面向NB-IoT的智能門鎖及其管控系統(tǒng)設(shè)計

謝文聰

摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)水平的提升，廣大人民群眾對生活質(zhì)量有了進一步的要求，并在很大程度上表現(xiàn)出對居住安全性與舒適性的重視上。在此背景下，傳統(tǒng)的門禁鎖具已經(jīng)無法滿足人們的實際需求，促使智能門鎖取得了比較廣泛的應(yīng)用，但是在實際應(yīng)用的時候其本身以及相應(yīng)的配套設(shè)置會存在比較多的限制條件。對此，要想強化智能門鎖的功能特性，提高門鎖使用者的實際體驗，就有必要對智能門鎖的設(shè)計方案進行優(yōu)化改進?；诖?，本文結(jié)合NB-IOT技術(shù)設(shè)計一種新型的智能門鎖及其管控系統(tǒng)，進而可以解決相關(guān)問題，保證智能門鎖的作用可以得到有效的發(fā)揮和利用。

關(guān)鍵詞：NB-IOT;智能門鎖;管控系統(tǒng)

引言：我國居民在新的時期的生活水平取得了迅猛的提升，對于家居環(huán)境的安全性、舒適性具有了更高的追求，因此智能門鎖在其中發(fā)揮了比較重要的作用，得到了我國廣大居民的重視。因此，需要利于全新的NB-IOT技術(shù)對智能門鎖以及其管控系統(tǒng)進行設(shè)計，從而可以優(yōu)化整個智能門鎖的使用效果，推進整個智能家居產(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)利于智能門鎖內(nèi)部的NB-IOT模塊作為無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，并且配合使用NB-IOT無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并且使用UDP協(xié)議對其中的加密數(shù)據(jù)進行傳輸，在具體進行應(yīng)用的時候，客戶可以利于移動客戶端建立相應(yīng)的連接并且控制智能鎖，進而可以為客戶提供高質(zhì)量的使用體驗[1]。

（二）實現(xiàn)功能

客戶在應(yīng)用的時候可以根據(jù)手機上的移動客戶端實現(xiàn)對NB-IOT智能鎖進行遠(yuǎn)程監(jiān)控以及管理，主要的功能面涵蓋比較廣，包括移動客戶端綁定、實時遠(yuǎn)程監(jiān)控、臨時密碼設(shè)定、實時推送信息等。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計

（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、儲存模塊、按鍵模塊、NB-IOT模塊、語音提示模塊、顯示屏模塊、電池模塊等。用戶在進行使用的時候主要利用RFID模塊、指紋模塊以及按鍵模塊來進行操作，機器對IC卡、指紋和密碼進行識別，只有正確的IC卡、指紋和密碼才可以打卡智能鎖，進而可以優(yōu)化實際應(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，并且也具有強大的開發(fā)軟硬件平臺。該硬件在實際應(yīng)用的時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

（一）通訊數(shù)據(jù)格式的定義

通訊數(shù)據(jù)格式是進行系統(tǒng)軟件設(shè)計的關(guān)鍵。本次的智能鎖設(shè)計主要是通過UART和NB-IOT模塊實現(xiàn)通訊功能，其中NB-IOT模塊的作用是透傳，系統(tǒng)在運行的過程中基于該模塊和服務(wù)器之間利用分層UDP進行傳訊，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)備類型：1B;設(shè)備唯一ID號：6B;命令包1：不定長;命令包2：不定長;校驗：1B。

通過對數(shù)據(jù)進行定時的傳輸和應(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)，進而可以充分體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的概念以及其實際應(yīng)用的基本效果。

（二）NB-IOT模塊軟件設(shè)計

在NB-IOT系統(tǒng)正式投入使用之后，首先需要對系統(tǒng)進步性初始化同時開始附著網(wǎng)絡(luò)。具體操作成功之后需要進行通訊和信息數(shù)據(jù)的傳輸，之后在NB-IOT模塊中將數(shù)據(jù)進行傳輸，并且將其運輸?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，基站會每隔5s就對通訊情況進行檢查，如果檢查的結(jié)果是沒有通訊，則會發(fā)送相應(yīng)的休眠指令到NB-IOT模塊，使得整個系統(tǒng)可以進入到休眠情況。

四、系統(tǒng)測試

（一）功能測試

功能測試主要的作用是對NB-IOT模塊和智能鎖之間的數(shù)據(jù)交互情況進行測試，其中內(nèi)容比較復(fù)雜，包括信息綁定、實時監(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人賬戶上，然后在使用密碼、指紋、鑰匙、刷卡等方式打開門鎖，并且將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絅B-IOT模塊，在通過該模塊傳輸?shù)椒?wù)器，客戶可以利用數(shù)據(jù)對信息進行傳輸，進而可以優(yōu)化實際應(yīng)用的效果。

（二）通信測試

無線傳輸最為重要的以及需要用戶重點關(guān)注的內(nèi)容是數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。NB-IOT模塊自身具備極強的網(wǎng)絡(luò)覆蓋的特點，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難以達到的地方比如地下車庫、地下室、地下管道等。在進行設(shè)計測試的時候，可以看出該種系統(tǒng)的信號強度為63Bm，具有比較優(yōu)秀的覆蓋水平和可靠的傳輸性能，進而可以驗證NB-IOT模快在具體應(yīng)用的時候的穩(wěn)定性以及可靠性。

五、項目應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)水平的提升，智能門鎖在其中得到了比較廣泛的應(yīng)用。因此相關(guān)部門針對廣大的居民組建了一個基于城域網(wǎng)的智能門鎖管控系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)，并且配備了NB-IOT系統(tǒng)進行通信，進而可以實現(xiàn)對整個方面的管理。

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)、智能門禁管控平臺、電信物聯(lián)網(wǎng)平臺以及NB-IoT智能門鎖等重要部分組成。這也是NB-IOT最為重要的應(yīng)用前景。由此可見，這種智能門鎖具有比較廣泛的應(yīng)用前景，并且可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸和應(yīng)用，進而可以為我國居民的智能家居生活提供有效的建議，從而可以實現(xiàn)智能化社會的建設(shè)，推進整個社會的發(fā)展。

總結(jié)：綜上所述，本文在對于智能鎖需求更加廣泛的今天，基于全新的技術(shù)手段以及社會需要而建立起一個全新的NB-IOT智能門鎖設(shè)計方案，進而可以實現(xiàn)對門鎖的精準(zhǔn)控制和實時管控，實現(xiàn)對無線設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，從而可以保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行，優(yōu)化實際應(yīng)用的效果。

參考文獻

[1].多功能低功耗藍牙智能門鎖提供蘋果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——淺談智能家居市場現(xiàn)狀和技術(shù)方案[J].中國電子商情（基礎(chǔ)電子），2020（07）：43-49.

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