一種基于語音指令的電子門鎖解鎖方法及系統

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、密碼等解鎖方法。采用這些解鎖方法的優點是減少了人們出門時需要攜帶鑰匙的麻煩，或增強了應用場景的感受。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用于門禁領域。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[3-4]?；诒痉椒跋到y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

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、文本解鎖指令發送到互聯網服務器，以請求獲取解鎖秘鑰；

（4）互聯網服務器根據所述手機號碼、文本解鎖指令查找解鎖秘鑰并向用戶APP 反饋查找結果；

（5）用戶APP 把獲取的解鎖秘鑰發送到電子門鎖；

（6）電子門鎖的控制器將接收到的解鎖秘鑰和其數據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動器執行解鎖動作。

1.2 電子門鎖系統總體設計

如圖1 所示，一種用于實現上述方法的電子門鎖系統包括：電子門鎖、手機、互聯網服務器[5-6]。電子門鎖與手機之間通過藍牙通信連接，手機與互聯網服務器之間通過4G/5G 連接。電子門鎖包括控制器、驅動器和受控鎖體，其中控制器包括微處理器、數據存儲器和藍牙通信模塊，驅動器為微型電機或電磁鐵?；ヂ摼W服務器包括系統門戶網站、系統管理數據表[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 電子門鎖系統結構框圖

圖1 中，控制器中的微處理器采用但不限于單片機[8-9]，數據存儲器采用具有斷電保護和重寫功能的數據存儲芯片（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；互聯網服務器可以是傳統互聯網服務器或云服務器。

2 具體實施方式

以用戶張三為例，假設張三的家庭防盜門、辦公室門、旅行時所住酒店客房的房門、社區樓宇門禁等都安裝了屬于本系統中的電子門鎖[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、文本解鎖指令發送到互聯網服務器，以請求獲取解鎖秘鑰；

（4）互聯網服務器對所述手機號碼、文本解鎖指令進行綁定以生成用戶解鎖指令，并根據該用戶解鎖指令查找解鎖秘鑰并向用戶APP 反饋查找結果；

（5）用戶APP 把獲取的解鎖秘鑰發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據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動器執行解鎖動作。

對于步驟（6），進一步地，控制器在使驅動器執行解鎖動作之后，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、社區樓宇門禁。圖3 為本技術方案的用戶APP 解鎖流程。

圖3 用戶APP 解鎖流程

2.2 信息輸入、秘鑰設置

為了使用戶能夠實現語音指令解鎖，管理員需要完成以下任務：首先是互聯網服務器系統管理數據表中設備管理信息的輸入，其次是電子門鎖解鎖秘鑰的設置，最后是互聯網服務器系統管理數據表中用戶管理信息的輸入。

2.2.1 設備管理信息輸入

設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門戶網站完成管理員注冊，老用戶直接進入步驟（2）；

（2）登錄管理員賬號、密碼，進入到系統管理數據表信息輸入/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網服務器保存，解鎖秘鑰由互聯網服務器把電子門鎖ID、解鎖密碼綁定后自動生成。

2.2.2 電子門鎖解鎖秘鑰設置

如圖4 所示，電子門鎖解鎖秘鑰的設置/重置包括以下步驟：

圖4 解鎖秘鑰設置/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、密碼發送到互聯網服務器，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，并將其發送到互聯網服務器，以請求獲取解鎖秘鑰；

（4）互聯網服務器查找所述電子門鎖ID 是否已經存在，如果所述電子門鎖ID 已經存在則直接進入步驟（5），否則互聯網服務器對所述電子門鎖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）互聯網服務器根據所述電子門鎖ID 查找解鎖秘鑰，并向管理員APP 反饋查找結果；

（6）管理員APP 把獲取的解鎖秘鑰發送到電子門鎖；

（7）電子門鎖的控制器將其數據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，進入到系統管理數據表信息輸入/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網服務器把用戶手機號碼、文本解鎖指令綁定后自動生成；

（3）確認后，互聯網服務器將做以下查詢：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 系統管理數據表及說明

以張三為例的電子門鎖系統的系統管理數據表（數據庫的表）信息如表1～表4 所示。

表1 家庭防盜門電子門鎖系統的系統管理數據表

表2 辦公室門電子門鎖系統的系統管理數據表

表3 酒店客房電子門鎖系統的系統管理數據表

表4 樓宇門禁電子門鎖系統的系統管理數據表

對于解鎖指令，應使用門牌號碼命名，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據庫中是唯一的。但是，為了便于管理和避免一些意外情況的發生，一般都應使用門牌號碼命名，把以門牌號碼命名的解鎖指令名稱設為默認值。只有個別情況下出現名稱沖突時，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。參見上述數據表。

對于解鎖秘鑰，其由電子門鎖ID 和解鎖密碼綁定后形成。進行這樣的技術設計，不僅是滿足技術方案的需要,還可以較大程度減少管理員設置或修改解鎖秘鑰的工作量。以酒店為例，管理員只需要設置同一個解鎖密碼，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。參見上述數據表。

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、姓名輸入到系統管理數據表或從系統管理數據表中刪除掉即可，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，系統自動恢復默認值。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。參見上述數據表。

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員；辦公機構客戶的管理員由組織的相關部門指定；樓宇門禁客戶的管理員一般是物業管理人員。家庭客戶的管理員宜從手機端進入系統門戶網站，進行系統管理數據表的信息輸入/修改。其他客戶的管理員宜從PC 端進入系統門戶網站，進行系統管理數據表的信息輸入/修改。

4 結論

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，相較于現有電子門鎖來說，是一種全新的技術方案。采用本方案，使用同一款用戶APP，根據不同的語音解鎖指令可以打開各種應用場景的電子門鎖；通過語音喚醒功能，向用戶APP 發出語音解鎖指令時，甚至不需要從口袋里掏出手機；輸入/修改設備、用戶信息,只需要進行簡單的數據錄入或刪改。此外，由于手機發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，基于本方案的產品具有更高的性價比；特別是電子門鎖可以進行分體設計，控制器可安裝在室內墻壁上并由室內電源供電，這樣既提高了安全性，又減少了更換電池的麻煩。