[发明专利]基于区块链的智能家居控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于物联网、人机交互、区块链创新应用领域，涉及传感器感知技术和人脸识别技术，尤其是一种基于区块链分布式存储的智能家居控制方法和系统。

背景技术

目前在相关技术中，数据存储方式主要分为两类：第一类是传统数据库存储方式。它的优势主要表现在：实现了良好的数据共享和高度集中的管理控制。缺点主要体现在：一方面，数据文件不易扩充和移植，有很大的程序依赖性。另一方面，数据高度集中易造成信息篡改、隐私泄露等隐患。第二类是分布式数据存储方式。分布式结构采用点对点的网络传输，消除或弱化中心化的管理控制，面临的主要问题是节点之间身份的真实性。本发明通过引入区块链底层技术，采用工作量证明机制(Proof of Work，PoW)，解决了分布式网络中最关键的信任问题。

区块链是一种全民参与的数据库技术方案，以区块为单位进行数据管理。区块是一种聚合交易的数据结构，每个区块由两部分组成，区块主体负责记录交易，区块头部包括默克尔根(Merkle Tree)、时间戳、随机数、挖矿难度等重要数据。当多个包含交易信息的区块从后向前有序链接就形成了区块链。如图1所示，是区块链的数据结构。

区块链的优势主要体现在以下几个方面：第一，去中心化去信任。分布式的点对点网络，且遵循规定的共识机制，保证了节点间无需互相信任；第二，不可篡改可追溯。根据拜占庭将军的51％攻击算法，单个节点对数据的恶意篡改不会影响到其它诚实的节点；第三，账本公开透明。任何节点拥有完整的数据库账本，每一笔交易都具有可见性。区块链分布式存储方式也存在一些问题。其一，性能问题。每一个节点加入区块链网络需要拥有完整的账本信息。随着数据账本的交易增加，对计算机的配置将有更高的要求。其二，网络延迟。区块链的节点共识会受到网络性能的影响。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种分布式的数据存储方法，能够有效克服传统数据库存储方式在隐私保护、数据安全等方面遇到的重要问题。结合传感器感知技术和人脸识别技术，发明一种全新的智能家居控制系统。为此，本发明采用的技术方案是，基于区块链的智能家居控制系统，包括：服务器、数据传输模块、传感器、门禁控制模块；门禁控制模块用于：通过摄像头采集图像信息，经数据传输模块将信息传输到服务器，在服务器端与图像库进行人脸匹配，匹配成功则开启门锁；

传感器收集家居数据，通过接收和发送数据的传感器、数据传输模块传输给服务器；

计算机设置有区块链分布式数据存储模块，区块链分布式数据存储模块提供数据的分布式存储方式，数据包括：室内数据监测指标、人脸识别数据库及历史识别记录，部署以太坊区块链的私有链——“智慧链”，建立特定产品的系统运作规则，即智能合约，保证整个区块链的真实性和部分去中心化。

区块链分布式数据存储模块用于：数据存储、数据检测、数据追溯，具体地：

第一，数据存储，本质上是将数据通过非对称加密的形式存储于一笔交易，每一笔交易包含数字签名、智能合约地址、时间戳记录，保证交易的唯一性和不可篡改，在区块链网络中，挖矿通过Merkle Tree的方式对交易进行验证；第二，数据检测，根据当前数据特征值匹配区块链数据账本中特定的加密数据，不断优化数据查询算法，达到更加高效准确的检索能力；第三，数据追溯，通过检索某一时间段某一特定指标的历史记录，获取区块链交易的数据信息，时间戳证明保证了所有交易的可追溯性。

通过与连接传感器类似的方式连接包括空调、电视、电灯的基础家电并进行控制，还可连接NFC智能门禁、GPS导航定位装置、摄像头监控装置。

基于区块链的智能家居控制方法，利用传感器采集数据，通过门禁控制模块实施门禁控制；所述传感器包括温湿度传感器、空气质量传感器和一氧化碳传感器，分别采集温湿度、空气质量、一氧化碳数据，通过负责接收和发送数据的传感器，传输、收集传感器、门禁模块数据；通过区块链分布式数据存储方式存储、处理传感器、门禁模块数据，部署以太坊区块链的私有链——“智慧链”，建立特定产品的系统运作规则，即智能合约，保证整个区块链的真实性和部分去中心化。

一个实例中的具体实施步骤如下：

步骤S0101：搭建硬件开发环境，包括：温湿度传感器、Arduino Uno主板、显示屏；

在步骤S0101中，将温湿度传感器和显示屏按照预先设计的电路图和Arduino Uno主板进行管脚连接；