劉凌云,孫彥剛,于珍珍,張冰,鄭斯楊,馬維峰,李峰

(招商局金陵船舶(威海)有限公司,山東 威海 264200)

客滾船智能門鎖管理系統(tǒng)是在原有普通船用門鎖的基礎(chǔ)上,加入了NFC、藍牙、二維碼等識別開鎖功能,無需發(fā)卡退卡等繁瑣手續(xù),乘客可直接自助預定、支付、登船、入住、離船[1]。為實現(xiàn)此功能,需要設(shè)置中繼主機作為門鎖和局域網(wǎng)之間的通信設(shè)備,用來進行門鎖與局域網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。中繼主機一端通過網(wǎng)線或無線WiFi和船上的局域網(wǎng)連接,另一端與二維碼門鎖通過低功耗無線通信方式進行連接。每臺中繼主機可在12 m范圍內(nèi)最多與15臺二維碼門鎖進行通信,也可通過主機上的按鍵接口直接通過物理按鍵對二維碼門鎖進行開鎖操作[2]。

客滾船的智能門鎖屬于智能門鎖管理系統(tǒng)的一部分,其系列產(chǎn)品源于有客滾輪經(jīng)驗的框架工廠,能夠開拓產(chǎn)品,并提供解決方案。

由于高端客滾船所用門鎖屬于小批量定制化,更側(cè)重于解決方案,而不是產(chǎn)品本身。每一個產(chǎn)品都有很多零件的配合形成,所需數(shù)量少,品種復雜,零件更不計其數(shù)。對于模具的開發(fā),產(chǎn)品的生產(chǎn)都需要做深度配合。

FINNLINES項目是我公司建造的郵輪級高端客滾船項目,工程設(shè)計標準高并且貫穿智能化。其整個門鎖系統(tǒng)無論從技術(shù)難度還是智能化程度都處在國內(nèi)領(lǐng)先水平——電鎖控制系統(tǒng)連接陸上訂票系統(tǒng)和對船上客房管理系統(tǒng)進行集中控制[3]、整套系統(tǒng)實行四級鑰匙交叉管理、客艙門鎖系統(tǒng)采用無線形式、公共區(qū)域和車輛區(qū)域門鎖系統(tǒng)采用有線形式。

門鎖鑰匙系統(tǒng)主要工作原理如下。

1)船員通過TAGS可進入特定船員的相關(guān)處所,包括艙室、公共區(qū)域、技術(shù)空間和LSA區(qū)域等。

2)乘客使用CARD或智能手機進入其艙室以及娛樂、餐飲、休息等區(qū)域。

3)對于付費場所設(shè)置門禁系統(tǒng),在自助餐廳、桑拿區(qū)、休息室等場所設(shè)置無人操作的自動閘門,乘客可使用CARD進入,船員則使用TAGS進入[4]。

與傳統(tǒng)船的鎖系統(tǒng)相比,該項目的鎖系統(tǒng)有以下特點。

1)系統(tǒng)連接外網(wǎng)。船上鎖系統(tǒng)連接internet外部網(wǎng)絡(luò)并與船東的訂票服務(wù)器相連,實現(xiàn)客房精細管理及高度智能化,運營報表、入住率、人員管理等各種報表一鍵導出[5]。軟、硬件問題都極具挑戰(zhàn)性。

2)電鎖全船布置。船上大部分鎖通過電鎖系統(tǒng)軟件集中控制,涵蓋住艙區(qū)、公共區(qū)、車輛艙和機械處所,對全船各區(qū)域進行管控。

3)智能電鎖系統(tǒng)。鎖系統(tǒng)高度智能化,交叉控制全船乘客區(qū)、船員區(qū)、服務(wù)區(qū),具有實時數(shù)據(jù)傳輸、旅客在線登記、實時改簽、入侵報警、未關(guān)門提示等諸多功能[6]。

4)控制終端多樣。除了乘客房間、船員房間和技術(shù)處所的門外,額外對移門、水密門、搖擺門、門禁閘機等設(shè)備進行控制。

5)鎖的功能復雜。支持RFID、NFC、藍牙、條紋碼/二維碼、機械鑰匙等開門方式。

1 系統(tǒng)目標

全船旅客艙房實施智能無鑰匙客艙,電子門鎖采用無線聯(lián)網(wǎng)型電子門鎖,旅客可通過門禁卡、二維碼和機械鎖進入客艙。 艙房管理系統(tǒng)為工作人員提供艙房管理,登船入住,旅客換房,客人查詢,統(tǒng)計報表,報表管理功能,實現(xiàn)艙房狀態(tài)實時展現(xiàn)。

艙室的鎖可以從艙室內(nèi)部鎖死,但可以被一把機械鑰匙以及船上服務(wù)人員經(jīng)授權(quán)的電子卡從外部打開,客艙門的開啟和關(guān)閉可以在客運管理系統(tǒng)中實現(xiàn)實時監(jiān)測。

為滿足此功能,根據(jù)運營要求總結(jié)門鎖系統(tǒng)設(shè)計要求如下。

1)鑰匙系統(tǒng)應(yīng)該有一個總鑰匙系統(tǒng)和分總鑰匙系統(tǒng)。

2)船上的大部分鎖應(yīng)為與集中電鎖系統(tǒng)相連的電鎖。

3)鎖系統(tǒng)要有合適的接口,連接到船上的訂票系統(tǒng)和船上的客房管理控制板上[7]。

4)乘客使用CARD鑰匙卡或智能手機的NFC或藍牙功能出入房門。

5)船員用TAGS鑰匙卡進入特定相關(guān)處所,包括對應(yīng)艙室、公共區(qū)域、技術(shù)處所和救生處所。

6)通道門必須能夠根據(jù)用戶組/位置分組到預先指定的訪問級別。

7)自助餐廳、SPA、休息室等區(qū)域設(shè)置門禁閘機,乘客需要付費掃碼進入,船員則用TAGS鑰匙進入。

8)總鑰匙作為備用系統(tǒng),所有房間門都可以使用總鑰匙解鎖。

2 設(shè)計理念

考慮門鎖和鑰匙系統(tǒng)當前采用的是歐洲的規(guī)范,整個項目大約需要15種不同類別的門型,根據(jù)功能分別配不一樣的門鎖。其中有涉及小部分進口鎖(或進口配件),及大部分國產(chǎn)鎖。

門鎖組合方案也需經(jīng)過多次實踐磨合才能保證可靠性,這也具有唯一性。

整船總鑰匙系統(tǒng),需要將各種來源的鎖體參與到總鑰匙組合。所需配件也要單獨開發(fā)所需模具。當前類似市場產(chǎn)品主要系列是歐標產(chǎn)品,只能完整性匹配開發(fā)。

配置不同鎖體系統(tǒng)的重點是確保無縫匹配,從外觀到實際運用都要非常契合,才能確保門鎖系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。同樣,為保持門鎖系統(tǒng)的完整性,選擇性借鑒國外的鎖系及特殊功能。

根據(jù)要求嚴格的標準設(shè)計,保證堅固安全可靠。采用不銹鋼水平手柄連接鎖芯,模塊化結(jié)構(gòu)更易于更換和維修,不改變完整的鎖具結(jié)構(gòu)。軟件方面,預留未來升級接口,不需要修改硬件。

鎖具的選型涉及鎖型、鎖體、電制、開啟方向、把手結(jié)構(gòu)、鎖芯有無、門頁厚度、操作應(yīng)用程序、識別方式等。為各種應(yīng)用提供了最新的RFID技術(shù)用于各種通行授權(quán),結(jié)合人體工程學設(shè)計、射頻技術(shù)、QR兼容操作。不論單機系統(tǒng)或多機系統(tǒng)均可與船舶的PMC系統(tǒng)進行接口,通過認證的鎖具管理系統(tǒng)發(fā)放鑰匙卡、無鑰匙卡[8]。并配有機械鎖芯,以便在任何緊急或撤離情況下可隨時進入房間進行人員疏散。

另外一種選擇,如果使用傳統(tǒng)的RFID讀卡器,也配置了最新的識別技術(shù)和/或非接觸路徑,即便傳統(tǒng)的磁卡鎖也可以持續(xù)升級,為船員和旅客提供無縫銜接的訪問控制。

這套系統(tǒng)解決方案適用于全船各區(qū)域的授權(quán)要求,包括訪問控制,安全信息反饋,售票集成系統(tǒng)及實時遠程操作等。主要內(nèi)容:鑰匙卡登乘時激活;NFC接入兼容;登離時鑰匙卡失效;離線狀態(tài)下不能遠程處理卡片操作。

3 項目策劃

3.1 設(shè)計思路

智能集成平臺是智能系統(tǒng)的船端數(shù)據(jù)中心。船舶智能集成平臺具有數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)、船岸數(shù)據(jù)交互、趨勢分析、輔助決策等功能。系統(tǒng)具備一定的可擴展性,具備完整的數(shù)據(jù)接口方案,方便其他新增系統(tǒng)的接入[9-10]。

客運管理系統(tǒng)采用以太網(wǎng)絡(luò)總線方式,將目前船上相互獨立的CCTV系統(tǒng)、登船及旅客信息管理系統(tǒng)、智能門鎖系統(tǒng)和收銀系統(tǒng)等集中連接到統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,匯集這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù),為旅客管理、客車票銷售、艙房管理提供信息共享。

基于當前對智能鎖系統(tǒng)的理解和認知,依照循序漸進的原則,充分發(fā)揮第三方的作用?；谝陨喜邉?總體推進思路如下。

1)建立門鎖方案結(jié)構(gòu)樹。

2)建立操作運營方案結(jié)構(gòu)樹。

3)基于批準的優(yōu)化組合方案設(shè)計。

4)鎖系統(tǒng)匯總明細清單。

5)鎖樣品認可。

6)門鎖安裝及調(diào)試。

3.2 工作流程

對旅客及船員從上船到離船的所有行程路線合理規(guī)劃并作出設(shè)計方案,并考慮應(yīng)急逃生情況下的撤離路線,對所有路經(jīng)處所的門鎖設(shè)置作出功能界定。幫助工作人員高效管理,滿足登離船管理上的大批人流量的工作需求,實現(xiàn)旅客快速到達預訂位置,同時反饋數(shù)據(jù)自動同步到后臺。通過移動智能化設(shè)備并且結(jié)合智能化設(shè)備載體,支持多登船口同時運作,支持二維碼登船方式,簡化和加快港口的登船和下船過程,提升工作效率,以提升客戶滿意度。

整套系統(tǒng)從設(shè)計開始至實船試驗,主要包括以下幾個階段。

1)建立系統(tǒng)完成比例目標,并逐步按計劃實施。

2)匹配門鎖選型配置并經(jīng)相關(guān)方驗證。

3)鑰匙系統(tǒng)原理圖確認。

4)鑰匙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)樹、鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)樹。

5)功能調(diào)試及安裝。

其中設(shè)計層級的工作流程見圖1。整套系統(tǒng)的工作原理見圖2。

圖2 工作原理

4 解決方案

基于當前高端客滾船、豪華郵輪等對于專用智能門鎖系統(tǒng)不斷增長的市場需求及面臨的瓶頸,前期技術(shù)團隊對門鎖系統(tǒng)的復雜程度進行風險評估,為降低此系統(tǒng)設(shè)計風險,避免設(shè)計錯誤而產(chǎn)生經(jīng)濟損失和項目周期損失,做了充分的準備。團隊成員聯(lián)合國內(nèi)船舶知名鎖系統(tǒng)廠家專家一起實施并推進本項目方案,對門鎖集中控制系統(tǒng)、運營管理系統(tǒng)等有較多的研究,且利用現(xiàn)有產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計供應(yīng)部分系統(tǒng)產(chǎn)品。

針對本項目高度智能化的全船鎖系統(tǒng)以及詳細的使用要求,根據(jù)現(xiàn)有資源制定了相應(yīng)的解決方案,按“門鎖方案設(shè)計-操作運營方案設(shè)計-優(yōu)化組合方案設(shè)計”等板塊展開工作。

1)制定門鎖方案結(jié)構(gòu)樹,對全船鎖系統(tǒng)進行分級,決定各區(qū)域進出權(quán)限。

2)制定操作運營方案結(jié)構(gòu)樹,對每種區(qū)域聯(lián)網(wǎng)方式進行定義。

3)制定優(yōu)化組合方案設(shè)計,制作典型節(jié)點,對不同功能的門鎖配置做明確定義。

4)制定全船網(wǎng)格化控制清單,明確基本信息,如,鎖具類型、分隔區(qū)域防火等級、屬具附件等。

5)制定鎖系統(tǒng)的匯總清單,作為采購依據(jù)。

6)各區(qū)域接口協(xié)調(diào),包括機械及電氣的接口協(xié)調(diào)。

7)了解廠家設(shè)備資料包括尺寸信息,工作原理等。

8)邀請合作專家溝通,梳理各種工況,滿足功能要求。

按照船上主功能區(qū)域,建立電鎖結(jié)構(gòu)樹,見圖3。

圖3 鎖結(jié)構(gòu)樹

按照船上控制原理,建立鑰匙結(jié)構(gòu)樹,見圖4。

圖4 鑰匙結(jié)構(gòu)樹

5 結(jié)論

智能鎖的全流程設(shè)計方案滿足實際運營功能。設(shè)計思路及最終結(jié)果達到了預計的效果。

將技術(shù)方案、門鎖配型、總體布局,船上安裝、調(diào)試交驗等全系統(tǒng)均列入系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)。設(shè)計流程及方案適用于高端客滾船大多數(shù)運營需求,并可以控制和降低門鎖的設(shè)計投入成本及提升設(shè)計質(zhì)量,在一定程度上縮短整體設(shè)計周期,可供不低于同級別門鎖系統(tǒng)的設(shè)計項目參考。