一种智能电子密码锁预警系统、方法及信息数据处理终端与流程

本发明属于智能密码锁技术领域，尤其涉及一种智能电子密码锁预警系统、方法及信息数据处理终端。

背景技术：

单片机，也叫作单片微电脑或者单片微型计算机。它是一种集成电路芯片，采用了超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的centralprocessingunit(cpu)、randomaccessmemory(ram)、readonlymemory；(rom)、multipleinput/outputports(i/0)和interruptsystem、timingdevice等功能集成到一块小小的硅片上从而构成的一个完善的微型计算机系统。单片机拥有着广泛的使用领域，如时实工控、手机的通讯设备、汽车里的导航系统、智能仪表和生活中的各种家用电器里都含有单片机。单片机的芯片与一台计算机的功能是相当的，单片机的特点是体小、量轻、价低、在生活、学习、应用和开发中占有及其强大的优势。

现代社会在不断发展，各种高科技产品如雨后春笋不断冒出，与此同时家庭防盗这一问题也变的尤为重要。传统的机械锁由于其构造的简单，简单到很容易摸清传统锁的结构、机理，一旦了解清楚原理，不用钥匙开门是轻而易举的事。锁具发展到现在已有数千年的历史了，中国古代的锁具类型大致分为弹簧片构造锁与文字构造锁两大类。其中弹簧片更常用多为横式锁具，用于门、柜、箱。

锁发展到现在已经有各种不同类型出现，像密码锁、指纹锁、电子锁、激光锁、声控锁、瞳孔锁等等。这些锁其实就是在在传统钥匙的基础上加了不同的东西，如：一组或多组密码，磁场，声波，声音，图像等等来控制锁的开闭。使锁的安全性迅速提高了。

现有技术中申请号为201611238510.8的专利文献中提供了一种可与手机联动的防盗预警电子密码锁，包括单片机、电源模块、键盘模块、存储模块、语音模块、液晶显示模块、报警模块、gsm模块和无线接收模块。但是此方案仅能通过密码进行解锁，解锁方式单一，而且手机终端在接收到报警信息后无法进行视频查看。

现有技术中专利号为201710958813.5的专利文献中提供了一种电子密码锁监控系统及方法，包括电子密码锁模块、客户端、控制模块，以及与控制模块相连的监控模块、事件联动模块、键盘模块。但是此方案只能对电子开锁方式进行实时监控，不能实现对机械钥匙正常开锁时的监控，在备用机械钥匙丢失时容易造成安全意外。

综上所述，现有技术存在的问题有：

(1)现有电子锁具开锁方式单一、防盗效果差；

(2)现有电子锁的报警功能不够完善，无法在异常开启时进行视频查看。

解决上述问题的难度：

不能将指纹识别、人脸识别、密码识别等多项识别方式合理集中设置，没有将机械开启和报警系统进行结合。

解决上述问题的意义：如今是信息技术的时代，生活中方方面面都讲究安全，信息安全不泄露、人员安全、财产安全都是我们所重点关注的。提高锁具的安全系数可以使用户的人身安全及财产安全得到保障。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能电子密码锁预警系统、方法及信息数据处理终端。

本发明是这样实现的，一种智能电子密码锁预警系统包括：

电源模块，与主控模块连接，用于通过电压转换器将蓄电池与用电电路连接，将直接输入的+6v的直流稳压电源经过降压电路转换为可以使用的+5v的电压给系统供电；

主控模块，与电源模块、信号传输模块、存储模块、人员信息采集模块、输入模块、显示模块、报警模块、交流模块连接，用于处理密码锁的相关信息，包括密码的设置信息、修改信息；其次负责调度程序，使其稳定的运行来控制其他不同的模块；

信号传输模块，与主控模块连接，用于在门锁出现异常操作或开启时，通过无线信号传输器向远程的监控终端发送异常信息；

存储模块，与主控模块连接，用于通过存储器对人员的身份信息和密码信息进行预存，以及对历史数据进行存储；

人员信息采集模块，与主控模块连接，包括有指纹识别器、人脸识别摄像头和rfid射频识别器，用于通过指纹识别、人脸识别和磁卡识别对人员的身份信息进行采集录入和识别；

输入模块，与主控模块连接，设置有多排输入按键，用于通过按键进行密码输入和功能切换；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示屏显示密码输入状态和门锁开启状态，以及显示门锁开启的历史信息；

报警模块，与主控模块连接，用于在密码输入错误超3次时，处理器生成报警信息，并将报警信息通过信号传输模块传递到远程的监控终端；

交流模块，与主控模块连接，用于通过麦克风和扬声器使得远程监控终端与来访人员进行语音交流。

进一步，所述电源模块还包括：

恒压式单片开关电源单元，用于通过电压控制环控制提供稳定电压的电源；

降压电路单元，用于通过变压器将直接输入的+6v直流稳压电源转化为可以使用的+5v电压为系统供电；

电源输出单元，用于将经过降压处理过的电流输入主控模块，为整个系统提供电源。

进一步，所述主控模块还包括：

数据接收单元，通过与输入模块连接，用于处理输入模块输入的密码信号和指纹识别器采集的指纹信息、摄像头采集的人脸信息、rfid射频识别器采集的磁卡信息；

数据扫描对比单元，用于对输入信息进行扫描并与预存数据信息进行对比；

数据处理单元，用于判断输入信息是否正确以及密码输入错误的次数；

数据反馈单元，用于在显示模块上门锁开启状态和显示密码输入情况，密码正确则开门，若不正确则判断密码输入次数，输入错误超过三次则控制显示模块显示警告标志、报警模块发出警告并关闭系统；

密码设置修改单元，用于设置并修改预先存储的密码。

进一步，所述输入模块还包括：输入模块数据转化单元，用于将输入密码时所按的轻触式开关转化为密码信息；输入模块数据输出单元，用于扫描输入模块输入的密码信息并处理；

所述显示模块还包括：显示器数据输入单元，用于接收主控模块发出的输入模块输入信息以及报警警告信息；显示器数据反馈单元，用于将接受的信息显示在显示模块上；

所述报警模块还包括：报警数据接收单元，用于接收主控模块发出的报警信号；报警数据处理单元，用于控制报警模块闪烁，发出报警信息。

本发明的另一目的在于提供一种用于智能电子密码锁预警系统的智能电子密码锁预警方法，所述智能电子密码锁预警方法具体包括：

1)用户利用输入按键设置开启密码，指纹识别器录入指纹信息，摄像头采集人脸信息，rfid射频识别器读取磁卡信息，信息输入状态通过显示屏实时显示，预设信息通过存储器进行储存；

2)处理器对指纹识别器、输入按键和rfid射频识别器进行实时监测，来访人员通过指纹识别器输入指纹、通过输入按键输入密码、通过rfid射频识别器进行磁卡读取或通过输入按键切换到人脸识别模式进行面部信息采集，处理器将采集到的任意一项特征信息与预先存储的特征数据进行对比识别；

3)若特征信息识别正确，则处理器控制机械门锁开启；若识别信息与存储数据不相符，则不进行其它操作；

4)若密码输入错误次数不超过3次，则用户可重新输入密码；若密码输错已超过3次，则系统锁定，无法再次输入密码，显示屏显示警告标志，无线信号传输器将报警信息传递到远程的监控终端；

5)远程监控终端接收到报警信息后，通过与摄像头进行数据连接，可以对门锁位置的环境进行实时查看，并通过扬声器和麦克风与来访人员进行语音交流。

进一步，步骤2)中，在将采集的特征信息与预先存储的特征数据进行对比识别时，处理器对预先存储的密码数据进行编码，然后对编码后的信号进行对角化；最后对信号后乘扩展码矩阵，获得时间分集；

处理器的滤波组件对编码的预先存储密码数据进行数字滤波，在滤波后的信号波形中利用解码组件查找局部极大值，记录极大值点的x和y坐标，实现脉冲的识别；计算前n个脉冲的幅度的平均值作为接收信号强度；依据2fsk的码元速率，统计每m个脉冲的总时间，从而分辨出载频f0和f1，完成解码；

完成解码后，处理器对密码数据对比模型的参数进行优化选择，把密码数据对比模型的分类精度作为遗传算法中的适应度函数，密码数据对比模型的分类精度满足条件或者进化代数达到要求，则获得最佳分类精度密码数据对比模型的参数；得到最终的准确密码数据对比模型；不满足停止条件，则继续优化模型，直至满足条件的要求为止。

进一步，所述解码方法包括以下步骤：初始化阶段，脉冲计数器n和信号强度寄存器rss赋初值0；从数据序列中识别脉冲，并计算该脉冲的幅度值a，幅度值a为该脉冲中所有数值的最大值减去最小值，即为该脉冲的幅度；

在数据序列中识别脉冲后还需进行：

1)若鉴别出一个脉冲，则脉冲计数器n加1；将幅度a累加到信号强度寄存器rss，即rss＝rss+a；

2)判断是否达到n个脉冲，若是则转3)；

3)输出本次操作周期返回的平均信号强度：avgrss＝rss/n；

a)判断是否计算满m个周期，即一个比特的数据，若是，转步骤b)，否则继续找下一个脉冲；

b)根据2fsk编码规则，并输出一个比特“0”/“1”；

c)解码完成则结束，否则转步骤二继续找下一个脉冲；

d)操作周期结束。

本发明的另一目的在于提供一种基于智能电子密码锁预警系统的智能电子密码锁，所述智能电子密码锁设置有：

壳体；

所述壳体正面上端嵌装有摄像头，摄像头下端嵌装有显示屏，壳体正面中间嵌装有多排输入按键，输入按键下侧嵌装有指纹识别器；

所述壳体内部通过螺丝固定有蓄电池和处理器，蓄电池和处理器通过连接线路连接有存储器、无线信号传输器、rfid射频识别器、扬声器和麦克风；

所述输入按键和指纹识别器外侧活动设置有盖板，盖板上下两端分别与开设在壳体外侧的两个滑槽滑动连接。

进一步，所述输入按键上侧嵌装有距离传感器，输入按键内部嵌装有照明灯，距离传感器和照明灯均与蓄电池和处理器通过连接线路连接；

所述壳体正面下端嵌装有嵌入式把手，嵌入式把手内侧开设有防滑纹；

所述壳体底部嵌装有多个钥匙孔，其中的一个钥匙孔内部与机械锁芯连接。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述智能电子密码锁预警方法的信息数据处理终端。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明将人脸识别、指纹识别、密码识别和磁卡识别多项识别方式进行有机结合，可以通过多种不同的开锁方式进行开锁，功能性强，而且通过预警模块可以在人员特征信息识别错误时及时向远程的监控终端发出报警信息，远程的监控终端可以通过摄像头进行实时查看；当使用备用的机械钥匙进行开启时，也会向远程监控终端发出确认信息，便于确定是否为本人开启。

本发明提供的电子密码锁具有防盗功能，它可以有效的保护业主的人身安全和财产安全。具有安全性高、功耗低、成本低、容易操作等优点。本发明提供的电子密码锁以单片机为主控芯片，带有一个passwordinputkeyboard密码输入输入模块、peripheralclockresetcircuit外围时钟复位电路等实现电子锁的锁关闭和打开。结构简单，具有良好的保密性、密码可变，方便主人随意的更新密码，而且一旦密码输错还会有相应的报警系统。本发明提供的电子密码锁从经济角度出发，符合大众需求，操作该密码锁时简单易懂，且价格不贵，很适合住宅办公等大众化需求。本发明采用的单片机stc89c52采用支持isp在线编程技术，使烧写程序容易操作。

本发明的主控芯片的滤波组件对编码的预先存储密码数据进行数字滤波，在滤波后的信号波形中利用解码组件查找局部极大值，记录极大值点的x和y坐标，实现脉冲的识别。计算前n个脉冲的幅度的平均值作为接收信号强度。依据2fsk的码元速率，统计每m个脉冲的总时间，从而分辨出载频f0和f1，完成解码。完成解码后，主控芯片的信息处理组件对密码数据对比模型的参数进行优化选择，把密码数据对比模型的分类精度作为遗传算法中的适应度函数，密码数据对比模型的分类精度满足条件或者进化代数达到要求，则获得最佳分类精度密码数据对比模型的参数。得到最终的准确密码数据对比模型。不满足停止条件，则继续优化模型，直至满足条件的要求为止。可获得准确的实时数据，准确率由现有技术的93.21％提高到98.26％。为后序的运行提供保证。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能电子密码锁预警方法流程图。

图2是本发明实施例提供的密码识别实现流程图。

图3是本发明实施例提供的智能电子密码锁预警系统的结构示意图；

图中：1、主控模块；2、电源模块；3、信号传输模块；4、存储模块；5、人员信息采集模块；6、输入模块；7、显示模块；8、报警模块；9、交流模块。

图4是本发明实施例提供的智能电子密码锁结构示意图。

图5是本发明实施例提供的输入按键结构示意图。

图6是本发明实施例提供的钥匙孔结构示意图。

图7是本发明实施例提供的嵌入式把手结构示意图。

图中：41、壳体；42、摄像头；43、显示屏；44、嵌入式把手；45、盖板；51、输入按键；52、滑槽；53、指纹识别器；54、底部挡板；61、rfid射频识别器；62、钥匙孔。

图8是本发明实施例提供的主控模块电路图。

图9是本发明实施例提供的电源模块电路图。

图10是本发明实施例提供的降压电路电路图。

图11是本发明实施例提供的显示模块电路图。

图12是本发明实施例提供的输入模块电路图。

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。

现有锁具结构简单、防盗效果差。密码锁、指纹锁、电子锁、激光锁等功耗大且成本昂贵。现有锁具无自动报警功能。

为解决上述技术问题，下面结合附图对本发明作详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的智能电子密码锁预警方法包括：

s101：用户利用输入按键设置开启密码，指纹识别器录入指纹信息，摄像头采集人脸信息，rfid射频识别器读取磁卡信息，信息输入状态通过显示屏实时显示，预设信息通过存储器进行储存。

s102：处理器对指纹识别器、输入按键和rfid射频识别器进行实时监测，来访人员通过指纹识别器输入指纹、通过输入按键输入密码、通过rfid射频识别器进行磁卡读取或通过输入按键切换到人脸识别模式进行面部信息采集，处理器将采集到的任意一项特征信息与预先存储的特征数据进行对比识别。

s103：若特征信息识别正确，则处理器控制机械门锁开启；若识别信息与存储数据不相符，则不进行其它操作。

s104：若密码输入错误次数不超过3次，则用户可重新输入密码；若密码输错已超过3次，则系统锁定，无法再次输入密码，显示屏显示警告标志，无线信号传输器将报警信息传递到远程的监控终端。

s105：远程监控终端接收到报警信息后，通过与摄像头进行数据连接，可以对门锁位置的环境进行实时查看，并通过扬声器和麦克风与来访人员进行语音交流。

图2是本发明实施例提供的密码识别实现流程图。

如图3所示，本发明实施例提供的智能电子密码锁预警系统包括：

电源模块2，与主控模块连接，用于通过电压转换器将蓄电池与用电电路连接，将直接输入的+6v的直流稳压电源经过降压电路转换为可以使用的+5v的电压给系统供电；

主控模块1，与电源模块2、信号传输模块3、存储模块4、人员信息采集模块5、输入模块6、显示模块7、报警模块8、交流模块9连接，用于处理密码锁的相关信息，包括密码的设置信息、修改信息；其次负责调度程序，使其稳定的运行来控制其他不同的模块；

信号传输模块3，与主控模块连接，用于在门锁出现异常操作或开启时，通过无线信号传输器向远程的监控终端发送异常信息；

存储模块4，与主控模块连接，用于通过存储器对人员的身份信息和密码信息进行预存，以及对历史数据进行存储；

人员信息采集模块5，与主控模块连接，包括有指纹识别器、人脸识别摄像头和rfid射频识别器，用于通过指纹识别、人脸识别和磁卡识别对人员的身份信息进行采集录入和识别；

输入模块6，与主控模块连接，设置有多排输入按键，用于通过按键进行密码输入和功能切换；

显示模块7，与主控模块连接，用于通过显示屏显示密码输入状态和门锁开启状态，以及显示门锁开启的历史信息；

报警模块8，与主控模块连接，用于在密码输入错误超3次时，处理器生成报警信息，并将报警信息通过信号传输模块传递到远程的监控终端；

交流模块9，与主控模块连接，用于通过麦克风和扬声器使得远程监控终端与来访人员进行语音交流。

本发明实施例提供的主控模块1包括：采用stc89c52单片机作为主控芯片，stc89c52单片机拥有高性能cmos的8位微处理器。可实现连续擦除100次只读存储器。可以把8位多功能的处理器cpu和存储器结合在一起。

在本发明的优选实施例中，电源模块2还包括：

恒压式单片开关电源单元，用于通过电压控制环控制提供稳定电压的电源；

降压电路单元，用于通过变压器将直接输入的+6v直流稳压电源转化为可以使用的+5v电压为系统供电；

电源输出单元，用于将经过降压处理过的电流输入主控模块，为整个系统提供电源。

在本发明的优选实施例中，主控模块1还包括：

数据接收单元，通过与输入模块连接，用于处理输入模块输入的密码信号和指纹识别器采集的指纹信息、摄像头采集的人脸信息、rfid射频识别器采集的磁卡信息；

数据扫描对比单元，用于对输入信息进行扫描并与预存数据信息进行对比；

数据处理单元，用于判断输入信息是否正确以及密码输入错误的次数；

数据反馈单元，用于在显示模块上门锁开启状态和显示密码输入情况，密码正确则开门，若不正确则判断密码输入次数，输入错误超过三次则控制显示模块显示警告标志、报警模块发出警告并关闭系统；

密码设置修改单元，用于设置并修改预先存储的密码。

在本发明的优选实施例中，输入模块3还包括：

输入模块数据转化单元，用于将输入密码时所按的轻触式开关转化为密码信息；

输入模块数据输出单元。用于扫描输入模块输入的密码信息并处理。

在本发明的优选实施例中，显示模块4还包括：

显示器数据输入单元，用于接收主控模块发出的输入模块输入信息以及报警警告信息；

显示器数据反馈单元，用于将接受的信息显示在显示屏上。

在本发明的优选实施例中，报警模块5还包括：

报警数据接收单元，用于接收主控模块发出的报警信号；

报警数据处理单元，用于控制报警模块闪烁，发出报警信息。

如图4至图7所示，本发明实施例提供的基于智能电子锁预警系统的智能电子密码锁包括：壳体41、摄像头42、显示屏43、嵌入式把手44、盖板45、输入按键51、滑槽52、指纹识别器53、底部挡板54、rfid射频识别器61、钥匙孔62。

壳体41正面上端嵌装有摄像头42，摄像头42下端嵌装有显示屏43，壳体41正面中间嵌装有多排输入按键51，输入按键51下侧嵌装有指纹识别器53；壳体41内部通过螺丝固定有蓄电池和处理器，蓄电池和处理器通过连接线路连接有存储器、无线信号传输器、rfid射频识别器、扬声器和麦克风；输入按键51和指纹识别器53外侧活动设置有盖板45，盖板45上下两端分别与开设在壳体外侧的两个滑槽52滑动连接。

在本发明实施例中，输入按键51上侧嵌装有距离传感器，输入按键51内部嵌装有照明灯，距离传感器和照明灯均与蓄电池和处理器通过连接线路连接；通过距离传感器可以对盖板45的开启状态进行检测，当检测到盖板45开启后，输入按键51内的照明灯亮起，通过照明灯提供照明，方便对按键进行识别。

在本发明实施例中，壳体正面下端嵌装有嵌入式把手44，嵌入式把手44内侧开设有防滑纹；通过设置嵌入式把手44可以减小减少占用空间，避免把手暴露在外，容易对儿童造成磕碰。

在本发明实施例中，壳体41底部嵌装有多个钥匙孔62，其中的一个钥匙孔62内部与机械锁芯连接。通过设置一个与机械锁芯连接的钥匙孔62，可以方便在特殊情况下通过备用机械钥匙进行开启，其它的多个外形相同的钥匙孔62可以起到伪装的效果，增加不法分子技术开启的难度。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本发明主控芯片扫描输入模块输入情况并与预先存储的密码数据对比。所述主控芯片对预先存储的密码数据进行编码，然后对编码后的信号进行对角化。最后对信号后乘扩展码矩阵，获得时间分集。

主控芯片的滤波组件对编码的预先存储密码数据进行数字滤波，在滤波后的信号波形中利用解码组件查找局部极大值，记录极大值点的x和y坐标，实现脉冲的识别。计算前n个脉冲的幅度的平均值作为接收信号强度。依据2fsk的码元速率，统计每m个脉冲的总时间，从而分辨出载频f0和f1，完成解码。

完成解码后，主控芯片的信息处理组件对密码数据对比模型的参数进行优化选择，把密码数据对比模型的分类精度作为遗传算法中的适应度函数，密码数据对比模型的分类精度满足条件或者进化代数达到要求，则获得最佳分类精度密码数据对比模型的参数。得到最终的准确密码数据对比模型。不满足停止条件，则继续优化模型，直至满足条件的要求为止。

实施例2

基于实施例1，本发明的解码方法包括以下步骤：

步骤1，初始化阶段，脉冲计数器n和信号强度寄存器rss赋初值0。

步骤2，从数据序列中识别脉冲，并计算该脉冲的幅度值a，幅度值a为该脉冲中所有数值的最大值减去最小值，即为该脉冲的幅度。

实施例3

基于实施例2，本发明在步骤2后还需进行：

1)，若鉴别出一个脉冲，则脉冲计数器n加1。将幅度a累加到信号强度寄存器rss，即rss＝rss+a；

2)，判断是否达到n个脉冲，若是则转步骤五，否则转步骤六。

3)，输出本次操作周期返回的平均信号强度：avgrss＝rss/n。

实施例4

基于实施例3，本发明在步骤3)后还需进行：

a)，判断是否计算满m个周期，即一个比特的数据，若是，转步骤b)，否则继续找下一个脉冲。

b)，根据2fsk编码规则，并输出一个比特“0”/“1”。

c)，解码完成则结束，否则转步骤二继续找下一个脉冲。

d)，操作周期结束。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

下面结合仿真及实验对本发明作进一步描述。

本发明对主控芯片扫描输入模块输入情况并与预先存储的密码数据对比仿真实验表明，本发明的对比方法分析精度为99％，达到用户的要求。

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。