面向NB-IoT的智能門(mén)鎖及其管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

謝文聰

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)水平的提升，廣大人民群眾對(duì)生活質(zhì)量有了進(jìn)一步的要求，并在很大程度上表現(xiàn)出對(duì)居住安全性與舒適性的重視上。在此背景下，傳統(tǒng)的門(mén)禁鎖具已經(jīng)無(wú)法滿足人們的實(shí)際需求，促使智能門(mén)鎖取得了比較廣泛的應(yīng)用，但是在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候其本身以及相應(yīng)的配套設(shè)置會(huì)存在比較多的限制條件。對(duì)此，要想強(qiáng)化智能門(mén)鎖的功能特性，提高門(mén)鎖使用者的實(shí)際體驗(yàn)，就有必要對(duì)智能門(mén)鎖的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。基于此，本文結(jié)合NB-IOT技術(shù)設(shè)計(jì)一種新型的智能門(mén)鎖及其管控系統(tǒng)，進(jìn)而可以解決相關(guān)問(wèn)題，保證智能門(mén)鎖的作用可以得到有效的發(fā)揮和利用。

關(guān)鍵詞：NB-IOT;智能門(mén)鎖;管控系統(tǒng)

引言：我國(guó)居民在新的時(shí)期的生活水平取得了迅猛的提升，對(duì)于家居環(huán)境的安全性、舒適性具有了更高的追求，因此智能門(mén)鎖在其中發(fā)揮了比較重要的作用，得到了我國(guó)廣大居民的重視。因此，需要利于全新的NB-IOT技術(shù)對(duì)智能門(mén)鎖以及其管控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而可以優(yōu)化整個(gè)智能門(mén)鎖的使用效果，推進(jìn)整個(gè)智能家居產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

一、系統(tǒng)構(gòu)架

（一）系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)利于智能門(mén)鎖內(nèi)部的NB-IOT模塊作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，并且配合使用NB-IOT無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并且使用UDP協(xié)議對(duì)其中的加密數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，在具體進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，客戶可以利于移動(dòng)客戶端建立相應(yīng)的連接并且控制智能鎖，進(jìn)而可以為客戶提供高質(zhì)量的使用體驗(yàn)[1]。

（二）實(shí)現(xiàn)功能

客戶在應(yīng)用的時(shí)候可以根據(jù)手機(jī)上的移動(dòng)客戶端實(shí)現(xiàn)對(duì)NB-IOT智能鎖進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控以及管理，主要的功能面涵蓋比較廣，包括移動(dòng)客戶端綁定、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控、臨時(shí)密碼設(shè)定、實(shí)時(shí)推送信息等。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（一）硬件總體結(jié)構(gòu)

本次智能鎖的硬件主體結(jié)構(gòu)包括主控制器、RFID模塊、指紋模塊、儲(chǔ)存模塊、按鍵模塊、NB-IOT模塊、語(yǔ)音提示模塊、顯示屏模塊、電池模塊等。用戶在進(jìn)行使用的時(shí)候主要利用RFID模塊、指紋模塊以及按鍵模塊來(lái)進(jìn)行操作，機(jī)器對(duì)IC卡、指紋和密碼進(jìn)行識(shí)別，只有正確的IC卡、指紋和密碼才可以打卡智能鎖，進(jìn)而可以優(yōu)化實(shí)際應(yīng)用的效果。

（二）NB-IOT模塊電路分析

NB-IOT模塊的電路組成主要是開(kāi)關(guān)模塊、電源、電路連接、SIM卡電路、天線以及匹配電路和最為關(guān)鍵的SN12模塊。SN12模塊是一種全新的由通訊公司全新推出的一種超小型數(shù)據(jù)模塊，該種模塊配備相應(yīng)的外圍接口以及高科技的信息處理平臺(tái)，并且也具有強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)軟硬件平臺(tái)。該硬件在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候可以支持各種接口和多種外圍設(shè)備。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（一）通訊數(shù)據(jù)格式的定義

通訊數(shù)據(jù)格式是進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本次的智能鎖設(shè)計(jì)主要是通過(guò)UART和NB-IOT模塊實(shí)現(xiàn)通訊功能，其中NB-IOT模塊的作用是透?jìng)鳎到y(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中基于該模塊和服務(wù)器之間利用分層UDP進(jìn)行傳訊，其具體的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議以及其相關(guān)數(shù)據(jù)為：

設(shè)備類(lèi)型：1B;設(shè)備唯一ID號(hào)：6B;命令包1：不定長(zhǎng);命令包2：不定長(zhǎng);校驗(yàn)：1B。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)的傳輸和應(yīng)用，并且發(fā)包告知服務(wù)器鎖的狀態(tài)，并且不定期的接受服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以充分體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的概念以及其實(shí)際應(yīng)用的基本效果。

（二）NB-IOT模塊軟件設(shè)計(jì)

在NB-IOT系統(tǒng)正式投入使用之后，首先需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)步性初始化同時(shí)開(kāi)始附著網(wǎng)絡(luò)。具體操作成功之后需要進(jìn)行通訊和信息數(shù)據(jù)的傳輸，之后在NB-IOT模塊中將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并且將其運(yùn)輸?shù)椒?wù)器，之后服務(wù)器發(fā)揮作用將信息傳輸?shù)交驹诜答伝叵鄳?yīng)的NB-IOT模塊，在通訊結(jié)束之后，基站會(huì)每隔5s就對(duì)通訊情況進(jìn)行檢查，如果檢查的結(jié)果是沒(méi)有通訊，則會(huì)發(fā)送相應(yīng)的休眠指令到NB-IOT模塊，使得整個(gè)系統(tǒng)可以進(jìn)入到休眠情況。

四、系統(tǒng)測(cè)試

（一）功能測(cè)試

功能測(cè)試主要的作用是對(duì)NB-IOT模塊和智能鎖之間的數(shù)據(jù)交互情況進(jìn)行測(cè)試，其中內(nèi)容比較復(fù)雜，包括信息綁定、實(shí)時(shí)監(jiān)控、密碼設(shè)定、用戶管理、信息輸送等功能。具體的功能測(cè)試的步驟為首先，管理人員將智能鎖綁定到客戶端用戶的個(gè)人賬戶上，然后在使用密碼、指紋、鑰匙、刷卡等方式打開(kāi)門(mén)鎖，并且將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絅B-IOT模塊，在通過(guò)該模塊傳輸?shù)椒?wù)器，客戶可以利用數(shù)據(jù)對(duì)信息進(jìn)行傳輸，進(jìn)而可以優(yōu)化實(shí)際應(yīng)用的效果。

（二）通信測(cè)試

無(wú)線傳輸最為重要的以及需要用戶重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容是數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。NB-IOT模塊自身具備極強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋的特點(diǎn)，相比較于傳統(tǒng)的基站而言，這種方式可以增加20Db的增益，并且可以覆蓋到各種信號(hào)難以達(dá)到的地方比如地下車(chē)庫(kù)、地下室、地下管道等。在進(jìn)行設(shè)計(jì)測(cè)試的時(shí)候，可以看出該種系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度為63Bm，具有比較優(yōu)秀的覆蓋水平和可靠的傳輸性能，進(jìn)而可以驗(yàn)證NB-IOT模快在具體應(yīng)用的時(shí)候的穩(wěn)定性以及可靠性。

五、項(xiàng)目應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)水平的提升，智能門(mén)鎖在其中得到了比較廣泛的應(yīng)用。因此相關(guān)部門(mén)針對(duì)廣大的居民組建了一個(gè)基于城域網(wǎng)的智能門(mén)鎖管控系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)，并且配備了NB-IOT系統(tǒng)進(jìn)行通信，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)方面的管理。

本次管理系統(tǒng)主要由住房保障和房產(chǎn)綜合管理系統(tǒng)、智能門(mén)禁管控平臺(tái)、電信物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及NB-IoT智能門(mén)鎖等重要部分組成。這也是NB-IOT最為重要的應(yīng)用前景。由此可見(jiàn)，這種智能門(mén)鎖具有比較廣泛的應(yīng)用前景，并且可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和應(yīng)用，進(jìn)而可以為我國(guó)居民的智能家居生活提供有效的建議，從而可以實(shí)現(xiàn)智能化社會(huì)的建設(shè)，推進(jìn)整個(gè)社會(huì)的發(fā)展。

總結(jié)：綜上所述，本文在對(duì)于智能鎖需求更加廣泛的今天，基于全新的技術(shù)手段以及社會(huì)需要而建立起一個(gè)全新的NB-IOT智能門(mén)鎖設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)鎖的精準(zhǔn)控制和實(shí)時(shí)管控，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，從而可以保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，優(yōu)化實(shí)際應(yīng)用的效果。

參考文獻(xiàn)

[1].多功能低功耗藍(lán)牙智能門(mén)鎖提供蘋(píng)果HomeKit和小米米家兼容性廣泛支持智能家居生態(tài)系統(tǒng)[J].世界電子元器件，2020（07）：5-7.

[2]林建和.智慧生活，用“芯”“智”造解決方案——淺談智能家居市場(chǎng)現(xiàn)狀和技術(shù)方案[J].中國(guó)電子商情（基礎(chǔ)電子），2020（07）：43-49.

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