遠程家庭安全防控系統的實現和運用簡析

羅娟 吳松林

摘要：家庭安全防控是與人們的人身財產安全息息相關的重要問題。在移動信息化社會高速發展的背景下，越來越多的住戶希望可以使用更方便快捷、安全高效的防控產品。文章利用已廣泛覆蓋的無線通信網絡和日益強大的手持終端，實現智能防盜拍照、實時監控影像顯示、室內溫度監測、室內濕度監測、室內有毒氣體監測、智能電路開關控制等功能。

關鍵詞：家庭安防；遠程操控；安全防控系統；智能電路開關；智能防盜拍照 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP393 文章編號：1009-2374（2016）17-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.019

1 遠程家庭安防系統的背景與發展

近年來，國內針對家用的監控市場發展日趨明朗，智能家庭防控具有極其廣闊的發展前景。然而就目前國內的家庭安全防控系統來看，產品仍然存在著不同層次的安全漏洞，比如普遍只是采取普通的防盜措施，無法實時向戶主傳遞安全狀況報告，導致戶主不能及時了解安全隱患并及時采取措施等。

目前，國外的家庭安全防控技術日漸成熟，而國內類似技術還未得到廣泛普及，人們防范意識還是相對薄弱。此外，如今城市住戶戶主多為上班族，留滯家中的多為年邁的父母以及年幼的子女，他們的安全和健康狀況讓戶主關心和憂慮。智能高效的防控措施和即時通訊手段將有力改善這種情況，讓住戶擁有安心、放心、舒心的生活環境。

2 遠程家庭安防系統的特色與創新點

2.1 從傳統到智能

遠程家庭安全防控系統將傳統的防盜技術與先進的智能化技術有機結合，將能體現現代化高科技成果帶入生活細節的方方面面。家庭安防不再死板，而是變得更加靈活，它與時代一同進步，給住戶提供一種全新的家庭安全防控體驗。

2.2 從厚重到便攜

遠程家庭安全防控終端基于移動便攜的設備，使用更加方便快捷。住戶不必再守著厚重的大門鐵窗，也不必再擔心出遠門而家里卻空無一人。無論身在何處，遠程家庭安全防控系統能夠隨時隨地讓住戶第一時間掌握家里的情況。而且系統對遠程控制具備一定的操作可行性，可讓住戶更好地協調時下快節奏的生活步伐。

2.3 實用性強

本系統安裝于家居環境中，易于操作，實用性高。本系統可利用移動便攜的控制端來控制家庭安全布防，提供了一種人們所樂意接受的使用方式。任何情況下人們都希望安全第一，而遠程家庭安全防控系統能夠給予適當的安全防控措施，為住戶避免了很多不必要的麻煩。

2.4 針對性強

遠程家庭安全防控系統是專門針對家庭安全防控所做的開發，功能皆與家庭各項安全和健康指標有著密切的聯系，比如溫度、濕度、有毒氣體等各項指標的檢測。遠程家庭安全防控系統更是專注于安全防控深入的拓展，有針對性地將各項影響家庭安全的指標做到更加智能化，并讓用戶掌握相關信息。

3 遠程家庭安防系統的實現和運用

遠程家庭安全防控系統硬件部分分為ZigBee組網部分以及STM32主控部分。ZigBee部分會有三個以上的模塊進行自組網，并且采集終端會與相關的傳感器進行連接，驅動傳感器以及組網后即可進行數據之間的通信。STM32部分主控板會與ZigBee的協調器端以串口的方式連接通信，且具備WIFI模塊，可以與無線網絡連接及通信。WIFI模塊設置為STA模式，綁定IP后即鏈接可家中的WLAN，從而與互聯網連接。家中的無線路由為STM32主板IP提供NAT映射，移動控制端可通過互聯網訪問該IP并通過發送相應的指令實現數據的獲取以及參數控制。本系統硬件組網圖如圖1所示：

以下將會對遠程家庭安全防控系統的主要功能實現進行詳細的介紹：

3.1 智能防盜拍照

智能防盜拍照多用于住宅居所的門口、陽臺等處。它的主要功能是當房屋門窗被暴力拆解或者非合理開啟時觸發隱蔽攝像頭拍照，并將照片存儲到本地硬盤后發送至戶主移動控制終端，并會在移動終端界面彈出警告提示。

智能防盜拍照是基于STM32開發板來實現的防盜功能，防盜拍照功能是由一個人體紅外感應器來進行主觸發操作的。當人體出現在紅外感應范圍內時，人體紅外感應器就會返回一個高電平信號，這個高電平就會觸發攝像頭模塊OV2640進行拍照，并將照片存儲在SD卡內。存儲照片以后，STM32系統會將剛剛被拍下的照片通過WIFI模塊發送到移動客戶端，移動客戶端在接入互聯網的情況下，會自動接收該圖片并發出提示信息提示用戶。用戶可以通過查看SD卡內的照片來獲知觸發情況時是何種情況以及是何人觸發的操作，即時有效的圖像記錄方便發生特殊情況時的線索排查。

3.2 實時監控影像顯示

作為新型遠程家庭安全防控系統的一大特色亮點就是監控影像的遠程實時顯示。這一功能是傳統安全防控系統無法匹及的，可對住宅居室的情況進行實時查看。這一功能讓家庭防控變得可視可控，更加提升了用戶的使用好感度和方便度。戶主可隨時隨地經已接入網絡中的移動控制終端對房屋的實時監控影像來進行調取查看，這也充分體現了產品隨時隨地可視的特點。

實時監控影像的采集主要依賴于攝像頭模塊，當戶主通過移動端進行實時影像調取業務時，移動客戶端會給STM32系統板發送一個調取指令。攝像頭模塊采集到的圖像會緩存在系統內部的緩沖器中，接著STM32系統會對攝像頭采集到的圖像進行內部的轉發，通過高速接口的WIFI模塊聯接互聯網發送視頻流至移動客戶端。移動客戶端會對STM32系統傳送過來視頻流進行解碼并顯示在顯示屏之上。

3.3 室內溫度、濕度、有毒氣體監測

室內溫度、濕度、有毒氣體的監測是主要針對預防家庭安全隱患的功能，戶主可隨時隨地經已接入網絡中的移動控制終端對房屋的實時溫度、濕度、有毒氣體的數據進行查看，實時了解，防患于未然。

以溫濕度為例，遠程家庭安全防控系統主要利用ZigBee技術來進行更廣范圍的溫濕度數據采集，克服了傳統的布線采集的距離局限性。現在的住宅居所幾乎都是多居室的設計，若采用傳統的有線數據采集，首先會遇到的就是布線難而且不美觀的問題，其次長距離的經線材傳輸的數據信號會被衰減不利于更精確的采集。而利用新型的無線通信技術ZigBee技術，可克服居室局限這一難題。通過不同的傳感器節點的分布，ZigBee可自行搭建一個小型的ZigBee數據采集網絡，且傳感器可與ZigBee實時連接，保持數據傳輸的準確性。

ZigBee是基于IEEE802.15.4標準協議的新型無線通訊技術，多用于無線傳感器組網方面。利用ZigBee模塊進行住宅內部的自組網，是遠程家庭安全防控系統的另一個新科技運用的亮點。首先不需要有線寬帶的接入就可以利用ZigBee協議自行組網傳輸數據；其次ZigBee模塊功耗低效率高，可以持續工作。利用ZigBee進行自組網，采集終端采集到的數據會無線傳輸回ZigBee協調器端，協調器與STM32系統板進行串口連接，通過ZigBee模塊內部的串口轉發將數據轉發到STM32系統并由STM32系統進行分配處理。

戶主可以利用移動客戶控制端對STM32進行訪問。調取溫濕度參數數據時，移動客戶端會給STM32系統發送一個調取指令，STM32獲取到這個指令之后會使用WIFI模塊將讀取的濕度參數發送到移動客戶端。

3.4 智能電路開關控制

智能電路開關控制功能主要使用繼電器模塊來實現。STM32會對需要設置遠程開關量的電燈進行狀態檢測，檢測到的狀態會通過無線網絡傳輸給移動客戶端。而電燈的回路里會安裝有由STM32控制的繼電器，戶主進行狀態查看時若發現電燈的開關狀態為開啟，則可以通過在移動控制端進行關閉操作，關閉指令會通過網絡發送至STM32系統端，系統執行了該指令后，繼電器會斷開該電燈的回路，達到關閉電燈的目的。

3.5 防控系統移動控制終端

作為一個集成了新科技的遠程家庭安全防控系統，需要利用智能化的設備與日常的生活緊密結合。本系統還提供了可遠程操控的控制端軟件，手機應用領域已成為了一種主流的移動設備應用的開發方向。而在眾多手機應用系統中，安卓系統最為普及，加之其多元化的開源特性，有利于開發者在該平臺上進行應用的深入定制開發。

針對上述趨勢和優勢特點，遠程家庭安全防控系統也開發了一個基于Android系統的專用于本身的遠程控制終端應用。該控制終端應用集成了多項查看以及控制安全系統的功能，界面設計簡約大方、一目了然。而基于安卓系統的應用普及性較強，易于用戶使用上手。同時該應用還具有賬戶加密登錄的軟件設計，需要戶主所創立的個人賬號才能登入，此設計可以有效地保障用戶的隱私安全。登入到控制端界面后，輸入STM32的訪問IP地址和端口號即可對STM32系統進行訪問，STM32系統網絡參數的設置也可以隱藏在相關的操作選項當中。遠程登錄到STM32系統后，可以根據面板所顯示的功能按鍵進行相應的溫濕度及煙霧情況數據讀取查看、電燈開關的控制、影像的實時調取等操作。

4 結語

本系統基于STM32進行開發，結合了多種無線通信網絡傳輸技術和智能便攜設備控制訪問技術，實現了防盜拍照、遠程實時監控和智能操作的功能，滿足了現代生活對智能居家安防及環境監控的需求。

（責任編輯：蔣建華）