高端客滾船智能門鎖系統設計方案

劉凌云,孫彥剛,于珍珍,張冰,鄭斯楊,馬維峰,李峰

(招商局金陵船舶(威海)有限公司,山東 威海 264200)

客滾船智能門鎖管理系統是在原有普通船用門鎖的基礎上,加入了NFC、藍牙、二維碼等識別開鎖功能,無需發卡退卡等繁瑣手續,乘客可直接自助預定、支付、登船、入住、離船[1]。為實現此功能,需要設置中繼主機作為門鎖和局域網之間的通信設備,用來進行門鎖與局域網之間的數據傳輸。中繼主機一端通過網線或無線WiFi和船上的局域網連接,另一端與二維碼門鎖通過低功耗無線通信方式進行連接。每臺中繼主機可在12 m范圍內最多與15臺二維碼門鎖進行通信,也可通過主機上的按鍵接口直接通過物理按鍵對二維碼門鎖進行開鎖操作[2]。

客滾船的智能門鎖屬于智能門鎖管理系統的一部分,其系列產品源于有客滾輪經驗的框架工廠,能夠開拓產品,并提供解決方案。

由于高端客滾船所用門鎖屬于小批量定制化,更側重于解決方案,而不是產品本身。每一個產品都有很多零件的配合形成,所需數量少,品種復雜,零件更不計其數。對于模具的開發,產品的生產都需要做深度配合。

FINNLINES項目是我公司建造的郵輪級高端客滾船項目,工程設計標準高并且貫穿智能化。其整個門鎖系統無論從技術難度還是智能化程度都處在國內領先水平——電鎖控制系統連接陸上訂票系統和對船上客房管理系統進行集中控制[3]、整套系統實行四級鑰匙交叉管理、客艙門鎖系統采用無線形式、公共區域和車輛區域門鎖系統采用有線形式。

門鎖鑰匙系統主要工作原理如下。

1)船員通過TAGS可進入特定船員的相關處所,包括艙室、公共區域、技術空間和LSA區域等。

2)乘客使用CARD或智能手機進入其艙室以及娛樂、餐飲、休息等區域。

3)對于付費場所設置門禁系統,在自助餐廳、桑拿區、休息室等場所設置無人操作的自動閘門,乘客可使用CARD進入,船員則使用TAGS進入[4]。

與傳統船的鎖系統相比,該項目的鎖系統有以下特點。

1)系統連接外網。船上鎖系統連接internet外部網絡并與船東的訂票服務器相連,實現客房精細管理及高度智能化,運營報表、入住率、人員管理等各種報表一鍵導出[5]。軟、硬件問題都極具挑戰性。

2)電鎖全船布置。船上大部分鎖通過電鎖系統軟件集中控制,涵蓋住艙區、公共區、車輛艙和機械處所,對全船各區域進行管控。

3)智能電鎖系統。鎖系統高度智能化,交叉控制全船乘客區、船員區、服務區,具有實時數據傳輸、旅客在線登記、實時改簽、入侵報警、未關門提示等諸多功能[6]。

4)控制終端多樣。除了乘客房間、船員房間和技術處所的門外,額外對移門、水密門、搖擺門、門禁閘機等設備進行控制。

5)鎖的功能復雜。支持RFID、NFC、藍牙、條紋碼/二維碼、機械鑰匙等開門方式。

1 系統目標

全船旅客艙房實施智能無鑰匙客艙,電子門鎖采用無線聯網型電子門鎖,旅客可通過門禁卡、二維碼和機械鎖進入客艙。 艙房管理系統為工作人員提供艙房管理,登船入住,旅客換房,客人查詢,統計報表,報表管理功能,實現艙房狀態實時展現。

艙室的鎖可以從艙室內部鎖死,但可以被一把機械鑰匙以及船上服務人員經授權的電子卡從外部打開,客艙門的開啟和關閉可以在客運管理系統中實現實時監測。

為滿足此功能,根據運營要求總結門鎖系統設計要求如下。

1)鑰匙系統應該有一個總鑰匙系統和分總鑰匙系統。

2)船上的大部分鎖應為與集中電鎖系統相連的電鎖。

3)鎖系統要有合適的接口,連接到船上的訂票系統和船上的客房管理控制板上[7]。

4)乘客使用CARD鑰匙卡或智能手機的NFC或藍牙功能出入房門。

5)船員用TAGS鑰匙卡進入特定相關處所,包括對應艙室、公共區域、技術處所和救生處所。

6)通道門必須能夠根據用戶組/位置分組到預先指定的訪問級別。

7)自助餐廳、SPA、休息室等區域設置門禁閘機,乘客需要付費掃碼進入,船員則用TAGS鑰匙進入。

8)總鑰匙作為備用系統,所有房間門都可以使用總鑰匙解鎖。

2 設計理念

考慮門鎖和鑰匙系統當前采用的是歐洲的規范,整個項目大約需要15種不同類別的門型,根據功能分別配不一樣的門鎖。其中有涉及小部分進口鎖(或進口配件),及大部分國產鎖。

門鎖組合方案也需經過多次實踐磨合才能保證可靠性,這也具有唯一性。

整船總鑰匙系統,需要將各種來源的鎖體參與到總鑰匙組合。所需配件也要單獨開發所需模具。當前類似市場產品主要系列是歐標產品,只能完整性匹配開發。

配置不同鎖體系統的重點是確保無縫匹配,從外觀到實際運用都要非常契合,才能確保門鎖系統的長期穩定運行。同樣,為保持門鎖系統的完整性,選擇性借鑒國外的鎖系及特殊功能。

根據要求嚴格的標準設計,保證堅固安全可靠。采用不銹鋼水平手柄連接鎖芯,模塊化結構更易于更換和維修,不改變完整的鎖具結構。軟件方面,預留未來升級接口,不需要修改硬件。

鎖具的選型涉及鎖型、鎖體、電制、開啟方向、把手結構、鎖芯有無、門頁厚度、操作應用程序、識別方式等。為各種應用提供了最新的RFID技術用于各種通行授權,結合人體工程學設計、射頻技術、QR兼容操作。不論單機系統或多機系統均可與船舶的PMC系統進行接口,通過認證的鎖具管理系統發放鑰匙卡、無鑰匙卡[8]。并配有機械鎖芯,以便在任何緊急或撤離情況下可隨時進入房間進行人員疏散。

另外一種選擇,如果使用傳統的RFID讀卡器,也配置了最新的識別技術和/或非接觸路徑,即便傳統的磁卡鎖也可以持續升級,為船員和旅客提供無縫銜接的訪問控制。

這套系統解決方案適用于全船各區域的授權要求,包括訪問控制,安全信息反饋,售票集成系統及實時遠程操作等。主要內容:鑰匙卡登乘時激活;NFC接入兼容;登離時鑰匙卡失效;離線狀態下不能遠程處理卡片操作。

3 項目策劃

3.1 設計思路

智能集成平臺是智能系統的船端數據中心。船舶智能集成平臺具有數據匯集、數據存儲、數據應用服務、船岸數據交互、趨勢分析、輔助決策等功能。系統具備一定的可擴展性,具備完整的數據接口方案,方便其他新增系統的接入[9-10]。

客運管理系統采用以太網絡總線方式,將目前船上相互獨立的CCTV系統、登船及旅客信息管理系統、智能門鎖系統和收銀系統等集中連接到統一的網絡環境中,匯集這些系統的數據,為旅客管理、客車票銷售、艙房管理提供信息共享。

基于當前對智能鎖系統的理解和認知,依照循序漸進的原則,充分發揮第三方的作用?；谝陨喜邉?總體推進思路如下。

1)建立門鎖方案結構樹。

2)建立操作運營方案結構樹。

3)基于批準的優化組合方案設計。

4)鎖系統匯總明細清單。

5)鎖樣品認可。

6)門鎖安裝及調試。

3.2 工作流程

對旅客及船員從上船到離船的所有行程路線合理規劃并作出設計方案,并考慮應急逃生情況下的撤離路線,對所有路經處所的門鎖設置作出功能界定。幫助工作人員高效管理,滿足登離船管理上的大批人流量的工作需求,實現旅客快速到達預訂位置,同時反饋數據自動同步到后臺。通過移動智能化設備并且結合智能化設備載體,支持多登船口同時運作,支持二維碼登船方式,簡化和加快港口的登船和下船過程,提升工作效率,以提升客戶滿意度。

整套系統從設計開始至實船試驗,主要包括以下幾個階段。

1)建立系統完成比例目標,并逐步按計劃實施。

2)匹配門鎖選型配置并經相關方驗證。

3)鑰匙系統原理圖確認。

4)鑰匙系統結構樹、鎖系統結構樹。

5)功能調試及安裝。

其中設計層級的工作流程見圖1。整套系統的工作原理見圖2。

圖2 工作原理

4 解決方案

基于當前高端客滾船、豪華郵輪等對于專用智能門鎖系統不斷增長的市場需求及面臨的瓶頸,前期技術團隊對門鎖系統的復雜程度進行風險評估,為降低此系統設計風險,避免設計錯誤而產生經濟損失和項目周期損失,做了充分的準備。團隊成員聯合國內船舶知名鎖系統廠家專家一起實施并推進本項目方案,對門鎖集中控制系統、運營管理系統等有較多的研究,且利用現有產品開發設計供應部分系統產品。

針對本項目高度智能化的全船鎖系統以及詳細的使用要求,根據現有資源制定了相應的解決方案,按“門鎖方案設計-操作運營方案設計-優化組合方案設計”等板塊展開工作。

1)制定門鎖方案結構樹,對全船鎖系統進行分級,決定各區域進出權限。

2)制定操作運營方案結構樹,對每種區域聯網方式進行定義。

3)制定優化組合方案設計,制作典型節點,對不同功能的門鎖配置做明確定義。

4)制定全船網格化控制清單,明確基本信息,如,鎖具類型、分隔區域防火等級、屬具附件等。

5)制定鎖系統的匯總清單,作為采購依據。

6)各區域接口協調,包括機械及電氣的接口協調。

7)了解廠家設備資料包括尺寸信息,工作原理等。

8)邀請合作專家溝通,梳理各種工況,滿足功能要求。

按照船上主功能區域,建立電鎖結構樹,見圖3。

圖3 鎖結構樹

按照船上控制原理,建立鑰匙結構樹,見圖4。

圖4 鑰匙結構樹

5 結論

智能鎖的全流程設計方案滿足實際運營功能。設計思路及最終結果達到了預計的效果。

將技術方案、門鎖配型、總體布局,船上安裝、調試交驗等全系統均列入系統設計任務。設計流程及方案適用于高端客滾船大多數運營需求,并可以控制和降低門鎖的設計投入成本及提升設計質量,在一定程度上縮短整體設計周期,可供不低于同級別門鎖系統的設計項目參考。