[发明专利]一种智能家居立体卫士

摘要

本发明公开了一种智能家居立体卫士，智能家居网关包括控制层和接口层；环境传感系统包括若干个传感器、处理器、通信模块和输出控制设备，传感器包括电流传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾报警传感器和煤气报警传感器；安防系统包括服务器、控制系统、报警系统、检测系统、GSM发射模块、执行系统；家居服务系统包括水电煤费充值缴费模块、电话缴费模块、社区服务通知模块、维护报修模块。本发明以智能家居网关为中心认证和加密机制保障数据数据安全和用户安全，通过移动客户端实现点对点的数据传输而不需要任何设置，达到数字家庭系统的远程控制和监控功能。

主权项

1.一种智能家居立体卫士，其特征在于，所述的智能家居立体卫士包括智能家居网关、客户端、智能家电系统、环境传感系统、安防系统、家居服务系统；所述的智能家居网关包括控制层和接口层；控制层，用于网关的控制管理，并控制连接应用层，该控制层包括：用于与用户进行信息交互的交互单元，所述交互单元与主控单元相连；用于计量家庭用电量的计量单元，所述计量单元与主控单元、220V输入电路相连；用于家庭用电负荷控制的限电执行单元，所述的限电执行单元分别与主控单元、家庭电路输入电路相连；用于为各个模块供电的电源单元，所述电源单元分别与主控单元、交互单元、计量单元、无线路由通信单元、PLC通信单元及限电执行单元相连；接口层，用于与外部设备通信连接；接口层与控制层之间还设有媒体交换层；应用层中设有应用程序兼容接口；接口层中含有通信协议翻译层和协议适配组件；该接口层包括：用于宽带网络接入、室内无线网络信号覆盖及与其它通讯终端的通信的无线路由通信单元，所述无线路由通信单元与主控单元相连；用于室内电力线载波通信的PLC通信单元，所述PLC通信单元分别与主控单元、220V电力线相连；所述的智能家电系统包括安装在客户端中的中央控制单元，以及安装在所述智能家电中的电器控制端；所述的客户端用于显示控制菜单和家电设备工作状态以及根据显示的控制菜单发出控制信号；所述中央控制单元用于将控制信息通过无线通信网络发送给所述电器控制端，所述电器控制端用于根据所述控制信息设置运行参数以控制所述智能家电；所述控制信息包括对所述智能家电的运行参数和功能的设定信息；所述的环境传感系统包括若干个传感器、处理器、通信模块和输出控制设备，所述的传感器包括电流传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾报警传感器和煤气报警传感器；所述的电流传感器安装在住户的各家用电器上，所述的温度传感器和湿度传感器安装在住户的各房间内，各传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连，所述的处理器的控制信号输出端与输出控制设备的控制信号输入端相连，输出控制设备包括开关、空调和加湿器，所述的开关、空调和加湿器分别对家用电器的开关、温度和湿度进行控制，处理器的通信信号端通过通信模块与对应楼层网关的信号输入端相连，各网关通过网络与管理中心服务器连接，所述的管理中心服务器输出各住户的联网信息；所述的烟雾报警传感器和煤气报警传感器均安装在住户室内，所述的烟雾报警传感器和煤气报警传感器的信号输出端与处理器的信号输入端相连；所述的安防系统包括服务器、控制系统、报警系统、检测系统、GSM发射模块、执行系统；所述的控制系统包括近程控制端和远程控制端，所述的报警系统连接进程控制端，报警系统还经过服务器通过GSM发射模块连接远程控制端，该远程控制端与客户端连接；所述的检测系统连接近程控制端，检测系统还经过服务器连接远程控制端，执行系统连接近程控制端，还经过服务器连接远程控制端，所述的检测系统包括烟火检测模块、门禁探头传感模块、窗禁探头传感模块、摄像头，所述的执行系统包括火灾执行系统和门窗自动开闭系统；所述的门禁探头传感模块包括门磁传感器、RFID读卡设备、人脸识别设备和门禁控制器，所述的门磁传感器、RFID读卡设备和人脸识别设备均安装在住户的门上，所述的门磁传感器、RFID读卡设备和人脸识别设备的信号输出端与智能家居网关相连；所述的人脸识别设备中设置有特征提取模块，该特征提取模块用于构造特征提取算子，提取人脸图像特征向量，具体步骤为：步骤一、采集到N个样本用作训练集X，采用下式求出样本平均值m：其中，xi∈样本训练集X＝(x1，x2，…，xN)；步骤二、求出散布矩阵S：求出散布矩阵的特征值λi和对应的特征向量ei，其中，ei便是主分量，将特征值从大到小依次排列λ1，λ2，…；假设取出p个值，λ1，λ2，…，λp可以确定出脸空间E＝(e1，e2，…，eP)，在此脸空间上，训练样本X中，每个元素投影到该空间的点可以由下式得到：x'i＝Etxi，t＝1，2，…，N；由上式得到的是将原向量经过PCA降维后的p维向量；所述的特征提取模块基于稀疏表征，采用SRC人脸识别算法进行多人脸识别；采用SRC人脸识别算法进行多人脸识别的具体方法为：对当前帧人脸检测并按坐标排序得出当前帧各个人脸的识别结果；根据当前帧各个人脸的识别结果计算对应的各个人脸各自相邻n帧识别结果；统计各个人脸的身份，由超过半数n/2的统一身份决定目标的最终身份；其中，计算待识别图片与人脸库各类别间的重建误差{r1，r2……rn}，r1<r2<……<rn，将得到的相似度值按照的规则确定最终识别结果；其中T₁为比率值，T₁＝0.6；所述的家居服务系统包括水电煤费充值缴费模块、电话缴费模块、社区服务通知模块、维护报修模块；所述的无线路由通信单元接收客户端向所述智能家居网关通过互联网传输的指令和/或音视频，其中所述指令根据通过客户端获取到的用户的操作信息确定的，并将所述指令和/或音视频传送至控制层；所述控制层接收所述无线路由通信单元传送的指令和/或音视频，经安全认证模块进行认证后从所述指令中确定所述指令和/或所述音视频的处理对象，并确定所述处理对象的地址；所述无线路由通信单元根据所述地址将所述指令和/或所述音视频发送至所述处理对象进行处理和/或呈现；所述的安全认证模块包括：安全接入控制交换机、Web接入认证服务器和用户终端，所述Web接入认证服务器通过网络与安全接入控制交换机互联，所述安全接入控制交换机通过接入网络连接用户终端；所述Web接入认证服务器用于用户终端接入管理、Web认证、对所述安全接入控制交换机进行接入控制和设置、与外部系统进行交互以及记录用户终端接入认证相关日志；所述安全接入控制交换机用于学习和维护用户终端的多元组信息、拦截和重定向未认证用户终端HTTP访问请求到Web接入认证服务器以及接受所述Web接入认证服务器的接入控制和设置，通过报文过滤方式对用户终端报文进行接入验证，并检查和设置IP报文的DSCP值；所述的中央控制单元包括输入管理端、交换网关、输出管理端，所述的输入管理端设置在中央控制单元内部的前端，所述的交换网关连接在输入管理端和输出管理端之间，所述的输出管理端设置在交换网关的后侧；所述的输出控制设备包括密码分析器、信息存储器，所述的密码分析器设置在输出控制设备的内部上端，所述的信息存储器连接在密码分析器的一侧；所述的报警系统包括探测器、光线报警器、语音报警器，所述的探测器设置在报警系统的上端，所述的光线报警器连接在探测器的下侧，所述的语音报警器连接在光线报警器的一侧。