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基于低功耗广域网LPWAN的人员定位安全管理?#20302;?pdf

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基于 功耗 广域网 LPWAN 人员 定位 安全管理 ?#20302;?
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摘要
申请专利号:

CN201611088036.5

申请日:

2016.12.01

公开号:

CN106683240A

公开日:

2017.05.17

当前法律状态:

实审

?#34892;?#24615;:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G07C 9/00申请日:20161201|||公开
IPC分类号: G07C9/00; H04L29/06; H04W4/02(2009.01)I; H04W64/00(2009.01)I 主分类号: G07C9/00
申请人: 珠海晶通科技有限公司
发明人: 马德培; 何傲哲
地址: 519085 广东省珠海市高新区哈工大路1号1栋B201
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611088036.5

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.06.09|||2017.05.17

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种基于低功耗广域网LPWAN的人员定位安全管理?#20302;常?#25152;述的人员定位安全管理?#20302;?#21253;括钥匙终端、门锁终端、网关和服务器;所述的钥匙终端通过身份识别绑定与使用者唯一对应,在网关覆盖范围内持续向服务器发送该终端的ID信息,由服务器解析出位置信息;所述的门锁终端根据钥匙终端发出的控制指令进行门锁开关响应;本发明通过LPWAN与网关交互的技术,实现钥匙终端、门锁终端与服务器相连接,人员携带钥匙终端进入区域验证通过后,在区域范围内全自动识别定位追踪及管理人员进出区域权限。本发明应用于人员监控管理和安全管理领域,达到低功耗、低成本全自动室内区域人员安全权限管理。

权利要求书

1.基于低功耗广域网LPWAN的人员定位安全管理?#20302;常?#20854;特征在于,包括钥匙终端、门
锁终端、网关、服务器组成。
2.根据权利要求1所述的基于低功耗广域网LPWAN的人员定位安全管理?#20302;常?#20854;特征在
于,所述的钥匙终端包括主控模块、LPWAN通讯模块、身份识别模块、反馈模块和电源模块。
3.根据权利要求2所述的钥匙终端,其特征在于,所述的主控模块负责控制身份识别模
块和LPWAN通讯模块,对收发的数据进行?#29992;?#31639;法处理,负责控制反馈模块做出响应指令;
LPWAN通讯模块负责根据主控模块发出的控制指令进行数据的收发;身份识别模块负责接
收主控模块的控制指令采集用户身份信息,并将信息反馈给主控模块进行进一步处理;反
馈模块负责接收主控模块发来的控制指令,执行控制指令并呈?#31181;?#20196;结果给使用者;电源
模块负责为主控模块、LPWAN通讯模块、身份识别模块和反馈模块进行供电。
4.根据权利要求1所述的基于低功耗广域网LPWAN的人员定位安全管理?#20302;常?#20854;特征在
于,所述的门锁终端包括主控模块、LPWAN通讯模块、响应模块和电源模块。
5.根据权利要求4所述的门锁终端,其特征在于,主控模块负责控制LPWAN通讯模块收
发信息,对信息数据源进行合法性验证,并控制响应模块做出开关锁指令;LPWAN通讯模块
与网关进行连接,接收到外部传来的工作数据传至主控模块进行验证;响应模块负责接收
主控模块的控制指令,完成开关锁动作;电源模块负责为门锁终端内的主控模块、LPWAN通
讯模块和响应模块供电。
6.根据权利要求3或要求5所述的电源模块,其特征在于,供电模式为内置电源模式,所
述的钥匙终端和门锁终端功耗低,内置电源可长期使用,为整个运作?#20302;程?#20379;驱动电能,使
各模块稳定工作。
7.根据权利要求1所述的基于低功耗广域网LPWAN的人员安全管理?#20302;常?#20854;特征在于,
包括如下操作原理:
(1)钥匙终端用于采集人员标识信息,并通过LPWAN技术连接网关传至服务器,服务器
对该信息进行?#29992;?#24182;存储,当使用者携钥匙使用时,先通过钥匙终端连接网关向服务器发
送身份标识信息,服务器接收到验证请求后,验证通过,确认该人员安全权限信息;
(2)服务器通过网关发送当前人员的安全权限级别和动作指令,网关将信息传至门锁
终端和钥匙终端;
(3)门锁终端执行开关指令,钥匙终端持续发送定位数据,通过网关转发至服务器;
(4)服务器记录钥匙终端的定位数据及门锁终端执行指令的结果;
(5)所述的人员安全管理?#20302;?#22312;网关覆盖范围内运行,自动监控钥匙终端是否离开监
控范围,钥匙终端处于网关覆盖范围内,钥匙终端经验证身份信息后会持续发送定位信息,
当钥匙终端离开运作区域则停止发送数据,服务器停止对该钥匙终端记录定位并使安全权
限失效。

说明书

基于低功耗广域网LPWAN的人员定位安全管理?#20302;?/invention-title>

技术领域

本发明涉及低功耗广域网LPWAN技术及信息安全技术领域,具体涉及一种基于低
功耗广域网LPWAN的人员定位安全管理?#20302;场?br />

背景技术

办公场所由于区域功能性不同,为了保证各个区域的文件安全和保密性,需要对
不同的办公人员设置不同的进入权限,如财务办公室、服务器机房、实验室及档案?#19994;齲?#36825;
些区域都需要对人员进入权限进行管控。

目前传统的人员安全权限管理主要使用集成电路IC卡或身份识别ID卡、或者指纹
录入识别等方式作为人员身份标识,进行安全权限验证,在每个需要验证的位置放置一个
读取终端用以收集信息,验证通过后控制相应开关,并需要人员进行主动操作,当?#20302;?#24212;用
的场景大、关联设备多时,需要用户反复地进行验证操作,造成不便,且多个读取终端形成
组网时,电源及网络布线十分繁杂,不便于统一维护,对于安全要求更高的应用场景,需要
实时对人员进行定位,但传统人员安全权限管理?#20302;?#19981;能满足。

为了实现人员安全管理?#20302;?#30340;实现,室内需实现网络连接,传统实现无线网络连
接的方式包括广域网和局域网两种,广域网主要借助电信运营商的蜂窝网络连接,如3G、4G
和GPRS等,这几种方式均需要给运营商支付高额度的通讯费用,长期使用会耗费大量的通
讯成本;局域网连接方式主要有蓝?#39304;IFI和Zibee等,在复杂的室内环境下,无线路由器的
信号衰减?#29616;兀?#20026;此需要布置大量的无线路由器,同样无法解决通讯成本高的问题。

低功耗广域物联网LPWAN是为物联网应用中通信场景优化的,由电池供电的,低速
?#30465;?#36229;低功耗、低占空比的,以星型网络覆盖的,支持单节点最大覆盖可达100公里的蜂窝汇
聚网关的远程无线网络通讯技术。

基于上述问题及技术背景,本发明提出了基于低功耗广域网LPWAN的人员定位安
全管理?#20302;场?br />

发明内容

本发明意在解决上述传统的人员安全权限管理?#20302;持?#23384;在的多重验证操作繁琐、
无法实时定位追踪、维护成本高、安全性低下的问题,提出了一种基于低功耗广域网LPWAN
的人员定位安全管理?#20302;常?#23545;室内区域进入权限进行管理,并且通过人员实时准确定位实
现室内区域的自动安全监控,真正实现室内低功耗、低成本和大区域的人员安全管理。

本发明的技术方案如下:

基于低功耗广域网LPWAN的人员定位安全管理?#20302;常?#20854;特征在于,包括钥匙终端、门锁
终端、网关和服务器。

所述的钥匙终端包括主控模块、LPWAN通讯模块、身份识别模块、反馈模块和电源
模块。

所述的钥匙终端其主控模块负责控制身份识别模块和LPWAN通讯模块,对收发的
数据进行?#29992;?#31639;法处理,负责控制反馈模块做出响应指令;LPWAN通讯模块负责根据主控模
块发出的控制指令进行数据的收发;身份识别模块负责接收主控模块的控制指令采集用户
身份信息,并将信息反馈给主控模块进行进一步处理;反馈模块负责接收主控模块发来的
控制指令,控制指?#38236;?#20570;出反应;电源模块负责为主控模块、LPWAN通讯模块、身份识别模块
和反馈模块进行供电。

所述的门锁终端包括主控模块、LPWAN通讯模块、响应模块和电源模块。

所述的门锁终端其主控模块负责控制LPWAN通讯模块收发信息,对信息数据源进
行合法性验证,并控制响应模块做出开关锁指令;LPWAN通讯模块与外部通讯设备通过无线
信号连接,接收到外部传来的工作数据传至主控模块进行验证;响应模块负责接收主控模
块的控制指令,完成开关锁动作;电源模块负责为门锁终端内的主控模块、LPWAN通讯模块
和响应模块供电。

所述的电源模块供电模式为内置电源模式,所述的钥匙终端和门锁终端功耗低,
内置电源可长期使用,为整个运作?#20302;程?#20379;驱动电能,使各模块稳定工作。

基于低功耗广域网LPWAN的人员安全管理?#20302;常?#20854;各部分连接的工作原理如下:

(1)钥匙终端用于采集人员标识信息,并通过网关传至服务器,服务器对该信息进行加
密并存储,当使用者携钥匙时,先通过钥匙终端连接网关向服务器发送身份标识信息,服务
器接收到验证请求后,验证通过,确认该人员安全权限信息;

(2)服务器通过网关发送当前人员的安全权限级别和动作指令,网关将信息传至门锁
终端和钥匙终端;

(3)门锁终端执行开关指令,钥匙终端持续发送定位数据,通过网关转发至服务器;

(4)服务器记录钥匙终端的定位数据及门锁终端执行指令的结果;

(5) 所述的人员安全管理?#20302;?#22312;网关覆盖范围内运行,自动监控钥匙终端是否离开监
控范围,当钥匙终端处于网关覆盖范围内时,钥匙终端经验证身份信息后会持续发送定位
信息,当使用者离开网关覆盖范围时,钥匙终端停止发送数据,服务器停止对该钥匙终端记
录定位并使安全权限失效。

本发明实现人员管理自动化,全面使用LPWAN通讯技术,易于建设和部署上线,后
期维护成本低,可根据大、中、小型应用场景的实际需求设置网关的通讯功?#30465;?#25968;量,控制覆
盖范围;搭配不同控制装置完成不同动作任务,后期亦可按需求增加、减少网关数量从而拓
展、缩小?#20302;?#35268;模,灵活性高;网关形成的独立组网与外部网络隔离,门锁终端、钥匙终端与
网关间使用?#29992;?#36890;讯,安全性高;?#20302;?#25972;体功耗要求极低,单个钥匙终端和门锁终端可工作
数年无需进行维护。

附图说明

图1是钥匙终端的结构示意图;

图2是门锁终端的结构示意图;

图3是本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式,?#21592;?#21457;明进行进一步的详细说明。

本发明提出了基于低功耗广域网LPWAN的人员定位安全管理?#20302;常?#26412;发明包括钥
匙终端、门锁终端、网关和服务器。

所述的钥匙终端如图1所示,钥匙终端包括1-1主控模块、1-2LPWAN通讯模块、1-3
身份识别模块、1-4反馈模块、1-5电源模块,钥匙终端各模块运作原理如下:

a.所述1-1主控模块与1-2LPWAN通讯模块、1-3身份识别模块、1-4反馈模块、1-5电源模
块连接,1-1主控模块负责控制1-2LPWAN通讯模块和1-3身份识别模块,对收发的数据进行
?#29992;?#31639;法处理;

]b.所述1-2LPWAN通讯模块负责与网关连接,根据1-1主控模块发出的控制指令进行数
据的收发;

c.优选的,所述1-3身份识别模块采用指纹收集身份标识信息,1-3身份识别模块负责
接收1-1主控模块的控制指令采集用户身份信息,并将信息反馈给1-1主控模块进行进一步
处理;

d.所述1-4反馈模块负责接收1-1主控模块发来的控制指令数据,控制钥匙终端上的指
?#38236;?#21457;出反馈信息,并将执行结果反馈到1-1主控模块,所述钥匙终端的指?#38236;疲?#24403;身份检
验成功正常使用时,指?#38236;?#20142;绿灯提醒使用者,否则将亮红灯提醒使用者;

e.优选的,1-5电源模块为内置电源,由于钥匙终端功耗低,电源功耗低可长期使用,1-
5电源模块负责为1-1主控模块、1-2LPWAN通讯模块、1-3身份识别模块和1-5反馈模块进行
供电。

所述的门锁终端如图2所示,门锁终端包括2-1主控模块、2-2LPWAN通讯模块、2-3
响应模块、2-4电源模块,门锁终端各模块运作原理如下:

f.所述2-1主控模块控制2-2LPWAN通讯模块收发信号,并处理接收到的信号指令,根据
处理结果控制2-3响应模块工作;

g.所述2-2LPWAN通讯模块负责与网关连接,根据2-1主控模块发出的控制指令进行数
据的收发;

h.所述2-3响应模块从2-1主控模块处接收工作指令,根据指令向开关装置发送开关信
号,并将执行结果反馈给2-1主控模块,所述的开关装置,在外部预留接口与智能锁连接;

i.优选的,2-4电源模块为内置电源,由于门锁终端功耗低,电源功耗低可长期使用,2-
4电源模块负责为2-1主控模块、2-2LPWAN通讯模块、2-3响应模块进行供电。

本发明人员定位安全权限管理?#20302;?#24037;作流程如图3所示步骤:

步骤S101:人员通过钥匙终端发送人员身份标识信息;

步骤S102:网关接收人员身份标识信息并向服务器请求验证;

步骤S103:服务器收到验证请求,对人员身份标识信息进行验证,若验证通过,确认该
人员安全权限信息,进入步骤S104;若验证不通过,进入步骤S105;

步骤S104:服务器通过网关发送当前人员的安全权限级别和动作指令;

步骤S105:网关将信息传至钥匙终端和门锁终端;

步骤S106:门锁终端执行开关指令,钥匙终端持续发送定位数据,通过网关转发至服务
器;

步骤S107:服务器记录该钥匙终端定位数据;

步骤S108:监控钥匙终端是否离开监控范围,若是离开监控范围,进入步骤109,若不是
离开监控范围回到步骤S104;

步骤S109:钥匙终端停止发送数据,服务器停止对该终端记录定位并使安全权限失效。

结合附图1、附图2本发明人员定位安全管理?#20302;?#30340;具体操作步骤如下。

优选的,所述的钥匙终端具有唯一的ID,使用者在首次使用钥匙终端前,需在指纹
识别区按压指纹,输入个人的身份信息和录入指纹,该信息数据通过网关传至服务器,通过
主网关的数据经由1-1主控模块的IC进行AES、DES、3DES、RSA、DSA、ECC、MD5、SHA1、HMAC算法
进行?#29992;埽用?#21518;的数据由1-2LPWAN通讯模块进行收发,使个人身份与智能钥匙唯一对应。

当使用者携带钥匙终端进行操作使用前,需在钥匙终端的身份识别区进行指纹识
别,当钥匙终端处在主网关信号接收范围内,钥匙终端的1-2LPWAN通讯模块会向主网关发
送经1-1主控模块的IC?#29992;?#21518;的身份验证信息,将该信息与1-3身份识别模块接收到的指纹
信息进行匹配识别,1-1主控模块对数据进行解码分析,确定指纹信息与钥匙终端?#29992;躀D对
应后,将信息传送到1-4反馈模块,1-4反馈模块接收到指令后,钥匙终端上指?#38236;?#23558;亮绿
灯,表示可正常使用,否则将亮红灯提示。

当使用者进行上述操作身份验证成功后,钥匙终端中1-2LPWAN通讯模块随即开始
有时间间隔的发送?#29992;?#21518;的ID给多个网关进行三角测算,从而得出位置信息,完成定位的
目的,定位信息传到服务器进行记录,同时1-3LPWAN通讯模块也将通过1-1主控模块传送至
反馈模块,1-4反馈模块接收到指令后,钥匙终端上指?#38236;?#23558;亮绿灯,表示可正常使用,否则
将亮红灯提示。

室内场所设置有多个网关,不同的网关控制不同范围区域,当使用者携带钥匙终
端走?#25509;?#26377;进入权限区域门的?#34892;?#33539;围时,钥匙终端的1-2LPWAN通讯模块将信息数据发送
给网关,网关分析将工作数据传送给门锁终端,门锁终端的2-2LPWAN通讯模块接收到工作
数据,将数据交由2-1主控模块验证数据源的合法性,解析得到开关锁的工作指令,然后通
知2-3响应模块执行工作指令,2-1主控模块确认完成信息后经2-2LPWAN通讯模块向网关发
送反馈信息传至服务器和钥匙终端。

此时钥匙终端也收到反馈回来的信息由1-2LPWAN通讯模块传送给1-1主控模块,
再由1-1主控模块将指令发送给1-4反馈模块,1-4反馈模块接收到指令后若门正常打开则
指?#38236;?#23558;亮绿灯表示操作正常,否则将亮红灯提示。

以上所述为本发明的最佳实施例,并不作为?#21592;?#21457;明的限制,凡在本发明的精神
和原理范围内所做的任何修改、等同替换和改进等,均属本发明包含的保护范围内。

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