一种嵌入式门禁系统的制作方法

本实用新型涉及门禁技术领域，尤其是嵌入式门禁系统。

背景技术：

在社会日益信息化的今天，计算机和网络的应用已经全面渗透到日常的生活中。应用嵌入式系统随处可以见到，如：航空航天，汽车，医疗，工业控制等等都有嵌入式系统的大规模应用。

近些年随着智能生活，智能家居理念的推广，嵌入式系统也越来越贴近人们的生活，取代传统产品，成为智能生活的重要组成部分。智能门禁系统的迅速发展时其中的典型。相较于传统门锁，加入如指纹识别，人脸识别，语音识别等功能，取代传统的钥匙、密码，使用生物特征来解锁。其中指纹识别优势时隐蔽，简单，高效。而脸部特征作为人类自然识别特征的一种，只需人在门前就可识别，不无需多余动作。而人可以自然通过面部来分辨人，机械和人识别方式的统一为以后更多功能的实现提供了可能。

如今的人脸识别门禁系统很多还停留在录入面部，识别解锁的简单阶段，功能单一，安全等级低，只是家具中一个孤立的点。其大致可以归纳如下：

1、人脸识别速度效率低。由于成本控制和开发周期的限制，人脸识别的硬件较为落后，虽可满足识别要求，但速度不快，缺少神经网络的加入。且识别算法也较为落后，常常要出现多次识别的状况。

2、门禁系统封闭，不通过网络与其他设备形成互联，从而缺失了远程提醒、控制、查看信息的等功能。

3、安全等级低。①破解等级低，现有设备缺乏对于技术破解的防范。例如用特斯拉线圈产生的高频脉冲就容易使得系统死机重启，重启后系统一般默认门锁开启，从而导致破解。②潜在安全等级低，系统不会将尝试开锁的陌生人的面部数据储存，以提醒主人防范潜在危险。

4、功能冗余。许多设备在人脸识别的基础上加入了语音识别或是指纹识别。这些功能使用频率低而且增加许多开发成本，减少了在算法，设别互联这些重要的方面的投入。

5、成本高。目前人脸识别门锁的售价大都在千元以上。更有3000以上的产品。相较于传统门锁，用户需要付出的成本提高了十倍以上。

技术实现要素：

针对现有技术的情况，本实用新型的目的在于提供一种机制灵活、体验佳且能够便于控制和安全防护效果好的嵌入式门禁系统。

为了实现上述的技术目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种嵌入式门禁系统，包括电磁门锁和与电磁门锁连接的继电器；其还包括：

摄像头，用于获取人脸图像和监控区域的实时景象并分别生成人脸识别数据和监控场景数据；

信息录入模块，用于录入预存信息和输入解锁密钥；

红外探测器，用于侦测探测区域的生物温度特征，并生成生物特征数据；

服务器，用于接收且存储摄像头生成的人脸识别数据和监控场景数据、信息录入模块录入的预存信息和输入的解锁密钥、红外探测器生成的生物温度特征数据，并根据预置程序进行相应反馈操作，所述服务器还与继电器电连接并对继电器输出高电平或低电平电信号，由继电器控制电磁门锁启闭；

音频输出模块，与服务器连接并由服务器控制进行输出音频信息。

作为可能的实施方式之一，进一步，所述的服务器为本地伺服服务器。

作为可能的实施方式之二，进一步，其还包括连接于服务器的通讯模块，所述的服务器通过通讯模块分别与互联网和远程终端通讯连接且数据交互。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述的信息录入模块为输入键盘。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述的音频输出模块为音箱，其为若干个且分别设于室内和室外。

嵌入式门禁系统的运行方法，所述的服务器预设有访客模式和居家模式；

所述的访客模式包括如下步骤：

（1）摄像头对预设监控区域进行实时监控并反馈监控数据至服务器；

（2）服务器根据摄像头反馈回的监控数据，调用预设程序进行识别图像；

当所反馈回的监控数据无影像变化时，则服务器进入待机休眠模式；

当反馈回的监控数据出现影像变化时，则服务器被唤醒进入工作模式，其调用人脸识别程序对摄像头反馈回的监控数据进行人脸识别，同时，调用红外探测器对探测区域的生物特征进行生物温度特征扫描且生成生物特征数据；并继续执行如下操作：

1、当生物特征数据和人脸识别数据拟合度达到预设百分比时，服务器对继电器输出高电平，继电器得电，电磁门锁失电，门锁打开；

2、当生物特征数据和人脸识别数据拟合度低于预设百分比时，服务器对音频输出模块输出预设提示音频，令位于室外的音频输出模块播放提示音频，同时按预设周期返回步骤（1）；

所述的居家模式包括如下步骤：

（1）摄像头对预设监控区域进行实时监控并反馈监控数据至服务器；

（2）服务器根据摄像头反馈回的监控数据，调用预设程序进行识别图像；

当所反馈回的监控数据无影像变化时，则服务器进入待机休眠模式；

当反馈回的监控数据出现影像变化时，则服务器被唤醒进入工作模式，其调用人脸识别程序对摄像头反馈回的监控数据进行人脸识别，同时，调用红外探测器对探测区域的生物特征进行生物温度特征扫描且生成生物特征数据；并继续执行如下操作：

1、当生物特征数据和人脸识别数据拟合度达到预设百分比时，服务器对继电器输出高电平，继电器得电，电磁门锁失电，门锁打开；

2、当生物特征数据和人脸识别数据拟合度低于预设百分比时，服务器对音频输出模块输出预设提示音频，令位于室内的音频输出模块播放提示音频。

作为一种可能的实施方式，进一步，当处于访客模式时，所述服务器记录预设周期内生物特征数据和人脸识别数据拟合度低于预设百分比的次数，并按预设次数进行触发服务器通过通讯模块向远程终端发出提示信息。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述访客模式或居家模式中，门锁打开时的人脸识别数据和生物特征数据均会以数据包形式通过服务器发送到互联网云端中存储。

作为一种可能的实施方式，进一步，其还包括所述的远程终端对服务器传输一次性密钥，所述的远程终端为手机、pad、智能手表或笔记本电脑。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述的服务器内预存有预输入的人脸识别数据，且该人脸识别数据对应有不完全相同的操作权限。

基于上述的可能实施方案，其可实现如下配合效果：

（1）能识别主人是否在家功能

系统通过远程终端（例如：手机）的定位信息读取主人手机当前位置来判断主人是否在家。主人在家进入回家模式：当有人到访时会在室内发出语音提醒。不在家时系统进入访客模式：有人到访除了室内语音提醒外，手机app也会发出提醒有人到访。

（2）智能识别访客/陌生人功能

系统具有同时识别多张人脸的功能。当主人和陌生人同时出现在识别场景中，会将陌生人识别为访客，并将数据加入时间戳储存下来，方便用户查看曾访问家中的人。用户可以根据储存空间大小来设置这些数据保存的时间。

（3）访客功能

选择开启访客模式后，摄像头检测人脸时，单独当识别到访客人脸时，如果主人不在家，会发送访客图像到手机app中，并发出消息提醒主人，门锁系统可以预先播报设置的会客语音。也可设置暂时不播放语音，当主人远端自定义设置好，如：“你好，主人暂时不在家”等语音后再回复访客。

（4）智能休眠功能

由于门禁系统的人脸识别场景大部分时间处于静态，利用摄像头对外部场景的实时对比，当外部场景改变时唤醒系统，其余时间按系统处于休眠时间，达到节能的目的。该功能使用是一个命令行应用程序和一个语言代码库，用于检测视频中的场景变化，以此来达到只能休眠和启停的功能。

（5）人体特征检测功能

利用摄像头获得人脸的立体几何特征，辅以红外传感器检测符合生物特征的温度数据。在硬件层面怎家破解难度。该功能使用传统检测技术结合视觉的算法，快速提出无用的检测窗口，效率更高。

（6）端数据同步功能

通过连接网络将就解锁数据和和时间以及解锁用户名上传到云端管理员账户。同时门锁故障会以消息形式通知，让用户及时防范暴力破解。当无网络信号时，数据会储存在本地数据库中。

（7）一次性密码与远程控制功能

系统保留密码解锁并且可以在联网状态下，提供一次密码的和密码使用的失效区间。管理员可以在云端开关门锁以及修改用户权限。

（8）多方式开锁功能

系统可以实现人脸、密码、以及钥匙开锁。其中钥匙开锁与传统门锁一致，拥有最高权硬件限。即使系统不在工作，依然可以通过钥匙开锁。

采用上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，其具有的有益效果为：本实用新型方案系统模块精简、操作灵活，解锁效率高，适用于远程控制或本地伺服控制，另外，结合通讯模块后，可以实现远程控制，令其运行模式更为人性化和智能化，提高了可靠性和便利性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型方案做进一步的阐述：

图1为本实用新型方案的简要连接原理示意图；

图2为本实用新型方案的简要运行逻辑原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型嵌入式门禁系统，包括电磁门锁和与电磁门锁连接的继电器；其还包括：

摄像头，用于获取人脸图像和监控区域的实时景象并分别生成人脸识别数据和监控场景数据；

信息录入模块，用于录入预存信息和输入解锁密钥；

红外探测器，用于侦测探测区域的生物温度特征，并生成生物特征数据；

服务器，用于接收且存储摄像头生成的人脸识别数据和监控场景数据、信息录入模块录入的预存信息和输入的解锁密钥、红外探测器生成的生物温度特征数据，并根据预置程序进行相应反馈操作，所述服务器还与继电器电连接并对继电器输出高电平或低电平电信号，由继电器控制电磁门锁启闭；

音频输出模块，与服务器连接并由服务器控制进行输出音频信息。

其中，作为可能的实施方式，进一步，本方案还包括连接于服务器的通讯模块，所述的服务器通过通讯模块分别与互联网和远程终端通讯连接且数据交互，所述的远程终端可以为手机、pad、智能手表或笔记本电脑，且该远程终端上内置有与服务器信息交互的app；若是线下单机使用的话，所述的服务器可以使用本地伺服服务器。

另外，为了便于进行指令输入，作为一种可能的实施方式，进一步，所述的信息录入模块为输入键盘。

而为了便于将室内、室外的音频提示进行区分，所述的音频输出模块可以为若干个音箱，且分别设于室内和室外。

基于图1所示的方案，结合图2所示，本方案大致简要工作流程可以为：

1、录入用户人脸数据和账户信息，待机时，系统处于休眠状态。

2、在摄像头检测到外部场景变化时系统启动，首先会进行算法进行人脸特征检测，和红外生物特征检测，确认为人脸时，服务器会对音频输出模块发出指令并由其发出提示音提示用户扫描姿势。

3、摄像头拍下脸部头像信息并将生成的数据反馈回服务器，利用服务器内置的算法包检测识别出人脸和五官轮廓特征点与库中账户人脸的特征点数据进行对比，当特征点的拟合程度达到一定百分比时，通过验证，系统输出高电平给外界继电器的针脚，继电器得电，门锁电磁机构失电，门锁打开。当拟合程度不达标时，不通过验证，系统发出提示。

4、开锁的同时，会将门锁状态和解锁账户以数据包的形式发送到云端服务器。

基于上述方案，本方案的优势和可能进一步拓展的技术实施可能有：

1、人脸识别算法的应用，前期利用神经网络进行大量的图像训练，识别时提取图片中人脸窗口——进行人脸轮廓的检测——提取脸部几何特征点——比对已有人脸特征相似度；

2、实现人脸的智能分类——同一场景多人脸的识别采用广角镜头——识别相对位置的远近——剔除无用检测窗口——逐一比对人脸相似度——将与主人出现在同一场景的用户裁剪图像存入数据库；

3、系统的ups电源无延时切换——断电时通过静态开关可以在毫秒级内切换到备用电源——电源供电12小时——防止断电时门锁打开的情形；

4、防止破解——系统应对暴力破解——高频脉冲破解——外部数据入侵破解——使用人脸模型破解。

而基于该技术拓展的可能实施形式，作为本方案嵌入式门禁系统的一种智能化运行方法，其可以以如下形式进行运行：

其中，所述的服务器预设有访客模式和居家模式；

所述的访客模式包括如下步骤：

（1）摄像头对预设监控区域进行实时监控并反馈监控数据至服务器；

（2）服务器根据摄像头反馈回的监控数据，调用预设程序进行识别图像；

当所反馈回的监控数据无影像变化时，则服务器进入待机休眠模式；

当反馈回的监控数据出现影像变化时，则服务器被唤醒进入工作模式，其调用人脸识别程序对摄像头反馈回的监控数据进行人脸识别，同时，调用红外探测器对探测区域的生物特征进行生物温度特征扫描且生成生物特征数据；并继续执行如下操作：

1、当生物特征数据和人脸识别数据拟合度达到预设百分比时，服务器对继电器输出高电平，继电器得电，电磁门锁失电，门锁打开；

2、当生物特征数据和人脸识别数据拟合度低于预设百分比时，服务器对音频输出模块输出预设提示音频，令位于室外的音频输出模块播放提示音频，同时按预设周期返回步骤（1）；

所述的居家模式包括如下步骤：

（1）摄像头对预设监控区域进行实时监控并反馈监控数据至服务器；

（2）服务器根据摄像头反馈回的监控数据，调用预设程序进行识别图像；

当所反馈回的监控数据无影像变化时，则服务器进入待机休眠模式；

当反馈回的监控数据出现影像变化时，则服务器被唤醒进入工作模式，其调用人脸识别程序对摄像头反馈回的监控数据进行人脸识别，同时，调用红外探测器对探测区域的生物特征进行生物温度特征扫描且生成生物特征数据；并继续执行如下操作：

1、当生物特征数据和人脸识别数据拟合度达到预设百分比时，服务器对继电器输出高电平，继电器得电，电磁门锁失电，门锁打开；

2、当生物特征数据和人脸识别数据拟合度低于预设百分比时，服务器对音频输出模块输出预设提示音频，令位于室内的音频输出模块播放提示音频。

其中，当处于访客模式时，所述服务器记录预设周期内生物特征数据和人脸识别数据拟合度低于预设百分比的次数，并按预设次数进行触发服务器通过通讯模块向远程终端发出提示信息。

另外，所述访客模式或居家模式中，门锁打开时的人脸识别数据和生物特征数据均会以数据包形式通过服务器发送到互联网云端中存储。

而为了提高便利性，本方案中的服务器还可以内置有远程终端对服务器传输一次性密钥，所述的远程终端为手机、pad、智能手表或笔记本电脑，通过信息录入模块输入一次性密钥后，服务器在启动门锁之后，自动删除该一次性密钥的解锁权限。

为了提高不同人群的操作权限，作为一种可能的实施方式，进一步，所述的服务器内预存有预输入的人脸识别数据，且该人脸识别数据对应有不完全相同的操作权限。

以上所述为本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本实用新型的涵盖范围。