本發(fā)明涉及低功耗廣域網(wǎng)LPWAN技術(shù)及信息安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于低功耗廣域網(wǎng)LPWAN的人員定位安全管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

辦公場(chǎng)所由于區(qū)域功能性不同，為了保證各個(gè)區(qū)域的文件安全和保密性，需要對(duì)不同的辦公人員設(shè)置不同的進(jìn)入權(quán)限，如財(cái)務(wù)辦公室、服務(wù)器機(jī)房、實(shí)驗(yàn)室及檔案室等，這些區(qū)域都需要對(duì)人員進(jìn)入權(quán)限進(jìn)行管控。

目前傳統(tǒng)的人員安全權(quán)限管理主要使用集成電路IC卡或身份識(shí)別ID卡、或者指紋錄入識(shí)別等方式作為人員身份標(biāo)識(shí)，進(jìn)行安全權(quán)限驗(yàn)證，在每個(gè)需要驗(yàn)證的位置放置一個(gè)讀取終端用以收集信息，驗(yàn)證通過后控制相應(yīng)開關(guān)，并需要人員進(jìn)行主動(dòng)操作，當(dāng)系統(tǒng)應(yīng)用的場(chǎng)景大、關(guān)聯(lián)設(shè)備多時(shí)，需要用戶反復(fù)地進(jìn)行驗(yàn)證操作，造成不便，且多個(gè)讀取終端形成組網(wǎng)時(shí)，電源及網(wǎng)絡(luò)布線十分繁雜，不便于統(tǒng)一維護(hù)，對(duì)于安全要求更高的應(yīng)用場(chǎng)景，需要實(shí)時(shí)對(duì)人員進(jìn)行定位，但傳統(tǒng)人員安全權(quán)限管理系統(tǒng)不能滿足。

為了實(shí)現(xiàn)人員安全管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，室內(nèi)需實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)連接的方式包括廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)兩種，廣域網(wǎng)主要借助電信運(yùn)營商的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，如3G、4G和GPRS等，這幾種方式均需要給運(yùn)營商支付高額度的通訊費(fèi)用，長期使用會(huì)耗費(fèi)大量的通訊成本；局域網(wǎng)連接方式主要有藍(lán)牙、WIFI和Zibee等，在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境下，無線路由器的信號(hào)衰減嚴(yán)重，為此需要布置大量的無線路由器，同樣無法解決通訊成本高的問題。

低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)LPWAN是為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中通信場(chǎng)景優(yōu)化的，由電池供電的，低速率、超低功耗、低占空比的，以星型網(wǎng)絡(luò)覆蓋的，支持單節(jié)點(diǎn)最大覆蓋可達(dá)100公里的蜂窩匯聚網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。

基于上述問題及技術(shù)背景，本發(fā)明提出了基于低功耗廣域網(wǎng)LPWAN的人員定位安全管理系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明意在解決上述傳統(tǒng)的人員安全權(quán)限管理系統(tǒng)中存在的多重驗(yàn)證操作繁瑣、無法實(shí)時(shí)定位追蹤、維護(hù)成本高、安全性低下的問題，提出了一種基于低功耗廣域網(wǎng)LPWAN的人員定位安全管理系統(tǒng)，對(duì)室內(nèi)區(qū)域進(jìn)入權(quán)限進(jìn)行管理，并且通過人員實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位實(shí)現(xiàn)室內(nèi)區(qū)域的自動(dòng)安全監(jiān)控，真正實(shí)現(xiàn)室內(nèi)低功耗、低成本和大區(qū)域的人員安全管理。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

基于低功耗廣域網(wǎng)LPWAN的人員定位安全管理系統(tǒng)，其特征在于，包括鑰匙終端、門鎖終端、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器。

所述的鑰匙終端包括主控模塊、LPWAN通訊模塊、身份識(shí)別模塊、反饋模塊和電源模塊。

所述的鑰匙終端其主控模塊負(fù)責(zé)控制身份識(shí)別模塊和LPWAN通訊模塊，對(duì)收發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密算法處理，負(fù)責(zé)控制反饋模塊做出響應(yīng)指令；LPWAN通訊模塊負(fù)責(zé)根據(jù)主控模塊發(fā)出的控制指令進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)；身份識(shí)別模塊負(fù)責(zé)接收主控模塊的控制指令采集用戶身份信息，并將信息反饋給主控模塊進(jìn)行進(jìn)一步處理；反饋模塊負(fù)責(zé)接收主控模塊發(fā)來的控制指令，控制指示燈做出反應(yīng)；電源模塊負(fù)責(zé)為主控模塊、LPWAN通訊模塊、身份識(shí)別模塊和反饋模塊進(jìn)行供電。

所述的門鎖終端包括主控模塊、LPWAN通訊模塊、響應(yīng)模塊和電源模塊。

所述的門鎖終端其主控模塊負(fù)責(zé)控制LPWAN通訊模塊收發(fā)信息，對(duì)信息數(shù)據(jù)源進(jìn)行合法性驗(yàn)證，并控制響應(yīng)模塊做出開關(guān)鎖指令；LPWAN通訊模塊與外部通訊設(shè)備通過無線信號(hào)連接，接收到外部傳來的工作數(shù)據(jù)傳至主控模塊進(jìn)行驗(yàn)證；響應(yīng)模塊負(fù)責(zé)接收主控模塊的控制指令，完成開關(guān)鎖動(dòng)作；電源模塊負(fù)責(zé)為門鎖終端內(nèi)的主控模塊、LPWAN通訊模塊和響應(yīng)模塊供電。

所述的電源模塊供電模式為內(nèi)置電源模式，所述的鑰匙終端和門鎖終端功耗低，內(nèi)置電源可長期使用，為整個(gè)運(yùn)作系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)電能，使各模塊穩(wěn)定工作。

基于低功耗廣域網(wǎng)LPWAN的人員安全管理系統(tǒng)，其各部分連接的工作原理如下:

（1）鑰匙終端用于采集人員標(biāo)識(shí)信息，并通過網(wǎng)關(guān)傳至服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)該信息進(jìn)行加密并存儲(chǔ)，當(dāng)使用者攜鑰匙時(shí)，先通過鑰匙終端連接網(wǎng)關(guān)向服務(wù)器發(fā)送身份標(biāo)識(shí)信息，服務(wù)器接收到驗(yàn)證請(qǐng)求后，驗(yàn)證通過，確認(rèn)該人員安全權(quán)限信息；

（2）服務(wù)器通過網(wǎng)關(guān)發(fā)送當(dāng)前人員的安全權(quán)限級(jí)別和動(dòng)作指令，網(wǎng)關(guān)將信息傳至門鎖終端和鑰匙終端；

（3）門鎖終端執(zhí)行開關(guān)指令，鑰匙終端持續(xù)發(fā)送定位數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器；

（4）服務(wù)器記錄鑰匙終端的定位數(shù)據(jù)及門鎖終端執(zhí)行指令的結(jié)果；

（5） 所述的人員安全管理系統(tǒng)在網(wǎng)關(guān)覆蓋范圍內(nèi)運(yùn)行，自動(dòng)監(jiān)控鑰匙終端是否離開監(jiān)控范圍，當(dāng)鑰匙終端處于網(wǎng)關(guān)覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，鑰匙終端經(jīng)驗(yàn)證身份信息后會(huì)持續(xù)發(fā)送定位信息，當(dāng)使用者離開網(wǎng)關(guān)覆蓋范圍時(shí)，鑰匙終端停止發(fā)送數(shù)據(jù)，服務(wù)器停止對(duì)該鑰匙終端記錄定位并使安全權(quán)限失效。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)人員管理自動(dòng)化，全面使用LPWAN通訊技術(shù)，易于建設(shè)和部署上線，后期維護(hù)成本低,可根據(jù)大、中、小型應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)際需求設(shè)置網(wǎng)關(guān)的通訊功率、數(shù)量，控制覆蓋范圍；搭配不同控制裝置完成不同動(dòng)作任務(wù),后期亦可按需求增加、減少網(wǎng)關(guān)數(shù)量從而拓展、縮小系統(tǒng)規(guī)模，靈活性高；網(wǎng)關(guān)形成的獨(dú)立組網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)隔離，門鎖終端、鑰匙終端與網(wǎng)關(guān)間使用加密通訊，安全性高；系統(tǒng)整體功耗要求極低，單個(gè)鑰匙終端和門鎖終端可工作數(shù)年無需進(jìn)行維護(hù)。

附圖說明

圖1是鑰匙終端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是門鎖終端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提出了基于低功耗廣域網(wǎng)LPWAN的人員定位安全管理系統(tǒng)，本發(fā)明包括鑰匙終端、門鎖終端、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器。

所述的鑰匙終端如圖1所示，鑰匙終端包括1-1主控模塊、1-2LPWAN通訊模塊、1-3身份識(shí)別模塊、1-4反饋模塊、1-5電源模塊，鑰匙終端各模塊運(yùn)作原理如下：

a.所述1-1主控模塊與1-2LPWAN通訊模塊、1-3身份識(shí)別模塊、1-4反饋模塊、1-5電源模塊連接，1-1主控模塊負(fù)責(zé)控制1-2LPWAN通訊模塊和1-3身份識(shí)別模塊，對(duì)收發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密算法處理；

]b.所述1-2LPWAN通訊模塊負(fù)責(zé)與網(wǎng)關(guān)連接，根據(jù)1-1主控模塊發(fā)出的控制指令進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)；

c.優(yōu)選的，所述1-3身份識(shí)別模塊采用指紋收集身份標(biāo)識(shí)信息，1-3身份識(shí)別模塊負(fù)責(zé)接收1-1主控模塊的控制指令采集用戶身份信息，并將信息反饋給1-1主控模塊進(jìn)行進(jìn)一步處理；

d.所述1-4反饋模塊負(fù)責(zé)接收1-1主控模塊發(fā)來的控制指令數(shù)據(jù)，控制鑰匙終端上的指示燈發(fā)出反饋信息，并將執(zhí)行結(jié)果反饋到1-1主控模塊，所述鑰匙終端的指示燈，當(dāng)身份檢驗(yàn)成功正常使用時(shí)，指示燈亮綠燈提醒使用者，否則將亮紅燈提醒使用者；

e.優(yōu)選的，1-5電源模塊為內(nèi)置電源，由于鑰匙終端功耗低，電源功耗低可長期使用，1-5電源模塊負(fù)責(zé)為1-1主控模塊、1-2LPWAN通訊模塊、1-3身份識(shí)別模塊和1-5反饋模塊進(jìn)行供電。

所述的門鎖終端如圖2所示，門鎖終端包括2-1主控模塊、2-2LPWAN通訊模塊、2-3響應(yīng)模塊、2-4電源模塊，門鎖終端各模塊運(yùn)作原理如下：

f.所述2-1主控模塊控制2-2LPWAN通訊模塊收發(fā)信號(hào)，并處理接收到的信號(hào)指令，根據(jù)處理結(jié)果控制2-3響應(yīng)模塊工作；

g.所述2-2LPWAN通訊模塊負(fù)責(zé)與網(wǎng)關(guān)連接，根據(jù)2-1主控模塊發(fā)出的控制指令進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)；

h.所述2-3響應(yīng)模塊從2-1主控模塊處接收工作指令，根據(jù)指令向開關(guān)裝置發(fā)送開關(guān)信號(hào)，并將執(zhí)行結(jié)果反饋給2-1主控模塊，所述的開關(guān)裝置，在外部預(yù)留接口與智能鎖連接；

i.優(yōu)選的，2-4電源模塊為內(nèi)置電源，由于門鎖終端功耗低，電源功耗低可長期使用，2-4電源模塊負(fù)責(zé)為2-1主控模塊、2-2LPWAN通訊模塊、2-3響應(yīng)模塊進(jìn)行供電。

本發(fā)明人員定位安全權(quán)限管理系統(tǒng)工作流程如圖3所示步驟：

步驟S101：人員通過鑰匙終端發(fā)送人員身份標(biāo)識(shí)信息；

步驟S102：網(wǎng)關(guān)接收人員身份標(biāo)識(shí)信息并向服務(wù)器請(qǐng)求驗(yàn)證；

步驟S103：服務(wù)器收到驗(yàn)證請(qǐng)求，對(duì)人員身份標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行驗(yàn)證，若驗(yàn)證通過，確認(rèn)該人員安全權(quán)限信息，進(jìn)入步驟S104；若驗(yàn)證不通過，進(jìn)入步驟S105；

步驟S104：服務(wù)器通過網(wǎng)關(guān)發(fā)送當(dāng)前人員的安全權(quán)限級(jí)別和動(dòng)作指令；

步驟S105：網(wǎng)關(guān)將信息傳至鑰匙終端和門鎖終端；

步驟S106：門鎖終端執(zhí)行開關(guān)指令，鑰匙終端持續(xù)發(fā)送定位數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器；

步驟S107：服務(wù)器記錄該鑰匙終端定位數(shù)據(jù)；

步驟S108：監(jiān)控鑰匙終端是否離開監(jiān)控范圍，若是離開監(jiān)控范圍，進(jìn)入步驟109，若不是離開監(jiān)控范圍回到步驟S104；

步驟S109：鑰匙終端停止發(fā)送數(shù)據(jù)，服務(wù)器停止對(duì)該終端記錄定位并使安全權(quán)限失效。

結(jié)合附圖1、附圖2本發(fā)明人員定位安全管理系統(tǒng)的具體操作步驟如下。

優(yōu)選的，所述的鑰匙終端具有唯一的ID,使用者在首次使用鑰匙終端前，需在指紋識(shí)別區(qū)按壓指紋，輸入個(gè)人的身份信息和錄入指紋，該信息數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)傳至服務(wù)器，通過主網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)經(jīng)由1-1主控模塊的IC進(jìn)行AES、DES、3DES、RSA、DSA、ECC、MD5、SHA1、HMAC算法進(jìn)行加密，加密后的數(shù)據(jù)由1-2LPWAN通訊模塊進(jìn)行收發(fā)，使個(gè)人身份與智能鑰匙唯一對(duì)應(yīng)。

當(dāng)使用者攜帶鑰匙終端進(jìn)行操作使用前，需在鑰匙終端的身份識(shí)別區(qū)進(jìn)行指紋識(shí)別，當(dāng)鑰匙終端處在主網(wǎng)關(guān)信號(hào)接收范圍內(nèi)，鑰匙終端的1-2LPWAN通訊模塊會(huì)向主網(wǎng)關(guān)發(fā)送經(jīng)1-1主控模塊的IC加密后的身份驗(yàn)證信息，將該信息與1-3身份識(shí)別模塊接收到的指紋信息進(jìn)行匹配識(shí)別，1-1主控模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼分析，確定指紋信息與鑰匙終端加密ID對(duì)應(yīng)后，將信息傳送到1-4反饋模塊，1-4反饋模塊接收到指令后，鑰匙終端上指示燈將亮綠燈，表示可正常使用，否則將亮紅燈提示。

當(dāng)使用者進(jìn)行上述操作身份驗(yàn)證成功后，鑰匙終端中1-2LPWAN通訊模塊隨即開始有時(shí)間間隔的發(fā)送加密后的ID給多個(gè)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行三角測(cè)算，從而得出位置信息，完成定位的目的，定位信息傳到服務(wù)器進(jìn)行記錄，同時(shí)1-3LPWAN通訊模塊也將通過1-1主控模塊傳送至反饋模塊，1-4反饋模塊接收到指令后，鑰匙終端上指示燈將亮綠燈，表示可正常使用，否則將亮紅燈提示。

室內(nèi)場(chǎng)所設(shè)置有多個(gè)網(wǎng)關(guān)，不同的網(wǎng)關(guān)控制不同范圍區(qū)域，當(dāng)使用者攜帶鑰匙終端走到擁有進(jìn)入權(quán)限區(qū)域門的有效范圍時(shí)，鑰匙終端的1-2LPWAN通訊模塊將信息數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)分析將工作數(shù)據(jù)傳送給門鎖終端，門鎖終端的2-2LPWAN通訊模塊接收到工作數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)交由2-1主控模塊驗(yàn)證數(shù)據(jù)源的合法性，解析得到開關(guān)鎖的工作指令，然后通知2-3響應(yīng)模塊執(zhí)行工作指令，2-1主控模塊確認(rèn)完成信息后經(jīng)2-2LPWAN通訊模塊向網(wǎng)關(guān)發(fā)送反饋信息傳至服務(wù)器和鑰匙終端。

此時(shí)鑰匙終端也收到反饋回來的信息由1-2LPWAN通訊模塊傳送給1-1主控模塊，再由1-1主控模塊將指令發(fā)送給1-4反饋模塊，1-4反饋模塊接收到指令后若門正常打開則指示燈將亮綠燈表示操作正常，否則將亮紅燈提示。

以上所述為本發(fā)明的最佳實(shí)施例，并不作為對(duì)本發(fā)明的限制，凡在本發(fā)明的精神和原理范圍內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均屬本發(fā)明包含的保護(hù)范圍內(nèi)。