指纹开启式智能门锁及其管理系统探述

杨明剑，赵亮，胡燕，闫宏玉，祁燕，朱丽

新疆维吾尔自治区科技人才开发中心    新疆乌鲁木齐市      830011

摘要：指纹开启式智能门锁和传统的门禁锁之间存在极大差别。这种门锁产品具有明显的优势，特别是指纹开启式智能门锁能够提高安防性能。主要因为指纹具有独特的生理附属性，能够避免遗失被盗等各项隐患。这些优势都可以促使指纹开启式智能门锁快速发展。目前，在对指纹开启智能门锁进行研究时，需要从指纹开启式智能门锁的设计要点出发进行分析，同时要明确指纹开体式智能门锁的管理系统应用功能，为研发新型指纹智能门锁提供思路。

关键词：指纹开启式门锁；智能门锁；管理系统

前言

随着智能技术在各行各业的有效应用，社会生活获取了极大便利。在智能门锁领域发展中，除了对智能技术、物联网技术、云计算技术等进行应用外，还要对指纹活体检测技术进行充分应用，保证智能门锁的安全水平。

1指纹开启式智能门锁设计要点

1.1硬件设计要点

（1）在指纹开启式智能门锁设计过程中，需要完成微控制器设计。这是指纹开启式智能门锁的重要设计内容。微控制器的购置成本比较低，功耗相对较少，并且具有极强的稳定性，连接控制器的接口一般设计都比较简单。在控制器内的芯片软件设计时，需要确保其具有可编程功能，应用范围比较广，应用性能比较突出。

（2）无线通信模块可以利用串口模块进行设计。体积比较小，功耗低，有极高的集成度。可以从应用层调用接口函数，还可以实现无线控制功能。在指纹开启式智能门锁设计中，如果用传统的蓝牙解锁方式在连接过程中的稳定性比较差。因此，需要加强无线模块设计工作，可以通过无线网络开展远程监控和控制等各项操作。用户利用终端设备连接系统无线模块后，模块可以将所接收到的信号输入门控芯片内，芯片内的处理信号可以对不同级别的子模块进行控制，根据相应功能实现控制作用[1]。

（3）指纹识别模块。在设计过程中可以从门外识别开门者的生物指纹，达到安全识别身份的目的。这一模块选择的半导体为ZN632，指纹识别率相对较高，并且防伪质量和抗静电质量都比较突出。

（4）电机驱动模块在接收到信号指令后，可以实现门锁的开启和闭合等各项控制。如果用户在应用APP对门锁开锁过程进行控制时，只需要开启无线网络，输入指定密码后就可以将终端设备和门锁系统进行连接。此时，终端设备上具备的指纹传感器可以对用户的指纹进行验证。验证成功后可以将验证信息输送到系统无线模块内，无线模块可以控制门控芯片，开启控制电机。如果用户指纹验证失败，可以直接在终端设备上选择固定密码完成开锁控制，这也是保证指纹开启式门锁安全水平的重要手段。在用户指纹验证失败后，无线模块可以对门控芯片进行控制，达到对门锁进行控制的目的。门锁的提示灯闪烁三次，需要重新确认并收集指纹信息。

（5）其他设计。在智能门锁系统硬件设计过程中还包含门控芯片电路、步进电机驱动电路和预警电路等。在电路设计时芯片的电子元件电路如图1所示。

图1 门控芯片电子元件电路

在模块应用中可以完成信号输入，利用输入信号完成门控芯片控制工作。无线通信模块选择的串口模块可以连接门控芯片两端。在步进电机驱动电路中，门控芯片的端口可以作为步进电机控制信号的输入端与控制系统进行连接，可以对步进电机进行共同控制。在预警电路设计时电位器调整完成后，压电振动传感器可以根据获取的实际振动强度输出电压信号，并且可以利用运算放大器对信号进行放大后，接入蜂鸣器。此外，液晶显示屏的主要功能是显示相关信息和门锁的工作状态以及系统电量。

1.2软件设计要点

在指纹开启式智能门锁设计中软件设计主要是以系统总控制及客户端设计为主，可以帮助用户实现门禁系统权限管理功能和数据交互功能。在软件设计中编程以语言以C语言为主，可以在多个子模块中实现主程序的具体工作流程。在客户端软件设计时，编程语言为Java语言可以利用专业软件根据Java语言对电子元件进行编译设计。在其中还需要配置相应的热点信息，例如IP地址、加密方式、密码、名称等。同时还要对无线通信模块的初始化功能进行设计。门控芯片可以与串口模块进行连接，实现数据传输功能。根据终端设备完成各级组模块控制工作，用户可以在其中选择虚拟指纹进行验证，也可以选择常规密码进行开锁。

2智能门锁管理系统功能

完成指纹开启式智能门锁设计工作后，需要明确智能门锁管理系统的具体应用功能。在智能门锁设计中，需要设计多种开锁方式，才能够根据不同的应用场合对指纹、刷卡、APP、计算机远程开锁等不同方式进行应用。机械钥匙主要针对智能门锁在紧急情况下开锁。利用互联网智能管理系统可以有效节省人力管理成本，并且还可以对智能门锁进行远程控制，主要是通过永久授权、临时授权、周期授权、远程开锁和开锁记录不同信息确保智能门锁管理系统的完善性。

除此之外，在智能门锁管理系统功能设计过程中，还要实时展示出智能门锁的具体状态，判断其是否属于正常运行状态、是否损坏以及智能门锁的电池余量等信息。如果智能门锁出现电压不足的情况，智能化管理平台可以发出低功率预警，在开锁情况下会产生声光预警，同时保留紧急机械钥匙功能。在紧急情况下可以直接利用机械钥匙进行解锁。

在管理功能设计时还可以与第三方信息系统进行对接，实现用户信息管理，完成后台监控，形成更加智能稳定安全的指纹开启式智能门锁管理系统。在智能门锁管理系统运行中，可以对门锁的状态进行实时监测并快速上传和分析相关数据，例如授权记录、开锁记录、电池电量、异常报警等各项信息。对一些不适合安装智能门锁的通道门，例如电动推拉门等还可以利用有线系统方案进行设计。在智能门锁系统综合管理过程中，需要对互联网技术、信息技术和云计算技术等进行充分应用，才能够在准确采集用户指纹信息的基础上，对门锁进行智能化、自动化管理，提高智能门锁的综合应用水平。

结束语

总而言之，在未来的智能化技术快速发展的情况下，将指纹识别技术和智能门锁进行有效结合是提高智能门锁控制水平，保证门锁安防效果的重要手段。尤其是在指纹识别技术不断发展的情况下，活体指纹芯片在智能门锁中的有效应用可以预防指纹膜等甲指纹存在的安全隐患，能够提高指纹开启式智能门锁的应用效果。

参考文献：

[1]王颂.基于双重指纹的无线智能门锁系统设计[J].中小企业管理与科技, 2020(15):2.

[2]袁进.智能门锁指纹识别方法设计[J].电子世界, 2021(21):2.

基金项目：

新疆维吾尔自治区科技支疆项目“基于活体指纹检测技术的新型智能安防设备集成与应用示范”(2021E02042)