CN109920116A - 一种基于vlan-id规范的楼宇可视门禁设计方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VLAN‑ID规范的楼宇可视门禁设计方法及***，采用IEEE802.1Q虚拟局域网VLAN‑ID标签，创新一种楼宇单元无交换设备的“虚拟交换”机制，实现了楼宇可视对讲功能；同时，基于IEEE802.1Q单元虚拟局域网与住户局域网两种体制之间的标准转换，通过每户唯一的VLAN‑ID标识与该户多个设备IP地址信息关联，从而奠定了基于门禁可视对讲控制***实现智慧家居建设的网络化基础，扩大了应用功能并提高了住户的体验效果；并且，依据住户VLAN‑ID标识映射出的“录像道码区间序号”音像数据，结合住户多维数字信息，可以判别进出人员的属性，为保障居家安全提供音像追溯，实现了城市社区物业的智慧化管理。

Description

一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法及***

技术领域

本发明涉及楼宇可视门禁监控网络通信技术领域，具体来说，涉及一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法及***。

背景技术

当今楼宇门禁控制***，已经属于楼宇建筑的标配设备。楼宇门禁控制***，一般分为门禁对讲***和门禁可视对讲***两种，本发明研究的门禁设计技术属于后者。

楼宇门禁控制***，一般由一台“门口机”和若干台“住户机”以及楼宇交换机、楼层分线机组成。楼宇门口机安装在楼宇的单元门口，住户机安装在本单元各个住户室内，楼宇交换机紧邻门口机、楼层分线机紧邻住户。楼宇门禁控制***主要功能是管理楼宇单元门的开启，提供于户主/客人的开门方式，一般常用的有密码开门、IC卡开门功能。而客人的来访，一般由户主确认后，由主人控制开门。客人身份的确认方式，常规技术有语音对讲和可视对讲两种。

在国内，楼宇门禁控制***的发展经过了三个阶段，见图1。1992年至1996年为第一阶段，本阶段门禁控制***基本全部采用的是模拟通信控制技术；1997年至2000年为第二阶，该阶段门禁控制***基本上采用了数字通信CPU控制技术；2000年至今为第三阶段，楼宇门禁控制***基本上采用网络通信技术，具有先进标志的是采用嵌入式操作***以及门禁的指纹和“刷脸”控制技术。

纵观楼宇门禁控制***的发展，第一阶段的门禁控制***，当一台门口机与若干台住户机通信时，通常情况是采用模拟信号调制、解调技术；第二阶段一般采用数字总线技术；而第三阶段(当前)的门禁控制***，基本上都是通过采用交换机信息转换技术，见图2。单元门口机首先通过楼宇交换机联接到各层的分线机，再由各层的分线机联接到各层户主的住户机。一般而言，住宅楼宇有几层，交换机既配备几个端口，一层有几户，各层的分线机就应配备几个分线口。

从图2中可以看出：

1)当楼层多或每层住户多情况下，楼宇交换机联接到各层分线机的线缆会随着楼层的增高而增多，线缆呈“宝塔”式形状，既楼宇的高部线缆少(细)、而楼宇的底部多(粗)，如图2中五角星图形所示，会带来设备安装的施工布线困难。另外，楼宇交换机、各层的分线机的设备一方面增加***成本，另一方面交换机、分线机的供电，还会增加门禁控制***的运维问题。

2)从图2中仍可以看出，各个住户机属于楼宇交换机的“终端”设备，不是“网路”设备。随着智慧家居的快速发展，当户主需要新的体验，将智能手机、平板电脑融于门禁控制***时，图2中住户机的“终端”功能，很难满足户主的新要求，因此，需要将住户机的“终端”设备演变为“网络”设备，建立住户局域网。

3)当今国内市场，采用交换机技术的门禁控制***为主流技术，当我们开展“指纹开门”、“蓝牙开门”以及“门禁录像”等新业务时，图2中的交换机门禁控制***则力不从心。需要研究一种嵌入式操作***的门禁设备、设备间具备现代网络通信技术以及能够迎合当今智慧家居发展的新门禁***。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法及***。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，包括以下步骤：

步骤1：构建楼宇单元虚拟局域网，所述楼宇单元局域网包括门口机、以及分别与所述门口机信息交互的若干住户机，各所述住户机均采用IEEE802.1Q虚拟局域网VLAN-ID标签分别与所述门口机进行信息交互，其中，所述住户机的VLAN-ID标签由物业管理中心统一制定、线下配置；该住户机的VLAN-ID标签与本住户所对应多维数字信息相关联；

步骤2：在各住户中分别构建住户局域网，所述住户局域网包括一所述住户机、以及与该住户机交互的家用智能终端，各所述家用智能终端分别对应一IP地址与所述住户机进行信息交互，其中，各住户中的家用智能终端的IP地址分别由各住户住户机进行配置；

步骤3：将在楼宇单元虚拟局域网和各住户局域网中进行交互的音像信息根据VLAN-ID标签对应录像存储道码区间进行分类存储；

进一步的，在楼宇单元虚拟局域网及住户局域网架构下，同时实现无交换机设备的传统可视门禁监控功能。

进一步的，步骤1中，所述住户多维数字信息包括户主姓名、院落、楼宇、单元、层和户以及家用智能终端信息中的一种或多种。

进一步的，步骤2中，所述家用智能终端包括多类型传感器终端、能耗计量终端、可穿戴终端、智能家用电器、智能手机、平板电脑和摄像机中的一种或多种。

进一步的，步骤3中，在楼宇单元虚拟局域网和各住户局域网中进行交互的信息包括：传感器预警、能耗计量表、居家护理、家用电器监控、物业管理、指纹开门交互信息、IC卡开门交互信息、密码开门交互信息、手机蓝牙开门和可视对讲开门等监控功能交互信息中的一种或多种。

一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***，包括门口机、以及分别与所述门口机交互的若干住户机，各所述住户机均采用IEEE802.1Q虚拟局域网协议，不同的VLAN-ID标签分别与各住户的住户机对应并与门口机进行信息交互，采用VLAN-ID标签识别技术，实现楼宇单元门禁***无交换设备。其中，所述住户机的VLAN-ID标签由物业管理中心统一制定配置，该住户机的VLAN-ID与该住户的多维数字信息相对应；

所述门口机包括第一中控器和分别与所述第一中控器连接的：

楼宇住户LAN网口：与各住户机进行通信连接，用于第一中控器与各住户机进行信息交互；

物业管理LAN网口：与物业管理***连接，用于第一中控器与物业管理进行信息交互；

指纹采集对比模块：用于对使用者进行指纹信息的采集和比对；

智能手机蓝牙接口：用于与使用者手机通过蓝牙连接进行信息交互；

IC卡读写接口：用于对使用者IC卡信息进行识别；

摄像&录像模块：用于对使用者图像信息进行获取以及后续音像甄别；

RAM&Flash模块；用于本设备嵌入式操作***、各种应用程序、数据(录像)的存储；

LCD模块：用于与使用者进行文字信息显示；

第一KEY模块：用于对使用者数字/状态输入信息进行采集；

所述住户机包括住户中控器和分别与所述住户中控器连接的，各住户中的家用智能终端的IP地址分别由各住户住户机统一颁发配置。各模块功能：

WiFi模块：用于与户主的智能手机、平板电脑、摄像机进行无线通信连接；其中，上述设备分别对应一IP地址与所述住户机进行信息交互；

第二KEY模块：用于对住户输入信息(开门、对讲、免打扰)操作；

虚拟交换模块：所述虚拟交换模块包括上网口(楼上信息出口)、横网口(本层信息出口)和下网口(楼下/门口机信息入口)；

其中，同一层中的若干住户机各自通过其虚拟交换模块的横网口依次连接；相邻两层中各有一住户机通过各自虚拟交换模块的上网口和下网口进行连接；

所述第一层中一住户机虚拟模块的下网口与所述门口机的楼宇住户LAN网口通信连接，所述第一层中该住户机虚拟模块的上网口与第二层中一住户机虚拟模块的下网口通信连接。所述第一层中该住户机虚拟模块的横网口与本层中其他住户机虚拟模块的下网口通信连接。

进一步的，所述第一中控器还分别连接有3G/4G无线通信模块和MIC&Speaker模块。

进一步的，所述住户中控器还分别连接有ZigBee/PAN-1模块、LoRa/PAN-2模块和BLE/PAN-3模块，其中：

ZigBee/PAN-1模块：其中用于与住户家的安防传感器终端(防盗、防火、防水浸、防烟雾等)、灯光、窗帘控制终端以及部分家用电器等，通过ZigBee协议无线连接；其中，上述设备分别对应一IP地址与所述住户机进行信息交互；

LoRa/PAN-2模块：用于与住户家的计量终端(自来水表、电表、天然气表、暖气表)通过LoRa协议无线连接；其中，上述设备分别对应一IP地址与所述住户机进行信息交互；

BLE/PAN-3模块：用于与住户的可穿戴设备(医护生理指标监控)通过蓝牙协议进行无线连接；其中，上述设备分别对应一IP地址与所述住户机进行信息交互。

进一步的，所述住户多维数字信息包括户主姓名、院落、楼宇、单元、层和户以及家用智能终端信息中的一种或多种。

进一步的，所述家用智能终端包括多类型传感器终端、能耗计量终端、可穿戴终端、智能家用电器、智能手机、平板电脑和摄像机中的一种或多种。

进一步的，所述音像信息包括：传感器预警、能耗计量表、居家护理、家用电器监控、物业管理、指纹开门交互信息、IC卡开门交互信息、密码开门交互信息、手机蓝牙开门和可视对讲开门等监控功能交互信息中的一种或多种。

本发明的有益效果：本发明提出一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法及***；

(1)采用IEEE802.1Q虚拟局域网VLAN-ID标签，实现了一种“虚拟交换”机制，将信息集中交换演变为分散交换；简化了门禁***结构，使得楼宇门禁可视对讲控制***仅需要一台楼宇单元的“门口机”和若干户的“住户机”设备即可；相对于现有控制***实现了无“楼宇交换机”、无“楼层分线机”的楼宇门禁控制，极大的降低现场安装难度和节省***成本；

(2)基于IEEE802.1Q单元虚拟局域网与住户局域网两种体制之间的标准转换，通过每户唯一的VLAN-ID标识与该户多个设备IP地址”信息关联，从而扩大了门禁可视对讲控制***功能，实现住户室内多台智能手机、平板电脑通过WiFi可以与门口机“可视”信息互动；户主与客人的可视对讲以及单元门的操控，全部在手机或平板电脑上操作；提高了住户的体验效果；

(3)依据住户VLAN-ID标识影射出的“录像道码区间序号”数据，可以从音像信息中判别出关键人入门属性，为保障居家安全提供音像追溯，很好的实现了对物业管理中门禁实用信息的分类存储管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是楼宇门禁设备发展示意图；

图2是现有楼宇门禁***安装示意图；

图3是根据本发明一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法中门禁***示意图；

图4是根据本发明一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***中门口机结构模块框图；

图5是根据本发明一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***中住户机结构模块框图；

图6是根据本发明一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法中楼宇门禁VLAN-ID技术实现步骤示意图；

图7是根据本发明一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***中虚拟局域网VLAN-ID体制规范示意图；

图8是根据本发明一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***中楼宇单元搭建虚拟局域网结构示意图；

图9是根据本发明一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***具体实施的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3-9所示，根据本发明实施例的一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，包括以下步骤：

步骤1：构建楼宇单元虚拟局域网，所述楼宇单元局域网包括门口机、以及分别与所述门口机信息交互的若干住户机，各所述住户机均采用IEEE802.1Q虚拟局域网VLAN-ID标签分别与所述门口机进行信息交互，其中，所述住户机的VLAN-ID标签由物业管理中心统一制定、线下配置；该住户机的VLAN-ID标签与本住户所对应多维数字信息相关联；

本实施例中，如图3所示，通过引用IEEE802.1Q虚拟局域网VLAN-ID标签，发明实现一种“虚拟交换”机制，使得楼宇门禁可视对讲控制***，仅需要一台楼宇单元的“门口机”和若干户的“住户机”设备；

步骤2：在各住户中分别构建住户局域网，所述住户局域网包括一所述住户机、以及与该住户机交互的家用智能终端，各所述家用智能终端分别对应一IP地址与所述住户机进行信息交互，其中，各住户中的家用智能终端的IP地址分别由各住户住户机进行配置；

本实施例中，依据RFC894设计规范，可以提供住户室内多台智能手机、平板电脑通过WiFi可以与门口机“可视”信息互动；为此，在一个楼宇单元内，将单元虚拟局域网划分为众多的“住户局域网”(一户一网)；本发明方法中通过一种VLAN-ID(二层协议)与IP地址(三层协议)关联机制，基于一个VLAN-ID标签/户、N个IP地址/户的参数配置原则，在楼宇门口机内部建立每个住户终端设备的IP地址表，使得住户各个终端与门口机之间建立了局域网通信环境，随即也将住户的住户机由终端设备演变为网关(网络)设备。

步骤3：将在楼宇单元虚拟局域网和各住户局域网中进行交互的音像信息根据VLAN-ID标签对应录像存储道码区间进行分类存储；

本实施例中，利用各住户VLAN-ID信息标签，捆绑ZigBee、LoRa等PAN的通道(CH)参数以及录像事件关联属性，住户机的ZigBee的CH序号、PANID序列以及LoRa、蓝牙BLE的CH序号均与住户的VLAN-ID标签信息关联，使得VLAN-ID起到智慧家居(社区)信息管理的纽带作用，如图5中的ZigBee/PAN-1(居家安防)、LoRa/PAN-2(水、电、气表计量监控)、BLE/PAN-3(居家医护养老)等模块；门口机的音像信息与VLAN-ID标签关联，可以做到楼宇单元图像信息的追溯根据。

本实施例中，步骤1中，所述住户多维数字信息包括户主姓名、院落、楼宇、单元、层和户以及家用智能终端信息中的一种或多种；步骤2中，所述家用智能终端包括多类型传感器终端、能耗计量终端、可穿戴终端、智能家用电器、智能手机、平板电脑和摄像机中的一种或多种；步骤3中，在楼宇单元虚拟局域网和各住户局域网中进行交互的音像信息包括：传感器预警、能耗计量表、居家护理、家用电器监控、物业管理、指纹开门交互信息、IC卡开门交互信息、密码开门交互信息、手机蓝牙开门和可视对讲开门等监控功能交互信息中的一种或多种。

具体的，在楼宇单元虚拟局域网及住户局域网架构下，在实现步骤1-步骤3功能的前提下，同时实现无交换机设备的传统可视门禁监控功能。

一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***，包括门口机、以及分别与所述门口机交互的若干住户机，各所述住户机均采用IEEE802.1Q虚拟局域网协议，不同的VLAN-ID标签分别与各住户的住户机对应并与门口机进行信息交互，采用VLAN-ID标签识别技术，实现楼宇单元门禁***无交换设备。其中，所述住户机的VLAN-ID标签由物业管理中心统一制定配置，该住户机的VLAN-ID与该住户的多维数字信息相对应；

本实施例中，如图4所示，所述门口机包括第一中控器和分别与所述第一中控器连接的：

楼宇住户LAN网口：与各住户机进行通信连接，用于第一中控器与各住户机进行信息交互；

物业管理LAN网口：与物业管理***连接，用于第一中控器与物业管理进行信息交互；

指纹采集对比模块：用于对使用者进行指纹信息的采集和比对；

智能手机蓝牙接口：用于与使用者手机通过蓝牙连接进行信息交互；

IC卡读写接口：用于对使用者IC卡信息进行识别；

摄像&录像模块：用于对使用者图像信息进行获取以及后续音像甄别；

RAM&Flash模块；用于本设备嵌入式操作***、各种应用程序、数据(录像)的存储；

LCD模块：用于与使用者进行文字信息显示；

第一KEY模块：用于对使用者数字/状态输入信息进行采集；

所述第一中控器还分别连接有3G/4G无线通信模块和MIC&Speaker模块。

如图4所示，门口机作为楼宇门禁控制***中的控制枢纽，不论哪台住户机有业务请求，门口机均担负回应、协调任务；本单元各住户与物业管理中心的信息互动，首选“物业管理LAN网口”有线功能，如果不具备LAN网络条件，也可选择“3G/4G无线通信”功能，本无线功能属物业管理LAN网口的备份；同时利用各住户的VLAN-ID标签属性，延续研制指纹采集和比对、摄像和录像、手机蓝牙控制等功能；

本实施例中，如图5所示，所述住户机包括住户中控器和分别与所述住户中控器连接的，各住户中的家用智能终端的IP地址分别由各住户住户机统一颁发配置。各模块功能：

WiFi模块：用于与户主的智能手机、平板电脑、摄像机进行无线通信连接；其中，上述设备分别对应一IP地址与所述住户机进行信息交互；

第二KEY模块：用于对住户输入信息(开门、对讲、免打扰)操作；

所述住户中控器还分别连接有ZigBee/PAN-1模块、LoRa/PAN-2模块和BLE/PAN-3模块。

虚拟交换模块：所述虚拟交换模块包括上网口(楼上信息出口)、横网口(本层信息出口)和下网口(楼下/门口机信息入口)；

如图5所示，每住户配发一台住户机。为了让住户有更好的体验效果，户主与客人的可视对讲以及单元门的操控，全部在手机或平板电脑上操作，如图5中WiFi模块。通过“住户局域网”，由手机/平板电脑的APP实现各种门禁功能，给住户明显提升应用体验效果。部分功能也可以单独在住户机上实现，如图5中的第二KEY(键盘)模块。

本实施例中，所述虚拟交换模块包括上网口、横网口和下网口；其中，同一层中的若干住户机各自通过其虚拟交换模块的横网口依次连接；相邻两层中各有一住户机通过各自虚拟交换模块的上网口和下网口进行连接；

所述第一层中一住户机虚拟模块的下网口与所述门口机的楼宇住户LAN网口通信连接，所述第一层中该住户机虚拟模块的上网口与第二层中一住户机虚拟模块的下网口通信连接。所述第一层中该住户机虚拟模块的横网口与本层中其他住户机虚拟模块的下网口通信连接。

本实施例中，如图3所示，不论住宅楼有多少层，楼宇门口机至本单元所有户主的住户机仅需一条“网线”即可；通过一种“手拉手”的户与户间信息传输机制，完成楼宇上、下层以及本层多户的网络联接功能。在一套楼宇门禁控制***中，门口机与住户机的信息互动，完全在两者之间传输。有时住户机是信息的“宿端”，即门口机与本住户机需要信息互通；有时住户机又是信息的“路过端”，既此时的住户机是其它住户机信息的中转站(含纵向转接和横向转接)。

本实施例中，所述住户多维数字信息包括户主姓名、院落、楼宇、单元、层和户以及家用智能终端信息中的一种或多种；所述家用智能终端包括多类型传感器终端、能耗计量终端、可穿戴终端、智能家用电器、智能手机、平板电脑和摄像机中的一种或多种；所述音像信息包括：传感器预警、能耗计量表、居家护理、家用电器监控、物业管理、指纹开门交互信息、IC卡开门交互信息、密码开门交互信息、手机蓝牙开门和可视对讲开门等监控功能交互信息中的一种或多种。

具体的，如图6所示，本实施例中，实现一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***，包括如下三个阶段：

首先，对一个住宅小区的楼宇布局进行数字化处理，对“住户姓名、院、楼、单元、层、房间”等六要素(住户多维数字信息)进行数字化处理并搭建数字模型，在楼宇单元搭建虚拟局域网以及“住户局域网”(建模、搭网准备阶段)；

其次，将建模数据(住户多维数字信息)与VLAN-ID数据捆绑，既每个楼宇住户配置唯一的VLAN-ID标识符号，并将此标识符号与“虚拟交换”、住户信息、指纹特征、住户个人注册的手机号码、录像信息等数据关联建库，另外，门口机通过VLAN-ID标识库，间接定义各住户手机、平板电脑、摄像机等多台设备的IP地址，建立门口机与各个住户之间的“住户局域网”(一户一网)，此数据关联库将作为门禁控制***运行的主要依据(数据配置阶段)；

最后，依据VLAN-ID以及各户各终端IP地址的合理配置，在虚拟局域网IEEE802.1Q标签(VLAN-ID)以及以太网RFC894协议的支撑下，通过门口机与若干住户机信息互动，除了完成新型的门禁可视对讲功能外，并且也可实现各种智慧家居的监控管理功能(运行阶段)。

本实施例中，具体实施过程包括：

1、建立楼宇“六维”数字化楼宇模型(第一阶段/建模、搭网准备)

一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，面向不同城市、不同社区的智慧小区建设；各式楼宇布局***，因此，根据不同小区楼宇，对楼宇住宅进行数字化模型设计；该模型要体现六项数据定义，分别是姓名、院落、楼宇、单元、层、住户等内容，即住户多维数字信息，也称“六维”数字化楼宇模型，共用16字节组成，其格式见表1。

表1：楼宇住宅数字化建模格式

例如每栋楼宇的单元数量不等、每单元的楼层不等、每层的住户数量也不等。因此，楼宇住宅数字化模型要结合楼宇的物理实际分布，一对一建立表格。表2举例一栋四层、两单元、每层两户的数字化模型数据。户主姓名最多可用4个汉字(2符/字)，其他参数用ASCII码表示。

表2：楼宇住宅数字化建模信息

将楼宇建筑住宅物理格局与户主信息数字化建表，用16个字节数据表示单元内各住户的住户姓名以及房间数字化内容(见表2)，该数据来源于真实的楼宇院落布局，因此本表数据将具备了“住户局域网”搭建的基础条件。

建立楼宇“无交换”虚拟局域网及“住户局域网”

一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，本发明方法设计原则，一是按照IEEE802.1Q规范，设计住户机“虚拟交换”部件，搭建楼宇虚拟局域网VLAN(VitualLocalAreaNetwork)，省去楼宇交换机等设备；二是依据DIX(DEC,Intel,Xerox)EthernetV2标准(RFC894)设计“住户局域网”LAN(LocalAreaNetwork)，在一个单元内建立不等的“住户局域网”，既一户一网。该“住户局域网”可以介入智能手机等若干终端设备，提升门禁***的体验效果。

不论是虚拟交换还是虚拟局域网的实现，均需在楼宇数字化模型数据的基础上建立。搭建“无交换”楼宇虚拟局域网以及单元“住户局域网”，完全依IEEE802.1Q虚拟局域网和RFC894以太网帧格式为基准，实现本发明创造。

2.1虚拟局域网VLAN帧格式

以太网MAC帧格式有两种标准，即DIX(DEC,Intel,Xerox)EthernetV2标准(RFC894)和IEEE802.3标准。表3所示的是常用的以太网V2的MAC帧格式(事实标准)。

表3：以太网(RFC894)MAC帧格式

目的地址	源地址	类型	数据	校验
					DMAC	SMAC	Type	Data	FCS
6字节	6字节	2字节	46—1500字节	4字节

以太网帧在链路层传输，故源和目的MAC地址又称链路层地址(linklayeraddress)，也称L2地址、二层地址或硬件地址。类型(Type)字段表明上层使用什么协议。常用协议类型值以及数据栏、FCS栏定义规范为现有常规技术手段，在此不再赘述。

本实施例中，一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，是利用IEEE802.1Q规范的TCI属性，添加个性(楼宇无交换机)条件，建立了楼宇局域网。随即在楼宇住户内，依据常规的以太网(RFC894)标准，搭建若干“住户局域网”。

如图7所示，IEEE802.1Q(俗称DotOneQ)标准在以太网数据帧中“发送源MAC地址”与“类别域(TypeField)”之间附加4字节的Vlan识别信息(标签)；其中，的TPID(TagProtocolIdentifier，标签协议标识)值规定为0x8100。设备缺省采用协议规定的TPID值，交换机通过TPID来确定数据帧是否附加基于IEEE802.1Q的VLAN信息。

TCI(TagControlInformation，标签控制信息)字段分为Pri、CFI和VLAN三部分。Pri表示报文优先级(也称1p优先级、COS或1q优先级)，CFI(CanonicalFormatIndicator)表示MAC地址在不同传输介质中是否以标准格式进行封装，通常为0(标准格式)。VLAN-ID表示该报文所属的VLAN编号，通常取值范围为0～4095，本实施例中，本发明VLAN编号(ID)取值范围在0～3fff之间。

2.2建立楼宇“无交换机”虚拟局域网(第一阶段1/建模、搭网准备)

搭建楼宇单元“无交换机”虚拟局域网，依靠IEEE802.1Q规范标准和新研制的住户机“虚拟交换”部件完成。通过IEEE802.1Q中的虚拟局域网标识符号(VLAN-ID)与“虚拟交换”部件的信息匹配与否，完成无交换机、无分线机的新型楼宇可视对讲控制***。

如表2中所述，上半部分表示的一单元虚拟局域网，下半部分表示的二单元虚拟局域网。每个单元虚拟局域网内可设多个“住户局域网”，既一户一网。本发明的核心是在单元楼宇虚拟局域网内省去交换机等设备，如图3所示，为了实现局域网无交换机设备，本发明方法中发明一种“手拉手”信息串联住户机，每台住户机设计一个“虚拟交换模块”，如图5所示，该部件呈现“一内三外”通道形式，其中内通道信息和本机CPU(住户中控器)交互，三外通道分别为上、下、横网口。其中，下网口为数据入口，接收的数据格式如图7虚拟局域网VLAN-ID体制规范所示。住户机通过判别IEEE802.1Q帧格式中TCI的VLAN-ID，决定接收的帧信息是纳入内通道(VLAN-ID匹配)，或者经过上网口(上楼层)、横网口(本楼层)转发给下游通道(VLAN-ID不匹配)。显然，由门口机发出的IEEE802.1Q虚拟网帧格式，通过住户机会逐渐“消化吸收”，完成楼宇门口机与某住户机的“一对一”的数据交换，实现楼宇门禁可视对讲***无交换机、分线机的目标。

2.3建立住户局域网(第一阶段2/建模、搭网准备)

一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，其关键是根据IEEE802.1Q中的标签控制信息(TCI)，将物理网络(单元)划分成多个(住户)逻辑局域网的技术。一个单元住户就是一个广播域(LAN)，亦即一个逻辑子网，住户设为楼宇虚拟局域网中的不同的“域”，既一户一域(一户一网)。由此可见，门禁可视对讲***中的住户机由“终端”型演变为“网络”型，在每住户房间搭建一个“住户局域网”。通过该网可以延伸住户多种终端(手机、平板电脑、摄像机等)的应用。楼宇门口机根据门禁业务管理需求，通过住户机的虚拟交换模块，使某时刻楼宇门口机单与某住户机完成数据通信。

如图8所示，以IEEE802.1Q标准协议为依据，实现楼宇单元虚拟局域网。该图中以某某小区的2号院025号楼1单元为例，利用VLAN-ID技术，首先搭建该单元虚拟局域网，其次根据以太网(RFC894)规范，发明一个楼宇单元局域网内，扩建若干“住户局域网”(一户一网)的设计流程。

“住户局域网”建立后，住户机已不单是一台终端设备，将跃升为一台网络设备(网关)；住户使用的智能手机、平板电脑以及摄像机等终端设备，可以通过WiFi在住户机上注册，住户机通过单元虚拟局域网，在门口机的统一管理下，各户各终端设备会合理被分配到IP地址，如表4所示。一个楼宇单元内“住户局域网”数量，目前暂定≤120个。

表4：住户局域网终端IP地址配置表

楼宇建模信息与住户/单元VLAN-ID关联(第二阶段/数据配置)

一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，我们首先要根据楼宇院落布局，建立数据表格(数字化建模)，其次，要在各单元搭建虚拟局域网。上述两点，仅仅是准备且是楼宇门禁实施无交换机前的必要条件，而本***的运行仍需要原始数据的生成和配置。

实现本发明的功能，需要小区信息服务中心(物业服务中心)根据楼宇院落布局，推算出两张数据表格。在此表格中要体现VLAN-ID与单元门口机、住宅住户机以及其他信息的关联。其中住户机的VLAN-ID的配置，需要员工手持智能手机现场安装；楼宇门口机的VLAN-ID的配置，需要小区信息服务中心远程下载即可。本小区信息服务中心的软件以及手机APP现场安装软件，我们均已编制完成。

3.1.住户机与VLAN-ID关联表(如图6中现场配置所示)

在安装初期，居民住户机以及楼宇门口机是没有VLAN-ID基本信息的。本发明可以实现小区信息服务中心的软件提供“楼宇数字建模”功能。该功能根据当前小区楼宇布局以及户主个人信息(见表2)，将分别建立两张数据表格(表5)、(表6)。其中表5是面向住户机下载信息的，表6是面向楼宇门口机的。

例如**小区建设智慧社区，承担建设单位负责人将安装员工的手机号码(多手机)报给科艺小区信息服务中心，该中心将此手机号码备案。安装员工通过登录该中心服务器，即可下载“XT-APP”软件以及**小区住户机信息(表5)。

例如楼宇建筑为：2号院、25号楼、本楼2个单元、每单元楼高4层、每层2户。小区信息服务中心将根据该建筑布局建立数据表格，表5列入了该楼1单元的住户建模信息。

表5：**小区2号院25号楼1单元各住户机信息

根据实际房间号，中心软件将分配“建模房间号、VLAN-ID、ZigBee-CH、BLE-CH”等参数，其中：

本实施例中，VLAN-ID取值范围，一般在1～3FF(12bits)之间选择，可以按整个小区“流水式”分配，也可按单元独立分配，本发明方法按后者建模分配，并规定VLAN-ID的取值范围在1～079(十六进制)之间，一个单元内最多可建121个虚拟局域网。表5中以十六进制描述VLAN-ID值，该数字将在IEEE802.1Q中的虚拟局域网标识栏中体现(见图7)。

ZigBee共有16个CH(2.4Ghz)、BLE共有40个CH。由于它们共享2.4Ghz频段，为了防止无线频道干扰，故将两者之间顺、倒序分配，既ZigBee-CH号正序、BLE-CH号倒序。ZigBee-CH中的Pan-ID序号，在员工现场安装中自动产生。

安装员工在手机APP支撑下，在现场(某住户)点击APP软件的“实际房间号”栏框(表5)，既将该房间的对应信息通过WiFi发送至该户的住户机内，并将此信息储存于本机的Flash内。此时，该住户具备了虚拟局域网通信以及开展智慧社区的条件。

3.2单元门口机与VLAN-ID关联(图6中远程推送)

小区信息服务中心在建立“住户机与VLAN-ID关联表”的同时，连同建立单元门口机与VLAN-ID信息关联。与住户机关联表不同的是添加了“房主指纹特征码序”、“房主电话号码”(蓝牙开门)、“录像道码区间序号”等栏目(表6中关于第四列、第五列、第六列)。

表6：科艺小区2号院25号楼1单元门口机信息(举例)

其中：

1)实际房间号、建模房间号、VLAN-ID等信息，由小区信息服务中心远程推送获得。每台单元门口机均配置唯一编号，确保单元门口机与本单元住户机信息一致。

2)“房主指纹特征码序”信息，在门口机现场指纹采集，首先输入密码正确无误后(户与户密码不同、户内间密码可同可不同)，可录入本人的指纹特征码序信息，根据密码判断出与住户房间的关系，既将该信息与相应VLAN-ID绑定。每户最多可采集录入8枚指纹信息。

3)“房主电话号码”信息，由住户人员在各自家的住户机上通过WiFi注册，住户机将多个手机电话号码与本机的唯一VLAN-ID关联(见表5)，并将关联信息传送给本门口机。门口机将本单元各住户机关联信息全部收集后，形成单元基础管理文件发送给小区信息服务中心。住户通过蓝牙手机开门时，门口机则通过VLAN-ID核查出该手机号码的住户房间号码，并判断出是否控制开门。每户电话号码录入数量不多于8个。

4)“录像道码区间序号”信息，可实现居家安防功能；为了可以追溯单元门进入人员的影像，本发明在门口机内增加了录像功能。

一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，提供指纹开门、IC卡开门、密码开门、手机蓝牙开门、可视对讲开门等五种方式。本项发明通过不同开门方式的“数据参考依据条件”信息(表7)，推理出开门者是“谁”(哪户人家)？并将此影像关联于“录像道码区间”序号，随即将影像资料添加时间戳存储于该区间内，做到便于对影像数据分析排查。

表7：各种开门方式通过VLAN-ID对应录像存储道码区间(举例)

本实施例中，每楼宇单元的影像信息可以存储保存30天以上；该信息的调出浏览，必须经过小区信息管理中心认可。

由此可见，借助于本发明的上述技术方案，一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法及***：

(1)采用IEEE802.1Q虚拟局域网VLAN-ID标签，实现了一种“虚拟交换”机制，将信息集中交换演变为分散交换；简化了门禁***结构，使得楼宇门禁可视对讲控制***仅需要一台楼宇单元的“门口机”和若干户的“住户机”设备即可；相对于现有控制***实现了无“楼宇交换机”、无“楼层分线机”的楼宇门禁控制，极大的降低现场安装难度和节省***成本；

(2)基于IEEE802.1Q单元虚拟局域网与住户局域网两种体制之间的标准转换，通过每户唯一的VLAN-ID标识与该户多种家用智能终端设备的IP地址关联，从而奠定了门禁可视对讲***实现智慧家居功能的延伸基础。

(3)基于IEEE802.1Q单元虚拟局域网与住户局域网两种体制之间的标准转换，通过每户唯一的VLAN-ID标识与该户多台智能手机/平板电脑的IP地址信息关联，从而扩大了门禁可视对讲控制***功能，实现住户使用智能手机/平板电脑通过WiFi与门口机“可视”信息互动；户主与客人的可视对讲以及对门口机的操控，全部在手机或平板电脑上操作；提高了住户的体验效果；

(4)依据住户VLAN-ID标识映射出的“录像道码区间序号”数据，可以从音像信息中判别出关键人入门属性，为保障居家安全提供音像追溯，很好的实现了对物业管理中门禁实用信息的分类存储管理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建楼宇单元虚拟局域网，所述楼宇单元局域网包括门口机、以及分别与所述门口机信息交互的若干住户机，各所述住户机均采用IEEE802.1Q虚拟局域网VLAN-ID标签分别与所述门口机进行信息交互，其中，所述住户机的VLAN-ID标签由物业管理中心统一制定、线下配置；该住户机的VLAN-ID标签与本住户所对应多维数字信息相关联；

步骤2：在各住户中分别构建住户局域网，所述住户局域网包括一所述住户机、以及与该住户机交互的家用智能终端，各所述家用智能终端分别对应一IP地址与所述住户机进行信息交互，其中，各住户中的家用智能终端的IP地址分别由各住户住户机进行统一配置；

步骤3：将在楼宇单元虚拟局域网和各住户局域网中进行交互的音像信息根据VLAN-ID标签对应录像存储道码区间进行分类存储。

2.根据权利要求1所述的一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，其特征在于，步骤1中，所述住户多维数字信息包括户主姓名、院落、楼宇、单元、层和户以及家用智能终端信息中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，其特征在于，步骤2中，所述家用智能终端包括多类型传感器终端、能耗计量终端、可穿戴终端、智能家用电器、智能手机、平板电脑和摄像机中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁设计方法，其特征在于，步骤3中，在楼宇单元虚拟局域网和各住户局域网中进行交互的信息包括：传感器预警、能耗计量表、居家护理、家用电器监控、物业管理、指纹开门、IC卡开门、密码开门、手机蓝牙开门和可视对讲开门等监控功能交互信息中的一种或多种。

5.一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***，其特征在于，包括门口机、以及分别与所述门口机交互的若干住户机，各所述住户机均采用IEEE802.1Q虚拟局域网协议，不同的VLAN-ID标签分别与各住户的住户机对应并与门口机进行信息交互，采用VLAN-ID标签识别技术，实现楼宇单元门禁***无交换设备；

其中，所述住户机的VLAN-ID标签由物业管理中心统一制定配置，该住户机的VLAN-ID与该住户的多维数字信息相对应；

所述门口机包括第一中控器和分别与所述第一中控器连接的：

楼宇住户LAN网口：与各住户机进行通信连接，用于第一中控器与各住户机进行信息交互；

物业管理LAN网口：与物业管理***连接，用于第一中控器与物业管理进行信息交互；

指纹采集对比模块：用于对使用者进行指纹信息的采集和比对；

智能手机蓝牙接口：用于与使用者手机通过蓝牙连接进行信息交互；

IC卡读写接口：用于对使用者IC卡信息进行识别；

摄像&录像模块：用于对使用者图像信息进行获取以及后续音像甄别；

RAM&Flash模块；用于对本设备嵌入式操作***、各种应用程序、数据的存储；

LCD模块：用于与使用者进行文字信息显示；

第一KEY模块：用于对使用者数字输入信息进行采集；

所述住户机包括住户中控器和分别与所述住户中控器连接的：

WiFi模块：用于与住户家用智能终端进行无线通信连接；其中，各所述家用智能终端分别对应一IP地址与所述住户机进行信息交互，各住户中的家用智能终端的IP地址分别对应于各住户住户机的VLAN-ID标签进行配置；

第二KEY模块：用于对住户输入信息进行采集；

虚拟交换模块：所述虚拟交换模块包括上网口、横网口和下网口；

其中，同一层中的若干住户机各自通过其虚拟交换模块的横网口依次联接；相邻两层中各有一住户机通过各自虚拟交换模块的上网口和下网口进行联接；

所述第一层中一住户机虚拟模块的下网口与所述门口机的楼宇住户LAN网口通信连接，所述第一层中该住户机虚拟模块的上网口与第二层中一住户机虚拟模块的下网口通信连接；

所述第一层中该住户机虚拟模块的横网口与本层中其他住户机虚拟模块的下网口通信连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***，其特征在于，所述第一中控器还分别连接有3G/4G无线通信模块和MIC&Speaker模块，其中：

3G/4G无线通信模块：用于通过3G/4G无线技术与物业管理中心通信交互；

MIC&Speaker模块：用于住户主人与门口机来访客人的语音对话。

7.根据权利要求5所述的一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***，其特征在于，所述住户中控器还分别连接有ZigBee/PAN-1模块、LoRa/PAN-2模块和BLE/PAN-3模块。

8.根据权利要求5所述的一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***，其特征在于，所述住户多维数字信息包括户主姓名、院落、楼宇、单元、层和户以及家用智能终端信息中的一种或多种。

9.根据权利要求5所述的一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***，其特征在于，所述家用智能终端包括多类型传感器终端、能耗计量终端、可穿戴终端、智能家用电器、智能手机、平板电脑和摄像机中的一种或多种。

10.根据权利要求5所述的一种基于VLAN-ID规范的楼宇可视门禁***，其特征在于，所述交互信息包括：传感器预警、能耗计量表、居家护理、家用电器监控、物业管理、指纹开门、IC卡开门、密码开门、手机蓝牙开门和可视对讲开门等监控功能交互信息中的一种或多种。