本发明涉及一种智能门禁系统，尤其涉及一种基于WIFI非连接方式的智能门禁系统。
背景技术：
传统的门禁，主要用以下几种的控制方式，包括最传统的钥匙，继而有后续的通过RFID技术的ID/IC卡开门技术，近期流行的还有指纹/虹膜和脸部识别方式。其中，RFID技术的钥匙，无法解决用户忘带的问题；而指纹和虹膜虽然解决了以上问题，但没有互联网特性，无法实现网络互通的方式。
最近，市面上也出现了一些基于WIFI的开门门禁，但主要技术都是基于WIFI连接到门禁的方式，也就是门禁部分必须作为一个中心，让移动终端主动连接门禁后，才能有效执行。这种WIFI无线开门的方式，由于要连接到门禁，而大多数门禁基本都不能联网，会导致手机在连接期间无法上网，同时也就无法将实时的将信息同步到云端；并且，若门禁周边存在其它路由器，移动设备很有可能会优先连接到其它能上网的路由器，导致无法直接连接到门禁的WIFI，无法有效对门禁进行控制；最后，对于目前占有率高的iOS设备，之前的方法无法实现用户主动连接门禁WIFI的功能，尤其在周边还有其他路由器的情况，iOS默认连接到别的路由器后，用户必须手动进入移动设备设置，手动连接需要的WIFI，操作性较差，所以基于之前这种方案，大多数要添加蓝牙方案作为辅助，用于兼容iOS设备。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种兼容性广、易于实现且不影响移动设备在开门禁时的上网功能的智能门禁系统。
对此，本发明提供一种基于WIFI非连接方式的智能门禁系统，包括以下步骤：
步骤S1，通过管理中心在云端登记所有合法用户的手机号码；
步骤S2，用户通过移动设备验证其手机号码，进而获取对应的门禁权限；
步骤S3，用户通过移动设备广播UDP数据包；
步骤S4，门禁模块实时监听无线网络的数据，直到监听到UDP数据包，则判断该UDP数据包是否符合预设的门禁规则，直到所述UDP数据包符合预设的门禁规则则通过门禁模块实现开门。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S3中，用户通过摇一摇或预设滑屏手势的方式实现UDP数据包的广播。
本发明的进一步改进在于，所述UDP数据包包括移动设备的身份标识和对门禁模块的控制信息。
本发明的进一步改进在于，所述移动设备连接到该移动设备通讯范围内的任意一个路由器，然后对任意一个路由器的IP地址发送门禁模块的控制信息。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S3中，所述移动设备通过预先定义的协议对广播数据进行加密处理，得到特定加密的UDP数据包。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S4中，所述门禁模块侦听每一个无线信道，然后根据接收到的UDP数据包的数据类型和/或数据包长度的特征信息，判断出该UDP数据包是否符合预设的门禁规则。
本发明的进一步改进在于，在判断所述UDP数据包符合预设的门禁规则的基础上，对比所述UDP数据包对应的Mac地址，直到正确则开门。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S3中，所述移动设备通过预先定义的编码规则对广播数据进行编码处理；所述步骤S4中，所述门禁模块监听到编码后的UDP数据包，则通过与编码规则相对应的解码规则实现解码，得到是实际的UDP数据包。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S3中，所述移动设备将UDP数据包中的每一个字节分为两个子字节进行发送，并根据子字节的顺序进行依次编码；所述步骤S4中，所述门禁模块监听到UDP数据包后，对子字节的顺序进行校正，若校正不通过，则发出重发指令。
本发明的进一步改进在于，步骤S4包括以下子步骤：
步骤S401，所述门禁模块扫描侦听每一个无线信道；
步骤S402，对当前的第N个无线信道扫描N秒，进而不断获取和保存该无线信道的UDP数据包，直到保存数量达到第一预设数量的UDP数据包，则在其中查找数据包长度符合编码规则的UDP数据包；
步骤S403，判断是否找到数据包长度符合编码规则的UDP数据包，若是则跳转至步骤S404，若否则切换至下一个无线信道并返回步骤S402；
步骤S404，判断该UDP数据包的Mac地址是否在合法名单内，若是则实现开门并返回步骤S401，若否则跳转至步骤S405；
步骤S405，寻找开门钥匙包，并判断是否超时退出，若超时退出则返回步骤S401，若没有超时则锁定当前无线信道，并在规定间隔时间内持续扫描侦听该无线信道，直到侦听到的数量达到第二预设数量的UDP数据包则返回寻找开门钥匙包。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：用户通过移动设备注册和申请门禁权限，减轻和优化了门禁的管理；同时提出的非主动连接的WiFi广播控制方式，兼容性广，能够支持传统无线方式不兼容的iOS设备，不仅能够利用附近其他路由器实现广播的扩散的问题，还能够防止现有技术中优先连接至门禁周边路由器而被干扰的弊端；最后，本发明能在控制开门的同时，保持移动设备与互联网的连接性，能实时的同步数据至云端，并且不影响移动设备联网应用的正常运行。
本发明通过移动设备，如通过移动设备上的APP直接注册和登录，完成相应的权限分配和赋予，并把相应的数据存储在云端，使得管理人员对整个门禁系统可以进行统一的管理，并且也省去了用户去管理中心或找专门人员进行权限录入的繁琐；同时，管理中心还可以通过云端给移动设备或APP发送各种信息，比如住宅小区的水电费、小区通知、办公室的考勤表以及人事任免等，解决了一些零碎通知的无纸化和简单化问题。
本发明所述门禁模块与移动设备终端通过WIFI非连接的方式实现智能门禁控制，即所述移动设备并不需要连接至门禁模块，其明显的好处就是在移动设备用于控制门禁的同时，依旧保持和互联网的连接，不影响移动设备本身的互联网应用，比如微信等，能够在现有应用不掉线的情况下直接实现WIFI开门；同时，门禁的数据可以实时通过移动设备传输到云端，云端可以立刻记录；并且，对于使用iOS设备的用户，也同样适用，不再出现因为无法连接而开不了门的问题。
附图说明
图1是本发明一种实施例的工作流程示意图；
图2是本发明一种实施例的移动设备与管理中心之间的网络授权示意图；
图3是本发明一种实施例的步骤S4的详细工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
如图1所示，本例提供一种基于WIFI非连接方式的智能门禁系统，包括以下步骤：
步骤S1，通过管理中心在云端登记所有合法用户的手机号码；
步骤S2，用户通过移动设备验证其手机号码，进而获取对应的门禁权限；
步骤S3，用户通过移动设备广播UDP数据包；
步骤S4，门禁模块实时监听无线网络的数据，直到监听到UDP数据包，则判断该UDP数据包是否符合预设的门禁规则，直到所述UDP数据包符合预设的门禁规则则通过门禁模块实现开门。
本例所述管理中心可以是小区、大厦和园区的管理处，所述移动设备优选为智能手机，所述UDP数据包为用户数据包协议数据包，所述UDP为UserDatagramProtocol的缩写；所述云端结合管理处的数据，给予通过手机号码注册的合法用户相应的授权，这样，用户不需要专门跑到管理处等管理中心进行登记，就可以进行用户登记以及门禁权限的申请，使用起来更加简便，减少人力物力的浪费，推动了无纸的电子物业办公；其中，移动设备与管理中心之间的网络授权示意图如图2所示。
值得一提的是，现有技术中的门禁模块不断广播自己的消息，等待移动设备来连接。而本例与现有技术不同的是，本例所述门禁模块不断的监听无线网络所有的数据。简单的说，本例所述门禁模块进入的是一种监听模式，而不是现有技术中的AP路由模式；本例所使用的监听模式使门禁模块能够监听所有的WiFi数据包，即所有的UDP数据包，并且不管该WiFi数据包是否是发给该门禁模块。
本例所述步骤S2中，用户优选通过APP或其他方式实现手机号码的验证，实现注册和登录；本例为了解决现有技术中传统门禁需要在管理处单独注册、智能门禁无法互联网化以及移动设备很可能先连接到门禁之外的其它路由器而无法控制门禁等问题，提出了一种兼容性广且稳定可靠的非连接方式的智能门禁系统。值得一提的是，本例所述非连接方式指的是移动设备非主动连接的WiFi广播控制方式，所述移动设备在需要控制门禁的时候广播UDP数据包，而门禁模块实时监听UDP数据包。
首先，本例提出统一通过手机号码在移动设备的APP或其他方式上实现注册和申请门禁权限的方式，减轻和优化了门禁的管理；同时提出的非主动连接的WiFi广播控制方式，兼容性广，可以支持传统无线方式不兼容的iOS设备，还能够防止现有技术中移动设备优先连接至门禁周边路由器而被干扰的弊端；最后，该方式能在控制门开关的同时，保持移动设备与互联网的连接性，能实时的同步数据到云端，并且不影响移动设备联网应用的正常运行。
本例所述步骤S3中，用户通过摇一摇或预设滑屏手势的方式实现UDP数据包的广播。也就是说，本例通过摇一摇或预设滑屏手势，就能够触发智能手机等移动设备广播UDP数据包实现门禁控制功能，操作起来方便简单。
本例所述UDP数据包包括移动设备的身份标识和对门禁模块的控制信息；所述移动设备连接到该移动设备通讯范围内的任意一个路由器，然后对任意一个路由器的IP地址发送门禁模块的控制信息。
值得一提的是，本例所述移动设备不必连接到门禁模块，只需要对无线信道广播UDP数据包，UDP数据包的信息包括了移动设备的身份标识以及对门禁的控制信息。具体的实现方法为，移动设备可以连接到任意一个路由器，然后对任意一个路由器的IP地址发包含了门禁控制信息的UDP数据包，只要门禁模块能收到广播信号的地方，就能捕获该门禁控制信息，因此，所述移动设备无需连接到门禁模块，门禁模块作为独立的设备不需要连接网络，也不需要连接无线接入点，只要不断监听广播信号即可实现。
本例所述步骤S3中，所述移动设备通过预先定义的协议对广播数据进行加密处理，得到特定加密的UDP数据包；所述步骤S4中，所述门禁模块侦听每一个无线信道，然后根据接收到的UDP数据包的数据类型和/或数据包长度的特征信息，判断出该UDP数据包是否符合预设的门禁规则；更为优选的，在判断所述UDP数据包符合预设的门禁规则的基础上，对比所述UDP数据包对应的Mac地址，直到正确则开门。所述预设的门禁规则可以根据实际需求进行自定义设置。
广播UDP数据包，在实现过程中所遇到的一个技术难点是：非连接的WiFi数据监听，门禁端获取的经过标准WiFi加密协议加密的数据，并且不能解密，也就无法获取里面数据的信息，这也是现有技术中都采取基于连接方式的TCP方式实现WIFI门禁控制的原因。
与现有技术不同，本例能从加密的UDP数据包里面，提取所需要的开门信息，其实现方法如下：所述门禁模块侦听每一个无线信道，所以对同一个Mac地址所发的UDP数据包，可以根据这些UDP数据包中的一些特征来判断出该UDP数据包是否符合预设的门禁规则，所述特征包括UDP数据包的数据类型以及数据包长度等；在此基础上，还能够对比所述UDP数据包对应的Mac地址，来判断是否开门。比如，手机等移动设备发的控制信息为以下集合{Mac地址，10×UDP包}，通过解析UDP数据包，可以执行以下几种控制命令：住户开门、访客进入和添加新用户等。
另一方面，设置加密处理还因为数据加密和数据安全方面的问题，由于在空口直接发明码会被直接监听和解密；而本例发送的广播数据都经过加密处理，例如采用AES等加密方式，即便数据被截获，实际内容也不会被破译。当然，这个加密的方式和协议也是可以变更的，可以根据实际情况进行修改加密约定。
本例所述步骤S3中，所述移动设备通过预先定义的编码规则对广播数据进行编码处理；所述步骤S4中，所述门禁模块监听到编码后的UDP数据包，则通过与编码规则相对应的解码规则实现解码，得到是实际的UDP数据包。
本例之所以设置编码处理和解码，是因为数据可能存在被插入干扰问题。因为门禁模块所接收到的信号，也存在很多杂乱的信号，加上无线信号的传输中存在反射和干扰等问题，比如要在非连接的状况下，连续传输3个16进制的字节0x1A、0x2B和0x3C用于表示开门，但实际上可能接收到0x1A、0x13、0x2B和0x3C，对于此问题，本例采用将需要发的字节进行编码处理，比如只采用100以上的编码，就是所有实际发的数据直接都加上100，那么，所述门禁模块收到的信息直接可能就变成0x7E、0x13、0x8F和0xA0,这是只要在解码的时候把小于100的过滤掉，即过滤掉了没有经过编码处理的干扰信号，然后在对去除干扰信号的信号减去100，实现与编码相对应的解码，就可以得到实际的UDP数据包。
本例所述步骤S3中，所述移动设备将UDP数据包中的每一个字节分为两个子字节进行发送，并根据子字节的顺序进行依次编码；所述步骤S4中，所述门禁模块监听到UDP数据包后，对子字节的顺序进行校正，若校正不通过，则发出重发指令。
本例之所以增加字节分为子字节的设置，是因为数据反射可能导致数据顺序错乱的问题。比如，所述移动设备发送0x1、0x2和0x3，到由于WiFi传输的特殊性，门禁模块可能收到0x1、0x3和0x2，为了解决乱序问题，本例把每个字节分为两个子字节来发送，并且根据子字节的顺序进行依次编码；门禁模块每次收到数据后，如果校正没有通过，就代表收到了不正确顺序的字节，要求重发；所述子字节指的是字节的部分内容，在子字节中，除了字节本身的内容之外，还可以增加顺序标记。
如图3所示，本例步骤S4包括以下子步骤：
步骤S401，所述门禁模块扫描侦听每一个无线信道；
步骤S402，对当前的第N个无线信道扫描N秒，进而不断获取和保存该无线信道的UDP数据包，直到保存数量达到第一预设数量的UDP数据包，则在其中查找数据包长度符合编码规则的UDP数据包；所述第一预设数量优选为50；
步骤S403，判断是否找到数据包长度符合编码规则的UDP数据包，若是则跳转至步骤S404，若否则切换至下一个无线信道并返回步骤S402；
步骤S404，判断该UDP数据包的Mac地址是否在合法名单内，若是则实现开门并返回步骤S401，若否则跳转至步骤S405；
步骤S405，寻找开门钥匙包，并判断是否超时退出，若超时退出则返回步骤S401，若没有超时则锁定当前无线信道，并在规定间隔时间内持续扫描侦听该无线信道，直到侦听到的数量达到第二预设数量的UDP数据包则返回寻找开门钥匙包。所述第二预设数量优选为100~200。所述开门钥匙包指的是门禁控制信息中控制开门的数据包。
图3中，所述AmebaM和AmebA为两个可以相互通讯的无线模块，其中，这两个无线模块的名字用芯片Ameba来实现命名；所述AP模式为路由器模式；所述混杂模式即为前面所述的监听模式；所述a、b、c和d表示的就是长度符合编码规则的UDP数据包，在实际应用中，针对不同的编码规则，UDP数据包的长度也有不同的需求，这个长度还可以根据实际需要进行自定义设置。
本例中，用户通过移动设备注册和申请门禁权限，减轻和优化了门禁的管理；同时提出的非主动连接的WiFi广播控制方式，兼容性广，能够支持传统无线方式不兼容的iOS设备，不仅能够利用附近其他路由器实现广播的扩散的问题，还能够防止现有技术中优先连接至门禁周边路由器而被干扰的弊端；最后，本例能在控制开门的同时，保持移动设备与互联网的连接性，能实时的同步数据至云端，并且不影响移动设备联网应用的正常运行。
本例通过移动设备，如通过移动设备上的APP直接注册和登录，完成相应的权限分配和赋予，并把相应的数据存储在云端，使得管理人员对整个门禁系统可以进行统一的管理，并且也省去了用户去管理中心或找专门人员进行权限录入的繁琐；同时，管理中心还可以通过云端给移动设备或APP发送各种信息，比如住宅小区的水电费、小区通知、办公室的考勤表以及人事任免等，解决了一些零碎通知的无纸化和简单化问题。
本例所述门禁模块与移动设备终端通过WIFI非连接的方式实现智能门禁控制，即所述移动设备并不需要连接至门禁模块，其明显的好处就是在移动设备用于控制门禁的同时，依旧保持和互联网的连接，不影响移动设备本身的互联网应用，比如微信等，能够在现有应用不掉线的情况下直接实现WIFI开门；同时，门禁的数据可以实时通过移动设备传输到云端，云端可以立刻记录；并且，对于使用iOS设备的用户，也同样适用，不再出现因为无法连接而开不了门的问题。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。