基于物聯網智能門鎖系統的設計與開發

趙志忠

摘 要 我國物聯網技術發展速度很快，為滿足人們對防盜安全的需要，門鎖系統設計與開發行業開始嘗試利用物聯網技術實現門鎖系統的智能化。傳統的門鎖僅有鎖孔與鑰匙組成，很容易就會被破壞，人民的生命財產安全無法得到保障，安全性較低。為解決這一難題，門鎖設計與開發行業開始借助尖端技術努力從結構、硬件、軟件方面提升門鎖性能，真正實現門鎖的智能化。以物聯網為基礎設計的門鎖系統具有根據指令完成開關門工作、鎖定錯誤密碼等功能，這些功能大大提升了門鎖的安全系數。

關鍵詞 物聯網;門鎖;智能;系統;設計

因傳統門鎖易被破壞而造成的安全事故屢屢發生，為保證自身安全，很多人開始嘗試使用以物聯網為基礎設計和開發的門鎖系統。物聯網更像是互聯網的延伸與拓展，因其結合了傳感技術，所以在智能家居等行業中應用十分廣泛。以該技術為基礎進行設計的系統與軟件使得用戶不用在家就能夠對家中設備進行操作。基于物聯網設計和開發的智能門鎖系統充分利用了多種先進技術，一旦密碼輸入出現問題便可及時鎖定、能夠根據用戶指令執行開關門操作等功能大大方便了人們的生活。

1基于物聯網智能門鎖系統設計開發的思路與目標

利用物聯網開展門鎖設計與開發工作是為了提高門鎖的安全系數，并令用戶感到舒適。人們經濟能力不斷提升，生活要求也越來越高，越來越多的人開始重視居住的安全性，顯然傳統的僅靠鑰匙與鎖孔組成的門鎖系統很難滿足當下人們對居住安全的重視程度。傳統門鎖裝置構成簡單，很容易被破壞。而以物聯網智能技術為基礎設計的家居系統構造復雜，安全系數大大增加，可以給予人們充分的安全感，尤其是智能門鎖等系統使用頻率逐漸提高[1]。基于物聯網智能技術設計的各項系統大大方便了人們的生活。基于物聯網智能門鎖系統設計和開發思路主要包括四個環節：用戶開鎖時需要用密碼或指紋;如果是外來者試圖闖入門鎖系統將會自動鎖定并在第一時間向用戶發送報警信號;即便不在家中用戶也可控制開關門;一旦發生火災溫度升高系統不僅會發送強力報警信號還會自動打開門鎖。

2物聯網下的智能門鎖系統設計與開發內容

2.1 開鎖結構設計

智能門鎖的結構設計主要部分就是開鎖結構的設計，根據市面鎖體、鎖芯結構的不同智能門鎖采用的開鎖結構主要分兩種：一種是全自動開鎖，電機直接驅動鎖芯開鎖，這種方式不需要更換鎖體，只需要更換專用鎖芯就可以;另一種是半自動開鎖，也就是開門把手的離合機構，電機驅動離合器閉合，按壓把手來完成開鎖。

半自動開鎖的離合機構分為前置離合和中置離合，前置離合就是鎖外面板把手的離合，通過電機閉合信號推動把手轉盤上的離合鎖銷，實現把手的按壓開鎖：中置離合則是門內電子鎖體的離合，需要門鎖與鎖體電機線相連，通過門鎖給鎖體電機開鎖信號，電機驅動離合器閉合，實現把手按壓開鎖。所以前置離合結構不需要換鎖體，中置離合則需要換電子鎖體。

2.2 系統硬件

第一藍牙解鎖模塊，該模塊主要作用在于可以第一時間向用戶傳遞門鎖開關狀態的信息，該模塊以單片機電路組成的HC-06電路為工作核心，除此以外，好包括電磁繼電器電路以及HC-06外圍電路。

第二密碼解鎖模塊，該模塊主要在用戶設置或更改密碼時會發揮作用，在密碼頻繁輸錯時還會自動鎖定并且第一時間向用戶傳達報警信號，密碼解鎖模塊在整個智能門鎖控制系統中占據著重要地位。單片機會在用戶輸入密碼時時將正在輸入的密碼與過去的密碼進行比對，在比對結果一致后單片機電路便會放松引腳從而傳送低電平，繼電器吸合后門鎖就會攤開。反之若是密碼屢次輸錯，就會觸發報警電路，在輸入密碼的次數達到一定次數后，系統會主動鎖定。

第三是SIM900A模塊，這一模塊在保證門鎖系統安全性方面發揮積極作用。一旦門鎖打開便會第一時間向用戶設備發送信息，大大降低因密碼泄露造成的經濟損失等風險。通知用戶的方式包括語音與短信提醒這兩種形式。這一設計不會耗費太大電能，符合可持續發展觀念。一旦門鎖系統出現問題，該模塊上的兩個顯示燈會發生變化。

除以上幾種系統，還包括向客戶顯示密碼的液晶顯示器以及控制輸出電平高低的單片機控制電路。

2.3 設備軟件設計與組成

門鎖的網絡終端是借助用戶手機上的藍牙系統完成信息展示。用戶將手機與門鎖綁在一起，手機軟件是幫助用戶完成設備系統的登記與個人信息的登錄，所以智能門鎖系統的開發指的就是手機APP的開發[2]。

首先APP應具有連接門鎖設備及完善的門鎖功能使用模塊、掃描、監聽、連接等功能。通過手機APP，完成連接后，用戶需要掃描設備，做好設備信息的配對。監聽功能是為了設備在未連接的狀態下，用戶所有的連接請求都能被及時接受。連接成功后，監聽功能自動取消。連接功能與監聽功能相對應，完成連接工作后，藍牙可見狀態會隱藏起來。反之顯示屏會顯示連接失敗，藍牙自動關閉，監聽功能發揮工作。

其次是軟件的使用方法，軟件主要包括用戶登錄、設備管理兩項操作。手機APP會自動審核密碼與設置密碼是否相同，如果不同，用戶便不能進入管理系統。設備管理環節中一旦用戶完成登錄并能順利使用管理系統后，藍牙會發送提示，若是用戶拒絕，系統便會自動關閉。連接藍牙，瀏覽主界面，包含連接、打開還有關閉三個按鍵。在連接成功后，用戶可隨意對門鎖系統進行開關等操作。

最后則是軟件的安全性。只有門鎖使用者才可使用該軟件，并且在同一時間該門鎖只能和一部手機的藍牙完成對接。只有在系統與設備順利對接后用戶才可控制門鎖。應在門鎖鍵盤上設置干擾建，若出現蠻力破鎖的情況系統會傳遞劇烈警報并第一時間向用戶傳遞信息。

3結束語

物聯網下的智能門鎖系統運用了多種新型技術，不僅操作更加方便，安全性也大大提升。智能門鎖具備的安全性、時尚性等特點將使其逐漸代替傳統門鎖成為人們家居設備的重要組成。

參考文獻

[1] 趙一. 面向智能門鎖的物聯網中間件的設計與實現[D]杭州：杭州電子科技大學，2019.

[2] 朱翔宇.基于IEEE802.11標準的智能門鎖系統研究[D].西安：西安電子科技大學，2018.