本實用新型屬于安防管理技術，具體涉及基于人機交互的鑰匙權限管理設備。

背景技術：

隨著科學技術的日趨成熟，人們試圖為智能鑰匙開辟新的應用領域。當前許多企事業單位對于鑰匙的管理還處在原始的書面記錄，這樣使鑰匙使用記錄難以保存和記錄信息不清晰，而且一旦出事核查費時費事；同時，人為因素大，鑰匙管理制度人為執行難，書面登記信息不實；鑰匙的領用、歸還、存放等環節不能有效的監管。特別是一些特別重要的部門如監獄、銀行、部隊等加強鑰匙的監管更為重要。針對這些情況，近幾年也出現了一系列基于電子技術和信息技術的智能鑰匙管理系統，使得鑰匙的集中管理變得更加高效、便捷。代表性的主要有以下幾種:一是采用鑰匙柜代替傳統的鑰匙盤，同時在鑰匙柜上帶有指紋識別模塊，只有得到授權的用戶才能使用鑰匙;二是給鑰匙加上ID標簽，用戶可以直接進入取用鑰匙，由低頻近距離RFID讀卡器記錄鑰匙被取用的信息;三是利用計算機技術和網絡等技術對鑰匙ID身份信息實現本地和遠程管理，使得鑰匙管理變得更為方便、可靠。

綜觀上述三種代表性的鑰匙管理系統，第一種鑰匙本身無任何身份ID信息，第二種用戶可直接進人，且低頻讀卡器對鑰匙標簽的讀寫距離很近，不便管理大量的鑰匙，第三種著重于鑰匙本身的信息化管理，但和用戶信息的關聯程度不是很緊密。總體上，現有的鑰匙管理系統技術，要么著重管理用戶身份信息，要么著重管理鑰匙身份信息，未能將這兩者緊密聯系起來，功能上較為單一、不夠全面，智能化和信息化程度也不是很高。因此，從整體上看，現有的系統存在一定的不足。

技術實現要素：

本實用新型所要實現的目的是：基于人機交互的鑰匙權限管理功能，依據用戶所需要管理的鑰匙以及使用人員的具體情況，為每一個使用人員劃分鑰匙的使用權限，并完成相應的鑰匙管理工作。

為了實現本實用新型的目的，提出以下技術方案：

一種智能鑰匙柜，其特征在于，所述智能鑰匙柜包括：柜體部分、用戶交互部分、控制器和主電源，

所述柜體部分包括：主柜體1、二層門2、主柜門22和小柜門23，所述主柜體1底部設置電源接口7、USB接口和LAN接口8；所述二層門2上設置鑰匙單元組3，所述小柜門23的內倉中附有主柜門22的受控機械鎖5；

所述用戶交互部包括：電阻式觸摸屏10，用于承載用戶操作系統完成與用戶操作信息交互；RFID模塊11，用于鑰匙信息讀取；指紋讀取模塊，用于讀取用戶提供的指紋信息；音頻模塊18，用于播放音頻信息；

所述控制器包括以ARM11芯片作為主處理器的Tiny6410嵌入式核心板ARM主控板14和下位機控制模塊，其中，

所述ARM主控板14內搭載Windows CE操作系統，運行智能鑰匙柜的用戶操作管理程序；

所述ARM主控板14的232指紋識別接口通過RS-232通訊連接線與指紋讀取模塊相連接，識別用戶指紋，顯示屏接口通過顯示屏排線與電阻式觸摸屏10相連接，控制操作系統與用戶操作信息的交互；并分別與所述主柜體1的LAN接口8和USB接口9以延長線的形式相連接，完成與外界的網絡和USB串口通訊；

所述下位機控制模塊包括下位機主控板16，所述下位機主控板16是下位機控制模塊的控制核心，下位機主控板16的P10接口通過232交叉線與ARM主控板14的232通訊接口相連接，以RS-232通訊協議進行通訊；并對用戶交互部分的各個受控部件進行指令控制，并通過延時繼電器13的通斷控制實現對所述受控機械鎖5的開關控制；

所述主電源20位于所述小柜門23的內倉中，為控制器提供12V直流的電源供電，并通過電源接口7充電。

所述指紋讀取模塊分為兩部分，一部分是位于智能鑰匙柜外側的指紋讀取器12，負責與用戶進行直接的指紋錄入的人機交互操作；另一部分是位于智能鑰匙柜小柜門23內側的指紋讀取電路19，將指紋讀取器錄12入的用戶指紋模擬信號進行A/D轉換處理，并將信號傳輸到控制器。

所述音頻模塊18位于小柜門23內側，負責接收來自控制器發來的音頻信號，并通過位于小柜門23內罩的喇叭將音頻信息進行播放。

所述受控機械鎖5與主控板之間有一組IO線連接，實時檢測柜門的開關狀態。

所述下位機主控板16與鑰匙單元組3的每個鑰匙單元以串聯的方式連接，通過RS-485通訊協議的附加地址位的485指令，對鑰匙單元組3的每一個鑰匙單元完成獨立控制。

所述RFID模塊位于小柜門23外側的中部，負責與用戶所持待歸還的鑰匙進行RFID的信息讀取。將鑰匙內的RFID編號讀取并傳輸到下位機主控板16。

所述二層門2的左右兩側各有一個機械鎖，用于鎖定二層門2；所述主柜體1的底部設有小柜門鎖6，用于鎖定小柜門23。

所述主柜體1設有燈槽，布有一條LED箱體照明燈帶4。

所述柜體1底部具有點陣式的通風口21，確保柜體內部的空氣流通，便于散熱。

本實用新型的優點：

實現了智能化管理用戶信息，準確識別用戶信息并提供基于權限的智能鑰匙管理服務；

相對其他鑰匙柜體積更加小巧，節省空間；

將鑰匙信息與使用人員對應，把管理鑰匙的責任與用戶信息相掛鉤，大大提高了鑰匙管理過程中的安全性；

智能鑰匙柜外殼采用碳鋼材質，堅實可靠，具有一體化，運行可靠，維護成本低，安裝便捷等特點；

基于ARM處理器的智能控制系統，配備指紋識別，RFID通訊等功能，實現了智能化人機信息交互下的高效率鑰匙安全管理。

附圖說明

圖1為智能鑰匙柜的主視圖；

圖2為智能鑰匙柜的右軸測圖；

圖3為智能鑰匙柜主柜體的底部視圖；

圖4為智能鑰匙柜的左軸測圖。

其中：

具體實施方式

本實用新型的智能鑰匙柜主要包括如下部分：鑰匙柜主柜體，用戶交互部分，控制器部分，下位機部分，主電源，散熱風扇和接線端子。

如圖1和圖2所示，鑰匙柜的主柜體1是鑰匙柜的主體結構，內有二層門2，48個鑰匙單元陣列。于二層門2的左右兩側，各有一個機械鎖，用于鎖定二層門2。二層門2的頂部上方，主柜體1設有燈槽，布有一條LED照明燈帶4。在柜體的小柜門23內倉中，附有主柜門22的受控機械鎖5和主電源20。

在主柜體1右側的小柜門23外側，是用戶交互部分，設置了此部分所涉及的電阻式觸摸屏10，RFID模塊11和指紋讀取器12。

在圖3中，可以看到在主柜體1的底部，設有用于鎖定小柜門23的小柜門鎖6，電源接口7，LAN口8，USB接口9。為保證柜體內部的空氣流通，便于散熱，柜體底部也設計了點陣式的通風口21。

在圖4中，小柜門23內側上方放置著鑰匙柜的主控制器ARM主控板14。通過顯示屏排線，將ARM主控板14的顯示屏接口與小柜門23外側的電阻式觸摸屏10相連接。電阻式觸摸屏10完成與用戶操作信息交互的功能。通過3.5mm音頻線將ARM主控板14的音頻接口與音頻模塊18相連接，用于播放系統提示音。通過RS-232通訊連接線，將ARM主控板14的232指紋識別接口與指紋讀取模塊19相連接。指紋讀取電路19與小柜門23外側下方的指紋讀取器12構成了指紋讀取模塊，用于讀取用戶提供的指紋信息，并將其傳輸給ARM主控板14，用于鑰匙柜管理系統識別用戶身份。電阻式觸摸屏10、音頻模塊18和指紋讀取模塊18構成了ARM主控板14的外設部分。除此之外，主電源20為ARM主控板14提供了12V直流的電源供電。ARM主控板14的網絡LAN接口和USB接口也分別與主柜體1的LAN接口8和USB接口9以延長線的形式相連接，用來完成與外界的網絡和USB串口通訊。

ARM主控板14與下位機主控板16是以RS-232通訊協議進行通訊的，通過232交叉線將ARM主控板14的232通訊接口與下位機主控板16的P10接口相連接。下位機主控板16由主電源20直接提供12V的直流電源供電。受控機械鎖5受到下位機主控板16直接控制，用于管理主柜門22的打開和鎖定。在受控機械鎖5與下位機主控板16中間串接了一個延時繼電器13（延時時間大致設置在100ms），用于屏蔽錯誤的開門信號。受控機械鎖5共有4根接線。用于檢測并反饋傳輸當前門鎖狀態的白線與藍線構成一組回路。分別與下位機主控板16的IO和GND接口相連接。用于接收門鎖打開信號的黑線和紅線構成一組回路。黑線與下位機主控板16的GND接口連接。由于需要與延時繼電器13串接，受控機械鎖5的紅線需要與延時繼電器13的5號接線端相連接。另將延時繼電器13的9號接線端與下位機主控板16的MAG接口。此外，延時繼電器13自身需要12V直流供電，因此將1延時繼電器13的14號接線口與下位機主控板16的12V接口相連接，13號接線端與下位機主控板16的GND接口連接。照明燈帶4有兩根接線，黑色線接下位機主控板16的GND接口，紅色線接下位機主控板16的LED接口。箱體內照明可以受到下位機主控板16的繼電器控制。另有兩根接線與RFID模塊11相連接，用于讀取用戶所取鑰匙中的RFID信息。

下位機主控板16上有兩組485端口P3和P4，P3為485通訊的獨立電源接口，只通過主電源20接通12V和GND，為通訊提供供電。P4接口的B、A、GND、12V分別與鑰匙柜上的48號鑰匙單元3的P3接口的B、A、GND、12V對應連接。自48號鑰匙單元3開始，剩余的47個鑰匙單元3也以此規則，將P4與P3接口逐個串接。完成了48個鑰匙單元3以及下位機主控板16基于RS-485通訊協議的串接485通訊方式。在預先協定好的485命令規則的基礎上，實現了系統基于地址的對于48個鑰匙單元3的獨立控制。

此外，散熱風扇15收到電源的直接供電，開機運行，為柜體內部散熱。為使柜體內部的接線更加安全美觀，使用接線端子17，將接線按照固定的規則連接。

從操作管理程序實現的功能看，智能鑰匙柜實現的功能主要包括以下幾部分：管理員及普通用戶的登陸與注銷、用戶管理、鑰匙的存取、鑰匙的使用記錄查詢以及系統設置。

管理員及普通用戶的登陸與注銷。首次登陸，需要使用預設的登錄密碼進入智能鑰匙柜管理系統。后續登陸時，已在用戶管理中添加的管理員與普通用戶均可通過指紋方式登陸到智能鑰匙柜管理系統。并可以在完成操作后主動注銷自己的登陸賬戶。如果賬戶處于登錄狀態下3分鐘沒有任何操作，也將自動注銷當前賬戶。

鑰匙的存取，是管理員及普通用戶根據由管理員預先在用戶管理中劃分好的用戶鑰匙管理權限，對指定的單個或者多個鑰匙進行獲取與歸還的操作。

用戶管理，鑰匙記錄查詢以及系統設置。這三部分屬于管理員權限下可以使用的功能。用戶管理中，管理員可以對用戶信息進行創建，刪除，修改，查詢的操作。用戶的基本信息包括用戶編號，用戶姓名，所屬部門，用戶級別，操作時限，用戶指紋以及用戶鑰匙管理權限。其中用戶級別，包括管理用戶和普通用戶，用于區分管理員和普通用戶的不同權限。

在鑰匙查詢記錄的頁面中，管理員可以查詢過去一段時間內所有用戶對該智能鑰匙柜的鑰匙的存取操作記錄。記錄內包含鑰匙信息，日期時間，存取狀態，用戶姓名等記錄信息。查詢方式可以按用戶查詢，也可以按鑰匙查詢。兩種查詢方式都需要給出指定的查詢時間范圍。完成后即可獲得想要所需的查詢記錄。

系統設置，是智能鑰匙柜在使用之初以及后期運行維護過程中，管理員對只能鑰匙柜的設置操作界面。該界面內包含鑰匙信息管理，RFID的匹配與讀取，網絡參數設置，日期時間設置。在鑰匙信息管理子界面中，管理員可以對每一把鑰匙添加備注信息。RFID的匹配與讀取，是對下位機鑰匙單元管理模塊（以下簡稱鑰匙單元）中鑰匙扣內的RFID信息的讀取與管理的操作。鑰匙柜同樣可以通過網絡連接，在PC主機上對鑰匙管理信息、用戶信息等數據進行管理。對此，管理員可以在網絡參數設置的選項內對其進行配置。最后，針對用戶對鑰匙的操作使用權限，管理員需要對系統時間進行校準設置。