一种具有断网应急开门功能的锁具系统的制作方法

本发明涉及锁具控制领域，尤其涉及一种具有断网应急开门功能的锁具系统。

背景技术：

机柜一般是冷轧钢板或合金制作的用来存放计算机和相关控制设备的物件，可以提供对存放设备的保护，屏蔽电磁干扰，有序、整齐地排列设备，方便以后维护设备。机柜一般分为服务器机柜、网络机柜、控制台机柜等。

随着计算机技术的不断发展，互联网的需求不断扩大，大型计算机机房将越来越多，而对于机房机柜设备的资产管理的要求也同步增加。目前已有的资产管理办法，一般使用粘贴标签进行盘点的方法，虽然也使用了一定量的科技手段，尽量的减少了人工操作。但是，这种盘点方式尚无法做到全自动进行盘点工作，此外，标签的安装方式也会影响设备的正常使用，且盘点过程本身会带来一些错误导致重复的人工操作等。由于该些原因，导致计算机机房资产管理中一直没有一种行之有效的、可自动盘点的盘点方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有断网应急开门功能的锁具系统，设置有应急开关电路，具有在锁具控制器输出控制信号出现故障时、能实现机柜紧急开锁的优点。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具有断网应急开门功能的锁具系统，放置库、上位机及多个机柜，所述机柜放置在所述放置库内，多个所述锁具本体均包括锁具控制器、电磁锁控制单元及电磁锁，所述电磁锁控制单元与所述锁具控制器的i/o口输出端连接，所述电磁锁控制单元包括正常开关电路、应急开关电路及用于与所述电磁锁连接的常开型继电器，所述正常开关电路接收所述锁具控制器输出的控制信号使所述常开型继电器的线圈l1通电，从而使得常开型继电器的两触点闭合，带动所述电磁锁的锁舌伸出，实现关锁，所述应急开关电路用于在所述锁具控制器出现输出信号故障时使得所述常开型继电器的线圈l1断电，带动所述电磁锁的锁舌收回，实现开锁。

进一步，还包括放置库，所述放置库分为多个机柜放置位，多个所述机柜放置位上设置有超声波阵列定位单元，所述超声波阵列定位单元包括多个超声波测距装置，多个所述机柜放置位上均设置有一个超声波测距装置，所述超声波测距装置与所述锁具控制器电连接，所述上位机内存储有所述超声波测距装置的编号信息，所述超声波测距装置的编号信息对应所述机柜放置位的编号信息，所述超声波测距装置设置在机柜放置位的上方不断地向下发送超声脉冲波，同时接收超声脉冲回波，所述锁具控制器根据超声脉冲从发射到接收所需要的时间计算所述超声波测距装置到机柜放置位上的障碍物的检测距离，所述锁具控制器内预存有的从超声波测距装置到机柜放置位的距离最小阈值，锁具控制器将检测距离与距离最小阈值进行比较，若检测距离大于距离最小阈值，则判断所述机柜放置位上没有放置有所述机柜，若检测距离小于距离最小阈值，则判断所述机柜放置位上放置有所述机柜，并将所述机柜放置位上是否放置有所述机柜的机柜放置位状态信息发送至所述上位机，所述上位机存储机柜放置位状态信息。

进一步，所述锁具控制器为stm32l432kcu6单片机，所述stm32l432kcu6单片机通过nrf24l01无线单元收发器与所述上位机通信。

进一步，所述超声波测距装置为集成式的hc-sr04测距超声波传感器，所述hc-sr04测距超声波传感器的脉冲触发引脚与所述锁具控制器的i/o口输出端电连接，所述hc-sr04测距超声波传感器的回波引脚与所述锁具控制器的中断口连接。

进一步，所述正常开关电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3及mos开关管q1，所述常开型继电器的线圈l1的a端连接有外接电源vcc端，所述常开型继电器的线圈l1的b端与所述mos开关管q1的漏极连接，所述mos开关管q1的源极接地，所述第二电阻r2与第三电阻r3串联，所述第二电阻r2的一端连接在所述常开型继电器的线圈l1与外接电源的连接节点上，第三电阻r3的一端与所述mos开关管q1的源极连接，所述mos开关管q1的栅极连接在所述第二电阻r2与第三电阻r3的连接节点上，所述第一电阻r1与所述mos开关管q1的栅极连接，所述锁具控制器输出的控制信号通过第一电阻r1的另一端接入。

实施上述技术方案，锁具控制器持续输出高电平经第一电阻r1至mos开关管q1的栅极，实现mos开关管q1的导通，继电器为常开型继电器，故在通电时继电器的两触点保持闭合，从而使得电磁锁具保持锁定状态。

进一步，所述应急开关电路包括第四电阻r4及npn型三极管q2，所述第四电阻r4的一端外接电源，所述第四电阻r4的另一端与所述npn型三极管q2的基极连接，所述npn型三极管q2的发射极接地，所述npn型三极管q2的集电极连接在所述第二电阻r2与第三电阻r3的连接节点上。

实施上述技术方案，锁具控制器输出控制信号故障，无法输出低电平信号断开mos开关管q1时，外接+5v电压经第二电阻r2使得npn型三极管q2的基极与发射极导通，从而拉低mos开关管q1的栅极，使得mos开关管q1断开，继电器的两触点断开。

进一步，所述继电器的线圈l1的两端并联有整流二极管d1，所述整流二极管d1的正极与所述继电器的线圈l1的b端连接，所述整流二极管d1的负极与所述继电器的线圈l1的a端连接。

实施上述技术方案，整流二极管d1用于释放继电器的线圈l1断电产生的反向高电压，保护电路元件。

进一步，所述机柜还包括用于检测电磁锁温度的温度检测单元，所述温度检测单元包括ds18b20温度传感器，所述ds18b20温度传感器的gnd引脚接地，所述ds18b20温度传感器的dq引脚与所述stm32l432kcu6单片机的i/o口输入端连接，所述ds18b20温度传感器的vcc端接外接电源的vcc端。

实施上述技术方案，ds18b20温度传感器用于检测电磁锁的温度，并通过stm32l432kcu6单片机的i/o口输入端将电磁锁的实时温度传输给stm32l432kcu6单片机。stm32l432kcu6单片机内预设有电磁锁的温度值的最大阈值，当电磁锁的实时温度大于电磁锁的温度值的最大阈值时，stm32l432kcu6单片机输出低电平经第一电阻r1至mos开关管q1的栅极，从而断开mos开关管q1，停止继电器通电，从而防止电磁锁烧坏。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

一、本发明中的电磁锁控制单元设置有应急开关电路，在锁具控制器输出控制信号出现故障时，管理员可通过应急开关电路控制电磁锁开锁；

二、本发明具有自动盘点放置库中机柜数量及位置的优点；

三、本发明中的机柜使用电磁锁，通过单片机控制电磁锁的开锁或关锁，具有省时省力的优点。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的电磁锁控制单元的电路图；

图3是本发明实施例的温度检测单元的电路图；

图4是本发明用于展示机柜放置位状态的结构图；

图5是本发明实施例的用于展示上位机检索放置库的步骤图。

附图标记：1、正常开关电路；2、应急开关电路；3、放置库；4、机柜放置位；5、机柜。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。

如图1所示，一种具有断网应急开门功能的锁具系统，包括上位机及多个机柜5，放置库1包括多个呈n*m矩阵分布的机柜放置位4。本实施例中机柜放置位4有30个，且呈5*6矩阵分布。上位机根据每个机柜放置位4所处的行列位置，使用数组对30个机柜放置位4进行预先编号。30个机柜放置位4上根据机柜放置位4的排布方式设置有超声波阵列定位单元，超声波阵列定位单元包括30个超声波测距装置，30个超声波测距装置对应30个机柜放置位4呈5*6矩阵分布。每个机柜放置位4上均设置有一个超声波测距装置及一个锁具控制器，锁具控制器为stm32l432kcu6单片机，stm32l432kcu6单片机通过nrf24l01无线单元收发器与上位机通信，超声波测距装置为集成式的hc-sr04测距超声波传感器，hc-sr04测距超声波传感器的脉冲触发引脚与stm32l432kcu6单片机的i/o口输出端电连接，hc-sr04测距超声波传感器的回波引脚与stm32l432kcu6单片机的中断口连接。上位机内存储有每个hc-sr04测距超声波传感器的编号，一个hc-sr04测距超声波传感器的编号信息对应一个机柜放置位4的编号信息。

hc-sr04测距超声波传感器设置在机柜放置位4的上方的天花板上，stm32l432kcu6单片机内预设有机柜放置位空置时从超声波测距装置到机柜放置位4的距离的最小阈值。需要检测机柜放置位4的使用情况时，stm32l432kcu6单片机给hc-sr04测距超声波传感器的脉冲触发引脚输入一个20us的高电平方波，hc-sr04测距超声波传感器自动发射8个从hc-sr04测距超声波传感器至机柜放置位4的地面的40khz的超声脉冲波，同时回波引脚的电平由0变为1，stm32l432kcu6单片机启动定时器计时，hc-sr04测距超声波传感器接收到返回的超声脉冲波时，回波引脚的电平由1变为0，stm32l432kcu6单片机停止定时器计时。stm32l432kcu6单片机通过计算超声脉冲波从发射到接收所需要的时间，判断从hc-sr04测距超声波传感器到机柜放置位4上的障碍物的距离，hc-sr04测距超声波传感器测距精度为3mm，机柜放置位4上放置有机柜5时，hc-sr04测距超声波传感器可准确探测出来。stm32l432kcu6单片机将测试距离与最小阈值比较，判断机柜放置位4是否放置有机柜5，并将机柜放置位4的使用状态信息通过nrf24l01无线模块发送至上位机。上位机将机柜放置位4的状态分为“占用”和“空闲”两个状态，结合图4，机柜放置位4为“占用”状态时，用圆在机柜放置位4上进行标注。根据stm32l432kcu6单片机传输的信息更新机柜放置位4的使用状态信息并通过显示屏显示出来。

如图4、5所示，需要存放下一个机柜5时，上位机采取均衡原则，放置库中的多个机柜5分散放置，减少出现集中放置的情况。上位机先对n*m矩阵分布的机柜放置位4进行检索，计算(n-1)*(m-1)矩阵分布的机柜放置位4的使用情况，在本实施例中，即先进行s1：依次检索4*5矩阵中机柜放置位4的使用情况，计算各4*5矩阵中机柜放置位的占用数，选中占用数最低的4*5矩阵；进行s2：在该4*5矩阵中进行3*4矩阵的检索，计算各3*4矩阵中机柜放置位4的占用数，选中占用数最低的3*4矩阵；进行s3：在该3*4矩阵中进行2*3矩阵的检索，计算各2*3矩阵中机柜放置位4的占用数，选中占用数最低的2*3矩阵；进行s4：在该2*3矩阵中进行1*2矩阵的检索，计算各1*2矩阵中机柜放置位4的占用数，选中占用数最低的1*2矩阵，进行s5：在该1*2矩阵中选择放置下一个机柜5的机柜放置位4，并在显示屏上显示该机柜放置位4的编号。出现多个占用数相等的矩阵时，对多个占用数相等的矩形进行下一步的检索。如出现多个占用数相同的3*4矩阵，分别对多个3*4矩阵进行2*3矩阵的占用数计算，若其中出现多个占用数相同的2*3矩阵，则对占用数相同的2*3矩阵进行1*2矩阵的占用数计算，若最后出现多个占用数相同的1*2矩阵，上位机从中生成多个优选机柜放置位4编号，并从这多个优选机柜放置位4编号随机输出下一个机柜5的机柜放置位4的编号显示在显示屏上。

每个锁具本体均包括电磁锁控制单元及电磁锁，电磁锁控制单元与stm32l432kcu6单片机的i/o口输出端连接。电磁锁控制单元包括正常开关电路1、应急开关电路2及用于与电磁锁连接的常开型继电器，正常开关电路1接收锁具控制器输出的控制信号使常开型继电器的线圈l1通电，从而使得常开型继电器的两触点闭合，带动电磁锁的锁舌伸出，实现关锁，应急开关电路2用于在锁具控制器出现输出信号故障时使得常开型继电器的线圈l1断电，带动电磁锁的锁舌收回，实现开锁。

锁舌上设置有用于检测电磁锁的锁舌位置信息的位移传感器，位移传感器与锁具控制器连接，锁具控制器根据位移传感器反馈的信息判断锁舌是否处于收回状态。锁具控制器还连接有语音驱动芯片，语音芯片上连接有蜂鸣器。锁具控制器内设置有锁舌保持缩回状态的最大时间阈值，当锁舌保持收回状态的时间大于最大时间阈值时，锁具控制器通过语音驱动芯片驱动蜂鸣器发出预警语音信息。

如图2所示，正常开关电路1包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3及mos开关管q1，常开型继电器的线圈l1的第一端连接有外接12v电源的vcc端，常开型继电器的线圈l1的第二端与mos开关管q1的漏极连接，mos开关管q1的源极接地，第二电阻r2与第三电阻r3串联，第二电阻r2的一端连接在常开型继电器的线圈l1与外接电源的连接节点上，第三电阻r3的一端与mos开关管q1的源极连接，mos开关管q1的栅极连接在第二电阻r2与第三电阻r3的连接节点上，第一电阻r1与mos开关管q1的栅极连接，锁具控制器输出的控制信号通过第一电阻r1的另一端接入。

如图2所示，应急开关电路2包括第四电阻r4及npn型三极管q2，第四电阻r4的一端外接5v电源的vcc端，第四电阻r4的另一端与npn型三极管q2的基极连接，npn型三极管q2的发射极接地，npn型三极管q2的集电极连接在第二电阻r2与第三电阻r3的连接节点上。

锁具控制器还连接有摄像头，正常开关电路1或应急开关电路2通过常开型继电器控制电磁锁的锁舌收回从而实现开锁时，锁具控制器开启摄像头，摄像头对电磁锁的周围环境进行图像采集。

如图2所示，继电器的线圈l1的两端并联有整流二极管d1，整流二极管d1的正极与继电器的线圈l1的b端连接，整流二极管d2的负极与继电器的线圈l1的a端连接。

如图3所示，机柜5还包括用于检测电磁锁温度的温度检测单元，温度检测单元包括ds18b20温度传感器，ds18b20温度传感器的gnd引脚接地，ds18b20温度传感器的dq引脚与stm32l432kcu6单片机的i/o口输入端连接，ds18b20温度传感器的vcc端接外接电源的vcc端。

将机柜放置在机柜放置位上后，将电磁锁控制单元与stm32l432kcu6单片机的i/o口输出端连接。在需要关闭电磁锁时，通过stm32l432kcu6单片机持续输出高电平经第一电阻r1至mos开关管q1的栅极，实现mos开关管q1的导通，继电器为常开型继电器，故在通电时继电器的两触点保持闭合，带动电磁锁的锁舌伸出，实现关锁，从而使得电磁锁保持锁定状态；在需要开启电磁锁时，通过stm32l432kcu6单片机持续输出低电平经第一电阻r1至mos开关管q1的栅极，实现mos开关管q1的断开，继电器的线圈l1不通电，继电器的两触点断开连接，带动电磁锁的锁舌收回，实现开锁。stm32l432kcu6单片机出现输出故障，无法输出低电平信号断开mos开关管q1时，外接+5v电压经第二电阻r2使得npn型三极管q2的基极与发射极导通，从而拉低mos开关管q1的栅极，使得mos开关管q1断开，继电器的两触点断开，带动电磁锁的锁舌收回，实现电磁锁的强制开锁。ds18b20温度传感器用于检测电磁锁的温度，并通过stm32l432kcu6单片机的i/o口输入端将电磁锁的实时温度传输给stm32l432kcu6单片机。stm32l432kcu6单片机内预设有电磁锁的温度值的最大阈值，当电磁锁的实时温度大于电磁锁的温度值的最大阈值时，stm32l432kcu6单片机输出低电平经第一电阻r1至mos开关管的栅极，从而断开mos开关管q1，停止继电器通电，从而防止电磁锁烧坏，同时stm32l432kcu6单片机向上位机发送预警信息，从而提示管理人员检测电磁锁。