智能锁技术与应用

■文/杭州睿沃科技有限公司 阮勇华

1 智能锁的发展历程

指纹锁这个名词对我们而言并不陌生，而从机械锁能抛开钥匙的电子锁开始到目前的物联智能锁已经过多次变革。可以说，我国的智能锁是从90年代初就开始得到应用，到目前的物联智能锁的发展历程可以分为四个时代：

第一个时代：1989-1999,刷卡酒店锁及密码电子锁时代

90年代初期我国开始应用电子锁。在这个时期，我国电子锁主要运用于酒店等商用领域，特别是在1996年以后，国家开始在星级酒店推广电子门锁，而且规定没有使用电子门锁的酒店将不能参加验收，也不能评星级。在这一政策的推动下，我国电子锁行业迎来快速发展的契机。当时开启方式还是以磁卡为主，也应用了“卡片+密码”的开启式，在这一阶段，酒店锁占据了我国电子锁市场95%以上的份额。

第二个时代：2000-2010,指纹锁时代

2000年开始行业内出现了基于指纹识别技术的生物识别电子锁，也是我国家用指纹锁行业的储备初期。这期间，我国电子锁行业呈现出体量小、企业规模小的“两小”特征。而且电子锁只在少数高端小区得以运用。但是，在这一时期电子锁开始引起了国家的重视，并由公安部组织起草并发布了我国第一个电子锁标准——GA374-2001《电子防盗锁》，同年，我国第一把民用指纹锁诞生。

2004年-2007年，我国家用电子锁开始受到高端工程市场青睐的阶段。这一时期我国电子锁虽然还未摆脱“两小”(行业体量小、企业规模小)的特点，但是已有不少企业的电子锁产品得以量产，并开始接到各大地产商的高端住宅的工程订单。这一时期的智能锁产品除了传统的机械钥匙、IC卡及密码之外，指纹识别已成为家用锁的标配，当时指纹模块主要以光学为主。

第三个时代：2011-2016,多种生物识别并存，联网已成趋势

从2011年到2016年，我国电子锁行业已由酒店锁、指纹锁上升为智能锁，且呈现出企业数量猛增、各大巨头纷纷抢滩、功能更丰富、外观更时尚和个性、稳定性有所提升、远程开锁和联网已成趋势等特点。

在市场方面，不仅工程市场持续快速增长，房地产智能锁的初装率也一直在提高，而且零售市场也高歌猛进。据易观发布的《中国智能门锁白皮书2017》显示，中国2015年智能锁销量为197万套，而2016年呈现了105.4%的快速增长，市场销量猛增到了404.6万套。

从产品来看，在开启方式方面，除了IC卡、密码、机械钥匙、指纹之外，不少企业为了差异化发展，把人脸识别、虹膜识别、指静脉识别等安全性较高的生物识别技术引入智能锁行业。

第四个时代：2017年以来,智能锁人工智能化时代

近年来，随着物联网、智能家居、互联网的发展，智能锁联网的趋势也越来越明朗。智能锁也因此与智能手机、智能路由、智能电视等上演了一场智能家居的“入口大战”。因此，许多不敢落后的智能锁企业，为了摆脱同质化的桎梏，通过技术创新升级，建立企业云平台、大数据中心、并与人工智能相结合，由此开启了智能锁人工智能的4.0时代。

智能锁可以根据家里老人和孩子平常的出门和回家时间点，每天都会做出判断和分析，除了每天向用户告知他们的进出门情况、开锁记录之外，如果他们在平时经常开关门的时间段内未按时进出，智能锁将通知用户，并提醒用户确认安全状态。

如今，虽然这样的智能锁已开始商用，但是智能锁人工智能的4.0时代才刚开启，因此还有很多人机互动、人机智能互联的功能有待开发。

随着智能锁功能的逐渐强大，越来越多的用户得以应用，就像出门不用带钱包，钥匙也该“退役”了。虚拟支付为生活带来了大大的便利，智能门锁也能解决出门的烦恼。因此，2018年锁具智能化是大势所趋。

2 智能锁主要结构和功能

目前，市场上主要有3种安装结构的智能锁产品。第一种是常见的整机型，适于新用户，或是有改造条件的传统锁用户。第二种是更换锁芯型，该产品专为改造型用户设计，更换时，只需把原锁芯去掉，更换为带锁芯的智能锁，而其他五金、锁面板保留原状，即可升级为智能锁。第三种是替换面板型，即保持传统锁内部五金部分不动，将传统锁面板更换为智能锁面板即可升级。

整机型智能锁一般由8部分组成：前后面板、锁体（可伸缩负责把门开启和锁起来的部分）、主控板、开锁识别模块、开锁电机（自动连接、断开门把手和锁体之间的电机）、供电电源、外接电源口、应急钥匙。前后面板为锁的结构主要部分，包括开门把手，门把手又分为游离方式和推拉方式；锁体分标准锁体和霸王锁体（在标准锁体上下方再增加两个用以反锁的结构体，达到更好的安全性）等，又分机械锁体和自动锁体；以指纹识别为主；供电电源主要有4节、8节5号电池或锂电池；外接电源目前一般采用USB口充电；应急钥匙主要有正面开锁和底部开锁两种方式。

智能锁功能除指纹、密码、IC/ID卡、指静脉、人脸、虹膜等多种的开锁方式外主要还有：假锁报警、强制开锁报警、电量不足提示，门铃、人体移动侦测及人脸抓拍、猫眼等功能。

3 智能锁联网功能

3.1 单机智能锁

目前的智能锁中有很大一部分产品为非联网单机产品，即智能锁独立使用，适合不需要联网的用户选择，其智能锁仅作为本地端基于生物识别技术认证开门使用，不与智能家居系统关联。

3.2 物联智能锁

随着智能化产品的越来越多发展和应用，智能锁也同样进入了智能化应用。要使智能锁的体验感更好，功能更强大，首先就是联网应用，智能锁的联网技术主要采用WiFi、Zigbee、Z-Wave的方式。

4 智能锁分类

伴随电子技术、通信技术、生物识别技术的基础上发展的延伸应用和智能锁不同的应用环境需要，企业也针对不同应用需求开发了形形色色的类别产品，可以从身份识别方式和应用场景等进行区分。

4.1 按识别技术分类

智能锁的开锁技术主要有指纹、密码、门卡、钥匙、指静脉、人脸等，其中门卡、钥匙、密码是智能锁的基本开锁方式，也是一般智能锁的功能之一，不作为智能锁的技术划分；因此，智能锁主要依据生物识别方式区分，主要有：

1）指纹识别技术：指纹识别是智能锁中应用最为广泛的生物识别技术，又分为光学指纹锁、半导体指纹锁（又分电容式、电感式）。由于半导体指纹方式技术不断成熟，安全性和稳定性更高，因此今后大部分指纹锁采用的是半导体指纹识别技术。

2）指静脉识别技术：通过指静脉特征进行身份识别，也是智能锁中目前最为安全的生物识别技术，不过指静脉识别方式目前应用还是比较少，也会逐步得到应用和推广。

3）人脸识别技术：即通过采集人脸2000乃至上万个特征点来进行人脸识别认证。人脸识别开锁方式更方便快捷，随着识别技术的提高安全性也同时在提高，也会得到更多的应用。

4）虹膜识别技术：通过识别人体虹膜进行识别，虹膜本身具有稳定性和唯一性，基本不会随着人年龄的增长而发生变化，虹膜识别最大的优点就是安全；各项生物识别技术中，仅次于DNA。

4.2 按应用场景分类

根据应用场景来划分，智能锁可分为入户智能锁、室内智能锁、酒店智能锁、公寓智能锁、办公室智能锁等几大类。其中入户智能锁是目前市面上见得最多的产品类型，也是各智能锁品牌主导的产品，从产品型号来说，入户型智能锁款式占比超过了70%。因不同的应用场景，智能锁的主打功能也将会不一样，总的来说，他们的区别如下：

1）入户型智能锁

通过无线网络技术，与智能家居控制网关联网，除了无钥匙开门特色外，主打云开门、角色权限（如保姆、访客）等；在新一代产品中，将智能锁与猫眼进行了整合设计，同时具备防护和监视功能。

防盗门上的智能锁通过家里的WIFI联接云端，实现在线存储、抓拍，远程可以监控。还有一种应用，和传统对讲结合。智能门锁摄像头可以实时监控抓拍，识别系统可以监听，比如说可以有报警，有灯光，有控制，于是这些场景可以进行互动。通过指纹开锁，密码开锁，或者是传统的钥匙来开。人脸识别就有了一个摄像头，摄像头装在正常的位置，人脸的识别就有了。客人在门口按一下，同时通过4G网络，app可以接听、看到智能门锁前的情况，就可以进行开锁。APP直接对讲开锁、视频开锁，比如说小孩子回家，可以透过这个指纹进门，这是一种应用。如果是老人回家，指纹可能没有录入过，直接按一下呼叫键，家里人通过指纹锁摄像头看到老父亲在门口，就可以开锁。这是打通了可视对讲的部分。 比如说有人在门口徘徊，可以透过摄像头进行抓拍，发现问题以后，就可以直接推送视频到手机。这时候业主直接可以看到门口的情况，直接喊话。

2）室内智能锁

功能单一，锁结构尺寸也相对偏小，主要是确保房间隐私安全及开门的便捷性。

3）酒店智能锁

随着国家经济的发展，商务、旅游、休闲活动越来越频繁，酒店已经成为很重要的活动场所，人们可在这里休息、办公、娱乐。目前国内酒店入住管理方式一般都是发放房卡，房卡一旦丢失需要赔偿酒店损失，还会给房客带来现金或者贵重物品、资料丢失的风险。另外入住登记、身份人工确认、发卡、收卡、续卡、结算等都是一系列繁琐事，入住的安全性不高、体验感差。

房客的房间锁是入住的第一道安全防线，也是记录人员出入的有效信息，通过智能锁的指纹或人脸的身份识别能更好地提高安全性、便捷性和良好的体验感。2017年睿沃科技旗下的全智能智慧酒店在杭州落地，酒店给客户微信关注一个公众号，然后把这个进行绑定，身份注册绑定完房间预订以后就可以随时进入房间，可以用人脸、分配密码或关联手机等来开锁，进去后可以用APP控制房间内的各种电器。从开始进入房间后管理系统就进行智能化管理，包括安全性及舒适性，空调、灯光、热水等环境管理，还有房间人员数量、进出时间等的安全管理。

人脸识别是通过人脸进行身份识别的生物识别手段，人脸识别具有唯一性、便捷性、安全性、不可复制性，能够更好的替换房卡开门的方式，并杜绝房卡丢失带来的风险。睿沃科技将指纹、人脸识别融入酒店管理系统，房客入住酒店无需携带任何卡片钥匙等工具，直接通过人脸识别验证的方式打开电子门锁进入房间。房客在人脸识别验证成功或者验证失败后的重要信息（例如时间、照片等信息）会发送至管控中心，管控中心保存的记录具有良好的追溯性，一旦出现异常情况，可有效快速的挽回房客财物的损失，甚至可以配合公安部门进行检查，提高了酒店的舒适性、便捷性和安全性。

4）公寓智能锁

支持住宿周期预订功能，同时支持与智能抄表结算系统关联，实现公寓租住的智能结算及统一管理。公寓采用智能门锁能够为房东省事不少。智能门锁可以设置密码开锁的方式，并且精确密码的有效时间。例如短租的房子，可以通过手机设置一个密码，分享给租户。密码自租房当天生效，到退房那天密码自动失效。这样，租约已满时，旧密码就再也打开不了这扇大门。对于当下流行的短租业主来说，无需每次与客户交接，提供钥匙、回收钥匙，一切通过手机联系便可。对于普通的出租屋而言，业主能更好地管理自己的房子，租户也无需担心安全问题而需要重新更换锁头。

5）办公室智能锁

主要指玻璃门智能锁，除了基本的开门功能外，还支持与考勤系统关联，取代考勤机完成考勤功能，就不需要专门到考勤机位置打卡了。如果不希望每一次门一关上，就自动落锁，可以按设定的时间内让它处于敞开状态，比如说早上9点到17点上班这一段，上班的时间都是开的状态，方便员工直接进去。

门锁是用户进门的第一防线，而具有安全性和便利性优点的智能锁将会有更多的应用场景。