基于生物識別的智能家居智能門鎖專利綜述

馬旗超

摘 要：文章以智能家居中的智能門鎖的專利申請為分析對象，重點分析全球及中國范圍內(nèi)關(guān)于基于生物識別的智能門鎖的申請信息、重要申請人、分支情況、技術(shù)發(fā)展狀況等信息。

關(guān)鍵詞：智能門鎖；生物識別；藍牙；家居；指紋；面；虹膜

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）35-0025-03

Abstract： Taking the patent application of smart door lock in smart home as the analysis object， this paper mainly analyzes the application information， important applicant， branch situation and technology development of the intelligent door lock based on biometric identification in the whole world and in China.

Keywords： intelligent door lock； biometric recognition； Bluetooth； home； fingerprint； face； iris

前言

門鎖是家的第一道安全屏障。無論是家庭中、公寓、集體宿舍、公司或一些公共場合，智能門鎖是幾乎每天我們都會用到的設(shè)備。智能門鎖大致可以分為：密碼鎖、指紋鎖、無線WiFi智能門鎖、門禁卡等。智能門禁系統(tǒng)是利用計算機技術(shù)、電子技術(shù)、精密電磁技術(shù)、智能卡技術(shù)來實現(xiàn)對用戶的身份識別，并控制機械門鎖是否打開。

密碼鎖是用戶通過預(yù)先設(shè)置密碼來識別用戶的身份信息；指紋鎖是通過指紋等生物特征來識別用戶的身份信息。無線WiFi智能門鎖是基于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并支持IOS或Android手機系統(tǒng)，并且還能與智能手表配合使。無線WiFi智能門鎖可以選客進門及遠程開門，可通過設(shè)計網(wǎng)絡(luò)發(fā)送開鎖密碼，快速生成“虛擬鑰匙”，在特定的時間段，讓客人與相關(guān)服務(wù)人員用其手機中的“虛擬鑰匙”進入家居。家居主人不在時，當訪客開門進入家居后，智能門鎖會給家居主人發(fā)送通知，提醒家中門鎖已開以及被誰打開。訪客離開后，家居主人也會收到相應(yīng)的通知。更便利的是，家居主人可以隨時取消“虛擬鑰匙”授權(quán)，確保家居安全。當其他人試圖打開門鎖的時候，家居主人也會及時獲得通知，從而采取相應(yīng)措施，更好地保護家庭及個人財產(chǎn)安全。智能門鎖還可配合攝像頭，將安防做得更精細。

本文以智能門鎖的專利申請為分析對象，重點分析全球及中國范圍內(nèi)關(guān)于智能門鎖的申請信息、重要申請人、專利布局、分支情況、技術(shù)發(fā)展狀況等信息。

1 智能門鎖的技術(shù)原理及分支情況

1.1 智能門鎖的技術(shù)基本原理

智能門鎖的系統(tǒng)是由智能監(jiān)控器和電子鎖具組成。二者異地放置，智能監(jiān)控器供給電子鎖具所需的電源并接收其發(fā)送的報警信息和狀態(tài)信息。智能門鎖涵蓋多種鎖具類型，不同類型的產(chǎn)品的核心技術(shù)各有不同。

指紋鎖的核心技術(shù)是生物識別技術(shù)。指紋是指手指末端上正面皮膚上凹凸不平的紋路，盡管指紋只是人體皮膚的一小部分，但是它蘊含大量的信息，這些紋路在圖案、交點上是各不相同的，在信息處理中將他們稱作“特征”，醫(yī)學(xué)上已經(jīng)證明這些特征對于每個手指都是不同的，而且這些特征具有唯一性和永久性，因此我們就可以把一個人同他的指紋對應(yīng)起來，通過比較他的指紋特征和預(yù)先保存的指紋特征，就可以驗證他的真實身份。

電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或芯片工作，從而控制機械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比比較高的產(chǎn)品。應(yīng)用較廣的電子密碼鎖以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。

電磁感應(yīng)鎖的感應(yīng)器里面有個線圈，一直在震蕩，相當于變壓器的初級線圈，卡里也有一個線圈，相當于變壓器的次級線圈，當兩個線圈靠近時，耦合產(chǎn)生電流，給卡供電，同時耦合過去詢問信號，卡應(yīng)答，符合條件就開門。

遙控鎖利用無線技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)、藍牙等無線信號實現(xiàn)門鎖與手機或遙控的連接。遙控鎖按物理設(shè)備可分為終端設(shè)備、集中控制器、門鎖、無線充電的發(fā)射模塊。首先，應(yīng)用設(shè)備（比如智能手機）與網(wǎng)絡(luò)控制中心通信，主要通過WiFi實現(xiàn)通信；其次，網(wǎng)絡(luò)控制中心與底層設(shè)備同輩，即，集中控制器與鎖具通信，主要通過WiFi、藍牙、紅外、射頻等。

1.2 智能門鎖的技術(shù)分支

通過對智能門鎖的專利文獻收集、標引和梳理，根據(jù)產(chǎn)品采用的核心技術(shù)的不同，將該領(lǐng)域大致可以分為三個分支：密碼鎖、生物識別、無線遙控。如表1所示。

1.3 基于密碼的智能門鎖

密碼鎖是相比于機械鎖，通過采用密碼的形式來防止用戶鑰匙丟失等問題。一個典型的密碼鎖案例（CN101864873A），具體內(nèi)容如下：智能電子門鎖，包括鎖芯、鎖膽及鑰匙，鎖芯的鎖孔內(nèi)裝有機械彈子，鎖膽上設(shè)有鑰匙孔，還包括控制單元、電源、按鍵開關(guān)及電控彈子，所述控制單元連接有匙碼讀取模塊及儲存模塊，電控彈子安裝于鎖芯的鎖孔內(nèi)，鎖膽側(cè)面設(shè)凹槽；鑰匙內(nèi)設(shè)有數(shù)碼芯片；在鑰匙插入鑰匙孔且控制單元上電時，如果密碼相同，則鑰匙正常開鎖，如果密碼信息不同，則閉鎖；其基本原理：在鑰匙插入鑰匙孔時，壓迫按鍵開關(guān)的開關(guān)位，使得按鍵開關(guān)閉合，控制單元上電，此時控制單元控制匙碼讀取模塊讀取鑰匙內(nèi)的數(shù)碼芯片的密碼信息，并與儲存模塊中的原密碼信息進行比較，如果密碼信息相同，則整個鎖具相當于機械鎖的結(jié)構(gòu)，鑰匙與機械彈子配合而正常開鎖；如果密碼信息不同，則控制單元會控制電控彈子彈入到凹槽內(nèi)，卡住鎖膽，令鎖膽不能轉(zhuǎn)動，從而達到閉鎖功能。

1.4 基于生物識別的智能門鎖

生物特征，比如：指紋、虹膜、聲紋等都可以唯一表示用戶的身份，相比于機械鎖或者密碼鎖更能體現(xiàn)出安全性、便利性。一個典型的案例（cn105023333），具體內(nèi)容如下：一種具有虹膜識別功能的智能門鎖，包括圖像捕捉單元、顯示單元、虹膜識別控制單元、信息存儲單元和門禁控制系統(tǒng)，圖像捕捉單元包括紅外光源和攝像頭模組，攝像頭模組包括鏡頭、濾光片和感光芯片，紅外光源是波長800nm-820nm或840nm-860nm的紅外光源，濾光片是波長800nm-820nm或840nm-860nm的濾光片。所述的具有虹膜識別功能的智能門鎖，濾光片布置在鏡頭與感光芯片之間。所述的具有虹膜識別功能的智能門鎖，虹膜識別控制單元包括虹膜識別模塊和圖像處理單元，攝像頭模組和顯示單元分別接虹膜識別控制模塊，虹膜識別控制模塊的輸出端接圖像處理單元的輸入端，圖像處理單元分別接信息存儲單元和門禁控制系統(tǒng)；圖像捕捉單元、顯示單元和虹膜識別模塊組成智能門鎖的室外子系統(tǒng)，圖像處理單元、信息存儲單元和門禁控制系統(tǒng)組成智能門鎖的室內(nèi)子系統(tǒng)。

1.5 基于遙控的智能門鎖

參見專利文獻（CN105957200）公開了一種智能門鎖，通過智能監(jiān)控系統(tǒng)進行拍照，將拍攝的圖像與系統(tǒng)存儲的家人圖像進行比對，判斷是否開門；以及通過將視頻發(fā)送給手機App的視頻播放模塊，用戶根據(jù)視頻情況，執(zhí)行相應(yīng)的動作。專利文獻（CN105825558）公開了一種通用性智能門鎖，當智能終端進入家用無線路由器的覆蓋范圍后，如果檢測到智能終端與家用路由器建立連接后，路由器生成開鎖請求，發(fā)送至服務(wù)器，所述服務(wù)器生成動態(tài)密碼發(fā)送至所述智能終端，輸入裝置接收所述動態(tài)密碼，并將所述動態(tài)密碼發(fā)送至所述服務(wù)器進行匹配，匹配正確時，所述服務(wù)器發(fā)送控制開鎖指令至控制裝置，由所述控制裝置控制電機鎖開鎖。專利文獻（CN106355706）功能一種智能門鎖系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含多個智能識別模塊，通過通過指紋、音頻、圖像等多種方式識別來訪者身份，將采集到的信息與數(shù)據(jù)庫中原有的信息進行比對，如果符合，則門自動打開，反之，門鎖錄用來訪者的信息，并通過WiFi同步給移動終端，用戶可以隨時知道家里來訪情況，下次來訪者上門時，信息自動匹配。

2 專利技術(shù)原創(chuàng)國分析

目前，智能家居的智能門鎖中生物識別技術(shù)是最為廣泛使用的，現(xiàn)針對智能家居門鎖中基于生物識別的智能門鎖的技術(shù)發(fā)展路線進行專利分析。

圖1是該領(lǐng)域中分支的數(shù)量對比圖，從圖中可以看出，一般以上的專利申請涉及基于指紋識別的智能門鎖，高于其他分支。比重其次的是基于面部識別的智能門鎖，然而，其他基于生物識別的智能門鎖涉及到聲紋、筆跡、靜脈、掌紋等相關(guān)生物特征。其原因主要是指紋是能夠標識人們身份的特征，也方便用戶的使用去進行解鎖，因此，基于指紋識別的研究也越來越多，導(dǎo)致了該分支下的專利申請量也應(yīng)該是最多的。

圖2是基于生物識別的智能家居中智能門鎖技術(shù)全球主要申請人的分布和排名情況，這代表了各公司在該領(lǐng)域的技術(shù)儲備和技術(shù)實力。從圖2可以看出，亞太天能、德施曼、成都普泰升、三星電子，這四家公司的智能門鎖是品牌門鎖，同時，在中國的銷售量也是排名前十之中，其中，亞太天能和德施曼，這兩家公司主要是以智能門鎖為主要業(yè)務(wù)。由圖2可知得出，在排名前十的申請人中，其中，國外有4家企業(yè)，其余5位為中國企業(yè)以及一位個人。雖然在排名前十的申請人中，有一半不是著名的跨國品牌公司，由圖可知，對于基于生物識別的智能門鎖的研究得到了很多家公司、企業(yè)的關(guān)注，他們也加入了基于生物識別智能門鎖的研究大軍中；換一個角度而言，基于生物識別的智能門鎖是主流智能門鎖的研究發(fā)展方向。同時，由于本次專利分析申請僅涉及智能家居中智能門鎖，未涉及門鎖結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，也未涉及智能家居中柜子鎖等，并不能夠完全反映出智能門鎖產(chǎn)業(yè)的趨勢圖。

圖3是基于智能家居智能門鎖技術(shù)全球?qū)＠暾埖膰壹暗貐^(qū)分布圖。從圖中可以看出，來自中國的專利申請占總申請量的86%，可見在該領(lǐng)域中，中國在這一方面的技術(shù)實力不容小覷。生物識別技術(shù)在2001年在全球迅速發(fā)展，申請人抓住該技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用于智能門鎖中。由于中國在鎖具領(lǐng)域發(fā)展最早且從事該行業(yè)的企業(yè)很多，前期儲備了優(yōu)厚的技術(shù)作為基礎(chǔ)，率先將生物識別技術(shù)引入到智能門鎖中，擁有大量的專利技術(shù)，他們一直處于該領(lǐng)域的前列，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展趨勢，并大力發(fā)展這一在智能門鎖領(lǐng)域適用性極高的生物識別方式。美國、韓國、日本和歐洲在生物識別技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)實力雄厚，但將生物識別技術(shù)引入到智能門鎖領(lǐng)域的重視程度不高，導(dǎo)致其在基于生物識別的智能門鎖的專利申請量遠遠不如中國多。

圖4為中國和全球?qū)＠鹉曜兓厔荨膱D中可以看出，在2010年之前，基于生物識別的智能門鎖的發(fā)展還是比較緩慢，在2010年-2012年，增長率有了提高。在2012年以后，基于生物識別的智能門鎖呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，其源于在2012年以后，由于微處理器和電子元器件的成本下降，精度得到提高，將生物識別技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域的需要旺盛，從而導(dǎo)致在2012年以后，對基于生物識別的智能門鎖的專利申請量暴增。相比于國外，由于中國在鎖具領(lǐng)域歷史悠久且從事該行業(yè)的企業(yè)很多，對基于生物識別的智能門鎖重視程度很高，擁有大量的專利技術(shù)，且基本上壟斷了智能門鎖的行業(yè)。

3 結(jié)束語

本文詳細梳理了智能家居中智能門鎖各技術(shù)分支的發(fā)展情況，并對涉及智能家居中智能門鎖各技術(shù)分支的核心專利和重要申請人進行分析，有助于審查員全面了解智能家居中智能門鎖的基本發(fā)展態(tài)勢，對涉及智能家居中智能門鎖領(lǐng)域的審查工作有較大幫助。

參考文獻：

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