互聯(lián)網(wǎng)背景下智能家居安全系統(tǒng)構建

鄒振興，毛麗鳳，吳麗敏，梁俊銘，熊震宇，謝永霖，黃樂歡

（廣東職業(yè)技術學院，廣東 佛山 528500）

在信息革命時代，互聯(lián)網(wǎng)平臺的建設與完善，為智能家居的普及[1]提供了技術基礎，智能家居是計算機技術、網(wǎng)絡技術及控制技術向傳統(tǒng)家居滲透的必然結果。人們可以通過多個傳感模塊實現(xiàn)實時環(huán)境數(shù)據(jù)收集、通過數(shù)據(jù)分析對比、監(jiān)控判斷報警，并且設計應急控制的設備，使其具有多元化的信息分析預警控制系統(tǒng)，可以自動執(zhí)行滅火、浴室安全應急、漏電安全應急及安防應急模式，同時該系統(tǒng)內(nèi)置布防功能?，F(xiàn)階段，智能家居的控制范圍不僅局限于采暖、空氣調節(jié)和照明等功能，還可以進行遠程操控，可以利用智能手機、平板電腦和智能面板等終端系統(tǒng)進行控制，各類音視頻設備、燈光系統(tǒng)、幕控系統(tǒng)、空調控制系統(tǒng)、安防系統(tǒng)和數(shù)字影院系統(tǒng)等均實現(xiàn)網(wǎng)絡化、集中化，這不僅提高了家庭的舒適性和安全性，還實現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能的智能家居系統(tǒng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和繁榮，給智能家居技術領域及相關領域技術的發(fā)展注入了動力的同時，智能家居的安全系數(shù)[2]也需要不斷提高，物聯(lián)網(wǎng)、智慧生活逐漸進入人們的生活。

1 家居安全對個人的影響現(xiàn)狀

不久前，央視《百家講壇》主講人馬未都先生不慎在衛(wèi)生間摔倒，寫了一本《平安書》，呼吁社會關注老人浴室摔倒這件事。在電視或者新聞報道中，筆者關注到老人在衛(wèi)生間發(fā)生意外的概率占比很大。所以一時間，“浴室防滑”成為人們關注的焦點。濕滑的地板是老人在浴室里摔倒的主要原因。不使用防滑地板磚、防滑墊或防滑拖鞋，則更容易摔倒。如果不及時得到救助，生命安全將受到威脅。報道中不僅提醒人們老人洗浴時注意“浴室防滑”的重要性，更是為如何用有效的措施來預防浴室意外事故的發(fā)生敲響了警鐘。

燙傷也是一種經(jīng)常發(fā)生在浴室中的意外傷害，雖然絕大多數(shù)燙傷不會危及生命，但熱水燙傷并不是一種很好的體驗。人體正常體溫在36℃左右，水溫超過45℃時會灼傷，超過50℃時會引起輕度燙傷。要知道，電熱水器的加熱溫度往往在60℃以上，尤其是在冬天，或者家里女孩需要更多的熱水時，電熱水器里的水溫甚至可以達到80℃以上，操作不當就容易造成嚴重的燙傷。CO中毒[3]也一直是浴室安全的嚴重隱患，該事故的起因主要是由于在浴室內(nèi)非法安裝燃氣熱水器和使用固體排氣結構造成的。缺氧經(jīng)常發(fā)生在浴室，但往往被忽視。在很多情況下，可以通過加強安全教育、提高安全意識、合理使用和安裝煙霧及CO報警裝置來避免。當人們洗澡時，使用較高的水溫會加速體內(nèi)的血液循環(huán)，讓更多的血液停留在身體表面的毛細血管中，然后減少大腦中的血液，長時間處于這種狀態(tài)會造成大腦血液供應不足，進而出現(xiàn)頭痛、頭暈、意識模糊甚至昏厥的征狀。

基于上述問題，筆者針對生活中的燙傷，老人家浴室跌倒導致的風險及浴室CO、水蒸氣中毒等多個維度，整理相關問卷問題，做了一次問題調研工作，本次調研數(shù)據(jù)中調研的對象包含城市白領、高薪人員、普通工人、孤寡老人和大學學生這5類人群，其數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 問卷調查數(shù)據(jù)

2 家居安全造成的財產(chǎn)損失分析

為什么浴室摔傷[4]的事件會頻繁發(fā)生呢？大多數(shù)情況下是由于浴室經(jīng)常有較多水量存在，而且人在摔到堅硬的浴室地面上時，往往沒有東西可抓，在重力的作用下，身體重要的關節(jié)、器官直接和地面直接接觸，很容易造成身體各個部位的傷害。如果是獨居，摔倒還存在難以被發(fā)現(xiàn)的糟糕狀況。對于年齡較大的群體來說，各種行動不便更是進一步加劇了危險的系數(shù)。而目前更為嚴峻的現(xiàn)實狀況是，這并沒有引起人們的足夠重視。沒有足夠的預防措施，意外一旦發(fā)生，就很可能造成無法挽回的重大損失，讓人后悔莫及。

小孩被洗澡水燙傷的類似事件也在不斷發(fā)生，大多情況下是因為監(jiān)護者不在身邊陪伴而造成的傷害，太陽能熱水器的溫度可高達100℃，稍一不留神花灑被小孩拿去玩且正好開著，小孩子的皮膚較成年人來說更為脆弱，因燙傷而造成的傷害雖然可大可小，但是多數(shù)情況下要比成年人的受傷害程度更高。在冬季，許多人通常洗澡時間長，使用燃氣熱水器又不喜歡通風，CO中毒的事件并不少見。即使不使用燃氣熱水器，如果在狹小的空間內(nèi)長時間停留，也容易缺氧，即“水蒸氣”中毒[5]，出現(xiàn)頭暈、胸悶甚至暈厥等癥狀。這種情況當事人是很難察覺到的，在危險來臨時，身體感到不適時，是很難及時且恰當?shù)夭扇〈胧┑?，因此造成的傷害也是無法預估的。

3 如何改變家居安全現(xiàn)狀

這時就需要一款可以專門處理以上問題的新型安全系統(tǒng)，安“適”利處——打造新概念家庭安全系統(tǒng)，通過家庭總線技術將氧氣含量監(jiān)測模塊、紅外人體檢測模塊、紅外傳感模塊及人臉識別模塊連接到一個監(jiān)控系統(tǒng)上進行集中的或異地的監(jiān)視、預警。通過這些模塊對家居個人財產(chǎn)進行全方位防護，同時可以在手機上進行監(jiān)控預測風險，具有兼容性、可控性和實時性。

擬設計研究的系統(tǒng)設計有氧氣含量監(jiān)測模塊、紅外人體檢測模塊、紅外傳感模塊、網(wǎng)絡模塊和人臉識別模塊。使得安防與安全監(jiān)測保護相結合，實現(xiàn)無人看守，通過快速穩(wěn)定的網(wǎng)絡模塊上傳環(huán)境數(shù)據(jù)到云端，可以實現(xiàn)環(huán)境風險預警，系統(tǒng)結構圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結構圖

3.1 訪客預警

內(nèi)部防衛(wèi)探測所配置的傳感器包括雙鑒移動探測器[6]、被動紅外探測器、玻璃破碎探測器、聲音探測器、光纖回路、門接觸點及門鎖狀態(tài)指示等，本功能基于攝像頭及紅外傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行檢測，在系統(tǒng)規(guī)定的時間內(nèi)進行設防，并將視頻接入室內(nèi)觸摸屏與戶主的手機端，若5 min內(nèi)，屋主沒有做出應答，將會在室內(nèi)與手機端同步記錄來訪者信息，以此來做出預警。若使用者是在規(guī)定時間內(nèi)做出回應，需要使用者按下在房間內(nèi)預設的隱蔽按鈕來解除預警，此時手機端響應，使手機端報警解除；系統(tǒng)在無響應時將執(zhí)行互聯(lián)網(wǎng)報警，將來訪者信息上傳至物業(yè)進行警告，等待屋主處理，如果屋主24 h之內(nèi)沒有解除，物業(yè)也無法解決，將上報公安機關，以解除訪客預警，訪客預警功能圖如圖3所示。

圖3 訪客預警功能圖

3.2 浴室安全服務系統(tǒng)

由此構成主系統(tǒng)的第二個部分，主要由控制中心、操控模塊、音響模塊、感應模塊、顯示模塊和安全模塊6大模塊構成；操控模塊主要包括控制按鈕和觸摸顯示屏；花灑浴室的墻壁上設有所述的觸摸顯示屏，可以根據(jù)操作人員的需求，通過觸碰顯示屏幕按下功能選項的形式對操作人員的需求進行調整，包括水量大小、出水類型和出水溫度等洗浴功能，也可以通過語言命令來調節(jié)和控制洗澡時的水量和溫度。也能通過此功能無線連接手機，播放手機內(nèi)容，比如：播放音樂、新聞、小說和消息提醒等。

控制按鈕也能調節(jié)水量大小、出水類型和出水溫度，充當必要時候的緊急按鈕，進行斷水斷電。系統(tǒng)會保留操作人員的平時用水量的大小和用水溫度，不需要經(jīng)常自己調水溫和水量大小，節(jié)省了使用時間，更方便、更快捷。以達到可以避免因為試水溫度而輕微燙傷的風險，能有效地預防，浴室安全系統(tǒng)功能圖如圖4所示。

圖4 浴室安全系統(tǒng)功能圖

3.3 檢測浴室含氧量功能

本功能是基于含氧量傳感器、按鈕應答器及CO傳感器進行開發(fā)的，原理是通過收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)判斷是否因含氧量過低而導致水蒸氣或CO2中毒，并且進行應急處理，主要安裝在浴室內(nèi)，用于對使用者在浴室進行洗澡的時候含氧量不足的情況下及時發(fā)出提醒。當使用者進入浴室打開熱水閥的時候，浴室含氧量報警系統(tǒng)開始工作且指示燈呈綠色閃爍，表示已進入正常工作狀態(tài)，當感應浴室內(nèi)的含氧量不足或低于設置的浴室含氧量閾值時，該探測器發(fā)出聲音進行提醒正在淋浴的使用者，即不斷重復發(fā)出“含氧量偏低，請及時通風”的提示聲，并且警示紅燈，直至正在沐浴的人作出相應的措施，若在洗浴的使用者沒有在規(guī)定時間內(nèi)對其進行處理，則自行打開換氣裝置，更換空氣。以保證有一個舒適的洗浴環(huán)境。系統(tǒng)檢測當浴室內(nèi)含氧量高于所設定閾值時，浴室含氧量提示系統(tǒng)將自動恢復至正常工作狀態(tài)。這樣既能有效地避免因浴室內(nèi)含氧量不足或者CO中毒等原因所導致的后果，提前避免一下安全隱患，還能達到有效檢測浴室含氧量的目的，以提供一個舒適的家居環(huán)境，浴室安全系統(tǒng)功能圖如圖5所示。

圖5 浴室安全系統(tǒng)功能圖

4 結束語

智能家居系統(tǒng)在當前的社會形態(tài)下意義重大，借助本系統(tǒng)，不僅可以通過檢測浴室含氧量功能可以有效避免在浴室因缺氧而導致的事故，還能在危險發(fā)生時發(fā)出警報從而使遇險人員得到及時的幫助，進一步減少事故的危害性。另一方面，通過訪客安全系統(tǒng)對家庭進行實時監(jiān)測保護，如果有火災、入室盜竊等險情，用戶可以首先知道并做出相應的反應措施，以減少損失。通過這些智能黑科技，合理地分布在家庭的各個角落，其就像是忠誠的衛(wèi)兵一樣，24 h不知不倦地為家庭每個人的起居安全提供最貼心、最細致入微的護佑。免除了用戶的后顧之憂，可以更好地創(chuàng)造價值，服務社會。本文分析了家居可能存在對個人財產(chǎn)的安全隱患，總結了這些安全隱患帶來的影響及簡要地分析了智能家居系統(tǒng)的功能，提出了家居安全對個人財產(chǎn)隱患的解決辦法。