基于NFC技术的无源智能锁、智能锁系统及控制方法与流程

本发明涉及智能锁技术领域，尤其是涉及一种基于nfc技术的无源智能锁、智能锁系统及锁控制方法。

背景技术：

随着互联网技术的广泛应用，智能传感技器技术和无线传输技术也应用得越来越广泛，在科技高速发展的今天，应用于智能传感技术和无线传输技术的智能电子锁越来越得到大众的认可，并在各个领域发挥了其巨大的作用。现有的智能锁采用设置在锁具内部的电池或通过外接电源提供开锁所需的电能，以实现开锁，但是现有智能锁需要经常更换电池，导致锁具的运维成本较高。

技术实现要素：

本发明提供一种基于nfc技术的无源智能锁、智能锁系统及控制方法，以解决现有智能锁需要经常更换电池，导致锁具的运维成本较高的技术问题。

本发明的第一实施例提供了一种基于nfc技术的无源智能锁，包括：

锁体，以及设置在所述锁体内部的电路板、控制单元、nfc天线、驱动机构、执行机构和储能单元；

所述nfc天线的一端设置于所述锁体的表面，所述nfc天线的一端与所述电路板连接；

所述控制单元设置在所述电路板上；所述驱动机构分别与所述控制单元和所述执行机构连接；所述储能单元分别与所述控制单元和所述nfc天线连接；

所述执行机构包括压力弹簧、锁杆和锁定卡扣，所述锁定卡扣设置于所述锁体的内壁上，所述压力弹簧的一端与驱动机构连接，所述压力弹簧的另一端与所述锁杆连接，所述锁杆的上设置有用于所述锁定卡扣运动的凹槽。

进一步地，所述无源智能锁还包括扬声器，所述扬声器与所述控制单元连接，且所述扬声器设置在所述锁体的内部。

进一步地，所述智能锁还包括安全芯片，所述安全芯片设置在所述电路板上。

进一步地，所述nfc天线包括由金属导线绕制的线圈，以及设置在所述线圈上部的保护盖板。

进一步地，所述驱动机构为超低功耗电机或电磁阀的一种。

本发明的第二实施例提供了一种基于nfc技术的无源智能锁系统，包括移动设备、服务器，以及如上述的无源智能锁；

所述移动设备设置有nfc芯片，所述移动设备分别与所述无源智能锁和所述服务器连接。

本发明的第三实施例提供了一种基于nfc技术的无源智能锁控制方法，适用于上述的无源智能锁系统，包括：

接收所述移动设备发送的射频能量信号，并控制所述nfc天线根据所述射频能量信号自动获取启动能量；

在检测到所述启动能量到达预设阈值后，控制所述驱动机构驱动所述执行机构执行开锁动作，并在所述执行机构完成开锁动作后生成开锁完成信号，并将所述开锁完成信号发送至所述移动设备。

进一步地，所述在检测到所述启动能量到达预设阈值后，控制所述驱动机构驱动所述执行机构执行开锁动作，具体为：

在所述启动能量达到预设阈值后，通过鉴权认证方法对所述移动设备的身份进行认证，在所述移动设备身份认证通过后，控制所述驱动机构驱动所述执行机构执行开锁动作。

本发明提供一种基于nfc技术的无源智能锁，通过在锁体内部设置nfc天线接收外部发送的射频能量实现智能锁的开锁功能，无需再智能锁内部设置电池，能够有效降低因更换电池所需的运维成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于nfc技术的无源智能锁的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于nfc技术的无源智能锁系统的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的基于nfc技术的无源智能锁控制方法的流程示意图。

其中，说明书附图中的附图标识为：

1、锁体；11、nfc天线；12、控制单元；13、储能单元；14、执行机构；141、压力弹簧；142、锁杆；143、锁定卡扣；15驱动机构；2、移动设备；21、nfc芯片；3、服务器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1-2，本发明的第一实施例提供了如图1所示的一种基于nfc技术的无源智能锁，包括：

锁体1，以及设置在锁体1内部的电路板、控制单元12、nfc天线11、驱动机构15、执行机构14和储能单元13；

具体地，锁体外部的外壳使用高性能的合金材料，具有较高的机械强度和耐腐蚀性，从而提高智能锁的安全性和可靠性。作为一种具体的实施方式，所采用的合金材料包括不锈钢材料、铜材和铝合金材料。

nfc天线11的一端设置于锁体的表面，nfc天线11的一端与电路板连接；

控制单元12设置在电路板上；驱动机构15分别与控制单元12和执行机构14连接；监测单元13设置于执行机构14靠近末端的下方，监测单元13与控制单元12连接。

需要说明的是，执行机构的末端为执行机构靠近门体的一端。在本发明实施例中，储能单元13包括一个用于短暂存储电能的超级电容器，电路板通过结构件固定在智能锁的内部，nfc天线11的一端焊接在电路板上，另一端设置于锁体1的表面以接收移动设备2发送的射频能量和nfc数据。nfc天线11与控制单元12电连接，在nfc天线11接收到移动设备2发送的射频能量后，通过智能锁内部设置的电荷泵将射频能量进行提升，并在射频能量到达预设阈值后，控制驱动机构15驱动执行机构14完成开锁动作。在一种具体的实施方式中，驱动机构15包括设置在电路板上的超低功耗电机或电磁阀。

本发明实施例通过设置在锁体1的内部nfc天线接收移动设备2发送的射频能量，并在接收的射频能量到达预设阈值后，控制单元12开始工作，通过控制驱动机构15的旋转和停止，实现开锁功能。本发明实施例通过nfc天线11接收能量瞬间供电实现开锁功能，通过储能单元13短暂存储用于启动控制单元12的能量，通过控制单元12控制驱动机构15的旋转和停止，实现开锁功能，锁体1内部无需设置电池，不仅能够降低锁具的复杂度和成本，还能够有效降低锁具的运维成本。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，执行机构14包括压力弹簧141、锁杆142和锁定卡扣143，锁定卡扣143设置于锁体1的内壁上，压力弹簧141的一端与驱动机构15的输出端连接，压力弹簧141的另一端与锁杆142连接，锁杆142的上设置有用于锁定卡扣143运动的凹槽。

在本发明实施例中，锁定卡扣143用于限制定位锁杆142的位置。具体地，锁杆142上设置有预设长度的凹槽，在锁杆142开锁或解锁时，通过设置在锁体1内壁上的锁定卡扣143在凹槽上运动，从而限定锁杆142的伸缩长度范围，能够有效防止在关锁时锁杆142过度伸展，在开锁时锁杆142过度收缩的情况发生，从而有利于提高锁具内部结构之间的合理性，能够有效提高锁具的可靠性和安全性。

作为一种具体的实施方式，无源智能锁内部还设置有扬声器，在nfc天线接收的射频能量达到预设阈值后，且控制单元控制驱动机构驱动执行机构完成开锁动作后，控制器生成语音提醒指令控制扬声器播放提示音，提醒用户已经完成开锁，能够有效提高用户的开锁体验。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，智能锁还包括安全芯片，安全芯片设置在电路板上，安全芯片与控制单元12连接。

在本发明实施例中，安全芯片内部拥有独立的处理器和存储单元，可存储密钥和特征数据，在移动设备2与智能锁进行交互时，通过安全芯片对交互数据进行加密，并将密钥存储在安全芯片的存储单元中，使得被窃的数据无法解密，从而保护能够有效提高智能锁的安全性和可靠性。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，nfc天线11包括由金属导线绕制的线圈，以及设置在线圈上部的保护盖板。

在本发明实施例中，nfc天线11与具备nfc芯片21的移动设备2进行通讯，并通过线圈产生的nfc信号电磁场获取驱动机构15运作的所需能量，无需在锁具内部设置电源装置。作为一种具体的实施方式，线圈下部还贴附有铁氧体磁性材料。

本发明实施例通过设置在锁体1的内部nfc天线接收移动设备2发送的射频能量，并在接收的射频能量到达预设阈值后，控制单元12开始工作，通过控制驱动机构15的旋转和停止，实现开锁功能。本发明实施例通过nfc天线11接收能量瞬间供电实现开锁功能，锁体1内部无需设置电池，不仅能够降低锁具的复杂度和成本，还能够有效降低锁具的运维成本。

请参阅图2，本发明的第二实施例提供了一种基于nfc技术的无源智能锁系统，包括移动设备2、服务器3，以及上述的无源智能锁；

移动设备2设置有nfc芯片21，移动设备2分别与无源智能锁和服务器3连接。

具体地，服务器3用于对移动设备2的身份的合法性进行检测，以提高无源智能锁系统的可靠性，还用于存储无源智能锁的开\关锁状态，实现对无源智能锁状态的实时监测。

在本发明实施例中，通过nfc天线11接收内置nfc芯片21的移动设备2的射频能量，并将射频能量对应的电压发送给稳压器，稳压器将上述电压发送至锁体1内部的电源电路，当电压达到控制单元12的启动电压后，控制单元12启动工作，并控制驱动机构15驱动执行机构14进行开锁，无需在锁具内部设置电池或供电接口，能够有效降低锁具的运维成本，还能够有效提高锁具的安全性和可靠性，从而降低锁具的维护难度。

本发明的第三实施例提供了一种基于nfc技术的无源智能锁控制方法，适用于上述的无源智能锁系统，包括：

s1、接收移动设备2发送的射频能量信号，并控制nfc天线11根据射频能量信号自动获取启动能量；

s2、在检测到启动能量到达预设阈值后，控制驱动机构15驱动执行机构14进行开锁，并在执行机构14完成开锁动作后生成开锁完成信号，并将开锁完成信号发送至移动设备2。

在本发明实施例中，通过nfc天线11接收内置nfc芯片21的移动设备2的射频能量，并将射频能量对应的电压发送给稳压器，稳压器将上述电压发送至锁体1内部的电源电路，当电压达到控制单元12的启动电压后，控制单元12启动工作，并控制驱动机构15驱动执行机构14进行开锁，无需在锁具内部设置电池或供电接口，能够有效降低锁具的运维成本，还能够有效提高锁具的安全性和可靠性，从而降低锁具的维护难度。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，在检测到启动能量到达预设阈值后，控制驱动机构驱动执行机构执行开锁动作，具体为：

在启动能量达到预设阈值后，通过鉴权认证方法对移动设备的身份进行认证，在移动设备身份认证通过后，控制驱动机构驱动执行机构执行开锁动作。

本发明实施例在启动能量达到预设阈值后，通过鉴权认证方法对移动设备的身份进行认证，进一步保证了移动设备的合法性，从而进一步提高了智能锁系统的安全性和可靠性。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，接收移动设备2发送的射频能量信号，并控制nfc天线11根据射频能量信号自动获取启动能量，还包括：

服务器3根据移动设备2发送的开锁请求信号对移动设备2的合法性进行验证，在验证通过后，移动设备2发送射频能量信号至控制单元12。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，服务器3根据移动设备2发送的开锁请求信号对移动设备2的合法性进行验证，具体为:

根据smi算法生成随机数发送至移动设备2，使移动设备2将随机数进行机密处理得到对应的加密信息，并将加密信息发送至服务器3；

接收加密信息并对加密信息进行解密得到解密信息，判断解密信息与随机数是否一致；

在判断到解密信息与随机数一致后，判断移动设备2为合法，并生成合法性检测通过信号发送至控制单元12。

在本发明实施例中，采用smi算法的对称密钥对移动设备2的进行身份认证，确保移动设备2的合法性，在判断到移动设备2的身份合法后，建立移动设备2与服务器3之间的会话连接，以实现移动设备2与服务器3之前的业务数据传输，并在传输过程中采用特定的密钥对数据进行加密处理，避免非合法移动设备2对系统内锁具进行开锁，能够有效提高开\解锁的安全性和可靠性。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。