3S杯全国大学生物联网技术与应用“三创”大赛.docx

类别编 号B3S杯全国大学生物联网技术与应用“三创”大赛创新技术项目申报书（2017年）项目名称： 听音锁 申 请 人: 贺云霞 学 号: 1141101315 所在单位: 淮阴工学院 专业名称: 机械设计及自动化 学生类别：博士研究生 硕士研究生 本科生 专科生电 话:邮 箱: 指导教师: 许军 职 称: 高工 申报日期：201 7 年 4 月 14 日中国通信学会 江苏省物联网技术与应用协同创新中心 制申报须知一、创新内容:用物联网的技术思想创新探索“互联网+”的解决方案和面向物联网技术与应用的智慧服务系统（Smart Service System ,简称3S），创新研究和设计物联网智慧服务系统的关键技术及其应用，主要包括：物联网技术体系架构、新型传感器件、智能信息感知节点、多终端协同控制器、用户智能控制终端、异构融合与多网协同、SDN与智能服务组网、用户服务平台与大数据处理、智能信息处理、CPS技术与智能信息系统、面向用户的软件定义服务、智慧服务与行业应用技术、物联网技术与应用标准、面向用户服务的信息安全。二、技术要求：提交符合上述内容的可运行创新技术演示系统（硬件或软件）和项目技术报告，其中包括：问题背景、技术方案、创新设计、关键技术、应用场景、市场前景、产业价值等，具有先进性和创新性。三、请于4月15日之前将申报书发至大赛邮箱，申报书命名格式为“B”+“项目名称”+“姓名”四、联系方式：大赛网址：http:/3/ 大赛邮箱： 大赛工作QQ 群：540867312联系人 ：邵 澄13813813523， 姚 飞18951896625, 赵海涛 项目名称听音锁申请人姓名贺云霞性 别女出生年月96.10身份证 在单 位淮阴工学院在读学 历本科在读专业机械设计制造及其自动化学 号1141101315已 获学 位毕业专业联 系电 子信 箱QQ号282700234指导教师单位/职务职 称联系电话电子邮箱许军淮阴工学院创客实验室主任高团队成员学 号学历/学位专 业身份证号联系电话甘浩宇1141203205本科测控技术与仪器32012519961009001413236255593张野1141201136本科电气工程及其自动福洲1141201113本科电气工程及其自动佳乐1141221212本科电气工程及其自动、 创新目标与内容（围绕物联网技术与应用进行创新研究与设计的目的和意义、内容和技术、应用和前景）1.1听音锁的由来电影听风者中梁朝伟饰演的密码破译天才何兵是一位钢琴调音师，耳力过人。在破译密码的工作中他能根据报务员发报时的特点，辨别出数十位报务员的性别、年龄乃至怪癖。1.2行业发展背景目前的智能锁的发展还仍然处于初级阶段，但是可以预见的是其大规模产业化要素渐趋成熟。这对于古老而又常青的发展缓慢的锁业企业是一次难得的快速成长机遇。在目前来看仍属高端智能锁业未来将会不断在各个领域的细分市场上开辟新的业务领空。本作品的双音频云端智能锁面向目前短租行业这个细分市场的需求而开发。由音频智能锁、位于互联网云数据库以及房主手机终端和授权手机终端构成；房主通过房主手机终端APP绑定音频智能锁ID获得对音频智能锁的管理权限，可为该音频智能锁授权多个允许开锁的手机号以及使用的时间期限。音频智能锁可通过家庭无线网络连接到互联网服务器获取密码，授权手机从互联网服务器获得开锁密码并转换成音频信号，靠近音频智能锁播放，密码吻合音频智能锁就能打开。1.3 DTMF双音频云端智能锁对短租行业的发展优化作用据数据显示，短租行业正呈现出移动化趋势，线上交易量大幅度提升，本产品的一大优势就是可线上操作，无需房主线下交付钥匙以及退房时房客交还钥匙等繁琐操作，大幅提升了短租行业的效率，同时减少了人力及财物成本，对短租行业的高效率快速安全发展提供了必要条件。房主对房客身份确认后即可对其发放房间使用权，房客若要先检查或参观房间，房主便可对房客开通仅一次的使用权限，待房客与房主确认使用房间并达成协议后，房主可根据具体情况对房客添加门锁的使用权限，如使用时间段的限制和次数的限制等。这一类繁琐操作只需房主在线操作即可完成，大大缩减了房主的时间成本，使得双音频云智能锁对短租行业发展所需的时间、经济等成本要求大大降低从而达到对短租行业发展优化的作用。图1 与传统锁具的比较二、技术方案与指标（包括：问题分析、技术方案、创新设计、关键技术、技术指标、实施计划、应用场景等）图2云端智能锁总体方案示意图从图2总体方案可以看出，围绕云端智能锁，形成一个闭环系统。1. 房主和购买的云端智能锁确定拥有关系，并记录到云端实时数据库。2. 确定主人关系的房主随时可以获取云端密码实现开锁。3. 当房客通过短租信息平台希望入住时，可以向实时数据库申请对应门锁的授权，房主通过手机管理端实现短期授权。4. 获得授权的房客可以看到被授权的锁具，并从云端获取密码。5. 智能锁预存10组密码，每核实一组密码并开门后随即销毁该密码，当预存密码组为0，生成新的10组密码，打开wifi，将之前的房客开锁记录和新的密码组同步到数据库后，关闭wifi，待机。系统由音频智能锁、位于互联网服务器上的智能锁授权和密码控制系统以及房主手机终端和授权手机终端构成，房主手机终端和授权手机终端分别安装有对应的音频智能锁控制APP。音频智能锁由机械部分和电子部分的组成，电子部分由数字麦克风，单片机及WIFI模块构成。数字麦克风安装在音频智能锁的拾音部分，用于接收音频信号，单片机控制WIFI模块通过家庭的无线网络连接至互联网上的智能锁授权和密码控制系统服务器请求密码；每个音频智能锁具有惟一ID，音频信号采用DTMF（双音多频）信号。作为智能锁具无法避免的两个重要问题就是高安全和低功耗。2.2简易PKI/CA移动授权与验证移动授权是指申请人通过手机向授权者发起申请后授权者也通过手机查看申请并授权的行为。授权验证是指申请人将授权书交给验证设备进行验证的行为。由于智能锁具使用的单片机运算能力和内存都较为有限，无法完成PC机类似的加密运算，因而我们参考PKI/CA授权与验证过程，并做了适当简化。1、授权申请是申请者向授权者申请获得授权书的过程，授权申请过程如下：房客在APP端注册后，根据其手机号码生成解密密钥key，并在APP端保存私钥privateKey，其以后申请信息都将进行签名后把申请信息和签名一块发送给云服务器。签名过程为：RSAsign(SHA1(apply_msg)，privateKey)。2、授权模块位于房主APP端，完成对申请信息的签名操作，具体授权过程如下：授权者在客户端得到需要进行授权的信息content，包括申请者姓名，有效期，使用目的，使用次数，锁编号等信息。点击授权后用房主私钥privateKey对content进行签名，把申请信息content和签名信息串联后发送给服务器。发送信息为：content|RSAsign(SHA1(content)，privateKey)。2.3基于HTTPS/TLS数据传输2.4安全性之不可再次授权锁系统安全中的一个基本要求就是被授权人的不可转移之刚性绑定，来提高客人客房安全等级、也要提供客房具体开门者记录保存与查询。虽然此种授权刚性也带来了授权转借的偶尔不便，但是须知授权转借本身就是一个不安全因素。生物特征识别能够绑定授权到开锁人，但是生物特征识别无法动态授权开锁人，只能应用于固定开锁人群。基于一次性密码和个人私钥验证的不可再次授权云端智能锁用于房客私密贵重物品专用保管、既方便又安全，使用期间除非房客本人、其他人包括房主、服务人员都无权打开。定期上传的开门者记录的特性充分保证了产生争议时的事后公正性。这也是云端智能锁的内涵和外延，可以在联网层面上得到了普通智能锁具无法实现的技术发展和扩张。2.5休眠机制和高效算法的低功耗智能锁使用电池方式供电。为了保证安全智能锁能够长时间的使用，必须使用合适的功率控制技术，实现智能锁整机长时间内的低功耗使用，进行系统级功耗设计与管理系统级的功耗管理主要是动态功耗管理。通常的做法是处于空闲状态的时候，运作于睡眠状态，只有部分设备处于工作之中；当产生一个中断时，由这个中断唤醒其它设备，如1、2、3三种方式。实际上，这一部分需要硬件的支持，如：电源系统的低功耗技术；系统软硬件的划分，在于决定哪些功能模块由软件来实现功耗较小，哪些功能模块由硬件实现功耗较小；以及低功耗处理器的选择等。注：项目名称应简洁明了，字数限25个汉字内; 申请书可加附页三、创新成果与形式（项目技术报告，可运行的创新成果演示系统，包括硬件或软件） 调试用实验品 将完成的