一种通过低功耗远距离射频无线网络智能控制系统及方法与流程

1.本发明属于智能控制技术领域，具体涉及一种通过低功耗远距离射频无线网络智能控制系统及方法。


背景技术：

2.物联网是互联网基础上的延伸和扩展的网络，是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络，通过各类可能的网络接入，实现任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理，通过与射频识别技术的结合，应用更加广泛。
3.目前，专利号为cn201610212175.8的发明专利公开了一种通过低功耗远距离射频无线网络智能控制系统，包括网关设备、终端控制设备、云端服务器和用户控制设备，用户控制设备与云端服务器无线连接，云端服务器与网关设备通信连接，网关设备通过自身的远距离射频网络接口连接射频网络与终端控制设备相连接。用户通过用户控制设备使用wifi或ethernet网络连接云端服务器，云端服务器使用wifi或ethernet网络连接网关设备，网关设备通过低功耗远距离的射频传输网络与终端控制设备连接，实现了用户操作用户控制设备完成控制终端控制设备的过程。本系统减少了中间节点，且功耗需求较低，稳定性较高。其采用的是通过增加校验过程，大大提升了安全性，但该系统及方法存在每次发出指令时，需要校验指令，智能设备执行指令所需的时间较长，且数据在控制终端和云服务器间传输时，没有进行加密，数据的安全性得不到保障。
4.因此，针对上述控制系统及方法执行指令所需时间较长的问题，亟需得到解决，以改善智能控制系统的使用场景。


技术实现要素：

5.（1）要解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种通过低功耗远距离射频无线网络智能控制系统及方法，该系统及方法旨在解决现有技术下每次发出指令时，需要校验指令，智能设备执行指令所需的时间较长，且数据在控制终端和云服务器间传输时，没有进行加密，数据的安全性得不到保障的技术问题。
6.（2）技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种通过低功耗远距离射频无线网络智能控制系统，该系统包括网关设备、控制终端、云服务器和智能设备；所述网关设备在控制终端和智能设备之间进行数据交换，可以检查进出的数据包，通过应用网关复制传递数据，防止在受信任的控制终端与不受信任的智能设备间直接建立联系，起到防护墙的作用，通过网关设备实现控制终端和智能设备的网络互联；所述控制终端可以为手机、平板电脑、笔记本电脑或pc机，所述控制终端内预设有加密算法，所述控制终端通过加密算法得到公钥和私钥，然后用公钥对数据进行加密，云服
务器通过私钥用来解密控制终端公钥加密的数据，其计算过程为：随意选择两个大的质数p 和q，p≠q，计算n=pq，根据欧拉函数，求得r=（n）=（p）（q）=（p
‑
1）（q
‑
1），选择一个小于r的整数e，使e与r互质，并求得e关于r的模反元素，命名为d,其中（n，e）是公钥，（n，d）是私钥；所述云服务器提供计算、存储、在线备份、托管、带宽等互联网基础设施服务，所述云服务器内预设有与控制终端相同的加密算法，所述云服务器通过加密算法得到公钥和私钥，然后用公钥对数据进行加密，控制终端根据私钥用来解密公钥加密的数据，所述云服务器根据数据分块算法将数据分块保存；所述智能设备与所述控制终端部署在同一网络环境中，所述智能设备可以为智能空气净化器平台、扫地机器人、智能排插、智能厨卫、智能老人穿戴、智能宠物穿戴、智能成人手表、智能儿童手表。
7.优选地，所述控制终端包括用户管理模块、智能设备管理模块、登录模块、判断模块、处理和控制模块、第一传输模块、发射天线模块、第一加密模块，所述用户管理模块包括新建用户单元和删除用户单元，所述智能设备管理模块包括新建智能设备单元、删除智能设备单元和样本库，所述新建智能设备单元填写的内容包括设备名称和rfid标签信息，并根据设备名称和rfid标签信息生成设备样本存储于样本库内，所述发射天线模块用于发出射频信号并接收智能设备返回的响应信号及rfid标签信息，所述第一传输模块用于数据的接收和发送，所述处理和控制模块对智能设备返回的信号进行译码，并把译码所得的数据回传给应用程序，并对智能设备发出指令，所述第一加密模块用于对传输的数据进行加密，从而提高数据的安全性，新建用户单元填写的内容包括必填项和必选项，其中必填项包括用户名、密码和手机号码，必选项为用户角色，系统默认的角色为管理员和普通用户。
8.优选地，所述登录模块的登录条件包括用户名、密码和验证码，所述登录模块内预设有验证算法：首先将用户录入的用户名a与系统中已保存的用户名数据表（1、2、3
……
n）进行比对，用户名a与（1、2、3
……
n）中某一用户名x相同后，密码b与该用户名x预留的密码进行比对，完全匹配后，对验证码c进行验证，当用户名a、密码b与验证码c全部匹配成功后，为验证通过，否则验证失败，所述登录模块内预设有登录成功弹窗和登录失败弹窗，所述登录成功弹窗的内容为：登录成功，所述登录失败弹窗的内容为：用户名、密码或验证码错误，请重试，所述登录成功弹窗和登录失败弹窗显示的时间为0.3秒。
9.优选地，所述云服务器包括第二加密模块、第二传输模块和存储模块，所述第二传输模块用于数据的上传和下载，所述第二加密模块对传输的数据进行加密，所述存储模块用于存放用户数据。
10.优选地，所述智能设备端包括收发天线模块、执行模块和无线模块，所述收发天线模块用于接收控制终端发出的射频信号，并主动向控制终端送智能设备的设备名称和rfid标签信息，所述执行模块用于接收控制终端发出的指令并执行相应的操作，所述无线模块用于实现控制终端和智能设备间的远距离传输。
11.优选地，所述判断模块内预设有判断规则：根据智能设备发送的设备名称s与样本库j{y1（s1,b1）、y2（s2、b2）
……
yn（sn,bn）}中的设备名称进行比对，当s
∉
j时，则身份验证不通过，若s∈j，找出s属于y1、y2或yn，若s∈y1（s1,b1），用智能设备发送的dfid标签信息与b1进行比对，若不同，判定为身份验证不通过，若相同，判定为身份验证通过。
12.优选地，所述云服务器内预设有数据分块算法：首先从头文件开始，将固定大小的滑动窗口中的数据看成组成文件的各个部分，设置两个整数d和r,且r＜d,设某时间点t，通过rabin算法来计算滑动窗口的指纹值是f,则基准点为f mod d=r，如果f mod d = r,则此时为块边界，同理将文件分成数据块1、数据块2、数据块3
……
数据块n，得到块边界后，计算整个块的hash值，分别为a、b、c
……
n，再去与先前存储过的块hash集j（1、2、3
……
n）进行比对，若hash已经存在，则删除这个数据块，如果hash不存在，则该数据块存储下来。
13.一种通过低功耗远距离射频无线网络智能控制方法，其包括如上述所述的一种通过低功耗远距离射频无线网络智能控制系统，其步骤如下：步骤一：在手机、平板电脑、笔记本电脑或pc机上打开相应的软件，并输入用户名、密码和验证码进行登录，首先将用户录入的用户名a与系统中已保存的用户名数据表（1、2、3
……
n）进行比对，用户名a与（1、2、3
……
n）中某一用户名x相同后，密码b与该用户名x预留的密码进行比对，完全匹配后，对验证码c进行验证，当用户名a、密码b与验证码c全部匹配成功后，为验证通过，否则验证失败；步骤二：发射天线模块发出射频信号，并接收智能设备返回的响应信号及rfid标签信息，收发天线模块接收控制终端发出的射频信号，并主动向控制终端送智能设备的设备名称和rfid标签信息；步骤三：控制终端的判断模块根据智能设备发送的设备名称s与样本库j{y1（s1,b1）、y2（s2、b2）
……
yn（sn,bn）}中的设备名称进行比对，当s
∉
j时，则身份验证不通过，若s∈j，找出s属于y1、y2或yn，若s∈y1（s1,b1），用智能设备发送的dfid标签信息与b1进行比对，若不同，判定为身份验证不通过，若相同，判定为身份验证通过；步骤四：验证通过后，在软件中输入指令，智能设备接收指令后，执行相应的操作；步骤五：退出系统前，云服务器的第二加密模块根据加密算法得出公钥和私钥并发送至第一加密模块：随意选择两个大的质数p 和q，p≠q，计算n=pq，根据欧拉函数，求得r=（n）=（p）（q）=（p
‑
1）（q
‑
1），选择一个小于r的整数e，使e与r互质，并求得e关于r的模反元素，命名为d,其中（n，e）是公钥，（n，d）是私钥；步骤六：控制终端的第一加密模块对数据进行加密，并传输至云服务器，云服务器通过第二加密模块对数据解密；步骤七：解密后的数据由存储模块分块存储：首先从头文件开始，将固定大小的滑动窗口中的数据看成组成文件的各个部分，设置两个整数d和r,且r＜d,设某时间点t，通过rabin算法来计算滑动窗口的指纹值是f,则基准点为f mod d=r，如果f mod d = r,则此时为块边界，同理将文件分成数据块1、数据块2、数据块3
……
数据块n，得到块边界后，计算整个块的hash值，分别为a、b、c
……
n，再去与先前存储过的块hash集j（1、2、3
……
n）进行比对，若hash已经存在，则删除这个数据块，如果hash不存在，则该数据块存储下来。
14.（3）有益效果与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的系统及方法利用通过登录模块对使用者的身份进行验证，确保控制终端发出的指令有效，通过判断模块内预设的判断规则，对智能设备的身份进行验证，从而确保控制终端的指令发送至指定的智能设备，且不需要对每次的指令进行校验，提高指令执行的速度，利用第一加密模块和第二加密模块，对传输的数据进行加密，提高用户的隐私性和数据的安全性，通过数据分块算法对数据进行
分块存储，提高存储空间的利用率。
附图说明
15.为了更清楚的说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术中描述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种实施方式，对于本领域普通技术人员来说，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。
16.图1为本发明系统一种具体实施方式的整体框架结构示意图；图2为本发明系统及方法一种具体实施方式的正面结构示意图；图3为本发明系统及方法一种具体实施方式的侧面结构示意图。
具体实施方式
17.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，以进一步阐述本发明，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的样式。
18.实施例1本具体实施方式是一种通过低功耗远距离射频无线网络智能控制系统及方法，其整体框架结构示意图如图1所示，该系统包括网关设备、控制终端、云服务器和智能设备；网关设备在控制终端和智能设备之间进行数据交换，可以检查进出的数据包，通过应用网关复制传递数据，防止在受信任的控制终端与不受信任的智能设备间直接建立联系，起到防护墙的作用，通过网关设备实现控制终端和智能设备的网络互联；控制终端可以为手机、平板电脑、笔记本电脑或pc机，控制终端内预设有加密算法，控制终端通过加密算法得到公钥和私钥，然后用公钥对数据进行加密，云服务器通过私钥用来解密控制终端公钥加密的数据，其计算过程为：随意选择两个大的质数p 和q，p≠q，计算n=pq，根据欧拉函数，求得r=（n）=（p）（q）=（p
‑
1）（q
‑
1），选择一个小于r的整数e，使e与r互质，并求得e关于r的模反元素，命名为d,其中（n，e）是公钥，（n，d）是私钥；云服务器提供计算、存储、在线备份、托管、带宽等互联网基础设施服务，云服务器内预设有与控制终端相同的加密算法，云服务器通过加密算法得到公钥和私钥，然后用公钥对数据进行加密，控制终端根据私钥用来解密公钥加密的数据，云服务器根据数据分块算法将数据分块保存；智能设备与控制终端部署在同一网络环境中，智能设备可以为智能空气净化器平台、扫地机器人、智能排插、智能厨卫、智能老人穿戴、智能宠物穿戴、智能成人手表、智能儿童手表。
19.其中，控制终端包括用户管理模块、智能设备管理模块、登录模块、判断模块、处理和控制模块、第一传输模块、发射天线模块、第一加密模块，用户管理模块包括新建用户单元和删除用户单元，智能设备管理模块包括新建智能设备单元、删除智能设备单元和样本库，新建智能设备单元填写的内容包括设备名称和rfid标签信息，并根据设备名称和rfid标签信息生成设备样本存储于样本库内，发射天线模块用于发出射频信号并接收智能设备返回的响应信号及rfid标签信息，第一传输模块用于数据的接收和发送，处理和控制模块
对智能设备返回的信号进行译码，并把译码所得的数据回传给应用程序，并对智能设备发出指令，第一加密模块用于对传输的数据进行加密，从而提高数据的安全性，新建用户单元填写的内容包括必填项和必选项，其中必填项包括用户名、密码和手机号码，必选项为用户角色，系统默认的角色为管理员和普通用户。
20.同时，登录模块的登录条件包括用户名、密码和验证码，登录模块内预设有验证算法：首先将用户录入的用户名a与系统中已保存的用户名数据表（1、2、3
……
n）进行比对，用户名a与（1、2、3
……
n）中某一用户名x相同后，密码b与该用户名x预留的密码进行比对，完全匹配后，对验证码c进行验证，当用户名a、密码b与验证码c全部匹配成功后，为验证通过，否则验证失败，登录模块内预设有登录成功弹窗和登录失败弹窗，登录成功弹窗的内容为：登录成功，登录失败弹窗的内容为：用户名、密码或验证码错误，请重试，登录成功弹窗和登录失败弹窗显示的时间为0.3秒。
21.另外，云服务器包括第二加密模块、第二传输模块和存储模块，第二传输模块用于数据的上传和下载，第二加密模块对传输的数据进行加密，存储模块用于存放用户数据，智能设备端包括收发天线模块、执行模块和无线模块，收发天线模块用于接收控制终端发出的射频信号，并主动向控制终端送智能设备的设备名称和rfid标签信息，执行模块用于接收控制终端发出的指令并执行相应的操作，无线模块用于实现控制终端和智能设备间的远距离传输，判断模块内预设有判断规则：根据智能设备发送的设备名称s与样本库j{y1（s1,b1）、y2（s2、b2）
……
yn（sn,bn）}中的设备名称进行比对，当s
∉
j时，则身份验证不通过，若s∈j，找出s属于y1、y2或yn，若s∈y1（s1,b1），用智能设备发送的dfid标签信息与b1进行比对，若不同，判定为身份验证不通过，若相同，判定为身份验证通过。
22.此外，云服务器内预设有数据分块算法：首先从头文件开始，将固定大小的滑动窗口中的数据看成组成文件的各个部分，设置两个整数d和r,且r＜d,设某时间点t，通过rabin算法来计算滑动窗口的指纹值是f,则基准点为f mod d=r，如果f mod d = r,则此时为块边界，同理将文件分成数据块1、数据块2、数据块3
……
数据块n，得到块边界后，计算整个块的hash值，分别为a、b、c
……
n，再去与先前存储过的块hash集j（1、2、3
……
n）进行比对，若hash已经存在，则删除这个数据块，如果hash不存在，则该数据块存储下来。
23.一种通过低功耗远距离射频无线网络智能控制方法，其包括如上述所述的一种通过低功耗远距离射频无线网络智能控制系统，其步骤如下：步骤一：在手机、平板电脑、笔记本电脑或pc机上打开相应的软件，并输入用户名、密码和验证码进行登录，首先将用户录入的用户名a与系统中已保存的用户名数据表（1、2、3
……
n）进行比对，用户名a与（1、2、3
……
n）中某一用户名x相同后，密码b与该用户名x预留的密码进行比对，完全匹配后，对验证码c进行验证，当用户名a、密码b与验证码c全部匹配成功后，为验证通过，否则验证失败；步骤二：发射天线模块发出射频信号，并接收智能设备返回的响应信号及rfid标签信息，收发天线模块接收控制终端发出的射频信号，并主动向控制终端送智能设备的设备名称和rfid标签信息；步骤三：控制终端的判断模块根据智能设备发送的设备名称s与样本库j{y1（s1,b1）、y2（s2、b2）
……
yn（sn,bn）}中的设备名称进行比对，当s
∉
j时，则身份验证不通过，若s∈j，找出s属于y1、y2或yn，若s∈y1（s1,b1），用智能设备发送的dfid标签信息与b1进行比
对，若不同，判定为身份验证不通过，若相同，判定为身份验证通过；步骤四：验证通过后，在软件中输入指令，智能设备接收指令后，执行相应的操作；步骤五：退出系统前，云服务器的第二加密模块根据加密算法得出公钥和私钥并发送至第一加密模块：随意选择两个大的质数p 和q，p≠q，计算n=pq，根据欧拉函数，求得r=（n）=（p）（q）=（p
‑
1）（q
‑
1），选择一个小于r的整数e，使e与r互质，并求得e关于r的模反元素，命名为d,其中（n，e）是公钥，（n，d）是私钥；步骤六：控制终端的第一加密模块对数据进行加密，并传输至云服务器，云服务器通过第二加密模块对数据解密；步骤七：解密后的数据由存储模块分块存储：首先从头文件开始，将固定大小的滑动窗口中的数据看成组成文件的各个部分，设置两个整数d和r,且r＜d,设某时间点t，通过rabin算法来计算滑动窗口的指纹值是f,则基准点为f mod d=r，如果f mod d = r,则此时为块边界，同理将文件分成数据块1、数据块2、数据块3
……
数据块n，得到块边界后，计算整个块的hash值，分别为a、b、c
……
n，再去与先前存储过的块hash集j（1、2、3
……
n）进行比对，若hash已经存在，则删除这个数据块，如果hash不存在，则该数据块存储下来。
24.表1为数据分块算法。
25.该系统云服务器的框架结构示意图如图2所示，其智能设备的框架结构示意图如图3所示。
26.以上描述了本发明的主要技术特征和基本原理及相关优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性具体实施方式的细节，而且在不背离本发明的构思或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将上述具体实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
27.此外，应当理解，虽然本说明书按照各实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术
人员可以理解的其他实施方式。