黃萌凌 ，丁竹生 ，張金葉

（1.航天科技集團702 所，北京 100076；2.航天科技集團18 所，北京 100076）

0 引言

目前，電子門鎖主要采用基于生物特征識別、感應(yīng)、密碼等解鎖方法。采用這些解鎖方法的優(yōu)點是減少了人們出門時需要攜帶鑰匙的麻煩，或增強了應(yīng)用場景的感受。但是，它們也都存在一些不足之處。

基于指紋識別的解鎖方法是基于生物特征識別的解鎖方法的代表?；谥讣y識別的解鎖方法不足之處是指紋庫的建立與變更比較麻煩；指紋涉及個人隱私權(quán)問題，人們不太愿意在公共場所留下它。因此，指紋鎖通常只適用于家庭住宅的防盜門，而不太適用于酒店、寫字樓等公共場所的房門。

酒店房門的電子門鎖通常采用感應(yīng)解鎖方法。采用這種解鎖方法需要旅客離開房間時隨身攜帶感應(yīng)卡片，這與隨身攜帶鑰匙情況類似，也沒有解決需要隨身攜帶“解鎖工具”這個麻煩。

密碼解鎖方法通常應(yīng)用于門禁領(lǐng)域。采用密碼解鎖方法的不足之處在于需要用戶記住密碼，對于記憶力衰退的老人或行動不便的人來說，這會帶來一些困難。

本文提出了一種基于語音指令的電子門鎖解鎖方法[1-2]及系統(tǒng)[3-4]。基于本方法及系統(tǒng)的電子門鎖適用于家庭防盜門、酒店/寫字樓、樓宇門禁等各種應(yīng)用場景，并且解鎖便捷、管理方便。

1 基于語音指令的電子門鎖解鎖系統(tǒng)

1.1 基于語音指令的電子門鎖解鎖方法

基于語音指令的電子門鎖解鎖方法包括如下步驟：

（1）向安裝了用戶APP的手機輸入語音解鎖指令；

（2）用戶APP 把語音解鎖指令轉(zhuǎn)換為文本解鎖指令；

（3）用戶APP自動讀取用戶手機號碼，并把所述手機號碼、文本解鎖指令發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，以請求獲取解鎖秘鑰；

（4）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器根據(jù)所述手機號碼、文本解鎖指令查找解鎖秘鑰并向用戶APP 反饋查找結(jié)果；

（5）用戶APP 把獲取的解鎖秘鑰發(fā)送到電子門鎖；

（6）電子門鎖的控制器將接收到的解鎖秘鑰和其數(shù)據(jù)存儲器中的解鎖秘鑰進行對比，如果兩者相同則使電子門鎖的驅(qū)動器執(zhí)行解鎖動作。

1.2 電子門鎖系統(tǒng)總體設(shè)計

如圖1 所示，一種用于實現(xiàn)上述方法的電子門鎖系統(tǒng)包括：電子門鎖、手機、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器[5-6]。電子門鎖與手機之間通過藍牙通信連接，手機與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器之間通過4G/5G 連接。電子門鎖包括控制器、驅(qū)動器和受控鎖體，其中控制器包括微處理器、數(shù)據(jù)存儲器和藍牙通信模塊，驅(qū)動器為微型電機或電磁鐵。互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器包括系統(tǒng)門戶網(wǎng)站、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表[7]、可供下載到手機的管理員APP、可供下載到手機的用戶APP。

圖1 電子門鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖1 中，控制器中的微處理器采用但不限于單片機[8-9]，數(shù)據(jù)存儲器采用具有斷電保護和重寫功能的數(shù)據(jù)存儲芯片（如EEPROM）；受控鎖體采用但不限于手動上鎖方式并兼容機械鑰匙；互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器可以是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器或云服務(wù)器。

2 具體實施方式

以用戶張三為例，假設(shè)張三的家庭防盜門、辦公室門、旅行時所住酒店客房的房門、社區(qū)樓宇門禁等都安裝了屬于本系統(tǒng)中的電子門鎖[10-13]，并且這些電子門鎖的解鎖指令分別為：“301 開門”、“3201 開門”、“芝麻開門”、“3 單元開門”，那么張三就可分別用這些解鎖指令[14]打開這些門鎖[15]。

2.1 解鎖過程

當張三來到家門口，向其手機喊聲“301 開門”，其防盜門就會被自動打開。如圖2 所示，張三家庭防盜門基于語音指令的解鎖方法包括如下步驟：

圖2 解鎖過程示意圖

（1）向安裝了用戶APP的手機輸入語音解鎖指令“301開門”；

（2）用戶APP 通過語音識別模塊，把語音解鎖指令“301 開門”實時轉(zhuǎn)換為文本解鎖指令“301 開門”；

（3）用戶APP自動讀取張三的手機號碼，并把所述手機號碼、文本解鎖指令發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，以請求獲取解鎖秘鑰；

（4）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器對所述手機號碼、文本解鎖指令進行綁定以生成用戶解鎖指令，并根據(jù)該用戶解鎖指令查找解鎖秘鑰并向用戶APP 反饋查找結(jié)果；

（5）用戶APP 把獲取的解鎖秘鑰發(fā)送到張三家庭防盜門的電子門鎖；

（6）該電子門鎖的控制器將接收到的解鎖秘鑰和其數(shù)據(jù)存儲器中的解鎖秘鑰進行對比，如果兩者相同則使該電子門鎖的驅(qū)動器執(zhí)行解鎖動作。

對于步驟（6），進一步地，控制器在使驅(qū)動器執(zhí)行解鎖動作之后，可把解鎖成功的信息反饋給用戶APP，用戶APP 接收到所述信息后使手機給出語音提示，如：“門已開，主人請進”。

基于同樣的解鎖方法，張三用語音解鎖指令“3201開門”、“芝麻開門”、“3 單元開門”，可以分別打開辦公室門、所住酒店客房的房門、社區(qū)樓宇門禁。圖3 為本技術(shù)方案的用戶APP 解鎖流程。

圖3 用戶APP 解鎖流程

2.2 信息輸入、秘鑰設(shè)置

為了使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)語音指令解鎖，管理員需要完成以下任務(wù)：首先是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表中設(shè)備管理信息的輸入，其次是電子門鎖解鎖秘鑰的設(shè)置，最后是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表中用戶管理信息的輸入。

2.2.1 設(shè)備管理信息輸入

設(shè)備管理信息包括電子門鎖ID、解鎖密碼、解鎖秘鑰、解鎖指令。設(shè)備管理信息的輸入/修改包括以下步驟：

（1）新用戶通過所述系統(tǒng)門戶網(wǎng)站完成管理員注冊，老用戶直接進入步驟（2）；

（2）登錄管理員賬號、密碼，進入到系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表信息輸入/修改界面；

（3）管理員手動輸入/修改解鎖密碼、文本解鎖指令，電子門鎖ID 由管理員APP 從電子門鎖中讀取并由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器保存，解鎖秘鑰由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器把電子門鎖ID、解鎖密碼綁定后自動生成。

2.2.2 電子門鎖解鎖秘鑰設(shè)置

如圖4 所示，電子門鎖解鎖秘鑰的設(shè)置/重置包括以下步驟：

圖4 解鎖秘鑰設(shè)置/重置過程示意圖

（1）新用戶下載管理員APP 并安裝到手機上，老用戶直接進入步驟（2）；

（2）打開管理員APP 解鎖秘鑰設(shè)置/重置界面，手動輸入管理員賬號、密碼，確認后管理員APP 把管理員賬號、密碼發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，以請求進行身份驗證；

（3）身份驗證通過后，管理員APP 從電子門鎖中讀取電子門鎖ID，并將其發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，以請求獲取解鎖秘鑰；

（4）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器查找所述電子門鎖ID 是否已經(jīng)存在，如果所述電子門鎖ID 已經(jīng)存在則直接進入步驟（5），否則互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器對所述電子門鎖ID 和已保存的解鎖密碼進行綁定以生成解鎖秘鑰，并保存所述電子門鎖ID、解鎖秘鑰；

（5）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器根據(jù)所述電子門鎖ID 查找解鎖秘鑰，并向管理員APP 反饋查找結(jié)果；

（6）管理員APP 把獲取的解鎖秘鑰發(fā)送到電子門鎖；

（7）電子門鎖的控制器將其數(shù)據(jù)存儲器中的電子門鎖ID 和所述解鎖秘鑰中綁定的電子門鎖ID 進行比較，如果兩者一致則保存所述解鎖秘鑰。

2.2.3 用戶管理信息輸入

用戶管理信息包括用戶手機號碼、用戶解鎖指令、用戶姓名。用戶管理信息的輸入/修改包括以下步驟：

（1）登錄管理員賬號、密碼，進入到系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表信息輸入/修改界面；

（2）管理員手動輸入或刪除用戶手機號碼、用戶姓名，用戶解鎖指令由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器把用戶手機號碼、文本解鎖指令綁定后自動生成；

（3）確認后，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器將做以下查詢：是否存在相同的用戶解鎖指令，如果不存在則保存，否則提示更換解鎖指令。

3 系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表及說明

以張三為例的電子門鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表（數(shù)據(jù)庫的表）信息如表1～表4 所示。

表1 家庭防盜門電子門鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表

表2 辦公室門電子門鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表

表3 酒店客房電子門鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表

表4 樓宇門禁電子門鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表

對于解鎖指令，應(yīng)使用門牌號碼命名，如“3201 開門”。但也可以使用其他個性化名稱命名，如“芝麻開門”、“土豆開門”、“梅西開門”等，只要用戶解鎖指令在數(shù)據(jù)庫中是唯一的。但是，為了便于管理和避免一些意外情況的發(fā)生，一般都應(yīng)使用門牌號碼命名，把以門牌號碼命名的解鎖指令名稱設(shè)為默認值。只有個別情況下出現(xiàn)名稱沖突時，才使用其他名稱替代。例如，張三旅行時入住的酒店客房，其默認的解鎖指令名稱正好與張三辦公室的一致，都是“3201 開門”，這時就需要用臨時解鎖指令名稱如“芝麻開門”替代。參見上述數(shù)據(jù)表。

對于解鎖秘鑰，其由電子門鎖ID 和解鎖密碼綁定后形成。進行這樣的技術(shù)設(shè)計，不僅是滿足技術(shù)方案的需要,還可以較大程度減少管理員設(shè)置或修改解鎖秘鑰的工作量。以酒店為例，管理員只需要設(shè)置同一個解鎖密碼，就可以生成酒店所有電子門鎖的解鎖秘鑰。同樣地，用同一個新解鎖密碼替換原解鎖密碼，就可以生成酒店所有電子門鎖的新解鎖秘鑰。參見上述數(shù)據(jù)表。

對于用戶管理，仍以張三入住酒店為例。當張三入住或離開酒店時，管理員只需要把他的手機號碼、姓名輸入到系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表或從系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表中刪除掉即可，十分方便。對于使用的臨時解鎖指令，在刪除張三手機號碼后，系統(tǒng)自動恢復(fù)默認值。其他情況下的管理方式也是一樣的，例如，張三因職務(wù)升遷不再在原來的辦公室辦公了；張三出租的房屋，房客不再承租了等。參見上述數(shù)據(jù)表。

對于管理員，家庭客戶的管理員可以是家庭中任何一個成員；酒店客戶的管理員一般是前臺服務(wù)員；辦公機構(gòu)客戶的管理員由組織的相關(guān)部門指定；樓宇門禁客戶的管理員一般是物業(yè)管理人員。家庭客戶的管理員宜從手機端進入系統(tǒng)門戶網(wǎng)站，進行系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表的信息輸入/修改。其他客戶的管理員宜從PC 端進入系統(tǒng)門戶網(wǎng)站，進行系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)表的信息輸入/修改。

4 結(jié)論

本文提出的一種基于語音指令的電子門鎖解鎖方法及系統(tǒng)，相較于現(xiàn)有電子門鎖來說，是一種全新的技術(shù)方案。采用本方案，使用同一款用戶APP，根據(jù)不同的語音解鎖指令可以打開各種應(yīng)用場景的電子門鎖；通過語音喚醒功能，向用戶APP 發(fā)出語音解鎖指令時，甚至不需要從口袋里掏出手機；輸入/修改設(shè)備、用戶信息,只需要進行簡單的數(shù)據(jù)錄入或刪改。此外，由于手機發(fā)揮了臨時智能終端的作用，因此相比于其他智能化電子門鎖，基于本方案的產(chǎn)品具有更高的性價比；特別是電子門鎖可以進行分體設(shè)計，控制器可安裝在室內(nèi)墻壁上并由室內(nèi)電源供電，這樣既提高了安全性，又減少了更換電池的麻煩。