一种智能门系统及智能供电方法

技术领域

本发明属于智能家居技术领域，尤其涉及一种智能门系统及智能供电方法。

背景技术

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。其中，智能门作为智能家居中的重要环节之一，对于智能家居系统的构建、住户安全性以及住户操作体验有着十分重要的影响。

随着技术的发展，智能门方面的技术也得到了长足的发展。为了丰富智能门的功能，除了为智能门配置智能门锁之外，还配置了智能猫眼、智能显示屏等组件，令智能门在具备了智能开关功能之外还具备门外场景监控、门禁对讲等诸多功能，方便了人们的生活。

由于智能门上的用电组件在逐渐增多，因此对智能门的供电方式以及供电稳定性等提出了越来越高的要求。当前条件下，智能门系统为有线供电的方式，具体地：电源线经由门框的线孔穿出再由门边缘的线孔穿入，之后电源线与各独立的用电组件连接，向各用电组件供应电能。

上述供电结构及供电方式存在如下缺陷：1)当某些因素(如停电等)导致电源线无法供电时，智能门上的各用电组件发生断电，导致智能门的相关功能丧失，甚至导致无法开门等极端情况，即使配置了电池，也涉及到对电池进行更换等问题；2)随着智能门的使用次数增多(指开关门次数)，电源线发生反复弯折，容易导致电源线老化、破损甚至折断，导致智能门供电失效，需要进行维修。

上述智能门供电方面的缺陷导致用户体验下降，因此需要对智能门系统以及供电的方式提出创新设计，解决现有门结构以及供电方式的不足。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、保证智能门上各用电组件的供电稳定性、避免电源线断线故障问题的智能门系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种智能门系统包括门框系统和门上系统；门框系统包括门框控制模块、用于对电源进行变压和整流处理的电源处理模块、电能发送线圈及用于将直流电转换为交流电并向电能发送线圈输送的直交流转换模块，电源处理模块和直交流转换模块均与门框控制模块连接，电能发送线圈与直交流转换模块连接；门上系统包括门上控制模块、电能接收线圈及用于将接收到的交流电转换为直流电的交直流转换模块、可充电电池及电池管理模块、无线通信模块、智能显示屏组件和智能猫眼组件，交直流转换模块、电池管理模块、无线通信模块、智能显示屏组件和智能猫眼组件均与门上控制模块连接，电能接收线圈与交直流转换模块连接，可充电电池与电池管理模块连接，还包括与门上控制模块连接的智能门锁组件、锁执行器组件和开门器组件；门关闭后，电能发送线圈与电能接收线圈贴近，构成磁耦合共振通路。

本发明的优点和积极效果是：

本发明提供了一种结构设计合理的智能门系统，与现有的智能门系统相比，本发明中通过将智能门系统划分为门框系统和门上系统，并且令门框系统采用无线充电的方式向门上系统供电，解除了门上系统对于电源线的依赖，因此解决了传统有线供电方式下存在的由于需要在门框和门上进行电源线穿孔布设导致的安装繁琐以及对门结构产生破坏的问题以及电源线长期使用时产生的老化折断问题，令智能门系统工作更加可靠。通过令门上系统包括可充电电池，实现了对电能的存储，这样在系统断电状态下门上系统不会发生断电，仍然能够保证智能门系统处于正常的运转状态，因此本智能门系统在极端情况下不会出现功能丧失的问题，用户体验更好。同时，可充电电池采用无线充电的方式接收并存储电能，也解决了需要频繁更换电池的烦恼。

优选地：门框系统还包括用于检测门是否处于关闭状态的检测模块，检测模块与门框控制模块连接。

本发明的另一个目的是提供一种前述智能门系统的智能供电方法，通过优化智能供电的方法，在保证智能门系统稳定运行的基础上提升用户的使用体验。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种前述智能门系统的智能供电方法包括以下步骤，

(1)关闭智能门，门框系统的电能发送线圈和门上系统的电能接收线圈构成磁耦合共振通路，门框系统向门上系统供电；

(2)在磁耦合共振通路导通的情况下，门上系统将获取的电能直接向各用电组件供电同时向可充电电池充电，当可充电电池的电量达到满电状态时，门上系统停止充电；

(3)当系统断电或者智能门处于开启状态时，门上系统利用可充电电池中储存的电能向各用电组件供电，在此状态下，门上系统检测可充电电池的电量；

当可充电电池的电量大于等于m时，判断处于电量充足状态，此时门上系统进入高应用性模式，当可充电电池的电量大于等于n且小于m时，判断处于电量适中状态，此时门上系统进入正常应用模式，当可充电电池的电量小于n时，判断处于低电量状态，此时门上系统进入低功耗模式。

本发明的优点和积极效果是：

本发明提供了一种智能门系统的智能供电方法，在本智能供电方法中采用无线充电的方式通过门框系统向门上系统供电。在供电状态下，通过令门上系统直接获取电能并向各用电组件供电的同时将电能向可充电电池存储，实现了在系统断电和门处于开启的状态下门上系统的各用电组件不断电的技术效果。在非供电状态下，通过门上系统对可充电电池的电量进行检测判断并进入相应的工作模式，在不同的工作模式下，通过保持智能门的关键组件处于唤醒状态、另一些组件处于休眠状态(即对门上系统的功耗进行调整)，在保证提供基本功能的同时充分保证了用户的使用体验。

优选地：步骤(3)中，在高应用性模式下，门上系统的各用电组件均处于唤醒状态，在正常应用模式下，门上系统的无线通信模块、智能门锁组件、锁执行器组件和开门器组件处于唤醒状态，其它用电组件处于休眠状态，在低功耗模式下，门上系统的智能门锁组件和锁执行器组件处于唤醒状态，其它用电组件处于休眠状态。

优选地：m为60％，n为30％。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。

请参见图1，本发明的智能门系统包括门框系统和门上系统。其中，门框系统安装在智能门的门框上，与市电连接，门上系统安装在门扇上，门框系统为门上系统提供供电功能，门上系统与设置在智能门门扇上的各用电组件连接，起到管理和控制的功能。为了保证智能门的整体美观效果，可以令门框系统在门框上隐藏式安装(安装在门框型材内)、令门上系统在门扇上隐藏式安装(安装在门扇型材内)。

门框系统包括门框控制模块、用于对电源进行变压和整流处理的电源处理模块、电能发送线圈及用于将直流电转换为交流电并向电能发送线圈输送的直交流转换模块，电源处理模块和直交流转换模块均与门框控制模块连接，电能发送线圈与直交流转换模块连接。

门框控制模块基于处理芯片进行搭建，起到控制功能。电源处理模块通过电源线与市电连接，用于对市电进行处理，市电为交流电，电源处理模块将交流电转换为直流电，同时对输入电压和输入电流进行调整，按照门框系统的输入要求将电压和电流调降。电源线可以沿着门框的型材内腔延伸。

直交流转换模块用于将直流电转换为交流电并向电能发送线圈输入，由于电能发送线圈需要高频交变电流作为输入，因此直交流转换模块除了具备直流-交流转换的功能之外，还具有调频的功能，将低频直流电源转换为高频交流电源向电能发送线圈输入。

本实施例中，门框系统还包括用于检测门是否处于关闭状态的检测模块，检测模块与门框控制模块连接。具体地，检测模块可以为触点开关或者接近开关等元件，触点开关以机械的方式、接近开关以电磁的方式检测智能门的门扇是否处于关闭状态，当门框系统检测到门扇处于关闭状态时，门框控制模块启动无线充电功能，当门框系统未检测到门扇处于关闭状态时，门框控制模块中断无线充电功能。

门上系统包括门上控制模块、电能接收线圈及用于将接收到的交流电转换为直流电的交直流转换模块、可充电电池及电池管理模块、无线通信模块、智能显示屏组件和智能猫眼组件。交直流转换模块、电池管理模块、无线通信模块、智能显示屏组件和智能猫眼组件均与门上控制模块连接，电能接收线圈与交直流转换模块连接，可充电电池与电池管理模块连接。

门上控制模块基于处理芯片进行搭建，起到控制功能。电能接收线圈用于在交变磁场中产生感应电源，交直流转换模块将交流电源转变为直流电源，由于这个感应电源为高频交流电源，因此交直流转换模块除了具备交流-直流转换的功能之外，还具有调频的功能，将高频交流电源转换为低频直流电源。

可充电电池用于储存电能，电池管理模块用于对可充电电池进行管理，提供诸如充放电管理、电量检测等功能。

无线通信模块用于提供无线通信功能，随着智能家居技术的发展，以家庭无线路由为中心的智能家居系统得到了长足的发展，通过为智能门系统配置无线通信模块，令智能门系统具备无线通信的功能，这样智能门系统产生的数据信号能够通过无线通信模块和无线通信系统进行远传，供用户采用手持终端如手机等进行查阅。同时，用户能够通过安装有APP的手持终端向智能门下发操作指令。

智能显示屏组件和智能猫眼组件为现有组件，其中智能显示屏组件用于显示图像，同时在屏上提供虚拟案件，用于用户向门上系统输入控制指令。智能猫眼组件用于取代传统的猫眼装置，具备获取门外图像并进行视频监控、与门外进行语音交互、人脸识别等功能。智能显示屏组件与智能猫眼组件配合使用，通过智能猫眼组件获取的图像/视频在智能显示屏组件上进行显示，令用户能够对门外场景进行查看。

还包括与门上控制模块连接的智能门锁组件、锁执行器组件和开门器组件。智能门锁组件作为智能门的核心组件，提供门扇的锁止功能。现有技术中，智能门锁组件为集成化的组件，安装在智能门的门扇上，通常情况下，智能门锁组件具备指纹、密码、IC卡等开锁方式，因而智能门锁组件具备指纹输入器、数字键盘和IC卡阅读器。锁执行器组件包括锁舌以及控制锁舌动作的电机、电机驱动器，通过向电机驱动器发送指令，电机驱动锁舌完成闭锁和开锁动作。开门器组件用于辅助开门操作，降低用户的操作负担，包括电机、电机驱动器、变速机构和离合机构等，通过向电机驱动器发送指令，电机动作响应，开门器组件将智能门的门扇自动开启和关闭。

当智能门的门扇关闭后，门框系统的电能发送线圈与门上系统的电能接收线圈贴近，构成磁耦合共振通路，则门框系统发送的电能被门上系统所接收，即实现了无线供电的电能供应方式。

本发明还涉及一种智能门的智能供电方法。

包括以下步骤：

(1)关闭智能门，门框系统的电能发送线圈和门上系统的电能接收线圈构成磁耦合共振通路，门框系统向门上系统供电；

如前所示，门框系统还包括检测模块用于检测门扇是否关闭，因此当智能门处于正确关闭状态时，除了电能发送线圈和电能接收线圈构成了正确的磁耦合共振通路之外，检测模块也被触发，产生的信号发送给门框控制模块，门框控制模块接收到这个信号后启动电能的输出，即通过电能发送线圈输出高频交流信号。

(2)在磁耦合共振通路导通的情况下，门上系统将获取的电能直接向各用电组件供电同时向可充电电池充电，当可充电电池的电量达到满电状态时，门上系统停止充电；

在系统供电正常且智能门处于正确关闭的状态下，电能发送线圈和电能接收线圈两者构成了无线供电的通路，此时，门上控制系统一方面向各用电组件直接供电，另一方面向可充电电池内充电。这样，在建立正确的无线供电通路的情况下，可充电电池能够快速充至满电状态，为智能门处于开启状态或者系统处于断电状态做好电能储备。

在此状态下，由于门上系统通过门框系统持续获取电能的输入，因此门上系统的各用电组件均处于开启状态，即各种功能都处于充分的活跃状态。此时，智能门锁组件、智能猫眼组件、智能显示屏组件都处于开启状态，相应迅速且灵敏，无线通信模块处于活跃状态，降低信号延迟，提升通信速率。

(3)当系统断电或者智能门处于开启状态时，门上系统利用可充电电池中储存的电能向各用电组件供电，在此状态下，门上系统检测可充电电池的电量；

当可充电电池的电量大于等于m时，判断处于电量充足状态，此时门上系统进入高应用性模式，当可充电电池的电量大于等于n且小于m时，判断处于电量适中状态，此时门上系统进入正常应用模式，当可充电电池的电量小于n时，判断处于低电量状态，此时门上系统进入低功耗模式。

在本步骤中，在高应用性模式下，门上系统的各用电组件均处于唤醒状态，在正常应用模式下，门上系统的无线通信模块、智能门锁组件、锁执行器组件和开门器组件处于唤醒状态，其它用电组件处于休眠状态，在低功耗模式下，门上系统的智能门锁组件和锁执行器组件处于唤醒状态，其它用电组件处于休眠状态。

当系统断电或者智能门处于开启状态时，电能发送线圈和电能接收线圈两者之间的无线供电通路被切断，此时只能通过可充电电池为各用电组件供电。此时，门上系统通过电池管理模块检测获取可充电电池的电量，并根据电量的多少决定门上系统处于哪种工作模式下。其总体原则是：当电量较多时，尽可能开启智能门系统的组件以为用户提供更多的功能，当电量较少时，只保留关键组件的关键功能，延长电量的使用时长，直至电能发送线圈和电能接收线圈两者之间重新建立无线供电通路，即继续充电。

本实施例中，m为60％，n为30％。即采用30％和60％将电池的电量分为三个档位，60％及以上电量属于充足电量，在这个电量下可以充分开启智能门系统的各项功能，最大限度地保证用户的使用体验，在30％至60％电量区间，保留一些相对重要的功能处于开启状态，其它相对耗电和不那么重要的功能处于关闭状态，在30％以下电量状态下，判断系统电量不足，则只保留智能门系统的关键功能也就是门锁功能。

具体地，如前所述：当电量较多时，即剩余60％以上的电量时，门上系统的智能锁组件、智能显示屏组件、智能猫眼组件、无线通信模块、锁执行器组件和开门器组件均处于唤醒活跃状态；当剩余30％～60％的电量时，门上系统的智能门锁组件、锁执行器组件、开门器组件和锁执行器组件处于唤醒活跃状态，智能显示屏组件和智能猫眼组件处于休眠状态；当剩余30％以下的电量时，门上系统的智能门锁组件和锁执行器组件处于唤醒活跃状态，智能显示屏组件、智能猫眼组件、无线通信模块和开门器组件处于休眠状态。

以上所称的“唤醒活跃状态”是指随时做好接收指令信号的准备并作出动作响应的状态，“休眠状态”是指在接收到指令信号后不能直接响应而需要先进行恢复的状态。例如：在低功耗状态下，智能门锁组件的输入功能(即指纹、密码、IC卡输入)处于唤醒状态，随时准备接收用户的开门请求，获取开门请求后，智能门锁组件向门上控制模块发送请求，门上控制模块向锁执行器组件发送指令，锁执行器组件立即作出开锁动作。在低功耗状态下，智能门锁组件接收到开门请求并将请求发送至门上控制模块后，门上控制模块并不向开门器组件发送指令，此时开门操作需要用户自行进行，降低了对可充电电池中电能的消耗。