一种免操作的短距门禁系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种免操作的短距门禁系统，包括门禁端和识别卡；门禁端包括门禁控制模块、人体检测模块、无线模块Ⅰ、电控锁模块和充电桩模块；人体检测模块的输出端接门禁控制模块的输入端，门禁控制模块接无线模块Ⅰ，门禁控制模块的输出端接电控锁模块；电控锁模块和充电桩模块由市电供电；识别卡包括识别卡控制模块、无线模块Ⅱ和电源模块；识别卡控制模块与无线模块Ⅱ连接，电源模块分别向识别卡控制模块和无线模块Ⅱ供电；充电桩模块向电源模块充电。本系统在门禁端和识别卡分别设置无线模块，将通信距离控制在1~3米范围内，实现一种完全免操作的、使用方便、安全有效的短距离门禁系统，特别适用居家、酒店旅馆等场所。
【专利说明】一种免操作的短距门禁系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能家居领域，更具体地，涉及一种免操作的短距门禁系统。
【背景技术】
[0002]门禁，又称出入管理控制系统，是一种管理人员进出的数字化智能管理系统。随着社会不断进步，电子化、智能化、信息化程度的深入，门禁技术得到了迅猛的发展，在环境安全、人事考勤等方面发挥着巨大的作用。无线通信在无线传输系统中是比较关键的技术，无线射频模块由于内部集成了所有的RF功能模块电路，能很方便地应用到门禁系统中。
[0003]传统的感应式卡片门禁系统，使用时需腾出一只手来近距离操作，在双手不便的情况下使用麻烦；其他的如指纹识别、人脸识别和语音识别门禁需要事先进行数据采集，过程繁琐且侵犯用户隐私，往往造成用户的不认同感。
[0004]嵌入式门禁系统是将嵌入式芯片与传统门禁系统相结合的系统，主要由门禁控制器、电控锁、读卡器、识别卡、门磁传感器等构成。门禁控制器是整个系统的核心，负责整个系统信息数据的输入、处理、存储、输出。如果把电控锁比作系统的手，把读卡器比作系统的眼睛，那么门禁控制器就是系统的大脑，由它决定某一张识别卡是否为本系统的有效卡，该卡是否符合开门权限，从而控制电控锁是否打开。
[0005]数据加密算法是从传统的密码学发展起来的，目前的计算机数据加密的算法从应用角度主要分为对称加密和非对称加密算法。对称加密算法速度快、安全性高的特点，特别适合在单片机等资源有限的系统中使用。
[0006]一般地，只要收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内(通常是几十米以内)，就可以称为短距离无线通信。相对一般的通信技术，短距离无线通信具有三个重要特征和优势:低成本、对等通信和低功耗。首先，低成本是短距离无线通信的客观要求。这是因为这种通信终端的产销量都很大；同时，短距离无线通信的设备安装架设都极其简单，综合投资小于任何一种网络连接方式。其次，对等通信是短距离无线通信的重要特征。和基于网络基础设施的无线通信技术不同，短距离无线通信的终端之间对等通信，无须网络设备进行中转，因此空中接口设计和高层协议都相当比较简单，无线资源的管理通常采用竞争的方式。最后，低功耗是相对其他无线通信技术而言的一个重要特点。由于短距离无线通信的传播距离近，所以遇到障碍物的几率特别小，发射功率普遍都很低，通常在I毫瓦以下。为达到一定的通信距离，不能采用近距离感应获电的方式，必须采用有源识别卡，为此需要解决识别卡充电的问题。
实用新型内容
[0007]为克服上述现有技术所述的门禁识别系统的不足，本实用新型提供一种免操作的高安全性的短距门禁系统，该门禁系统能有效的地解决识别卡的充电问题。
[0008]为了解决上述目的，本实用新型的技术方案为:
[0009]一种免操作的短距门禁系统，包括组成对等网络的门禁端和识别卡；所述门禁端包括门禁控制模块、人体检测模块、无线模块1、电控锁模块和充电桩模块；所述人体检测模块的输出端接门禁控制模块的输入端，门禁控制模块接无线模块I，门禁控制模块的输出端接电控锁模块；所述电控锁模块和充电桩模块由市电供电；
[0010]所述识别卡包括识别卡控制模块、无线模块II和电源模块；所述识别卡控制模块与无线模块II连接，电源模块分别向识别卡控制模块和无线模块II供电；
[0011]所述门禁端的充电桩模块用于向识别卡的电源模块充电。
[0012]将上述的门禁端安装在门内侧，无线模块I和人体检测模块安置合适位置，用以检测来访者，对其进行身份验证，验证合格者开启电控锁模块；具体是:识别卡由来访者携带，实现距离检测、自动开门的功能；当人体检测模块检测到有人前来时，由门禁控制模块控制无线模块I发送已经加密的握手信息给来访者；来访者携带的识别卡接收到加密后的握手信息后，识别卡控制模块先对其进行解密判断；如果握手成功则发送已加密的请求开锁信号至门禁端；门禁控制模块接收到开锁信号后进行解密判断，如果是合法数据则输出开锁电平给电控锁模块，进行开锁，否则继续保持上锁状态。
[0013]上述门禁系统是一种完全免操作的系统，能在f 3米内短距离自动识别，安全可靠，且用户携带的识别卡是通过充电桩模块进行充电，其充电桩模块安装在室内门旁的墙壁上，供用户进门后随手将识别卡插入充电，该充电桩模块可与酒店的插卡取电口集成一体，以符合用户的使用习惯，用户并不感觉到要专门为识别卡进行充电；识别卡一次充电可正常工作2个月以上。
[0014]在一种优选的方案中，所述门禁控制模块主要包括单片机电路，所述识别卡控制模块主要包括单片机电路。门禁控制模块相当于计算机的CPU，控制无线模块I收发无线信号，对无线信号进行加解密，并对电控锁模块进行开关的操作，具有功耗低、体积小等优点。识别卡控制模块负责控制无线模块II收发无线信号，并对无线信号进行加解密。
[0015]在一种优选的方案中，所述无线模块I和无线模块II的工作频段为ISM频段，其功耗非常低，发射距离可根据实际运用环境调整到f 3米。
[0016]在一种优选的方案中，所述人体检测模块包括热释电红外传感器和红外热释电处理芯片；其中热释电红外传感器的输出端接红外热释电处理芯片的输入端，红外热释电处理芯片的输出端接门禁控制模块的输入端。用于对人体红外信号进行检测，实现有来访者接近的情况下，通知门禁控制模块对来访者进行进一步验证，避免误操作。
[0017]在一种优选的方案中，所述电控锁模块是断电闭门的阴极锁，停电后为锁门状态，防止非法人员进入。
[0018]在一种优选的方案中，所述识别卡中的电源模块包括连接的电池和充电电路。
[0019]在一种优选的方案中，所述识别卡为卡片状，方便携带和使用。
[0020]在一种优选的方案中，所述门禁系统还包括物理钥匙，所述物理钥匙与识别卡通过转轴连接，可做成可折叠的形式，使之更加小巧便携。上述门禁系统停电后为锁门状态，防止非法人员进入，但合法用户仍可采用实体物理钥匙照常开锁。
[0021]与现有技术相比，本实用新型的有益效果为:在门禁系统内集成了无线模块，以实现在广3米的短距离内实现自动识别，无需将识别卡拿出去靠近门，实现了真正意义上的短距离免操作，给用户带来良好的体验感和方便性。
[0022]其次，在本门禁系统上集成了人体检测模块，可进一步避免误操作，提高系统的安全性。
[0023]本门禁系统中的识别卡带有充电电路和电池，通过插入充电桩对识别卡进行充电以解决识别卡充电的问题，从而实现近距离感应。
[0024]本实用新型采用无线短距通信技术，在门禁端和识别卡分别设置无线短距通信模块，将通信距离控制在广3米范围内，辅以人体检测模块，实现一种完全免操作的、安全有效的短距离门禁系统。系统具有完全免操作、使用方便、安全有效、充电方便、电子钥匙-物理钥匙一体化、断电亦可使用等特点，特别适用居家、酒店旅馆等场所。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的结构框图。
[0026]图2为本实用新型的工作过程示意图。
【具体实施方式】
[0027]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0028]为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
[0029]对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0030]下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
[0031]如图1，一种免操作的短距门禁系统，包括组成对等网络的门禁端和识别卡；门禁端包括门禁控制模块、人体检测模块、无线模块1、电控锁模块和充电桩模块；人体检测模块的输出端接门禁控制模块的输入端，门禁控制模块接无线模块I，门禁控制模块的输出端接电控锁模块；电控锁模块和充电桩模块由市电供电；识别卡包括识别卡控制模块、无线模块II和电源模块；识别卡控制模块与无线模块II连接，电源模块分别向识别卡控制模块和无线模块II供电；门禁端的充电桩模块用于向识别卡的电源模块充电。门禁系统还包括物理钥匙，物理钥匙与识别卡通过转轴连接，可做成可折叠的形式，使之更加小巧便携。
[0032]门禁控制模块是整个门禁端的核心控制部分，主要包括单片机，在本实施例中采用的单片机型号为STC12LE5604AD，相当于计算机的CPU，控制无线模块I收发无线信号，运用加解密算法对无线信号进行加解密，并对电控锁模块进行开关的操作，具有功耗低、体积小等优点；同时负责检测人体接近信号，避免误操作；无线模块I，在本实施例中采用nRF905 ;主要负责无线信号的发射与接收，工作在ISM免费频段，其功耗非常低，发射距离可根据实际运用环境调整到1-3米；人体检测模块由热释电红外传感器和红外热释电处理芯片组成，负责对人体红外信号进行检测，实现有来访者接近的情况下，通知门禁控制模块对来访者进行进一步验证，避免误操作，其中红外热释电处理芯片采用BISS0001的处理芯片。电控锁模块负责接收门禁控制模块指令，对通过验证者开启门禁，其采用断电闭门的阴极锁，停电后为锁门状态，防止非法人员进入，但合法用户仍可采用实体物理钥匙照常开锁。门禁端采用“红外人体检测”和“无线密码认证”双保险，保证只有在检测到来访者并且携带匹配识别卡的用户才能开启门禁，确保了使用的安全。
[0033]门禁端与市电相连，省去频繁更换电池的麻烦，并带有充电桩模块，安装在室内门旁的墙壁上，供用户进门后随手插卡充电，充电桩可与酒店的插卡取电口集成一体，以符合用户的使用习惯，用户并不感觉到要专门为识别卡进行充电。识别卡一次充电可正常工作2个月以上。
[0034]识别卡:由来访者携带，与门禁端组成收发对等网络。识别卡端由识别卡控制模块和无线模块II和电源模块组成，以上三部分形成电子钥匙，做成卡片形状，并与物理钥匙集成一体，方便携带和使用。识别卡控制模块由单片机电路组成，负责控制无线模块II收发无线信号，并对无线信号进行加解密；电源模块包括小型电池及充电电路。识别卡具有功耗低、体积小、方便携带等特点。物理钥匙和电子钥匙之间可用转轴相连接，做成可折叠的形式，使之更加小巧便携。
[0035]其工作工程如图2，当有来访者在门前1-3米处，人体检测模块检测到了人体发出的红外信号，通知门禁控制模块对握手信号进行加密，无线模块I即发送加密后的握手信号。如来访者未带识别卡或识别卡解密不正确，门禁端拒绝开门；如来访者携带了识别卡，其无线模块II接收到加密的握手信息，识别卡控制模块对其正确解密，匹配成功后，发送加密的开锁信号。门禁端接收到加密的开锁信号后，对其进行解密匹配，判断是否为授权用户。如为非法用户，门禁端拒绝开门；如为合法用户，电控锁模块进行开锁，允许来访者通过。当遇到门禁端掉电等特殊情况时，由于门禁采用的是断电常闭的阴极锁，门自动关闭，确保非法者无法进入，保障用户安全；合法用户则可采用识别卡中的实体物理钥匙开门，不会出现进不了门的情况。
[0036]本实用新型具有以下特点:
[0037]1、使用简单，用户认同感高。与现有同类门禁相比，可短距离下提前开门，减少等待开门时间；无需刷卡、嘀卡等任何操作，解放双手；无须提供个人身份资料，保护个人隐私；识别卡充电便捷，不增加用户使用负担；体积小巧，携带方便；电子钥匙、物理钥匙集成一体，即使在万一停电的情况下也不影响使用。
[0038]2、安全性能高。无线通信范围控制在广3米以内，信号不易被窃取；且在无线发送、接收数据过程均进行了加、解密，充分保障了通信的安全性，降低了非法入侵的可能性。
[0039]3、成本低。系统所硬件设备均为主流常见低成本产品，从而降低了系统的更换、维护、修理的成本。安装或改装成本低。
[0040]4、安装、使用方便。与指纹、人脸和语音识别门禁相比，初始化时不需要采集、录入大量用户数据，简化系统的使用方法，提高工作效率。
[0041]5、功耗低。无线收发模块只在f 3米距离工作，属超低功率水平；门禁端无线收发模块只在人体检测模块检测到人体接近时才工作；识别卡平时不开启发送模式，从而进一步降低了产品的功耗，延长了设备的使用时间。
[0042]相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
[0043]附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0044]显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种免操作的短距门禁系统，包括组成对等网络的门禁端和识别卡；其特征在于，所述门禁端包括门禁控制模块、人体检测模块、无线模块1、电控锁模块和充电桩模块；所述人体检测模块的输出端接门禁控制模块的输入端，门禁控制模块接无线模块I，门禁控制模块的输出端接电控锁模块；所述电控锁模块和充电桩模块由市电供电； 所述识别卡包括识别卡控制模块、无线模块II和电源模块；所述识别卡控制模块与无线模块II连接，电源模块分别向识别卡控制模块和无线模块II供电； 所述门禁端的充电桩模块用于向识别卡的电源模块充电。
2.根据权利要求1所述的免操作的短距门禁系统，其特征在于，所述门禁控制模块主要包括单片机电路，所述识别卡控制模块主要包括单片机电路。
3.根据权利要求1所述的免操作的短距门禁系统，其特征在于，所述无线模块I和无线模块II的工作频段为ISM频段。
4.根据权利要求1所述的免操作的短距门禁系统，其特征在于，所述人体检测模块包括热释电红外传感器和红外热释电处理芯片；其中热释电红外传感器的输出端接红外热释电处理芯片的输入端，红外热释电处理芯片的输出端接门禁控制模块的输入端。
5.根据权利要求1所述的免操作的短距门禁系统，其特征在于，所述电控锁模块是断电闭门的阴极锁。
6.根据权利要求1所述的免操作的短距门禁系统，其特征在于，所述识别卡中的电源模块包括连接的电池和充电电路。
7.根据权利要求1所述的免操作的短距门禁系统，其特征在于，所述识别卡为卡片状。
8.根据权利要求1至7任一项所述的免操作的短距门禁系统，其特征在于，所述门禁系统还包括物理钥匙，所述物理钥匙与识别卡通过转轴连接。
【文档编号】G07C9/00GK203659093SQ201420030147
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年1月18日 优先权日:2014年1月18日
【发明者】黄晓, 保延翔, 赵轩 申请人:中山大学