基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的鑰匙智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

田華+郭衛(wèi)東+林志賢

摘 要：目前，很多行業(yè)面臨重要鑰匙的管理問題，采用傳統(tǒng)的專人管理，簽到取用的方式管理，存在低效、費(fèi)時(shí)、管理混亂等問題。該文的鑰匙智能管理系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的RFID技術(shù)、指紋識(shí)別技術(shù)、4G通訊技術(shù)，視頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鑰匙識(shí)別，操作人員身份識(shí)別，鑰匙鎖定、遠(yuǎn)程授權(quán)開鎖，鑰匙取還過程自動(dòng)拍照記錄，鑰匙取還信息自動(dòng)記錄、鑰匙取送記錄追蹤等自動(dòng)化管理功能。

關(guān)鍵詞：鑰匙管理 遠(yuǎn)程授權(quán) 4G RFID 物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（a）-0001-02

目前，軍隊(duì)行業(yè)、公安行業(yè)、電力行業(yè)、醫(yī)院等醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)及很多大型生產(chǎn)制造行業(yè)，都存在倉(cāng)庫(kù)鑰匙、車輛鑰匙、重要房間鑰匙等的管理問題。傳統(tǒng)的專人管理、簽到使用的管理模式，存在人力資源浪費(fèi)、低效、管理混亂、鑰匙丟失及鑰匙去向難以追蹤等弊端。目前主流的鑰匙管理系統(tǒng)，無法解決鑰匙一柜鎖定分級(jí)分級(jí)管理、應(yīng)急緊急取用鑰匙等問題。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

針對(duì)鑰匙管理的現(xiàn)狀，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、指紋識(shí)別技術(shù)、4G通訊技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)，研究鑰匙管理的自動(dòng)、可靠、安全和高效的管理方法。

系統(tǒng)采用RFID技術(shù)完成鑰匙自動(dòng)識(shí)別；采用RFID技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)，完成人員身份自動(dòng)識(shí)別；采用柜門鎖定和鑰匙獨(dú)立鎖定兩級(jí)鎖定，完成鑰匙安全管理；采用開門取用鑰匙和開門申請(qǐng)遠(yuǎn)程授權(quán)取用鑰匙，完成一柜管理，兩級(jí)權(quán)限的分級(jí)鑰匙管理；采用4G通訊技術(shù)，完成遠(yuǎn)程授權(quán)開鎖取用鑰匙；配備緊急開鎖裝置，完成應(yīng)急狀況緊急處理；采用視頻監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鑰匙取還全過程監(jiān)管；采用鑰匙鎖定模塊化，實(shí)現(xiàn)鑰匙柜的可擴(kuò)展性。實(shí)現(xiàn)了更安全、更靈活、更高效的智能鑰匙管理。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

（1）鑰匙智能管理柜。不銹鋼柜體，配有電磁鎖，液晶屏顯示，指紋識(shí)別，攝像頭和緊急開鎖裝置，在實(shí)現(xiàn)鑰匙安全管理的同時(shí)，也考慮到了緊急情況的處理。

（2）智能控制終端。鑰匙智能管理主控制器。與智能分控器、智能鎖定裝置組成鑰匙智能管理控制系統(tǒng)。

（3）智能分控器。根據(jù)管理鑰匙數(shù)量可配置多個(gè)分控器，每個(gè)分控器可管理6個(gè)鑰匙智能鎖定裝置。

（4）鑰匙智能鎖定裝置。與智能控制終端配合使用，完成鑰匙的識(shí)別和鎖定；配置取用者權(quán)限指示燈、鑰匙狀態(tài)指示燈、鎖定狀態(tài)指示燈；配備取用開鎖按鈕和取用申請(qǐng)按鈕。

（5）智能鑰匙環(huán)。內(nèi)置唯一識(shí)別的RFID標(biāo)簽，可環(huán)形360°識(shí)別，方便鑰匙送還和鎖定；通過一次性鉛封將管理鑰匙與智能鑰匙環(huán)綁定，保證鑰匙不被替換。

（6）數(shù)據(jù)通訊服務(wù)器。與鑰匙智能管理柜通過網(wǎng)絡(luò)連接，保存鑰匙管理柜當(dāng)前鑰匙狀態(tài)、鑰匙取用和送還記錄信息、 “非法”取用鑰匙信息、鑰匙申請(qǐng)信息，完成app軟件、管理軟件和鑰匙智能管理柜之間的通訊。

（7）管理軟件。完成鑰匙信息和人員信息的管理；智能控制終端配置信息的加載；與鑰匙智能管理終端實(shí)時(shí)通訊，接收并保存鑰匙取環(huán)信息；鑰匙取環(huán)信息的查詢與追溯。

（8）App軟件。通過手機(jī)或iPad等移動(dòng)設(shè)備，遠(yuǎn)程查看鑰匙狀態(tài)，鑰匙申請(qǐng)信息并進(jìn)行許可操作等。

2.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)采用智能控制終端、中控器和智能鎖定裝置3級(jí)控制設(shè)計(jì)，485總線通訊，提高通訊效率的同時(shí)提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

2.3 系統(tǒng)架構(gòu)

鑰匙智能管理系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

2.4 系統(tǒng)功能及優(yōu)點(diǎn)

（1）每把鑰匙配備全球唯一ID編碼，不可復(fù)制，保證其唯一性。

（2）智能鑰匙環(huán)與鑰匙采用特殊工藝連接，非暴力無法破壞，確保鑰匙不會(huì)被替換。

（3）柜體外液晶屏實(shí)時(shí)顯示鑰匙狀態(tài)。

（4）每個(gè)鑰匙智能鎖定裝置顯示鑰匙名稱等信息，并可編輯，杜絕取錯(cuò)鑰匙事情的發(fā)生。

（5）鑰匙智能鎖定裝置和智能鑰匙環(huán)配合，實(shí)時(shí)檢測(cè)鑰匙狀態(tài)，鑰匙智能鎖定裝置上通過指示燈指示當(dāng)前鑰匙狀態(tài)：在存、取用、鑰匙位錯(cuò)誤。

（6）非授權(quán)人員無法取用鑰匙，既無需專人管理，又保證鑰匙管理的安全性和可靠性。

（7）可通過刷卡、指紋、密碼三種獨(dú)立或組合的方式進(jìn)行身份驗(yàn)證。

（8）鑰匙可設(shè)定有權(quán)責(zé)任人，允許一把鑰匙指定多個(gè)責(zé)任人，并指定一個(gè)遠(yuǎn)程授權(quán)責(zé)任人。

（9）操作人員通過身份驗(yàn)證打開柜門后，系統(tǒng)自動(dòng)點(diǎn)亮權(quán)限內(nèi)的鑰匙權(quán)限指示燈，醒目提示哪些鑰匙可直接取用，哪些鑰匙需申請(qǐng)取用。

（10）取用非權(quán)限內(nèi)鑰匙時(shí)，可通過鑰匙智能鎖定裝置上的“申請(qǐng)”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)向遠(yuǎn)程授權(quán)責(zé)任人發(fā)送申請(qǐng)信息，遠(yuǎn)程授權(quán)責(zé)任人可遠(yuǎn)程開鎖。

（11）整個(gè)鑰匙取還過程中，系統(tǒng)自動(dòng)定時(shí)拍照，并與鑰匙取還記錄信息關(guān)聯(lián)，杜絕冒用他人身份取用鑰匙。

（12）緊急情況下，可通過特殊工具開柜取用鑰匙。系統(tǒng)自動(dòng)拍照并向授權(quán)責(zé)任人發(fā)送帶有照片的報(bào)警信息。杜絕未經(jīng)許可非法開柜取用鑰匙。

（13）三級(jí)控制系統(tǒng)，方便擴(kuò)展。

（14）鑰匙智能鎖定裝置模塊化，便于鑰匙管理柜內(nèi)美化布局。

（15）鑰匙管理柜可存儲(chǔ)10 000條鑰匙取還記錄，與管理軟件接口后，所有記錄均可上傳管理軟件保存，方便查詢和追蹤。

（16）鑰匙管理柜采用220 V交流電源，同時(shí)配置1500 ma/h可充電電池，交流供電的同時(shí)對(duì)電池充電，停電時(shí)電池供電。

（17）鑰匙管理柜柜門鎖開鎖后規(guī)定時(shí)間內(nèi)未打開柜門，柜門鎖自動(dòng)閉鎖。

（18）鑰匙鎖具打開規(guī)定時(shí)間內(nèi)未取走鑰匙，鑰匙鎖具自動(dòng)閉鎖。

（19）鑰匙位記憶功能，鑰匙送還位置錯(cuò)誤，鑰匙狀態(tài)指示燈閃爍，不閉鎖；否則，鑰匙狀態(tài)指示燈常亮，并自動(dòng)閉鎖。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 鑰匙狀態(tài)指示

每個(gè)鑰匙智能鎖定裝置通過機(jī)械撥碼設(shè)置一個(gè)唯一ID，每個(gè)智能鑰匙環(huán)內(nèi)嵌一個(gè)全球唯一編碼的RFID標(biāo)簽，將鑰匙智能鎖定裝置的ID和智能鑰匙環(huán)的唯一編碼一一配對(duì)，并寫入智能控制終端。

鑰匙智能鎖定裝置定時(shí)（間隔時(shí)間10ms以內(nèi)）驅(qū)動(dòng)讀卡模塊讀取編碼。未讀取到編碼，說明鑰匙被取走，斷開鑰匙狀態(tài)指示燈供電；讀取到的編碼，將讀取到的編碼與配對(duì)的鑰匙環(huán)編碼比對(duì)，相同，鑰匙位正確，點(diǎn)亮鑰匙狀態(tài)指示燈；否則，鑰匙位錯(cuò)誤，

3.2 取用鑰匙

通過指紋識(shí)別或刷卡等方式驗(yàn)證身份后，柜門鎖自動(dòng)開鎖，打開柜門后，按下取用鑰匙鎖定裝置上的“取用”按鈕，鑰匙智能控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先下載的鑰匙人員權(quán)限表，判斷是否屬于權(quán)限內(nèi)鑰匙，是，自動(dòng)開鎖；否，權(quán)限指示燈閃爍（無權(quán)取用）。

系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄整個(gè)取用鑰匙過程信息。在打開柜門鎖、按下“取用”按鈕、取走鑰匙、關(guān)閉柜門時(shí)自動(dòng)拍照并與鑰匙取用記錄關(guān)聯(lián)。在鑰匙取用信息查詢或追蹤時(shí)，可以查詢到包含取用人照片的記錄信息。

3.3 申請(qǐng)鑰匙

通過指紋識(shí)別或刷卡等方式驗(yàn)證身份后，柜門鎖自動(dòng)開鎖，打開柜門后，按下取用鑰匙鎖定裝置上的“申請(qǐng)”按鈕（自動(dòng)拍照），鑰匙智能控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先下載的鑰匙人員權(quán)限表，判斷是否屬于權(quán)限外鑰匙，是，記錄申請(qǐng)取用的鑰匙信息；否，權(quán)限指示燈閃爍（無需申請(qǐng)）。

1 min（可編輯）內(nèi)操作人員未再按下“申請(qǐng)”按鈕，此次申請(qǐng)結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)組合申請(qǐng)信息并發(fā)送給授權(quán)責(zé)任人。授權(quán)責(zé)任人登錄App后，可看到帶有申請(qǐng)人照片的鑰匙取用申請(qǐng)，并可進(jìn)行“允許”或“拒絕”的操作。允許取用的鑰匙鎖具自動(dòng)開鎖。

系統(tǒng)同樣自動(dòng)記錄整個(gè)取用鑰匙過程信息，并標(biāo)記為遠(yuǎn)程授權(quán)取用。在打開柜門鎖、按下“申請(qǐng)”按鈕、取走鑰匙、關(guān)閉柜門時(shí)自動(dòng)拍照并與鑰匙取用記錄關(guān)聯(lián)。在鑰匙取用信息查詢或追蹤時(shí)，可以查詢到包含取用人照片的記錄信息。

3.4 送還鑰匙

通過指紋識(shí)別或刷卡等方式驗(yàn)證身份后，柜門鎖自動(dòng)開鎖，打開柜門后，將鑰匙放回正確的鑰匙位（鑰匙智能鎖定裝置），系統(tǒng)自動(dòng)閉鎖鑰匙。如鑰匙位放錯(cuò)，不閉鎖鑰匙且“鑰匙狀態(tài)”指示燈閃爍。

系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄整個(gè)送還鑰匙過程信息。在打開柜門鎖、送回鑰匙、關(guān)閉柜門時(shí)自動(dòng)拍照并與鑰匙送還記錄關(guān)聯(lián)。在鑰匙送還信息查詢或追蹤時(shí)，可以查詢到包含送還人照片的送還記錄。

3.5 緊急取用

為了應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，系統(tǒng)配有應(yīng)急機(jī)械解鎖鑰匙，無需身份驗(yàn)證即可打開柜門鎖和所有鑰匙鎖，我們稱之為“非法開鎖”。為了避免出現(xiàn)濫用“非法開鎖”取用鑰匙，在“非法開鎖”取用鑰匙過程中，系統(tǒng)自動(dòng)在開柜門鎖、開鑰匙鎖、取用鑰匙、關(guān)閉柜門時(shí)拍照，在關(guān)閉柜門后向授權(quán)責(zé)任人發(fā)送“非法”操作報(bào)警信息，并在整個(gè)“非法開鎖”過程中聲音報(bào)警。

4 結(jié)語(yǔ)

基于RFID技術(shù)和4G通訊技術(shù)的鑰匙智能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鑰匙自動(dòng)、安全、可靠、高效的無人管理。鑰匙獨(dú)立鎖定，權(quán)限內(nèi)自主取用、權(quán)限外申請(qǐng)取用、緊急取用三種取用模式并存，取用過程拍照等措施在保證鑰匙安全、可靠管理的前提下，大大提高了鑰匙管理的自主性和高效性。