本發(fā)明屬于智能家居控制技術領域，尤其涉及一種基于云系統(tǒng)的智能家居遠程控制系統(tǒng)，通過智能穿戴設備進行遠程控制。

背景技術：

在解決了基礎物質(zhì)生活需求的今天，隨之科技的不斷進步，人們的生活也受到潛移默化的影響，促使人們在追求家庭生活現(xiàn)代化,居住環(huán)境舒適化,智能化的道路上前進，為此智能家居應運而生，所謂智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術,網(wǎng)絡通信技術,安全防范技術,自動化控制技術,音視頻技術,電子技術等將家居生活有關的設施集成，構成高效的住宅設施與家庭日常事務的管理系統(tǒng)，提升家居安全性,便利性,舒適性,藝術性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。

云計算時代的到來引發(fā)了信息技術革命，整個互聯(lián)網(wǎng)變成一臺無所不能的超級計算機，數(shù)據(jù)中心成為“主板”，寬帶網(wǎng)絡成為“總線”，連接著分布的大量同構的計算和存儲單元，共同完成更大的計算和存儲任務，以滿足互聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)增長需求。高達10萬億次/秒的高速運算能力使得云控制成為智能家居的一個新的發(fā)展方向，云控制使得基于虛擬化的操作系統(tǒng)得以實現(xiàn)，帶來了空前的應用整合能力以及資源利用率的極大提升，硬件資源“軟件化”，同時也使得硬件資源的使用更為靈活，也更具拓展性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的對當今智能家居進行了改進，提供了一種基于云系統(tǒng)的智能家居遠程控制系統(tǒng)，更加智能化與人性化。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)。

本發(fā)明是一種基于云系統(tǒng)的智能家居遠程控制系統(tǒng)，包括智能終端與控制終端的軟硬件實現(xiàn)以及云服務器的架構實現(xiàn)，所述控制終端包括控制終端外殼以及核心處理器，所述核心處理器與總線隔離模塊、電源模塊、無線全面整合模塊、存儲模塊、警報模塊、智能語音模塊、觸控顯示模塊、虹膜識別系統(tǒng)模塊、網(wǎng)卡協(xié)調(diào)模塊、 數(shù)據(jù)采集模塊、SDRAM模塊、Nandflash模塊、無線網(wǎng)卡，以太網(wǎng)模塊連接；圖像采集模塊、圖像處理分析模塊、用戶識別處理模塊、智能語音模塊、用戶登記處理模塊、執(zhí)行控制模塊、觸控顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、虹膜掃描模塊與虹膜識別系統(tǒng)模塊連接。

進一步，所述無線全面整合模塊與網(wǎng)卡協(xié)調(diào)器CC2530組成的ZigBee網(wǎng)絡可以將云系統(tǒng)服務器發(fā)送的數(shù)據(jù)包發(fā)送給搭載有ZigBee網(wǎng)絡的智能家居，以此控制智能家居，同時也可以回傳數(shù)據(jù)給云服務器，實現(xiàn)雙向通信；所述存儲模塊用于儲存智能家居發(fā)送的重要數(shù)據(jù)信息，比如攝像頭拍攝的視頻，以便用戶日后方便查看；所述警報模塊在偵察到緊急或者突發(fā)情況時，觸發(fā)報警機制，提高安全性；所述智能語音模塊可以快速識別用戶的語音信息，并且根據(jù)需要播報系統(tǒng)服務信息；所述觸控顯示模塊可以以更友好的圖形化方式播報信息。

進一步，所述虹膜識別系統(tǒng)包括通過圖像采集模塊、圖像處理分析模塊、用戶識別處理模塊、智能語音模塊、用戶登記處理模塊、執(zhí)行控制模塊、觸控顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、虹膜掃描模塊，圖像采集模塊將采集到的用戶生物特征信息經(jīng)過圖像處理模塊處理成可識別的特征量，該特征量會在用戶登記處理模塊注冊，最后被數(shù)據(jù)處理模塊處理。等下次用戶進行虹膜掃描時，圖像采集模塊采集到的生物特征量經(jīng)過同樣的處理會與已注冊的生物信號對比，這一功能是由用戶識別處理模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊的圖像數(shù)據(jù)傳輸存儲管理單元與特征數(shù)據(jù)存儲管理單元完成，當確定不是安全使用者時，觸發(fā)報警裝置。

進一步，智能終端包括智能終端外殼和核心處理器，所述核心處理器與總線模塊、虹膜識別系統(tǒng)、北斗定位導航模塊、智能語音模塊、無線通信模塊、模式選擇模塊、電源模塊、網(wǎng)絡通信模塊、GSM/GPRS模塊、虛擬顯示模塊、SDRAM模塊、Nandflash模塊；虹膜識別系統(tǒng)包括圖像采集模塊、圖像處理分析模塊、用戶識別處理模塊、智能語音模塊、用戶登記處理模塊、執(zhí)行控制模塊、虛擬顯示模塊，數(shù)據(jù)處理模塊、虹膜追蹤模塊。

進一步，所述北斗定位導航模塊可以與衛(wèi)星進行數(shù)據(jù)通信并收發(fā)衛(wèi)星的定位信息；所述網(wǎng)絡通信模塊可以與云系統(tǒng)服務器進行雙向通信，發(fā)送的數(shù)據(jù)包依次通過云服務器、Web服務器、控制終端以及ZigBee網(wǎng)絡，最終被智能家居接收；所述虹膜識別系統(tǒng)通過掃描使用者虹膜確定是否為安全用戶，當為非安全用戶時，智能設備進入休眠狀態(tài)，提高安全性，同時該系統(tǒng)的虹膜追蹤模塊捕捉眼球的運動軌跡并判斷是否有眨眼動作，并將此信號傳送至執(zhí)行控制模塊，最終反映于顯示模塊，實現(xiàn)控制；所述GSM/GPRS模塊為用戶提供語音通信功能。

進一步，Web服務器將云服務器與家庭局域網(wǎng)連接，這樣便可形成一條完整的數(shù)據(jù)通信鏈，Web 客戶端發(fā)送的請求依次經(jīng)過云服務器、Web服務器，再經(jīng)過由ZigBee組成的家庭局域網(wǎng)，最終被智能家居接收，實現(xiàn)遠程控制。所述控制終端（1）云系統(tǒng)服務器（2）智能終端（3）與Web服務器（4）的通信機制均基于互聯(lián)網(wǎng)。

進一步，云系統(tǒng)除了擔負保證數(shù)據(jù)鏈通信的功能，同時備份安防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的安全性由后臺負責維護，用戶可以設置數(shù)據(jù)自動備份功能，若數(shù)據(jù)存儲量達到用戶設置的上限閥值或者存儲天數(shù)上限閥值，安防系統(tǒng)將數(shù)據(jù)自動上傳用戶個人云服務器系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的安全性通過后臺嚴密的加密算法來保證，充分利用云服務器的大存儲來減輕用戶在硬件存儲上的經(jīng)濟開銷。

本發(fā)明基于云系統(tǒng)的智能家居遠程控制系統(tǒng)，其特點在于充分利用云系統(tǒng)服務器的DSIUS特性,安全特性,超大容量,易拓展性以及超高運算能力，用戶通過穿戴設備實時監(jiān)控并操控智能家居，同時采用集約化管理，提高布線的簡潔度與處理效率，為智能家居遠程控制帶來突破性進步，帶來更好的用戶體驗。

附圖說明

圖1 為控制終端系統(tǒng)各個模塊連接框圖。

圖2 為控制終端、ZigBee協(xié)調(diào)器與智能家居終端的關系圖。

圖3 為網(wǎng)關總體框圖。

圖4 為Web系統(tǒng)模型圖。

圖5 為虹膜識別系統(tǒng)圖。

圖6 為虹膜控制概念構想圖。

圖7 為智能家居進行本地驗證原理圖。

圖8 為客戶端進行本地驗證原理圖。

圖9 為本地與云服務器驗證原理圖。

圖10 為通過云服務器的遠程控制驗證。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

參照附圖2，本發(fā)明所涉及的基于云系統(tǒng)的智能家居遠程控制系統(tǒng)，包括控制終端1、云系統(tǒng)服務器2以及智能終端3，其特征在于：所述控制終端1包括控制終端外殼1-1和核心處理器1-2，所述核心處理器1-2與總線隔離模塊1-3、電源模塊1-4、無線全面整合模塊1-5、存儲模塊1-6、警報模塊1-7、智能語音模塊1-8、觸控顯示模塊1-9、虹膜識別系統(tǒng)模塊1-10、無線網(wǎng)卡1-11、網(wǎng)卡協(xié)調(diào)模塊1-12、數(shù)據(jù)采集模塊1-13、SDRAM模塊1-14、Nandflash模塊1-15、以太網(wǎng)模塊1-16連接；圖像采集模塊1-17、圖像處理分析模塊1-18、用戶識別處理模塊1-19、智能語音模塊1-8、用戶登記處理模塊1-20、執(zhí)行控制模塊1-21、觸控顯示模塊1-9、數(shù)據(jù)處理模塊1-22、虹膜掃描模塊1-23與虹膜識別系統(tǒng)模塊1-10連接。

所述核心處理器1-2采用S5PV210處理器，該處理器是三星推出的一款適用于嵌入式的專業(yè)級處理器，S5PV210采用了ARM CortexTM-A8內(nèi)核，主頻可達1GHZ，64/32位內(nèi)部總線結構，支持WindosCE/Linux/Android/Ubuntu系統(tǒng)，我們將Contiki操作系統(tǒng)移植到S5PV210嵌入式平臺，同時提供十分豐富的外圍接口，包括：237 個GPIO,高達400kb/s傳輸速率的3-ch IIC Bus，4個Uarts等，可以充分滿足智能家居的高性能控制。

所述無線網(wǎng)卡1-12采用DM9000模塊。

所述存儲模塊1-6采用SD卡存儲模塊，該模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、紅膜識別系統(tǒng)連接，保存采集到的大容量數(shù)據(jù)，該模塊從RS-232串口接收需要存儲的數(shù)據(jù)，順序?qū)懭隨D卡。

所述數(shù)據(jù)采集處理模塊1-14與存儲模塊1-6連接，共同完成數(shù)據(jù)采集與分析，并將當前數(shù)據(jù)與分析處理后的數(shù)據(jù)存儲于后臺數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)采集模塊主要采集家庭溫度、濕度以及氣體成分檢測以及火情檢測等，實現(xiàn)信息感知與實時監(jiān)控。

所述無線全面整合模塊1-5采用MZ100 ZigBee微控制器、MB300藍牙微控制器、MW300 Wi-Fi微控制器整合模塊，該模塊由全球芯片解決服務商Marvell提供，其中MZ100 ZigBee微控制器支持802.15.4/ZigBee協(xié)議，由于ZigBee技術在無線組網(wǎng)Mesh組網(wǎng)方面有極大優(yōu)勢，故用于智能照明等以及多終端間的互聯(lián)，例如通過ZigBee可精確操控特定位置的燈具的開與關或者窗簾的開合，同時可與其他器件包括藍牙、Wi-Fi無縫對接；MB300藍牙微控制器支持雙模藍牙4.1，由于藍牙技術的“近距離感測”優(yōu)勢，適合用于智能家居間的互動；MW300 Wi-Fi微控制器支持802.11n Wi-Fi協(xié)議，用于智能家居中冰箱、冷氣機等家電與家庭網(wǎng)絡的長時間連接。三款微控制器均支持SPI、I2C、UART、PWM、ADC和DAC，易于與傳感器等其他組件連接，因此可以實現(xiàn)無縫對接，高度集成。

進一步，MZ100 ZigBee軟件含有一套主機API，通過Marvell Wi-Fi/ZigBee網(wǎng)關設計，使用戶可充分控制家居設備，該網(wǎng)關采用ZigBee全球無線網(wǎng)絡標準，使客戶無縫的利用手機、穿戴設備、專門的網(wǎng)站通過Web客戶端控制其家庭設備；同時，利用ZigBee網(wǎng)關作為適配器，為利用標準IP網(wǎng)絡基礎設施控制基于ZigBee和Wi-Fi的設備提供方便，該模塊支持點對多點無線串口通信。

進一步，通過Marvell專有配套工具Marvell EZ-Connect軟件可以實現(xiàn)對Wi-Fi headless設備簡單、快速的配置，該軟件與領先IOT云服務商實現(xiàn)內(nèi)置集成，全套中間件組件支持業(yè)界標準Web協(xié)議，包括HTTP、TLS/SSL、BSD Socket、Web-Socket、JSON及XML語法分析程序，以實現(xiàn)與云服務的有效集成；靈活的通信模式可實現(xiàn)P2P應用、設備至設備通信、與移動客戶端及云服務無縫集成及安全部署。

進一步，參照附圖2，考慮到針對存儲空間受限的網(wǎng)絡化嵌入式系統(tǒng)和無線傳感器網(wǎng)絡的多任務操作系統(tǒng)，我們選用Contiki操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持uIPV6/uIPV4協(xié)議棧、TCP/UDP協(xié)議、動態(tài)加載等網(wǎng)絡協(xié)議棧，該協(xié)議為開源操作系統(tǒng)且非常適合物聯(lián)網(wǎng)時代的智能設備，通過移植該系統(tǒng)到S5VP210平臺；而運行于該系統(tǒng)的ZigBee協(xié)議則采用Freakz協(xié)議棧，此協(xié)議棧也為開源，因此具有良好的可移植性，通過與CC2530網(wǎng)卡協(xié)調(diào)模塊的組網(wǎng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與遠程控制，但是Contiki操作系統(tǒng)不支持CC2530模塊，且該系統(tǒng)最初是在Linux環(huán)境下運行，故需對此操作系統(tǒng)進行移植，方可實現(xiàn)。

進一步，參照附圖3，由于Freakz協(xié)議棧與Internet網(wǎng)絡協(xié)議并不兼容，因此還需要一套ZigBee網(wǎng)關將ZigBee網(wǎng)絡并入Internet網(wǎng)絡中，這樣才能實現(xiàn)兩個異構網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)互通。我們?nèi)赃x用S5PV210嵌入式平臺，基于Contiki操作系統(tǒng)與Freakz協(xié)議棧，設計出嵌入式網(wǎng)關解決方案，以此實現(xiàn)智能家居的遠程控制。在該網(wǎng)關中，ZigBee網(wǎng)絡利用開源ZigBee協(xié)議Freakz協(xié)議棧與Contiki操作系統(tǒng)通信，而Internet外網(wǎng)利用網(wǎng)編借口與該系統(tǒng)通信，這套系統(tǒng)是網(wǎng)關的基礎；將Contiki操作系統(tǒng)移植到S5VP210嵌入式平臺，當遠程智能終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包依次通過云服務器、Web服務器，最終被以太網(wǎng)模塊1-16接收，因為Contiki系統(tǒng)支持Internet協(xié)議與ZigBee協(xié)議，該數(shù)據(jù)包最終被ZigBee模塊接收，此時搭載有ZigBee網(wǎng)絡的智能家居便會收到控制指令，這就是數(shù)據(jù)包的完整的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，以此實現(xiàn)智能家居的遠程控制；同時，該系統(tǒng)也支持反向數(shù)據(jù)傳輸，即智能家居的狀態(tài)信息會通過該系統(tǒng)傳輸至遠程智能終端，數(shù)據(jù)傳輸鏈路與上述一樣。

參照附圖4，ZigBee協(xié)調(diào)器建立的家庭局域網(wǎng)需要通過Internet才能與云系統(tǒng)服務器連接，因此還需要設計一個起橋梁作用的Web服務器4，我們采用客戶機/服務器模式將局域網(wǎng)連接到云系統(tǒng)服務器，用戶可利用Web客戶端在云服務器的幫助下實現(xiàn)與Web服務器的通信，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到ZigBee接收端。Web客戶端采用層級設計，提供家居管理、賬戶管理與語音通信三個主干單元，每個主干單元又下轄若干二級單元。家居管理又包含查看設備、綁定設備與解除設備，查看設備又下轄三級單元，包括修改信息、發(fā)送控制指令等；賬戶管理提供注冊等基本功能以及管理終端的功能；語音通信提供消息提醒、語音電話功能，將一些常用的應急號碼存儲于設備，以便快速調(diào)用，搭載的智能語音模塊識別語音輸出，實現(xiàn)短信發(fā)送、電話撥打等功能，此外還需要GSM/GPRS模塊協(xié)助完成。

參照附圖10，所述云系統(tǒng)服務器2處于核心地位，采用Iaas、Paas和Saas整合方式構建服務平臺，其通過加密算法對控制終端1發(fā)送的數(shù)據(jù)進行響應并處理，進而對智能終端3發(fā)送相應信息，獲取相應的處理；反之，也可處理控制終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并最終引起智能終端的響應。Iaas（Infrastructure as a service）即基礎設施即服務，該分層處于最下層，可以為上層平臺提供存儲、處理、網(wǎng)絡、操作系統(tǒng)及其他必要的應用程序；Paas（Platform as a service）即平臺即服務，該分層處于中間層，Paas在Iaas提供的虛擬服務器的基礎上為用戶提供開發(fā)語言工具和數(shù)據(jù)庫應用等；Saas（Software as a service）即軟件即服務，該分層處于最上層，用戶可以通過瀏覽器網(wǎng)頁或者App客戶端進入該層，使得應用更加簡便。

參照附圖（7）、附圖（8）、附圖（9）、附圖（10），用戶通過家庭網(wǎng)關向云系統(tǒng)服務器注冊賬號及密碼，云服務器便將此賬號設置為用戶的唯一識別碼；當進行遠程控制時，用戶首先在智能終端輸入該賬號及密碼，并請求登錄云服務，在通過云服務器的審核后回應智能終端，此時智能終端處于等待鏈接狀態(tài)，云服務器同時向關聯(lián)的控制終端發(fā)送請求連接數(shù)據(jù)，控制終端審核通過并向云系統(tǒng)發(fā)出回應信息，云系統(tǒng)再向智能終端發(fā)出回應信息以及關聯(lián)的控制終端的狀態(tài)信息，確認可以通信。此后智能終端與云服務器、云服務器與控制終端分別協(xié)商加密傳輸協(xié)議，確認無誤后便可通過云系統(tǒng)服務器進行遠程控制，在控制過程中，云系統(tǒng)服務器會對采集的數(shù)據(jù)實時更新，保持數(shù)據(jù)同步，由于整個過程都是在加密協(xié)議下進行的，因此具有相對高的安全性。

所述智能終端3包括智能終端外殼3-1和核心處理器3-2，所述核心處理器3-2與總線模塊3-3、虹膜識別系統(tǒng)3-4、北斗定位導航模塊3-5、智能語音模塊3-6、無線通信模塊3-7、模式選擇模塊3-8、充電模塊3-9、網(wǎng)絡通信模塊3-10、GSM/GPRS模塊3-11、虛擬顯示模塊3-12、SDRAM模塊3-13、Nandflash模塊3-14連接；圖像采集模塊3-15、圖像處理分析模塊3-16、用戶識別處理模塊3-17、智能語音模塊3-6、用戶登記處理模塊3-18、執(zhí)行控制模塊3-19、虛擬顯示模塊3-12、數(shù)據(jù)處理模塊3-20、虹膜追蹤模塊3-21與虹膜識別系統(tǒng)3-4連接。數(shù)據(jù)處理模塊具有圖像數(shù)據(jù)傳輸存儲管理與特征數(shù)據(jù)存儲管理功能；智能終端系統(tǒng)各個模塊連接框圖同附圖1。

參照附圖5與附圖6，虛擬顯示模塊3-12采用透明顯示屏模塊，用于顯示W(wǎng)eb客戶端的控制界面，搭載的虹膜識別系統(tǒng)通過捕捉虹膜3-22的運動軌跡，并通過特定的方式反映在控制面板上，這樣顯示屏上的箭頭就會跟隨虹膜的運動而運動，用戶通過眨眼的方式控制，類似于鼠標點擊。用戶在第一次使用時，圖像采集模塊3-15提取用戶生物特征信息，并在圖像處理分析模塊3-16與用戶登記處理模塊3-18的輔助下將該信息推送至數(shù)據(jù)處理模塊3-20。每次使用用戶識別處理模塊3-17都會將采集的生物特征信息與注冊的生物信息對比并判定，若正常則開啟虹膜服務，反之開啟自我保護功能，關閉該服務并發(fā)出警告信息。當虹膜檢測模塊檢測到眨眼動作時，便會選中目標，此時搭載的無線傳輸模塊也會將該信號通過云系統(tǒng)服務器傳輸至Web服務器，Web服務器再將該信號傳至控制終端，控制終端再通過無線全面整合模塊將該信號發(fā)送至搭載有ZigBee網(wǎng)絡的智能家居，進而實現(xiàn)遠程控制。

以上所述為本發(fā)明的具體實施方式，包括對軟件、硬件以及原理框圖的概述，將控制終端、云系統(tǒng)服務器以及智能終端（如智能眼鏡）之間的關系進行闡述，通過引入云系統(tǒng)來實現(xiàn)智能家居遠程控制，使得智能家居更“智能”。