摘要：随着近年来科学技术的创新进步，带动了物联网技术的蓬勃发展，物联网被广泛的用于越来越多的行业，其中在日常生活中被人们所熟知的就是物联网门锁，在拥有安全功能的基本保障下，还可以进行智能控制。本文通过研究对基于harmonyOS的物联网门锁进行实例分析，研究物联网门锁的优点，将NFC功能与解锁相结合，利用NFC的精确性和稳定性，使该物联网门锁在密码不泄露的情况下，将难以破解。

关键词：NFC；微信小程序；物联网门锁；云端控制

1.引言

物联网起源于信息科学技术产业的第三次革命，随着近年来的发展，物联网慢慢的浮现在人们的视野中。随着电子技术和网络通信技术的不断发展，安全与便捷的门锁产品已成为人们迫切的需求。根据对物理门禁控制市场的调查研究表明，超过70％的最终用户和80％的行业受访者认为，在未来3年～5年内，他们希望以手机、钥匙牌、标签或凭证卡等方式替代现在的传统开门方式[1]。基于harmonyOS系统的物联网门锁，是一款基于目前流行的harmonyOS系统，利用嵌入式技术、传感器技术、Wi-Fi通信技术、华为云、手机APP等实现的一款智能物联网门锁，主要解决当前物联网门锁的一些缺点，比如：防盗能力低、不能联动、安全性差、便捷性差等问题。

2.物联网门锁与应用前景

时代正在经历着一个相同的变化。当所有的东西都进行联网化、云端化、智能化以后，传感信息送到云端，就带来了AI快速的进化。人工智能就指日可待了。这个市场非常地巨大，它有一个非常细的解决方案营销[2]。预计2025年我国智能门锁行业需求量会达到5000万套。

据相关报告显示，目前我国门锁行业总产值超过600亿元，其中智能门锁产值在2016年达60亿元以上。中国有14亿人口，其中3人及以上的家庭存在着更新门锁为智能锁的需求，智能锁的市场巨大，充满了机会。

在未来的发展中，智能家居在与物联网技术融合方面必须加强，保障智能家居的更丰富的类型、更加多样的功能，带给人们更好的生活体验[3]。首当其冲的就是处于家庭与外界交互的门锁上，物联网门锁不仅具备常规锁的安全，还更加的便利，不用携带钥匙，只需要一部手机，即可进出自由。目前市场中，缺少此种类型的产品，因此，本设备的未来前景将会非常不错。

3.系统组成

本文设计目标是为改善传统门锁的磨损与钥匙不匹配问题，让户主手持一部手机就能自由进出房间，不必在为忘记带钥匙而烦恼，在忘记携带手机的情况下也可以键盘解锁。

在城市化进程飞速发展的科技社会，智能设备的应用与发展，从根本上提高了社会居民的生活质量。通常，人们使用的家用门锁多为机械锁，需与其完全匹配的钥匙才能将门锁开启，但机械锁在安全性能方面有所缺失，钥匙丢失现象常有发生，且开锁公司与职业小偷可在短时间内将家用门锁进行破解，门锁安全性难以保证[4]，这套物联网门锁在安全上面充分解决了这部分的需求，在节约成本的同时也更加方便使用。

现阶段，随着物联网时代来临，出现智能门锁，智能门锁和机械锁在功能上具有相同性，都是保障家里安全，但是智能锁大部分不会使用钥匙，只要输入密码或者指纹就能开启，无须担心钥匙乱放而不能进入家门，其安全性相对较高[5]。该物联网门锁通过NFC“碰一碰”的方式实现解锁，实现一部手机自由通行房门。

NFC模块相比传统的蓝牙4.0版本的耗电更少，更节约能源，NFC不需要非常繁琐的步骤，只需要将手机NFC模块与BearPi-HM Nano主板NFC模块“碰一碰”，即可实现NFC解锁功能，且解锁速度在十分之一秒左右。

4.硬件组成

该物联网门锁有硬件与软件部分组成，其中硬件部分有：锁头，BearPi-HM Nano主板，继电器，手机以及一些必要的辅助元件。

锁头用于对BearPi-HM Nano主板对WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_2引脚发送的信号作出相应的反应，当发送信号为高电平时，则触发开启锁头功能，当发送信号为低电平时，则触发关闭锁头功能，

BearPi-HM Nano主板上有物联网门锁的主要功能模块：NFC模块。NFC模块主要用于对手机端的NFC模块发出的密码数组进行捕获，然后与设定的开锁密码进行比较，若密码一致，则控制主板向WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_2引脚发送高电平，进而控制锁头的开启与关闭状态。

继电器模块主要用于将BearPi-HM Nano主板供给的电压转换到锁头所需要的电压，使得物联网门锁的配置更加安全。

手机端主要用于NFC输入密码，通过手机提前在手机APP NFC Tools PRO上输入密码，然后将手机NFC模块贴近BearPi-HM Nano主板NFC模块，在主板NFC模块成功读取到输入密码后，将输入密码与解锁密码数组比较，正确则开锁，没有失误限制，因为手机端NFC模块存在读取信息期间突然断开会导致解锁中断，因此会存在解锁误差。

5.软件组成

该物联网门锁的一大亮点是采用手机端的NFC软件来和BearPi-HM Nano主板上的NFC模块来进行近场通信，其可以在彼此靠近的情况下进行数据交换。通过软件编程，编写出NFC触发的各项条件（核心触发条件为手机端NFC软件上的密码与BearPi-HM Nano主板上的NFC模块密码相同），当手机端NFC软件写出的密码与在BearPi-HM Nano主板上的NFC模块所读取到的密码相等时，把电流传感器的触发信号传至BearPi-HM Nano主板上，此时，就可以对该物联网门锁进行控制。该物联网门锁在软件上利用Ubuntu的开发环境，程序通过串口烧录到BearPi-HM Nano主板。

6.成果

该物联网门锁的出现就是为了使人们的开锁方式更加的便捷、迅速，同时进一步提高门锁的安全性能。在门锁中加入NFC功能，这完全改变了平时传统的开锁方式，只需用手机一扫，就能完成解锁，未来将这种解锁方式运用在医院、实验室等对卫生要求高的局域，可以大大减少人直接对锁的接触，进而提高工作人员的安全。

7.结语

相比传统机械锁而言，该物联网门锁只需要一部手机即可自由的控制门锁的状态，在没携带手机的情况下，也可通过矩阵键盘解锁，相比较市场上大部分的智能门锁，该物联网门锁则相对要轻便，可在户主门上占用小部分体积的情况下就能实现如此功能。

该物联网门锁成本较低，在鸿蒙系统较高的安全性下，将安全与便利充分发挥，在安全与便利的优势下，可吸引到越来越多的年轻人来选择。

参考文献

[1]贾丽娟，荆雪纯，王兴.基于二代身份证开锁的物联网电子门锁系统开发[J].内蒙古科技与经济，2017（08）：57-60.

[2]江常永.物联网时代智能门锁的创新发展[J].中国公共安全，2020（04）：132-134.

[3]房雅珉.关于物联网在智能家居中的应用与发展[J].居舍，2022（13）：32-35.

[4]赵朝.物联网智能家居发展探究[J].智能建筑与智慧城市，2021（10）：129-130.

[5]汪晓帆.论物联网在智能家居方面应用及发展趋势[J].现代营销（经营版），2020（09）：68-69.