基于校园卡的物联网储物柜系统及工作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于校园卡的物联网储物柜系统，包括在储物柜安装的储物柜控制子系统、嵌入式网关子系统和服务器端子系统；本发明结合学校图书馆的具体情况，将每个储物柜联网，实时获取储物柜使用情况，合理有效调度，可以极大的提高柜子的利用率。与此同时，随着RFID技术的迅猛发展，校园一卡通已在大中院校广泛使用，从食堂就餐到超市购物，从门禁管理到图书借阅，射频卡的使用已融入到学校生活的方方面面。因此以校园一卡通为依托，可以完美的实现系统的便利性和安全性。本发明通过将储物柜接入网络，本发明显著提高了储物柜的利用率，通过使用RFID技术以及密码验证模块，极大提高了储物柜的便利性和安全性。
【专利说明】基于校园卡的物联网储物柜系统及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于校园卡的物联网储物柜系统及工作方法，属于嵌入式物联网的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]公共场所的储物柜的应用越来越广泛，安全性和便利性是衡量储物柜好坏的两个重要考量因素。最原始的储物柜需要自带锁具，使用不方便，如果钥匙丢失，还会引起不必要的麻烦。物理锁式的改进型是由储物柜提供锁具和钥匙，使用者投币后存放物品，将柜子锁上才能取出钥匙，取回物品时再插入钥匙。由于钥匙易被复制，物品极易被窃，安全性得不到保障。
[0003]后来随着电子技术的发展，出现了电磁锁储物柜。开锁方式也多种多样。首先是密码型，存放物品后由电脑生成密码并打印出来由使用者保管，或是由使用者自行设置密码，取物时需要输入正确的密码，这种方式安全性较低。其次是条形码型，存放物品后由电脑生成条形码，由使用者保管，取物时刷条形码即可。目前这种方式在超市中应用比较普遍。另外还有生物识别型，主要是通过指纹来识别，这种方式极难造假，安全性高，但也有其弊端，识别率低，成本高昂限制了其使用。
[0004]除了安全性和便利性，高可用性和方便管理也是设计储物柜系统时需要重点考虑的方面。目前大部分公共场所的储物柜都没有接入网络，需要安排专人来现场管理，包括定期清柜、故障处理。以条形码型为例，当使用者丢失条形码时，由于储物柜没有联网，通常使用者需要留下身份证明，管理者才会为其开箱。这样不仅管理效率低下，安全性也得不到保障，很容易引起纠纷。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种基于校园卡的物联网储物柜系统。该系统使用方便、安全、便于管理。
[0006]本发明还提供一种上述物联网储物柜系统的工作方法。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种基于校园卡的物联网储物柜系统，包括在储物柜安装的储物柜控制子系统、嵌入式网关子系统和服务器端子系统；
[0009]所述储物柜控制子系统，包括微控制器、红外传感器和RFID读卡器；所述微控制器为高速51单片机，用以储物柜门电磁锁的开关，同时与服务器端子系统通信，执行服务器端子系统的指令，将储物柜开闭状态上传到服务器端子系统；
[0010]所述红外传感器安装在每个储物柜的底部，用来检测每个储物柜内是否有物品存放，所述微控制器采集所述红外传感器的检测状态，即确定储物柜是否处于使用状态或空闲状态；
[0011]所述RFID读卡器读取识别校园一卡通，并将校园一卡通的卡号信息传给微控制器，由微控制器识别卡片的有效性，所述有效性是指识别该卡片是否为学校服务器端子系统内认证登记的校园卡，所述微控制器将读取到的校园卡信息上传到服务器端子系统:
[0012]如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为存包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为取包状态，并将取包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为取包状态；
[0013]如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为取包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为存包状态，并将存包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为存包状态；
[0014]所述微控制器将该所述每个储物柜的使用状态或空闲状态上传到服务器端子系统，实现储物柜的联网；
[0015]所述嵌入式网关子系统采用基于ARM Cortex M3架构所设计的LM3S8962，其中采用TCP/IP协议，所述TCP/IP协议采用轻量级的LwIP协议栈，串行通信采用RS485 ;所述嵌入式网关子系统负责服务器端子系统与储物柜之间异构网络的通信，所述嵌入式网关子系统与服务器端子系统通信采用以太网，所述嵌入式网关子系统与微控制器通信采用串行通?目;
[0016]所述服务器端子系统包括网站、数据库和中间件；所述网站采用B/S架构，使用J2EE技术开发；所述数据库使用PostgreSQL进行设计,所述中间件使用Java开发；
[0017]其中网站是对外的接口，用户通过网站来完成对储物柜的预约以及管理；数据库存放系统数据，包括校园卡信息、校园卡的存/取包状态、储物柜使用或空闲状态；中间件负责将所述网站的命令发送给嵌入式网关子系统，同时将储物柜使用或空闲状态发送给数据库。
[0018]上述基于校园卡的物联网储物柜系统的工作方法，包括步骤如下:
[0019]I)刷卡存放物品:
[0020]用户利用安装在每个储物柜上的RFID读卡器进行刷卡，微控制器选择当前空闲的储物柜供用户使用；所述微控制器采集所述红外传感器的检测状态，即确定储物柜是否处于使用状态或空闲状态，并将储物柜的实时使用或空闲状态上传至服务器端子系统；
[0021]2)如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为存包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为取包状态，并将取包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为取包状态；服务器端子系统控制微控制器提示用户输入预设的查询密码；
[0022]用户输入密码验证成功后，打开相应的储物柜；若三次输入的密码与预设的查询密码不同，则服务器端子系统锁定该储物柜；锁定后，用户需与系统管理员联系处理；
[0023]如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为取包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为存包状态，并将存包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为存包状态。
[0024]根据本发明优选的，在步骤I)之前，用户通过服务器端子系统中的网站预约使用储物柜，所述服务器端子系统将按照预约时间顺序将储物柜优先安排给预约用户，所述服务器端子系统控制微控制器预留空闲状态储物柜供预约用户使用，预约用户在预约的时间内向RFID读卡器刷已预约的校园卡，系统提供预留的储物柜供用户使用。此处设计的优势在于，适用于储物柜资源紧张的情况。
[0025]本发明法人有益效果:
[0026]本发明所述的一种基于校园卡的物联网储物柜系统，以物联网为核心，其中物联网的核心内涵是将普通物理对象接入网络，实现信息的共享。公共资源的短缺问题是一个需要长期面临的问题。将物联网技术引入到解决资源紧张问题是本发明的一大特色。本发明结合学校图书馆的具体情况，将每个储物柜联网，实时获取储物柜使用情况，合理有效调度，可以极大的提高柜子的利用率。与此同时，随着RFID技术的迅猛发展，校园一卡通已在大中院校广泛使用，从食堂就餐到超市购物，从门禁管理到图书借阅，射频卡的使用已融入到学校生活的方方面面。因此以校园一卡通为依托，可以完美的实现系统的便利性和安全性。
[0027]本发明通过将储物柜接入网络，本发明显著提高了储物柜的利用率，通过使用RFID技术以及密码验证模块，极大提高了储物柜的便利性和安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明所述系统整体框架示意图；
[0029]图2为本发明所述系统网络拓扑图；
[0030]图3为本发明对应储物柜操作流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0032]实施例1、
[0033]如图1、2所示。
[0034]一种基于校园卡的物联网储物柜系统，包括在储物柜安装的储物柜控制子系统、嵌入式网关子系统和服务器端子系统；
[0035]所述储物柜控制子系统，包括微控制器、红外传感器和RFID读卡器；所述微控制器为高速51单片机，用以储物柜门电磁锁的开关，同时与服务器端子系统通信，执行服务器端子系统的指令，将储物柜开闭状态上传到服务器端子系统；
[0036]所述红外传感器安装在每个储物柜的底部，用来检测每个储物柜内是否有物品存放，所述微控制器采集所述红外传感器的检测状态，即确定储物柜是否处于使用状态或空闲状态；
[0037]所述RFID读卡器读取识别校园一卡通，并将校园一卡通的卡号信息传给微控制器，由微控制器识别卡片的有效性，所述有效性是指识别该卡片是否为学校服务器端子系统内认证登记的校园卡，所述微控制器将读取到的校园卡信息上传到服务器端子系统:
[0038]如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为存包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为取包状态，并将取包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为取包状态；
[0039]如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为取包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为存包状态，并将存包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为存包状态；[0040]所述微控制器将该所述每个储物柜的使用状态或空闲状态上传到服务器端子系统，实现储物柜的联网；
[0041]所述嵌入式网关子系统采用基于ARM Cortex M3架构所设计的LM3S8962，其中采用TCP/IP协议，所述TCP/IP协议采用轻量级的LwIP协议栈，串行通信采用RS485 ;所述嵌入式网关子系统负责服务器端子系统与储物柜之间异构网络的通信，所述嵌入式网关子系统与服务器端子系统通信采用以太网，所述嵌入式网关子系统与微控制器通信采用串行通?目;
[0042]所述服务器端子系统包括网站、数据库和中间件；所述网站采用B/S架构，使用J2EE技术开发；所述数据库使用PostgreSQL进行设计,所述中间件使用Java开发；
[0043]其中网站是对外的接口，用户通过网站来完成对储物柜的预约以及管理；数据库存放系统数据，包括校园卡信息、校园卡的存/取包状态、储物柜使用或空闲状态；中间件负责将所述网站的命令发送给嵌入式网关子系统，同时将储物柜使用或空闲状态发送给数据库。 [0044]实施例2、
[0045]如图3所示。
[0046]如实施例1所述基于校园卡的物联网储物柜系统的工作方法，包括步骤如下:
[0047]I)刷卡存放物品:
[0048]用户利用安装在每个储物柜上的RFID读卡器进行刷卡，微控制器选择当前空闲的储物柜供用户使用；所述微控制器采集所述红外传感器的检测状态，即确定储物柜是否处于使用状态或空闲状态，并将储物柜的实时使用或空闲状态上传至服务器端子系统；
[0049]2)如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为存包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为取包状态，并将取包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为取包状态；服务器端子系统控制微控制器提示用户输入预设的查询密码；
[0050]用户输入密码验证成功后，打开相应的储物柜；若三次输入的密码与预设的查询密码不同，则服务器端子系统锁定该储物柜；锁定后，用户需与系统管理员联系处理；
[0051]如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为取包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为存包状态，并将存包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为存包状态。
[0052]实施例3、
[0053]如实施例1所述基于校园卡的物联网储物柜系统的工作方法，其区别在于，在步骤I)之前，用户通过服务器端子系统中的网站预约使用储物柜，所述服务器端子系统将按照预约时间顺序将储物柜优先安排给预约用户，所述服务器端子系统控制微控制器预留空闲状态储物柜供预约用户使用，预约用户在预约的时间内向RFID读卡器刷已预约的校园卡，系统提供预留的储物柜供用户使用。
【权利要求】
1.一种基于校园卡的物联网储物柜系统，其特征在于，该系统包括在储物柜安装的储物柜控制子系统、嵌入式网关子系统和服务器端子系统； 所述储物柜控制子系统，包括微控制器、红外传感器和RFID读卡器；所述微控制器为高速51单片机，用以储物柜门电磁锁的开关，同时与服务器端子系统通信，执行服务器端子系统的指令，将储物柜开闭状态上传到服务器端子系统； 所述红外传感器安装在每个储物柜的底部，用来检测每个储物柜内是否有物品存放，所述微控制器采集所述红外传感器的检测状态，即确定储物柜是否处于使用状态或空闲状态； 所述RFID读卡器读取识别校园一卡通，并将校园一卡通的卡号信息传给微控制器，由微控制器识别卡片的有效性，所述有效性是指识别该卡片是否为学校服务器端子系统内认证登记的校园卡，所述微控制器将读取到的校园卡信息上传到服务器端子系统: 如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为存包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为取包状态，并将取包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为取包状态； 如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为取包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为存包状态，并将存包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为存包状态； 所述微控制器将该所述每个储物柜的使用状态或空闲状态上传到服务器端子系统，实现储物柜的联网； 所述嵌入式网关子系统采用基于ARM Cortex M3架构所设计的LM3S8962，其中采用TCP/IP协议，所述TCP/IP协议采用轻量级的LwIP协议栈，串行通信采用RS485 ;所述嵌入式网关子系统负责服务器端子系统与储物柜之间异构网络的通信，所述嵌入式网关子系统与服务器端子系统通信采用以太网，所述嵌入式网关子系统与微控制器通信采用串行通?目; 所述服务器端子系统包括网站、数据库和中间件；所述网站采用B/S架构，使用J2EE技术开发；所述数据库使用PostgreSQL进行设计,所述中间件使用Java开发； 其中网站是对外的接口，用户通过网站来完成对储物柜的预约以及管理；数据库存放系统数据，包括校园卡信息、校园卡的存/取包状态、储物柜使用或空闲状态；中间件负责将所述网站的命令发送给嵌入式网关子系统，同时将储物柜使用或空闲状态发送给数据库。
2.如权利要求1所述的基于校园卡的物联网储物柜系统的工作方法，其特征在于，该方法包括步骤如下: 1)刷卡存放物品: 用户利用安装在每个储物柜上的RFID读卡器进行刷卡，微控制器选择当前空闲的储物柜供用户使用；所述微控制器采集所述红外传感器的检测状态，即确定储物柜是否处于使用状态或空闲状态，并将储物柜的实时使用或空闲状态上传至服务器端子系统； 2)如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为存包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为取包状态，并将取包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为取包状态；月艮务器端子系统控制微控制器提示用户输入预设的查询密码； 用户输入密码验证成功后，打开相应的储物柜；若三次输入的密码与预设的查询密码不同，则服务器端子系统锁定该储物柜；锁定后，用户需与系统管理员联系处理； 如果服务器端子系统认定该校园卡为认证登记的校园卡，则微控制器向服务器端子系统查询该卡当前的存/取包状态，如为取包，则微控制器判定判定该校园卡刷卡行为存包状态，并将存包状态发送至服务器端子系统内，将该卡存/取包状态更新为存包状态。
3.如权利要求2所述的工作方法，其特征在于，在步骤I)之前，用户通过服务器端子系统中的网站预约使用储物柜，所述服务器端子系统将按照预约时间顺序将储物柜优先安排给预约用户，所述服务器端子系统控制微控制器预留空闲状态储物柜供预约用户使用，预约用户在预约的时间内向RFID读卡器刷已预约的校园卡，系统提供预留的储物柜供用户使用。
【文档编号】H04L29/06GK103944989SQ201410167992
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】王洪君, 唐瑞东, 郝计军, 王光雷, 王琰, 赵化森 申请人:山东大学