基于智能門(mén)鎖技術(shù)二維碼電鎖設計研究

在國家標準方面，目前國內還沒(méi)有針對智能電子鎖設計開(kāi)發(fā)方面的標準和規范。隨著(zhù)國內市場(chǎng)對智能電子鎖需求的增加和國外廠(chǎng)商技術(shù)封鎖程度的加劇，中國智能電子鎖開(kāi)發(fā)與應用方面亟須建立一套具有中國特色的標準和規范體系。目前我國還沒(méi)有針對智能電子鎖技術(shù)方面的國家標準，已有相關(guān)標準也在不斷完善中。

1 發(fā)展背景及技術(shù)

我國智能電子鎖設計存在的主要問(wèn)題包括：一是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力弱；二是產(chǎn)品創(chuàng )新能力差；三是缺乏市場(chǎng)競爭力。這些問(wèn)題的存在使得國內智能電子鎖企業(yè)在國際競爭中處于不利地位。中國作為全球最大的電子門(mén)鎖市場(chǎng)，目前對智能電子鎖技術(shù)方面的研發(fā)投入仍然較少，對相關(guān)標準和規范缺乏統一認識和統一行動(dòng)，國內產(chǎn)品標準尚未形成體系。當前主要采用國外標準和規范，如美國、德國等發(fā)達國家制定了一系列針對智能電子鎖產(chǎn)品的安全認證標準和規范，如 ISO/IEC1770-2005《數字驗證型密碼技術(shù)規范》、ISO/IEC19650《數字密碼密鑰管理系統》16749《數字密碼密鑰管理系統》等。這些國際標準的實(shí)施使得智能電子鎖產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和認證過(guò)程更加規范，也使國內企業(yè)更加容易參與國際競爭。在國家標準方面，目前國內還沒(méi)有針對智能電子鎖設計開(kāi)發(fā)方面的標準和規范。

在現有的各種智能門(mén)鎖，無(wú)論是人臉識別、指紋識別、門(mén)禁密碼識別等智能門(mén)鎖開(kāi)啟方式，都會(huì )用到一個(gè)共同的結構，即控制器。讀取頭、控制器、電源和鎖殼是分開(kāi)的，導致初始成本較高，而且控制器通常要單獨購買(mǎi)，更換時(shí)需要拆卸原電子鎖及其單獨配置，而更換讀取頭和電源則需要更多的技術(shù)人員進(jìn)行安裝和拆卸。更換的高成本和復雜性使用戶(hù)的選擇更少。因此，需要一種能夠降低更換成本和復雜性并滿(mǎn)足用戶(hù)需求的智能門(mén)鎖。

2 設計內容及步驟

2.1 技術(shù)方案

本發(fā)明涉及一種二維電碼鎖，包括一個(gè)鎖殼和一個(gè)與門(mén)連接的磁吸板； 鎖體包括控制器、殼體和電磁鐵，控制器與殼體的一端相聯(lián)并安裝在殼體內，電磁鐵與殼體相聯(lián)，電磁鐵與控制器相聯(lián)，電磁鐵是一個(gè)側磁力發(fā)生器 電磁鐵安裝在殼體內，電磁鐵與控制器耦合，電包含電池，電池與控制器連接、 控制器包含一個(gè)第三方接入模塊，用于連接第三方組件，第三方接入模塊包含一組接入端口，接入端口位于殼體的兩側，控制器包含一個(gè)藍牙控制器和一個(gè)藍牙模塊、 控制器包含一個(gè)第三方接入模塊，第三方接入模塊包含一組接入端口，接入端口位于殼體的兩側，控制器包含一個(gè)藍牙控制單元和一個(gè)第三方接入模塊，第三方接入模塊包含一組接入端口。

2.2 設備構成及作用

（1）一種二維碼電鎖，其特征在于，包括鎖體和設置在門(mén)上的磁吸板；殼體包括控制器、殼體和電磁鐵，其中，控制器設置在殼體的一端和殼體內，電磁鐵設置在殼體內，電磁鐵與控制器耦合，電磁鐵的磁性部分從殼體的正面可見(jiàn)，殼體內的電池與控制器耦合，控制器包括用于連接第三方組件的第三方接入模塊，第三方接入模塊包括多個(gè)接入端口，接入端口設置在殼體的側面。它們位于外殼的側面。接入端口；接入端口位于外殼的側面^【1】。

(2) 圖1 展示的一種二維碼電鎖，其特征在于，該控制器包括一個(gè)藍牙主模塊，用于接收數據、解碼和發(fā)送命令信號。

圖1

(3) 控制器包括電源控制模塊，電源控制模塊承接藍牙主控模塊，電源控制模塊用于控制輸送往電磁鐵的電壓大小以及開(kāi)閉。

(4）磁吸板上有一個(gè)安裝孔。

(5) 磁吸板的電磁接觸面有阻尼塊。

(6) 鎖體包括充電接口，充電接口設置于殼體的側面，充電接口與控制器連接，充電接口可以為可充電電池。

(7) 殼體底面設有狀態(tài)燈，狀態(tài)燈與控制器連接，狀態(tài)燈用于查看是否鎖緊。

本項目采用一體化結構，用戶(hù)不需要單獨購買(mǎi)其他可選部件，因此更換成本降低，用戶(hù)的安裝也不太復雜，而且本項目在安裝時(shí)只需拆除原鎖蓋，原控制板可與本項目控制板鏈接，因此與本項目相關(guān)的第三方門(mén)禁模塊可以使用原鎖的開(kāi)鎖方式。本項目旨在減少拆除原鎖的復雜性，其他組件可以添加到項目中，使用戶(hù)可以添加其他解鎖方法。該項目包括一個(gè)藍牙耳機，通過(guò)藍牙掃描二維碼解鎖，可以向手機發(fā)送解鎖信號^【2】。

3 裝置操作流程

3.1 裝置具體操作流程

電鎖是一種二維密碼鎖，由鎖體和安裝在門(mén)上的磁吸板組成；鎖體包括推桿、殼體和電磁鐵；推桿安裝在殼體的一端，并位于殼體內；電磁鐵安裝在殼體內；電磁鐵與推桿連接； 和產(chǎn)生磁力的電磁鐵的一側從殼體的前面可見(jiàn)；殼體進(jìn)一步包括一個(gè)電池；電池與致動(dòng)器耦合；致動(dòng)器包括一個(gè)第三方驅動(dòng)模塊，用于與第三方組件耦合，其中第三方驅動(dòng)模塊包括多個(gè)驅動(dòng)端口，驅動(dòng)端口位于殼體的一側。執行器安裝在殼體的一端，螺線(xiàn)管也安裝在殼體上，螺線(xiàn)管的磁性面暴露在殼體上，以便于對吸盤(pán)進(jìn)行磁性吸附，電池也安裝在殼體上以提供電源，這種結構也可以從外部供電，電池為執行器和螺線(xiàn)管提供電源，執行器用于發(fā)送和接收信號以控制螺線(xiàn)管的打開(kāi)和關(guān)閉、 控制單元還包括第三方接入模塊控制單元還包括第三方接入模塊，第三方接入模塊包括門(mén)禁模塊，用戶(hù)可以通過(guò)接入原有的底座直接操作門(mén)上的第三方控制器，增加多種開(kāi)鎖模式，第三方接入模塊還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通信與第三方控制器連接，第三方接入模塊還可以控制磁性電磁鐵的關(guān)閉或打開(kāi)?？刂茊卧獞ㄒ粋€(gè)藍牙超控模塊，用于接收數據、解碼數據和發(fā)送指令信號。藍牙超控模塊可以根據接收到的特定藍牙信號進(jìn)行接收和解碼，當數據匹配時(shí)，藍牙超控模塊發(fā)送命令信號，關(guān)閉電磁鐵，打開(kāi)磁力分解門(mén)，藍牙超控模塊在本實(shí)施例中起到類(lèi)似于鎖頭的作用，用戶(hù)通過(guò)藍牙手機發(fā)送信號信息，打開(kāi)鎖、 藍牙超控模塊接收后進(jìn)行解碼，如果本實(shí)施例中的解碼數據提供了二維碼，用戶(hù)可以通過(guò)藍牙手機掃描二維碼并登錄個(gè)人信息，發(fā)送開(kāi)鎖指令，本實(shí)施例還可以配備類(lèi)似于藍牙超控模塊的軟件，方便開(kāi)鎖，并配備微信小程序掃描開(kāi)鎖碼^【3】。

控制單元包含一個(gè)連接到藍牙主機模塊的電源管理模塊。電源管理模塊控制螺線(xiàn)管的電壓，并開(kāi)啟和關(guān)閉它。電源管理模塊用于控制供應給螺線(xiàn)管的電流。電源管理模塊接收來(lái)自藍牙控制單元的命令信號，當它收到信號時(shí)，它中斷供應給螺線(xiàn)管的電流，這樣螺線(xiàn)管就失去了磁力，不能再抓緊磁吸板到達門(mén)口。

磁性吸板必須有固定孔。為了固定磁吸板，可以在結構上鉆一個(gè)穿過(guò)磁吸板中心的孔，在磁吸板的兩端鉆一個(gè)固定孔，通常，在磁吸板與門(mén)接觸的一側，還需要一個(gè)密封墊。

在磁吸板與電磁鐵接觸的一側是一個(gè)軸承。在磁吸板與電磁鐵接觸的一側，有一個(gè)圓形的阻尼塊，當電磁鐵通電時(shí)，該阻尼塊起到阻尼作用，產(chǎn)生的磁力可以吸住磁吸板，以減少吸音和減震。

快門(mén)殼體包括充電接口，充電接口布置在殼體的側面，充電接口與控制器聯(lián)接，充電接口可以是電池。充電接口可以是現有的普通充電接口，如C 型接口；當電池放電時(shí)，通過(guò)充電接口保證電池壽命；與非充電電池不同，使用充電電池可以減少更換電池時(shí)的斷開(kāi)問(wèn)題；本設計只需要將充電線(xiàn)與充電接口連接，更加方便。

箱子底部有一個(gè)狀態(tài)燈，與控制器相連。狀態(tài)燈可以用來(lái)檢查鎖是否關(guān)閉。如果鎖是關(guān)閉的，即電磁鐵接通并吸住磁吸板，狀態(tài)燈為綠色；如果鎖是打開(kāi)的，即電磁鐵沒(méi)有接通并吸住磁吸板，狀態(tài)燈為紅色；狀態(tài)燈向用戶(hù)提示當前狀態(tài)是否正常^【4】。

整個(gè)操作流程參見(jiàn)圖2，圖3，圖4和圖5。

圖2

圖3

圖4

圖5

3.2 裝置使用途徑

鎖定機構和磁性吸附板安裝完畢后，在框架上放置一個(gè)二維碼。用戶(hù)可以?huà)呙瓒S碼，獲得注冊信息。注冊后，可以通過(guò)藍牙手機傳輸解鎖的控制信息，手機通過(guò)藍牙控制模塊接收并解碼。如果解碼后的信息相符，由藍牙控制模塊驗證的控制信息將被發(fā)送到用于控制磁性輸入的電源控制模塊。當電源控制模塊處于工作狀態(tài)時(shí)，電源控制模塊就會(huì )斷電；如果電源被切斷，電磁鐵3 就會(huì )失去磁力，停止執行縮回電磁鐵和開(kāi)門(mén)的功能。電流控制模塊用于控制提供給電磁鐵的電流，電流控制模塊中斷電流，電源中斷后，電磁鐵3 失去磁力，不再吸引磁力吸引板，達到開(kāi)門(mén)的目的。

本設計采用一體化框架，原有的智能門(mén)鎖可以在不拆除原有智能門(mén)鎖的情況下進(jìn)行安裝，并采用第三方接入模塊，使原智能門(mén)鎖與框架配合使用、 這樣，用戶(hù)可以在此設計中加入第三方接入模塊，如果原智能門(mén)鎖收到解鎖信號，當第三方接入模塊發(fā)出信號并對原智能門(mén)鎖進(jìn)行解鎖時(shí)，原智能門(mén)鎖可以同時(shí)解鎖。在第三接入模塊的作用下，本模型中的電磁鐵失去磁力，從而可以同時(shí)開(kāi)鎖，例如，原智能門(mén)鎖在更換鎖體時(shí)包括外置門(mén)鎖，外置門(mén)鎖通過(guò)主模型的第三接入模塊與鎖體連接器連接，這時(shí)可以通過(guò)外置門(mén)鎖直接開(kāi)鎖?？刂颇K是整個(gè)模型的核心，其作用是通過(guò)輸入參數控制智能門(mén)鎖的工作狀態(tài)，并將狀態(tài)傳遞給主模型。其中，主模型采用多路復用的方式，可以實(shí)現對智能門(mén)鎖工作狀態(tài)的動(dòng)態(tài)控制。在這里，用戶(hù)輸入的參數為智能門(mén)鎖的工作模式，它由系統根據當前智能門(mén)鎖所處的環(huán)境進(jìn)行判斷，當智能門(mén)鎖處于“正?！惫ぷ鳡顟B(tài)時(shí)，系統會(huì )以用戶(hù)輸入參數進(jìn)行判斷并將其傳遞給主模型。

4 結語(yǔ)

公民們要求有更好的環(huán)境和生活質(zhì)量，以及智能電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能電子鎖被廣泛應用于家庭、機關(guān)、銀行、寫(xiě)字樓等場(chǎng)所，成為安全防范系統中一種重要的終端產(chǎn)品。當前，智能電子鎖已成為全球范圍內發(fā)展最快的智能產(chǎn)品之一，并且正以每年20% 以上的速度快速增長(cháng)。在國內市場(chǎng)上，智能電子鎖是近幾年興起的一種高科技產(chǎn)品，在國外市場(chǎng)上已被廣泛使用，如美國、歐洲、日本等發(fā)達國家和地區。中國作為世界上最大的電子鎖消費市場(chǎng)，龐大的用戶(hù)基礎和巨大的市場(chǎng)潛力。隨著(zhù)消費者對智能電子鎖需求的增加以及安全需求的提高，國內市場(chǎng)對智能電子鎖的需求量將進(jìn)一步增加。

參考文獻：

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（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年7月期）