智能锁具的整机耐久性能标准比对和自动化检测设备的研究及应用

智能锁具的整机耐久性能标准比对和自动化检测设备的研究及应用郑育前;麦玮琛;麦超明;李展能;黄振辉;陈欣【期刊名称】《《机电工程技术》》【年(卷)，期】2019(048)009【总页数】4页(P91-93,164)【关键词】智能锁具;标准;耐久性能;检测设备【作者】郑育前;麦玮琛;麦超明;李展能;黄振辉;陈欣【作者单位】广东省中山市质量计量监督检测所广东中山528403【正文语种】中文【中图分类】TU8550引言可靠性试验为测定、验证、评价、分析或提高产品可靠性而进行的试验。可靠性试验同时可以确定产品的可靠性特征，在产品研制定型时，进行鉴定试验，考核是否达到预订的可靠性指标，研究产品失效的机理。可靠性试验的类型和试验形式多种多样，其中产品整机寿命试验就是最常见的形式之一。产品整机寿命试验可以在较短的时间内用较少的样品估计可靠性水平；通过测试结果，检验产品的设计、工艺和结构的利弊；可以短时间暴露出产品的结构和电路的失效形式，结合失效分析，了解失效的机理，反馈到设计部门加以纠正。产品整机加速寿命试验其对产品的评价是整体的、系统的，与组成产品的各零配件或零部件等原材料以独立个体做耐久性试验相辅相成，不能相互替代的。因此，产品整机加速寿命试验被广泛应用在各类产品的检验标准或规范中。1智能锁整机耐久性测试指标国内和国外标准比对分析智能锁具因其便利、时尚和个性化而得到广泛的使用和高速发展。智能锁具技术集成了包括机械结构、智能识别技术、网络通讯技术、电子电路和电动控制等，常用的智能识别技术包括密码识别、指纹识别、语音识别或其他生物识别技术等。在国内的标准体系中智能锁或电子锁主要依据GA374-2019《电子防盗锁》［1］、GA701-2007《指纹防盗锁通用技术条件》［2］和GB21556-2008《锁具安全通用技术条件》［3］，另外卜现行的行业标准JG/T394-2012《建筑智能门锁通用技术要求》［4］。GB21556是国家标准，规定的都是最基本的要求，所有企业都应执行。目前我国很多企业的产品会执行公安部起草的GA374和GA701两个标准，其中GA374使用最广泛、影响最大；智能锁具生产企业极少执行JG/T394标准进行生产。相对于产品的高速发展，我国智能锁具在标准化体系的研究、完善、更新和建设方面滞后，例如GA374较上一版本2001版于2002年实施已使用了很长时间，在这期间智能锁具技术已有了很大的进步。现在智能锁具产品及相关技术更新和发展速度快，国家标准应及时更新，正确引导行业向的健康有序的方向发展。在国外卜标准体系上广泛认可有美国标准《ANSI/UL1034:2011BurglaryResistantElectricLockingMechanisms》（防盗电子锁机械装置）［5］和欧洲标准《BSEN14846:2008BuildinghardwareLocksandlatchesElectromechanicallyoperatedlocksandstrikingplatesRequirementsandtestmethods》［6］以及EN1906:2002［7］、EN1303:2005［8］等标准。从标准内容比较中可以看出，GA374和GA701两个标准主要是侧重于防盗和安全方面的质量指标。国内标准、美标及欧标最大的区别在于使用寿命上，在这一方面，美标要求最高，欧标次之，国内标准要求最低。各标准规定相关的寿命试验次数要求如表1所示。表1国内外标准要求耐久性试验次数要求序号等级123456标准号GA374-2019耐久性标准要求10000次GA7013000次GB21556-2008///条款号5.10（耐久性）[1]6.5.1.3（电池的容量）7.9（稳定性）[2]4.10（电子防盗锁）[3]JG/T394-2012G级D级5.13（反复启闭次数）[4]ANSI/UL1034-20116000次200000次100000次250000次100000次39（EnduranceTest）[5]BSEN14846:2008///200000次4.11Security-electricalmanipulation（ninthdigit）[6]2智能锁整机耐久性测试要求和试验方法分析和建议传统机械锁具QB/T2474-2017《插芯门锁》[9]根据不同结构形式、不同等级、不同运动机构、不同使用条件和使用频次，其耐用度要求也不同。以最低要求的C级锁具为例，斜舌和执手机构耐用度为10万次；手动锁闭的呆舌和钩舌耐用度为1万次；自动锁闭的呆舌和钩舌耐用度为5万次；锁头机构和旋钮机构耐用度为5万次；按压按钮机构耐用度为10万次。GA374-2019其耐久性能虽较2001版本3000次有的一定的提升，其试验方法也基本延续了2001版本。在未来智能锁具的标准制修订过程中或者是企业实际研发和生产过程，应不局限于满足上述标准要求，还应与产品实际使用和市场要求提出更高的内控质量标准，有利于科学把控产品的真实质量水平，在耐久性要求和试验方法方面建议应从以下几方面进行提升或改善。首先，根据不同结构形式、不同等级、不同使用条件和使用频次其耐久性试验次数的设定应进行区别考虑。例如目前为了增加安全性，出现了很多具备自动启动锁闭功能的智能门锁，如门被关上超过设定时间后系统将自动启动呆舌或钩舌等进行锁闭，防止出门忘记锁门造成安全隐患。这类带自动锁闭功能的智能锁具其实际开锁和锁闭的频次将明显高于手动锁闭的智能锁具，因此其耐久性要求指标也应提出更高要求。第二，对于应用较为成熟的新技术应对试验方法进行研究和完善。例如针对目前出现了很多像使用虚位密码技术的智能锁具，其试验方法应与其产品出厂规定的正确使用方法相一致，测试时应对前置和后置虚位密码的位数和生成方法做适当的规定。第三，目前智能锁具一般采用多种开启方式的集成，比如密码、指纹、磁卡、虹膜和其他生物识别等，对于此类智能锁具，其耐久性试验的方法也没有做相应的明确规定，例如是采用其中某一种开启方式进行测试还是采用多种开启方式交替测试等。第四，智能锁具的耐久性试验次数选定应更严格，并与实际使用情况相一致。锁具需要在门上开孔安装，安装要求没有标准统一，不同生产商或不同规格型号的锁具开孔位置和尺寸不能一致，互换性差；另外，智能门锁技术和产品更新快。如果安装后的锁具在使用若干年后若出现质量问题找不到或很难找到合适的锁进行更换，给消费者带来非常大的不便。因此，智能锁具的耐久性能应尽可能的高。智能锁具通常安装在入户门上使用，智能门锁的质保期限应高于或相当于入户门的质保期限。参照目前防盗安全门厂家质保期期限，大品牌为10年，普通品牌3~5年，但是消费者实际使用年限远高于质保年限。按照5年质保期限计算，参照普通家庭日锁闭频率约为15~20次/天，5年时间将使用大约3万次启闭，如果是自动锁闭功能，其使用次数要求应更高。如果考虑时效老化、灰尘、腐蚀等外界因素的影响，其标准耐久性试验次数要求应在此基础上适当增加。为了兼顾到检测效率和使用要求，笔者认为不带自动锁闭功能的智能锁具耐久性应当不低于5万次左右；带自动锁闭功能的智能锁具耐久性应当不低于10万次左右更为合理。3智能锁整机耐久性测试自动化检测设备的研制现状制约行业标准耐久性试验次数不宜过高的其中一个重要客观因素是，目前大多数检测机构和企业均缺少先进的自动化检测设备，影响检验的效率、人工成本和可操作性。市场的检测设备多数是针对传统的机械锁，有一部分设备主要针对智能锁具的某些关键零部件的耐久性，例如密码键盘和指纹读头等，检测机构和企业多数需要自行设计或要求订制整机耐久性试验机。智能锁具的结构等形式多样性的特点和我国自动化检测设备的滞后性，限制了其寿命试验的循环次数不宜过高，否则难以被广泛采用。但是随着技术进步，消费者对质量要求越来越注重，大中型企业不仅仅局限于满足标准规定的1万次要求，而是迫切要求进行充分和高效的整机耐久性能检测，从而科学和快速地掌握产品的真实质量情况，在检测中如果发现质量问题，结合问题分析失效的机理，加以改善和提高产品的质量。因此研制先进的智能锁具耐久性先进自动检测设备是促进智能锁具耐久性能提升的关键的一个环节。基于上述原因，本机构通过调研，根据智能锁具各企业提出的建议，自行设计和定制生产了智能锁具的整机寿命试验设备（图1）。其特点是系统可控制3个工位同时进行检验，能够检测智能锁具开启方式包括密码类、指纹类、磁卡类开启；对于密码类智能锁具除了配有传统固定式密码输入外，专门针对虚位密码锁具可以切换到虚位密码测试模式，如图2方框所示。在虚位密码测试模式下，可以设置前置和后置随机密码生成的位数上限值，测试时根据设置生成前置和后置随机码，与锁具设置密码组合成当次测试时输入智能锁具的开锁密码。虚位密码模式下的检测方法与带虚位密码功能锁具最初的产品设计和实际使用方式相一致。对未来此类密码设置方式的产品质量研究和标准化检测方法的研究探索均有积极作用。图1密码锁具寿命检测机外观图2虚位密码测试模式该智能锁具耐久性试验设备的动力系统采用压缩空气进行驱动，设备整体采用框架式结构如图1所示；采用PLC控制系统，系统可控制3个工位同时进行检验。在结构上该包括密码输入装置、指纹输入装置、磁卡输入装置、执手开启锁舌装置、门开启/关闭装置、定位装置、自动化控制系统、动力系统等。试验前将智能锁具安装在模拟门及其木质支架处，按设计的使用状态进行安装。指纹输入装置和密码输入装置由气缸及其附件组成，试验前需要设置或导入各操作键和指纹读头等指令输入设备的坐标位置；执手开启锁舌装置由气缸及其附件组成，用于操作门把手开门和锁门等动作；门开启/关闭装置用于操控开门和关门的动作。定位装置及其自动控制系统用于控制各元器件动作和运动位置的精确以及顺序准确性。4智能锁整机耐久性测试设备应用案例分析自动化的检测设备能有力的助推企业提升产品质量和缩短产品研发周期等提供技术支撑。某企业的新智能锁具产品委托进行10万次的密码输入整机启闭耐久性能测试，该智能锁具具备密码和指纹两种常规开锁方式，同时具备钥匙应急开锁；在锁闭方式上为手动上提门执手锁闭。根据测试要求和标准要求，制定了试验方案，每1万次左右不停机查看锁具运行是否正常和查看电池供电是否正常，若电量不足允许停机更换电池，之后继续进行实验直至锁具运行异常或试验次数达到10万次要求。在首次试验中当设备运行至63082次耐久性试验时，设备异常停机，如表2所示。经企业技术人员检查后发现是其中的电磁阀装置（图3）磨损导致。找到原因后对其进行技术改善，重新进行试验后，顺利通过10万次耐久性试验，产品达到设计耐久性目标。表2首次耐久性试验记录表试验次数/次113682059832437运行状况正常正常正常试验次数/次412624961663082运行状况正常正常异常停机从上述案例可以看到，我国智能锁具已具备达到经受10万次左右耐久性能试验的能力，因此，在未来标准制订时适当提高耐久性能的试验次数等指标很有必要。另外，经过实际应用的检验，本检测设备的运作正常，符合检测的要求，达到了预期的目标。图3智能锁具用电磁阀装置5结论综上所述，可以得出如下结论。（1） 我国智能锁具经过多年的发展各项性能有了很大的提升，相关标准的耐久性循环试验次数应与当前产品质量水平保持一致性，促进行业及产品质量健康发展。应不局限于满足上述标准要求，还应与产品实际使用和市场要求提出更高的内控质量标准，带与不带自动锁闭功能试验次数建议应分别为5万次和10万次左右或更高（2） 我国智能锁具标准的耐久性能试验要求应更细化，对不同结构和类型、不同使用条件等的智能锁具耐久性能制定相应的要求。（3） 经过实际应用的检验，本检测设备的运作正常，符合检测的要求，达到了预期的目标。（4） 应大力支持我国电子锁具产品的耐久性能检测方法的研究和推广，鼓励研制和推广更多先进的智能锁具耐久性能检测设备，促进行业转型升级。（5） 现在智能锁具产品及相关技术更新和发展速度快，国家标准应及时更新，正确引导行业向健康有序的方向发展。参考文献：【相关文献】[1]电子防盗锁：GA374-2019[S].北京：中国标准出版社，2019.[2]指纹防盗锁通用技术条件：GA701-2007[S].北京：中国标准出版社，2007.[3]锁具安全通用技术条件：GB21556-2008[S].北京：中国标准出版社，2008.[4]建筑智能门锁通用技术要求：JG/T394-2012[S].北京：中国标准出版社，2013.[5]BurglaryResistantElectricLockingMechanisms[S].ANSI/UL1034:2011.[6]BuildinghardwareLocksandlatchesElectromechanicallyoperatedlocksandstrikingplatesReq