基于动态权限分配算法的电梯移动端访问控制系统的制作方法

本发明涉及智能物联网，具体为基于动态权限分配算法的电梯移动端访问控制系统。

背景技术：

1、随着城市化进程的加速，高层住宅及写字楼的数量急剧增加，电梯作为高层建筑的核心交通工具，其安全控制与通行效率管理变得至关重要。传统的电梯访问控制系统多依赖于物理ic卡（集成电路卡）或静态二维码。然而，在实际应用中，物理ic卡极易发生丢失、损坏、被他人冒用或非法复制等安全隐患，且在多住户、高流动的写字楼或社区环境中，发放与收回物理介质的管理成本极高。静态二维码虽然在一定程度上提高了便利性，但由于其不具备时效性与一次性防伪机制，极易被他人通过手机截屏、录屏等方式进行二次传播和盗刷，导致楼宇内部的安防屏障形同虚设。

2、另外，现代楼宇的日常到访人员构成极其复杂，通常包含长期居住的业主、日常流动的物业管理人员、高频临时到访的快递/外卖配送人员，以及不定期进入进行维护的电梯调试/维保员等。传统系统无法针对这些多样化、异构化的访问角色进行差异化的实名登记与精细化、高动态性的权限管理。例如，快递员通常需要临时且仅限于某一特定楼层的访问权限，而调试员则需要在特定的工作维护时段内获得整栋楼宇乃至电梯底层的控制权限。

3、因此，在保障高安全防护等级的前提下，通过移动终端实现对多类角色的实名注册与数字化动态授权，并确保电梯派梯的高效与实时校验，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的问题，本发明提出了基于动态权限分配算法的电梯移动端访问控制系统。本发明通过构建云端、移动端、电梯端三层分布式网络架构，引入精细化的多角色实名登记机制，并利用结合时间戳与对称加密技术的动态权限分配算法，实现了复杂多角色场景下电梯访问的安全实时控制。

2、基于动态权限分配算法的电梯移动端访问控制系统，包括云端管理平台、移动端和电梯端设备；

3、所述云端管理后台用于对多类系统访问角色进行实名登记，并根据角色的实时审批状态动态执行权限分配计算，生成具有时效性的加密凭证，包括实名校验模块、访问控制评估模块、关系图维护模块和安全加密模块；

4、所述实名校验模块用于建立并维护包含业主、物业、快递、调试员及访客主体的属性库，存储各主体的唯一标识、实名审核参数、关联房产单元和系统激活状态；

5、所述访问权限评估模块用于存储基于属性访问控制范式的访问控制策略树，并在接收到通行请求时遍历所述策略树，输出是否准予通行的评估结果；

6、所述关系图维护模块用于存储和更新访问控制关系图，所述关系图由缓存计算结果的二维邻接矩阵与记录活跃授权边的十字链表组成，并利用局部拓扑更新算法执行图的增量维护；

7、所述安全加密模块用于对策略评估通过的用户权限载荷进行加密生成密文，并使用带密钥的哈希算法计算带有时间戳的防篡改签名；

8、所述移动端用于用户实名信息录入、提交临时或长期的通行/配置申请、接收并渲染展示由所述云端管理平台下发的加密二维码凭证，包括实名认证模块、业主授权分享模块、物业运维管理模块、调试维保配置模块和凭证同步模块；

9、所述实名认证模块用于提供业主房屋住址认证交互界面和快递员小区入场登记扫码交互界面，收集认证信息并提交至所述实名校验模块进行审核；

10、所述业主授权分享模块用于供通过认证的业主设置访客通行有效期与关联地址，生成临时访客码或分享链接下发给访客；

11、所述物业运维管理模块用于供审核通过的物业人员查看并展示供快递员扫描的小区登记二维码，并提供小区登记快递员列表的管理、搜索和审核状态切换功能；

12、所述调试维保配置模块用于供维保人员切换至专属调试模式，生成包含修改设备号指令的专用配置二维码；

13、所述凭证同步模块用于实现与所述云端管理平台的时钟同步，接收加密凭证并渲染生成加密动态二维码；

14、所述电梯端设备安装于电梯轿厢或候梯厅内，用于读取所述移动端展示的加密动态二维码，并通过无线通信网络与所述云端管理平台进行实时双向数据校验；

15、其中，所述云端管理平台、移动端与电梯端设备共同构成三层网络架构，通过动态权限分配算法对多类角色实施精细化的物理楼层访问控制。

16、优选地，所述访问控制策略树采用树状逻辑拓扑结构进行组织表达，用以对用户执行访问权限评估，其中：

17、叶子节点表示用于描述主体、客体或当前环境特征信息的多维属性，所述多维属性以键-值对的形式进行结构化存储；

18、非叶子节点表示用于对相连子树或叶子节点执行布尔逻辑复合操作的布尔运算符，所述布尔运算符包括逻辑与和逻辑或，用以在不同的属性组合条件之间建立逻辑规则链；

19、边用以连接父级非叶子节点与子级节点，并借助树状结构的层级关系实现访问控制权限在不同层级主体之间的纵向继承与横向动态传递。

20、优选地，所述访问控制关系图将系统内所有活跃用户的合法授权关系表示为有向图，由访问权限矩阵和双向十字链表描述和存储，其中：

21、所述访问权限矩阵记录行主体与列客体之间访问控制关系的合法性计算结果；

22、所述十字链表记录所述访问权限矩阵中元素值非零的活跃访问控制关系链，链表中的每个弧节点分别包含行指针、列指针、主体标识、客体标识、授权过期时间戳及物理楼层控制掩码。

23、优选地，所述访问权限矩阵中：

24、行对应特定的访问主体，所述行分别与访问主体的实名身份信息、当前绑定房产和激活状态属性相绑定；

25、列对应特定的访问客体，所述访问客体由电梯端设备的唯一物理标识与允许通行的物理楼层掩码组合而成；

26、矩阵中行i列j处的元素m[i,j]采用三值逻辑表达：当m[i,j]=1时，表示主体拥有针对客体的合法通行权限；当m[i,j]=0时，表示主体无权通行；当m[i,j]=-1时，表示该主体与客体之间的权限处于尚未计算或未初始化的未知状态。

27、优选地，所述利用局部拓扑更新算法执行图的增量维护，包括：

28、当接收到业主、物业或系统触发的授权属性变更请求时，关系图维护模块依据对应的用户主体与目标电梯控制节点，查询邻接矩阵m中行i列j处的计算状态，并判断两者的访问控制关系是否已存在且合法，若访问权限矩阵中已存有非空合法性计算结果，则直接返回计算结果；

29、若访问权限矩阵i行j列单元格的值为未计算初始值，则触发调用所述访问权限评估模块，执行自下而上的增量布尔逻辑门运算，得出最新的合法性评估结果；

30、将计算得出的合法性评估结果写入访问权限矩阵对应的的(i,j)单元格内；

31、根据所述合法性评估结果对所述十字链表的节点指针进行局部修改：若评估结果为新增合法授权，则在所述十字链表中创建新的弧节点，并将其分别插入行主链表i与列主链表j的末端；若评估结果为授权过期、撤销或非法，则定位所述十字链表中已存的对应弧节点，修改其前驱弧节点的右向与下向指针以越过并屏蔽该弧节点，随后释放该弧节点；

32、将更新后的访问权限矩阵与十字链表实时写入缓存中，并计算对应的离线白名单/黑名单增量包，推送至对应的电梯端设备进行存储与同步。

33、优选地，所述加密动态二维码的有效生命周期限制在60秒内，所述移动端通过微信小程序与云端管理平台的时钟同步机制，在生命周期届满后自动刷新二维码，以防止静态截屏或录屏盗刷。

34、相比于现有技术，本发明的优点在于：

35、采用基于移动端与云端管理平台高精度时钟同步的动态二维码生成和校验机制，将动态二维码的有效生命周期限制在60秒内，并结合系统主对称加密密钥加密明文载荷、哈希消息认证码防篡改机制以及单次会话随机数防重放校验，解决了传统物理ic卡和静态二维码由于缺乏时效性而极易被恶意物理克隆、截屏或录屏盗刷并二次传播的安全漏洞，提升了楼宇垂直交通调度的安防等级。

36、通过采用面向多维属性库（业主、物业、快递、调试员及访客）的移动端功能模块与云端策略决策模块，摆脱了传统的物理ic卡线下发放及收回繁琐等弊端，实现了高动态、细粒度的主客体访问控制，降低了楼宇电梯运维配置和日常管理的工作量，提升了物业、维保和访客的整体通行与调度管理效率。

37、通过采用由缓存计算结果的二维邻接矩阵与记录活跃授权边的十字链表相结合共同构建的访问控制关系图，并在属性、审批状态发生变化时通过局部拓扑更新算法进行增量图更新，降低了高并发情况下的计算复杂度，从而使得系统整体的查询与状态同步响应延迟大大减小。