现代信息技术在电子锁中的应用研究

摘要：现代科技水平的提升，使得物联网、电子信息技术开始广泛应用于各行各业，基于现代信息技术的电子锁应运而生。与传统的机械锁相比，电子锁可以依据用户的实际需求进行个性化设置，不仅使用起来更方便、更人性化，同时还具备了智能化、自动化以及可远程控制等多种优点，可以满足更多人群的使用需求，大有取代传统机械锁的趋势。本文先对电子锁的工作原理及应用现状进行分析，再介绍电子锁应用现代信息化技术的优势，最后总结了电子锁中各类现代信息化技术的应用。

关键词：现代；信息技术；电子锁；应用

近年来，电子锁以其高效、安全以及便捷等多种优点，深受人们的青睐，而将信息技术应用于电子锁行业，不仅使得电子锁的安全性能进一步提升，实现了智能化管理，为锁具行业创造了全新的发展机遇。相较于传统锁具，电子锁可以通过加密技术，避免他人利用技术手段开锁，同时还能通过监控系统提醒用户上锁，且只要开锁条件符合，就能自动开锁，无需人工操作，使用起来更加方便快捷，且安全可靠。目前已广泛应用于家庭、共享单车以及公共闸门等各个领域。

一、基于现代信息技术的电子锁概述

（一）电子锁的工作原理

电子锁主要利用电子方式识别开锁信号，获取开锁信息后，自动执行用户发出的开启和锁闭控制信号。例如，密码输入后可以控制电子锁的芯片或电路工作状态，从而使机械开关自动打开或者闭合。目前市场上，电子锁内置都是以单片机为主，系列为51，型号为AT89051，加上配套硬件，其涉及多个不同的功能模块，包括密码设置、数据显示以及信息识别等（如图1所示）。如果有需要，可以与驱动型电磁执行器连通，通过检测驱动电流值获取传感器发出的报警信号，然后发送数据。单片机将分别输入与接收相关的代码，并经过内部设置的系统，确认输入数据是否与EEPROM中存储的密码数据相一致，如果不一致，系统会立即提醒密码错误，要求重新输入。一般会设定错误的次数为2次，如果第3次输入仍然错误，系统会立即发出警报信号。如果输入的密码与保存的密码一致，内部的电磁执行器会立即发出指令将锁打开。在开锁时，单片机会将执行器产生的驱动电流值，再以信息的状态传达给智能监控器模块，并及时将报警信号传送给智能监控器。最终，对相关的数据和信息开展进行智能分析和处理[1]。

（二）电子锁应用现状

科技的不断进步，加上居民都有了更高的生活质量，各类酒店、办公楼以及住宅区等建筑物越来越多，电子锁也以其管理方便、时尚以及安全等多种优点，因此，越来越多的用户开始选择电子锁作为入户门锁。就目前来说，电子锁的类型主要分为三类，分别是IC卡锁、密码锁以及指纹锁，与传统的密码类、射频类的电子锁相比，应用了现代信息技术的电子锁可以对数字、图形图像、时间以及人体生物特性等电子信息进行收集与组合。通过信息组合使用、生物特征性识别等先进技术，使得电子锁有了更强的保密与安全性能，并且使用起来也更加方便。在人们的生产、生活中，电子锁都拥有广阔的应用前景。

二、现代信息技术在电子锁中的应用优势

（一）提升锁具质量

电子锁的构造、材质以及安全性都明显优于机械锁，售价也相对较高，而价格高也就意味着行业会投入更多的资金来提升锁具质量，以确保电子锁具备更好的性能。就目前来说，电子锁主要被运用于共享单车、地铁闸门等领域，不仅实现了电子锁使用的智能化、信息化，同时锁具的质量也大幅度提升，加上现代信息加密技术水平的提升，除了锁具硬件之外，其内部软件质量也明显提升；可见现代信息技术的应用，使得电子锁具的软硬件质量都得到明显优化。

（二）优化锁具的便捷性与灵活性

近年来，我国智慧小区越来越多，电子锁正在以其便捷、灵活等多种优点成为人们保障居住环境的优先选择。例如，将电子锁用于地铁闸门中，用户通过时完成付费操作就能自动开闸，用户通过后则自动关闸，使用起来更加灵活方便，大幅度提升了工作效率。不仅不需要工作人员执行开门操作，用户也无需动手，可以为行人出行节省更多时间，让行人进出更加方便[2]。

（三）后期维护更方便

电子锁与传统锁相比，投入使用后的维护成本明显降低，电子锁免除了钥匙的使用，也无需人为操作，可以节省更多后期维护的费用。电子锁是一种集成电子型硬件，普通的锁匠仅能维修普通的机械结构锁，而无法维修电子锁。所以，电子锁的后期维护需要由其生产的厂家或者是分销商完成。维修的周期非常短，而维修服务也更有保障。随着电子锁行业开始发展成为模块化、规范化，此类产品无论是性能还是质量都不断提升。同时，还配置更完善、及时的售后服务，使电子锁后期的维修越来越方便。

（四）强化锁具安全性能

电子锁与一般锁具的主要区别在于电子门锁具有密码设置功能，如共享单车使用的电子锁，不仅保留了传统锁具的优点，同时又配备了密码锁，可以借助于信息技术设置电子密码，从而避免欺诈、仿冒等不法行为，且密码锁的准确度极高，可进一步提升锁的性能与安全性。由现代信息技术制成的电子锁，一般都自动对其内部的密码实施加密，加密方法以64位为主，还具备组织加密功能，这种加密方法攻破难度更大，也意味着锁具安全性能更高；而且电子锁还可以针对时间、权限等不同，设立不同的安全级别，让设置口令更加隐秘，进一步提升其使用的安全性和可靠性[3]。

三、信息技术在电子锁中的具体应用

（一）电流监视技术

采用电流监视技术进行智能密码锁的设计，可以更好地保护线圈，防止人为操作失误导致电磁执行器、通信线路等受到破坏，或者由于其他异常原因导致电磁线圈内部电流超负荷而烧毁。需要合理选择电流的监视器，例如应用电流/电压转换芯MAX471，该芯片由MAXIM公司生产，具有更宽的测量范围和高精度。设置监视器后，可以将输出的电压直接输入A/D转换器，并通过单片机读取转换后的结果，最终获取电流发生改变的相关数据，并立即对信息进行分析处理。一旦发现异常，即可自动发出报警提示。

（二）智能化分析技术

智能化分析技术是电子锁实现智能化最关键的技术之一。该技术可以进行精准身份识别，并根据用户输入的信息自动响应。智能化分析流程主要包括采集数据、算法选择、模型构建和预测等步骤。将智能化分析技术应于电子锁当中，可通过多种算法、模型对相关数据进行分析、处理，并作出正确响应。这不仅可以增强电子锁的便捷性、安全性和可扩展性，还能让用户获得更好的使用体验。电子锁借助于智能化分析技术可以对用户输入的声音、指纹以及图像等各种信息进行提取、收集以及对比，然后对安全防护问题进行综合分析，并将分析结果报告给管理人员。例如，在办公室使用电子智能锁，大门使用锁A进行控制，锁l、2和3分别代表三个不同用户的储物柜。当用户输入自己的手机号码到锁系统中时，可以打开办公室大门。然后再输入密码，如果手机号和密码与储物柜的密码匹配，对应的储物柜门将打开，并且系统会以动态表格的形式保存用户的密码和信息（如表1所示）。

管理员可以自主设置和更改该表格。当系统接到管理人员的用户添加、删除以及密码修改等指令后，会立即更新存储的数据和信息。以便后续相关用户输入信息数据时，系统可以准确分析其是否符合开锁条件以及需要打开的锁号[4]。

（三）软件系统

电子锁内部软件系统的设计一般需要经过以下流程：

第一步，分析系统需求：首先需要明确软件的需求，包括对功能的要求、对用户界面设置的要求等。

第二步，设计架构设计：首先确定软件的架构，通常包括划分职责、设计流程以及设计模块等。

第三步，功能设计：在对电子锁的软件功能进行设计时，主要涉及信息数据的输入输出、算法以及代码实现过程等内容。

第四步，设计数据库：首先完成数据结构的设计，然后明确各类信息数据的存储过程。

第五步，系统实现：电子锁软件系统主要由程序模块、接口等实现。

第六步，测试与运行维护：软件设计完成后需要进行测试，确认软件各项功能是否能够稳定、正常地运行，并且准确、快速地分析和解决各类问题。

就目前来说，大部分的电子锁均是以51系列微处理器作为核心，配合电子锁具和智能监视器，通过组合方式实现对智能密码锁的控制，同时采用了模块化方法让系统具备模块化功能。在51系列微处理器中充分发挥了微处理器本身的软硬件优势，最终实现电子锁的智能化，确保电子锁整个系统运行的稳定性和安全性。

（四）预处理与数据通信技术

预处理与数据通信技术是电子锁完成数据通信、预处理操作的基础，智能监控器在运行过程中，如果接收到电磁执行器线圈产生的电流值和收锁等信息状态，就可以对通信线路内部的供电电流值进行读取，由3类信息区块组成数据块，其中的电流、操作时的状态以及线圈电流都有着不同的字节，分别是2、1、2，而电子锁系统则主要有关闭、开启及密码错误三种不同的状态，锁具系统运行时，智能监控器始终保持信息接收的状态，以确保通信的稳定性与可靠性；智能监控器可以多次重复发送通信协议，最高次数可以达到5次，同时利用大数译码定律，纠错已经接收入内的各类数据信息，以免数据出错。而预处理技术则可以为系统节省出更多的内存，数据被系统接收后，第一时间将数据与预置门限的数值进行比较，若二者不一致，就立即发出报警，同时还能将接收数据与当日同类型的其他数据开展比较，选取一个最大值，并保留下来，以此来确保内部存储信息在同类信息数据内均为最大值，使得电子锁本身的安全防护功能始终处于正常状态[5]。

（五）线路复用技术

信息化智能密码锁的构成主要智能化监控器和锁具组成，二者所处的位置不同。使用电子锁的流程是锁具把运行、报警等状态发送至监控器，并接收监视器发送过来的电源。如果采用不同的供电和通信线路进行设置，那么就需要更多的电缆芯，这也意味着锁具在使用上存在更高的风险。但如果采用一根二芯这种类的电缆，就能直接实现线路复用，同时完成信息和供电的双重传输。但为了避免二者彼此干扰，需要合理选择对扼流圈L与耦合电容C。在接收的一端，脉冲变压器T在对相关数据信号进行接收后，会马上对其降压，然后再传给解调器，从而减少数据的损耗。在发送一端，T会对接收到的数据信号进行升压，然后再进行发送[6]。

四、结束语

总之，将信息技术应用于电子锁中，不仅能提升电子锁的安全性、便捷性以及灵活性，还能实现电子锁的智能化管理，让用户使用起来更方便、更安全。相信在不久的将来，电子锁会逐步取代传统机械锁，成为广大用户的优先选择。

作者单位：阮静 北京呈创科技股份有限公司

参考文献

[1]韦佶江，商益诚，谭东政，等.信息化技术在电子锁中的应用研究[J].科学与信息化，2023（13）：101-103.

[2]孙燕，吴晨波.运用信息化手段推进湖北省危险废物管理创新[J].资源节约与环保，2021（4）：121-123.

[3]易应宽，张少超.基于无线通信的配电柜电子锁系统的开发[J].电工技术，2023（5）：139-141.

[4]柏佳，魏鑫，朱广.基于FPGA蓝牙通信技术的智能电子锁系统[J].电子技术应用，2019，45（8）：128-130.

[5]高胜楠，曹俊，王宾凯.基于单片机的智能远程控制电子锁设计与实现[J].无线互联科技，2020，17（4）：54-55.

[6]宋跃悦.基于图像识别的智能电子锁系统设计[J].科学与财富，2019（16）：61.