基于智能門鎖技術二維碼電鎖設計研究

肖維亮

摘 要：電子鎖市場中，國內的電子鎖產品多以硬件為主，而軟件系統開發相對較少，而國外的產品則是以軟件系統為主。為了打破國外產品在該領域的壟斷，近年來國內企業也在積極尋求突破，開發出具有自主知識產權的智能電子鎖，但仍有很長的路要走。

關鍵詞：智能；門鎖技術；二維碼電鎖

在國家標準方面，目前國內還沒有針對智能電子鎖設計開發方面的標準和規范。隨著國內市場對智能電子鎖需求的增加和國外廠商技術封鎖程度的加劇，中國智能電子鎖開發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。目前我國還沒有針對智能電子鎖技術方面的國家標準，已有相關標準也在不斷完善中。

1 發展背景及技術

我國智能電子鎖設計存在的主要問題包括：一是產品開發能力弱；二是產品創新能力差；三是缺乏市場競爭力。這些問題的存在使得國內智能電子鎖企業在國際競爭中處于不利地位。中國作為全球最大的電子門鎖市場，目前對智能電子鎖技術方面的研發投入仍然較少，對相關標準和規范缺乏統一認識和統一行動，國內產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、德國等發達國家制定了一系列針對智能電子鎖產品的安全認證標準和規范，如 ISO/IEC1770-2005《數字驗證型密碼技術規范》、ISO/IEC19650《數字密碼密鑰管理系統》16749《數字密碼密鑰管理系統》等。這些國際標準的實施使得智能電子鎖產品的開發和認證過程更加規范，也使國內企業更加容易參與國際競爭。在國家標準方面，目前國內還沒有針對智能電子鎖設計開發方面的標準和規范。

在現有的各種智能門鎖，無論是人臉識別、指紋識別、門禁密碼識別等智能門鎖開啟方式，都會用到一個共同的結構，即控制器。讀取頭、控制器、電源和鎖殼是分開的，導致初始成本較高，而且控制器通常要單獨購買，更換時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人員進行安裝和拆卸。

更換的高成本和復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雜性并滿足用戶需求的智能門鎖。

2 設計內容及步驟

2.1 技術方案

本發明涉及一種二維電碼鎖，包括一個鎖殼和一個與門連接的磁吸板； 鎖體包括控制器、殼體和電磁鐵，控制器與殼體的一端相聯并安裝在殼體內，電磁鐵與殼體相聯，電磁鐵與控制器相聯，電磁鐵是一個側磁力發生器 電磁鐵安裝在殼體內，電磁鐵與控制器耦合，電磁鐵是側向磁力發生器，電磁鐵在殼體前端開放，殼體包含電池，電池與控制器連接、 控制器包含一個第三方接入模塊，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，控制器包含一個藍牙控制器和一個藍牙模塊、 控制器包含一個第三方接入模塊，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，控制器包含一個藍牙控制單元和一個第三方接入模塊，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，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，該控制器包括一個藍牙主模塊，用于接收數據、解碼和發送命令信號。

（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閉。

（4）磁吸板上有一個安裝孔。

（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） 殼體底面設有狀態燈，狀態燈與控制器連接，狀態燈用于查看是否鎖緊。

本項目采用一體化結構，用戶不需要單獨購買其他可選部件，因此更換成本降低，用戶的安裝也不太復雜，而且本項目在安裝時只需拆除原鎖蓋，原控制板可與本項目控制板鏈接，因此與本項目相關的第三方門禁模塊可以使用原鎖的開鎖方式。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，使用戶可以添加其他解鎖方法。該項目包括一個藍牙耳機，通過藍牙掃描二維碼解鎖，可以向手機發送解鎖信號【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； 和產生磁力的電磁鐵的一側從殼體的前面可見；殼體進一步包括一個電池；電池與致動器耦合；致動器包括一個第三方驅動模塊，用于與第三方組件耦合，其中第三方驅動模塊包括多個驅動端口，驅動端口位于殼體的一側。執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，以便于對吸盤進行磁性吸附，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管提供電源，執行器用于發送和接收信號以控制螺線管的打開和關閉、 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，增加多種開鎖模式，第三方接入模塊還可以通過網絡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閉或打開。控制單元應包括一個藍牙超控模塊，用于接收數據、解碼數據和發送指令信號。藍牙超控模塊可以根據接收到的特定藍牙信號進行接收和解碼，當數據匹配時，藍牙超控模塊發送命令信號，關閉電磁鐵，打開磁力分解門，藍牙超控模塊在本實施例中起到類似于鎖頭的作用，用戶通過藍牙手機發送信號信息，打開鎖、 藍牙超控模塊接收后進行解碼，如果本實施例中的解碼數據提供了二維碼，用戶可以通過藍牙手機掃描二維碼并登錄個人信息，發送開鎖指令，本實施例還可以配備類似于藍牙超控模塊的軟件，方便開鎖，并配備微信小程序掃描開鎖碼【3】。

控制單元包含一個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管的電壓，并開啟和關閉它。電源管理模塊用于控制供應給螺線管的電流。

電源管理模塊接收來自藍牙控制單元的命令信號，當它收到信號時，它中斷供應給螺線管的電流，這樣螺線管就失去了磁力，不能再抓緊磁吸板到達門口。

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穿過磁吸板中心的孔，在磁吸板的兩端鉆一個固定孔，通常，在磁吸板與門接觸的一側，還需要一個密封墊。

在磁吸板與電磁鐵接觸的一側是一個軸承。在磁吸板與電磁鐵接觸的一側，有一個圓形的阻尼塊，當電磁鐵通電時，該阻尼塊起到阻尼作用，產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面，充電接口與控制器聯接，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，通過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的斷開問題；本設計只需要將充電線與充電接口連接，更加方便。

箱子底部有一個狀態燈，與控制器相連。狀態燈可以用來檢查鎖是否關閉。如果鎖是關閉的，即電磁鐵接通并吸住磁吸板，狀態燈為綠色；如果鎖是打開的，即電磁鐵沒有接通并吸住磁吸板，狀態燈為紅色；狀態燈向用戶提示當前狀態是否正常【4】。

整個操作流程參見圖2，圖3，圖4 和圖5。

3.2 裝置使用途徑

鎖定機構和磁性吸附板安裝完畢后，在框架上放置一個二維碼。用戶可以掃描二維碼，獲得注冊信息。注冊后，可以通過藍牙手機傳輸解鎖的控制信息，手機通過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時，電源控制模塊就會斷電；如果電源被切斷，電磁鐵3 就會失去磁力，停止執行縮回電磁鐵和開門的功能。

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，達到開門的目的。

本設計采用一體化框架，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，用戶可以在此設計中加入第三方接入模塊，如果原智能門鎖收到解鎖信號，當第三方接入模塊發出信號并對原智能門鎖進行解鎖時，原智能門鎖可以同時解鎖。在第三接入模塊的作用下，本模型中的電磁鐵失去磁力，從而可以同時開鎖，例如，原智能門鎖在更換鎖體時包括外置門鎖，外置門鎖通過主模型的第三接入模塊與鎖體連接器連接，這時可以通過外置門鎖直接開鎖。控制模塊是整個模型的核心，其作用是通過輸入參數控制智能門鎖的工作狀態，并將狀態傳遞給主模型。其中，主模型采用多路復用的方式，可以實現對智能門鎖工作狀態的動態控制。在這里，用戶輸入的參數為智能門鎖的工作模式，它由系統根據當前智能門鎖所處的環境進行判斷，當智能門鎖處于“正常”工作狀態時，系統會以用戶輸入參數進行判斷并將其傳遞給主模型。

4 結語

公民們要求有更好的環境和生活質量，以及智能電子技術的迅猛發展，智能電子鎖被廣泛應用于家庭、機關、銀行、寫字樓等場所，成為安全防范系統中一種重要的終端產品。當前，智能電子鎖已成為全球范圍內發展最快的智能產品之一，并且正以每年20% 以上的速度快速增長。在國內市場上，智能電子鎖是近幾年興起的一種高科技產品，在國外市場上已被廣泛使用，如美國、歐洲、日本等發達國家和地區。中國作為世界上最大的電子鎖消費市場，龐大的用戶基礎和巨大的市場潛力。隨著消費者對智能電子鎖需求的增加以及安全需求的提高，國內市場對智能電子鎖的需求量將進一步增加。