出入口控制系统的物联网应用
谭子毅
【摘要】本文讨论了出入口控制系统的物联网应用。出入口控制系统与物联网的结合，主要在两个方面，管理软件的云平台化和现场设备的智能化。本文着重讨论现场设备的智能化。
【关键词】物联网;智能终端;智能门锁;出入口控制;门禁管理
传统的出入口控制系统，由管理系统和现场设备组成。管理系统包括运行管理软件、实现数据存储的服务器、工作站，及相关网络设备。现场设备包括门禁控制器、读卡器、电控锁等。在物联网的构架下，物理服务器形式的管理系统被云平台管理软件取代，现场设备实现智能化、集成化、网络化，例如一把内置控制器、读卡头的电子锁，辅以手机操作，简化了系统结构、提供更友好便捷的操作界面，简化了软件部署、安装乃至后期维护的工作。
1.选择“上网”方案考虑因素
智能电子锁“上网”的方法各式各样，例如通过厂家自带的专用网关，通过通用无线路由器，通过蓝牙连接手机，经手机上网，在选择“上网”方案时，需要考虑以下几个因素。
1.1设备功耗
通常这些智能锁采用电池供电，无需布线，但电池供电容易受门锁使用频率、无线通讯技术、电池品质等因素影响。除了设备通讯的功耗，驱动电锁执行开闭锁操作的电子器件，检测门开关状态的电子器件，其功耗在几十到几百毫安，也是设备功耗不容忽视的一环。
1.2网络安全
網络安全有一个相当广泛、技术复杂的话题，包括身份鉴别、数据加密、数据传输可靠性、密钥管理等各个方面。
从云平台到智能锁的各个环节，所有数据都要求做加密处理。手机App与云平台通讯，采用SSL协议保障数据在Internet上传输安全，确保数据传输过程中不会被截取及窃听。手机App与云平台通讯，采用Token机制，保证用户的合法性。智能锁与手机App通讯，采用多重密钥匙技术、AES-128加密算法，保证数据安全。
1.3通讯干扰
目前较多无线设备采用的2.4G的无线频段，包括ZigBee、蓝牙、无线WiFi等，设备之间存在通讯干扰。同时，安装环境对无线通讯也会产生信号衰减。可以考虑非2.4G频段的无线通讯技术，例如，ZWAVE无线通讯技术，采用868HMz无线频段，减少无线设备间的通讯干扰，同时提高了电子锁与无线网关之间的通讯距离。
1.4响应时间
与传统出入口控制系统相比，无线门锁的响应时间并不占优。这主要受检测设备状态、无线通讯频率影响，为平衡响应时间与设备耗电，往往会牺牲一些响应时间，降低无线通讯的动作和事件频率。例如从管理软件发出远程开门指令，到门锁开启，有几秒到几十秒以上的延时。
各种网络连接方式各有优缺点，不同的连网方式可以互为补充，以安朗杰安防技术SCHLAGE ENGAGE平台的SCHLAGE LE电子锁为例，该电子锁内置WiFi、BLE低功耗蓝牙、NFC多种无线通讯技术。通过BLE实现与自身系统无线网关的连接，实现重要数据的实时、自动上传/下载;同时，BLE支持与手机、PAD设备的近距离通讯，通过手机APP实现与云平台服务器的数据通讯，使操作员可以在门锁前主动进行卡片授权、门锁程序更新等实时操作。而WiFi通讯，是对BEL实时通讯的补充，门锁内置的WiFi模块，根据WiFi通讯参数设置，每天定时与云平台服务器进行数据交互，上传门锁事件、下载平台卡片授权，WiFi定时开启通讯，平衡了数据自动传输和电锁耗电，对数据实时性要求不高的场合，是一个不错的选择。
目前在门禁系统中，还存在大量的传统电控锁产品，如磁力锁、电插锁、电锁扣等设备。这些电控锁由于产品结构、安装位置、使用环境等因素，无法如上述智能锁实现集成化，成为一把可以“上网”的智能门锁。
为了使传统电锁也能“上网”，SCHLAGE ENGAGE平台提供SCHLAGE CTE门禁控制器设备，SCHLAGE CTE门禁控制器同样内置BLE、WiFi通讯模块，与云平台的通讯方式与上述电子锁相同。控制器采用有线方式连接前端读卡器、电控锁设备。
通过SCHLAGE CTE门禁控制器除了可以连接传统电控锁外，由于控制器可以提供输入、输出触点，为实现与其他系统的实时联动提供了基础，如火灾报警系统。
通过上述手段，可以使传统的出入口控制系统纳入云平台管理系统。由此可见，在出入口控制系统中，接入物联网的可以是一把电子锁，也可以是一个控制器。
2.物联网智能终端产品优势
推广物联网智能终端产品应用，就必须了解其优势所在，建议从以下几方面加以考虑：
2.1容易安装
物联网终端设备采用电池供电，无线联网，无需布线。通过设备内置的各种探测器，提供丰富的门开/关，锁开/关状态，无需额外安装门磁开关等外部装置。电子锁的锁体与机械锁的锁体完全兼容，轻松实现从机械安防到电子安防的升级。
2.2容易管理
以SCHLAG ENGAGE平台为例，物联网终端设备通过手机App进行设备运行参数设置，直观、方便，免却传统模式下门禁控制器网络通讯调试，前端读卡器和探测器调试的工作。日常使用过程中，可以通过手机App或电脑浏览器进行用户管理、卡片管理、卡片授权、事件记录查询等操作。另外，由于系统结构简单，后期的系统维护工作量远小于传统出入口控制系统。
2.3适用性强
产品可以应用于各种安装条件、使用环境，可以用于新建项目，也可以支持现有项目改造。作为出入口控制的现场前端设备，除了电子性能外，机械性能也是一个重要考虑的因素，例如对重要设备房、普通办公室、通道门，就会有不同锁具的要求，提供整套解决方案，让每个出入口都可以纳入物联网管理平台。
2.4方便集成
若物联网智能终端设备需要接入第三方管理平台，实现第三方软件对物联网终端设备的管理，有两种途径，通过无线网关直接与第三方管理平台连接，无线网关通过IP端口接入网络交换机，最终实现与管理平台的连接;或者将无线网关接入现有门禁系统的门禁控制器，例如无线网关通过RS485通讯端口接入ACP门禁控制器。
无论采用哪一种方式，第三方根据物联网智能设备供应商提供的接口开发文档，将智能设备接入其网络内。通过IP端口的接入方式，相对来说开发工作量较少，通用性较强，而通过RS485接入门禁控制器的方式，与第三方系统绑定紧密，能更好地融入第三方管理平台，智能设备的表现很大程度上取决于第三方系统的功能及性能。
随着物联网应用的普及、无线通讯技术的发展，智能门锁的“上网”之路越来越丰富，例如内置NBIoT模块的智能电子锁，电子锁直接与无线基站通讯，简化通讯环节，由运营商提供的专业通讯条件，提高系统稳定性、提供更多的增值服务。5G网络的商用化，为大数据量的无线数据传输提供了基础，身份识别技术不再局限于密码、卡片，指纹、人脸识别亦能实现实时数据传输。同时，将会有更多的机械五金产品“触电”，除了传统的门锁，还有逃生装置、闭门器、合页等，通过保留其机械操作功能和性能，增加电的功能，实现对设备的远程监视和控制。
传统出入口控制系统的物联网应用，是一个循序渐进的过程，相比起物理服务器、C/S软件架构到云平台、B/S软件架构的升级，前端设备的物联网之路更具多样性。出入口控制系统的物联网应用，期待更多的智能化、网络化前端设备。
参考文献
[1] 王春媚，张杰.《物联网技术与应用》北京： 化学工业出版社 2016
[2] 余智豪，马莉，胡春萍.《物联网安全技术》北京：清华大学出版社 2016
[作者单位：安朗杰安防技术（中国）有限公司 ]
【中图分类号】TU85
【文献标识码】B
【文章编号】1671-3362（2019）10-0042-02
