智能电子锁发展前景与技术应用
大盛唐电子 2022-09-20

智能电子锁发展及应用

所谓的智能电子锁,就是将电子技术、集成电路设计、大量的电子元器件,结合多种创新的识别技术(包括计算机网络技术、内置软件卡、生物识别,网络报警、锁体的机械设计)等综合的产品。

电子锁的研究从20世纪30年代就开始了,在一些特殊场所早就有所应用。电子锁的密钥量(密码量)极大,可以与机械锁配合使用,并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码,无需携带金属钥匙,免除了人们携带金属钥匙的烦恼,因而被越来越多的人所欣赏。20世纪80年代后,随着电子锁专用集成电路的出现,电子锁的体积缩小,可靠性提高,成本较高,是适合使用在安全性要求较高的场合,且需要有电源提供能量,使用还局限在一定范围,难以普及,所以对它的研究一直没有明显进展。


到了90年代,美国、意大利、德国、日本、加拿大、韩国以及我国的台湾、香港等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提供了技术上的支持,从而推动密码锁走向实际应用的阶段。到了21世纪初,在西方国家,电子密码锁技术相对先进,种类齐全,电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中,使之更加安全更加可靠实现大门的管理。

我国于90年代初期开始对密码锁进行初步的探索。到目前为止,随着电子技术和信息技术的发展,电子密码锁的技术领域已发展的十分成熟。从20世纪初的技术水平和市场认可程度看,使用最为广泛的是键盘式电子密码锁,该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库,还有一部分应用于保管箱和运钞车。在其他技术领域还有遥控式电子密码锁以及卡片式密码锁等。


由于这种“自生自长、随身携带”的“钥匙”优点突出,因此这种锁很快度过了性能不太稳定、价格昂贵的初始期,变得越来越实用、越来越“特征”,受到人们的普遍欢迎。现今,生物特征技术发展迅速,除了价格因素和尺寸体积因素对普及尚有所限制外,生物特征电子防盗锁在金融业的前景被人们普遍看好。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息,组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性。组合使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能,使产品多样化。

21世纪初。接触式卡的技术成熟、价格较低,应用也较为广泛;非接触式卡使用隐蔽、方便,大有后来居上之势。储存信息量大是卡的优势,它不仅作为钥匙,还可载入多项个人信息,特别适合金融业注重“验明真身”的行业特点,而且一卡多用(如入门、开锁、存储、付费等)带来持卡人的便利。使用这类电子防盗锁,需要仔细保管卡(即钥匙),尤其丢失了必须尽快取消该卡的授权。


智能锁取代机械锁是一个必然的趋势,我们有理由相信,智能锁将以其得天独厚的技术优势,带领中国锁具行业得到更好的发展,让更多的人更放心地在更多的场合使用,也会让我们的未来更加安全。

分类


按照输入密码方式可以分为以下几类:


按键式:


采用键盘(或组合按钮)输入开锁密码,操作方便。内部控制电路常采用电子锁专用集成电路ASIC。通过更变键盘(或组合按钮)与内部控制电路的连接来改变密码设置。通常电脑记忆密码可达1万组以上,号码可任意更换组合。还可设置警报器。这种锁多被防盗门和防盗保险柜等采用。

拨盘式:


采用机械拨盘开关输入开锁密码。许多按键式电子锁可以改造成拨盘式电子锁。若号码拨错不仅打不开,报警电路还会自动接通而发出信号。惟该种锁开启时不如按键式的敏捷。

电子钥匙式:


使用电子钥匙输入(或作为)开锁密码。电子钥匙是构成控制电路的重要组成部分。电子钥匙可以由元器件或由元器件构成的单元电路组成,做成小型手持单元形式。电子钥匙和主控电路的联系可以是声、光、电磁等多种形式。电子钥匙是构成控制电路的重要组成部分。电子钥匙可以由元器件或由元器件构成的单元电路组成,做成小型手持单元形式。电子钥匙和主控电路的联系,可以是声、光、电、磁和微波多种形式。据美国专利4786900介绍。这种锁的电子钥匙与电子表或太阳能计算器组装在一起。开锁时必须操作手表式计算器上的按键,给出相应的项目名称(如贵重物品、门、箱、汽车、办公室),密码以及口令数据。则相应于名称码、密码和口令的光信号就从电子钥匙上的一枚发光二极管输出,送入钥匙孔,并且被转换成电信号。这些名称码、密码和口令都预先存入电子锁的存储器中,只有新发送的名称码、密码和口令码与存储器中的内容完全相同时,才能打开相应的电子锁。


触摸式:


采用触摸方法输入开锁密码,操作简单。相对于按键开关,触摸开关使用寿命长,造价低,因此优化了电子锁控制电路。采用双金属触摸点输入密码,隐蔽性好,保密性极强。有为键闭锁5S功能,可以驱动报警器。采用CMDS电路,微功耗抗干扰能力强。

密码识别式电子锁:


这种电子锁通过验证输入密码的正确与否来控制锁具的开关。其在输入密码错误超次时,具有系统自锁,并带有自动报警的功能。密码的输入方式可分为键盘输入和遥控输入两种。


键盘式电子锁其主要是利用键盘输入电子锁密码,电子锁控制器通过比较其内部存储的客户密码判断是否开门。它具有操作方便,无需携带卡片,成本较低等优点。但其也存在密码易泄漏、没有出入记录、只能单向控制等缺陷。


遥控式电子锁,其利用一组编解码芯片进行密码信息的遥控传输,不同的密码锁在硬件电路设计中采用不同端口设置方式,即使相同芯片组的遥控器也不能共用。这虽然使锁的安全性能提高了很多,但是它也有信号编码容易被空间截获,遥控方式很容易受到遮挡物的干扰,遥控器丢失无法开锁等缺点。


卡片识别式电子锁:


卡片识别式电子锁使用各类卡片(包括磁卡、IC 卡等)为密码载体,通过相应读卡器读卡方式来控制电子锁。磁卡式电子锁在磁卡插入读卡器后,读卡器读出磁条中的信息并送入电子锁控制器,控制器根据法则进行判断、执行、记录等功能。磁卡式电子锁成本较低,一人一卡,使用方便,可联微机记录开门事件,但磁卡与读卡器之间有磨损,寿命较短,而且磁卡容易被复制,卡内信息易受外界磁场干扰,安全性一般。  IC卡式电子锁工作原理与磁卡式电子锁基本相同,但由于IC卡不会被磁化,尤其是非接触式的IC卡其与读写设备之间无接触,使用寿命长,可实现双向控制,卡片比较难复制,安全性较高。

生物识别式电子锁:


生物识别式电子锁,利用人体生物特征作为密码输入,通过识别器识别控制电子锁的开闭。研究表明,人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜等都具有惟一性和稳定性的特征,即每个人的这些特征都与别人不同、且终生不变,可以据此可对人的身份进行识别。基于人的这些特征,出现了以指纹识别、面部识别、虹膜识别等多种生物识别方式的智能电子锁。由于这些生物特征有其他介质无法取代的优点,所以基于此的智能电子锁安全性极好,可靠性高,但成本很高,对环境的要求也较高。因此在小型智能电子锁系统中应用率比较低。

级别分类


指纹锁:


全称是电子指纹锁,常见功能通为指纹、密码、刷卡、机械钥匙四合一开锁方式。它普通机械锁升级为电子锁的替代品。防盗级别为A级。


智能锁:


全称电子智能锁,它包含电子指纹锁的基本功能,增加上联网功能,可实现远程操控,是电子指纹锁的升级版,防盗级别为B级。


安防指纹锁:


包含电子指纹锁的全部功能,是按照国家防盗锁具技术标准设计,是家庭防盗门锁的实用性产品,防盗级别为C级。


安防智能锁:


包含电子指纹锁,电子智能锁,安防指纹锁的全部功能,是锁具行业技术含金量最高的产品,防盗级别为超C级。


新唐的四合一智能电子锁采用低功耗微控制器,延长产品运行时间至 12 个月,搭配指纹模块、RFID 模块、蓝芽模块、Wi-Fi 模块、触控屏幕与音频编译码器,达成密码、指纹、卡片以及 App 远程开门功能,并具备图形化触控人机接口的智能电子锁。

· 方案特色


-  低功耗微控制器,延长产品运行时间至 12 个月


-  浮动安全码以及虚位密码功能


-  最大记录 100 枚指纹辨识


-  支持 20 组 RFID 卡片


-  远程临时密码以及 App 蓝牙开门


-  emWin 图形化人机接口


-  具有开、关门以及警报声响

· MCU 特点


-  M251 / M252 ( 32 位 Arm® Cortex®-M23


-  具有 Deep Power-down 模式,耗电量低于 1.3 微安培,延长产品运行时间


-  丰富的通讯外设以连接多样的外部扩展模块


-  支持 XOM (eXecute-Only-Memory)、硬件 AES 加解密和 Tamper 引脚,提升产品安全性


-   支持高精度 ADC 以及 OPA 功能以达到精准电压量测的功能

· 系统示意图

全新低功耗 5V 微控制器 NuMicro M251/M252 系列,基于 Arm Cortex-M23 嵌入式核心,支持 Armv8-M 指令集架构,工作频率为 48 MHz,内建 32 KB 至 256 KB Flas h及 8 KB 至 32 KB SRAM,运作在 1.8V 至 5.5V 宽工作电压和 -40℃ 至 105℃ 的工业温度范围,并提供20 至 128 脚位封装。其深度掉电模式下耗电流低至 2.0 μA,M251/M252系列内建五种电源管理模式与三种芯片安全保护机制,满足工业物联网中注重功耗与高安全性的感知设备 。


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