面向NB-IoT的智能門鎖及其管控系統設計

謝文聰

摘要：隨著我國經濟的發展和技術水平的提升，廣大人民群眾對生活質量有了進一步的要求，并在很大程度上表現出對居住安全性與舒適性的重視上。在此背景下，傳統的門禁鎖具已經無法滿足人們的實際需求，促使智能門鎖取得了比較廣泛的應用，但是在實際應用的時候其本身以及相應的配套設置會存在比較多的限制條件。對此，要想強化智能門鎖的功能特性，提高門鎖使用者的實際體驗，就有必要對智能門鎖的設計方案進行優化改進。基于此，本文結合NB-IOT技術設計一種新型的智能門鎖及其管控系統，進而可以解決相關問題，保證智能門鎖的作用可以得到有效的發揮和利用。

關鍵詞：NB-IOT;智能門鎖;管控系統

引言：我國居民在新的時期的生活水平取得了迅猛的提升，對于家居環境的安全性、舒適性具有了更高的追求，因此智能門鎖在其中發揮了比較重要的作用，得到了我國廣大居民的重視。因此，需要利于全新的NB-IOT技術對智能門鎖以及其管控系統進行設計，從而可以優化整個智能門鎖的使用效果，推進整個智能家居產業的發展。

一、系統構架

（一）系統介紹

系統網絡利于智能門鎖內部的NB-IOT模塊作為無線網絡的節點，并且配合使用NB-IOT無線網絡技術，并且使用UDP協議對其中的加密數據進行傳輸，在具體進行應用的時候，客戶可以利于移動客戶端建立相應的連接并且控制智能鎖，進而可以為客戶提供高質量的使用體驗[1]。

（二）實現功能

客戶在應用的時候可以根據手機上的移動客戶端實現對NB-IOT智能鎖進行遠程監控以及管理，主要的功能面涵蓋比較廣，包括移動客戶端綁定、實時遠程監控、臨時密碼設定、實時推送信息等。

二、系統硬件設計

（一）硬件總體結構

本次智能鎖的硬件主體結構包括主控制器、RFID模塊、指紋模塊、儲存模塊、按鍵模塊、NB-IOT模塊、語音提示模塊、顯示屏模塊、電池模塊等。用戶在進行使用的時候主要利用RFID模塊、指紋模塊以及按鍵模塊來進行操作，機器對IC卡、指紋和密碼進行識別，只有正確的IC卡、指紋和密碼才可以打卡智能鎖，進而可以優化實際應用的效果。

（二）NB-IOT模塊電路分析

NB-IOT模塊的電路組成主要是開關模塊、電源、電路連接、SIM卡電路、天線以及匹配電路和最為關鍵的SN12模塊。SN12模塊是一種全新的由通訊公司全新推出的一種超小型數據模塊，該種模塊配備相應的外圍接口以及高科技的信息處理平臺，并且也具有強大的開發軟硬件平臺。該硬件在實際應用的時候可以支持各種接口和多種外圍設備。

三、系統軟件設計

（一）通訊數據格式的定義

通訊數據格式是進行系統軟件設計的關鍵。本次的智能鎖設計主要是通過UART和NB-IOT模塊實現通訊功能，其中NB-IOT模塊的作用是透傳，系統在運行的過程中基于該模塊和服務器之間利用分層UDP進行傳訊，其具體的數據通訊協議以及其相關數據為：

設備類型：1B;設備唯一ID號：6B;命令包1：不定長;命令包2：不定長;校驗：1B。

通過對數據進行定時的傳輸和應用，并且發包告知服務器鎖的狀態，并且不定期的接受服務器中的數據，進而可以充分體現物聯網的概念以及其實際應用的基本效果。

（二）NB-IOT模塊軟件設計

在NB-IOT系統正式投入使用之后，首先需要對系統進步性初始化同時開始附著網絡。具體操作成功之后需要進行通訊和信息數據的傳輸，之后在NB-IOT模塊中將數據進行傳輸，并且將其運輸到服務器，之后服務器發揮作用將信息傳輸到基站在反饋回相應的NB-IOT模塊，在通訊結束之后，基站會每隔5s就對通訊情況進行檢查，如果檢查的結果是沒有通訊，則會發送相應的休眠指令到NB-IOT模塊，使得整個系統可以進入到休眠情況。

四、系統測試

（一）功能測試

功能測試主要的作用是對NB-IOT模塊和智能鎖之間的數據交互情況進行測試，其中內容比較復雜，包括信息綁定、實時監控、密碼設定、用戶管理、信息輸送等功能。具體的功能測試的步驟為首先，管理人員將智能鎖綁定到客戶端用戶的個人賬戶上，然后在使用密碼、指紋、鑰匙、刷卡等方式打開門鎖，并且將相關的數據信息傳輸到NB-IOT模塊，在通過該模塊傳輸到服務器，客戶可以利用數據對信息進行傳輸，進而可以優化實際應用的效果。

（二）通信測試

無線傳輸最為重要的以及需要用戶重點關注的內容是數據傳輸的穩定性和可靠性。NB-IOT模塊自身具備極強的網絡覆蓋的特點，相比較于傳統的基站而言，這種方式可以增加20Db的增益，并且可以覆蓋到各種信號難以達到的地方比如地下車庫、地下室、地下管道等。在進行設計測試的時候，可以看出該種系統的信號強度為63Bm，具有比較優秀的覆蓋水平和可靠的傳輸性能，進而可以驗證NB-IOT模快在具體應用的時候的穩定性以及可靠性。

五、項目應用

隨著我國經濟的發展和技術水平的提升，智能門鎖在其中得到了比較廣泛的應用。因此相關部門針對廣大的居民組建了一個基于城域網的智能門鎖管控系統管理網絡，并且配備了NB-IOT系統進行通信，進而可以實現對整個方面的管理。

本次管理系統主要由住房保障和房產綜合管理系統、智能門禁管控平臺、電信物聯網平臺以及NB-IoT智能門鎖等重要部分組成。這也是NB-IOT最為重要的應用前景。由此可見，這種智能門鎖具有比較廣泛的應用前景，并且可以實現數據的實時傳輸和應用，進而可以為我國居民的智能家居生活提供有效的建議，從而可以實現智能化社會的建設，推進整個社會的發展。

總結：綜上所述，本文在對于智能鎖需求更加廣泛的今天，基于全新的技術手段以及社會需要而建立起一個全新的NB-IOT智能門鎖設計方案，進而可以實現對門鎖的精準控制和實時管控，實現對無線設備的遠程控制，從而可以保證整個系統的穩定可靠運行，優化實際應用的效果。

參考文獻

[1].多功能低功耗藍牙智能門鎖提供蘋果HomeKit和小米米家兼容性廣泛支持智能家居生態系統[J].世界電子元器件，2020（07）：5-7.

[2]林建和.智慧生活，用“芯”“智”造解決方案——淺談智能家居市場現狀和技術方案[J].中國電子商情（基礎電子），2020（07）：43-49.

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