I. Konstruktion der Systemarchitektur
Hauptsteuerungseinheit
Nutzt leistungsstarke eingebettete Chips (wie ARM Cortex-M7), unterstützt Multi-Threading-Verarbeitung und Verschlüsselung Algorithmus Beschleunigung.
Integrierte Echtzeituhr (RTC) für eine präzise Betriebszeitfassung.
Ausgestattet mit Verschlüsselungschips (wie ATECC608A) zur Verwaltung von Schlüsseln und sensiblen Daten.
Moduläres Design
Die Authentifizierungsmodule (Passwort, Fingerabdruck, Gesicht, mobile APP) arbeiten unabhängig voneinander und kommunizieren über SPI/UART mit der Hauptsteuerung.
Die Schließantriebsmodule (elektromagnetische Schließung/Motor) werden durch einen H-Brückenkreislauf gesteuert, der einen Überstromschutz ermöglicht.
Kommunikationsmodule (Bluetooth/Wi-Fi/4G) ermöglichen Fernbenachrichtigungen und die Interaktion mit der APP.
II. Konstruktion des Sicherheitsschutzes
Körperlicher Schutz
Das Schleusenhaus verwendet eine bohrfeste Stahlplatte (Härte ≥ HRC60), und die Schleusersprache widersteht hydraulischem Scheren (≥10 Tonnen).
Die Leiterplatte ist mit einer Pottenverbindung eingekapselt, die elektromagnetische Störungen abschirmt.
Mechanismen zur Bekämpfung von Manipulation
Brute-Force-Schutz: Vibrationssensoren (Schwellenwert ≥ 5g) lösen Alarme aus und das System schließt nach drei abnormalen Vibrationen ab.
Technischer Schließschutz: Dynamischer Passwortalgorithmus (TOTP), Fingerabdruck-/Gesichtslebenserkennung (Infrarot + 3D-Strukturiertes Licht).
Kombinierte Überprüfungsstrategie: Der Hochsicherheitsmodus erfordert eine "Passwort + biometrische" Zwei-Faktor-Authentifizierung.
Datensicherheit
Protokolle und Passwörter werden mit AES-256 verschlüsselt und gespeichert, wobei die Schlüssel vom Verschlüsselungschip verwaltet werden.
Kommunikationsverbindungen verwenden das TLS 1.3-Protokoll, um Man-in-the-Middle-Angriffe zu verhindern.
III. Durchführung der Kernfunktionen
Module
technische Lösungen
Authentifizierung
  
• Fingerabdruck: Standardoptischer Sensor FAP20 (Falschaufnahmequote ≤ 0,002%)
• Gesicht: Infrarotkamera + Lebenszeitdetektionsalgorithmus
• Passwort: virtuelle Tastatur mit zufälligem Verschlüsselungsbildschirm
Alarmsystem
• Schall- und Lichtmelder: 105dB-Glocken + RGB-LED
• Fernmeldung: Über das MQTT-Protokoll an die APP geschickt
Notfallschließung
• Physikalisches Schlüsselloch, versteckt unter dem Unterdeckel (für das Öffnen ist ein spezielles Werkzeug erforderlich)
• Sicherungspasswort, das vom Administrator über einen sicheren Kanal gesetzt wird
Strommanagement
• Hauptstromversorgung: 12V Lithiumbatterie (Haltbarkeit ≥ 6 Monate)
• Standby-Leistung: Superkondensator (erhält 48 Stunden nach einem Stromausfall Strom)
IV. Design zur Verbesserung der Zuverlässigkeit
Abnormaler Umgang
Versagen der Verriegelung 3 Mal für 5 Minuten, mit nachfolgenden Versuchen, die Verriegelungszeit schrittweise zu verlängern.
Automatischer Wechsel auf Standby-Strom bei Stromausfall, Auslöser für den Niedrigstrommodus.
Logmanagement
Speicherkapazität ≥ 100.000 Datensätze, unterstützt den Export über SD-Karte/USB-Laufwerk (erfordert Administratorberechtigung).
Log-Hash-Kette zur Manipulationssicherung, automatische Sicherungen in der Cloud alle 30 Tage (optional).
V. Entwurf der Benutzerinteraktion
Betriebsschnittstelle
4-Zoll-Touchscreen (kratzfeste Glas) + LED-Statuslicht (rot/grün/gelb).
Sprachbefehle (optional mehrsprachige Unterstützung).
Funktionen der mobilen App
Echtzeit-Anzeige der Entriegelungsdatensätze, Empfang von Alarmmeldungen.
Fernzeitliche Berechtigung (zeitlich begrenztes Passwort/einmalige Anfrage zur Gesichtserkennung).
VI. Prüfung und Überprüfung
Umweltprüfungen
Temperatur (-20°C bis 70°C), Luftfeuchtigkeit (5% bis 95%) Toleranztests.
Elektromagnetische Interferenzprüfung (Norm EN 61000-4).
Offensive und defensive Tests
Simulation der Brute-Force-Zerstörung (Bohren/Schneiden), technische Schließung (Signal-Sniffing/Wiederholung von Angriffen).
Angriffe auf biometrische Fälschungen (Silicon-Fingerabdrücke/Foto-/3D-Masken).
VII. Kosten und Massenproduktion
Komponenten
Kostenprozentsatz
Anmerkungen
Master-Steuerungs- und Verschlüsselungschip
35%
Inländische Substitution kann die Kosten um 20% senken
Biometrisches Authentifizierungsmodul
40%
Fingerabdruckmodul ($ 50), Gesichtsmodul ($ 120)
Kommunikation und Macht
15%
Wi-Fi + 4G Dual-Mode ($60)
Strukturelle Teile
10%
Kosten für die individuellen Formen (einmalige Investition in Höhe von 50.000 USD)