基于智能门锁技术二维码电锁设计研究

在国家标准方面，目前国内还没有针对智能电子锁设计开发方面的标准和规范。随着国内市场对智能电子锁需求的增加和国外厂商技术封锁程度的加剧，中国智能电子锁开发与应用方面亟须建立一套具有中国特色的标准和规范体系。目前我国还没有针对智能电子锁技术方面的国家标准，已有相关标准也在不断完善中。

1 发展背景及技术

我国智能电子锁设计存在的主要问题包括：一是产品开发能力弱；二是产品创新能力差；三是缺乏市场竞争力。这些问题的存在使得国内智能电子锁企业在国际竞争中处于不利地位。中国作为全球最大的电子门锁市场，目前对智能电子锁技术方面的研发投入仍然较少，对相关标准和规范缺乏统一认识和统一行动，国内产品标准尚未形成体系。当前主要采用国外标准和规范，如美国、德国等发达国家制定了一系列针对智能电子锁产品的安全认证标准和规范，如 ISO/IEC1770-2005《数字验证型密码技术规范》、ISO/IEC19650《数字密码密钥管理系统》16749《数字密码密钥管理系统》等。这些国际标准的实施使得智能电子锁产品的开发和认证过程更加规范，也使国内企业更加容易参与国际竞争。在国家标准方面，目前国内还没有针对智能电子锁设计开发方面的标准和规范。

在现有的各种智能门锁，无论是人脸识别、指纹识别、门禁密码识别等智能门锁开启方式，都会用到一个共同的结构，即控制器。读取头、控制器、电源和锁壳是分开的，导致初始成本较高，而且控制器通常要单独购买，更换时需要拆卸原电子锁及其单独配置，而更换读取头和电源则需要更多的技术人员进行安装和拆卸。更换的高成本和复杂性使用户的选择更少。因此，需要一种能够降低更换成本和复杂性并满足用户需求的智能门锁。

2 设计内容及步骤

2.1 技术方案

本发明涉及一种二维电码锁，包括一个锁壳和一个与门连接的磁吸板； 锁体包括控制器、壳体和电磁铁，控制器与壳体的一端相联并安装在壳体内，电磁铁与壳体相联，电磁铁与控制器相联，电磁铁是一个侧磁力发生器 电磁铁安装在壳体内，电磁铁与控制器耦合，电包含电池，电池与控制器连接、 控制器包含一个第三方接入模块，用于连接第三方组件，第三方接入模块包含一组接入端口，接入端口位于壳体的两侧，控制器包含一个蓝牙控制器和一个蓝牙模块、 控制器包含一个第三方接入模块，第三方接入模块包含一组接入端口，接入端口位于壳体的两侧，控制器包含一个蓝牙控制单元和一个第三方接入模块，第三方接入模块包含一组接入端口。

2.2 设备构成及作用

（1）一种二维码电锁，其特征在于，包括锁体和设置在门上的磁吸板；壳体包括控制器、壳体和电磁铁，其中，控制器设置在壳体的一端和壳体内，电磁铁设置在壳体内，电磁铁与控制器耦合，电磁铁的磁性部分从壳体的正面可见，壳体内的电池与控制器耦合，控制器包括用于连接第三方组件的第三方接入模块，第三方接入模块包括多个接入端口，接入端口设置在壳体的侧面。它们位于外壳的侧面。接入端口；接入端口位于外壳的侧面^【1】。

(2) 图1 展示的一种二维码电锁，其特征在于，该控制器包括一个蓝牙主模块，用于接收数据、解码和发送命令信号。

图1

(3) 控制器包括电源控制模块，电源控制模块承接蓝牙主控模块，电源控制模块用于控制输送往电磁铁的电压大小以及开闭。

(4）磁吸板上有一个安装孔。

(5) 磁吸板的电磁接触面有阻尼块。

(6) 锁体包括充电接口，充电接口设置于壳体的侧面，充电接口与控制器连接，充电接口可以为可充电电池。

(7) 壳体底面设有状态灯，状态灯与控制器连接，状态灯用于查看是否锁紧。

本项目采用一体化结构，用户不需要单独购买其他可选部件，因此更换成本降低，用户的安装也不太复杂，而且本项目在安装时只需拆除原锁盖，原控制板可与本项目控制板链接，因此与本项目相关的第三方门禁模块可以使用原锁的开锁方式。本项目旨在减少拆除原锁的复杂性，其他组件可以添加到项目中，使用户可以添加其他解锁方法。该项目包括一个蓝牙耳机，通过蓝牙扫描二维码解锁，可以向手机发送解锁信号^【2】。

3 装置操作流程

3.1 装置具体操作流程

电锁是一种二维密码锁，由锁体和安装在门上的磁吸板组成；锁体包括推杆、壳体和电磁铁；推杆安装在壳体的一端，并位于壳体内；电磁铁安装在壳体内；电磁铁与推杆连接； 和产生磁力的电磁铁的一侧从壳体的前面可见；壳体进一步包括一个电池；电池与致动器耦合；致动器包括一个第三方驱动模块，用于与第三方组件耦合，其中第三方驱动模块包括多个驱动端口，驱动端口位于壳体的一侧。执行器安装在壳体的一端，螺线管也安装在壳体上，螺线管的磁性面暴露在壳体上，以便于对吸盘进行磁性吸附，电池也安装在壳体上以提供电源，这种结构也可以从外部供电，电池为执行器和螺线管提供电源，执行器用于发送和接收信号以控制螺线管的打开和关闭、 控制单元还包括第三方接入模块控制单元还包括第三方接入模块，第三方接入模块包括门禁模块，用户可以通过接入原有的底座直接操作门上的第三方控制器，增加多种开锁模式，第三方接入模块还可以通过网络通信与第三方控制器连接，第三方接入模块还可以控制磁性电磁铁的关闭或打开。控制单元应包括一个蓝牙超控模块，用于接收数据、解码数据和发送指令信号。蓝牙超控模块可以根据接收到的特定蓝牙信号进行接收和解码，当数据匹配时，蓝牙超控模块发送命令信号，关闭电磁铁，打开磁力分解门，蓝牙超控模块在本实施例中起到类似于锁头的作用，用户通过蓝牙手机发送信号信息，打开锁、 蓝牙超控模块接收后进行解码，如果本实施例中的解码数据提供了二维码，用户可以通过蓝牙手机扫描二维码并登录个人信息，发送开锁指令，本实施例还可以配备类似于蓝牙超控模块的软件，方便开锁，并配备微信小程序扫描开锁码^【3】。

控制单元包含一个连接到蓝牙主机模块的电源管理模块。电源管理模块控制螺线管的电压，并开启和关闭它。电源管理模块用于控制供应给螺线管的电流。电源管理模块接收来自蓝牙控制单元的命令信号，当它收到信号时，它中断供应给螺线管的电流，这样螺线管就失去了磁力，不能再抓紧磁吸板到达门口。

磁性吸板必须有固定孔。为了固定磁吸板，可以在结构上钻一个穿过磁吸板中心的孔，在磁吸板的两端钻一个固定孔，通常，在磁吸板与门接触的一侧，还需要一个密封垫。

在磁吸板与电磁铁接触的一侧是一个轴承。在磁吸板与电磁铁接触的一侧，有一个圆形的阻尼块，当电磁铁通电时，该阻尼块起到阻尼作用，产生的磁力可以吸住磁吸板，以减少吸音和减震。

快门壳体包括充电接口，充电接口布置在壳体的侧面，充电接口与控制器联接，充电接口可以是电池。充电接口可以是现有的普通充电接口，如C 型接口；当电池放电时，通过充电接口保证电池寿命；与非充电电池不同，使用充电电池可以减少更换电池时的断开问题；本设计只需要将充电线与充电接口连接，更加方便。

箱子底部有一个状态灯，与控制器相连。状态灯可以用来检查锁是否关闭。如果锁是关闭的，即电磁铁接通并吸住磁吸板，状态灯为绿色；如果锁是打开的，即电磁铁没有接通并吸住磁吸板，状态灯为红色；状态灯向用户提示当前状态是否正常^【4】。

整个操作流程参见图2，图3，图4和图5。

图2

图3

图4

图5

3.2 装置使用途径

锁定机构和磁性吸附板安装完毕后，在框架上放置一个二维码。用户可以扫描二维码，获得注册信息。注册后，可以通过蓝牙手机传输解锁的控制信息，手机通过蓝牙控制模块接收并解码。如果解码后的信息相符，由蓝牙控制模块验证的控制信息将被发送到用于控制磁性输入的电源控制模块。当电源控制模块处于工作状态时，电源控制模块就会断电；如果电源被切断，电磁铁3 就会失去磁力，停止执行缩回电磁铁和开门的功能。电流控制模块用于控制提供给电磁铁的电流，电流控制模块中断电流，电源中断后，电磁铁3 失去磁力，不再吸引磁力吸引板，达到开门的目的。

本设计采用一体化框架，原有的智能门锁可以在不拆除原有智能门锁的情况下进行安装，并采用第三方接入模块，使原智能门锁与框架配合使用、 这样，用户可以在此设计中加入第三方接入模块，如果原智能门锁收到解锁信号，当第三方接入模块发出信号并对原智能门锁进行解锁时，原智能门锁可以同时解锁。在第三接入模块的作用下，本模型中的电磁铁失去磁力，从而可以同时开锁，例如，原智能门锁在更换锁体时包括外置门锁，外置门锁通过主模型的第三接入模块与锁体连接器连接，这时可以通过外置门锁直接开锁。控制模块是整个模型的核心，其作用是通过输入参数控制智能门锁的工作状态，并将状态传递给主模型。其中，主模型采用多路复用的方式，可以实现对智能门锁工作状态的动态控制。在这里，用户输入的参数为智能门锁的工作模式，它由系统根据当前智能门锁所处的环境进行判断，当智能门锁处于“正常”工作状态时，系统会以用户输入参数进行判断并将其传递给主模型。

4 结语

公民们要求有更好的环境和生活质量，以及智能电子技术的迅猛发展，智能电子锁被广泛应用于家庭、机关、银行、写字楼等场所，成为安全防范系统中一种重要的终端产品。当前，智能电子锁已成为全球范围内发展最快的智能产品之一，并且正以每年20% 以上的速度快速增长。在国内市场上，智能电子锁是近几年兴起的一种高科技产品，在国外市场上已被广泛使用，如美国、欧洲、日本等发达国家和地区。中国作为世界上最大的电子锁消费市场，庞大的用户基础和巨大的市场潜力。随着消费者对智能电子锁需求的增加以及安全需求的提高，国内市场对智能电子锁的需求量将进一步增加。

参考文献：

[1] 娄彦亮 ,杨玉丽,李德念.智能门锁回力模块可靠性技术研究[J].日用电器,2022(10):62-65.

[2] 蔡华辉 .Zigbee技术在智能门锁系统设计中的应用[J].中国新技术新产品,2020(21):34-36.DOI:10.13612/j.cnki.cntp.2020.21.012.

[3] 雷春淏 ,张阿维.浅谈BLE蓝牙技术在智能门锁的应用[J].西部皮革,2020,42(20):62-63.

[4] 游延筠 ,邱文彬,张龙,蔡钺.人工智能在智能门锁中的应用[J].人工智能,2020(05):58-67.

（本文来源于《电子产品世界》杂志2023年7月期）