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淺析智能門鎖按開鎖技術和方式

拍明芯城 ? 來源:拍明芯城 ? 作者:拍明芯城 ? 2021-09-28 14:44 ? 次閱讀

據Mordor Intelligence調研數據,2020年全球智能門鎖市場規模達到31億美元,年復合增長率或高達15.4%,預計2026年將達到80億美元左右;此外,亞太市場的增速最快,預計2021-2028年年復合增長率可達24%。
另據洛圖科技(RUNTO)調研數據,2020年中國智能門鎖銷量為1640萬套,同比增長幅度為17%。智能門鎖是踏入智能家居的入門關?如今中國的智能門鎖在售品牌早已超過上千個。

智能門鎖是指基于傳統機械鎖改進的,在住戶識別、安全守護和智能管理方面有所創新,兼具安全、便利、先進技術等復合型鎖具。常見的智能門鎖物理結構一般由前面板(前把手、按鍵/觸控/刷卡/攝像/指紋/虹膜等模塊、顯示模塊、機械鑰匙孔、鎖體前殼等)、中心主體(主控板及通訊模塊、語音/蜂鳴器、燈條控制板、傳動機構、前固定板、后固定板等)、后面板(保險開關、電池倉蓋、后把手、傳動機構、反鎖旋鈕、鎖體后殼等)組成。智能門鎖的技術構成除一般的機械傳動技術外,還包含識別與控制技術(生物識別、RFID、密碼控制等)、通信技術Wi-Fi/藍牙/Zigbee/NB-IoT/LoRa等)。

智能門鎖按開鎖技術和方式,可分為密碼鎖、射頻卡鎖、指紋鎖、人臉識別鎖、靜脈識別鎖、虹膜識別鎖、通訊解鎖等。大部分智能門鎖都可與住戶手機建立連接,為用戶提供防撬、開關鎖記錄與提醒、警報、可視監控、設置臨時密碼等功能。隨著指紋和人臉識別等生物識別技術在智能手機或其他應用領域的廣泛應用與成熟,不帶錢包不帶卡不帶鑰匙的生活方式大行其道,機械門鎖逐漸被取代,根據調研數據在生物識別類門鎖中,指紋鎖目前占據著市場主流,占比高達92%,另外人臉識別門鎖的市場占比大約是6%,虹膜和聲紋識別分別占據1%。

新興開鎖和通訊技術是門鎖智能化的真核,對應的芯片及模組也就成為核心元器件,我們從元器件選型角度簡單剖析一下。

一、指紋識別是指利用用戶指紋進行身份認證和開鎖,類比手機指紋解鎖,較為便利,難點在于淺指紋、破損指紋、太干太濕指紋的識別與容錯,這就需要芯片和算法的配合,指紋識別也還是存在被破解的風險。以下是部分芯片或模組:

品牌 型號 特點
FPC FPC1011/FPC2020 電容式指紋傳感器
貝特萊(BETTERLIFE) BF82160 160*160的像素陣列
芯啟航(CHIPSAILING) CS3211/CS3216/CS9511 超低功耗電容按壓式
指芯(FINGER CRYSTAL) FM118B/FM118A/FM138A 電容式一體化指紋模塊
邦融(BRMICRO) BS500C 半導體指紋傳感器
指昂科技(ZHIANG) ZAZ-0A0 圓形一體指紋模塊
魔力(ML) ML8192/ML-FPl002 集成指紋識別算法
艾迪沃德(IDWORLD) ID809/808 指紋算法芯片
微正(MICROZERO) MZ1011V5 高性價比圓形半導體指紋模塊
邁瑞微(MICROARRAY) MFM018A 指紋模塊
晟元(SYNOCHIP) AS578 第六代指紋識別算法芯片
十指科技(SZZW) TFS-K71/TFS-K75/TFS-K76 指紋鎖模塊

二、人臉識別在金融、政務或公安系統中已得到廣泛應用,用在智能門鎖除了也得具備相同的安全性和穩定性,離線化和降低成本也是必要的。最好是同步應用當前的3D人臉識別技術,不易受姿態、表情、光線等因素影響,同時能防止照片、視頻、頭套等攻擊,精度較高、安全性強。雙目立體視覺、結構光、 ToF是主流技術,以下是相關芯片或模組:

品牌 型號 特點
奧比中光(ORBBEC) MX6000 已用于支付寶刷臉終端
奧比中光(ORBBEC) MX6300 已用于OPPO Find X手機
瑞芯微(ROCKCHIP) RMSL212 安全防拆
瑞芯微(ROCKCHIP) RV1126 安防級ISP,Turnkey軟件+硬件方案
長光華芯(EVERBRIGHT) VCSEL-1W-808 CW 應用于ToF 3D傳感方案
商湯(SENSETIME) SenseID智能人臉識別模組 已用于TCL K6X智能門鎖
清微智能(TSING MICRO) TX5103D人臉識別模組 集3D結構光相機模組、人臉識別算法、傳感器于一體
英特爾(INTEL) RealSense ID F450/455 即插即用的3D人臉識別模組
埃瓦科技(AIVA) A31L18 符合國家認證的金融支付級安全標準
肇觀電子(NEXTVPU) NE-D163A 集成了高精度的CVKit? VSLAM 和3D深度計算引擎
艾芯智能(AX) AXON MF1 3D ToF人臉識別門鎖模塊
阜時科技(FORTSENSE) 3D結構光模組 已用于多款智能門鎖
瑞識科技(RAYSEES) TR85C**-H12C 應用于ToF 3D傳感方案
海凌科(HI-LINK) HLK-T210 智能AI離線人臉識別模塊
勘智(KENDRYTE) K210 RISC-V指令集架構AI芯片
小鈷科技(GCO) AF-MD01B00-X01/AF-MD01B00-X02 3DM模組
熵基科技(ZKTECO) FAM520 集成了人臉算法加密芯片的一款高性能人臉模組

三、虹膜識別是基于眼睛中的虹膜進行身份識別,誤識率低、難偽造、難復制,一度被譽為最精準、最安全的生物特征識別法,還能實現戴口罩的識別,當前智能手機上尚未普及,所以智能門鎖上應用率極低。以下是相關芯片或模組:

品牌 型號 特點
虹識技術(HOMSH) Q32 虹膜識別比對應用單芯片解決方案
虹識技術(HOMSH) HS-QMOD-ERM401 ASIC芯片雙目虹膜模組
中科虹霸(IRISKING) SLM1000 自動對焦模組,嵌入式虹膜識別
舜宇(SUNNY OPTICAL) SW02A 可應用于虹膜光學識別分析的攝像模組

四、聲紋、掌紋、指靜脈、基因等生物識別技術,在智能門鎖上應用率更低,在此略過。

五、密碼識別、RFID/NFC識別的智能門鎖主要落地在酒店、公寓等應用場景;遠程開鎖要求智能門鎖聯網,目前主要采用WiFi、藍牙、ZigBee、NB-IoT等組網方式,以下是相關芯片或模組:

品牌 型號 特點
致遠(ZLG) ZM32系列 基于Silicon Labs EFR32MG1系列芯片設計的高性能ZigBee透傳模塊
致遠(ZLG) ZM7100NB-IOT 支持電信和移動頻段的NB-IOT無線通信模組
致遠(ZLG) LTM400TU LoRa模組,休眠電流僅有1uA,定時休眠電流2uA
國民技術(NATIONS) N32G4FRx 低功耗32位主控芯片,集成了指紋識別算法、安全組件
國民技術(NATIONS) N32WB4x 低功耗32位主控芯片,集成了指紋識別算法、安全、BLE5.0 藍牙組件
宏思電子(HSEC) SSX1820 內置1KByte的BPK RAM區域,密鑰、PIN及敏感數據等將被存儲在此區域
英飛凌/賽普拉斯(INFINEON/CYPRESS) PSoC64 內置Wi-Fi / 藍牙模塊,安全保護
龍芯(LOONGSON) 龍芯1C101 集成觸摸、語音控制單元,待機功耗為30uA以下,最大動態電流小于280mA
紫光國微(GUOXIN MICRO) THD89 國際SOGIS互認的CCEAL6+安全認證芯片
德州儀器(TI) CC2530 基于IEEE 802.15.4協議的Zigbee芯片
芯科(SILICON LABS) EM357/EFR32 組網規模大,穩定性強的Zigbee芯片
芯旺(CHIPON) KF32L530 集成指紋和音頻算法、Touchkey,LCD,PGA,CMP以及12BitDAC等功能

智能門鎖實現智能開鎖還需搭配電機控制機械鎖體,以下是相關選型表:

品牌 型號 特點
勁力(JL) FF-N20WE 電機循環使用10-15萬次以上
德昌電機(JOHNSON ELECTRIC) NFC03/NFA03 高抗干擾的低壓直流電機
天孚電機(TIANFUMOTOR) TF-GM12N20-08230 可按客戶要求進行微電機性能,安裝,電源連接方式以及外型尺寸設計改動
超力電機(CLCZH) CL-FGW74-RS365-A 渦輪蝸桿減速電機
秦基(QINJI) QJ-24GF130-734 5V直流減速電機

最后,智能門鎖研發與設計過程中需遵循的安全或行業標準:

1、《鎖具安全通用技術條件》(GB21556-2008);

2、《電子防盜鎖》(GA/T374-2001);

3、《指紋防盜鎖通用技術條件》(GA/T701-2007);

4、《智能門鎖自動控制模塊技術要求》(T/ZSPH 01-2021)。

編輯:jq

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