一种智能锁及开锁方法与流程

本发明涉及智能锁领域，特别涉及一种通过手机客户端实现智能开锁的智能锁及其开锁方法。

背景技术：

门锁是每家每户安全的保障。随着技术的发展，越来越多的采用只能方式开启门锁，现有技术最常见的采用门禁卡片的形式，通过门禁卡片内置的芯片和门锁上的识别芯片来判断主人身份，当门锁识别芯片识别成功后，则通过电控装置解锁门锁，这种方式简单方便，智能化程度高，但是安全性不高，仅通过身份卡片识别，在身份卡片丢失后很容易被别人利用开启门锁。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型智能锁及开锁方法，通过手机客户端实现开锁的同时能够提高门锁的安全性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种智能锁，包括客户端、wifi模块、嵌入式系统、电动门锁装置、外部锁体，其中，所述的客户端通过wifi模块连接嵌入式系统，其用于与客户端之间完成身份验证；所述的嵌入式系统与电动门锁装置连接，其用于发出开门、锁门信号至电动门锁装置；所述的电动门锁装置与外部锁体连接，其用于与外部锁体连接完成解锁上锁门锁。

所述的嵌入式系统包括嵌入式控制器、内部数据库、内部服务器、证书服务器。

所述的电动门锁装置包括步进电机驱动器、步进电机、齿轮、锁舌，所述的步进电机驱动器驱动步进电机转动，所述步进电机通过齿轮带动锁舌的伸缩，所述的锁舌与外部锁体配合完成解锁上锁。

所述的嵌入式控制器连接图像采集模块，所述的图像采集单元采集的图像送入到嵌入式控制器中，所述的嵌入式控制器通过无线传输单元将图像信息传递至网络服务器中。

一种智能锁开锁方法，包括如下步骤：

s1、用户在客户端进行账户注册，在客户端输入注册码，经wifi模块传递至嵌入式系统的内部服务器中；在内部数据库中预先设定有注册码，该注册码与门锁一一对应，比较注册码，在注册码一致时，允许注册；嵌入式系统存储客户端输入端账户名和相对应的密码，同时证书服务器颁发证书，该证书包含用户的个人信息和相对应的公开密钥，并通过该密钥对个人信息进行签名，将证书发送至客户端中；

s2、客户端输入账户、密码登陆嵌入式系统；

s3、嵌入式系统对账户、密码、证书进行验证，判断验证是否通过；

s4、若验证通过，嵌入式系统接收客户端发来的开闭锁控制信号，并根据客户端指令控制门锁解锁或上锁；若验证不通过，客户端提示登陆失败信息，并执行步骤s1。

在步骤s1中，嵌入式系统在内部数据库中存储的用户名对应的密码采用sha256算法加密；在步骤s3中对账户密码进行验证时，对传来的密码先进行sha256算法加密，然后再将账户名对应的存储在数据库中的加密后的密码进行对比，在对比成功后，判定密码验证成功。

在步骤s3中，证书验证方法为：证书服务器对传来的证书信息通过公开密钥对证书进行认证。

在账户、密码、证书均验证通过时，客户端才允许登陆嵌入式系统。

在步骤s4中，在嵌入式系统发出解锁或上锁信号时，启动图像采集单元，采集门前图像信息，并传递至网络服务器中。

在步骤s1中，通过注册码注册完成后，删除内部数据库中存储的注册码；在需注册多个账户时，成功登陆嵌入式系统的客户端发出生成注册码指令，嵌入式系统内部服务器生成新的注册码并存储在内部数据库中，同时反馈注册码信息至客户端，客户端根据新的注册码注册新账户。

本发明的优点在于：可以通过手机客户端与嵌入式系统进行通信连接，进而完成手机控制门锁的上锁和解锁，方便简单而且安全性高；同时在上锁和解锁时，均会通过摄像头拍摄门前的图像数据，可以作为远程查看，增加安全性能；通过增加客户端与嵌入式系统之间的加密验证方法，提高手机客户端控制门锁的安全性能，方便实用。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明智能锁的结构原理图；

图2为本发明图像采集原理图；

图3为本发明开锁流程图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，一种智能锁，包括客户端、wifi模块、嵌入式系统、电动门锁装置、外部锁体，wifi模块用于客户端与嵌入式系统之间的连接，嵌入式系统用于与客户端通信，并在客户端与嵌入式系统通信时进行身份验证，在完成验证通信后接收客户端的开锁上锁指令，并根据开锁上锁指令发出控制信号至电动门锁装置，电动门锁装置根据嵌入式系统发来的开锁闭锁信号与外部锁体配合完成上锁解锁。

嵌入式系统包括嵌入式控制器、内部数据库、内部服务器、内部证书服务器等，电动门锁装置包括步进电机驱动器、步进电机、齿轮、锁舌，步进电机控制器驱动连接步进电机，步进电机通过齿轮带动锁舌的伸缩，锁舌与外部锁体配合完成上锁解锁。外部锁体设有与锁舌向配合的锁舌孔，在锁舌伸入锁舌孔时，门锁上锁，反之解锁。步进电机控制器接收嵌入式系统中嵌入式控制器发来的开锁闭锁信号，从而控制步进电机的转动，步进电机通过齿轮等传动装置带动锁舌的伸缩，从而实现门锁的自动上锁解锁。

如图2所示，嵌入式系统连接图像采集模块，图像采集模块连接嵌入式控制器，嵌入式控制器通过无线传输单元将图像信息传递至网络服务器中，移动终端可以与网络服务器连接获取拍照信息。图像采集模块设置在门前，用于在解锁或上锁时拍摄门前图像画面信息，可采用高清摄像头拍摄，拍摄的图像传递至嵌入式控制器进行模数转化后传递至网络服务器中，方便用于实时查看门锁的开锁、闭锁记录，查看上锁、解锁时的门前情况。无线传输单元为wifi传输单元、3g传输单元或4g传输单元等通信元件，用于将数据传递至网络服务器。

如图3所示，一种智能锁的开锁方法，包括如下步骤，

s1、用户在客户端进行账户注册，在客户端输入注册码，经wifi模块传递至嵌入式系统的内部服务器中；在内部数据库中预先设定有注册码，该注册码与门锁一一对应，比较注册码，在注册码一致时，允许注册；嵌入式系统存储客户端输入端账户名和相对应的密码，同时证书服务器颁发证书，该证书包含用户的个人信息和相对应的公开密钥，并通过该密钥对个人信息进行签名，将证书发送至客户端中；

s2、客户端输入账户、密码登陆嵌入式系统；

s3、嵌入式系统对账户、密码、证书进行验证，判断验证是否通过；

s4、若验证通过，嵌入式系统接收客户端发来的开闭锁控制信号，并根据客户端指令控制门锁解锁或上锁；若验证不通过，客户端提示登陆失败信息，并执行步骤s1。

在步骤s1中，嵌入式系统在内部数据库中存储的用户名对应的密码采用sha256算法加密；在步骤s3中对账户密码进行验证时，对传来的密码先进行sha256算法加密，然后再将账户名对应的存储在数据库中的加密后的密码进行对比，在对比成功后，判定密码验证成功。

在步骤s3中，证书验证方法为：证书服务器对传来的证书信息通过公开密钥对证书进行认证。

在账户、密码、证书均验证通过时，客户端才允许登陆嵌入式系统。

在步骤s4中，在嵌入式系统发出解锁或上锁信号时，启动图像采集单元，采集门前图像信息，并传递至网络服务器中。

在步骤s1中，通过注册码注册完成后，删除内部数据库中存储的注册码；在需注册多个账户时，成功登陆嵌入式系统的客户端发出生成注册码指令，嵌入式系统内部服务器生成新的注册码并存储在内部数据库中，同时反馈注册码信息至客户端，客户端根据新的注册码注册新账户。

客户端由为安装有app的手机，主要为用户提供友好的操作平台并作为连接门锁嵌入式系统内的服务器的接口。其操作项有注册、登陆、开锁、关锁、查看日志、生成注册码、退出和注销等，用户可根据自己的需求点击按钮向服务器传递相对应的指令，从而实现相应的功能。嵌入式系统基于rt5350开发板进行开发，开发板包括嵌入式控制器、内部服务器、内部数据库、内部证书服务器以及wifi模块，内部服务器主要提供连接手机客户端的接口，完成与手机之间的通信；内部数据库服务器存储已注册用户的用户名和密码并进行哈希sha256算法加密，为之后的登陆做验证匹配；内部证书服务器为注册成功的用户颁发认证证书，确保登陆用户的安全性；自带的wifi模块作为网关实现了手机客户端与内部服务器之间的信息通信。在手机客户端通过wifi与嵌入式系统内部数据库连接后，嵌入式控制器从内部服务器获取相关的登陆账户密码后，进行验证，或者进行注册操作。

手机正常连接到wifi模块后，首次注册用户需提供注册码，设置用户名密码后方能完成注册，注册码可为预先设置在内部数据库中的随机码如在门锁厂家生产时预设，门锁和注册码一一匹配，在接收到注册码匹配成功，则该用户成为host用户，注册码使用一次即失效，此时嵌入式系统中嵌入式控制器删除存储的注册码。后续门锁使用者需通过host用户用客户端登陆嵌入式系统，通过手机客户端的生成注册码指令来生成注册码，当host用户登陆嵌入式系统后，嵌入式系统的控制器执行相关操作，生成注册码，在内部数据库中存储新生成的注册码，同时反馈新注册码至手机客户端，然后其他用户可凭注册码通过手机客户端按照注册流程注册并登录，从而实现多人登陆使用门锁，方便家庭内多个用户使用。

客户端主要实现用户注册、登陆以及操作指令。客户端手机搜索到门锁wifi后，输入正确的账户密码进行验证连接。首次使用时需要获取门锁的注册码，完成注册，并通过服务器的验证，最终得到服务器颁发的证书，存储于手机中，拥有合法的用户名、密码及颁发的证书。用户登录app时，会进行密码的验证过程。将用户输入的密码经过哈希运算得到的值和数据库中存储的psd值进行比较，确保门锁的安全性，psd值为在注册时用户提供的密码通过sha256算法加密后的数值。密码验证通过后，手机发送所持有的证书，若证书合法，则登陆成功，进入后续的指令操作。手机客户端与服务器端通过wifi建立可靠连接，用户可向服务器发送开锁、关锁、生成注册码、退出、注销等操作，服务器收到指令后执行相应程序，完成用户请求。

本申请中智能锁开锁方法采用多种手段保证手机与嵌入式系统的认证登陆安全，从而保证了门锁的安全性，确保门锁使用者的可信性。一是输入信息与数据库信息比对：将已注册用户的用户名和密码将存储在门锁的内置数据库内，并采用哈希函数sha256加密，加密函数形式为：psd＝sha256(sha256(password)+salt)，其中salt为每个注册用户产生的相对应的随机数。最终数据库内将以psd作为用户密码而非用户在手机客户端输入的明文密码，并且，数据库内也将存储相应的salt值。当用户需登录时，将其提供的明文密码进行sha256(sha256(password)+salt)运算，运算得出的值再与数据库内的psd值进行比对，如相同，则密码验证成功。二是证书颁发机制：注册成功的用户将收到来自门锁内部的证书服务器颁发的证书，此证书包含了用户的个人身份信息和其公开密钥，并且证书服务器用自己的私密密钥对这些信息进行了签名。当用户需要登录时，将证书和用户名、密码一并发送到服务器，嵌入式系统中的控制器用证书服务器的公开密钥对证书进行认证，认证通过后验证用户名密码，密码正确后方能登录。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。