基于身份证关闭的物联网电子阀门系统

基于身份证关闭的物联网电子阀门系统

随着电子技术和通信技术的发展，安全便捷的大门产品已成为人们的紧迫需求。根据对物理门禁控制市场的调查研究表明,超过70%的最终用户和80%的行业受访者认为,在未来3年~5年内,他们希望以手机、钥匙牌、标签或凭证卡等方式替代现在的传统开门方式。目前酒店大都采用IC卡门锁,顾客在线上或线下成功预订房间后柜台人员会给其IC卡,但这样的方式对于零散房屋的租住有着极大的不便,户主无论是自己亲自为租户办理手续或是雇佣服务人员都会有很大的消耗,而且门锁本身有读卡时间长、插卡不正确会导致芯片易脱落或损坏、IC卡易被复制等问题。基于此背景下笔者设计了一种基于身份证开锁的物联网电子门锁系统,利用二代身份证的代表个人凭证的特殊意义以及它的可存储、数据加密等特点,采用RFID技术实现实名制开锁。此系统集酒店系统服务、门禁管理服务、门锁于一体,门禁管理服务端可通过无线通信方式下发用户身份证号和密码给门锁,门锁可通过GPRS移动通信网络传输开锁密码、身份证号、门锁状态等信息,使得用户利用手机远程监控,无论是零散房屋的出租还是大型酒店的使用,都可以减少人力资源的消耗,同时提高了门锁的安全性和实用性。1系统设计1.1此物联网电子锁的组成该系统主要是由酒店系统服务端、门禁管理服务端、门锁和用户组成,其中此物联网电子锁是由门锁、控制主板、无线网模块、GPRS模块、读身份证号模块、读IC卡模块、密码设置模块及DC-DC电源模块组成。1.2门禁锁5g标准装置类型该系统设计方案如图1所示。用户通过手机APP订房成功后,由酒店管理系统向门禁系统发出生成用户的指令,门禁系统接受并生成用户ID(含身份证信息)和进门密码,并将进门密码返回给酒店管理系统,与此同时门禁系统将用户ID(含身份证信息)和进门密码通过无线网下发给门禁锁,门禁锁通过GPRS移动通信网络以短信的形式将密码下发给用户。门禁锁有密码输入和身份证读取功能,用户可以通过输入密码或刷身份证进入。并且在断网环境的情况下,用户依然可以输入密码或刷身份证进入,即本地验证是由锁本身完成的;门禁锁由电池供电,断电后用户依然可以通过钥匙来开门。门禁锁自带SIM卡短信通信功能,利用GPRS移动通信网络传输开锁密码、身份证号、门锁状态信息,用户可通过手机短信对门锁进行远程监控。此外,门禁锁含有无线传输功能,通过无线通信模块与门禁锁无线AP盒子通信,门禁锁无线AP盒子通过标准网络接口(RJ45)与ADSL路由器连接。门禁管理系统具有手工生成用户信息、远程开锁、锁匹配管理、管理员密码设置等等简单功能。1.3电子锁功能本系统实现实名制开锁,当用户在APP订房成功后,持本人二代身份证到酒店房间即可打开门锁。此门锁采用16Ah锂聚合物电池供电,电池电量不足时会通过短信报警。电子锁功能相对完备,可以接收开锁二代身份证编号、开锁密码,也可以接收删除用户开锁身份证信息和开锁密码指令,接收查询电量指令、远程开关门指令、封门和解封指令以及指令信息反馈。同时电子锁支持设置管理员开锁身份证信息和读取二代身份证编号。用户也可以通过按键输入密码或刷身份证开锁,开门后会有相应的短信反馈。2硬件设计2.1电子锁的组成电子锁外观如图2所示。从左至右依次为电子锁正面图、电子锁左视结构图、电子锁背面图。图中各数字代表的部件如下。1-前面板;2-12按键键盘;3-身份证刷卡区域;4-前面板把手;5-钥匙孔盖;6-锁体;7-上连接螺柱;8-下连接螺柱;9-后面板;10-后面板把手;11-反锁旋钮;12-充电接口。电子锁正面主要包括:12按键键盘、身份证读写器、身份证读写器天线、主电路板。电子锁背面主要包括:6节干电池电池盒、6节干电池、身份证信息处理器、背面电路板(主要用于WIFI模块)。2.2电子锁内部结构设计2.2.1前后面板安装孔各数字代表的部件如下。5-钥匙孔盖;12-充电接口;13-控制主板;14-前面板把手安装孔;15-短信模块;16-身份证信息处理器;17-身份证信息处理器固定安装板;18-后面板把手安装孔;19-充电电池组;20-充电电池组固定安装板;21-身份证信息读取器。2.2.2面板特征装置如图3所示,连接关系主要是密码按键2嵌入安装于前面板上部,身份证信息读取器21安装于前面板内侧,位于密码按键2正下方,前面板把手4安装于前面板把手安装孔14处,钥匙孔盖5安装于前面板钥匙孔处,锁体6嵌入安装在门板中间,位于前面板1和后面板9之间,前面板1和后面板9通过对称的两个上连接螺柱7和两个下连接螺柱8连接,后面板把手10安装于后面板把手安装孔18处,反锁旋钮11安装在后面板9上后面板把手10下方,充电接口12设置在后面板9正下方,控制主板13安装在前面板1内侧上部,身份证信息读取器21安装在控制主板13下方,短信模块15安装在前面板1内侧下部,身份证信息处理器16安装在后面板9内部上方,并由身份证信息处理器固定安装板17固定安装,充电电池组19安装在后面板9内部下方,并由充电电池组固定安装板20固定安装。2.3工作原则用户可通过刷二代身份证、输入密码、机械钥匙3种方式开锁。2.3.1接收成功后的信息通过手机或后台软件管理系统,先将用户的身份证号,以短信的方式发送给本发明产品,本发明产品通过短信模块接收该身份证信息,接收成功后反馈接收成功信息,通过控制主板13解析信息,并存储身份证信息。之后,用户可使用身份证在电子门锁的身份证刷卡区域3刷卡,刷卡过程中,身份证信息读取器21将读取该身份信息,通过身份证信息处理器16解析身份证号,并传送至控制主板13,控制主板13对比存储区中的身份证号,如果一致,将控制锁体6开锁,反之错误提示,不能开锁。2.3.2短信模块的应用通过手机或后台软件管理系统,先将用户的开锁密码,以短信的方式发送给本发明产品,本发明产品通过短信模块接收该开锁密码信息,接收成功后反馈接收成功信息,通过控制主板13解析信息,并存储开锁密码信息。之后,用户通过密码按键2进行密码输入开锁,控制主板13对比存储区中的开锁密码,如果一致,将控制锁体6开锁,反之错误提示,不能开锁。2.3.3机械钥匙2.4循环运营管理电子锁的耗电估算如表1所示。根据表1内容估算,4节南孚干电池可满足连续90天的供电要求,每节南孚电池1300mA左右,在不耗电的情况下,电量可维持1年以上,自损耗非常小。在实际供电过程中,将采用6节南孚干电池。3通信模式3.1电子锁系统的设计在浏览器中通过http仅能实现单向的通信,comet可以一定程度上模拟双向通信,但效率较低,并需要服务器有较好的支持;flash中的socket和xmlsocket可以实现真正的双向通信,通过flexajaxbridge,可以在javascript中使用这两项功能。在WebSocketAPI,浏览器和服务器只需要要做一个握手的动作,然后,浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。电子锁系统的结构原理图如图4所示。(1)上位机服务端与下位机电子锁通过WebSocket通信。(2)电子锁的IP地址、自动访问路由器用户名、密码等设置,通过电子锁上的按键让电子锁处于网络终端(类似路由器),再通过手机WiFi连接电子锁,利用手机浏览器登录电子锁IP地址,进行相应设置。这个过程类似对路由器进行设置。3.2关于通信协议此类传输方式主要是通过GPRS进行数据传输,将从以下几个方面对物联网智能锁通讯协议进行详细介绍。3.2.1表2显示了信息函数的格式字符串形式开始码:1个“#”字符。3.2.2表3显示了通信功能的描述3.2.3基本特征2:开始+识别码+0/0/1+结束(1)识别码为0-8的返回信息:开始+识别码+0+OK+结束。(2)识别码为“9”的返回信息:开始+识别码+0+0或者1+结束。其中0代表反锁,1代表没有反锁。注:每一位身份证号码中间加0,比如身份证号在数据位中的显示为104020202080109080300080204030201020。3.3asmx函数本系统采用webservice接口,以短信形式通过调用接口来控制门锁。具体说明如下:接口地址:7:9094/NSMLockWebService.asmx函数说明:GPRSCMD(Stringusername,Stringpw_md5,Stringjsonstr)(说明:下发指令控制门锁)4门禁管理服务端与门禁我国锁具市场以平均每年20%以上的速度高速增长,门禁市场的调查研究也表明智能门锁的市场需求很大。因此笔者在已有IC卡门锁的基础上设计了一种基于身份证开锁的物联网电子门锁系统,将酒店系统服务端、门禁管理服务端、门锁与用户紧密联系了起来。门禁管理服务端与门锁通过WiFi传输信息,门锁可识别用户二代身份证,自带SIM卡短信通信功能和可充电式电源,安装简单方便,开锁方式多样,