智能家居门禁系统：智能家居门禁系统介绍
门禁系统应该是我们日常接触最多的智能硬件系统之一了，但大家有没有想过，其原理是怎样的呢?这篇文章，作者尝试给我们普及一下门禁系统的情况，希望能帮到大家。
门禁系统应该是我们日常接触最多的智能硬件系统之一了，但大家有没有想过，其原理是怎样的呢？这篇文章，作者尝试给我们普及一下门禁系统的情况，希望能帮到大家。
有一天从公司出门，突然对遥控门禁起了好奇：为什么按一下物理遥控器，可以控制打开玻璃门呢？这里面也许有个基本原理：按下遥控器的按钮时，内置电池电能转为发出无线电信号，接收端转换为电信号，通过电能来控制门的开关。
但进一步想，这里头的水，应该更深一、使用场景就目前生活中遇到的门禁系统，包含了如下场景：① 办公楼、公司进出② 居民社区、单元门③ 酒店电梯、房间门电子锁④ 火车站、高铁站、机场通行当然，还有一些其他场景，比如政府机构、学校、医院。
可与监控设备结合，实现通道抓拍、事件预警。可结合门口机安卓APP，实现可视对讲开锁。总之，可以确认，门禁系统，与安全防护管理息息相关。
二、产品介绍门禁系统的演进如下：从钥匙开锁，到刷卡开门，再到形成软硬件一体的物联网门禁系统。
1. 开门方式面向用户分三类：楼内人员（业主/职员/住宿旅客）、访客、陌生人常见的开门方式，包含了：门禁卡、开门按钮、遥控、人脸识别、密码验证、指纹识别、APP或小程序1.1 门禁卡+读卡器一些小区的进出，会使用门禁卡，如：。
或者写字楼员工也要刷卡进入，如：
非接触式的IC门禁卡（智能卡）的基本原理：A、LC串联谐振电路：在非接触IC卡内部，存在一个由电感L（天线线圈）和电容C（来自IC卡芯片）组成的LC谐振电路这个电路能在射频读卡器发出电磁波后感应出电流，电流在电感和电容之间来回摆动，形成电磁震荡。
当读卡器发出的电磁波频率与LC电路的共振频率相同时，会产生共振效应B、积累电荷形成电压：当LC电路发生共振时，电容C会在交变电流的作用下反复充放电，由此产生电压这个电压就是IC卡片供电的源头，可以驱动IC卡片里的芯片运行。
C、发射或接收数据：在电压的驱动下，IC卡片的芯片可以将储存在其中的信息，通过电磁波的形式发射出去同时，芯片也可以接收来自读卡器传来的信号，进行数据的读取或写入操作D、身份验证和控制：读卡器获取卡片信息，传输到控制器进行身份验证——控制器核实后，控制电锁的开关，同时记录了进出刷卡记录。
某些高安全性的卡片也会对读卡器反向校验其中关于射频读卡器（不需要插入特定读写器插槽）：交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，形成频率高于100kHz、具有远距离传输能力的高频电磁波。
手机模拟实体门禁卡：前提是手机支持NFC且门禁卡未加密NFC即近场通信（Near Field Communication），是短距离的高频无线通信技术，通过电磁感应来传输数据在一对一通信中，主动发起连接的一方为发起设备，另一方为目标设备，发起和目标设备都支持主动和被动通信模式。
A、手机复制门禁卡存储信息NFC的手机作为读卡器发出射频信号，门禁卡作为RFID接收器吸收射频信号、产生电流，进而驱动将标识符信息返回给发射器手机手机将这个信息存储起来，实现复制门禁卡功能B、手机模拟门禁卡刷卡开门。
。门禁读卡器发出射频信号，手机模拟门禁卡接收信号，感应电流驱动将标识符信息以电磁波形式返回到电锁，实现开门。比如华为手机复制的门禁卡：
1.2 遥控器门禁遥控器内部配备了无线电发射模块，当用户按下按钮时，发射模块会将门禁开关信号转换为无线电波信号，并进行发射这个信号会被门禁设备接收并解码，然后门禁设备会根据解码后的信号来判断是开门还是关门。
常用的门禁遥控器频率主要有315MHz和433MHz两种A、315MHz：传输信号稳定、传输距离较为远、干扰较小，在门禁市场上应用广泛B、433MHz：穿透力较强，能够穿过一些障碍物，如墙体、隔音门等，传输距离也较为远，但受干扰影响较大。
1.3 人脸识别人脸识别技术也已经普及。以业内知名的3D视觉感知整体技术方案提供商【奥比中光】为例，提供了3D刷脸门锁门禁解决方案。人脸识别技术包括：3D人脸辨识算法、人脸活体检测等。
① 3D人脸辨识算法3D传感器，采用立体视觉技术，可以感知三维空间其中立体视觉，利用两个或者更多的摄像头（像人的双眼一样）从不同的角度获取目标物体的图像，然后通过计算机算法，推测出物体在三维空间中的形状和位置。
3D人脸识别就是扫描被检测人的脸部，形成包含面部特征的3D模型，与已经储存在数据库中的3D模型进行比较若比较的结果超过了预设的阈值，则认为检测人的脸部和数据库存储的真实人脸是一致的②人脸活体检测常见方案是交互式的随机动作检测，比如张嘴、眨眼、左右转。
在门禁系统中，一般采用非交互式的方法，比如近红外人脸活体检测A、近红外光照射：通过摄像头对人脸拍摄、同时近红外光对人脸照射，由于近红外线对人眼不可见、所以不会对人造成不适B、反射光检测：人脸皮肤、眼球对近红外线的反射不同，活体和非活体（如照片、视频、假脸）对近红外线的反射也不同。
C、活体检测：摄像头捕获反射回来的近红外光，与活体人脸特征进行比较，判断是否为活体光流法，属于计算机视觉领域，能进一步提升人脸活体检测的准确率光流就是像素点在时间序列图像中的移动效果，脸部的微动（如眨眼、微笑等）会改变图像的像素值，这些微动通过光流法可以被检测出来。
如果在观察期间，一张脸的像素值经历了正常的、与自然脸部微动一致的变化，那么这张脸更可能被判断为活体1.4 APP或小程序+蓝牙类似共享单车，都是通过蓝牙开锁原理如下：A、蓝牙通信蓝牙是一种短距离（一般10m以内）的无线通信技术（个人局域网），由一个主设备控制、1个或多个从设备构成，形成点对点、点对多点的网络结构。
工作在2.4GHz左右，属于全球无需取得执照许可（但有监管）的免费频段使用频率跳跃扩频（通信双方跳跃到某个频率），降低无线电干扰；通过配对码来完成蓝牙配对，确保私密性和安全性B、应用控制通过手机上的APP或小程序，用户可以向门锁发送开启或关闭的指令。
这些指令被编码成特殊的蓝牙信号，然后被手机的蓝牙模块发送出去C、门锁接收门锁自身也有一个蓝牙模块，可以接收蓝牙信号一旦接收到来自APP或小程序的开锁或闭锁指令，门锁的电子系统将据此激活机械开关，进行开锁或闭锁。
另外社区开门的APP/小程序，通过相对刚性的开门服务+物业服务进行引流，拓展了保洁和有害生物防治、家电清洗和维修、废品回收等社区服务比如【亲邻开门】成立于2015年，截止2023年，服务社区超过6万、合作物业超过1.2万家、手机开门用户超过2800万、开门次数32亿次。
算是一个比较强的流量入口了
1.5 可视对讲实现了图像、声音的双向通话原理包括：A、图像传输来访者通过门铃请求物业或住户开门，室外摄像头开始拍摄图像，转换为电信号传输到室内、解码显示到屏幕上B、音频传输室内外可以实现语音双向通话，在于室内室外都有麦克风和扬声器，麦克风收集语音后转化为电信号、传输到对方再解码，通过扬声器播放出来。
全球安防领域排名头部的海康威视，在京东出售的一拖一（一个室内机一个室外机）可视对讲门禁系统，大概也就出售800元出头。下图为海康威视的室内机开门：
其中，对于室外机的设计，包括了：A、高清红外夜视（120°广角镜头）：红外夜视利用目标发出的红外热辐射信号，通过红外探测器转换为电信号，经过信号放大、处理和成像，形成人眼可见的红外图片而广角镜头，焦距较短、视角较大，这样拍摄视野较为宽阔。
B、室外机防水设计（IP65）：IP65代表防尘等级为6，完全防止灰尘侵入；防水等级为5，防止喷射的水侵入。
2. 门禁控制器用来管控一定区域内门的开启和关闭门禁控制系统的核心是：控制面板承担处理信息和决策的功能通过微处理器，对读卡器或其他设备（指纹扫描仪、人脸识别仪）发过来的数据进行处理，根据预设规则做出决策。
通过存储器，存储运行程序、门禁权限规则和记录通行日志等，当然联网情况下，本地存储可能弱化在复杂的门禁系统中，还需要通过以太网或WiFi来与管理系统通信如果一个门，进门刷卡、出门按按钮，控制器对于每个门只能接一个读卡器，叫单向控制器。
如果一个门，进门刷卡、出门也刷卡（也可以接出门按钮），每个控制器对于每个门可以接两个读卡器，一个是进门读卡器，一个是出门读卡器，叫双向控制器。海康威视的门禁控制器如下：
门禁控制器的接线：
3. 门禁电源门禁电源的主要功能，是将标准民用电压220V的交流电转换为门禁所需的12V（一般情况）直流电，为门禁系统中的控制器、读卡器、电子锁、楼宇对讲等设备提供电力支持同时，门禁电源还具有过流保护、过压保护和短路保护等功能，以确保系统的安全和稳定。
4. 门禁闸机门禁闸机是控制人员进出的通道管理设备。只有完成身份识别后，才能允许通行。4.1 闸机类型A、三棍闸。我们在地铁站、体育馆等地方经常可以看到。
B、翼闸。如在写字楼，验证身份后，则打开两边“翅膀”
C、全高旋转闸。比如在社区、高铁购票的出口。可以提供更好安全保障，不容易跨越或钻过去。
4.2 闸机功能通过门禁控制器来实现多种功能，比如：A、多门互锁主要是多门形成联动，只能保持一个门是开启不能同时开启多个门、形成通道，防止非工作人员志畅通无阻当遇到火警等特殊情况，则可以解除多门互锁、保持常开状态。
B、反潜回针对双向刷卡的门禁，是一种防尾随机制，要求人员验证通行记录是一进一出严格对应比如一个人使用刷卡或指纹方式进入后（没有离开记录），将IC卡交给其他人也无法再次验证进入5. 联动系统5.1 梯控梯控，即电梯控制器，控制电梯运行、满足电梯乘客需求。
比如乘客按下呼叫按钮，梯控系统就会根据乘客的位置、电梯的当前运行状态等，通过电梯调度算法来选择一部最适合的电梯来服务当电梯在运行中时，梯控系统则会根据楼层的高低、运行的速度等，来控制电梯的开门、关门、上升、下降等行为。
目前许多连锁酒店、居民楼、写字楼也都联动了门禁和梯控。即进入电梯后，需要再次刷IC卡来识别身份，自动或者手动选择指定权限的楼层。
比如海康威视的梯控主机，最大可实现128层进出权限的管控、支持刷卡、指纹、刷卡+密码等多种认证方式。
5.2 考勤对于学校、办公写字楼，涉及考勤问题。钉钉推出智能硬件产品，也包含了人脸/指纹考勤门禁机。员工刷脸，识别后自动开门、同步完成考勤打卡。如下是钉钉管理员可配置考勤管理系统添加智能考勤机。
5.3 访客管理访客机也已经普及，提供了访客的预约、登记。当访客使用通行证进入闸机时，接入了门禁系统，实现身份验证、访问权限控制（包括可访问的区域和有效时间）。
5.4 消防报警疏散通道设置门禁，影响逃生当有火灾发生，火灾报警系统发出信号，门禁系统执行控制指定闸机开启或关闭，保障人员正常疏散逃生电动推杆锁，兼具门禁管控、消防逃生的功能，实现安消一体化管理非常适合商场、超市、写字楼等消防疏散通道。
未经授权的人推压逃生门锁，启动语音蜂鸣报警循环播放“这里是逃生出口，请迅速撤离，WO、WO、WO” ，并可开门外出发生火灾时，逃生门锁收到联动信号，启动语音蜂鸣报警循环播放“这里是逃生出口，请迅速撤离+，WO、WO 、WO”，引导人员从这里逃生。
三、门禁行业1. 市场规模及增长率根据安信证券研究中心的报告：门禁市场年均复合增长率还行，在13%左右。但是门禁行业是一个比较细分的赛道，总规模不大（<250亿）。
2. 发展现状进入壁垒并不高，行业内参差不齐，产业集中度也不高同质化竞争下，打起贴身价格战、利率相对较薄整个行业走向整合，发挥品牌化、集团化的优势同时，门禁系统相关技术已经相对成熟，进入大规模发展阶段，与安全、金融、交通等多个领域相融合。
行业内的大玩家，包括安防领域的海康威视、从办公软件切入的钉钉、A股上市公司大华科技和熵基科技，以及从社区管理切入的亲邻科技3. 立方控股的门禁业务立方控股的智能门禁系统毛利≥60%，应该很高了该公司有20年发展史、在北交所上市了，也算比较大的玩家了。
立方控股主要客户结构如下，前5大客户销售收入占比<20%
立方控股在2022年研发费用率达到16.3%，其中关于门禁相关技术如下：
四、写在最后1、门禁产品已经从单纯的硬件，发展到软硬件一体化的物联网系统，融合了弱电系统工程和计算机技术2、门禁行业属于安防领域，正从同质化竞争走向品牌化、规模化发展，从而提供集成解决方案、企业获得更高毛利率。
本文由 @马老师 原创发布于人人都是产品经理。未经作者许可，禁止转载。题图来自Unsplash，基于CC0协议。该文观点仅代表作者本人，人人都是产品经理平台仅提供信息存储空间服务。
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