本實用新型涉及一種插座控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種安全的智能插座控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

智能插座是一種符合智能家居設(shè)計理念的智能化產(chǎn)品。用戶可以近程或遠程開啟或關(guān)閉智能插座從而控制智能家居的家用電器。用戶可以通過手機app、PC機應(yīng)用程序、物聯(lián)網(wǎng)云數(shù)據(jù)平臺來實現(xiàn)對智能插座的本地或遠程控制。目前常見的智能插座系統(tǒng)有：基于Zigbee的智能插座、基于wifi的智能插座和基于藍牙的智能插座等。Zigbee協(xié)議來源于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其安全性和節(jié)能性有了一定的保證；wifi協(xié)議是一種允許電子設(shè)備連接到一個無線局域網(wǎng)(WLAN)的技術(shù)，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM射頻頻段。藍牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與數(shù)字通信的開放性規(guī)范。它以低成本、近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動設(shè)備建立了一種完整的通信方式和技術(shù)。藍牙技術(shù)的實質(zhì)是建立通用無線接口及其控制軟件的標(biāo)準(zhǔn)，使移動通信與計算機網(wǎng)絡(luò)之間能實現(xiàn)無縫連接，由此，為不同廠家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備提供了近距離(10m～100m)范圍內(nèi)的互操作通道。

在目前使用的智能插座中，基于wifi的智能插座占了很大的比例。但是國內(nèi)外很多廠商在開發(fā)相應(yīng)的手機app控制智能插座時，有一定的局限性和封閉性。廠商開發(fā)的手機app只能控制自己的智能插座，具有有一定的局限性。另一方面，智能插座的封閉性使得用戶很難做二次開發(fā)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種安全的智能插座控制系統(tǒng)，具有方便普通用戶、可行性高、設(shè)備結(jié)構(gòu)清晰和安全性高等優(yōu)點。

本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種安全的智能插座控制系統(tǒng)，包括插座、無線路由器、密鑰管理服務(wù)器和用戶端設(shè)備，所述插座包括殼體以及設(shè)于殼體內(nèi)的進線端子、電源通斷器、單片機、密鑰存儲器和密鑰有效期計時器，所述進線端子通過電源通斷器連接電網(wǎng)，所述電源通斷器、密鑰存儲器和密鑰有效期計時器均連接單片機，所述單片機、密鑰管理服務(wù)器和用戶端設(shè)備分別與無線路由器無線連接。

所述插座為多個。

所述進線端子為多個，每個進線端子通過一電源通斷器連接電網(wǎng)。

所述殼體上設(shè)有手動開啟按鈕，所述手動開啟按鈕連接電源通斷器。

所述用戶端設(shè)備包括手機、平板電腦和PC機。

所述密鑰管理服務(wù)器采用PC機。

所述無線路由器采用Openwrt無線路由器。

所述單片機采用Arduino單片機。

所述電源通斷器采用繼電器或者開關(guān)管器件。

所述無線網(wǎng)絡(luò)包括藍牙無線網(wǎng)絡(luò)、wifi無線網(wǎng)絡(luò)和3G無線網(wǎng)絡(luò)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型利用無線路由器建立用戶端設(shè)備、密鑰管理服務(wù)器和插座內(nèi)單片機三者之間的通信網(wǎng)絡(luò)，密鑰管理服務(wù)器可實現(xiàn)多個接入無線網(wǎng)絡(luò)的用戶端設(shè)備和插座的綜合管理，便于普通用戶的使用，克服現(xiàn)有技術(shù)的用戶使用環(huán)境局限性，同時通過對傳統(tǒng)插座內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改進，利用單片機控制電源通斷器，實現(xiàn)插座上電與斷電的功能，同時單片機配合密鑰存儲器和密鑰有效期計時器，可實現(xiàn)密鑰的有效時限管理，起到對插座系統(tǒng)的智能安全保護，可以在很大程度上加強智能插座系統(tǒng)的安全性并方便廣大的普通用戶。

2、本實用新型還可以針對一個插座內(nèi)多個進線端子進行一一對應(yīng)的通斷控制，控制精度更高，滿足對連接同一插座上的不同用電設(shè)備控制的需求。

3、本實用新型的插座上還設(shè)有手動開啟按鈕，即可以作用普通的插座使用，也可以用于遠程控制失效時的臨時啟動，設(shè)計更加人性化。

4、本實用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)清晰，模塊化設(shè)計，單片機、密鑰管理服務(wù)器可采用市場上購買到的硬件設(shè)備，降低開發(fā)成本，將插座系統(tǒng)與密鑰管理相結(jié)合，確保該插座系統(tǒng)的可靠性。

5、本實用新型生產(chǎn)成本低，實用性強，選用市場上購買到的tplink無線路由器、Arduino單片機開發(fā)板和繼電器等，硬件成本低，適于推廣使用。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、無線路由器，2、密鑰管理服務(wù)器，3、用戶端設(shè)備，4、殼體，5、進線端子，6、電源通斷器，7、單片機，8、密鑰存儲器，9、密鑰有效期計時器，10、電網(wǎng)，11、手動開啟按鈕。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。

針對目前wifi的智能插座的現(xiàn)狀，提供一種安全的智能插座控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括多個插座、無線路由器1、密鑰管理服務(wù)器2和用戶端設(shè)備3，每個插座均包括殼體4以及設(shè)于殼體4內(nèi)的多個進線端子5、電源通斷器6、單片機7、密鑰存儲器8和密鑰有效期計時器9，每個進線端子5通過一電源通斷器6連接電網(wǎng)10，電源通斷器6、密鑰存儲器8和密鑰有效期計時器9均連接單片機7，單片機7、密鑰管理服務(wù)器2和用戶端設(shè)備3分別與無線路由器1無線連接，殼體4上設(shè)有滿足不同用戶使用需求的手動開啟按鈕11，手動開啟按鈕11連接電源通斷器6，插座的整個體積不變，外觀同傳統(tǒng)插座，但是功能多樣。

用戶端設(shè)備3包括手機、平板電腦和PC機，其中，從方便用戶使用的角度才說，智能手機最佳，同時，無線網(wǎng)絡(luò)包括藍牙無線網(wǎng)絡(luò)、wifi無線網(wǎng)絡(luò)和3G無線網(wǎng)絡(luò)，用戶可根據(jù)使用環(huán)境選擇合適的無線網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)遠程/近程操作。

無線路由器1采用Openwrt無線路由器，具體可采用tplink 703n無線路由器1，其原有固件為tplink原廠固件，經(jīng)改造第三方固件后系統(tǒng)為Openwrt。Openwrt無線路由器會擁有更多的功能，適合于智能家居的智能無線路由器。選用此款無線路由器降低了系統(tǒng)生產(chǎn)成本。

密鑰管理服務(wù)器2采用PC機搭配無線網(wǎng)卡的方式實現(xiàn)，用于實現(xiàn)智能插座的用戶的身份認證的綜合管理。無線網(wǎng)卡實現(xiàn)密鑰管理服務(wù)器2無線網(wǎng)絡(luò)連接Openwrt無線路由器。密鑰管理服務(wù)器2可在市場上直接購買到，內(nèi)部系統(tǒng)采用已經(jīng)搭配好的Ubuntu Linux系統(tǒng)，同時配置好GPG軟件環(huán)境，可以預(yù)先生成并存儲多個合法用戶的RSA密鑰對，基于RSA公鑰對用戶身份密碼進行加密，用戶端設(shè)備3使用RSA私鑰解密獲取用戶身份密碼，從而獲得智能插座控制系統(tǒng)的控制權(quán)限，保證智能插座控制系統(tǒng)的安全性，且便于普通用戶的使用，克服現(xiàn)有技術(shù)的用戶使用環(huán)境局限性。

單片機7包括核心的Arduino UNO開發(fā)板和Arduino ESP 8266wifi板，wifi板實現(xiàn)Arduino單片機通過無線網(wǎng)絡(luò)連接Openwrt無線路由器。Arduino單片機可以控制電源通斷器6的開或關(guān)，從而實現(xiàn)對插座的控制，Arduino單片機為市場上可直接購買的集成加解密程序的硬件，利用密鑰存儲器8實現(xiàn)密鑰的臨時存儲，利用密鑰有效期計時器9(計時電路)，實現(xiàn)密鑰有效期的管理，當(dāng)超過密鑰有效期后，則自動銷毀密鑰，保證密鑰實時的安全性。

電源通斷器6由繼電器或者開關(guān)管器件以及相關(guān)接口構(gòu)成，電氣連接插座內(nèi)的進線端子5，直接硬件控制插座的開或關(guān)，實現(xiàn)快速通斷電的功能。

本實施例中插座為20個，每個插座內(nèi)的進線端子5為2～8個，可滿足一個家庭住宅內(nèi)的所有用電設(shè)備的使用。

本實用新型將傳統(tǒng)的智能插座的控制方法和網(wǎng)絡(luò)安全中的RSA非對稱密鑰技術(shù)進行有機的結(jié)合，實現(xiàn)安全的智能插座控制系統(tǒng)。RSA算法是安全性非常高的非對稱密鑰技術(shù)，是屬于公開密鑰體系的技術(shù)。理論上，即便公鑰放到Internet網(wǎng)上，只要保護好私鑰，智能插座系統(tǒng)的安全性仍然很高。首先利用密鑰管理服務(wù)器2產(chǎn)生RSA密鑰對，根據(jù)門禁合法用戶的數(shù)量來產(chǎn)生多少個密鑰對。其次，將RSA私鑰安全導(dǎo)入到不同的合法用戶的用戶端設(shè)備3中，開啟或關(guān)閉智能插座的工作過程如下：

1)密鑰管理服務(wù)器2首先檢測有無來自用戶端設(shè)備3的無線請求信號，當(dāng)接收到無線請求信號，則生成六到八位的隨機數(shù)，生成合法用戶密碼，利用RSA公鑰將合法用戶密碼的明文生成為密文，這是第一種模式的密文；第二種模式的密文是將合法用戶密碼的明文和有效時間段一起RSA加密。之后，密鑰管理服務(wù)器2通過Openwrt無線路由器將兩種模式的密文都傳送到用戶端設(shè)備3上，例如智能手機。

2)用戶端設(shè)備3利用RSA私鑰對兩個密文完成RSA解密操作，獲取第一種模式的明文以及第二種模式的明文；合法用戶獲取兩種模式的明文后，即有相應(yīng)的兩種模式控制智能插座。一種是30秒到1分鐘之內(nèi)手機確定合法用戶密碼即可，每驗證一次可以操控插座一天；另一種是智能手機從進行RSA解密后的第二種模式的明文中獲取用戶密碼和有效時間段，在規(guī)定的之有效時間段內(nèi)手機確定合法用戶密碼才可通過驗證，每驗證一次可以操控插座一周。密鑰管理服務(wù)器2同時發(fā)送兩個認證模式下的數(shù)據(jù)包，用戶可以自由選擇。

3)合法用戶身份認證通過后，Openwrt無線路由器通過無線網(wǎng)絡(luò)消息通知Arduino單片機控制打開或關(guān)閉插座，Arduino單片機可以控制電源通斷器6中的繼電器的開或關(guān)，從而實現(xiàn)對插座的開或關(guān)的控制。

該智能插座控制系統(tǒng)可在用電設(shè)備范圍內(nèi)建立智能插座的管理網(wǎng)絡(luò)，通過用戶端設(shè)備3、密鑰管理服務(wù)器2以及插座內(nèi)的單片機7實現(xiàn)智能插座的遠程控制，便于用戶自由接入，用戶等設(shè)備綜合管理效果好。

該智能插座控制系統(tǒng)適用于智能插座的領(lǐng)域，屬于主動的安全防護系統(tǒng)，該系統(tǒng)經(jīng)測試成功后就可安裝到智能家居系統(tǒng)設(shè)備上，克服傳統(tǒng)的家居系統(tǒng)加解密簡單、不安全的缺陷，利用密鑰管理服務(wù)器2進行RSA加密，同時用戶端設(shè)備3利用私鑰進行RSA解密，實現(xiàn)安全用戶身份認證，認證通過的用戶才能通過Ardunio單片機7控制系統(tǒng)打開或關(guān)閉智能插座，綜上，本實用新型提出了嶄新的智能插座安全系統(tǒng)的設(shè)計方案和模塊整合技術(shù)，起到對插座系統(tǒng)的智能安全保護，可以在很大程度上加強智能插座系統(tǒng)的安全性并方便廣大的普通用戶。