CN112115855B - 一种基于5g的智能家居手势控制系统及控制方法 - Google Patents
一种基于5g的智能家居手势控制系统及控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于5G的智能家居手势控制系统，包括手机移动端、业务中台、智能家居设备、通讯模块和图像采集及处理模块，其中通讯模块包括5G通讯模块、WiFi模块以及zigbee模块。本发明将5G技术与智能家居进行结合，在使得手势控制的可行性增加，克服了现有技术在传输速率的弊端，大大增加了传输了速率，而且不仅如此，5G的使用还使得设备连接数量得以增加，突破了原有的上限，并且使得消息的传输更加安全，大大降低了丢包率。本发明能够实现手机移动端和手势控制分别控制智能家居设备，极大的增加了操作的方便性。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种基于5G的智能家居手势控制系统及控制方法。
背景技术
5G是第五代移动通信技术(5th generation mobile networks或5th generationwireless systems、5th-Generation)的简称，也是最新一代蜂窝移动通信技术。5G网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s。另一个优点是较低的网络延迟低于1毫秒。智能家居(smart home,home automation)是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。
在现有的智能家居的控制系统中，语音控制和手机控制是主流，也有一小部分采用了手势控制。因之前网络技术的限制，手势控制的延迟较大，响应很慢不为大众所喜。但是单一的语音或者手机端控制又在某些特定场景下出现了短板，比如当室内的音乐声或者其他噪音过大时，就影响了语音控制。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了如下技术方案：
一种基于5G的智能家居手势控制系统，包括手机移动端、业务中台、智能家居设备、通讯模块和图像采集及处理模块；
所述通讯模块分别与智能家居设备、图像采集及处理模块、业务中台、手机移动端连接，所述手机移动端与所述业务中台连接；
所述图像采集及处理模块用于采集用户手势图像、对手势图像进行处理并输出对应的控制指令给所述通讯模块；
所述业务中台用于负责存储用户所有数据和设备状态以及获取手势控制指令；
所述通讯模块将控制指令传达给所述智能家居设备，所述通讯模块包括5G通讯模块，或者，所述通讯模块包括5G通讯模块、WiFi模块以及zigbee模块；
所述手机移动端包括用于用户绑定智能家居设备并进行控制的手机app。
优选地，所述图像采集及处理模块包括摄像模块和图像处理模块，所述摄像模块获取用户的图像，所述图像处理模块处理图像以获取手势信息并输出对应的控制指令，并通过所述通讯模块将控制指令传达给智能家居设备。
优选地，所述业务中台为系统后台，包括业务云、mqtt消息云、设备云、redis服务器及用户中心。
优选地，所述智能家居设备包括智能网关及其从设备、第三方设备、白电设备；
所述从设备均为zigbee设备，包括智能插座、单路灯、二路灯、三路灯、四路灯、单路窗帘、二路窗帘、传感器；
所述传感器包括可燃气体传感器、烟雾传感器、红外传感器、门窗磁传感器、水浸传感器；
所述第三方设备包括摄像头、猫眼、电子门锁；
所述白电设备包括电视机、空调、热水器、烟灶。
优选地，所述智能网关通过通讯模块对从设备状态进行上报，同时在收到所述mqtt消息云发出的控制指令后对所述从设备进行控制；
所述第三方设备和所述白电设备直接与所述通讯模块通信，上报自己的设备状态给所述业务中台中的redis服务器，同时在收到所述mqtt消息云发出的控制指令后进行状态改变。
优选地，所述手机移动端在所述业务中台通过接口拿到设备状态的信息后，通过app进行展示；
所述手机移动端在控制绑定的设备时，一方面发消息给所述mqtt消息云，通过所述mqtt消息云发消息到设备，另一方面，等待消息回调，改变设备状态。
本发明还提供一种基于5G的智能家居手势控制方法，包括如下步骤：
步骤1、使用手机移动端绑定智能家居设备，通过通讯模块建立连接通道；
步骤2.1、在图像采集及处理模块的摄像头面前，做出手势；
步骤2.2、录入步骤2.1中的手势到图像采集及处理模块后，设置该手势表示打开智能家居设备；
步骤2.3、图像采集及处理模块采集的手势将通过通讯模块传给业务中台进行存储，同时业务中台与手机移动端建立连接；所述通讯模块包括5G通讯模块；所述业务中台为系统后台，包括业务云、mqtt消息云、设备云、redis服务器及用户中心；
步骤3、保存以上设置；此时智能家居设备通过通讯设备上报给业务中台的redis服务器，表示现在是关闭状态，手机移动端通过redis服务器获取到该状态后，展示在前端页面上；
步骤4、当用户在图像采集及处理模块前的摄像头前面，做出步骤2.1中的手势，图像采集及处理模块开始处理图像信息，转化成相应控制指令，通过通讯模块发送到业务中台；
步骤5、业务中台收到消息后，传输给mqtt消息云，通过通讯模块建立连接通道，告诉智能家居设备，执行打开操作；
步骤6、智能家居设备收到指令，立即执行；同时通过通讯模块告诉redis服务器，此时烟灶已经是打开状态，修改状态；
步骤7、手机移动端在以上步骤期间一直在等待消息回调，当mqtt消息云发送执行命令时，同时发送消息给手机移动端，告诉手机移动端执行成功；
步骤8、智能家居设备更新状态后，手机移动端也通过通讯模块在前端页面做出改变。
优选地，所述方法还包括建立手机移动端与智能家居设备的控制关系，从而实现手机移动端和手势控制均能控制智能家居设备。
本发明又提供一种基于5G的智能家居手势控制方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1、用户通过手机绑定智能网关，智能网关通过通讯模块建立连接，进行匹配；所述通讯模块包括5G通讯模块、WiFi模块以及zigbee模块；
步骤2、智能网关的从设备通过zigbee模块与智能网关进行组网；
步骤3.1、通过手机移动端设立一个场景：当传感器达到设定阙值时，立刻打开智能家居设备；
步骤3.2、将上述场景存储在业务中台的数据库中，当传感器上报状态时，立即判断是否触发该场景；
步骤4.1、在图像采集及处理模块的摄像头前做出手势；
步骤4.2、录入步骤4.1中的手势后，设置该手势表示打开传感器的状态开关；
步骤4.3、图像采集的信息将通过通讯模块传给业务中台进行存储，同时与手机移动端建立连接；所述业务中台为系统后台，包括业务云、mqtt消息云、设备云、redis服务器及用户中心；
步骤5、保存以上设置；
步骤6、当用户在图像采集的摄像头前做出步骤4.1中的手势时，打开传感器，当传感器达到设定阙值时，触发传感器报警；
步骤7、传感器通过zigbee模块上报报警消息给智能网关，智能网关通过通讯模块中的5G通讯模块，迅速上报状态到redis服务器；
步骤8、redis服务器中存储的状态发生改变，触发场景执行；
步骤9.1、场景开始执行：mqtt消息云通过通讯模块发送消息到智能网关，告诉智能网关打开单路窗帘；
步骤9.2、智能网关收到指令后，发送消息到智能家居设备，智能家居设备执行打开；
步骤9.3、智能网关通过通讯模块进行消息回复，表示已经开始执行；
步骤9.4、redis服务器通过通讯模块收到状态改变，修改状态；
步骤9.5、手机页面获取到最新状态进行展示。
优选地，所述方法还包括建立手机移动端与传感器的控制关系，从而实现手机移动端和手势控制均能控制传感器。
本发明的有益效果是：
(1)本发明将5G技术与智能家居进行结合，在使得手势控制的可行性增加，克服了现有技术在传输速率的弊端，大大增加了传输了速率，而且不仅如此，5G的使用还使得设备连接数量得以增加，突破了原有的上限，并且使得消息的传输更加安全，大大降低了丢包率。
(2)本发明能够实现手机移动端和手势控制分别控制智能家居设备，极大的增加了操作的方便性。
附图说明
图1为本发明公开的一种基于5G的智能家居手势控制系统结构示意图；
图2为本发明公开的通讯模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
参见图1-2，一种基于5G的智能家居手势控制系统，包括手机移动端、业务中台、智能家居设备、通讯模块和图像采集及处理模块。
通讯模块分别与智能家居设备、图像采集及处理模块、业务中台、手机移动端连接，手机移动端与业务中台连接。
通讯模块包括5G通讯模块，或者包括WiFi模块、5G通讯模块以及zigbee模块，该通讯模块用于与手机移动端或业务中台或智能家居设备建立数据连接通道，是本发明消息收发传递迅速的关键。5G通讯模块的使用，大幅增加了可连接的智能家居设备，和收发消息的数量。
手机移动端包括专用的手机app，用于用户绑定智能家居设备并进行控制，并与业务中台和通讯模块互通消息。通过手机app才能正式连接设备，进行后续使用。手机app还实现了包括了绑定设备、场景设置、设备分享、设备控制、设备列表展示和设备状态展示、修改手势指令的功能以及一些基础功能比如注册登录，这些功能都可以通过手机app完成。
智能家居设备包括智能网关及其从设备、第三方设备、白电设备。所述从设备均为zigbee设备，包括智能插座、单路灯、二路灯、三路灯、四路灯、单路窗帘、二路窗帘、传感器；所述传感器包括可燃气体传感器、烟雾传感器、红外传感器、门窗磁传感器、水浸传感器；所述第三方设备包括摄像头、猫眼、电子门锁等；所述白电设备包括电视机、空调、热水器、烟灶。由此，可以连接的设备类型和数量明显增加。
业务中台为系统后台，包括业务云、mqtt消息云、设备云、redis服务器及用户中心，负责存储用户所有数据和设备状态以及获取手势控制指令。嵌入5G通讯模块后，使得消息收发速度变快，改善了原有技术的弊端，提高消息的收发速度，也让接入的可以同时操作的设备数量大大增加，突破了原有限制。
图像采集及处理模块包括摄像模块和图像处理模块，摄像模块获取用户的图像，图像处理模块处理图像以获取手势信息并输出对应的控制指令，并通过通讯模块将控制指令传达给智能家居设备。图像处理模块处理图像的步骤包括：从摄像模块获取连续图像，基于预设的人体轮廓模板处理连续图像以获取手势信息，基于手势信息匹配对应的控制指令并输出。本发明中，图像处理和传输很快，延迟大大降低，提高用户使用的舒适度。
所述从设备均下挂载在智能网关下面，所述智能网关通过通讯模块对从设备状态进行上报，同时在收到mqtt消息云发出的控制指令后对从设备进行控制。所述第三方设备和所述白电设备可以直接与通讯模块通信，上报自己的设备状态给业务中台中的redis服务器，同时在收到mqtt消息云发出的控制指令后进行状态改变。
所述手机移动端在所述业务中台通过接口拿到设备状态的信息后，通过app进行展示。
所述手机移动端在控制绑定的设备时，一方面发消息给mqtt消息云，通过mqtt消息云发消息到设备，另一方面，等待消息回调，改变设备状态。
实施例2：一种基于5G的智能家居手势控制方法，用于实现用户与若干设备的互动，包括以下步骤：
步骤1、使用手机移动端绑定智能家居设备，比如智能烟灶，通过通讯模块建立连接通道；
步骤2.1、在图像采集及处理模块的摄像头面前，做出五指并拢后，再伸展开的姿势；
步骤2.2、录入上述手势到图像采集及处理模块后，设置该手势表示打开烟灶；
步骤2.3、图像采集及处理模块采集的手势将通过通讯模块传给业务中台进行存储，同时业务中台与手机移动端建立连接；本实施中通讯模块中包括5G通讯模块；业务中台为系统后台，包括业务云、mqtt消息云、设备云、redis服务器及用户中心；
步骤3、保存以上设置；
步骤4、此时烟灶通过通讯设备上报给业务中台的redis服务器，表示现在是关闭状态，手机移动端通过redis服务器获取到该状态后，可以展示在前端页面上；
步骤5、当用户在图像采集及处理模块前的摄像头前面，做出五指并拢后再次打开的手势，图像采集及处理模块开始处理图像信息，转化成相应控制指令，通过通讯模块发送到业务中台；
步骤6、业务中台收到消息后，传输给mqtt消息云，通过通讯模块建立连接通道，告诉设备烟灶，执行打开操作；
步骤7、设备烟灶收到指令，立即打开；同时通过通讯模块告诉redis服务器，此时烟灶已经是打开状态，修改状态；
步骤8、手机移动端在上述步骤期间一直在等待消息回调，当mqtt消息云发送执行命令时，同时发送消息给手机移动端，告诉手机移动端执行成功；
步骤9、烟灶更新状态后，手机移动端也通过通讯模块立即知道状态已变更，在前端页面做出改变。
本实施例中，还可以通过在手机移动端建立其与烟灶的连接，从而能够通过手机移动端进行控制烟灶；
在本实施例中，用户可以通过手机移动端或手势控制分别控制烟灶的打开与关闭。
实施例3：
一种基于5G的智能家居手势控制方法，用于实现用户与若干设备的互动，包括以下步骤：
步骤1、用户通过手机绑定智能网关，智能网关通过通讯模块建立连接，进行匹配；
步骤2、智能网关的从设备通过zigbee模块与智能网关进行组网，假设用户组网了可燃气体传感器和单路窗帘；
步骤3.1、通过手机移动端设立一个场景：当可燃气体传感器报警时，立刻打开单路窗帘进行透气；
步骤3.2、将上述场景存储在业务中台的数据库中，当可燃气体传感器上报状态时，立即判断是否触发该场景；
步骤4.1、在图像采集及处理模块的摄像头面前，做出挥手三次的动作；
步骤4.2、录入上述手势后，设置该手势表示打开可燃气体传感器的状态开关；
步骤4.3、图像采集的信息将通过通讯模块迅速传给业务中台进行存储，同时与手机移动端建立连接；业务中台为系统后台，包括业务云、mqtt消息云、设备云、redis服务器及用户中心；
步骤5、保存以上设置；
步骤6、假设用户去洗澡时，在进入浴室前，在图像采集的摄像头前挥手三次，表示打开可燃气体的报警开关。假设用户在洗澡过程中，天然气泄漏，触发了可燃气体传感器报警；
步骤7、可燃气体传感器通过zigbee模块上报报警消息给智能网关，智能网关通过通讯模块中的5G通讯模块，迅速上报状态到redis服务器；
步骤8、redis服务器中存储的状态发生改变，触发场景执行；
步骤9.1、场景开始执行：mqtt消息云通过通讯模块发送消息到智能网关，告诉智能网关打开单路窗帘；
步骤9.2、智能网关收到指令后，发送消息到单路窗帘，单路窗帘执行打开；
步骤9.3、智能网关通过通讯模块进行消息回复，表示已经开始执行；
步骤9.4、redis服务器通过通讯模块收到状态改变，修改状态；
步骤9.5、手机页面获取到最新状态进行展示。
在本实施例中，用户还可以在手机移动端建立其与可燃气体传感器的连接，从而能够通过手机控制可燃气体传感器的开关。
在本实施例中，用户可以通过手机移动端或手势控制来控制可燃气体传感器的打开与关闭。从而使得用户在不方便进行手势控制的时候能通过手机移动端来执行打开或关闭可燃气体传感器。
需要说明的是，用户可以通过手机上APP直接发出控制信号来配合手势控制家里的智能设备，通过更快速的5G信息传输技术将控制指令下发给智能家居设备，消除了原有手势控制的智能家居设备的弊端，大大降低了传输延迟，让手势控制也能在极端的响应时间内，达到令用户满意的控制效果。用户控制智能家居设备的效率更快，体验性更好，为用户的智能生活提供了极大的便利。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种基于5G的智能家居手势控制方法，其特征在于，所述方法基于5G的智能家居手势控制系统实现，所述系统包括手机移动端、业务中台、智能家居设备、通讯模块和图像采集及处理模块；
所述通讯模块分别与智能家居设备、图像采集及处理模块、业务中台、手机移动端连接，所述手机移动端与所述业务中台连接；
所述图像采集及处理模块用于采集用户手势图像、对手势图像进行处理并输出对应的控制指令给所述通讯模块；
所述业务中台用于负责存储用户所有数据和设备状态以及获取手势控制指令；
所述通讯模块将控制指令传达给所述智能家居设备，所述通讯模块包括5G通讯模块，或者，所述通讯模块包括5G通讯模块、WiFi模块以及zigbee模块；
所述手机移动端包括用于用户绑定智能家居设备并进行控制的手机app；
所述方法包括如下步骤：
步骤1、用户通过手机绑定智能网关，智能网关通过通讯模块建立连接，进行匹配；所述通讯模块包括5G通讯模块、WiFi模块以及zigbee模块；
步骤2、智能网关的从设备通过zigbee模块与智能网关进行组网；
步骤3.1、通过手机移动端设立一个场景：当传感器达到设定阙值时，立刻打开智能家居设备；
步骤3.2、将上述场景存储在业务中台的数据库中，当传感器上报状态时，立即判断是否触发该场景；
步骤4.1、在图像采集及处理模块的摄像头前做出手势；
步骤4.2、录入步骤4.1中的手势后，设置该手势表示打开传感器的状态开关；
步骤4.3、图像采集的信息将通过通讯模块传给业务中台进行存储，同时与手机移动端建立连接；所述业务中台为系统后台，包括业务云、mqtt消息云、设备云、redis服务器及用户中心；
步骤5、保存以上设置；
步骤6、当用户在图像采集的摄像头前做出步骤4.1中的手势时，打开传感器，当传感器达到设定阙值时，触发传感器报警；
步骤7、传感器通过zigbee模块上报报警消息给智能网关，智能网关通过通讯模块中的5G通讯模块，迅速上报状态到redis服务器；
步骤8、redis服务器中存储的状态发生改变，触发场景执行；
步骤9.1、场景开始执行：mqtt消息云通过通讯模块发送消息到智能网关，告诉智能网关打开单路窗帘；
步骤9.2、智能网关收到指令后，发送消息到智能家居设备，智能家居设备执行打开；
步骤9.3、智能网关通过通讯模块进行消息回复，表示已经开始执行；
步骤9.4、redis服务器通过通讯模块收到状态改变，修改状态；
步骤9.5、手机页面获取到最新状态进行展示。
2.根据权利要求1所述的基于5G的智能家居手势控制方法，其特征在于，所述图像采集及处理模块包括摄像模块和图像处理模块，所述摄像模块获取用户的图像，所述图像处理模块处理图像以获取手势信息并输出对应的控制指令，并通过所述通讯模块将控制指令传达给智能家居设备。
3.根据权利要求1所述的基于5G的智能家居手势控制方法，其特征在于，所述业务中台为系统后台，包括业务云、mqtt消息云、设备云、redis服务器及用户中心。
4.根据权利要求3所述的基于5G的智能家居手势控制方法，其特征在于，所述智能家居设备包括智能网关及其从设备、第三方设备、白电设备；
所述从设备均为zigbee设备，包括智能插座、单路灯、二路灯、三路灯、四路灯、单路窗帘、二路窗帘、传感器；
所述传感器包括可燃气体传感器、烟雾传感器、红外传感器、门窗磁传感器、水浸传感器；
所述第三方设备包括摄像头、猫眼、电子门锁；
所述白电设备包括电视机、空调、热水器、烟灶。
5.根据权利要求4所述的基于5G的智能家居手势控制方法，其特征在于，所述智能网关通过通讯模块对从设备状态进行上报，同时在收到所述mqtt消息云发出的控制指令后对所述从设备进行控制；
所述第三方设备和所述白电设备直接与所述通讯模块通信，上报自己的设备状态给所述业务中台中的redis服务器，同时在收到所述mqtt消息云发出的控制指令后进行状态改变。
6.根据权利要求3所述的基于5G的智能家居手势控制方法，其特征在于，所述手机移动端在所述业务中台通过接口拿到设备状态的信息后，通过app进行展示；
所述手机移动端在控制绑定的设备时，一方面发消息给所述mqtt消息云，通过所述mqtt消息云发消息到设备，另一方面，等待消息回调，改变设备状态。
7.根据权利要求1所述的基于5G的智能家居手势控制方法，其特征在于，
所述方法还包括建立手机移动端与传感器的控制关系，从而实现手机移动端和手势控制均能控制传感器。
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