面向NB-IoT的智能门锁及其管控系统设计

谢文聪

摘要：随着我国经济的发展和技术水平的提升，广大人民群众对生活质量有了进一步的要求，并在很大程度上表现出对居住安全性与舒适性的重视上。在此背景下，传统的门禁锁具已经无法满足人们的实际需求，促使智能门锁取得了比较广泛的应用，但是在实际应用的时候其本身以及相应的配套设置会存在比较多的限制条件。对此，要想强化智能门锁的功能特性，提高门锁使用者的实际体验，就有必要对智能门锁的设计方案进行优化改进。基于此，本文结合NB-IOT技术设计一种新型的智能门锁及其管控系统，进而可以解决相关问题，保证智能门锁的作用可以得到有效的发挥和利用。

关键词：NB-IOT;智能门锁;管控系统

引言：我国居民在新的时期的生活水平取得了迅猛的提升，对于家居环境的安全性、舒适性具有了更高的追求，因此智能门锁在其中发挥了比较重要的作用，得到了我国广大居民的重视。因此，需要利于全新的NB-IOT技术对智能门锁以及其管控系统进行设计，从而可以优化整个智能门锁的使用效果，推进整个智能家居产业的发展。

一、系统构架

（一）系统介绍

系统网络利于智能门锁内部的NB-IOT模块作为无线网络的节点，并且配合使用NB-IOT无线网络技术，并且使用UDP协议对其中的加密數据进行传输，在具体进行应用的时候，客户可以利于移动客户端建立相应的连接并且控制智能锁，进而可以为客户提供高质量的使用体验[1]。

（二）实现功能

客户在应用的时候可以根据手机上的移动客户端实现对NB-IOT智能锁进行远程监控以及管理，主要的功能面涵盖比较广，包括移动客户端绑定、实时远程监控、临时密码设定、实时推送信息等。

二、系统硬件设计

（一）硬件总体结构

本次智能锁的硬件主体结构包括主控制器、RFID模块、指纹模块、储存模块、按键模块、NB-IOT模块、语音提示模块、显示屏模块、电池模块等。用户在进行使用的时候主要利用RFID模块、指纹模块以及按键模块来进行操作，机器对IC卡、指纹和密码进行识别，只有正确的IC卡、指纹和密码才可以打卡智能锁，进而可以优化实际应用的效果。

（二）NB-IOT模块电路分析

NB-IOT模块的电路组成主要是开关模块、电源、电路连接、SIM卡电路、天线以及匹配电路和最为关键的SN12模块。SN12模块是一种全新的由通讯公司全新推出的一种超小型数据模块，该种模块配备相应的外围接口以及高科技的信息处理平台，并且也具有强大的开发软硬件平台。该硬件在实际应用的时候可以支持各种接口和多种外围设备。

三、系统软件设计

（一）通讯数据格式的定义

通讯数据格式是进行系统软件设计的关键。本次的智能锁设计主要是通过UART和NB-IOT模块实现通讯功能，其中NB-IOT模块的作用是透传，系统在运行的过程中基于该模块和服务器之间利用分层UDP进行传讯，其具体的数据通讯协议以及其相关数据为：

设备类型：1B;设备唯一ID号：6B;命令包1：不定长;命令包2：不定长;校验：1B。

通过对数据进行定时的传输和应用，并且发包告知服务器锁的状态，并且不定期的接受服务器中的数据，进而可以充分体现物联网的概念以及其实际应用的基本效果。

（二）NB-IOT模块软件设计

在NB-IOT系统正式投入使用之后，首先需要对系统进步性初始化同时开始附着网络。具体操作成功之后需要进行通讯和信息数据的传输，之后在NB-IOT模块中将数据进行传输，并且将其运输到服务器，之后服务器发挥作用将信息传输到基站在反馈回相应的NB-IOT模块，在通讯结束之后，基站会每隔5s就对通讯情况进行检查，如果检查的结果是没有通讯，则会发送相应的休眠指令到NB-IOT模块，使得整个系统可以进入到休眠情况。

四、系统测试

（一）功能测试

功能测试主要的作用是对NB-IOT模块和智能锁之间的数据交互情况进行测试，其中内容比较复杂，包括信息绑定、实时监控、密码设定、用户管理、信息输送等功能。具体的功能测试的步骤为首先，管理人员将智能锁绑定到客户端用户的个人账户上，然后在使用密码、指纹、钥匙、刷卡等方式打开门锁，并且将相关的数据信息传输到NB-IOT模块，在通过该模块传输到服务器，客户可以利用数据对信息进行传输，进而可以优化实际应用的效果。

（二）通信测试

无线传输最为重要的以及需要用户重点关注的内容是数据传输的稳定性和可靠性。NB-IOT模块自身具备极强的网络覆盖的特点，相比较于传统的基站而言，这种方式可以增加20Db的增益，并且可以覆盖到各种信号难以达到的地方比如地下车库、地下室、地下管道等。在进行设计测试的时候，可以看出该种系统的信号强度为63Bm，具有比较优秀的覆盖水平和可靠的传输性能，进而可以验证NB-IOT模快在具体应用的时候的稳定性以及可靠性。

五、项目应用

随着我国经济的发展和技术水平的提升，智能门锁在其中得到了比较广泛的应用。因此相关部门针对广大的居民组建了一个基于城域网的智能门锁管控系统管理网络，并且配备了NB-IOT系统进行通信，进而可以实现对整个方面的管理。

本次管理系统主要由住房保障和房产综合管理系统、智能门禁管控平台、电信物联网平台以及NB-IoT智能门锁等重要部分组成。这也是NB-IOT最为重要的应用前景。由此可见，这种智能门锁具有比较广泛的应用前景，并且可以实现数据的实时传输和应用，进而可以为我国居民的智能家居生活提供有效的建议，从而可以实现智能化社会的建设，推进整个社会的发展。

总结：综上所述，本文在对于智能锁需求更加广泛的今天，基于全新的技术手段以及社会需要而建立起一个全新的NB-IOT智能门锁设计方案，进而可以实现对门锁的精准控制和实时管控，实现对无线设备的远程控制，从而可以保证整个系统的稳定可靠运行，优化实际应用的效果。

参考文献

[1].多功能低功耗蓝牙智能门锁提供苹果HomeKit和小米米家兼容性广泛支持智能家居生态系统[J].世界电子元器件，2020（07）：5-7.

[2]林建和.智慧生活，用“芯”“智”造解决方案——浅谈智能家居市场现状和技术方案[J].中国电子商情（基础电子），2020（07）：43-49.

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