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        一種基于語音指令的電子門鎖解鎖方法及系統(tǒng)

        2021-08-29 07:00:12黃萌凌丁竹生張金葉
        電子技術(shù)應(yīng)用 2021年8期
        關(guān)鍵詞:指令用戶

        黃萌凌 ,丁竹生 ,張金葉

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

        0 引言

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

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

        酒店房門的電子門鎖通常采用感應(yīng)解鎖方法。采用這種解鎖方法需要旅客離開房間時隨身攜帶感應(yīng)卡片,這與隨身攜帶鑰匙情況類似,也沒有解決需要隨身攜帶“解鎖工具”這個麻煩。

        密碼解鎖方法通常應(yīng)用于門禁領(lǐng)域。采用密碼解鎖方法的不足之處在于需要用戶記住密碼,對于記憶力衰退的老人或行動不便的人來說,這會帶來一些困難。

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

        1 基于語音指令的電子門鎖解鎖系統(tǒng)

        1.1 基于語音指令的電子門鎖解鎖方法

        基于語音指令的電子門鎖解鎖方法包括如下步驟:

        (1)向安裝了用戶APP的手機輸入語音解鎖指令;

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

        (3)用戶APP自動讀取用戶手機號碼,并把所述手機號碼、文本解鎖指令發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器,以請求獲取解鎖秘鑰;

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

        (5)用戶APP 把獲取的解鎖秘鑰發(fā)送到電子門鎖;

        (6)電子門鎖的控制器將接收到的解鎖秘鑰和其數(shù)據(jù)存儲器中的解鎖秘鑰進行對比,如果兩者相同則使電子門鎖的驅(qū)動器執(zhí)行解鎖動作。

        1.2 電子門鎖系統(tǒng)總體設(shè)計

        如圖1 所示,一種用于實現(xiàn)上述方法的電子門鎖系統(tǒng)包括:電子門鎖、手機、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器[5-6]。電子門鎖與手機之間通過藍牙通信連接,手機與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器之間通過4G/5G 連接。電子門鎖包括控制器、驅(qū)動器和受控鎖體,其中控制器包括微處理器、數(shù)據(jù)存儲器和藍牙通信模塊,驅(qū)動器為微型電機或電磁鐵。互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器包括系統(tǒng)門戶網(wǎng)站、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表[7]、可供下載到手機的管理員APP、可供下載到手機的用戶APP。

        圖1 電子門鎖系統(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[8-9],數(shù)據(jù)存儲器采用具有斷電保護和重寫功能的數(shù)據(jù)存儲芯片(如EEPROM);受控鎖體采用但不限于手動上鎖方式并兼容機械鑰匙;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 具體實施方式

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

        2.1 解鎖過程

        當張三來到家門口,向其手機喊聲“301 開門”,其防盜門就會被自動打開。如圖2 所示,張三家庭防盜門基于語音指令的解鎖方法包括如下步驟:

        圖2 解鎖過程示意圖

        (1)向安裝了用戶APP的手機輸入語音解鎖指令“301開門”;

        (2)用戶APP 通過語音識別模塊,把語音解鎖指令“301 開門”實時轉(zhuǎn)換為文本解鎖指令“301 開門”;

        (3)用戶APP自動讀取張三的手機號碼,并把所述手機號碼、文本解鎖指令發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器,以請求獲取解鎖秘鑰;

        (4)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器對所述手機號碼、文本解鎖指令進行綁定以生成用戶解鎖指令,并根據(jù)該用戶解鎖指令查找解鎖秘鑰并向用戶APP 反饋查找結(jié)果;

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

        (6)該電子門鎖的控制器將接收到的解鎖秘鑰和其數(shù)據(jù)存儲器中的解鎖秘鑰進行對比,如果兩者相同則使該電子門鎖的驅(qū)動器執(zhí)行解鎖動作。

        對于步驟(6),進一步地,控制器在使驅(qū)動器執(zhí)行解鎖動作之后,可把解鎖成功的信息反饋給用戶APP,用戶APP 接收到所述信息后使手機給出語音提示,如:“門已開,主人請進”。

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

        圖3 用戶APP 解鎖流程

        2.2 信息輸入、秘鑰設(shè)置

        為了使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)語音指令解鎖,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)新用戶通過所述系統(tǒng)門戶網(wǎng)站完成管理員注冊,老用戶直接進入步驟(2);

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

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

        2.2.2 電子門鎖解鎖秘鑰設(shè)置

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

        圖4 解鎖秘鑰設(shè)置/重置過程示意圖

        (1)新用戶下載管理員APP 并安裝到手機上,老用戶直接進入步驟(2);

        (2)打開管理員APP 解鎖秘鑰設(shè)置/重置界面,手動輸入管理員賬號、密碼,確認后管理員APP 把管理員賬號、密碼發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器,以請求進行身份驗證;

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

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

        (5)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器根據(jù)所述電子門鎖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)送到電子門鎖;

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

        2.2.3 用戶管理信息輸入

        用戶管理信息包括用戶手機號碼、用戶解鎖指令、用戶姓名。用戶管理信息的輸入/修改包括以下步驟:

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

        (2)管理員手動輸入或刪除用戶手機號碼、用戶姓名,用戶解鎖指令由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器把用戶手機號碼、文本解鎖指令綁定后自動生成;

        (3)確認后,互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器將做以下查詢:是否存在相同的用戶解鎖指令,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)表及說明

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

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

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

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

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

        對于解鎖指令,應(yīng)使用門牌號碼命名,如“3201 開門”。但也可以使用其他個性化名稱命名,如“芝麻開門”、“土豆開門”、“梅西開門”等,只要用戶解鎖指令在數(shù)據(jù)庫中是唯一的。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)使用門牌號碼命名,把以門牌號碼命名的解鎖指令名稱設(shè)為默認值。只有個別情況下出現(xiàn)名稱沖突時,才使用其他名稱替代。例如,張三旅行時入住的酒店客房,其默認的解鎖指令名稱正好與張三辦公室的一致,都是“3201 開門”,這時就需要用臨時解鎖指令名稱如“芝麻開門”替代。參見上述數(shù)據(jù)表。

        對于解鎖秘鑰,其由電子門鎖ID 和解鎖密碼綁定后形成。進行這樣的技術(shù)設(shè)計,不僅是滿足技術(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)置同一個解鎖密碼,就可以生成酒店所有電子門鎖的解鎖秘鑰。同樣地,用同一個新解鎖密碼替換原解鎖密碼,就可以生成酒店所有電子門鎖的新解鎖秘鑰。參見上述數(shù)據(jù)表。

        對于用戶管理,仍以張三入住酒店為例。當張三入住或離開酒店時,管理員只需要把他的手機號碼、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。對于使用的臨時解鎖指令,在刪除張三手機號碼后,系統(tǒng)自動恢復(fù)默認值。其他情況下的管理方式也是一樣的,例如,張三因職務(wù)升遷不再在原來的辦公室辦公了;張三出租的房屋,房客不再承租了等。參見上述數(shù)據(jù)表。

        對于管理員,家庭客戶的管理員可以是家庭中任何一個成員;酒店客戶的管理員一般是前臺服務(wù)員;辦公機構(gòu)客戶的管理員由組織的相關(guān)部門指定;樓宇門禁客戶的管理員一般是物業(yè)管理人員。家庭客戶的管理員宜從手機端進入系統(tǒng)門戶網(wǎng)站,進行系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表的信息輸入/修改。其他客戶的管理員宜從PC 端進入系統(tǒng)門戶網(wǎng)站,進行系統(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音指令的電子門鎖解鎖方法及系統(tǒng),相較于現(xiàn)有電子門鎖來說,是一種全新的技術(shù)方案。采用本方案,使用同一款用戶APP,根據(jù)不同的語音解鎖指令可以打開各種應(yīng)用場景的電子門鎖;通過語音喚醒功能,向用戶APP 發(fā)出語音解鎖指令時,甚至不需要從口袋里掏出手機;輸入/修改設(shè)備、用戶信息,只需要進行簡單的數(shù)據(jù)錄入或刪改。此外,由于手機發(fā)揮了臨時智能終端的作用,因此相比于其他智能化電子門鎖,基于本方案的產(chǎn)品具有更高的性價比;特別是電子門鎖可以進行分體設(shè)計,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。

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