基於gsm網絡的門禁系統及門禁方法
2023-04-28 02:22:46 2
專利名稱：基於gsm網絡的門禁系統及門禁方法
技術領域：
本發明涉及一種門禁系統及方法，尤其是一種無線數據通信方式的門禁系統及方法。
背景技術：
如今，隨著技術的進步，門禁系統的發展從電子鎖具到電子門禁。例如中國申請號 02137716. 2所公開的《光電智能門禁系統》，其系統雖然有可靠性高，處理速度快，保密性強等優點，但具有其結構以及操作都較複雜等缺點而不適合通用小區的門禁系統。再如中國申請號02111891. 4所公開的《一種門禁系統》，雖可解決的問題主要集中於擴大門禁系統的用戶數量上，控制器與主機需要通過控制線連接，這使得在日後的維修工作上需要花很大的時間檢測問題所在。而中國專利申請號200910095397. 6所公開的《門禁系統》，是採用自組智能網絡作為通信媒介進行圖像及語音的傳輸，用戶終端設備與主控制設備之間不需要控制線連接，但是仍需要配置用於用戶室內可視/對講的用戶終端設備，因此可知現有技術的至少存在以下幾個缺點(1)簡單，方便的門禁系統往往在功能上很單一，不能夠滿足住戶群體密集的小區門禁；(2)功能強大，可靠性高的系統又往往比較複雜，成本較高；(3)最重要的是，目前的小區內的門禁系統往往需要每個住戶安裝室內機，用以配合室外機的工作，通過電纜或者其他連接線進行連接，往往給以後的維修與故障檢測帶來很多麻煩。
發明內容
本發明的目的在於提供一種無線通信的門禁系統及門禁方法，解決上述連線的問題，通過GSM網絡與每個住戶進行通信，代替原來的室內機與連線兩個部分。本發明的目的在於提供一種無線通信的門禁系統及門禁方法，其存儲容量可依需要進行設置或擴展，解決上述因為住戶群過多而導致一些門禁系統無法管理的問題。本發明的再一目的在於提供一種無線通信的門禁系統及門禁方法，使門禁系統對用戶資料的管理及操作更加簡便。本發明涉及一種基於GSM網絡的門禁系統，其包括控制核心模塊和無線通信模塊，該無線通信模塊為GSM嵌入模塊，負責整個系統的GSM通信，該控制核心模塊與該GSM 嵌入模塊相連接，並與GSM嵌入模塊進行控制指令的發送與數據接收，該GSM嵌入模塊對用戶固定電話來電、手機來電或簡訊信息的採集。該核心控制模塊為一個AVR單片機，該AVR單片機與該GSM嵌入模塊之間是以串口相連接。該串口例如為RS232串口。所述控制核心模塊的內部具有一個存儲晶片，例如為EEPR0M，以存儲用戶識別資料，所述用戶識別資料指由用戶自己設定的各種卡號、密碼或手機號。
所述系統還包括電鎖執行模塊，該電鎖執行模塊包括一個繼電器和電鎖，該繼電器通過串口與該控制核心模塊連接，該控制核心模塊通過控制該繼電器的通斷來完成該電鎖的啟閉。所述系統還包括以接口接入至該控制核心模塊的前端識別模塊，該前端識別模塊包括讀卡器，該讀卡器集用戶刷卡信息，並由控制核心模塊將所讀卡器所採集的卡號信息與該存儲晶片中預先存儲的卡號進行比對和判斷。該前端識別模塊還包括鍵盤，用戶通過鍵盤輸入密碼，並由控制核心模塊將從鍵盤上獲得的密碼與該存儲晶片中預先存儲的用戶密碼進行比對和判斷。所述系統還包括DTMF音頻解碼電路，以接收通過GSM嵌入模塊所採集的用戶手機或者固定電話在通話狀態下所按下的鍵值的聲音信息或用戶發出的語言信息，並進行判斷，將判斷信息發送至該控制核心模塊，使該控制核心模塊根據接收的判斷信息發出具體的操作指令。所述系統還包括提示音控制模塊，包括音頻電路，該音頻電路連接一個模擬開關/ 數字開關，該GSM嵌入模塊通過語音通道控制模擬開關/數字開關的選通或截止，該提示音控制模塊用以對用戶或者訪客對所述門禁系統操作時的提示音控制。該模擬開關連接音頻放大器與喇叭連接，使產生的提示音可以播放出來。所述GSM嵌入模塊還連接有麥克風，用以採集語音信息。所述系統還包括實時時鐘，出門按鈕、液晶顯示屏等外圍部件，實時時鐘供該控制核心模塊記錄用戶或訪客的進出時間的參照，出門按鈕供用戶出門發出開門指令，並通過該控制核心模塊指示電鎖執行模塊執行開門動作；液晶顯示屏與該控制核心模塊連接，以顯示用戶目前的操作狀態以及一些用戶基本信息。包含上述門禁系統的門禁方法，用戶用手機撥打門禁系統的號碼，所述號碼是由 GSM嵌入模塊在GSM網絡中分配得到的號碼，該GSM嵌入模塊將呼叫方的手機號碼反饋給控制核心模塊，並由控制核心模塊提取此號碼以與內部該存儲晶片中預先存儲的手機號碼進行比對，如果一致，核心控制模塊發出開門指令，控制繼電器的通斷以完成開門動作；反之， 則在液晶顯示屏上顯示密碼錯誤或通過語音提示模塊，提示密碼錯誤。當非註冊用戶操作前端識別模塊的鍵盤時，控制核心模塊將按鍵信息通過GSM嵌入模塊發送至用戶的固定電話或手機，發送方式為固定電話來電、手機來電或手機簡訊，以告知用戶「有客人來訪」，收到來訪信息的用戶業主通過在通話狀態下操作固定電話按鈕或手機按鈕、或者通過語音、或者發送手機簡訊的方式將「開門」指令通過GSM嵌入模塊發送至該控制核心模塊，由控制核心模塊按照接收的指令，控制電鎖執行模塊執行開門動作。有關名詞解釋AVR單片機AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發出的增強型內置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU)精簡指令集高速8位單片機。AVR的單片機可以廣泛應用於計算機外部設備、工業實時控制、儀器儀表、通訊設備、家用電器等各個領域。1997年，由Atmel公司挪威設計中心的A先生和V先生，利用Atmel公司的Flash新技術，共同研發出RISC精簡指令集高速8位單片機，簡稱AVR。本發明門禁系統的有益技術效果是(1)本發明門禁系統將無線GSM網絡通信技術與語音/圖像處理技術相結合，提出了基於GSM網絡的無線門禁系統，解決了現有門禁系統連線的問題，代替了原來的室內機與連線兩部分的內容，只需要每個住戶家中有手機或者固定電話即可，這對於現在的普通家庭都是滿足的，因此在安裝成本上已經大大減小了。(2)本發明門禁系統的核心控制晶片為AVR單片機，其包括用於存儲用戶識別資料的存儲晶片，在針對數量較多的用戶時，例如規模比較大的小區，只需要更換存儲晶片， 就可輕易實現對本系統容量的擴展。(3)本發明門禁系統，只需要通過發送手機簡訊就能更改儲存在存儲晶片裡的用戶資料，因此本發明門禁系統對每個用戶的管理和維護十分方便。(4)本發明的無線門禁系統具有先進性和實用性，其操作也非常簡單和便利，具有移動性，可滿足布線困難情況下門禁控制的需要，如在舊建築中重新安裝門禁系統，採用無線方式可避免重新進行大量鑽孔和牆面導線管鋪設的麻煩。
圖1為本發明門禁系統的整體結構示意圖。
具體實施例方式附圖及以下說明僅是本發明所舉的較佳實施方式，其中WTV040-16S音頻電路只是常用音頻電路的一種具體形式，EEPROM只是存儲晶片的一種具體形式，而核心控制模塊 1 一般選擇為一個AVR單片機，控制核心模塊1與GSM嵌入模塊之間不限於用串口連接，其他常用連接方式均可達到相同目的，因此下述內容與附圖所示並不能作為對本發明的具體限定。如圖1所示，基於GSM網絡的門禁系統整體結構示意圖，本發明主要由控制核心模塊，無線通信模塊，以及液晶顯示屏，前端識別模塊，電鎖執行模塊，實時時鐘，DTMF音頻解碼電路，WTV040-16S音頻電路等外圍一些功能晶片聯合組成本發明的門禁系統。具體來說，控制核心模塊1和無線通信模塊，該核心控制模塊1為一個AVR單片機，且較佳選擇為ATMEAGE128L。無線通信模塊為一個GSM嵌入模塊2，較佳選擇為TC35i 嵌入模塊，負責整個系統的GSM通信從而實現整個門禁系統的無線數據傳輸，控制核心模塊1通過RS232串口與GSM嵌入模塊2相連接，並通過該串口與GSM嵌入模塊2進行控制指令的發送與數據接收，包括發送AT指令來對TC35i進行控制，GSM嵌入模塊2對用戶固定電話來電、手機來電或簡訊信息的採集。控制核心模塊1的內部具有EEPROM 11，用以存儲用戶識別資料，例如由用戶自己設定的各種卡號、密碼或手機號等需要預先存儲於EEPROM 中。電鎖執行模塊3包括一個繼電器31和電鎖32，該繼電器31通過串口與控制核心模塊1 連接，控制核心模塊1通過控制繼電器31的通斷來完成電鎖32的啟閉，從而完成開關門動作。前端識別模塊4以接口接入至控制核心模塊1，包括讀卡器41及鍵盤42，讀卡器41採集用戶刷卡信息，並由控制核心模塊1將所讀卡器41所採集的卡號信息與EEPROM中預先存儲的卡號進行比對和判斷，以給出相應的操作；而鍵盤42提供給用戶或訪客輸入密碼， 並由控制核心模塊1將從鍵盤42上獲得的密碼與EEPROM中預先存儲的用戶密碼進行比對和判斷，以給出相應的操作。鍵盤42可由14個按鍵組成，其中12個按鍵對應手機十二個按鍵，另外兩個分別為掛機鍵跟呼叫管理員按鍵。DTMF音頻解碼電路5，能夠接收通過GSM嵌入模塊所採集到的用戶手機或者固定電話在通話狀態下所按下的鍵值的聲音信息或用戶發出的語言信息，並進行判斷，將判斷信息發送至控制核心模塊1，控制核心模塊1根據接收的判斷信息發出具體的操作指令。提示音控制模塊6，包括WTV040-16S音頻電路61， WTV040-16S音頻電路61連接一個模擬開關62 (模擬開關也可替換為數字開關)，GSM嵌入模塊2通過語音通道控制模擬開關62的選通或截止，模擬開關62連接音頻放大器63 (例如TDA^22)，由音頻放大器63連接喇叭，將提示音輸出。提示音控制模塊6用以對用戶或者訪客對所述門禁系統操作時的提示音控制。GSM嵌入模塊2還連接有麥克風7，用以採集各種語音信息。此外，本發明的門禁系統還包括實時時鐘10，出門按鈕9、液晶顯示屏8等外圍部件，實時時鐘10供控制核心模塊1記錄用戶或訪客的進出時間的參照，出門按鈕9 供用戶出門發出開門指令，並通過控制核心模塊1指示電鎖執行模塊3執行開門動作；液晶顯示屏8與控制核心模塊1連接，以顯示用戶目前的操作狀態以及一些用戶基本信息。為了便於理解本發明的門禁系統的工作過程及原理，以下結合實施例進行說明實施例一對註冊用戶的實施方法(註冊用戶是指將用戶的識別資料預先存儲在核心控制模塊中的用戶。)當用戶利用密碼開門時，只需要通過前端識別模塊4的鍵盤42上的按鈕以一定格式輸入密碼，控制核心模塊1接收密碼後通過與內部EEPROM中預先存儲的用戶所設定的密碼進行比對和判斷，如果一致，核心控制模塊1發出開門指令，控制繼電器31的通斷以完成開門動作；反之，則在液晶顯示屏8上顯示密碼錯誤或通過語音提示模塊6，提示密碼輸入錯誤。當用戶採用刷卡開門方式時，例如採用12 的ID卡，用戶刷卡後，前端識別模塊4 的讀卡器41讀取卡號信息，控制核心模塊1接收到ID卡卡號，通過與內部EEPROM中預先存儲的用戶所設定卡號相比對，如果一致，核心控制模塊1發出開門指令，控制繼電器31的通斷以完成開門動作；反之，則在液晶顯示屏8上顯示密碼錯誤或通過語音提示模塊6，提示密碼輸入錯誤。當用戶用手機號碼開門時，可用手機撥打門禁系統的號碼，此號碼是由GSM嵌入模塊2在GSM網絡中分配得到的號碼，一個小區的門禁系統若共用一個GSM嵌入模塊2，則這個號碼是唯一的。GSM嵌入模2塊將主叫方的手機號碼反饋給控制核心模塊1，並由控制核心模塊1提取此號碼以與其內部EEPROM中預先存儲的手機號碼(當用戶以手機號碼為其識別資料在本發明門禁系統中註冊時)進行比對，如果一致，核心控制模塊1發出開門指令，控制繼電器31的通斷以完成開門動作；反之，則在液晶顯示屏8上顯示密碼錯誤或通過語音提示模塊6，提示密碼輸入錯誤。具體的工作原理為門禁系統上電後，循環檢測鍵盤輸入、刷卡、出門按鈕以及串口數據等四個異常狀態。當用戶按下出門按鈕9時，控制核心模塊1控制繼電器31進入中斷，執行開門，這是最簡單的一步；當用戶刷卡時，讀卡器41讀取ID卡的立維根碼，由控制核心模塊1計算出ID卡的具體卡號，通過與內部EEPROM中存儲的卡號比對，如果正確則執行開門，錯誤則在液晶顯示屏8 「刷卡錯誤」字樣；當用戶用鍵盤42輸入密碼時，需以 「#」號鍵作為起始位，緊接著輸入6位密碼，同樣以「#」號鍵結束，輸入完畢後，控制核心模塊1將自動對輸入的密碼進行比對，若輸入密碼正確則執行開門，錯誤則在液晶顯示屏8上顯示「密碼錯誤「字樣，按鍵的時候如若輸入一定格式的數據，可以實現門禁系統的出產設置。實時時鐘10提供控制核心模塊1作為記錄用戶進出時間的參照，對於註冊用戶的識別資料的管理也非常方便，只需要通過發送手機簡訊就能進行更改，包括電話開門、簡訊加卡，簡訊減卡，簡訊加號碼，簡訊減號碼，簡訊修改密碼等等，因此本發明門禁系統對每個用戶的管理和維護十分方便。實施例二對非註冊用戶的實施方法(非註冊用戶是指未將用戶識別資料預先存儲在核心控制模塊中的用戶，例如訪客。)當訪客需要進入，並操作前端識別模塊4的鍵盤42上的按鈕時(例如，房間號碼)，控制核心模塊1將按鍵信息通過GSM嵌入模塊2，發送至用戶的固定電話或手機上， 發送方式可為固定電話來電、手機來電或手機簡訊等方式，以告知用戶(業主)「有客人來訪」，收到此信息的用戶(業主)，通過在通話狀態下操作固定電話按鈕或手機按鈕、或者語音(用麥克風7採集語音)或者發送手機簡訊等方式將「開門」指令通過GSM嵌入模塊2發送給控制核心模塊1，再由控制核心模塊1按照接收的指令，控制電鎖執行模塊3進行開門或關門動作。尤其是用戶通過手機操作時，可不受其當時所在位置的限制，因此操作十分方便。其中，訪客到訪信息的發送方式，可由業主依照其意願設置或更改，甚至可以為了避免 GSM嵌入模塊所傳送的「客人來訪信息」無法接通業主的情況，業主可設置多種接收信息的方式，並將這些「方式」予以優先級別排序。由此，將無線GSM網絡通信技術與語音/圖像處理技術相結合，代替了原來的室內機與連線兩部分的內容，因此在安裝成本上已經大大減小了。由於使用的GSM網絡通信，因此對於規模較大的小區，用戶較多的情況下，只需要將控制核心模塊1中的存儲晶片更換為較大容量的晶片，就可以解決上述問題。另外，可在前端識別模塊上設置攝像頭，影像感測器，麥克風、喇叭等，在發送訪客到訪信息時，也一併將訪客的基本資料傳輸到業主的手機或固定電話上，必要時兩方可以進行通話，以便於業主確認和判斷是否可以啟動「開門指令」，再藉助實時時鐘10提供控制核心模塊1作為記錄訪客進出時間的參照，將訪客的到訪時間，訪客相貌等資料記錄在控制核心模塊1的EEPROM中，使本發明門禁系統更加安全可靠。例如，當訪客操作前端識別模塊上的鍵盤，比如按下「#30姊」時，住在「302」的業主將訪客到訪信息的接收方式設置為固定電話來電，此時業主的固定電話響鈴，業主接通電話，詢問訪客資料，訪客通過在前端識別模塊4上設置的麥克風及喇叭，與業主進行通話，當業主確認可以打開門時，便在電話接通的狀態下，按下固定電話上「*」字鍵(可人為設置或更改)以產生一個聲音信息，該聲音信息由GSM嵌入模塊傳送給DTMF音頻解碼電路 5,DTMF音頻解碼電路5對所按下鍵值的聲音信息進行判斷，將判斷信息發送至該控制核心模塊1，由該控制核心模塊1根據接收的判斷信息發出具體的操作指令。其中，當按下鍵值確實為「開門」指令時，則由控制核心模塊1控制電鎖執行模塊3執行開門動作。本發明系統還可實時對串口數據進行檢測，這種檢測是為了及時查詢GSM嵌入模塊的數據輸出情況，其中包括來電信息，簡訊等，通過檢測串口數據，判斷得到用戶具體的操作是什麼，其中包括電話開門、簡訊加卡，簡訊減卡，簡訊加號碼，簡訊減號碼，簡訊修改密碼等等，最終由控制核心模塊完成具體的操作以實現門禁系統的功能。
權利要求
1.一種基於GSM網絡的門禁系統，其特徵在於包括控制核心模塊和無線通信模塊，該無線通信模塊為GSM嵌入模塊，負責整個系統的GSM通信，該控制核心模塊與該GSM嵌入模塊相連接，並與該GSM嵌入模塊進行控制指令的發送與數據接收，該GSM嵌入模塊對用戶固定電話來電、手機來電或簡訊信息的採集。
2.如權利要求1所述的門禁系統，其特徵在於該核心控制模塊為一個AVR單片機，該 AVR單片機與該GSM嵌入模塊之間以串口相連接。
3.如權利要求2所述的門禁系統，其特徵在於所述控制核心模塊的內部具有存儲晶片，以存儲用戶識別資料，所述用戶識別資料指由用戶自己設定的各種卡號、密碼或手機號。
4.如權利要求3所述的門禁系統，其特徵在於所述系統還包括電鎖執行模塊，該電鎖執行模塊包括一個繼電器和電鎖，該繼電器通過串口與該控制核心模塊連接，該控制核心模塊通過控制該繼電器的通斷來完成該電鎖的啟閉。
5.如權利要求3所述的門禁系統，其特徵在於所述系統還包括以接口接入至該控制核心模塊的前端識別模塊，該前端識別模塊包括讀卡器，該讀卡器集用戶刷卡信息，並由控制核心模塊將所讀卡器所採集的卡號信息與該存儲晶片中預先存儲的卡號進行比對和判斷。
6.如權利要求3所述的門禁系統，其特徵在於該前端識別模塊還包括鍵盤，用戶通過鍵盤輸入密碼，並由控制核心模塊將從鍵盤上獲得的密碼與該存儲晶片中預先存儲的用戶密碼進行比對和判斷。
7.如權利要求3、4、5或6所述的門禁系統，其特徵在於所述系統還包括DTMF音頻解碼電路，以接收通過GSM嵌入模塊所採集的用戶手機或者固定電話在通話狀態下所按下的鍵值的聲音信息或用戶發出的語言信息，並進行判斷，將判斷信息發送至該控制核心模塊， 使該控制核心模塊根據接收的判斷信息發出具體的操作指令；所述系統還包括提示音控制模塊，包括音頻電路，音頻電路連接一個模擬開關/數字開關，GSM嵌入模塊通過語音通道控制模擬開關/數字開關的選通或截止，該提示音控制模塊用以對用戶或者訪客對所述門禁系統操作時的提示音控制。
8.如權利要求3、4、5或6所述的門禁系統，其特徵在於所述GSM嵌入模塊還連接有麥克風，用以採集語音信息；所述系統還包括實時時鐘、液晶顯示屏，實時時鐘供該控制核心模塊作為記錄用戶或訪客的進出時間的參照；該液晶顯示屏與該控制核心模塊連接，以顯示用戶目前的操作狀態以及用戶基本信息。
9.一種包含以上任一種門禁系統的門禁方法，其特徵在於用戶用手機撥打門禁系統的號碼，所述號碼是由GSM嵌入模塊在GSM網絡中分配得到的號碼，該GSM嵌入模塊將呼叫方的手機號碼反饋給控制核心模塊，並由控制核心模塊提取此號碼以與內部該存儲晶片中預先存儲的手機號碼進行比對，如果一致，核心控制模塊發出開門指令，控制繼電器的通斷以完成開門動作；反之，則在液晶顯示屏上顯示密碼錯誤或通過語音提示模塊，提示密碼輸入錯誤。
10.如權利要求9所述的門禁方法，其特徵在於當非註冊用戶操作前端識別模塊的鍵盤時，控制核心模塊將按鍵信息通過GSM嵌入模塊發送至用戶的固定電話或手機，發送方式為固定電話來電、手機來電或手機簡訊，以告知用戶「有客人來訪」，收到來訪信息的用戶業主通過在通話狀態下操作固定電話按鈕或手機按鈕、或者通過語音、或者發送手機簡訊的方式將「開門」指令通過GSM嵌入模塊發送至該控制核心模塊，由控制核心模塊按照接收的指令，控制電鎖執行模塊執行開門動作。
全文摘要
本發明涉及一種基於GSM網絡的門禁系統，其包括AVR單片機和GSM嵌入模塊；其中，該AVR單片機為所述系統的控制核心晶片，GSM嵌入模塊負責整個系統的GSM通信，該AVR單片機通過串口與該GSM嵌入模塊相連接，並通過串口與GSM嵌入模塊進行控制指令的發送與數據接收，該GSM嵌入模塊對用戶固定電話來電、手機來電或簡訊信息的採集。本發明門禁系統將無線GSM網絡通信技術與語音/圖像處理技術相結合，提出了基於GSM網絡的無線門禁系統，解決了現有門禁系統連線的問題，代替了原來的室內機與連線兩部分的內容，只需要每個住戶家中有手機或者固定電話即可，這對於現在的普通家庭都是滿足的，因此在安裝成本上已經大大減小了。本發明還涉及一種門禁方法。
文檔編號G07C9/00GK102376110SQ20101025987
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月23日 優先權日2010年8月23日
發明者楊成東 申請人:雲南狼道科技有限公司