一種基于語(yǔ)音指令的電子門(mén)鎖解鎖方法及系統(tǒng)

黃萌凌 ，丁竹生 ，張金葉

（1.航天科技集團(tuán)702 所，北京 100076；2.航天科技集團(tuán)18 所，北京 100076）

0 引言

目前，電子門(mén)鎖主要采用基于生物特征識(shí)別、感應(yīng)、密碼等解鎖方法。采用這些解鎖方法的優(yōu)點(diǎn)是減少了人們出門(mén)時(shí)需要攜帶鑰匙的麻煩，或增強(qiáng)了應(yīng)用場(chǎng)景的感受。但是，它們也都存在一些不足之處。

基于指紋識(shí)別的解鎖方法是基于生物特征識(shí)別的解鎖方法的代表?；谥讣y識(shí)別的解鎖方法不足之處是指紋庫(kù)的建立與變更比較麻煩；指紋涉及個(gè)人隱私權(quán)問(wèn)題，人們不太愿意在公共場(chǎng)所留下它。因此，指紋鎖通常只適用于家庭住宅的防盜門(mén)，而不太適用于酒店、寫(xiě)字樓等公共場(chǎng)所的房門(mén)。

酒店房門(mén)的電子門(mén)鎖通常采用感應(yīng)解鎖方法。采用這種解鎖方法需要旅客離開(kāi)房間時(shí)隨身攜帶感應(yīng)卡片，這與隨身攜帶鑰匙情況類(lèi)似，也沒(méi)有解決需要隨身攜帶“解鎖工具”這個(gè)麻煩。

密碼解鎖方法通常應(yīng)用于門(mén)禁領(lǐng)域。采用密碼解鎖方法的不足之處在于需要用戶(hù)記住密碼，對(duì)于記憶力衰退的老人或行動(dòng)不便的人來(lái)說(shuō)，這會(huì)帶來(lái)一些困難。

本文提出了一種基于語(yǔ)音指令的電子門(mén)鎖解鎖方法[1-2]及系統(tǒng)[3-4]?；诒痉椒跋到y(tǒng)的電子門(mén)鎖適用于家庭防盜門(mén)、酒店/寫(xiě)字樓、樓宇門(mén)禁等各種應(yīng)用場(chǎng)景，并且解鎖便捷、管理方便。

1 基于語(yǔ)音指令的電子門(mén)鎖解鎖系統(tǒng)

1.1 基于語(yǔ)音指令的電子門(mén)鎖解鎖方法

基于語(yǔ)音指令的電子門(mén)鎖解鎖方法包括如下步驟：

（1）向安裝了用戶(hù)APP的手機(jī)輸入語(yǔ)音解鎖指令；

（2）用戶(hù)APP 把語(yǔ)音解鎖指令轉(zhuǎn)換為文本解鎖指令；

（3）用戶(hù)APP自動(dòng)讀取用戶(hù)手機(jī)號(hào)碼，并把所述手機(jī)號(hào)碼、文本解鎖指令發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，以請(qǐng)求獲取解鎖秘鑰；

（4）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器根據(jù)所述手機(jī)號(hào)碼、文本解鎖指令查找解鎖秘鑰并向用戶(hù)APP 反饋查找結(jié)果；

（5）用戶(hù)APP 把獲取的解鎖秘鑰發(fā)送到電子門(mén)鎖；

（6）電子門(mén)鎖的控制器將接收到的解鎖秘鑰和其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的解鎖秘鑰進(jìn)行對(duì)比，如果兩者相同則使電子門(mén)鎖的驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行解鎖動(dòng)作。

1.2 電子門(mén)鎖系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

如圖1 所示，一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的電子門(mén)鎖系統(tǒng)包括：電子門(mén)鎖、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器[5-6]。電子門(mén)鎖與手機(jī)之間通過(guò)藍(lán)牙通信連接，手機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器之間通過(guò)4G/5G 連接。電子門(mén)鎖包括控制器、驅(qū)動(dòng)器和受控鎖體，其中控制器包括微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和藍(lán)牙通信模塊，驅(qū)動(dòng)器為微型電機(jī)或電磁鐵。互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器包括系統(tǒng)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表[7]、可供下載到手機(jī)的管理員APP、可供下載到手機(jī)的用戶(hù)APP。

圖1 電子門(mén)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖1 中，控制器中的微處理器采用但不限于單片機(jī)[8-9]，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用具有斷電保護(hù)和重寫(xiě)功能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片（如EEPROM）；受控鎖體采用但不限于手動(dòng)上鎖方式并兼容機(jī)械鑰匙；互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器可以是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器或云服務(wù)器。

2 具體實(shí)施方式

以用戶(hù)張三為例，假設(shè)張三的家庭防盜門(mén)、辦公室門(mén)、旅行時(shí)所住酒店客房的房門(mén)、社區(qū)樓宇門(mén)禁等都安裝了屬于本系統(tǒng)中的電子門(mén)鎖[10-13]，并且這些電子門(mén)鎖的解鎖指令分別為：“301 開(kāi)門(mén)”、“3201 開(kāi)門(mén)”、“芝麻開(kāi)門(mén)”、“3 單元開(kāi)門(mén)”，那么張三就可分別用這些解鎖指令[14]打開(kāi)這些門(mén)鎖[15]。

2.1 解鎖過(guò)程

當(dāng)張三來(lái)到家門(mén)口，向其手機(jī)喊聲“301 開(kāi)門(mén)”，其防盜門(mén)就會(huì)被自動(dòng)打開(kāi)。如圖2 所示，張三家庭防盜門(mén)基于語(yǔ)音指令的解鎖方法包括如下步驟：

圖2 解鎖過(guò)程示意圖

（1）向安裝了用戶(hù)APP的手機(jī)輸入語(yǔ)音解鎖指令“301開(kāi)門(mén)”；

（2）用戶(hù)APP 通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別模塊，把語(yǔ)音解鎖指令“301 開(kāi)門(mén)”實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為文本解鎖指令“301 開(kāi)門(mén)”；

（3）用戶(hù)APP自動(dòng)讀取張三的手機(jī)號(hào)碼，并把所述手機(jī)號(hào)碼、文本解鎖指令發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，以請(qǐng)求獲取解鎖秘鑰；

（4）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器對(duì)所述手機(jī)號(hào)碼、文本解鎖指令進(jìn)行綁定以生成用戶(hù)解鎖指令，并根據(jù)該用戶(hù)解鎖指令查找解鎖秘鑰并向用戶(hù)APP 反饋查找結(jié)果；

（5）用戶(hù)APP 把獲取的解鎖秘鑰發(fā)送到張三家庭防盜門(mén)的電子門(mén)鎖；

（6）該電子門(mén)鎖的控制器將接收到的解鎖秘鑰和其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的解鎖秘鑰進(jìn)行對(duì)比，如果兩者相同則使該電子門(mén)鎖的驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行解鎖動(dòng)作。

對(duì)于步驟（6），進(jìn)一步地，控制器在使驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行解鎖動(dòng)作之后，可把解鎖成功的信息反饋給用戶(hù)APP，用戶(hù)APP 接收到所述信息后使手機(jī)給出語(yǔ)音提示，如：“門(mén)已開(kāi)，主人請(qǐng)進(jìn)”。

基于同樣的解鎖方法，張三用語(yǔ)音解鎖指令“3201開(kāi)門(mén)”、“芝麻開(kāi)門(mén)”、“3 單元開(kāi)門(mén)”，可以分別打開(kāi)辦公室門(mén)、所住酒店客房的房門(mén)、社區(qū)樓宇門(mén)禁。圖3 為本技術(shù)方案的用戶(hù)APP 解鎖流程。

圖3 用戶(hù)APP 解鎖流程

2.2 信息輸入、秘鑰設(shè)置

為了使用戶(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音指令解鎖，管理員需要完成以下任務(wù)：首先是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表中設(shè)備管理信息的輸入，其次是電子門(mén)鎖解鎖秘鑰的設(shè)置，最后是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表中用戶(hù)管理信息的輸入。

2.2.1 設(shè)備管理信息輸入

設(shè)備管理信息包括電子門(mén)鎖ID、解鎖密碼、解鎖秘鑰、解鎖指令。設(shè)備管理信息的輸入/修改包括以下步驟：

（1）新用戶(hù)通過(guò)所述系統(tǒng)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站完成管理員注冊(cè)，老用戶(hù)直接進(jìn)入步驟（2）；

（2）登錄管理員賬號(hào)、密碼，進(jìn)入到系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表信息輸入/修改界面；

（3）管理員手動(dòng)輸入/修改解鎖密碼、文本解鎖指令，電子門(mén)鎖ID 由管理員APP 從電子門(mén)鎖中讀取并由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器保存，解鎖秘鑰由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器把電子門(mén)鎖ID、解鎖密碼綁定后自動(dòng)生成。

2.2.2 電子門(mén)鎖解鎖秘鑰設(shè)置

如圖4 所示，電子門(mén)鎖解鎖秘鑰的設(shè)置/重置包括以下步驟：

圖4 解鎖秘鑰設(shè)置/重置過(guò)程示意圖

（1）新用戶(hù)下載管理員APP 并安裝到手機(jī)上，老用戶(hù)直接進(jìn)入步驟（2）；

（2）打開(kāi)管理員APP 解鎖秘鑰設(shè)置/重置界面，手動(dòng)輸入管理員賬號(hào)、密碼，確認(rèn)后管理員APP 把管理員賬號(hào)、密碼發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，以請(qǐng)求進(jìn)行身份驗(yàn)證；

（3）身份驗(yàn)證通過(guò)后，管理員APP 從電子門(mén)鎖中讀取電子門(mén)鎖ID，并將其發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，以請(qǐng)求獲取解鎖秘鑰；

（4）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器查找所述電子門(mén)鎖ID 是否已經(jīng)存在，如果所述電子門(mén)鎖ID 已經(jīng)存在則直接進(jìn)入步驟（5），否則互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器對(duì)所述電子門(mén)鎖ID 和已保存的解鎖密碼進(jìn)行綁定以生成解鎖秘鑰，并保存所述電子門(mén)鎖ID、解鎖秘鑰；

（5）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器根據(jù)所述電子門(mén)鎖ID 查找解鎖秘鑰，并向管理員APP 反饋查找結(jié)果；

（6）管理員APP 把獲取的解鎖秘鑰發(fā)送到電子門(mén)鎖；

（7）電子門(mén)鎖的控制器將其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的電子門(mén)鎖ID 和所述解鎖秘鑰中綁定的電子門(mén)鎖ID 進(jìn)行比較，如果兩者一致則保存所述解鎖秘鑰。

2.2.3 用戶(hù)管理信息輸入

用戶(hù)管理信息包括用戶(hù)手機(jī)號(hào)碼、用戶(hù)解鎖指令、用戶(hù)姓名。用戶(hù)管理信息的輸入/修改包括以下步驟：

（1）登錄管理員賬號(hào)、密碼，進(jìn)入到系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表信息輸入/修改界面；

（2）管理員手動(dòng)輸入或刪除用戶(hù)手機(jī)號(hào)碼、用戶(hù)姓名，用戶(hù)解鎖指令由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器把用戶(hù)手機(jī)號(hào)碼、文本解鎖指令綁定后自動(dòng)生成；

（3）確認(rèn)后，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器將做以下查詢(xún)：是否存在相同的用戶(hù)解鎖指令，如果不存在則保存，否則提示更換解鎖指令。

3 系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表及說(shuō)明

以張三為例的電子門(mén)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表（數(shù)據(jù)庫(kù)的表）信息如表1～表4 所示。

表1 家庭防盜門(mén)電子門(mén)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表

表2 辦公室門(mén)電子門(mén)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表

表3 酒店客房電子門(mén)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表

表4 樓宇門(mén)禁電子門(mén)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表

對(duì)于解鎖指令，應(yīng)使用門(mén)牌號(hào)碼命名，如“3201 開(kāi)門(mén)”。但也可以使用其他個(gè)性化名稱(chēng)命名，如“芝麻開(kāi)門(mén)”、“土豆開(kāi)門(mén)”、“梅西開(kāi)門(mén)”等，只要用戶(hù)解鎖指令在數(shù)據(jù)庫(kù)中是唯一的。但是，為了便于管理和避免一些意外情況的發(fā)生，一般都應(yīng)使用門(mén)牌號(hào)碼命名，把以門(mén)牌號(hào)碼命名的解鎖指令名稱(chēng)設(shè)為默認(rèn)值。只有個(gè)別情況下出現(xiàn)名稱(chēng)沖突時(shí)，才使用其他名稱(chēng)替代。例如，張三旅行時(shí)入住的酒店客房，其默認(rèn)的解鎖指令名稱(chēng)正好與張三辦公室的一致，都是“3201 開(kāi)門(mén)”，這時(shí)就需要用臨時(shí)解鎖指令名稱(chēng)如“芝麻開(kāi)門(mén)”替代。參見(jiàn)上述數(shù)據(jù)表。

對(duì)于解鎖秘鑰，其由電子門(mén)鎖ID 和解鎖密碼綁定后形成。進(jìn)行這樣的技術(shù)設(shè)計(jì)，不僅是滿(mǎn)足技術(shù)方案的需要,還可以較大程度減少管理員設(shè)置或修改解鎖秘鑰的工作量。以酒店為例，管理員只需要設(shè)置同一個(gè)解鎖密碼，就可以生成酒店所有電子門(mén)鎖的解鎖秘鑰。同樣地，用同一個(gè)新解鎖密碼替換原解鎖密碼，就可以生成酒店所有電子門(mén)鎖的新解鎖秘鑰。參見(jiàn)上述數(shù)據(jù)表。

對(duì)于用戶(hù)管理，仍以張三入住酒店為例。當(dāng)張三入住或離開(kāi)酒店時(shí)，管理員只需要把他的手機(jī)號(hào)碼、姓名輸入到系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表或從系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表中刪除掉即可，十分方便。對(duì)于使用的臨時(shí)解鎖指令，在刪除張三手機(jī)號(hào)碼后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)默認(rèn)值。其他情況下的管理方式也是一樣的，例如，張三因職務(wù)升遷不再在原來(lái)的辦公室辦公了；張三出租的房屋，房客不再承租了等。參見(jiàn)上述數(shù)據(jù)表。

對(duì)于管理員，家庭客戶(hù)的管理員可以是家庭中任何一個(gè)成員；酒店客戶(hù)的管理員一般是前臺(tái)服務(wù)員；辦公機(jī)構(gòu)客戶(hù)的管理員由組織的相關(guān)部門(mén)指定；樓宇門(mén)禁客戶(hù)的管理員一般是物業(yè)管理人員。家庭客戶(hù)的管理員宜從手機(jī)端進(jìn)入系統(tǒng)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，進(jìn)行系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表的信息輸入/修改。其他客戶(hù)的管理員宜從PC 端進(jìn)入系統(tǒng)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，進(jìn)行系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表的信息輸入/修改。

4 結(jié)論

本文提出的一種基于語(yǔ)音指令的電子門(mén)鎖解鎖方法及系統(tǒng)，相較于現(xiàn)有電子門(mén)鎖來(lái)說(shuō)，是一種全新的技術(shù)方案。采用本方案，使用同一款用戶(hù)APP，根據(jù)不同的語(yǔ)音解鎖指令可以打開(kāi)各種應(yīng)用場(chǎng)景的電子門(mén)鎖；通過(guò)語(yǔ)音喚醒功能，向用戶(hù)APP 發(fā)出語(yǔ)音解鎖指令時(shí)，甚至不需要從口袋里掏出手機(jī)；輸入/修改設(shè)備、用戶(hù)信息,只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)錄入或刪改。此外，由于手機(jī)發(fā)揮了臨時(shí)智能終端的作用，因此相比于其他智能化電子門(mén)鎖，基于本方案的產(chǎn)品具有更高的性?xún)r(jià)比；特別是電子門(mén)鎖可以進(jìn)行分體設(shè)計(jì)，控制器可安裝在室內(nèi)墻壁上并由室內(nèi)電源供電，這樣既提高了安全性，又減少了更換電池的麻煩。