整合TCP/IP、CAN总线、ZigBee、智能卡和PoE供电技术，实现高可靠性、低功耗的智能门锁系统。通过分布式架构设计，实现低功耗（＜0.1W）、高可靠（Mesh自修复）和强安全（动态密钥加密）等

原创已于 2025-12-03 19:53:24 修改 · 267 阅读

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#门禁 #智能锁 #联网锁 #指纹锁 #无线锁

于 2025-12-03 19:52:28 首次发布

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无线联网门锁系统方案书

本方案整合TCP/IP、CAN总线、ZigBee、智能卡和PoE供电技术，实现高可靠性、低功耗的智能门锁系统。系统架构分为4层：

核心设备功能详解

设备类别	设备名称/型号	核心功能与技术参数	方案价值
控制核心	智能门锁主控机 DAIC-MS-MB	通信：上行TCP/IP，下行CAN总线。供电：标准PoE（802.3af/at），简化布线。带载：单机可挂载32个无线网关，稳定支持数百把门锁。存储：本地缓存100万条记录，网络中断时不丢数据。运维：支持远程固件升级。	承上启下：汇聚ZigBee网络数据，通过以太网回传，是系统的可靠性关键。
网络枢纽	无线网关 DAIC-Z-ZG	通信：上行CAN总线，下行ZigBee 3.0。覆盖：理论距离10米，穿墙后需实测，建议密集部署。组网：ZigBee支持自组网，单点故障不影响系统。	灵活扩展：免布线无线覆盖，轻松将传统门锁区域接入物联网系统。
身份终端	无线联网门锁 DAIC-MS-WX	认证：支持M1/CPU卡、身份证（选配）。无线：ZigBee通信，电池供电（4节AA电池），续航>1年。脱机：本地存储500张卡权限，断网仍可正常工作。安全：白名单/黑名单机制，非法卡尝试报警。运维：低电量预警，远程升级。	安全便捷：终端用户感知友好，安全有保障，运维成本极低。
管理大脑	系统管理软件 DAIC-MS-SF	平台：B/S架构，支持SQL Server数据库。权限：精细化权限管理（人、门、时间段）。实时监控：门锁状态（开/关/常开/报警）、电池电量、在线状态。集成：提供丰富API/SDK，支持与HR、微信小程序等第三方系统对接。数据共享：可通过接口与第三方系统同步用户白名单。	智慧核心：实现“一站式”管理，是企业数字化入口的指挥

1.本系统采用四层分布式架构设计，各模块职责清晰、通信可靠、扩展性强：

层级	设备/组件	功能定位
1. 应用层	后台服务器软件（DAIC-MS-SF）+ 微信小程序	权限管理、用户配置、日志分析、第三方对接
2. 控制层	主控机 DAIC-MS-MB	网络汇聚、指令转发、固件升级、数据缓存
3. 传输层	CAN 总线 + ZigBee 无线网关（DAIC-Z-ZG）	高抗干扰有线连接 + 低功耗无线覆盖
4. 终端层	无线联网门锁 DAIC-MS-WX	执行开锁动作、本地识别、脱机运行

flowchart TD
subgraph A [管理云平台]
D[中心管理服务器 DAIC-MS-SF]
end

subgraph B [区域控制层]
A1[主控机 DAIC-MS-MB TCP/IP + PoE]
A2[主控机 DAIC-MS-MB TCP/IP + PoE]
end

subgraph C [无线汇聚层]
B1[无线网关 DAIC-Z-ZG CAN总线]
B2[无线网关 DAIC-Z-ZG CAN总线]
B3[无线网关 DAIC-Z-ZG CAN总线]
end

subgraph D [终端执行层]
C1[智能门锁 DAIC-MS-WX]
C2[智能门锁 DAIC-MS-WX]
C3[智能门锁 DAIC-MS-WX]
C4[......]
end

D -- TCP/IP以太网 --> A1
D -- TCP/IP以太网 --> A2

A1 -- CAN总线 --> B1
A1 -- CAN总线 --> B2
A2 -- CAN总线 --> B3

B1 -- ZigBee无线 --> C1
B1 -- ZigBee无线 --> C2
B2 -- ZigBee无线 --> C3
B3 -- ZigBee无线 --> C4

2. 关键技术实现

核心能力全景图解：

功能模块	描述	应用场景举例
微信小程序联动	用户可通过手机扫码或点击按钮远程开锁	宿管老师远程放行晚归学生；领导临时接待客人
SDK 开放接口	提供 RESTful API / WebSocket / DLL SDK 等形式	与 OA 系统联动，入职即自动开通权限
数据库引擎 MS SQL Server 2012+	支持千万级用户与亿级日志存储	高校万人规模宿舍管理无压力
多线程并发处理	单服务器可并发处理上千把锁的数据请求	大型企业上下班高峰期批量打卡不影响性能
第三方平台无缝对接	支持 HR、HIS、MOP、PMS、智慧校园平台集成	医院护士站门禁随排班表自动调整权限
用户数据共享机制	第三方系统发卡 → 自动加入门禁白名单	学生注册校园卡后无需二次录入即可开门

2.1 通信协议栈

TCP/IP：
- 云端服务器与网关间采用MQTT协议（轻量级物联网协议），实现指令下发与状态上报。
- 传输层使用TLS加密，保障数据安全。

| 帧头 | 目标地址 | 源地址 | 指令类型 | 数据长度 | 数据域 | 校验 |

CAN总线：
- 网关与消防/安防设备（如摄像头）间通信，抗干扰性强，速率1Mbps（最大传输距离40米）。
- 帧格式：标准11位标识符，优先级仲裁冲突。
ZigBee：
- 门锁终端与网关间采用ZigBeeZigBee 3.03.0协议（2.4GHz2.4GHz频段），Mesh组网支持自动路由。
- 低功耗设计：休眠电流≤$1\mu$A，唤醒时间15ms。

{
"cmd": "unlock",
"lock_id": "D001",
"card_id": "12345678",
"timestamp": 1620000000
}

2.2 智能卡认证

门锁集成ISO/IECISO/IEC 1444314443 TypeType AA读卡器，支持MIFARE Classic 1K卡片。
三重认证流程：
1. 卡片UID校验
2. 动态密钥挑战响应（AES-128加密）
3. 云端权限同步（在线模式）/本地缓存（离线模式）

智能卡 → 门锁终端 (ZigBee) ↔ 区域控制器 (CAN总线/TCP/IP) ↔ 中央服务器 (TCP/IP)

2.3 PoE供电设计

采用IEEEIEEE $802.3$af标准（15.4W）：
- 网关通过PoE交换机受电（输入：48V DC）。
- 门锁终端通过PoE分离器输出12V DC（转换效率≥90%）。
冗余设计：门锁内置2600mAh2600mAh锂电池，断电续航72小时。

3. 硬件选型

模块	型号	参数
主控MCU	STM32F407VGT6	ARM Cortex-M4，CAN 2.0B，硬件加密引擎
ZigBee模组	TI CC2652R	支持ZigBee 3.0，+20dBm发射功率，128KB RAM
PoE分离器	TPS23753A	符合802.3af，12V/1.2A输出
智能卡读卡器	RC522	13.56MHz，读写距离≤5cm

4. 软件流程

mermaid

graph TD A[用户刷卡] --> B{在线模式？} B -->|是| C[ZigBee上传网关→云端认证] B -->|否| D[本地缓存权限验证] C/D --> E[认证通过？] E -->|是| F[电磁锁开启] E -->|否| G[声光报警] H[网关] -- CAN总线 --> I[联动消防设备]

5. 核心优势

低功耗：ZigBee+PoE组合，门锁待机功耗<$0.1$W。
高可靠：CAN总线抗电磁干扰，ZigBee Mesh自修复。
强安全：智能卡动态密钥+TCP/IP端到端加密。
易部署：单根网线同步解决供电（PoE）与通信（TCP/IP）。

六、典型应用场景落地建议

场景	配置优化建议	特色功能应用
高校学生宿舍	按楼栋部署主控机，每层设 1～2 个 ZigBee 网关	结合学籍系统自动授权，寒暑假期间自动冻结权限
企业办公室	主控机部署于机房，门锁覆盖会议室、档案室等重点区域	上下班考勤联动，迟到早退自动记录
政府机关大楼	分区管理，不同部门设置独立权限域	支持身份证实名核验，符合《反恐法》要求
医院员工宿舍	对接 HIS 系统，医护人员按科室分配权限	夜班人员夜间通行记录可追溯
智慧园区公寓	支持微信小程序远程开门 + 临时密码分享	方便房东管理租客，提升运营效率