防护挡板8-1-6的顶部。所述主执行单元8-1竖直放置在防护挡板8-1-6上方，所述辅助执行单元Ⅰ8-2和辅助执行单元Ⅱ8-3均水平设置且对称分布在防护挡板8-1-6的两侧，辅助执行单元Ⅰ8-2和辅助执行单元Ⅱ8-3的壳体8-2-7和8-3-7上的开口正对防护挡板8-1-6，防护挡板8-1-6下部两侧分别设有一个卡槽Ⅰ8-1-8和卡槽Ⅱ8-1-9，辅助执行单元Ⅰ8-2的连杆机构Ⅰ8-2-5的另一端设有一个与卡槽Ⅰ8-1-8相匹配的插销Ⅰ8-2-6，辅助执行单元Ⅱ8-3的连杆机构Ⅱ8-3-5的另一端设有一个与卡槽Ⅱ8-1-9相匹配的插销Ⅱ8-3-6。所述主执行单元8-1控制防护挡板8-1-6的上下滑动；辅助执行单元Ⅰ8-2和辅助执行单元Ⅱ8-3分别控制插销Ⅰ8-2-6和插销Ⅱ8-3-6的左右移动。

所述连杆机构8-1-5、连杆机构Ⅰ8-2-5和连杆机构Ⅱ8-3-5中部分别设有横板8-4-1、横板Ⅰ8-4-2和横板Ⅱ8-4-3，横板8-4-1与衔铁8-1-4之间设有上限位挡板8-5-1，上限位挡板8-5-1上设有动合触点K1，横板8-4-1与防护挡板8-1-6之间设有下限位挡板8-6-1，下限位挡板8-6-1上设有动断触点K2，横板Ⅰ8-4-2与衔铁Ⅰ8-2-4之间设有上限位挡板Ⅰ8-5-2，上限位挡板Ⅰ8-5-2上设有动合触点K3，横板Ⅰ8-4-2与防护挡板8-1-6之间设有下限位挡板Ⅰ8-6-2，下限位挡板Ⅰ8-6-2上设有动断触点K4，横板Ⅱ8-4-3与衔铁Ⅱ8-3-4之间设有上限位挡板Ⅱ8-5-3，上限位挡板Ⅱ8-5-3上设有动合触点K5，横板Ⅱ8-4-3与防护挡板8-1-6之间设有下限位挡板Ⅱ8-6-3，下限位挡板Ⅱ8-6-3上设有动断触点K6，所述状态检测模块2用于对上述6个触点的状态进行检测，并针对每个触点设置有一个单独的触点状态检测电路，即共有6个触点状态检测电路；所述6个触点状态检测电路的电路结构完全相同，具体电路如图4所示；所述6个触点状态检测电路将检测到的触点信号分别传送给微控制器1。

如图4所示，为本实用新型状态检测模块2中单个触点信号的触点状态检测电路图。图中以动合触点K1为例对电路的原理予以说明：该电路由运算放大器U1A和电阻R1与R2构成一个电压跟随器，在该电压跟随器的输入端通过电阻R3和电容C3并联接地，电阻R4为限流电阻，电容C3的作用是抑制动合触点K1在通断瞬间产生的“毛刺”电压，保证输入信号电平的稳定；另外，电感L1与电容C1以及电感L2与电容C2的作用在于维持运算放大器U1A供电电压的稳定。

该触点状态检测电路的作用在于将触点通断时产生的信号电平传送给微控制器1，可有效消除输入端触点通断产生的信号电平波动，微控制器1根据该电路输出的信号电平可对相应触点的通断状态进行判断。如当动合触点K1断开时，则该触点状态检测电路的输入端经电阻R3接地，即其输入端为低电平，因而其输出端亦为低电平；而当动合触点K1闭合时，该电路的输入端接电源电压VCC，为高电平，因而其输出端也为高电平；因此根据该电路输出端的电平状态，即可判断出其输入端触点的状态。其它触点的情况相同，在此不再赘述。

本实用新型的驱动电路7包括主驱动电路、辅助驱动电路Ⅰ和辅助驱动电路Ⅱ，主驱动电路、辅助驱动电路Ⅰ和辅助驱动电路Ⅱ分别驱动主执行单元8-1、辅助执行单元Ⅰ8-2和辅助执行单元Ⅱ8-3。主驱动电路、辅助驱动电路Ⅰ和辅助驱动电路Ⅱ的电路结构相同。图5为本实用新型驱动电路7中单路驱动电路的电路图。该驱动电路的作用在于提高微控制器1输出控制信号的驱动能力，以控制执行装置8可靠动作。由图可见，该驱动电路由光耦U2及由三极管Q1与中间继电器KT1构成的两极放大电路组成，其中光耦U2用于实现电气隔离。图5中以主驱动电路为例，该驱动电路控制主执行单元8-1动作，其基本工作原理是：微控制器1输出的控制信号从“Control_Master”端输入，经光耦U2隔离后控制三极管Q1导通，三极管Q1的输出电流则控制中间继电器KT1动作，使其动合触点KT1闭合，从而使主执行单元8-1的线圈8-1-2通电动作，实现防护挡板8-1-6的运动控制。

本实用新型的工作原理为：

在正常使用时，用户将内置有NFC电子标签6的钥匙靠近NFC阅读器5，NFC阅读模块5读取 NFC电子标签6中的身份识别信息并进行确认，如果身份信息验证通过，则微控制器1首先通过驱动电路7中的辅助驱动电路Ⅰ和辅助驱动电路Ⅱ分别使辅助执行单元Ⅰ8-2和辅助执行单元Ⅱ8-3通电动作，使插销Ⅰ8-2-6和插销Ⅱ8-3-6分别在各自电磁力的作用下脱离卡槽Ⅰ8-1-8和卡槽Ⅱ8-1-9；当微控制器1通过状态检测模块2检测到辅助执行单元Ⅰ8-2和辅助执行单元Ⅱ8-3中的动合触点K3和K5均已闭合，说明插销Ⅰ8-2-6和插销Ⅱ8-3-6均已完全脱离相应的卡槽；接着微控制器1再通过驱动电路7中的主驱动电路使主执行单元8-1通电动作，线圈8-1-2通电产生电磁力，以克服弹簧8-1-3的阻力使防护挡板8-1-6向上移动，当微控制器1通过状态检测模块2检测到主执行单元8-1中的动合触点K1闭合，说明防护挡板8-1-6已上移到限定位置，露出钥匙孔A供用户开锁。

在防护挡板8-1-6已完全开启后，微控制器1将通过钥匙检测模块3对钥匙孔是否插有钥匙进行检测，同时开始计时，如果在设定时间内没有检测到有钥匙插入，同时NFC阅读器5也读不到NFC电子标签6的识别信息时，说明用户已离开门锁，则微控制器1将控制防护挡板8-1-6再次关闭，其具体过程为：微控制器1首先控制主执行装置8-1动作，断开其线圈8-1-2的电源，则防护挡板8-1-6在弹簧8-1-3的弹力作用下下移，当微控制器1通过状态检测模块2检测到主执行单元8-1中的动断触点K2闭合，说明防护挡板8-1-6已下移到限定位置；然后微控制器1再控制辅助执行装置Ⅰ8-2和辅助执行装置Ⅱ8-3动作，即分别断开线圈Ⅰ8-2-2和线圈Ⅱ8-3-2的电源，则插销Ⅰ8-2-6和插销Ⅱ8-3-6分别在各自弹簧的弹力作用下卡入卡槽Ⅰ8-1-8和卡槽Ⅱ8-1-9中，当微控制器1通过状态检测模块2检测到辅助执行单元Ⅰ8-2和Ⅱ8-3中的动断触点K4和K6闭合，说明插销Ⅰ8-2-6和插销Ⅱ8-3-6已分别卡入到限定位置，使防护挡板8-1-6完全被卡住。

在防护挡板8-1-6被开启，微控制器1通过钥匙检测模块3检测到钥匙已被拔出，同时NFC阅读器5也读不到NFC电子标签6的识别信息时，则微控制器1将控制防护挡板8-1-6立即关闭，其过程与上述相同。如果微控制器1通过钥匙检测模块3检测到钥匙孔中插有钥匙，且在延时一定时间后仍未拔出，则微控制器1将驱动报警模块9发出语音提示，以提醒用户及时拔掉钥匙。

在NFC阅读器5没有收到NFC电子标签6的身份识别信息或者身份信息未通过验证的情况下，同时微控制器1也未输出控制信号控制执行装置8动作，但微控制器1通过状态检测模块2检测到执行装置8中K2、K4和K6三个动断触点中任一个或多个触点被断开，则说明防护挡板8-1-6、插销Ⅰ8-2-6或插销Ⅱ8-3-6受到外力的非正常撬动，因而使相应的动断触点被断开，微控制器1将立即驱动报警模块9发出声光报警，同时启动微型摄像头4对现场进行录像，并将视频信息自动保存在存储器10中以备查询。

在微控制器1输出控制信号分别控制主执行装置8-1、辅助执行装置Ⅰ8-2和辅助执行装置Ⅱ8-3通电动作时，则其相应的动断触点K2、K4和K6会立即断开，动合触点K1、K3和K5会随即闭合；同样，如果微控制器1在分别控制主执行装置8-1、辅助执行装置Ⅰ8-2和辅助执行装置Ⅱ8-3断电时，则其相应的动合触点K1、K3和K5会立即断开，动断触点K2、K4和K6会随即闭合；如果微控制器1在进行上述控制的过程中，检测不到上述对应的触点信号，则判定相应的执行单元出现了故障，微控制器1将驱动报警模块9发出相应的语音提示。

如果用户使用NFC电子标签6无法正常开启防护挡板8-1-6，也即当NFC阅读器5和/或NFC电子标签6发生故障时，用户可通过手机与WIFI模块11进行连接，即通过手机上安装的APP控制软件与微控制器1进行通信，并由手机向微控制器1发送身份识别信息，当身份信息验证通过后，微控制器1将输出控制信号控制执行装置8动作，以开启防护挡板8-1-6，从而保证用户能正常打开门锁。