基于网络穿透的智能移动终端远程可视对讲门禁系统的制作方法

本发明涉及可视对讲领域，更具体地，涉及一种基于网络穿透的智能移动终端远程可视对讲门禁系统。

背景技术：

生活社区是普通人民群众的家园，社区家园的进出安全一定程度上影响到社会的安全和稳定。因此，对门禁系统的出入安防要重点管理，有效的管理方法和门禁进出的管理很关键。门禁系统是现在新背景下的进出安防系统，集现代化的安防管理策略和自动检测鉴别身份技术于一体，把多学科的技术集中应用到门禁上，与多种新的技术相关联，包括电子，机械，计算机，光学，生物等。给有安防需求的单位出入口的安防管理，提供了可靠的管理方案。门禁系统已经很广泛地在多种现实场景中得到应用，包括银行、集体宿舍、企业工厂、政府机构等。

现有的门禁可视对讲系统在实用方面有很多不便，大部分可视对讲系统都是需要与外部的网络布线，以及室内分集相结合的方式进行，布线繁琐并且增加成本，室内机的开发和布置增加了系统实施负担，成本昂贵，不能随身携带，不能远程可视对讲和开门。

而涉及利用移动终端与门禁远程可视对讲方案的，已有一些技术公开，如：

基于移动终端的可视对讲门禁系统装置旨在解决现有技术成本高，不能随身携带和远程可视对讲和开门的缺陷。它包括单元门门禁，门禁包括：键盘、显示器、网络摄像头、开门机构和单片机；还包括一含数据库的服务器，它通过局域网与网络摄像头连接并接入互联网；还包括住户的移动终端，即智能手机或平板电脑。服务器上运行一应用程序，它可根据房号查找并连接对应的移动终端，并把对应网络摄像头的ip地址传给移动终端；移动终端上运行的门禁系统程序监控到服务器的呼叫后，启动对应门禁系统主界面，根据服务器传来的ip地址连接对应的网络摄像头，移动终端和网络摄像头点对点通讯并实现可视对讲，还可发命令给门禁开门。

一种云可视对讲系统包括可视对讲门口机、可视对讲室内机、可视对讲中心机、无线路由器、智能手机和云服务器，该系统具有无卡自动门禁功能、远程视频监控和免布线特征，可广泛适用于各类智能小区的对讲和门禁需要。

一种应用互联网实现无线楼宇可视对讲系统，具有易安装、易施工的特点，在门禁机加上用户自己的智能终端手机/pad，实现远程控制。该系统包含门禁机，门禁机内设有主控单元、开锁驱动模块，主控单元输出端连接开锁驱动模块，主控单元连接ipcamera模组，主控单元连接显示模组，主控单元输入端连接蓝牙4.0模组，主控单元输入端连接以internet、3g、4g信道其中之一或其组合通讯的远程通讯模组。改系统可以实现远程监视、对讲、开锁等操作，可以在门禁机中投入社区通知，广告等便民服务及创收项目，提高用户体验。

基于移动互联网络的云可视对讲系统及其实现方法，该方法包括以下步骤：用户进入云可视对讲app应用软件；该软件自动搜索并连接网络；连接完成后，云可视对讲app应用软件进入无线app工作界面；点击工作界面的对讲按钮呼叫对应的可视对讲门口机；可视对讲门口机与移动终端之间建立呼叫链路，移动终端接到指令后进入可视对讲状态；门禁模块接收呼叫指令并进行权限判定，依据判定结果执行相应的门禁操作，即完成了近距离无线可视对讲开锁或远程无线可视对讲开锁。本发明使得忘记带钥匙或有客来访而主人不在家时，可通过门口可视对讲机无线连接移动终端，通过移动终端可将门打开，以便忘记带钥匙者或访客进入，有效避免呼叫人员较长时间的等待现象。

上述四种方案，主要针对门禁系统中室内机，是利用移动终端替换室内机的方案，给可视对讲带来了移动性和便利性，降低了开发和施工成本。但仍然存在以下方面的缺陷和不足：

上述四种方案中，一种利用的是智能手机和门禁主机处于局域网内的内网通信，这种方式虽然在一定空间范围上解决了室内机可移动的问题，但是范围太窄小，只能局限在门口机附近或者楼内，另一个问题是，当手机连接其他的无线局域网或者移动网络时候，此方法就无效了。

还有一种是通过云服务器中转的方式进行通信，这种方法在数据量小，门口机和移动端数量较少的情况下可以应用，但是当门口机数量和移动端数量变多时，在进行视频对讲时即时数据量非常大，利用云服务器中转的方法，服务器工作负荷过重，可能导致崩溃，成本太高，维护不便，以致整个系统失效。

另两种方案提出了远程连接，然而在网络连接方法上并没有提出，网络连接方法关系到移动端和门口机的连接，数据的传输，而远程音视频门禁技术方法的核心内容就是网络连接方法。

现有的技术方案中，门口机采集到的视频数据都是直接传输，这样对网络压力太大，然而门口机硬件本身工作负担并不重，这样的方法是既没有将门口机的闲置资源利用起来，又没有将负担过重的网络资源合理分配，系统运行起来会出现很多问题。

远程音视频受限与移动网络环境，而传输数据量要求又高，所以音视频质量受到较大影响，没有一个好的编解码方案，就会导致两个问题，一是音视频卡顿，严重情况下直接影响正常观看和对话，二是流量浪费，导致移动端流量严重损耗，经济上来说意义不大。

移动客户端没有硬件解码条件，这对视频的清晰度和效果有很大影响，如果解码严重消耗手机资源，可能导致移动客户端软件崩溃，系统无法工作。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种基于网络穿透的智能移动终端远程可视对讲门禁系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于网络穿透的智能移动终端远程可视对讲门禁系统，包括配置在社区内部网络中的门口机、智能移动终端和穿透服务器，门口机通过交换机和广域网相连，智能移动终端在广域网的环境中，门口机通过穿透服务器与智能移动终端进行网络穿透，在门口机和智能移动终端之间建立一条独立的p2p穿透通道。

上述系统构建的通道是完全独立，可以用来传输音视频数据、开锁信号数据等，与其他移动终端和门口机的通道完全无关，实现两端点对点的连接，大大降低了服务器的负载。服务器的工作仅是协助穿透连接，并无大的数据传输。这样，不仅服务器没有了负荷过大崩溃的风险，服务器的硬件性能也不需要太高，节省了大量服务器上的花费，大大节约成本，而且移动终端和门口机之间的专属通道，完全是利用了现有的广域网络，不需要借助其他硬件设备，包括布线，中转服务器等，节约成本和资源。

优选的，上述广域网为无线局域网或移动3g/4g网络。

优选的，上述门口机上设有编码模块，智能移动终端设有解码功能模块。在该技术方案中，门口机高清摄像头采集到的视频数据和麦克风采集到的高清音频数据，通过高效编码方法，大大降低了数据量，这使得数据传输可以不受限与大部分网络环境。智能移动终端采用高效的解码模块，使得智能移动终端能够稳定运行，最终能够播放出高清的视频和高清的音频。

本发明基于以上网络穿透，门口机的音视频数据硬编码，智能移动终端音视频数据软解码，将门口机，穿透服务器，智能移动终端以及管理中心服务器合理搭配工作，实现基于网络穿透的移动端楼宇可视对讲门禁系统。

优选的，所述门口机包括主控制模块、以及与主控制模块连接的键盘模块、ic/id读卡器模块、显示屏模块、开锁控制模块、摄像头模块、声卡模块、以太网接口模块和电源模块；

键盘模块用于实现操作和设置输入；

ic/id读卡器模块用来读取ic和id卡信息，用于实现刷卡开门管理，以及读卡信息记录管理；

开锁控制模块用于对电磁门锁的控制；

摄像头模块用于采集原始高清视频数据；

声卡模块用于采集原始音频数据和播放音频；

以太网接口模块用来连接局域网，门口机通过局域网接入广域网。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明的适用性强，适用于各种应用条件和工作情况，可以广泛的适用于需要远程可视对讲管理系统的所有场所。

附图说明

图1是门口机的硬件结构图。

图2是网络穿透远程可视对讲门禁的一实例结构图。

图3是网络穿透服务器、门口机、移动终端穿透工作结构图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；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；

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。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

针对以上不足，我们设计一种基于网络穿透的智能手机远程可视对讲门禁系统。本发明的方法为:门口机配置在社区内部网络中，通过交换机和广域网相连，移动端在任意接入广域网的环境中，包括无线局域网和移动3g/4g网络，通过网络穿透技术方法，利用一台专门的穿透服务器，让移动端和门口机进行网络穿透，在两者之间建立一条独立的p2p穿透通道，此通道完全独立，可以用来传输音视频数据、开锁信号数据等，与其他移动端和门口的通道完全无关，实现两端点对点的连接，大大降低了服务器的负载。服务器的工作仅是协助穿透连接，并无大的数据传输。这样，不仅服务器没有了负荷过大崩溃的风险，服务器的硬件性能也不需要太高，节省了大量服务器上的花费，大大节约成本，而且手机和门口机之间的专属通道，完全是利用了现有的广域网络，不需要借助其他硬件设备，包括布线，中转服务器等，节约成本和资源。在门口机高清摄像头采集到的视频数据和麦克风采集到的高清音频数据，通过高效编码方法，大大降低了数据量，这使得数据传输可以不受限与大部分网络环境。移动端采用高效的软件解码，使得移动端能够稳定运行，最终能够播放出高清的视频和高清的音频。本发明基于以上网络穿透，门口机音视频数据硬编码，移动端音视频数据软解码方法，将门口机，穿透服务器，移动端以及管理中心服务器合理搭配工作，实现基于网络穿透的移动端楼宇可视对讲门禁系统。

与现有技术相比，本发明的改进方案对比表如下：

上述可视对讲门口机主体由主控制模块、键盘模块、ic/id读卡器模块、7寸高清液晶显示屏模块、开锁控制模块、cmos数字彩色摄像头模块、声卡模块、以太网接口模块、电源模块组成。主控模块与其他外设模块相连接，由主控模块控制各个模块，主控模块还用于运行门口机各个程序进程。键盘模块用于实现操作和设置输入；ic/id读卡器模块用来读取ic和id卡信息，用于实现刷卡开门管理，以及读卡信息记录管理；7寸高清液晶显示屏模块用于实现操作显示功能，也可以用来播放高清视频广告等功能；开锁控制模块用于对电磁门锁的控制；cmos数字彩色摄像头模块用于采集原始高清视频数据；声卡模块用于采集原始音频数据和播放音频；以太网接口模块用来连接局域网，门口机通过局域网接入广域网。

上述可视对讲功能具体实现包括所述门口机和移动终端之间，一个门口机可对应多个移动终端，一次呼叫，多终端响应。

上述网络穿透可视对讲技术具体实现基本单位包括一个网络穿透服务器，门口机和一台移动终端。网络穿透服务器布置在公网当中。门口机运行穿透程序监听端，移动终端运行穿透程序客户端，网络穿透服务器运行穿透程序服务器端。

监听端只可以监听穿透连接，需要设置唯一标识名，不可以主动发起连接；客户端可以主动发起穿透连接，不具有监听功能，不需要设置唯一标识名，只需要通过获取监听端唯一标识名并向其发起连接；服务器端功能在于门口机监听端后和移动终端客户端上线后，会和服务端连接，将门口机和移动终端的公网地址和内网地址都保存下来。在门口机上进行呼叫时，管理中心服务器会根据数据库中保存的门口机和移动终端对应关系，推送呼叫信息到响应的几个移动终端。移动终端收到带有门口机唯一穿透标识名的推送消息，向服务器请求，要向该门口机发起网络穿透连接，服务器收到请求，将该门口机在服务器上保存的客户端局域网ip和公网ip的地址端口都发送给门口机，门口机监听到服务器的消息，获取到想要和门口机发起连接的移动终端地址端口后，向移动终端发起连接信息，移动端由于是主动与门口机发起的穿透连接，所以在接受门口机的信息时，已通知路由不会被路由丢弃。两者之间建立独立的p2p通道，可以在该通道上传输语音视频数据。

上述网络穿透门禁管理中心系统，包含存储用户信息，手机号信息和门口机信息以及它们对应关系的数据库，在呼叫过程中，门口机先将呼叫信息发送到管理中心，由管理中心查询数据库之后，推送通知到各个相应的移动终端。门口机和移动终端的关系是互相对应的，根据住户的信息对应，一个住户只能与本楼道门口机相对应，不能收到其他楼道门口机的呼叫。

上述门禁系统的管理中心可以统一发布社区信息和社区广告，在所有的门口机上播放，可以统一注册所有的ic/id卡，将每张卡和相对应的门口机绑定，每个门口机可以通过定时更行获取到本机的刷卡数据信息，通过小型数据库保存在门口机器本地。

在本实施例中，按照上述所描述结构，并根据各组件间的相互关系按图1门口机硬件结构图组装好门口机，将主控模块101和键盘模块102、ic/id读卡器模块103、7寸高清液晶显示屏模块104、开锁控制模块105、cmos数字彩色摄像头模块106、声卡模块107、以太网接口模块108、电源模块109连接，组装完整，然后通过开发工具将系统烧入控制板，将所需运行程序上载到主控模块系统中。主控模块101与其他外设模块相连接，由主控模块101控制各个模块，主控模块101还用于运行门口机各个程序进程。键盘模块102用于实现操作和设置输入；ic/id读卡器模块103用来读取ic和id卡信息，用于实现刷卡开门管理，以及读卡信息记录管理；7寸高清液晶显示屏模块104用于实现操作显示功能，也可以用来播放高清视频广告等功能；开锁控制模块105用于对电磁门锁的控制；cmos数字彩色摄像头模块106用于采集原始高清视频数据；声卡模块107用于采集原始音频数据和播放音频；以太网接口模块108用来连接局域网，门口机通过局域网接入广域网；电源模块109用来给所有模块提供动力。

将门口机1连入社区局域网5，此社区局域网5应当连入广域网。在门口机1设置里配置好ip地址，使得门口机1可以连入网络。

将管理中心服务器3部署好并启动，穿透服务器4部署好并启动，移动设备客户端app安装至移动设备2，并测试各个模块件的网络联通状况。

系统运行，如图2所示，本基于网络穿透的可视对讲门禁系统，包括多个可视对讲门口机1，多个移动终端2，一个管理中心服务器3，一个穿透服务器4，多个社区局域网路由器5。所述可视对讲门口机1通过社区局域网路由器5与广域网中的管理中心服务器3相连，实现社区状态信息的反馈和远程控制指令的接受与执行以及社区通知广告的接受和播放，并在门口机1有呼叫请求时上报管理中心服务器3，由管理中心服务器3检索数据库中的关系，向对应移动设备2推送呼叫信息。门口机1通过局域网路由器5和公网中的穿透服务器4相连，门口机1作为穿透监听端，上报局域网和外网地址，保存在穿透服务器4上，并接受穿透服务器发来的某个移动设备2的穿透连接请求，作出响应。移动终端2通过路由器5或者3g/4g网络和公网中的管理中心服务器3相连，在管理中心验证登录信息，并接受管理中心推送来的门口机1呼叫请求。移动终端2通过路由器5或者3g/4g网络和公网中的穿透服务器4相连，上报局域网和外网地址，保存在穿透服务器4上，有穿透需求时，向穿透服务器4发出请求，让穿透服务器4通知对应的门口机1。门口机1和移动终端2通过穿透服务器协助成功进行网络穿透后，直接通过路由器5建立一条点对点通道，这条通道不经过任何服务器，可以直接在门口机1和移动设备2之间互相传输音视频数据。

所述基于网络穿透的可视对讲门禁系统呼叫对讲功能的实现，首先从门口机1按键模块102获取按键信息，得到房号信息，在显示屏104上显示出来，呼叫请求信息通过以太网接口108发送到管理中心服务器3，管理中心服务器在查询数据库中的门口机和房号信息对应关系，并检索数据库中该房号中的所有移动终端2号码，该号码即是移动客户端app登陆名，并将呼叫信息推送到对应所有移动终端2，移动终端2收到呼叫门口机1呼叫请求，如果同意接通呼叫，则，向穿透服务器3发出穿透请求协助将自己的内外网ip地址发送给呼叫门口机1，门口机1通过移动终端2的内外网ip和移动终端2建立起一条直接连通的通道，并启用数字摄像头106进行视频数据采集，启用声卡107采集音频数据，音视频数据经过主控模块进行压缩编码之后，通过标准以太网接口108，在建立的点对点通道上发送给移动终端2，移动终端2接受到该数据，进行解码和播放，移动终端2同时采集音频数据通过点对点通道发送到门口机1，门口机1在主控模块解码之后调用声卡107播放移动终端2的语音信息。如果移动终端2发送开锁信息，门口机1在点对点通道中接收到开锁信息，主控模块调用开锁控制模块105，打开电磁锁。

所述门禁系统刷卡开锁功能具体实现，在ic/id读卡器103获取到卡片信息时，将卡片信息传输给主控模块101，主控模块101在本地微型数据库中查询卡片信息是否存在，如果存在则调用开锁控制模块105打开电磁锁。

本发明提出将网络穿透方法应用与远程可视对讲门禁系统中，真正意义上解放了室内机，可以随时随地的通过各种网络利用移动终端设备参与门禁管理。

本发明使用网络穿透方式，避免了服务器负载过高效率地下容易崩溃的问题，降低了系统成本，减少了系统不稳定因素，容易维护管理。

本发明提出在门口机使用硬件编码模块，在移动客户端使用软件解码方式，提高网络传输效率，降低了用户智能移动终端实际消耗的流量，在经济上提高了系统可行性。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

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；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。