本发明涉及智能门锁领域，特别是涉及一种门锁系统及控制方法。
背景技术
现代门锁融入电子技术后进入了智能化时代，为人们的家居生活提供了更安全、更便捷、功能更丰富的用户体验。目前市场主流的智能门锁解决方案多通过指纹完成用户身份认证，不仅存在识别精度较低、识别速度较慢、磨损指纹无法识别等问题，而且还需要专用的指纹识别设备，导致其实现成本较高，阻碍了智能化门锁的大规模普及。近年来，一些新的智能锁控制方法采用wifi等无线信道进行门锁控制，但存在无线信道被监听导致秘钥泄露的风险。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种门锁系统及控制方法，以降低门锁成本，提高安全性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种门锁系统，所述门锁系统包括：门锁主体、距离感应模块、摄像头模块、门锁管理模块和移动设备；
所述距离感应模块和所述摄像头模块均与固定于所述门锁主体的所述门锁管理模块连接；所述距离感应模块用于探测所述门锁主体周围是否有物体靠近；当物体处于所述门锁主体周围设定距离范围内时，所述门锁管理模块开启所述摄像头模块；
所述移动设备上安装有与用户信息相关的门钥应用程序；所述门钥应用程序通过门钥应用程序的安装包安装在所述移动设备上，所述门钥应用程序的安装包由所述门锁管理模块根据门钥数据、所述移动设备发送的门钥应用密码和所述移动设备的硬件id数据等生成，所述门钥应用程序的安装包或安装包的下载地址由所述门锁管理模块通过网络传递给所述移动设备，所述门钥数据由所述门锁管理模块随机生成；开锁时，所述门钥应用程序用于生成条形码并展示在所述移动设备的显示部件上；所述摄像头用于拍摄所述移动设备上展示的条形码；所述条形码包括一维码和二维码；
所述门锁管理模块用于根据所述摄像头模块拍摄的条形码进行验证，当验证通过后，执行开锁操作。
可选的，所述距离感应模块为超声波传感器。
可选的，所述摄像头模块为高分辨率摄像头。
一种门锁控制方法，所述门锁控制方法包括：
获取移动设备发送的门钥应用密码和移动设备的硬件id数据；
获取随机生成的门钥数据；
根据所述门钥应用密码、所述移动设备的硬件id数据和所述门钥数据，生成门钥应用程序的安装包；
将所述门钥应用程序的安装包或安装包的下载地址通过网络传递给所述移动设备，所述移动设备通过所述门钥应用程序的安装包来安装门钥应用程序；
所述门钥应用程序生成条形码，并展示在所述移动设备的显示部件上；
获取门锁系统中距离感应模块获得的距离数据；所述距离数据为物体与距离感应模块之间的距离；所述门锁系统包括：门锁主体、距离感应模块、摄像头模块、门锁管理模块和移动设备；所述距离感应模块和所述摄像头模块均与固定于所述门锁主体上的所述门锁管理模块连接；
根据所述距离数据判断所述物体是否位于所述门锁主体周围设定距离范围内，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示所述物体位于所述门锁主体周围设定距离范围内时，开启所述摄像头模块；
获取所述摄像头模块拍摄的条形码；所述条形码包括一维码和二维码；
对所述条形码进行解析，得到开锁门钥数据；
判断所述开锁门钥数据与存储的门钥数据是否匹配，得到第二判断结果；
当所述第二判断结果表示所述开锁门钥数据与存储的门钥数据匹配时，执行开锁操作，并关闭所述摄像头模块；
当所述第二判断结果表示所述开锁门钥数据与存储的门钥数据不匹配时，关闭所述摄像头模块。
可选的，所述移动设备通过所述门钥应用程序的安装包来安装门钥应用程序，之前还包括：
获取所述移动设备的硬件id数据；
对所述门钥应用程序的安装包和所述移动设备的硬件id数据的匹配性进行验证；当验证成功后，所述移动设备成功安装门钥应用程序；当验证失败后，所述移动设备无法安装门钥应用程序。
可选的，所述获取移动设备发送的门钥应用密码和移动设备的硬件id数据，之前还包括：
获取用户在移动设备提交的门钥申请；
获取所述用户在所述移动设备输入的用于进入门锁管理模块的用户名和用户密码；
对所述用户名和用户密码进行验证；当验证失败时，返回“获取所述移动设备输入的用户名和密码”；当验证成功时，获取移动设备发送的门钥应用密码和移动设备的硬件id数据。
可选的，所述门钥应用程序生成条形码，并展示在所述移动设备的显示部件上，之前还包括：
对用户身份进行验证，对用户身份进行验证的方式包括移动设备的硬件id数据验证和门钥应用密码验证；所述移动设备的硬件id数据验证为通过获取用户所使用的移动设备的硬件id数据与门钥应用程序之间的匹配性进行验证；所述门钥应用密码验证为通过获取用户在所述门钥应用程序输入的门钥应用密码进行用户身份验证；
当所述用户身份验证失败时，返回“对用户身份进行验证”；
当所述用户身份验证成功时，所述门钥应用程序生成条形码，并展示在所述移动设备的显示部件上。
可选的，所述对用户身份进行验证，之后还包括：
若对用户身份进行验证的方式为移动设备的硬件id数据验证，验证失败时直接退出所述门钥应用程序；
若对用户身份进行验证的方式为门钥应用密码验证，获取用户身份验证失败的次数；判断所述用户身份验证失败的次数是否大于设定阈值，得到第三判断结果；当所述第三判断结果表示所述用户身份验证失败的次数大于设定阈值时，则退出所述门钥应用程序。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
以移动设备上的应用程序作为门钥数据的载体，开门时不需要专用的实物门钥和人体生物特征识别模块，也不需要任何网络支持；核心门钥数据隐藏在门钥应用程序中进行传递，避免了在网络上传输核心门钥数据本身；门钥应用程序的生成限制在宅内的有线网络或wifi可覆盖的区域内进行；这些都减少了门钥数据泄露的风险。
门钥应用程序的安装包和移动设备的硬件id相绑定，一个移动设备申请的安装包仅能安装或运行在该移动设备上，避免了安装包泄露和非法安装使用所带来的风险。
使用门钥应用程序时需要验证用户身份，避免了移动设备丢失带来的安全风险；门锁通过扫描移动端门钥应用程序所展示的条形码完成开锁，整个过程不需要使用网络信道传输数据，降低了密钥泄露带来的风险，提高了安全性能。
门锁管理模块、摄像头模块和距离感应模块可以依托廉价的开源硬件实现，能有效降低系统成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明门锁系统的结构示意图；
图2为本发明门锁控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明门锁系统的结构示意图。如图1所示，所述门锁系统包括：门锁主体101、距离感应模块102、摄像头模块103、门锁管理模块104和移动设备105；
所述距离感应模块102和所述摄像头模块103均与固定于所述门锁主体101上的所述门锁管理模块104连接；所述距离感应模块102和摄像头模块103邻近，两者之间的距离很小，距离感应模块102探测的距离数据可以等同为物体距离摄像头模块103的距离。所述摄像头模块103的图像输出端与所述门锁管理模块104的数据输入端连接。
所述距离感应模块102用于探测所述门锁主体101周围是否有移动设备等物体靠近。当距离感应模块102和摄像头模块103位于门锁主体上时，距离感应模块获得的距离数据即为移动设备等物体距离门锁主体101的距离；当距离感应模块102和摄像头模块103不位于门锁主体101上时，根据距离感应模块102获得的距离数据同样可以确定移动设备距离门锁主体101的距离，起到探测门锁主体周围是否有移动设备等物体靠近的目的。距离感应模块102可以采用超声波传感器来实现，根据实际需求也可以采用其他方式来实现，例如红外线距离感应方式。在移动设备等物体距离门锁主体101周围设定距离范围内时，门锁管理模块104控制摄像头模块103开启摄像功能。
所述摄像头模块103可以但不限于通过usb接口的高分辨率摄像头来实现，用于拍摄门锁主体101外的场景，以及拍摄移动设备105所展示的条形码图像，并将拍摄到的图像交给门锁管理模块进行解析、验证。本发明采用距离感应模块102的探测数据作为开启摄像头模块103的条件，根据实际需求，也可以自定义摄像头模块103的开启条件和开启时间。例如，对于特殊的住宅，可以设定摄像头模块103在特定时间点开启，在特定时间点关闭。
所述移动设备105上安装有与用户信息相关的门钥应用程序；开锁时，所述门钥应用程序用于生成条形码展示在所述移动设备105上；所述摄像头模块103用于拍摄所述移动设备105上展示的条形码；所述条形码可以为一维码或二维码。
所述门锁管理模块104位于所述门锁主体101上；所述门锁管理模块104用于根据所述摄像头模块103拍摄的条形码进行匹配，当匹配通过后，执行开锁操作。门锁管理模块104可以是但不限定为一个运行在门锁主体嵌入式系统上的web服务器，用于接收移动设备105发来的门钥申请和相关参数，并随机生成门钥数据。之后根据门钥数据和移动设备发来的相关参数生成门钥应用程序的安装包，供申请它的移动设备获取(下载)安装。
移动设备105通过用户宅内网络访问门锁管理模块104提供的管理后台，在身份验证通过后，可提交门钥申请并将门锁设置参数提交至管理后台用于生成门钥应用程序的安装包。在收到管理后台返回的门钥应用程序的安装包后，用户在移动设备上安装该安装包。当需要开锁时，用户在移动设备上运行门钥应用程序，成功进行用户身份验证后，门钥应用程序生成门钥条形码，将该条形码展示给门锁主体即可实现开锁操作。在整个开锁过程中，移动设备不需要联网，避免网络传输带来的泄露风险，提高了使用的安全性能。
门锁主体101的实现方式包括但不限于嵌入式系统。例如，可采用树莓派开发板作为门锁主体的控制核心，在其上的sd卡槽装入sd存储卡，用来安装操作系统、应用软件(包括但不限于门锁管理模块)和存储数据，通过在其引脚或usb接口上连接距离感应器、摄像头、继电器等并与门锁管理模块配合实现距离探测、条形码扫描解析、门钥数据验证和门锁打开等功能。
上述门锁主体101与距离感应模块102、摄像头模块103进行配合，通过解析条形码的方式识别正确门钥并控制门锁的打开。
根据上述门锁系统，本发明还提供一种门锁控制方法，图2为本发明门锁控制方法的流程示意图。如图2所示，所述门锁控制方法包括：
步骤100：获取移动设备发送的门钥应用密码和移动设备的硬件id数据。
步骤200：获取随机生成的门钥数据。门钥数据由门锁管理模块随机生成。
步骤300：根据门钥应用密码、移动设备的硬件id数据和门钥数据，生成门钥应用程序的安装包。该安装包仅供该移动设备安装使用。安装包的生成，还可以涉及门钥应用程序自动退出时间。通过移动设备发送的自动退出时间(例如5分钟)，门锁管理模块根据自身随机生成的门钥数据、移动设备的硬件id数据、移动设备发送的门钥应用密码和移动设备发送的自动退出时间，生成供移动设备安装的门钥应用程序的安装包，这样，在移动设备安装门钥应用程序后，在该程序运行至自动退出时间后，该程序自动退出运行状态。避免在开锁时，由于长时间运行该程序，导致开锁信息的泄露。本发明中安装包与移动设备的操作系统对应，包括android版本、ios版本、windows版本等。
步骤400：将门钥应用程序的安装包或安装包的下载地址通过网络传递给移动设备，移动设备通过门钥应用程序的安装包来安装门钥应用程序。本发明中门钥应用程序的安装包或其下载地址的传输网络为内部网络，内部网络是指门锁主体所在的室内使用的且能连接到门锁管理模块的网络环境，从而避免使用外部网络传输带来的风险。移动设备通过连接内部网络访问门锁管理模块，只有在安全范围内，移动设备才能访问门锁管理模块，保证了通信的安全。在移动设备根据安装包安装门钥应用程序时，需要对待安装的移动设备进行验证，通过获取移动设备的硬件id数据，对硬件id数据进行验证；当验证成功后，移动设备成功安装门钥应用程序；当验证失败后，所述移动设备无法安装门钥应用程序。对于不支持在安装时对硬件id数据进行验证的移动设备，可在门钥应用程序安装完后运行时进行对硬件id数据的验证。
步骤500：根据门钥应用程序生成条形码，并展示在移动设备的显示部件上。当需要开锁操作时，打开门锁应用程序，会自动生成条形码，条形码包括但不限于一维码和二维码。
步骤600：获取门锁系统中距离感应模块获得的距离数据。
步骤700：根据距离数据判断物体是否位于门锁主体周围设定距离范围内；如果是，执行步骤800；如果否，返回步骤600。
步骤800：开启摄像头模块。只有在设定距离范围内包含物体时，才会触发摄像头模块打开，避免常开浪费能源。
步骤900：获取摄像头模块拍摄的条形码。
步骤1000：对条形码进行解析，得到开锁门钥数据。
步骤1100：判断开锁门钥数据与存储的门钥数据是否匹配。如果是，执行步骤1200；如果否，执行步骤1300。匹配的过程可以为一致性匹配，即开锁门钥数据与存储的门钥数据一致；还可以为契合性匹配，即开锁门钥数据与存储的门钥数据契合。
步骤1200：执行开锁操作。
步骤1300：关闭摄像头模块。
其中，获取移动设备的硬件id数据和移动设备发送的门钥应用密码，即用户申请安装包，之前还包括：
获取用户在移动设备提交的门钥申请；
获取所述用户在所述移动设备输入的用于进入门锁管理模块的用户名和用户密码；
对所述用户名和用户密码进行验证；当验证失败时，返回“获取所述移动设备输入的用户名和密码”；当验证成功时，获取移动设备发送的门钥应用密码和移动设备的硬件id数据。
本发明步骤500之前，即开锁时运行门钥应用程序时，还需要对用户身份进行验证，对用户身份进行验证，对用户身份进行验证的方式包括移动设备的硬件id数据验证和门钥应用密码验证；所述移动设备的硬件id数据验证为通过获取用户所使用的移动设备的硬件id数据与门钥应用程序之间的匹配性进行验证；所述门钥应用密码验证为通过获取用户在所述门钥应用程序输入的门钥应用密码进行用户身份验证；当所述用户身份验证失败时，返回“对用户身份进行验证”；当所述用户身份验证成功时，所述门钥应用程序生成条形码，并展示在所述移动设备的显示部件上。门钥应用程序可同时启用门钥应用密码验证和移动设备的硬件id数据验证两种验证方式进行双重验证，也可以采用其中一种验证方式对用户身份进行验证。
对用户身份进行验证，之后还包括：
获取用户身份验证失败的次数；
判断所述用户身份验证失败的次数是否大于设定阈值，得到第三判断结果；
当所述第三判断结果表示所述用户身份验证失败的次数大于设定阈值时，若对用户身份进行验证的方式为门钥应用密码验证，则锁定所述门钥应用程序；若对用户身份进行验证的方式为移动设备的硬件id数据验证，则退出所述门钥应用程序。
本发明的核心构思在于：以移动设备的应用程序作为门钥数据载体，通过门锁主体上的门锁管理模块生成与使用者的移动终端id数据绑定的、具备使用者身份验证功能的门钥应用程序安装包，安装运行后可向门锁主体上的摄像头展示包含门钥数据的条形码图像(图像会在有限时间内消失或改变)，门锁主体对条形码进行扫描、门钥数据读取和验证通过后执行开锁操作。
下面结合用户的使用过程，对本发明的方案进行详细的说明，作为一种具体的实施方式，包括以下步骤：
s1.移动设备通过宅内wifi或有线方式连接到门锁主体上的门锁管理模块以提交门钥申请；
s2.门锁管理模块对使用者身份进行验证，具体过程包括：
s21.门锁管理模块要求移动设备输入用户名和密码；
s22.若密码验证成功，则进入步骤s3；
s23.若密码验证失败，则回到步骤s21；
s3.门锁管理模块要求移动设备输入门钥应用密码和移动设备的硬件id(根据安全级别的需要，也可以只要求其中1个，还可以设定程序自动退出时间)；
s4.门锁管理模块生成一串随机门钥数据，将门钥数据存储到系统中，并根据门钥数据、门钥应用密码和移动设备的硬件id(还可以包括程序自动退出时间)来生成门钥应用程序安装包；
s5.门锁管理模块将门钥应用程序安装包或门钥应用程序的下载链接以展示或推送发至申请门钥的移动设备；
s6.用户在移动设备上安装得到的安装包文件，使其移动设备上具有门钥应用程序；安装时，需要对移动设备的硬件id进行验证，验证通过后，程序安装成功。
s7.用户在开锁时，运行移动设备上的门钥应用程序，门钥应用程序首先对用户身份进行验证，具体过程包括：
s71.门钥应用程序要求用户输入s3设定的门钥应用密码，还可能与移动设备的硬件id进行验证；
s72.若验证成功，则进入步骤s8；
s73.若验证失败则回到步骤s71；若密码验证失败次数超过某一阈值，则锁定应用一段时间；或与移动设备硬件id验证不符后直接退出门钥应用程序。
s8.门钥应用程序成功打开后使用门钥数据生成一个条形码图像(一维码或二维码)，并将该条形码显示在移动设备的显示部件上；
s9.用户将显示有条形码图像的移动设备靠近门锁主体以触发门锁主体的距离感应模块，使门锁上摄像头开始工作并进行条形码扫描；
s10.门锁主体解析摄像头获得的条形码，得到开锁门钥数据，并对此开锁门钥数据进行验证，具体过程包括：
s101.若从条形码得到的开锁门钥数据与系统中存储的门钥数据相匹配，则控制门锁主体上的继电器进行开锁，同时关闭摄像头，并在一定时间内自动关闭门钥应用程序；
s102.若门钥数据不匹配，关闭摄像头，在一定的时间内自动关闭门钥应用程序。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。