工业级NB-IOT智能锁,专为户外机柜锁、车位锁等行业客户打造--燚智能硬件解决方案

简介

智能锁市场庞大,但家用指纹锁密码锁普遍销量平平,家庭门锁涉及到隐私和安全,消费者容易望而生畏。但是各行各业使用的工业级智能锁,近期开始蓬勃发展。如电信机柜锁、共享单车锁、快递柜锁、智能车位锁、办公室门禁锁等。这些智能锁能够取代传统的机械钥匙,并实现远程管理和动态管理,能够为企业提供极大的便利性。燚智能针对工业级智能锁,自主研发了一整套智能锁解决方案,能够快速的根据企业级需求量身打造专属的智能锁产品

 

【原创文章】NB-IoT产品开发、功耗分析、反向控制、长连接、硬件架构设计方案,

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智能锁:消费级市场缓慢发展,企业级市场迅速增大

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关键数据

【应用场景】

需要批量管理多个锁的场景:智能车位锁、智能机柜锁、智能快递柜、办公室智能锁等。

【核心功能】

超低功耗:硬件级低功耗设计,可使用一次性电池,最长可使用3年。

多种开锁模式:NB-IOT/GSM远程开锁、蓝牙BLE近距离开锁。

【合作模式】

购买产品:联系燚智能,批量订购产品和软件系统。

定制开发:联系燚智能,全新定制外观、硬件和软件。还可以增加您需要的功能。如果您有更多想法,我们都可以帮您实现!

【技术指标】

待机功耗:<0.01mA

单次开锁功耗:<2mAh

支持频段:GSM-900/1800;NB-IOT-Band5/Band8/Band20(电信移动联通)

物联网技术:支持eDRX和PSM低功耗技术,支持中国电信和中国移动的CoAP数据传输平台。

(其他技术细节详见下文)

 

工业级智能锁,比家用更好用!

近期,天猫打了不少智能锁的广告,“您说我懒,特别对!我就不想带钥匙”。文案写的挺好的。

不过传统家用智能锁,充其量就是个电子锁、密码锁、指纹锁,压根算不上智能。内部结构也很简单:机械锁芯+控制电路。工作原理也很简单:控制电路操作一个小电机,打开或关闭机械锁芯上的一个很小的拨叉,用户再手动开锁。

个人消费者的电子锁,以前卖的并不好。这是因为“家庭第一道关卡”的安全性非常重要,消费者对电子锁并不放心,尤其是可以远程控制的电子锁,被黑客入侵了,找谁去赔钱?

但是企业级市场,对电子锁的需求十分旺盛。电子锁最初的市场是酒店领域,和酒店管理软件配合,形成了最早的“智能锁”系统。再到后来的Airbnb兴起后,房东将机械锁更换为可以远程修改密码的智能锁,租客使用更方便、房东管理更安全。

除了房门使用之外,“机柜锁”也是智能锁的在企业级的重要应用:电信运营商有成千上万个机柜分布在城市各个角落;电力公司有几千个的变电站和配电房;大企业有几十个会议室和几百上千个文件柜;共享快递柜和自动售货柜也大量使用机柜锁。

这些机柜,如果采用传统机械锁,几千把钥匙管理起来既混乱又不安全。采用智能锁,运维人员可以通过手机APP向服务器申请开锁,无需再管理实体钥匙。

至于“移动锁”用的就更多了,共享单车、共享汽车,能在外面跑的都需要有“智能锁”

 

燚智能“智能锁”,为企业级客户定制

 

每个企业的需求都会有差别,我们设计了一套灵活性很高的技术方案,能够快速稳定的应用于各种场景。

智能锁硬件部分,主控采用MSP430低功耗单片机。可以长达数年工作在无充电环境中。

外挂各种数据模块,如2G模块、NB-IOT模块、蓝牙BLE模块等,能够通过蜂窝网络远程开锁,也能够通过BLE网络离线开锁。

开锁方式上,除了无线开锁之外,我们还设计了机械密码开锁、电容按键开锁、指纹开锁等多种输入开锁的方式,用户可以根据自己的喜好选择这些开锁方式。

电源部分的兼容性也很强:如使用大电池供电,可以持续连接服务器。如果使用小电池供电,则可以定期连接服务器刷新密钥。如外接太阳能充电板或有线电源,可以持续和服务器互传数据。

我们还预留了传感器接口和控制接口,能够外挂温湿度感应、人体感应、振动感应、光线感应等多种传感器,定时向服务器传输传感信号。并接收服务器的指令,执行开门或其他动作控制。

 

 

独创的低功耗技术

智能锁,大部分时候是没办法连接外接电源的。放在户外无人维护的时候,太阳能电池板也不是那么靠谱(会脏,会被遮盖)。

因此智能锁主要是以电池供电为主,低功耗设计尤为重要。而低功耗设计,也是在考验一家公司对硬件设计、交互设计、软件逻辑的研究够不够透彻。

除了采用MSP430系列的低功耗单片机之外,我们还使用了低静态电流的电源管理、降低MCU运行速度和GPIO驱动能力、超低自放电的电池等,力求把硬件本身的功耗降到最低。

我们还设计了很多用于省电的交互逻辑,例如增大和服务器之间的通信间隔、根据用户使用习惯动态调整联网次数、减少交互等待时间等。

经过实际测量,优化过的智能锁工作时间,可以提升至少50%。由此也可以更换更小容量的电池,以节约系统运行的成本。

 

支持NB-IOT 5G物联网技术

 

NB-IOT,专门为广域物联网系统打造的5G传输协议。NB的连接功耗比2G低一大半,传输距离比2G远2倍,系统容量比2G高100倍。从当前趋势看,大有一统江湖的势头。

不过2017年移动电信联通都在喊,但成效不明显,预计还需要至少2018一年才能够真正火起来。根源还是2G网络已经够用了,并且经过十余年的洗礼,2G模块价格已经降到低谷,早已降到了¥30以内。而NBiot模块毕竟是新产品,只能做¥80左右,虽然运营商有资费补贴,依然比2G贵不少。

其次是,NB-IOT的优势在于长连接,如果设备需要长时间连接基站和云服务器,NB-IOT确实比2G在功耗上有一定的优势。但是如果设备不需要时刻连接服务器,只需要隔一段时间连一次网发一次数据(例如ofo的电子锁),2G和NB的平均功耗几乎一样。

千万别看NB-IOT的就10uA级别的PSM(power save mode)功耗,进入了PSM之后,设备照样是断线的风筝,睡醒了你才能找到它。

归根结底,虽然现在NB-IOT的优势不明显,我们还是在智能锁系统中带上了它。毕竟人家是未来的明星嘛。

 

安全性,绝对安全vs相对安全

 

智能锁,作为一把锁,安全性还是要有的。

首先要强调的是,智能锁不是保险柜,基本属于“防君子不防小人”的级别。任何锁,都只能防范技术开锁,防不了暴力开锁,更防不了密码泄漏的开锁。就是说强盗拿把大锤把锁砸了,或者你主动把开锁密码告诉别人了,或者仿制的指纹和人脸,这些都是智能锁无法防范的,没有绝对安全的锁。

智能锁的安全性,主要是靠锁芯部分的“机械安全”和控制部分的“数字安全”来实现的。

锁芯部分:家用智能锁一般采用B级和C锁芯,在企业级领域,一般采用A级的锁就足够了。(防护等级C最高,A最低)。像电信机柜、公司文件柜之类的,里面没什么特别值钱的东西,主要用来防止恶意损坏和方便管理,成本是第一位的。真要有人要偷,C级照样防不住。

我们“燚智能”设计的这套智能锁系统,可以通过更换锁芯实现不同的安全防护等级,客户要求高就用高等级的,客户要求便宜就用低等级的。

控制部分:

其实只要把开锁部分的动作电路拆出来,加个电就能把门打开了。这个算“暴力破解”的范畴,因为谁也不会把智能锁的控制电路放在门外面。除非把锁体的金属钻个洞,否则是不可能直接接触到动作结构的。

传输部分是可以被截获的,利用蓝牙连接,或者从2G空口抓数据,都可以获取到传输的开锁数据。这部分数据是经过AES加密后在智能锁、服务器和手机APP之间传输的,即使被黑客获取了开锁数据,也很难破解掉。

因此控制部分的安全性还是不错的。

  

 

智能锁系列产品

 

我们“燚智能”在这套架构上,为不少客户定制了各种类型的智能锁系统。

电信户外机柜锁:基于原有的机柜改动。只更换锁体,在柜子内部安装控制盒和电池盒。无需更换整个柜体或者柜门。维修人员安装APP,登录后找后台工作人员申请开锁,申请通过后,后台工作人员远程打开机柜锁。这个方法不是最省电的方式(要省电应当用BLE来开锁),但适用场景最多,例如维修人员没有带手机、消防人员检查也不一定带手机。

酒店智能锁:入住酒店后,前台为旅客提供一个BLE指环,存储了入住房间的开锁密码,旅客可以用指环打开房门锁,也可以用指环支付酒店内的消费。旅客游泳、健身的时候不方便携带房卡,指环开锁就能够解决这个问题。

智能车位锁:用于地下停车场的“共享车位”,管理员远程管理整个停车场的车位、确定车位数量和位置、保留车位、临时出租车位等。用户预定了车位之后,可以通过手机APP控制车位锁的升降。为了在地下停车场信号更稳定,采用了NB-IOT+BLE的双模传输方式。

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