CN109212987A - 智能家居系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能家居系统，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。
Description
本申请是申请号为2016101496982，申请日为2016年03月16日，发明创造名称为“一种智能家居立体卫士”的专利的分案申请。
技术领域
本发明属于智能家居领域，尤其涉及一种智能家居立体卫士。
背景技术
智能家居系统是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
目前，传统智能家居系统在配置及软件升级方面都需要投入极大的工作量及成本且安全性差，不能适应现代化发展的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能家居立体卫士，旨在解决现有的智能家居系统成本高、安全性差的问题。
本发明是这样实现的，一种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。
进一步，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。
进一步，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。
进一步，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。
进一步，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。
进一步，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。
进一步，所述的语音报警器具体采用警笛声音喇叭报警器，设置操作键盘、语音提示器、LCD数据异常显示屏。
进一步，所述的探测器具体采用声波检测器和固定夹子组合，声波检测器设置光纤和导光单元，导光单元由固定材料固定于探测器主体内，固定材料形成于导光单元的周围的至少一部分，导光单元的至少一部分由玻璃形成，固定材料是氟系树脂材料、四氟乙烯-全氟间二氧环戊烯聚合物(TFE/PDD)和氟硅橡胶，也可以是折射率比导光单元的折射率低的低折射率硅酮树脂或甲基系硅酮树脂，导光单元的光出射端由固定材料覆盖，导光单元包括对从光源出射的光进行传导的第一导光构件和使由第一导光构件传导的光扩散并传导至声波检测器附近的第二导光构件，第二导光构件在光从第一导光构件入射的光入射侧包括使入射光扩散的光扩散构件，第一导光构件和第二导光构件中至少第二导光构件由固定材料固定，第一导光构件和第二导光构件中仅第二导光构件由固定材料固定，固定夹子包括具有远端和近端的长形构件，固定夹子还包括至少一个安装在长形构件的远端处的相对构件和壳体，相对构件被布置为在长形构件与相对构件之间夹紧探测器的一部分，相对构件从长形构件的远端朝向长形构件的近端延伸，相对构件通过横贯构件连接至长形构件，横贯构件被布置为在使用中接合探测器的一部分的上部边缘，相对构件被朝向长形构件而弹性地偏置，壳体在长形构件的与相对构件相反的一侧被安装至长形构件，所述壳体被围绕横向于长形构件的纵向方向的轴线而枢转地安装至长形构件，壳体相对于长形构件可滑动地安装，用于阻止壳体与长形构件的相对滑动的制动装置，制动装置包括齿条和棘爪。
进一步，所述的光线报警器具体采用红外线报警器，设置直流电源、红外光发射电路、红外光电转换电路、电平信号放大电路，直流电源包括光源、驱动光源的脉冲发生电路、总控制电路和电源电池、光线报警器壳体，光线报警器壳体包括圆柱型的底座和圆弧型的上盖，光源为具体为嵌入上盖的至少一组红色高亮发光二极管LED，每组红色高亮发光二极管LED包括2只轴线相互垂直的红色高亮发光二极管LED，总控制电路控制所述脉冲发生电路的脉冲占空比和脉冲宽度，控制连续8个脉冲点亮高亮发光二极管LED，总控制电路控制音频和脉冲发生器输出低音频信号给低音喇叭，音频信号的频率与光线报警器壳体的共振频率一致，报警器壳体的基体开设若干小孔，基体内壁开设若干小孔的区域粘覆有憎水的超滤膜材料，设置有内藏式按钮，电源电池的下面和周边设置有保温材料，红外光发射电路由红外发光二极管、电阻及线性电位器组成，红外发光二极管选用的型号为SE303，红外发光二极管正极通过电阻接线性电位器一端，线性电位器另一端及其活动端接电路正极，红外发光二极管负极接电路地，红外光电转换电路由红外光敏二极管、电阻、NPN型晶体管、时基电路及电容组成，红外光敏二极管选用的型号为PH202，时基电路选用的型号为NE555。
本发明的智能家居立体卫士，设置密码分析器，提高了加密保护性；设置信息存储器，增强了信息保存和查找功能；设置光线报警器，提高了报警的高效及时性；设置语音报警器，实现了快速报警功能；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，可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。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能家居立体卫士的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的智能家居立体卫士的中央控制单元结构示意图；
图3是本发明实施例提供的智能家居立体卫士的输出控制设备结构示意图；
图4是本发明实施例提供的智能家居立体卫士的报警系统结构示意图；
图中：1、智能家居网关；2、客户端；3、智能家电系统；3-1、中央控制单元；3-1-1、输入管理端；3-1-2、交换网关；3-1-3、输出管理端；3-2、电器控制端；4、环境传感系统；4-1、传感器；4-2、处理器；4-3、通信模块；4-4、输出控制设备；4-4-1、密码分析器；4-4-2、信息存储器；5、安防系统；5-1、服务器；5-2、控制系统；5-3、报警系统；5-3-1、探测器；5-3-2、光线报警器；5-3-3、语音报警器；5-4、检测系统；5-5、GSM发射模块；5-6、执行系统；6、家居服务系统；6-1、水电煤费充值缴费模块；6-2、电话缴费模块；6-3、社区服务通知模块；6-4、维护报修模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
如图1-4所示，本发明是这样实现的，一种智能家居立体卫士包括智能家居网关1、客户端2、智能家电系统3、环境传感系统4、安防系统5、家居服务系统6；
所述的智能家居网关1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3包括安装在客户端中的中央控制单元3-1，以及安装在所述智能家电中的电器控制端3-2；
所述的客户端2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3-1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3-2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4包括若干个传感器4-1、处理器4-2、通信模块4-3和输出控制设备4-4，所述的传感器4-1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5包括服务器5-1、控制系统5-2、报警系统5-3、检测系统5-4、GSM发射模块5-5、执行系统5-6；
所述的控制系统5-2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5-5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5-4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；
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6包括水电煤费充值缴费模块6-1、电话缴费模块6-2、社区服务通知模块6-3、维护报修模块6-4。
首先，互联网通道通过网关内置WIFI连接到家庭路由器(互联网入口以及家庭局域网)，电视机顶盒(广电网)的信号输出接入到网关系统的数字/模拟信号输入模块，网关系统的数字显示输出和家庭电视机相连，最后，网关系统的有线以太网口接入小区局域网。可视对讲室内终端、手机、平板等智能设备透过WIFI连接家庭路由器加入家庭局域网。家庭内的各种电气设备通过有线或是无线(ZigBee，红外等)的前端接入方式加入到智能家居系统，智能家居系统再通过ZigBee无线组网、或CAN、TCP/IP等有线的方式接入多功能智能网关(智能网关已经集成ZigBee协调器模块和CAN通讯协议)。这样多功能网关就完成了：家庭局域网、小区局域网、广电网和智能家居网络的融合连接。
可有效提升显示终端的用途和协同效益。可视对讲网络建设后，使用率并不高，可视对讲室内终端显示屏没有得到充分利用，造成资源的浪费。通过本数字家庭网络系统，不但可将普通电视升级为智能电视，同时可为用户节省可视对讲室内终端的硬件成本，通过直接使用客厅电视作为对讲系统的显示和交互的终端。或者安装带无线功能的室内终端后，增加在终端上显示云端推送的信息，从而提高对讲室内终端显示屏的使用效率，扩展对讲终端的使用范围。
进一步，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。
以智能家居网关为中心的认证和加密机制保障数据数据安全和用户安全，一方面，是对用户和智能家居设备的安全认证，从设备角度，智能家居设备要符合系统预设的要求才能完成入网和认证，从用户角度，不同的用户具备不同的访问权限，智能家居的服务系统负责对每个用户进行认证，以及服务访问和服务各项管理等功能。另外一方面，对数据的安全保护，网关连接到认证中心，感知数据采用网关发放的私钥或临时会话密钥进行加密后到达网关，网关按照相应的公钥或会话密钥对进行解密，如果数据需要发送到公共网络，则此处采用网关与家居服务中心的密钥进行加密，从而保证数据的安全性。
进一步，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。
进一步，所述的中央控制单元3-1包括输入管理端3-1-1、交换网关3-1-2、输出管理端3-1-3，所述的输入管理端3-1-1设置在中央控制单元3-1内部的前端，所述的交换网关3-1-2连接在输入管理端3-1-1和输出管理端3-1-3之间，所述的输出管理端3-1-3设置在交换网关3-1-2的后侧。
进一步，所述的输出控制设备4-4包括密码分析器4-4-1、信息存储器4-4-2，所述的密码分析器4-4-1设置在输出控制设备4-4的内部上端，所述的信息存储器4-4-2连接在密码分析器4-4-1的一侧。
进一步，所述的报警系统5-3包括探测器5-3-1、光线报警器5-3-2、语音报警器5-3-3，所述的探测器5-3-1设置在报警系统5-3的上端，所述的光线报警器5-3-2连接在探测器5-3-1的下侧，所述的语音报警器5-3-3连接在光线报警器5-3-2的一侧。
进一步，所述的语音报警器5-3-3具体采用警笛声音喇叭报警器，设置操作键盘、语音提示器、LCD数据异常显示屏。
进一步，所述的探测器5-3-1具体采用声波检测器和固定夹子组合，声波检测器设置光纤和导光单元，导光单元由固定材料固定于探测器主体内，固定材料形成于导光单元的周围的至少一部分，导光单元的至少一部分由玻璃形成，固定材料是氟系树脂材料、四氟乙烯-全氟间二氧环戊烯聚合物(TFE/PDD)和氟硅橡胶，也可以是折射率比导光单元的折射率低的低折射率硅酮树脂或甲基系硅酮树脂，导光单元的光出射端由固定材料覆盖，导光单元包括对从光源出射的光进行传导的第一导光构件和使由第一导光构件传导的光扩散并传导至声波检测器附近的第二导光构件，第二导光构件在光从第一导光构件入射的光入射侧包括使入射光扩散的光扩散构件，第一导光构件和第二导光构件中至少第二导光构件由固定材料固定，第一导光构件和第二导光构件中仅第二导光构件由固定材料固定，固定夹子包括具有远端和近端的长形构件，固定夹子还包括至少一个安装在长形构件的远端处的相对构件和壳体，相对构件被布置为在长形构件与相对构件之间夹紧探测器的一部分，相对构件从长形构件的远端朝向长形构件的近端延伸，相对构件通过横贯构件连接至长形构件，横贯构件被布置为在使用中接合探测器的一部分的上部边缘，相对构件被朝向长形构件而弹性地偏置，壳体在长形构件的与相对构件相反的一侧被安装至长形构件，所述壳体被围绕横向于长形构件的纵向方向的轴线而枢转地安装至长形构件，壳体相对于长形构件可滑动地安装，用于阻止壳体与长形构件的相对滑动的制动装置，制动装置包括齿条和棘爪。
进一步，所述的光线报警器5-3-2具体采用红外线报警器，设置直流电源、红外光发射电路、红外光电转换电路、电平信号放大电路，直流电源包括光源、驱动光源的脉冲发生电路、总控制电路和电源电池、光线报警器壳体，光线报警器壳体包括圆柱型的底座和圆弧型的上盖，光源为具体为嵌入上盖的至少一组红色高亮发光二极管LED，每组红色高亮发光二极管LED包括2只轴线相互垂直的红色高亮发光二极管LED，总控制电路控制所述脉冲发生电路的脉冲占空比和脉冲宽度，控制连续8个脉冲点亮高亮发光二极管LED，总控制电路控制音频和脉冲发生器输出低音频信号给低音喇叭，音频信号的频率与光线报警器壳体的共振频率一致，报警器壳体的基体开设若干小孔，基体内壁开设若干小孔的区域粘覆有憎水的超滤膜材料，设置有内藏式按钮，电源电池的下面和周边设置有保温材料，红外光发射电路由红外发光二极管、电阻及线性电位器组成，红外发光二极管选用的型号为SE303，红外发光二极管正极通过电阻接线性电位器一端，线性电位器另一端及其活动端接电路正极，红外发光二极管负极接电路地，红外光电转换电路由红外光敏二极管、电阻、NPN型晶体管、时基电路及电容组成，红外光敏二极管选用的型号为PH202，时基电路选用的型号为NE555。
本发明的智能家居立体卫士，利用密码分析器，提高了加密保护性，通过信息存储器，增强了信息保存和查找功能，利用光线报警器，提高了报警的高效及时性，通过语音报警器，实现了快速报警功能，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，可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。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种智能家居系统，其特征在于，所述的智能家居系统包括智能家居网关、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；
接口层，用于与外部设备通信连接；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。
2.如权利要求1所述的智能家居系统，其特征在于，还包括：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。
3.如权利要求1所述的智能家居系统，其特征在于，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。
4.如权利要求1所述的智能家居系统，其特征在于，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。
5.如权利要求1所述的智能家居系统，其特征在于，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。
6.如权利要求1所述的智能家居系统，其特征在于，所述的探测器具体采用声波检测器和固定夹子组合，声波检测器设置光纤和导光单元，导光单元由固定材料固定于探测器主体内，固定材料形成于导光单元的周围的至少一部分，导光单元的至少一部分由玻璃形成，固定材料是氟系树脂材料、四氟乙烯-全氟间二氧环戊烯聚合物和氟硅橡胶，也可以是折射率比导光单元的折射率低的低折射率硅酮树脂或甲基系硅酮树脂，导光单元的光出射端由固定材料覆盖，导光单元包括对从光源出射的光进行传导的第一导光构件和使由第一导光构件传导的光扩散并传导至声波检测器附近的第二导光构件，第二导光构件在光从第一导光构件入射的光入射侧包括使入射光扩散的光扩散构件，第一导光构件和第二导光构件中至少第二导光构件由固定材料固定，第一导光构件和第二导光构件中仅第二导光构件由固定材料固定，固定夹子包括具有远端和近端的长形构件，固定夹子还包括至少一个安装在长形构件的远端处的相对构件和壳体，相对构件被布置为在长形构件与相对构件之间夹紧探测器的一部分，相对构件从长形构件的远端朝向长形构件的近端延伸，相对构件通过横贯构件连接至长形构件，横贯构件被布置为在使用中接合探测器的一部分的上部边缘，相对构件被朝向长形构件而弹性地偏置，壳体在长形构件的与相对构件相反的一侧被安装至长形构件，所述壳体被围绕横向于长形构件的纵向方向的轴线而枢转地安装至长形构件，壳体相对于长形构件可滑动地安装，用于阻止壳体与长形构件的相对滑动的制动装置，制动装置包括齿条和棘爪。
7.如权利要求6所述的智能家居系统，其特征在于，所述的光线报警器具体采用红外线报警器，设置直流电源、红外光发射电路、红外光电转换电路、电平信号放大电路，直流电源包括光源、驱动光源的脉冲发生电路、总控制电路和电源电池、光线报警器壳体，光线报警器壳体包括圆柱型的底座和圆弧型的上盖，光源为具体为嵌入上盖的至少一组红色高亮发光二极管LED，每组红色高亮发光二极管LED包括2只轴线相互垂直的红色高亮发光二极管LED，总控制电路控制所述脉冲发生电路的脉冲占空比和脉冲宽度，控制连续8个脉冲点亮高亮发光二极管LED，总控制电路控制音频和脉冲发生器输出低音频信号给低音喇叭，音频信号的频率与光线报警器壳体的共振频率一致，报警器壳体的基体开设若干小孔，基体内壁开设若干小孔的区域粘覆有憎水的超滤膜材料，设置有内藏式按钮，电源电池的下面和周边设置有保温材料，红外光发射电路由红外发光二极管、电阻及线性电位器组成，红外发光二极管选用的型号为SE303，红外发光二极管正极通过电阻接线性电位器一端，线性电位器另一端及其活动端接电路正极，红外发光二极管负极接电路地，红外光电转换电路由红外光敏二极管、电阻、NPN型晶体管、时基电路及电容组成，红外光敏二极管选用的型号为PH202，时基电路选用的型号为NE555。
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