基于智能門鎖技術(shù)二維碼電鎖設(shè)計(jì)研究

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方面，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有針對(duì)智能電子鎖設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)智能電子鎖需求的增加和國(guó)外廠商技術(shù)封鎖程度的加劇，中國(guó)智能電子鎖開(kāi)發(fā)與應(yīng)用方面亟須建立一套具有中國(guó)特色的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系。目前我國(guó)還沒(méi)有針對(duì)智能電子鎖技術(shù)方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善中。

1 發(fā)展背景及技術(shù)

我國(guó)智能電子鎖設(shè)計(jì)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(jìng)爭(zhēng)力。這些問(wèn)題的存在使得國(guó)內(nèi)智能電子鎖企業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位。中國(guó)作為全球最大的電子門鎖市場(chǎng)，目前對(duì)智能電子鎖技術(shù)方面的研發(fā)投入仍然較少，對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范缺乏統(tǒng)一認(rèn)識(shí)和統(tǒng)一行動(dòng)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)尚未形成體系。當(dāng)前主要采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家制定了一系列針對(duì)智能電子鎖產(chǎn)品的安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如 ISO/IEC1770-2005《數(shù)字驗(yàn)證型密碼技術(shù)規(guī)范》、ISO/IEC19650《數(shù)字密碼密鑰管理系統(tǒng)》16749《數(shù)字密碼密鑰管理系統(tǒng)》等。這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施使得智能電子鎖產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和認(rèn)證過(guò)程更加規(guī)范，也使國(guó)內(nèi)企業(yè)更加容易參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方面，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有針對(duì)智能電子鎖設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

在現(xiàn)有的各種智能門鎖，無(wú)論是人臉識(shí)別、指紋識(shí)別、門禁密碼識(shí)別等智能門鎖開(kāi)啟方式，都會(huì)用到一個(gè)共同的結(jié)構(gòu)，即控制器。讀取頭、控制器、電源和鎖殼是分開(kāi)的，導(dǎo)致初始成本較高，而且控制器通常要單獨(dú)購(gòu)買，更換時(shí)需要拆卸原電子鎖及其單獨(dú)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(fù)雜性使用戶的選擇更少。因此，需要一種能夠降低更換成本和復(fù)雜性并滿足用戶需求的智能門鎖。

2 設(shè)計(jì)內(nèi)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(nèi)，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(cè)磁力發(fā)生器 電磁鐵安裝在殼體內(nèi)，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(cè)，控制器包含一個(gè)藍(lán)牙控制器和一個(gè)藍(lán)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(cè)，控制器包含一個(gè)藍(lán)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(shè)備構(gòu)成及作用

（1）一種二維碼電鎖，其特征在于，包括鎖體和設(shè)置在門上的磁吸板；殼體包括控制器、殼體和電磁鐵，其中，控制器設(shè)置在殼體的一端和殼體內(nèi)，電磁鐵設(shè)置在殼體內(nèi)，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(nèi)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(shè)置在殼體的側(cè)面。它們位于外殼的側(cè)面。接入端口；接入端口位于外殼的側(cè)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(lán)牙主模塊，用于接收數(shù)據(jù)、解碼和發(fā)送命令信號(hào)。

圖1

(3) 控制器包括電源控制模塊，電源控制模塊承接藍(lán)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(shè)置于殼體的側(cè)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(shè)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(xiàng)目采用一體化結(jié)構(gòu)，用戶不需要單獨(dú)購(gòu)買其他可選部件，因此更換成本降低，用戶的安裝也不太復(fù)雜，而且本項(xiàng)目在安裝時(shí)只需拆除原鎖蓋，原控制板可與本項(xiàng)目控制板鏈接，因此與本項(xiàng)目相關(guān)的第三方門禁模塊可以使用原鎖的開(kāi)鎖方式。本項(xiàng)目旨在減少拆除原鎖的復(fù)雜性，其他組件可以添加到項(xiàng)目中，使用戶可以添加其他解鎖方法。該項(xiàng)目包括一個(gè)藍(lán)牙耳機(jī)，通過(guò)藍(lán)牙掃描二維碼解鎖，可以向手機(jī)發(fā)送解鎖信號(hào)^【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(nèi)；電磁鐵安裝在殼體內(nèi)；電磁鐵與推桿連接； 和產(chǎn)生磁力的電磁鐵的一側(cè)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(qū)動(dòng)模塊，用于與第三方組件耦合，其中第三方驅(qū)動(dòng)模塊包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)端口，驅(qū)動(dòng)端口位于殼體的一側(cè)。執(zhí)行器安裝在殼體的一端，螺線管也安裝在殼體上，螺線管的磁性面暴露在殼體上，以便于對(duì)吸盤進(jìn)行磁性吸附，電池也安裝在殼體上以提供電源，這種結(jié)構(gòu)也可以從外部供電，電池為執(zhí)行器和螺線管提供電源，執(zhí)行器用于發(fā)送和接收信號(hào)以控制螺線管的打開(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禁模塊，用戶可以通過(guò)接入原有的底座直接操作門上的第三方控制器，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)。控制單元應(yīng)包括一個(gè)藍(lán)牙超控模塊，用于接收數(shù)據(jù)、解碼數(shù)據(jù)和發(fā)送指令信號(hào)。藍(lán)牙超控模塊可以根據(jù)接收到的特定藍(lán)牙信號(hào)進(jìn)行接收和解碼，當(dāng)數(shù)據(jù)匹配時(shí)，藍(lán)牙超控模塊發(fā)送命令信號(hào)，關(guān)閉電磁鐵，打開(kāi)磁力分解門，藍(lán)牙超控模塊在本實(shí)施例中起到類似于鎖頭的作用，用戶通過(guò)藍(lán)牙手機(jī)發(fā)送信號(hào)信息，打開(kāi)鎖、 藍(lán)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(shù)據(jù)提供了二維碼，用戶可以通過(guò)藍(lán)牙手機(jī)掃描二維碼并登錄個(gè)人信息，發(fā)送開(kāi)鎖指令，本實(shí)施例還可以配備類似于藍(lán)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(lán)牙主機(jī)模塊的電源管理模塊。電源管理模塊控制螺線管的電壓，并開(kāi)啟和關(guān)閉它。電源管理模塊用于控制供應(yīng)給螺線管的電流。電源管理模塊接收來(lái)自藍(lán)牙控制單元的命令信號(hào)，當(dāng)它收到信號(hào)時(shí)，它中斷供應(yīng)給螺線管的電流，這樣螺線管就失去了磁力，不能再抓緊磁吸板到達(dá)門口。

磁性吸板必須有固定孔。為了固定磁吸板，可以在結(jié)構(gòu)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，在磁吸板與門接觸的一側(cè)，還需要一個(gè)密封墊。

在磁吸板與電磁鐵接觸的一側(cè)是一個(gè)軸承。在磁吸板與電磁鐵接觸的一側(cè)，有一個(gè)圓形的阻尼塊，當(dāng)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。

快門殼體包括充電接口，充電接口布置在殼體的側(cè)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(xiàn)有的普通充電接口，如C 型接口；當(dāng)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(shè)計(jì)只需要將充電線與充電接口連接，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)燈向用戶提示當(dāng)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(jī)構(gòu)和磁性吸附板安裝完畢后，在框架上放置一個(gè)二維碼。用戶可以掃描二維碼，獲得注冊(cè)信息。注冊(cè)后，可以通過(guò)藍(lán)牙手機(jī)傳輸解鎖的控制信息，手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙控制模塊接收并解碼。如果解碼后的信息相符，由藍(lán)牙控制模塊驗(yàn)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(dāng)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(zhí)行縮回電磁鐵和開(kāi)門的功能。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(dá)到開(kāi)門的目的。

本設(shè)計(jì)采用一體化框架，原有的智能門鎖可以在不拆除原有智能門鎖的情況下進(jìn)行安裝，并采用第三方接入模塊，使原智能門鎖與框架配合使用、 這樣，用戶可以在此設(shè)計(jì)中加入第三方接入模塊，如果原智能門鎖收到解鎖信號(hào)，當(dāng)?shù)谌浇尤肽K發(fā)出信號(hào)并對(duì)原智能門鎖進(jìn)行解鎖時(shí)，原智能門鎖可以同時(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，原智能門鎖在更換鎖體時(shí)包括外置門鎖，外置門鎖通過(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?yún)?shù)控制智能門鎖的工作狀態(tài)，并將狀態(tài)傳遞給主模型。其中，主模型采用多路復(fù)用的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能門鎖工作狀態(tài)的動(dòng)態(tài)控制。在這里，用戶輸入的參數(shù)為智能門鎖的工作模式，它由系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前智能門鎖所處的環(huán)境進(jìn)行判斷，當(dāng)智能門鎖處于“正?！惫ぷ鳡顟B(tài)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)以用戶輸入?yún)?shù)進(jìn)行判斷并將其傳遞給主模型。

4 結(jié)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(yīng)用于家庭、機(jī)關(guān)、銀行、寫字樓等場(chǎng)所，成為安全防范系統(tǒng)中一種重要的終端產(chǎn)品。當(dāng)前，智能電子鎖已成為全球范圍內(nèi)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(zhǎng)。在國(guó)內(nèi)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(guó)外市場(chǎng)上已被廣泛使用，如美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。中國(guó)作為世界上最大的電子鎖消費(fèi)市場(chǎng)，龐大的用戶基礎(chǔ)和巨大的市場(chǎng)潛力。隨著消費(fèi)者對(duì)智能電子鎖需求的增加以及安全需求的提高，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)智能電子鎖的需求量將進(jìn)一步增加。

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（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年7月期）