高端客滚船智能门锁系统设计方案

刘凌云,孙彦刚,于珍珍,张冰,郑斯杨,马维峰,李峰

(招商局金陵船舶(威海)有限公司,山东 威海 264200)

客滚船智能门锁管理系统是在原有普通船用门锁的基础上,加入了NFC、蓝牙、二维码等识别开锁功能,无需发卡退卡等繁琐手续,乘客可直接自助预定、支付、登船、入住、离船[1]。为实现此功能,需要设置中继主机作为门锁和局域网之间的通信设备,用来进行门锁与局域网之间的数据传输。中继主机一端通过网线或无线WiFi和船上的局域网连接,另一端与二维码门锁通过低功耗无线通信方式进行连接。每台中继主机可在12 m范围内最多与15台二维码门锁进行通信,也可通过主机上的按键接口直接通过物理按键对二维码门锁进行开锁操作[2]。

客滚船的智能门锁属于智能门锁管理系统的一部分,其系列产品源于有客滚轮经验的框架工厂,能够开拓产品,并提供解决方案。

由于高端客滚船所用门锁属于小批量定制化,更侧重于解决方案,而不是产品本身。每一个产品都有很多零件的配合形成,所需数量少,品种复杂,零件更不计其数。对于模具的开发,产品的生产都需要做深度配合。

FINNLINES项目是我公司建造的邮轮级高端客滚船项目,工程设计标准高并且贯穿智能化。其整个门锁系统无论从技术难度还是智能化程度都处在国内领先水平——电锁控制系统连接陆上订票系统和对船上客房管理系统进行集中控制[3]、整套系统实行四级钥匙交叉管理、客舱门锁系统采用无线形式、公共区域和车辆区域门锁系统采用有线形式。

门锁钥匙系统主要工作原理如下。

1)船员通过TAGS可进入特定船员的相关处所,包括舱室、公共区域、技术空间和LSA区域等。

2)乘客使用CARD或智能手机进入其舱室以及娱乐、餐饮、休息等区域。

3)对于付费场所设置门禁系统,在自助餐厅、桑拿区、休息室等场所设置无人操作的自动闸门,乘客可使用CARD进入,船员则使用TAGS进入[4]。

与传统船的锁系统相比,该项目的锁系统有以下特点。

1)系统连接外网。船上锁系统连接internet外部网络并与船东的订票服务器相连,实现客房精细管理及高度智能化,运营报表、入住率、人员管理等各种报表一键导出[5]。软、硬件问题都极具挑战性。

2)电锁全船布置。船上大部分锁通过电锁系统软件集中控制,涵盖住舱区、公共区、车辆舱和机械处所,对全船各区域进行管控。

3)智能电锁系统。锁系统高度智能化,交叉控制全船乘客区、船员区、服务区,具有实时数据传输、旅客在线登记、实时改签、入侵报警、未关门提示等诸多功能[6]。

4)控制终端多样。除了乘客房间、船员房间和技术处所的门外,额外对移门、水密门、摇摆门、门禁闸机等设备进行控制。

5)锁的功能复杂。支持RFID、NFC、蓝牙、条纹码/二维码、机械钥匙等开门方式。

1 系统目标

全船旅客舱房实施智能无钥匙客舱,电子门锁采用无线联网型电子门锁,旅客可通过门禁卡、二维码和机械锁进入客舱。 舱房管理系统为工作人员提供舱房管理,登船入住,旅客换房,客人查询,统计报表,报表管理功能,实现舱房状态实时展现。

舱室的锁可以从舱室内部锁死,但可以被一把机械钥匙以及船上服务人员经授权的电子卡从外部打开,客舱门的开启和关闭可以在客运管理系统中实现实时监测。

为满足此功能,根据运营要求总结门锁系统设计要求如下。

1)钥匙系统应该有一个总钥匙系统和分总钥匙系统。

2)船上的大部分锁应为与集中电锁系统相连的电锁。

3)锁系统要有合适的接口,连接到船上的订票系统和船上的客房管理控制板上[7]。

4)乘客使用CARD钥匙卡或智能手机的NFC或蓝牙功能出入房门。

5)船员用TAGS钥匙卡进入特定相关处所,包括对应舱室、公共区域、技术处所和救生处所。

6)通道门必须能够根据用户组/位置分组到预先指定的访问级别。

7)自助餐厅、SPA、休息室等区域设置门禁闸机,乘客需要付费扫码进入,船员则用TAGS钥匙进入。

8)总钥匙作为备用系统,所有房间门都可以使用总钥匙解锁。

2 设计理念

考虑门锁和钥匙系统当前采用的是欧洲的规范,整个项目大约需要15种不同类别的门型,根据功能分别配不一样的门锁。其中有涉及小部分进口锁(或进口配件),及大部分国产锁。

门锁组合方案也需经过多次实践磨合才能保证可靠性,这也具有唯一性。

整船总钥匙系统,需要将各种来源的锁体参与到总钥匙组合。所需配件也要单独开发所需模具。当前类似市场产品主要系列是欧标产品,只能完整性匹配开发。

配置不同锁体系统的重点是确保无缝匹配,从外观到实际运用都要非常契合,才能确保门锁系统的长期稳定运行。同样,为保持门锁系统的完整性,选择性借鉴国外的锁系及特殊功能。

根据要求严格的标准设计,保证坚固安全可靠。采用不锈钢水平手柄连接锁芯,模块化结构更易于更换和维修,不改变完整的锁具结构。软件方面,预留未来升级接口,不需要修改硬件。

锁具的选型涉及锁型、锁体、电制、开启方向、把手结构、锁芯有无、门页厚度、操作应用程序、识别方式等。为各种应用提供了最新的RFID技术用于各种通行授权,结合人体工程学设计、射频技术、QR兼容操作。不论单机系统或多机系统均可与船舶的PMC系统进行接口,通过认证的锁具管理系统发放钥匙卡、无钥匙卡[8]。并配有机械锁芯,以便在任何紧急或撤离情况下可随时进入房间进行人员疏散。

另外一种选择,如果使用传统的RFID读卡器,也配置了最新的识别技术和/或非接触路径,即便传统的磁卡锁也可以持续升级,为船员和旅客提供无缝衔接的访问控制。

这套系统解决方案适用于全船各区域的授权要求,包括访问控制,安全信息反馈,售票集成系统及实时远程操作等。主要内容:钥匙卡登乘时激活;NFC接入兼容;登离时钥匙卡失效;离线状态下不能远程处理卡片操作。

3 项目策划

3.1 设计思路

智能集成平台是智能系统的船端数据中心。船舶智能集成平台具有数据汇集、数据存储、数据应用服务、船岸数据交互、趋势分析、辅助决策等功能。系统具备一定的可扩展性,具备完整的数据接口方案,方便其他新增系统的接入[9-10]。

客运管理系统采用以太网络总线方式,将目前船上相互独立的CCTV系统、登船及旅客信息管理系统、智能门锁系统和收银系统等集中连接到统一的网络环境中,汇集这些系统的数据,为旅客管理、客车票销售、舱房管理提供信息共享。

基于当前对智能锁系统的理解和认知,依照循序渐进的原则,充分发挥第三方的作用。基于以上策划,总体推进思路如下。

1)建立门锁方案结构树。

2)建立操作运营方案结构树。

3)基于批准的优化组合方案设计。

4)锁系统汇总明细清单。

5)锁样品认可。

6)门锁安装及调试。

3.2 工作流程

对旅客及船员从上船到离船的所有行程路线合理规划并作出设计方案,并考虑应急逃生情况下的撤离路线,对所有路经处所的门锁设置作出功能界定。帮助工作人员高效管理,满足登离船管理上的大批人流量的工作需求,实现旅客快速到达预订位置,同时反馈数据自动同步到后台。通过移动智能化设备并且结合智能化设备载体,支持多登船口同时运作,支持二维码登船方式,简化和加快港口的登船和下船过程,提升工作效率,以提升客户满意度。

整套系统从设计开始至实船试验,主要包括以下几个阶段。

1)建立系统完成比例目标,并逐步按计划实施。

2)匹配门锁选型配置并经相关方验证。

3)钥匙系统原理图确认。

4)钥匙系统结构树、锁系统结构树。

5)功能调试及安装。

其中设计层级的工作流程见图1。整套系统的工作原理见图2。

图2 工作原理

4 解决方案

基于当前高端客滚船、豪华邮轮等对于专用智能门锁系统不断增长的市场需求及面临的瓶颈,前期技术团队对门锁系统的复杂程度进行风险评估,为降低此系统设计风险,避免设计错误而产生经济损失和项目周期损失,做了充分的准备。团队成员联合国内船舶知名锁系统厂家专家一起实施并推进本项目方案,对门锁集中控制系统、运营管理系统等有较多的研究,且利用现有产品开发设计供应部分系统产品。

针对本项目高度智能化的全船锁系统以及详细的使用要求,根据现有资源制定了相应的解决方案,按“门锁方案设计-操作运营方案设计-优化组合方案设计”等板块展开工作。

1)制定门锁方案结构树,对全船锁系统进行分级,决定各区域进出权限。

2)制定操作运营方案结构树,对每种区域联网方式进行定义。

3)制定优化组合方案设计,制作典型节点,对不同功能的门锁配置做明确定义。

4)制定全船网格化控制清单,明确基本信息,如,锁具类型、分隔区域防火等级、属具附件等。

5)制定锁系统的汇总清单,作为采购依据。

6)各区域接口协调,包括机械及电气的接口协调。

7)了解厂家设备资料包括尺寸信息,工作原理等。

8)邀请合作专家沟通,梳理各种工况,满足功能要求。

按照船上主功能区域,建立电锁结构树,见图3。

图3 锁结构树

按照船上控制原理,建立钥匙结构树,见图4。

图4 钥匙结构树

5 结论

智能锁的全流程设计方案满足实际运营功能。设计思路及最终结果达到了预计的效果。

将技术方案、门锁配型、总体布局,船上安装、调试交验等全系统均列入系统设计任务。设计流程及方案适用于高端客滚船大多数运营需求,并可以控制和降低门锁的设计投入成本及提升设计质量,在一定程度上缩短整体设计周期,可供不低于同级别门锁系统的设计项目参考。