CN111474867A - 一种检测开关门行为的低功耗无线系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种检测开关门行为的低功耗无线系统，包括若干检测模块、若干无线控制网关、信号中继网关和信号管理平台，所述无线控制网关和所述信号中继网关通过无线信号通讯连接，所述信号中继网关和信号管理平台数据通讯连接；每一个所述检测模块分别控制连接对应的一个所述无线控制网关，每一所述检测模块分别用于监测门的开或闭，所述检测模块根据监测结果控制所述无线控制网关产生或不产生无线信号；本设计系统结构简单，安装、维护方便，适用于广泛的密闭空间的管理。本发明还公开了利用该系统的检测开关门行为的方法。

Description

一种检测开关门行为的低功耗无线系统及方法

技术领域

本发明涉及物联网传感器技术和人机交互领域，具体为一 种检测开关门行为的低功耗无线系统。

背景技术

随着经济的发展，人均使用土地资源日益匮乏，企业或办 公楼里逐渐兴起共享会议室的行动，通过共享房间，可以极大 地提高资源的使用效果，但是随之也带来一些困扰：当想要用 某个会议室时，去到才发现该会议室已经被占用，这种情况也 会发生在公用试衣间、公厕等密闭空间。如何能够准确获知共 享房间的使用状态已经是企划者迫切需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术提出的问题，本发明提供一种检测开关 门行为的低功耗无线系统，通过准确地检测开关门行为并且通 过无线传输同步到设备管理平台，能够实现基于传感器的空间 管理、提高空间的使用效率、获取空间的使用情况以及使用者 的停留时间等等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种检测开 关门行为的低功耗无线系统，包括若干检测模块、若干无线控 制网关、信号中继网关和信号管理平台，所述无线控制网关和 所述信号中继网关通过无线信号通讯连接，所述信号中继网关 和信号管理平台数据通讯连接；每一个所述检测模块分别控制 连接对应的一个所述无线控制网关，每一所述检测模块分别用 于监测门的开或闭，所述检测模块根据监测结果控制所述无线 控制网关产生或不产生无线信号；所述信号中继网关持续地检 测其无线覆盖能力内的所有所述无线控制网关的无线信号(广 播信息)，并且把检测到的每个无线控制网关的无线信号作为 数据上报至所述信号管理平台。

可选的，所述检测模块包括磁感应开关，所述磁感应开关 串联/并联于所述无线控制网关的供电电路上，通过在门上安装 磁铁，磁感应开关安装在门框上，关门上锁行为使磁铁接近磁 感应开关时，所述磁感应开关使所述无线控制网关的供电电路 闭路；一旦解锁，所述磁铁远离磁感应开关时，磁感应开关回 复初始形状，所述磁感应开关使所述无线控制网关的供电电路 闭路开路；所述信号中继网关持续地检测其无线覆盖能力内的 所有所述无线控制网关的无线信号，并且把每个无线控制网关 的无线信号出现和消失的时间作为数据上报至所述信号管理平 台；所述无线控制网关产生无线信号出现代表对应的门已上锁/ 解锁，无线广播信号消失代表对应的门已解锁/上锁(根据串/ 并联电路实际设置而定，通过串联方式，磁感应开关的关/开控 制无线控制网关供电电源通/断，这是最直观的方式；磁感应开 关并联在无线控制网关两端，磁感应开关的关可控制无线控制 网关的供电电源短路；也可采用其他控制电路，磁感应开关只 是对控制电路进行通断产生电平的变化从而唤醒无线控制网关 进入工作状态)；所述信号管理平台汇总所有所述检测模块的 开关门事件并且对应所述检测模块的安装信息保存在数据库 中。作为本方案的另一个构思，基于门和门框的接触活动原理， 所述检测模块也可以采用限位开关、接触开关等等。

可选的，所述检测模块还包括有压力传感器，所述压力传 感器数据连接所述无线控制网关，该检测模块是电池或电源供 电(可选项)的模块，它检测开关门的信号；根据扩展需要， 它还接收额外的传感器的数据，如烟雾传感器、温度传感器等 等；为了经济地安装多个装置，检测模块与无线控制网关数据 传输的无线协议只是短距离发送；通过在门/门框上安装可恢复 形变的阻尼器，所述压力传感器监测所述阻尼器的形变，所述 检测模块读取压力传感器变化值并与预设的门槛值进行比对 (当压力数值为零，判定门在打开状态；当压力数值不为零但 小于设定值，判定门在虚掩关闭状态；当压力数值大约设定值，判定门在上锁状态)，最终判断门的状态，然后通过特定的信 号处理、转换电路，将数据传输至无线控制网关处进行广播。

可选的，所述信号管理平台提供有标准的数据输出接口(可 以是数据库查询语言SQL或者其它API编程接口)，供上层的 业务系统进行查询和统计。

可选的，所述无线控制网关可以使用低功耗蓝牙(BLE)技术 或者WIFI或者ZigBee无线通讯技术来产生无线信号，服务标 识信号和工作状态。

可选的，所述信号中继网关可以使用LAN局域网或者WIFI 或者高速移动数据传输(4G、5G)与所述信号管理平台通讯连接。

可选的，所述无线控制网关可以驱动额外的功能电路，显 示空间占用信息；激活通过不同类型的控制和传感电路。

可选的，所述无线控制网关可以接受来自信号管理平台的 控制指令并且返回结果。

本发明还公开一种检测开关门行为的方法，采用上述的一 种检测开关门行为的低功耗无线系统，将所述检测模块安装在 待检测的门上，门在开启状态下，无线控制网关不发送信号， 门在关闭状态下，所述检测模块控制所述无线控制网关发送无 线信号；通过查询所述信号管理平台关于所述无线控制网关的 无线信号的产生或消失的时间，判定门的关闭或开启。

本发明的有益效果是：本设计系统结构简单，安装、维护、 操作方便，适用于广泛的密闭空间的管理；在不影响原来门锁 正常工作的前提下，提供了一种可靠的远程检测人类开关门行 为的机制，极大地方便了对公用空间的管理。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的一种实施例的结构平面布置图；

图3为本发明的设计逻辑原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

如图1至图3所示，一种检测开关门行为的低功耗无线系 统，包括若干检测模块、若干无线控制网关、信号中继网关和 信号管理平台，所述无线控制网关和所述信号中继网关通过无 线信号通讯连接，所述信号中继网关和信号管理平台数据通讯 连接；每一个所述检测模块分别控制连接对应的一个所述无线 控制网关，每一所述检测模块分别用于监测门的开或闭，所述 检测模块根据监测结果控制所述无线控制网关产生或不产生无 线信号；所述信号中继网关持续地检测其无线覆盖能力内的所 有所述无线控制网关的无线信号，并且把每个无线控制网关的 无线信号出现和消失的时间作为数据上报至所述信号管理平 台；所述无线控制网关进行无线广播信号出现代表对应的门已 上锁/解锁(根据串联电路实际设置而定)，无线广播信号消失 代表对应的门已解锁/上锁；所述信号管理平台汇总所有所述检 测模块的开关门事件并且对应所述检测模块的安装信息保存在 数据库中。其中，如图1所示，检测模块和无线控制网关可以 是一体的，安装在门上的装置；如图3所示，每个检测模块通 过无线控制网关与信号中继网关通信，因为使用无线控制网关 避免布线；比如，公用卫生间每个间隔都有这样的装置；无线 控制网关采用现有市面上灰色圆型的无线接发器。

可选的，所述检测模块还包括有压力传感器，所述压力传 感器数据连接所述无线控制网关，该检测模块是电池或电源供 电(可选项)的模块，它检测开关门的信号；根据扩展需要， 它还接收额外的传感器的数据，如烟雾传感器、温度传感器等 等；为了经济地安装多个装置，检测模块与无线控制网关数据 传输的无线协议只是短距离发送；通过在门/门框上安装可恢复 形变的阻尼器，所述压力传感器用于监测所述阻尼器的形变， 压力传感器检测压力变化换成电阻值变化，通过转换电路把电 阻值换成电压变化，再使用D/A模数转换把电压变为数值，最 后传输至所述无线控制网关；所述检测模块读取压力传感器变化值并与预设的门槛值进行比对(当压力数值为零，判定门在 打开状态；当压力数值不为零但小于设定值，判定门在虚掩关 闭状态；当压力数值大约设定值，判定门在上锁状态；该设定 值出厂前与阻尼器一同进行校准设置)，最终判断门的状态， 然后通过特定的信号处理、转换电路，将数据传输至无线控制 网关处，控制无线控制网关进行广播(压力传感器产生的数据 可以作为无线信号传输的数据，也可以通过一些功能模块，单 独实现对无线控制网关的电路控制)。

可选的，所述信号管理平台提供有标准的数据输出接口(可 以是数据库查询语言SQL或者其它API编程接口)，供上层的 业务系统进行查询和统计。

可选的，所述无线控制网关可以使用低功耗蓝牙(BLE)技术 或者WIFI或者ZigBee无线通讯技术来产生无线信号，服务标 识信号和工作状态。

可选的，所述信号中继网关可以使用LAN局域网或者WIFI 或者高速移动数据传输(4G、5G)与所述信号管理平台通讯连接。

可选的，所述无线控制网关可以驱动额外的功能电路(例 如报警功能电路，举例说明：密闭空间中存在一个开关按钮； 当门上锁后，此按钮才接通进行工作，用于发送紧急求助信号； 还有，烟雾感应器用于定位此空间的空气中烟雾、一氧化碳浓 度；多次使用后，喷洒香水)，显示空间占用信息；激活通过 不同类型的控制和传感电路，所述无线控制网关可以接受来自 信号管理平台的控制指令并且返回结果(例如：管理平台询问 无线控制网关下面的检测模块电量如何，此询问指令将有无线 控制网关在发现了检测模块后才能获得数值并且返回；信号管 理平台告诉无线控制网关检测模块的MAC地址/或其它标志变化或者UUID等特征值，这样无线控制网关能够正确辨识所属的 检测模块。更多地可以结合上面所述的额外的功能电路)。

如图2所示，所述检测模块选用阻尼器以及压力传感器和 磁铁以及磁感应开关配对使用，压力传感器和磁感应开关通过 金属导线与无线控制网关形成串联电路；默认地，门的活动部 分受到阻尼器101的阻挡无法达到闭合位置。当有人需要关门 并且上锁，此时需要克服阻尼器101的阻力，把门的活动部分 推至闭合位置，并且通过上锁以持续的关门。当门的活动部分 处于闭合状态，阻尼器101将向压力传感器102施加持续可检 测的压力，其压力差异通过金属导线以电信号输出；同时，磁 铁103和磁感应开关104互相足够靠近是磁感应开关104闭合， 其闭合状态通过金属导线输出。无线控制网关105由电池驱动， 并且平常处于断电或深度休眠状态。通过压力传感器102的电 信号或磁感应开关104输出的电信号，比如高电平或者电路闭 合，能够唤醒无线控制网关105至工作状态。当无线控制网关105在工作状态，无线控制网关105将通过低功耗蓝牙协议BLE 或者WIFI广播其无线标识ID。当人为解锁，阻尼器101的弹性 恢复把门的活动部分推离闭合位置；压力传感器102和磁感应 开关104将产生变化，相应的电信闭合信号将改变为断开；无 线控制网关105通过金属导线接收到电路断开的信号，重新进 入断电或深度休眠状态。信号中继网关20是以特定的时间间隔， 比如一秒，扫描指定频道的低功耗蓝牙BLE广播信号或者WIFI 广播信号。一旦发现与预先配置无线广播ID相同的信号，信号 中继网关105将把无线广播ID通过另外一个网络接口，LAN、 WIFI、高速移动数据4G/5G，以TCP封装的形式上报特定无线 控制网关105信号出现的事件给指定IP地址的信号管理平台30 的特定端口，并且在收到信号管理平台30确认收到后才停止重 新发送；一旦发现正在广播的无线控制网关105标识ID消失， 信号中继网关20将再次上报该无线控制网关105信号消失事 件。信号管理平台30把每个无线控制网关105的广播信号出现 事件记录在数据库，并且通过与人工预先录入的无线控制网关105安装地点信息关联。信号管理平台30提供增加、修改、删 除无线控制网关105广播ID和安装位置的功能；信号管理平台 30提供SQL数据库查询或者API编程接口，如JSON，给上层的 业务系统进行条件查询。

本方案还公开一种检测开关门行为的方法，方法如下：

门在未关闭状态下，受阻尼器101的作用，不在关门闭锁 状态；因此，磁感应开关104的检测电路处于断开状态，无线 控制网关105处于断电或深度休眠状态，不发送信号；只有使 用者有意识地给门上锁，才能克服阻尼器101的反作用力；使 压力传感器102检测到持续并且明显区分于无上锁状态的压力； 使磁感应开关104与磁铁103足够靠近，以获得足够的磁吸力 并接通开关；此时，无线控制网关105处于加电状态或从深度 休眠状态唤醒，发送门关闭的信号；同时，压力传感器102可 以传递门活动部分作用于阻尼器101的压力，以判断门是否虚 掩；当使用者对门解锁，阻尼器101将门的活动部分推回初始 状态；无线控制网关105停止发送无线信号，作为开门的信号。 通过查询所述信号管理平台关于所述无线控制网关的无线信号 的产生或消失的时间，判定门的关闭或开启。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此 限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明 说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵 盖的范围内。

Claims (7)

1.一种检测开关门行为的低功耗无线系统,其特征在于，包括若干检测模块、若干无线控制网关、信号中继网关和信号管理平台，所述无线控制网关和所述信号中继网关通过无线信号通讯连接，所述信号中继网关和信号管理平台数据通讯连接；每一个所述检测模块分别控制连接对应的一个所述无线控制网关，每一所述检测模块分别用于监测门的开或闭，所述检测模块根据监测结果控制所述无线控制网关产生或不产生无线信号。

2.根据权利要求1所述的一种检测开关门行为的低功耗无线系统，其特征在于，所述检测模块包括磁感应开关，所述磁感应开关串联/并联于所述无线控制网关的供电电路上。

3.根据权利要求2所述的一种检测开关门行为的低功耗无线系统，其特征在于，所述检测模块还包括有压力传感器，所述压力传感器数据连接所述无线控制网关。

4.根据权利要求1所述的一种检测开关门行为的低功耗无线系统，其特征在于，所述信号管理平台提供有标准的数据输出接口。

5.根据权利要求1所述的一种检测开关门行为的低功耗无线系统，其特征在于，所述无线控制网关可以使用蓝牙或者WIFI或者ZigBee来产生无线信号。

6.根据权利要求1所述的一种检测开关门行为的低功耗无线系统，其特征在于，所述信号中继网关可以使用LAN局域网或者WIFI或者移动数据传输与所述信号管理平台通讯连接。

7.一种检测开关门行为的方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一所述的一种检测开关门行为的低功耗无线系统，将所述检测模块安装在待检测的门上，门在开启状态下，无线控制网关不发送信号，门在关闭状态下，所述检测模块控制所述无线控制网关发送无线信号；通过查询所述信号管理平台关于所述无线控制网关的无线信号的产生或消失的时间，判定门的关闭或开启。

Images