CN106447865A - 一种智能锁低功耗远程控制系统的使用方法及系统 - Google Patents

一种智能锁低功耗远程控制系统的使用方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能锁低功耗远程控制系统的使用方法及系统。包括下述步骤进行：a、用户终端通过蓝牙近程通信与智能锁进行配对和授权验证，验证授权成功后用户终端获得智能锁的授权凭据；b、蓝牙配对后用户终端对智能锁进行WiFi配置；c、智能锁向中心控制系统发送建立连接请求，将智能锁连入消息中转服务器；d、用户终端通过WiFi或3G/4G网络连入消息中转服务器，并向消息中转服务器发送授权凭据，同时中心控制系统的中心服务器集群通知智能锁将其上的授权凭据发送过来，当中心服务器集群判断两个授权凭据一致时，远程连接建立成功，用户终端即可远程控制智能锁。本发明具有稳定性好、响应快和功耗低的特点。

Description

一种智能锁低功耗远程控制系统的使用方法及系统
技术领域
本发明涉及一种智能锁领域，特别是一种智能锁低功耗远程控制系统的使用方法及系统。
背景技术
随着物联网时代的到来和人们生活水平的提高，越来越多的家庭和企业开始采用智能安防产品，智能锁是安防设备的重要组成部分。目前一部分的智能锁产品采用的是“服务器-App-锁体”模式，另一部分则为带电子模块的电子锁，包括电子密码锁、指纹锁、IC卡锁、面部识别锁等。开锁时锁将相关信息记录发送到服务器，然后服务器再将信息反馈到用户手机App。用户手机接收到通知后，可以根据开锁类型做出相应的处理，比如报警、查看视频和查看操作记录等。这些智能锁的远程控制功能通过手机App被动接收锁的连接请求实现，而非主动连接，其远程控制功能模块耗电量较大。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种智能锁低功耗远程控制系统的使用方法及系统。本发明具有稳定性好、响应快和功耗低的特点。
本发明的技术方案：一种智能锁低功耗远程控制系统的使用方法，按下述步骤进行：
a、用户终端通过蓝牙近程通信与智能锁进行配对和授权验证，验证授权成功后用户终端获得智能锁的授权凭据；
b、蓝牙配对后用户终端对智能锁进行WiFi配置；
c、智能锁向中心控制系统发送建立连接请求，将智能锁连入中心控制系统的消息中转服务器；
d、用户终端通过WiFi或3G/4G网络连入中心控制系统的消息中转服务器，并向中心控制系统的消息中转服务器发送授权凭据，同时中心控制系统的中心服务器集群通知智能锁将其上的授权凭据发送过来，当中心服务器集群判断两个授权凭据一致时，远程连接建立成功，用户终端即可远程控制智能锁。
前述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法中，所述的WiFi配置的配置信息包括WiFi热点ID、密码，和用户认证信息。
前述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法所述的步骤c中，智能锁向中心控制系统发送建立连接请求前，智能锁先发送查询请求，中心控制系统的中心服务器集群通过负载均衡算法返回智能锁一个最空闲的可连接的消息中转服务器。
前述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法所述的步骤c中，智能锁连接到消息中转服务器后，开始发送心跳包，中心控制系统的中心服务器集群收到心跳包后更新时间戳。
前述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法所述的步骤d中，用户终端通过WiFi或3G/4G网络连入中心控制系统的消息中转服务器前，用户终端先发送查询请求，中心控制系统的中心服务器集群通过负载均衡算法返回智能锁一个最空闲的可连接的消息中转服务器。
前述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法中，所述的智能锁、用户终端和中心控制系统间的通信使用随机数进行加密；所述的加密具体为：中心控制系统分别给智能锁和用户终端发送一个随机数，然后智能锁和用户终端使用该随机数来对通信进行加密，每次用户终端重新连接时，中心控制系统都会重新生成新的随机数并重复上述过程。
前述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法中，所述的用户终端能够控制智能锁休眠/苏醒，具体步骤为，用户终端设置好休眠时段，该休眠时段被上传到中心控制系统，中心控制系统经消息中转服务器通知智能锁进入休眠，消息中转服务器定时向中心服务器集群发送请求，中心服务器集群收到请求后根据休眠时段发送响应给消息中转服务器，消息中转服务器将响应转发给智能锁告知其从休眠中恢复的时间，智能锁收到消息后进入休眠状态，然后到时间自动醒来，重新恢复工作。
前述的智能锁低功耗远程控制系统，包括中心控制系统，中心控制系统分别与用户终端和智能锁连接；所述的中心控制系统包括中心服务器集群，中心服务器集群与数据存储集群连接，中心服务器集群还与一个以上消息中转服务器连接；所述的中心服务器集群经消息中转服务器分别与用户终端和智能锁连接；所述的智能锁上设有蓝牙模块和WiFi模块；所述的WiFi模块与消息中转服务器连接。
有益效果
与现有技术相比，本发明的用户终端和智能锁在连接到中心控制系统前，会先发起查询请求，中心控制系统会返回当前最空闲，客户端连接最少的消息中转服务器和智能锁再通过这个地址连接到中心控制系统中；这样可以避免系统负载不均衡，部分节点过热而其他节点过冷的问题；通过该结构，有效提高了整个系统的稳定性，而且有效提高了系统的响应速度。
本发明在智能锁连接到消息中转服务器后，开始以默认频率发送心跳包，中心控制系统的中心服务器集群收到心跳包后更新时间戳，当智能锁与中心控制系统间的连接断开时，智能锁向中心控制系统发送请求重新建立连接，中心控制系统会记录时间戳信息，并返回某区间(该区间即为：在某网络状态下，保持连接不断线的一个数值区间)内的一个数值，该数值是中心控制系统通过智能算法计算出来的最佳心跳时间，此后智能锁心跳包的发送频率都会以该数值为准，以最小的频率保持连接尽可能不发生断线；通过该结构，不仅能减少断线重连的频率，提高了系统运行的稳定性，而且由于智能锁心跳包的发送频率小，有效降低了智能锁在心跳上面的功耗。
本发明通过用户终端控制智能锁休眠/苏醒，能够有效地降低整个系统的功耗，降低智能锁的电量消耗，进而延长了智能锁电池的使用寿命。
本发明的中心服务器集群连接有一个以上消息中转服务器，通过该结构，当连接到中心控制系统的用户终端和智能锁数量增加时，中心服务器集群能够通过自动增加消息中转服务器进行水平扩展，从而能够有效地应对业务规模的增长。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图中的标记为：1-中心控制系统，2-用户终端，3-智能锁，4-中心服务器集群，5-数据存储集群，6-消息中转服务器，7-蓝牙模块，8-WiFi模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种智能锁低功耗远程控制系统的使用方法，按下述步骤进行：
a、用户终端2(如手机或平板上的App)通过蓝牙近程通信与智能锁3进行配对和授权验证，验证授权成功后用户终端2获得智能锁3的授权凭据；该授权凭据被用于验证用户终端2对智能锁3的远程连接。
b、蓝牙配对后用户终端2对智能锁3进行WiFi配置；智能锁3经过WiFi配置后才能通过WiFi模块8接入互联网与中心控制系统1连接。
c、智能锁3向中心控制系统1发送建立连接请求，将智能锁3连入中心控制系统1的消息中转服务器6；
d、用户终端2通过WiFi或3G/4G网络连入中心控制系统1的消息中转服务器6，并向中心控制系统1的消息中转服务器6发送授权凭据，同时中心控制系统1的中心服务器集群4通知智能锁3将其上的授权凭据发送过来，当中心服务器集群4判断两个授权凭据一致时，远程连接建立成功，用户终端2即可远程控制智能锁3。
前述的WiFi配置的配置信息包括WiFi热点ID、密码和用户认证信息。智能锁3将用户认证信息发送给中心控制系统1，中心控制系统1通过用户认证信息来判断用户真实性。这样就保证了中心控制系统1和用户的安全，中心控制系统1不会被恶意程序连接，用户的智能锁不会被他人控制。
前述的步骤c中，智能锁3向中心控制系统1发送建立连接请求前，智能锁3先发送查询请求，中心控制系统1的中心服务器集群4通过负载均衡算法返回智能锁3一个最空闲的可连接的消息中转服务器6，即通过查询请求，中心控制系统1会返回当前最空闲、客户端连接最少的消息中转服务器6地址，然后智能锁3再通过这个地址连接到中心控制系统1中。这样可以避免系统负载不均衡、部分节点过热而其他节点过冷的问题，还可以保证用户可以获得最快的响应速度。
前述的步骤c中，智能锁3连接到消息中转服务器6后，开始发送心跳包，中心控制系统1的中心服务器集群4收到心跳包后更新时间戳。智能锁3与中心控制系统1间的连接由于网路不稳定等原因，会导致连接断开，此时智能锁3会自动重连；随后智能锁3向中心控制系统1发送请求重新建立连接，中心控制系统1会记录时间戳信息，并返回某区间内的一个数值，该数值是中心控制系统1通过智能算法计算出来的最佳心跳时间，此后智能锁3心跳包的发送频率都会以该数值为准，以最小的频率保持连接尽可能不发生断线。心跳包频率越低则耗电量越低，通过该方法可以在不同网络状况下，最大程度降低智能锁在心跳上面的功耗。所述的最佳心跳时间的的确定为：定时器在对连接进行超时检查时会结合当前时间和时间戳计算时间间隔，若超时则断开连接。智能锁3连接的网络因为运营商的某些防火墙策略，会在心跳时间间隔内断开空闲连接，那么心跳时间间隔就要相应缩短，以避免智能锁3频繁掉线重连。该心跳检测机制记录了每次断线重连发生时的时间戳。通过观察一段时间内的时间戳分布，算法基于一定策略对时间间隔进行调整：1)如果时间戳分布较为分散(较少断线)，那么计算出的时间间隔就比较长；2)如果时间戳分布较为集中(频繁掉线)，那么计算出的时间间隔就比较短。该时间间隔信息(即最佳心跳时间范围)将被发送给智能锁3，此后的心跳包发送就会以它为准。时间间隔存在最大值和最小值，会保证计算出来的值在这个区间范围内。
前述的步骤d中，用户终端2通过WiFi或3G/4G网络连入中心控制系统1的消息中转服务器6前，用户终端2先发送查询请求，中心控制系统1的中心服务器集群4通过负载均衡算法返回智能锁3一个最空闲的可连接的消息中转服务器6，即通过查询请求，中心控制系统1会返回当前最空闲、客户端连接最少的消息中转服务器6地址，然后用户终端2再通过这个地址连接到中心控制系统1中。这样可以避免系统负载不均衡、部分节点过热而其他节点过冷的问题，还可以保证用户可以获得最快的响应速度。
前述的智能锁3、用户终端2和中心控制系统1间的通信使用随机数进行加密，避免重放攻击；所述的加密具体为：中心控制系统1分别给智能锁3和用户终端2发送一个随机数，然后智能锁3和用户终端2使用该随机数来对通信进行加密，每次用户终端2重新连接时，中心控制系统1都会重新生成新的随机数并重复上述过程。
前述的用户终端2能够控制智能锁3休眠/苏醒，具体步骤为，用户终端2设置好休眠时段，该休眠时段被上传到中心控制系统1，中心控制系统1经消息中转服务器6通知智能锁进入休眠，消息中转服务器6定时向中心服务器集群4发送请求，中心服务器集群4收到请求后根据休眠时段发送响应给消息中转服务器6，消息中转服务器6将响应转发给智能锁3告知其从休眠中恢复的时间，智能锁3收到消息后进入休眠状态，然后到时间自动醒来，重新恢复工作。通过该结构能有有效地有效降低系统功耗，降低智能锁3的电量消耗，进而延长了智能锁电池的使用寿命。
前述的用户终端2与智能锁3之间的通信是双向的。智能锁3会主动将自己的状态信息推送给中心控制系统1，并由中心控制系统1转发给相关的用户终端2。比如智能锁3在遭到非法侵入时，会将信息反馈出去，让用户及时得知告警。
当连接到中心控制系统1的用户终端2(如手机App)和智能锁3数量增加时，中心服务器集群4能够通过自动增加消息中转服务器6的方式进行水平扩展，从而能够有效地应对业务规模的增长。
前述的智能锁低功耗远程控制系统，构成如图1所示，包括中心控制系统1，中心控制系统1分别与用户终端2和智能锁3连接；所述的中心控制系统1包括中心服务器集群4，中心服务器集群4与数据存储集群5连接，中心服务器集群4还与一个以上消息中转服务器6连接；所述的中心服务器集群4经消息中转服务器6分别与用户终端2和智能锁3连接；所述的智能锁3上设有蓝牙模块7和WiFi模块8；所述的WiFi模块8与消息中转服务器6连接。所述的中心控制系统1基于多线程TCP网络编程框架构建，用于处理各种与远程控制有关的业务逻辑，比如开锁或发起警报等等。所述的中心服务器集群4主要处理业务逻辑；所述的消息中转服务器6主要负责智能锁3和用户终端2之间的消息请求转发。所述的数据存储集群5用于存取与业务相关的数据。

Claims (8)

1.一种智能锁低功耗远程控制系统的使用方法，其特征在于：按下述步骤进行：
a、用户终端（2）通过蓝牙近程通信与智能锁（3）进行配对和授权验证，验证授权成功后用户终端（2）获得智能锁（3）的授权凭据；
b、蓝牙配对后用户终端（2）对智能锁（3）进行WiFi配置；
c、智能锁（3）向中心控制系统（1）发送建立连接请求，将智能锁（3）连入中心控制系统（1）的消息中转服务器（6）；
d、用户终端（2）通过WiFi或3G/4G网络连入中心控制系统（1）的消息中转服务器（6），并向中心控制系统（1）的消息中转服务器（6）发送授权凭据，同时中心控制系统（1）的中心服务器集群（4）通知智能锁（3）将其上的授权凭据发送过来，当中心服务器集群（4）判断两个授权凭据一致时，远程连接建立成功，用户终端（2）即可远程控制智能锁（3）。
2.根据权利要求1所述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法，其特征在于：所述的WiFi配置的配置信息包括WiFi热点ID、密码，和用户认证信息。
3.根据权利要求1或2所述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法，其特征在于：所述的步骤c中，智能锁（3）向中心控制系统（1）发送建立连接请求前，智能锁（3）先发送查询请求，中心控制系统（1）的中心服务器集群（4）通过负载均衡算法返回智能锁（3）一个最空闲的可连接的消息中转服务器（6）。
4.根据权利要求1或2所述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法，其特征在于：所述的步骤c中，智能锁（3）连接到消息中转服务器（6）后，开始发送心跳包，中心控制系统（1）的中心服务器集群（4）收到心跳包后更新时间戳。
5.根据权利要求1或2所述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法，其特征在于：所述的步骤d中，用户终端（2）通过WiFi或3G/4G网络连入中心控制系统（1）的消息中转服务器（6）前，用户终端（2）先发送查询请求，中心控制系统（1）的中心服务器集群（4）通过负载均衡算法返回智能锁（3）一个最空闲的可连接的消息中转服务器（6）。
6.根据权利要求1或2所述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法，其特征在于：所述的智能锁（3）、用户终端（2）和中心控制系统（1）间的通信使用随机数进行加密；所述的加密具体为：中心控制系统（1）分别给智能锁（3）和用户终端（2）发送一个随机数，然后智能锁（3）和用户终端（2）使用该随机数来对通信进行加密，每次用户终端（2）重新连接时，中心控制系统（1）都会重新生成新的随机数并重复上述过程。
7.根据权利要求1或2所述的智能锁低功耗远程控制系统的使用方法，其特征在于：所述的用户终端（2）能够控制智能锁（3）休眠/苏醒，具体步骤为，用户终端（2）设置好休眠时段，该休眠时段被上传到中心控制系统（1），中心控制系统（1）经消息中转服务器（6）通知智能锁进入休眠，消息中转服务器（6）定时向中心服务器集群（4）发送请求，中心服务器集群（4）收到请求后根据休眠时段发送响应给消息中转服务器（6），消息中转服务器（6）将响应转发给智能锁（3）告知其从休眠中恢复的时间，智能锁（3）收到消息后进入休眠状态，然后到时间自动醒来，重新恢复工作。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的智能锁低功耗远程控制系统，其特征在于：包括中心控制系统（1），中心控制系统（1）分别与用户终端（2）和智能锁（3）连接；所述的中心控制系统（1）包括中心服务器集群（4），中心服务器集群（4）与数据存储集群（5）连接，中心服务器集群（4）还与一个以上消息中转服务器（6）连接；所述的中心服务器集群（4）经消息中转服务器（6）分别与用户终端（2）和智能锁（3）连接；所述的智能锁（3）上设有蓝牙模块（7）和WiFi模块（8）；所述的WiFi模块（8）与消息中转服务器（6）连接。
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