CN106846583A - 一种无线智能门禁系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线智能门禁系统，由NFC智能门锁、NFC门锁监控器、NFC智能钥匙、门禁监控中心系统的云服务器、主控服务器和监控终端通过LAN、VPN、WAN、3G/4G网络和NFC通讯网络的组成；NFC门锁监控器连接于监控终端，NFC智能门锁和NFC智能钥匙通过无线网络与NFC门锁监控器进行通信，NFC智能钥匙与云服务器通过无线网络进行通信。本发明通过Android平台支持智能门锁、门锁监控器和钥匙的高度智能化，支持智能门锁与钥匙之间通过NFC进行非接触式的双向通讯和安全验证，并统一管理和监控各个出入口的访问情况，提高了门禁系统管理的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于安全监控的技术领域，特别涉及智能的门禁系统。
背景技术
随着社会的日益发展，门禁系统的安全性和访问出入口的便利性正在被人们愈来愈明显地重视。在这其中，既有传统的机械式门禁系统-通过匹配机械钥匙来识别访客的身份，也有目前流行的无线智能门禁系统-通过智能IC卡、密码或生物特征来识别访客的身份。
如专利申请201521106639.4公开了一种移动互联网的基站门禁管理系统，包括门禁远程监控终端和若干门禁控制器组成；所述门禁控制器连接继电器，继电器连接驱动模块，驱动模块连接电子锁马达，电子锁马达连接门栓机构；所述门禁远程监控终端包括无线网关、GPRS基站、个人移动监控终端和中央监控器；所述门禁控制器中包括无线通信模块、单片机、电源模块；单片机连接无线通信模块、电源模块；所述单片机连接有摄像系统、报警系统、监控系统、密码开锁系统、指纹开锁系统和读卡器。本实用新型设计合理，利用移动终端、指纹、密码以及IC卡实现自动打开和关闭门禁锁，同时实现了对人员进出的管理，既满足了防盗性，又提高了门禁的安全性。
使用单一凭证卡能在整个IT基础设施内的关键系统和应用进行强大身份验证，可极大地改善安全性。同时，企业能利用现有凭证卡投资，增加电脑桌面网络登录，并在企业网络、系统和设施建立一个完全可互操作的、多层的安全解决方案，降低部署和运营费用，并且它有助于企业满足监管要求，所以越来越多的用户希望无须使用一次性动态密码或密钥卡，仅用单一凭证卡就能开楼门、登录网络、访问应用和其他系统以及安全地远程访问网络。
典型的产品是基于IC卡片识别的门禁系统，它通过读卡或读卡加密码方式来识别人员的访问权限。这类产品总体可分为两类：磁卡和射频卡，各有其优缺点。磁卡的优点是成本较低；一人一卡(+密码)、安全一般、可联微机、有开门记录；其缺点是卡片、设备有磨损，寿命较短，卡片容易复制，不易双向控制，卡片信息容易因外界磁场丢失，使卡片无效。射频卡的优点是卡片、设备无接触、开门方便安全、寿命长(在理论上至少可用十年)、安全性高、可联微机、有开门记录、可以实现双向控制、卡片很难被复制；其缺点是成本较高。另外，不管是磁卡还是射频卡，都存在着丢失和被盗的风险和缺陷，而且，对于多种场所往往需要不同的卡来进行身份判断，使用起来颇为不便。
发明内容
针对上述食品安全和卫生问题，本发明的目的在于提供一种无线智能门禁系统，该系统它通过Android平台支持智能门锁、门锁监控器和钥匙的高度智能化，支持智能门锁与钥匙之间通过NFC进行非接触式的双向通讯和安全验证，并能通过门禁监控中心系统使用VPN技术与智能门锁监控器相连，统一管理和监控各个出入口的访问情况，提高了门禁系统管理的安全性和可靠性。
本发明的另一个目的在于提出一种无线智能门禁系统，该系统最可以支持一对多服务，即采用一把智能钥匙可在特定的时段内打开任意多的、已授权其访问的智能门锁，从而解决了传统的机械钥匙以及当前的智能IC卡和生物特征识别钥匙中存在的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种无线智能门禁系统，由NFC智能门锁、NFC门锁监控器、NFC智能钥匙、门禁监控中心系统的云服务器、主控服务器和监控终端通过LAN、VPN、WAN、3G/4G网络(无线网络)和NFC通讯网络的有机结合组成；其中，门禁监控中心系统的云服务器、主控服务器和监控终端通过LAN和WAN的网络连接共同组成了NFC无线智能门禁系统的门禁监控中心系统；NFC智能门锁、NFC门锁监控器和NFC智能钥匙为各自独立的智能终端，NFC门锁监控器连接于监控终端，NFC智能门锁和NFC智能钥匙通过无线网络与NFC门锁监控器进行通信，NFC智能钥匙与云服务器通过无线网络进行通信。
所述NFC智能门锁是大门的开关控制器，它通过NFC通讯协议接收来自NFC智能钥匙的开锁请求信息，能够智能地判断用户的身份是否合法以及用户的访问时间是否在授权许可的范围之内，并将这些判断结果信息及用户的访问日志通过NFC通讯协议传递到NFC门锁监控器中，由NFC门锁监控器上传到门禁监控中心系统。此外，它还接收来自NFC门锁监控器的相关信息一访问权限更新、门锁锁定或删除。该锁的内部主要包括五个部分：两个独立的NFC通讯模块、一个专用的门锁控制器、一个专用的数据存储器、一个电池组、一个门锁转动机械接口和一个门锁转动机械，其中，两个独立的NFC通讯模块分别连接于门锁控制器，门锁控制器还连接有数据存储器和门锁转动机械接口，门锁转动机械接口连接有门锁转动机械，控制门锁的开关；电池组为两个独立的NFC通讯模块和门锁控制器提供电力；两个独立的NFC通讯模块分别为NFC模块一和NFC模块二。
进一步，所述NFC模块一负责与NFC智能钥匙通讯，通过NFC通讯协议读取该钥匙的权限访问信息，锁控制器将这些信息与数据存储器中的权限信息进行匹配。如果该两者匹配成功，则锁控制器启动门锁转动机械、打开NFC智能门锁并将该钥匙的合法访问日志记录到数据存储器中。否则，锁控制器将非法访问被拒绝的结果通过该模块传递给NFC智能钥匙并将该钥匙的非法访问日志记录到数据存储器中。
进一步，所述NFC模块二负责与NFC门锁监控器通讯，通过NFC通讯协议接收来自NFC门锁监控器的智能门锁的访问权限的更新、智能门锁和钥匙的锁定和删除信息，并将这些信息传递给锁控制器，由锁控制器将这些信息更新和保存到数据存储器中。此外，它还负责将NFC智能门锁的工作状态信息和数据存储器中的日志信息通过NFC通讯协议传送给NFC门锁监控器，经由NFC门锁监控器回传给门禁系统监控中心。
进一步，所述门锁控制器为NFC智能门锁的内部监控单元，它负责接收NFC模块一和二传达的信息并作出相关的响应后将结果回传给NFC模块一和二、保存相关的权限更新和日志信息至数据存储器中、定时检查NFC智能门锁的工作状态(包括其通讯状态、电池组的状态和门锁转动机械的状态)并通过NFC模块二传递给NFC门锁监控器。
进一步，所述数据存储器为NFC智能门锁的内部监控单元，它负责存储相关的访问权限信息和日志信息。
进一步，所述门锁转动机械接口为连接门锁控制器和门锁转到机械的桥梁。它负责接收门锁控制器的开/关锁命令并与启动门锁转动机械来开启/关闭NFC智能门锁。此外，它根据门锁控制器的工作状态请求，回传门锁机械的工作状态给门锁控制器。
进一步，所述门锁转动机械为直接开启和关闭NFC智能门锁的机械装置，它负责接收门锁转动机械接口的开/关锁命令并打开/关闭门锁。此外，它根据门锁转动机械接口的监控请求，回传自身的工作状态给门锁控制器。
所述NFC门锁监控器为NFC智能门锁工作状况的监控终端。它通过VPN与门禁监控中心系统相连、通过NFC模块与NFC智能门锁建立近距离无线通讯。它包括一个NFC芯片、一个数据中转控制器、一个网络接口和一个电源接口；所述NFC芯片连接数据中转控制器，数据中转控制器连接网络接口，电源接口则连接于NFC芯片。NFC芯片负责与NFC智能门锁通讯交互并且获取NFC智能门锁的状态、告警和日志信息，将这些信息回传给数据中转控制器，数据中转控制器通过连接网络接口、使用VPN将这些信息传递给门禁监控中心系统。同时，数据中转控制器接收来自门禁监控中心系统的智能门锁的访问权限的更新、智能门锁和钥匙的锁定和删除信息，并将这些信息传递给NFC芯片。NFC芯片将这些信息传递给NFC智能门锁，从而达到更新NFC智能门锁、锁定和删除NFC智能门锁与钥匙的目的。此外，网络接口负责VPN与数据中转控制器之间的数据交换。它的电源接口负责提供一个8伏稳定的电源供NFC门锁监控器。
所述NFC智能钥匙集成于具有Android操作系统的智能手机内。因此，它可以利用智能手机的3G/4G网络通讯功能，向门禁监控中心系统的云服务实例发送钥匙注册激活或权限申请的请求，接收云服务实例发送的注册激活结果或访问NFC智能门锁(组)的权限信息，更新自身的开锁权限，记录注册激活或权限申请的过程日志。此外，它还可以利用智能手机的NFC的通讯功能和NFC智能门锁进行通讯，打开所需访问的门锁并记录访问的过程日志。
本发明通过Android平台支持智能门锁、门锁监控器和钥匙的高度智能化，支持智能门锁与钥匙之间通过NFC进行非接触式的双向通讯和安全验证，并能通过门禁监控中心系统使用VPN技术与智能门锁监控器相连，统一管理和监控各个出入口的访问情况，提高了门禁系统管理的安全性和可靠性。
且该系统最可以支持一对多服务，即采用一把智能钥匙可在特定的时段内打开任意多的、已授权其访问的智能门锁，从而解决了传统的机械钥匙以及当前的智能IC卡和生物特征识别钥匙中存在的问题。
附图说明
图1为本发明所实现的无线智能门禁系统结构框图。
图2为本发明所实现的NFC智能门锁的结构框图。
图3为本发明所实现的NFC门锁监控器的结构框图。
图4为本发明所实现的NFC智能钥匙的结构框图。
图5为本发明所实现的无线智能门禁系统启用注册流程图。
图6为本发明所实施NFC智能钥匙的启用控制流程图。
图7为本发明所实施NFC智能钥匙的使用控制流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1所示，为本发明所实现的无线智能门禁系统，由NFC智能门锁、NFC门锁监控器、NFC智能钥匙、门禁监控中心系统的云服务器、主控服务器和监控终端通过LAN、VPN、WAN、3G/4G网络和NFC通讯网络的有机结合组成；其中，门禁监控中心系统的云服务器、主控服务器和监控终端通过LAN和WAN的网络连接共同组成了NFC无线智能门禁系统的门禁监控中心系统；NFC智能门锁、NFC门锁监控器和NFC智能钥匙为各自独立的智能终端，NFC门锁监控器连接于监控终端，NFC智能门锁和NFC智能钥匙通过无线网络与NFC门锁监控器进行通信，NFC智能钥匙与云服务器通过无线网络进行通信。
图2所示，NFC智能门锁是大门的开关控制器，它通过NFC通讯协议接收来自NFC智能钥匙的开锁请求信息，能够智能地判断用户的身份是否合法以及用户的访问时间是否在授权许可的范围之内，并将这些判断结果信息及用户的访问日志通过NFC通讯协议传递到NFC门锁监控器中，由NFC门锁监控器上传到门禁监控中心系统。此外，它还接收来自NFC门锁监控器的相关信息一访问权限更新、门锁锁定或删除。该锁的内部主要包括五个部分：两个独立的NFC通讯模块、一个专用的门锁控制器、一个专用的数据存储器、一个20000毫安的锂电池组、一个门锁转动机械接口和一个门锁转动机械。
其中，NFC模块一负责与NFC智能钥匙通讯，通过NFC通讯协议读取该钥匙的权限访问信息，锁控制器将这些信息与数据存储器中的权限信息进行匹配。如果该两者匹配成功，则锁控制器启动门锁转动机械、打开NFC智能门锁并将该钥匙的合法访问日志记录到数据存储器中。否则，锁控制器将非法访问被拒绝的结果通过该模块传递给NFC智能钥匙并将该钥匙的非法访问日志记录到数据存储器中。
NFC模块二负责与NFC门锁监控器通讯，通过NFC通讯协议接收来自NFC门锁监控器的智能门锁的访问权限的更新、智能门锁和钥匙的锁定和删除信息，并将这些信息传递给锁控制器，由锁控制器将这些信息更新和保存到数据存储器中。此外，它还负责将NFC智能门锁的工作状态信息和数据存储器中的日志信息通过NFC通讯协议传送给NFC门锁监控器，经由NFC门锁监控器回传给门禁系统监控中心。
锁控制器为NFC智能门锁的内部监控单元，它负责接收NFC模块一和二传达的信息并作出相关的响应后将结果回传给NFC模块一和二、保存相关的权限更新和日志信息至数据存储器中、定时检查NFC智能门锁的工作状态(包括其通讯状态、锂电池的状态和门锁转动机械的状态)并通过NFC模块二传递给NFC门锁监控器。
数据存储器为NFC智能门锁的内部监控单元，它负责存储相关的访问权限信息和日志信息。
20000毫安的锂电池组为NFC智能门锁的供电电源，它负责为NFC智能门锁提供一个5伏的稳定电压的直流电源。
门锁转动机械接口为连接门锁控制器和门锁转到机械的桥梁。它负责接收门锁控制器的开/关锁命令并与启动门锁转动机械来开启/关闭NFC智能门锁。此外，它根据门锁控制器的工作状态请求，回传门锁机械的工作状态给门锁控制器。
门锁转动机械为直接开启和关闭NFC智能门锁的机械装置，它负责接收门锁转动机械接口的开/关锁命令并打开/关闭门锁。此外，它根据门锁转动机械接口的监控请求，回传自身的工作状态给门锁控制器。
图3所示，NFC门锁监控器为NFC智能门锁工作状况的监控终端。它通过VPN与门禁监控中心系统相连、通过NFC模块与NFC智能门锁建立近距离无线通讯。它包括一个NFC芯片、一个数据中转控制器、一个网络接口和一个电源接口，其基本的结构框图如图1所示，它的NFC芯片负责与NFC智能门锁通讯交互并且获取NFC智能门锁的状态、告警和日志信息，将这些信息回传给数据中转控制器，数据中转控制器通过连接网络接口、使用VPN将这些信息传递给门禁监控中心系统。同时，数据中转控制器接收来自门禁监控中心系统的智能门锁的访问权限的更新、智能门锁和钥匙的锁定和删除信息，并将这些信息传递给NFC芯片。NFC芯片将这些信息传递给NFC智能门锁，从而达到更新NFC智能门锁、锁定和删除NFC智能门锁与钥匙的目的。此外，它的网络接口负责VPN与数据中转控制器之间的数据交换。它的电源接口负责提供一个8伏稳定的电源供NFC门锁监控器。
图4所示，为NFC智能钥匙的结构框图，在具体实现中该NFC智能钥匙可以集成于具有Android操作系统的智能手机内。因此，它可以利用智能手机的3G/4G网络通讯功能，向门禁监控中心系统的云服务实例发送钥匙注册激活或权限申请的请求，接收云服务实例发送的注册激活结果或访问NFC智能门锁(组)的权限信息，更新自身的开锁权限，记录注册激活或权限申请的过程日志。此外，它还可以利用智能手机的NFC的通讯功能和NFC智能门锁进行通讯，打开所需访问的门锁并记录访问的过程日志。
其中，3G/4G模块为Android智能手机内置的3G/4G网络通讯接口，NFC智能钥匙通过它与门禁监控中心系统的云服务实例进行交互。NFC模块为该手机内置的NFC通讯接口，NFC智能钥匙通过它与NFC智能门锁进行交互。
在首次使用NFC智能钥匙之前，钥匙用户需在NFC智能手机上安装NFC智能钥匙软件，然后启动该软件、输入云服务实例(云服务器)ID和个人指定的PIN码，向云服务实例发送钥匙注册激活的请求。NFC无线智能门禁系统的管理者审核并通过该注册申请后，NFC智能钥匙方为成功。否则，钥匙用户需要重新核实注册信息及联系NFC无线智能门禁系统的管理者。NFC智能钥匙注册成功后，NFC智能钥匙软件保存钥匙用户输入的云服务实例ID和PIN码于手机内，如图5所示。
图6中的流程所示，钥匙用户在申请出入权限之前，必须启动NFC智能钥匙软件，输入PIN，搜索可访问的出入口(NFC门锁)，选定需要访问的出入口及访问时间段，发送选定的出入口访问权限申请，等待申请的审批结果。如果该申请获得通过，那么指定时间段内的选定的出入口的权限访问信息被保存于手机内，该用户在指定的时间段内可以使用该手机(NFC智能钥匙)进出选定的出入口。否则，该用户需要重新核实申请的权限信息是否有误及联系NFC无线智能门禁系统的管理者。
此外，本流程的设计为了保证NFC智能钥匙使用的高度安全，也充分顾及了以下情况：(1)在手机(NFC智能钥匙)已丢失或被盗并且该手机的非法用户(其拾获者或盗用者)不知道其PIN的情况下，该手机的非法用户无法通过NFC智能钥匙的身份验证，那么该NFC智能钥匙就不能被激活，当然也不能用其来申请相关门锁的开门权限了；(2)在手机(NFC智能钥匙)已丢失或被盗、该用户已将其挂失(其被系统标识为锁定或删除状态)并且其非法用户知道它的PIN码情况下，那么只要其非法用户使用该手机申请相关的权限，在申请的过程中，该钥匙就会被管理者锁定或删除，从而使得其非法用户无法再次启动NFC智能钥匙软件及使用该钥匙。
根据图7中的流程所示，用户的NFC智能钥匙拥有访问某个出人口(NFC智能门锁)的权限并且该用户想要进出该出入口。在这种情况下，用户首先需要启动NFC智能钥匙软件，然后输入个人设定的PIN码并通过NFC智能钥匙的身份验证后才能激活NFC智能钥匙，凭借已激活的NFC智能钥匙在合法的访问时间段内自由进出该出入口。
此外，即使在该用户的手机丢失或被盗的情况下，该手机的非法用户也无法使用其来开门。这是因为本设计为了确保NFC智能钥匙使用的高度安全，在本流程的设计过程中充分顾及了以下情况：(1)在手机(NFC智能钥匙)已丢失或被盗并且该手机的非法用户(其拾获者或盗用者)不知道其PIN的情况下，该手机的非法用户无法通过NFC智能钥匙的身份验证，那么该NFC智能钥匙就不能被激活，当然也不能用其来开门了；(2)在手机(NFC智能钥匙)已丢失或被盗、该用户已将其挂失(其被系统标识为锁定或删除状态)并且其非法用户知道它的PIN码情况下，那么只要其非法用户使用该手机(NFC智能钥匙在激活的状态下)开门，该钥匙就会被NFC智能门锁锁定或删除，从而使得其非法用户无法再次启动NFC智能钥匙软件及使用该钥匙。
本发明通过Android平台支持智能门锁、门锁监控器和钥匙的高度智能化，支持智能门锁与钥匙之间通过NFC进行非接触式的双向通讯和安全验证，并能通过门禁监控中心系统使用VPN技术与智能门锁监控器相连，统一管理和监控各个出入口的访问情况，提高了门禁系统管理的安全性和可靠性。
且该系统最可以支持一对多服务，即采用一把智能钥匙可在特定的时段内打开任意多的、已授权其访问的智能门锁，从而解决了传统的机械钥匙以及当前的智能IC卡和生物特征识别钥匙中存在的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线智能门禁系统，其特征在于该系统是由NFC智能门锁、NFC门锁监控器、NFC智能钥匙、门禁监控中心系统的云服务器、主控服务器和监控终端通过LAN、VPN、WAN、无线网络和NFC通讯网络的构成；其中，门禁监控中心系统的云服务器、主控服务器和监控终端通过LAN和WAN的网络连接共同组成了NFC无线智能门禁系统的门禁监控中心系统；NFC智能门锁、NFC门锁监控器和NFC智能钥匙为各自独立的智能终端，NFC门锁监控器连接于监控终端，NFC智能门锁和NFC智能钥匙通过无线网络与NFC门锁监控器进行通信，NFC智能钥匙与云服务器通过无线网络进行通信。
2.如权利要求1所述的无线智能门禁系统，其特征在于所述NFC智能门锁主要包括五个部分：两个独立的NFC通讯模块、一个专用的门锁控制器、一个专用的数据存储器、一个电池组、一个门锁转动机械接口和一个门锁转动机械，其中，两个独立的NFC通讯模块分别连接于门锁控制器，门锁控制器还连接有数据存储器和门锁转动机械接口，门锁转动机械接口连接有门锁转动机械，控制门锁的开关；电池组为两个独立的NFC通讯模块和门锁控制器提供电力；两个独立的NFC通讯模块分别为NFC模块一和NFC模块二。
3.如权利要求2所述的无线智能门禁系统，其特征在于所述NFC模块一负责与NFC智能钥匙通讯，通过NFC通讯协议读取该钥匙的权限访问信息，锁控制器将这些信息与数据存储器中的权限信息进行匹配。
4.如权利要求3所述的无线智能门禁系统，其特征在于所述NFC模块二负责与NFC门锁监控器通讯，通过NFC通讯协议接收来自NFC门锁监控器的智能门锁的访问权限的更新、智能门锁和钥匙的锁定和删除信息，并将这些信息传递给锁控制器，由锁控制器将这些信息更新和保存到数据存储器中。
5.如权利要求4所述的无线智能门禁系统，其特征在于所述门锁控制器为NFC智能门锁的内部监控单元，它负责接收NFC模块一和二传达的信息并作出相关的响应后将结果回传给NFC模块一和二、保存相关的权限更新和日志信息至数据存储器中、定时检查NFC智能门锁的工作状态并通过NFC模块二传递给NFC门锁监控器。
6.如权利要求5所述的无线智能门禁系统，其特征在于所述数据存储器为NFC智能门锁的内部监控单元，它负责存储相关的访问权限信息和日志信息。
7.如权利要求6所述的无线智能门禁系统，其特征在于所述门锁转动机械接口负责接收门锁控制器的开/关锁命令并与启动门锁转动机械来开启/关闭NFC智能门锁，根据门锁控制器的工作状态请求，回传门锁机械的工作状态给门锁控制器。
8.如权利要求7所述的无线智能门禁系统，其特征在于所述门锁转动机械为直接开启和关闭NFC智能门锁的机械装置，它负责接收门锁转动机械接口的开/关锁命令并打开/关闭门锁，根据门锁转动机械接口的监控请求，回传自身的工作状态给门锁控制器。
9.如权利要求1所述的无线智能门禁系统，其特征在于所述NFC门锁监控器通过VPN与门禁监控中心系统相连、通过NFC模块与NFC智能门锁建立近距离无线通讯；它包括一个NFC芯片、一个数据中转控制器、一个网络接口和一个电源接口；所述NFC芯片连接数据中转控制器，数据中转控制器连接网络接口，电源接口则连接于NFC芯片。
10.如权利要求1所述的无线智能门禁系统，其特征在于所述NFC智能钥匙集成于具有Android操作系统的智能手机内，它利用智能手机的3G/4G网络通讯功能，向门禁监控中心系统的云服务实例发送钥匙注册激活或权限申请的请求，接收云服务实例发送的注册激活结果或访问NFC智能门锁(组)的权限信息，更新自身的开锁权限，记录注册激活或权限申请的过程日志。
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