许为国
XU Wei-guo
（恒锋信息科技股份有限公司）
(Hengfeng Information Technology Co., Ltd.)
【摘要】介绍了在某智能小区门禁系统改造项目中，提出基于智能手机蓝牙技术的改造方案，实现了手机与原有门禁系统的连接，达到了智能手机蓝牙开门的目的，并阐述了应用前景。
【关键词】智能小区；手机蓝牙技术；开门
随着我国经济的迅猛发展和社会科技的进步，住宅小区在满足场所和空间要求的同时，快捷高效的超值服务与管理及安全舒适的家居环境需求实现迫在眉睫。智能小区建立在以集中控制管理为原则，综合了自动控制技术、通讯技术、计算机技术等现代科学技术，通过相关系统的建设及物业管理的有机结合，为小区居民提供一个安全、便捷、高效、舒适的环境。其中，一个安全、高效的门禁控制系统则是智能小区生活安全的最佳保障。随着蓝牙通信技术的蓬勃发展及其在诸如手机等智能终端的广泛应用为智能小区中手机蓝牙开门创造了良好条件。
本文介绍了笔者在某智能小区门禁系统改造项目中，对其现有的门禁系统进行分析、提出增加手机蓝牙开门的软硬件方案，以及对改造后的门禁系统功能前景进行的预测，希望能起到抛砖引玉的作用。
某智能小区含11栋楼，共计932户。主要在屋面层、1层、-1层、-2层单元出入口，小区主次出入口、重要设备用房等处设置门禁控制系统。门禁控制系统采用基于TCP/IP协议的以太网架构，即系统中每台门禁控制器可就近连入大楼局域网，系统工作站通过大楼局域网实现与门禁控制器连接及通讯。
在日常使用中，由持卡人在入口读卡器上刷IC卡，门禁控制器在接收到读卡器的读卡信息后，通过控制器识别其为有效卡，触发继电器，打开相应的出入口锁具，让持卡人通过。门禁管理系统工作流程如图1。
由于存在门禁卡易被非法复制、安全性较低，因忘带门禁卡而被拒入门等缺点，建设单位希望在现有门禁系统基础上增加手机蓝牙开门功能，对现有门禁系统功能进行完善。
根据建设单位的需求及预算，笔者在详细研究现有门禁管理系统及查阅手机蓝牙技术、手机APP制作等相关资料后，提出了以下改造方案，工作流程见图4。
图1 现有门禁管理系统工作流程图
图2 改造后门禁管理系统工作流程图
改造后门禁管理系统工作流程见图2，本方案重点在于蓝牙模块和对应手机APP的设计、制作，即软硬件设计。
1）蓝牙模块的选型、设计
蓝牙技术是一种功耗较低的无线通信技术，其高频特性使其抗干扰的能力较强。随着蓝牙技术的不断发展，在具有成本低、功耗低、便于携带等基础上，同时具有技术灵活、通信安全的特点，蓝牙技术成为无线通信技术的主流通信技术。
做为智能手机最新开发的低功耗蓝牙（BLE）无线应用技术，给电子产品桥接智能手机创造了条件。本方案采取德州仪器（TI）于2012年强势推出的RF-CC2540TA1低功耗蓝牙芯片，做为本方案的蓝牙模块。德州仪器是国际蓝牙联盟（BT-SIG）成员之一。
由于建设单位要求在现有门禁管理系统基础上增加蓝牙开门功能及预算限制，本方案采取RF-CC2540TA1模块的直驱模式。在直驱模式下，对模块进行简单外围扩展，APP通过BLE协议直接对模块进行驱动，完成智能手机对模块的监管和控制。此模式下的软件开发，只须负责智能手机终端APP代码设计。
从图3的蓝牙手机开门系统原理图可知，输出的无源常开触点相当于一个“出门按钮”，与原有门禁控制器的出门按钮回路并在一起，起到开门作用。
为了缩短手机APP的搜索时间，在本方案中将RF-CC2540TA1蓝牙模块设置成从模式进行广播，并设好PIN码、地址等参数，等待经过合法注册的蓝牙手机APP来扫描、地址配对等。
2）系统软件设计
系统软件设计主要为智能手机终端APP软件设计。系统软件设计是采用Android系统提供的蓝牙API实现的，主要用到了以下几个类：Bluetooth Device类、Bluetooth Adapter类、Bluetooth Serversocket类、Bluetooth Socket类、Bluetooth Class类。Android系统提供的蓝牙API可以实现蓝牙设备之间的通信，2个蓝牙设备的通信主要包括了8个步骤：采集身份信息、注册账户、打开APP、密码登录、初始化本地蓝牙、搜索蓝牙设备、搜索蓝牙服务、建立连接及发送开门指令。系统软件框架图见图4。
采集身份信息、注册账户、打开APP、密码登录等步骤是一个严格授权过程。小区内的业主只有经过绑定身份信息、绑定手机硬件信息和密码验证才能开门，从而大大提高了手机蓝牙开门的安全性能。为了安全管控，本栋楼的住户只能打开本栋楼大堂门，不能打开其他栋楼大堂门。
初始化本地蓝牙设备，建立Bluetooth Device类，包括取得本地设备实例、蓝牙名称、设置发现模式、获得发现代理。通过调用静态方法get Default Adapter()获取蓝牙适配器get Default Adapter就可以启动蓝牙功能，使用get Default Adapter类里的方法来实现搜索蓝牙设备，这需要注册一个Broadcast Receiver来接受搜索的信息。当点击搜索到的蓝牙设备时，就能获取到该蓝牙的MAC地址，通过MAC地址就能实现蓝牙设备之间的连接。
图3 蓝牙手机开门系统原理图
图4 系统软件框架图
蓝牙设备的连接如下：
Bluetooth Device device = intent. getParcelable Extra(Bluetooth Device. EXTRA_DEVICE);
Bluetooth Socket socket = device.crea teRfcomSocketToServiceRecord(uuid);
//固定的uuid
Socket.connect();
蓝牙设备连接成功后就可以实现发送和接收数据，通过数据流的方式将数据发送到蓝牙模块，根据命令代码执行相应的操作，实现开门动作。
打开智能手机APP先要输入账号和密码，登录成功后才能进入主界面。进入主控页面点击“手机蓝牙开门”就会搜索在附近的蓝牙设备，点击该设备会提示输入蓝牙的配对密码，密码正确就可以实现手机和蓝牙模块的连接和通讯。
对于门禁系统的设计、使用来讲，更注重安全性。本文设计的系统在技术上从绑定身份信息、绑定手机硬件信息和密码验证；在管控上，规定本栋楼的住户只能打开本栋楼大堂门等方面，来保证安全性，具有良好的应用前景。
在后续使用中，还可以对系统功能进行扩展，诸如电梯乘坐控制、电梯乘坐呼叫、访客管理系统、物业管理系统等。随着科技的发展，智能手机标配BLE必将成为时尚，智能手机等移动终端外设的市场需求将成级数倍增。
本文通过在某智能小区门禁系统改造项目中，对其现有的门禁系统进行分析、提出基于蓝牙技术的改造方案，实现了智能手机与原有门禁系统的连接，达到了智能手机蓝牙开门的目的。本案例系统硬件结构简单，软件使用和维护方便，具有可移植性，可广泛应用于已具有传统门禁系统的公司、小区等项目改造，具有广阔的市场前景。
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The Application of Using Mobile Phone Bluetooth to Open Door in Intelligent Community
【Abstract】This paper introduces the transformation project of access control system in an intelligent community, puts forward the transformation scheme based on smart phone bluetooth technology, realizes the connection between mobile phone and the original access control system, and achieves the purpose of using intelligent mobile phone bluetooth to open the door, and fi nally expounds the application prospect.
【Keywords】intelligent community; mobile phone bluetooth technology; opening door
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