基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居安防系統(tǒng)的改造研究

王雨　劉芳

摘? 要：現(xiàn)有傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)接受程度相對較低，為了滿足用戶低成本升級傳統(tǒng)智能家居的需要，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并結(jié)合不同傳感網(wǎng)絡(luò)體系的特點，對現(xiàn)有智能家居安防系統(tǒng)的智能家電、環(huán)境監(jiān)控與安全防護三個子系統(tǒng)進行改造，以期提高智能家居安防系統(tǒng)的適用性和用戶接受度。建議加強國內(nèi)智能家居安防系統(tǒng)標準的統(tǒng)一建設(shè)，以提高系統(tǒng)兼容性，提升用戶滿意度。

關(guān)鍵詞：智能家居安防系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng);智能化改造

中圖分類號：TN92;TP391.4? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）05-0161-03

Transformation of Smart Home Security System Based on Internet of Things

WANG Yu，LIU Fang

（School of Management Engineering，Anhui Polytechnic University，Wuhu? 241000，China）

Abstract：The acceptance of current traditional intelligent household system is relatively low. In order to meet the needs of the users to upgrade the traditional intelligent household at low cost，this paper proposed a plan of reforming the three subsystems of existing intelligent household security system，namely the intelligent home appliance，environmental monitoring and safety protection modification，based on the internet of things technology and combined with the different characteristics of the sensor network system，aiming to improve the applicability of the smart home security system and user acceptance. It is suggested to strengthen the unified construction of domestic intelligent home security system，so as to improve system compatibility and user satisfaction.

Keywords：intelligent home security system;internet of things;intelligent transformation

0? 引? 言

智能家居的概念最早來自于美國在1984年建成的第一棟智能樓宇“城市空間建筑”，從此經(jīng)歷了三個階段：住宅電子化Home Electronics、住宅自動化House Automation和智能家居Smart Home[1]，智能家居的解決方案也陸陸續(xù)續(xù)提出并進行了嘗試。隨著智能家居概念越來越被人們所接受，微軟、IBM、小米、華為等一些大公司陸續(xù)投入到智能家居的研發(fā)和生產(chǎn)業(yè)務(wù)中，并相繼推出了不同風(fēng)格的智能家居產(chǎn)品。依托安徽工程大學(xué)的2019年度大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目《基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居安防系統(tǒng)：開發(fā)設(shè)計與自媒體營銷策略研究》，課題組成員由來自質(zhì)量工程管理專業(yè)、電氣自動化專業(yè)、智能機械制造專業(yè)和工商管理專業(yè)5名大學(xué)生構(gòu)成，課題組近半年圍繞智能家居安防系統(tǒng)開展了相關(guān)研究，形成了階段性成果。本文主要通過對現(xiàn)有的智能家居安防系統(tǒng)的不足進行分析，提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造的智能家居安防系統(tǒng)方案，以期增強智能家居系統(tǒng)的可操作性，提高消費者對智能家居系統(tǒng)的接受度，促使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在改善居民生活品質(zhì)方面發(fā)揮更大的作用。

1? 現(xiàn)有智能家居系統(tǒng)的不足之處

現(xiàn)有智能家居系統(tǒng)的不足之處主要分為技術(shù)瓶頸與資源共享兩個方面。在技術(shù)方面，由于各個大公司各自發(fā)展，使得市場上出現(xiàn)的各個系統(tǒng)互不兼容，并無一套完整的標準或協(xié)議。一般情況下，智能家居系統(tǒng)下的各個產(chǎn)品可以通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，但由于各類產(chǎn)品采取的無線網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)議不同，導(dǎo)致各個系統(tǒng)不兼容。在資源共享方面，優(yōu)質(zhì)資源被大企業(yè)壟斷，隨之產(chǎn)生的是較高的價格，并且為了維護本單位的利益，幾乎每個企業(yè)都堅持自己的標準或協(xié)議，結(jié)果導(dǎo)致智能家居系統(tǒng)的兼容壁壘，也增加了用戶的使用成本。此外，市場上還充斥著各種非智能家居產(chǎn)品，這些非智能家居產(chǎn)品的價格相對較低，也受到一部分消費者的青睞。據(jù)OFweek智能家居網(wǎng)網(wǎng)站的一項抽樣調(diào)查表明（如圖1、圖2所示），國內(nèi)接受智能家居系統(tǒng)用戶的數(shù)量占比調(diào)查總體達到84.4%，但在主觀愿意接受的用戶中大多數(shù)人并未實際使用，即其中60.8%的用戶處于觀望狀態(tài)。經(jīng)調(diào)查，這些用戶處于觀望狀態(tài)的主要原因為有“不想更換原有家居電器”“認為智能技術(shù)不成熟”和“現(xiàn)有智能家居系統(tǒng)的安裝價格太貴，無法接受”。目前，亞馬遜、谷歌和蘋果正在合作開發(fā)一種開源的智能家居標準，從而改變智能家居系統(tǒng)兼容性差的局面。而在國內(nèi)尚未出現(xiàn)大公司聯(lián)合發(fā)展的情況下，資源得不到整合和優(yōu)化配置，可能導(dǎo)致國內(nèi)智能安防系統(tǒng)行業(yè)的競爭力下降，被國外同行企業(yè)搶占市場，不利于國內(nèi)智能家居行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，推動國內(nèi)企業(yè)聯(lián)合研發(fā)，形成統(tǒng)一的智能家居系統(tǒng)標準體系和規(guī)范體系勢在必行[2]。

2? 智能家居安防系統(tǒng)的功能劃分

智能家居系統(tǒng)是指將計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、智能控制技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與家居生活所需的各種設(shè)備有機結(jié)合，為人們提供更加高效、方便和安全的家居環(huán)境的一套系統(tǒng)[3]，這一系統(tǒng)主要由智能家電、環(huán)境監(jiān)控與安全防護三個子系統(tǒng)構(gòu)成。

2.1? 智能家電系統(tǒng)

目前市場上大多數(shù)智能家居產(chǎn)品都是家電產(chǎn)品，主要通過在原來的一些家電上安裝各種感應(yīng)模塊和無線控制模塊，從而實現(xiàn)自身的智能化控制，可以根據(jù)可能產(chǎn)生的各種情況進行自身的調(diào)整，以達到在提高效率節(jié)約時間的同時，降低成本的目的。并通過物聯(lián)網(wǎng)模塊與網(wǎng)絡(luò)相連，從而實現(xiàn)自身系統(tǒng)功能的升級、自身狀態(tài)信息的采集與發(fā)送、生活所需物品的采購方案的制定和家庭生活費用繳納的功能，為用戶提供更加方便的生活。

2.2? 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

生活環(huán)境的監(jiān)控也是智能家居的一個重要的組成部分。環(huán)境監(jiān)控主要是通過各種家電和專門的環(huán)境感知模塊、無線控制模塊實現(xiàn)的對家居環(huán)境的智能化感知與控制，可以通過感知環(huán)境的變化對家居環(huán)境進行調(diào)整，以提供較為舒適的環(huán)境，使用戶獲得一定的安全和幸福感。同時在這些基礎(chǔ)之上，通過物聯(lián)網(wǎng)模塊與網(wǎng)絡(luò)連接，還使得用戶隨時隨地對家居環(huán)境有著絕對的了解和掌控，并可以通過自己的感受來調(diào)節(jié)自己希望的家居環(huán)境。

2.3? 安全防護系統(tǒng)

安全快樂的生活是人們一直希望的，如何在無形之中給人們一種安全的生活環(huán)境也是現(xiàn)代智能家居安防系統(tǒng)應(yīng)該考慮的一個重要方面。而安防系統(tǒng)通過各種安全報警傳感器、環(huán)境監(jiān)控感知模塊與無線控制模塊組成的對家居環(huán)境安全防護的全面感知[4]，并對可能發(fā)生的或已經(jīng)發(fā)生的安全防護問題發(fā)出報警。同時通過物聯(lián)網(wǎng)模塊向用戶與安防機構(gòu)發(fā)出警告，并將收集的準確信息實時傳遞到用戶與安防機構(gòu)。智能家居安防系統(tǒng)的這三個重要組成部分是相輔相成的（如圖3所示），也是未來家居體驗中不可或缺的，其中缺少任何一個環(huán)節(jié)都不能被稱之為智能家居安防系統(tǒng)。

3? 利用現(xiàn)有家居條件的智能化改造

解決現(xiàn)有家居條件的智能化改造就要先解決物聯(lián)網(wǎng)的傳感網(wǎng)絡(luò)問題，現(xiàn)有智能家居可用的傳感網(wǎng)絡(luò)體系有紅外、Wi-Fi、藍牙、ZigBee等多種樣式[5]。不同的傳感技術(shù)各自的性能參數(shù)不同。鑒于大部分的用戶家里只是一些單獨運行的智能家電，并非完善的智能家居安防系統(tǒng)，課題小組成員經(jīng)過幾個月的反復(fù)試驗，提出以下改造方案。

3.1? 智能家電系統(tǒng)的改造

一些家電擁有一定的智能，可以通過設(shè)定進行一些自動處理，不過這些電器沒有辦法和網(wǎng)絡(luò)連接，也無法對大系統(tǒng)進行運行環(huán)境的反饋，但是這些電器在處理器單元上都會留有外部信息處理接口，可通過這些接口與一個特定的無線控制單元進行連接，使整個電器擁有和外部溝通的能力?，F(xiàn)在一些新款設(shè)計的電器具備與用戶進行溝通的功能。

3.2? 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的改造

很多家庭是沒有一個完善的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的，對于環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的改造就需要用到智能家電的環(huán)境傳感器，利用智能家電傳到系統(tǒng)主機的環(huán)境傳感器的數(shù)據(jù)進行對家居環(huán)境的探測和感知[6]。智能家電的環(huán)境傳感器是有局限的，只是起到了輔助的作用，所以還是需要一套完整的環(huán)境監(jiān)控感知模塊，一個完整的環(huán)境監(jiān)控感知模塊包括溫濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器、光照度傳感器、煙霧濃度傳感器、視頻監(jiān)控等。通過這些模塊對家居環(huán)境的感知，將信息通過控制單元進行分析后作出相應(yīng)的處理，并將這些信息通過物聯(lián)網(wǎng)模塊傳輸?shù)接脩舴健?/p>

3.3? 安全防護系統(tǒng)的改造

安防系統(tǒng)是整個智能家居安防系統(tǒng)的重中之重，它主要由消防系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)構(gòu)成（如圖4所示）[7]。家居環(huán)境中消防系統(tǒng)與公共場所使用的消防措施是不同的，例如：家居環(huán)境中的智能消防水炮就是噴淋系統(tǒng)的替代方案，它能夠在火災(zāi)發(fā)展早期階段靈活高效地鎖定著火點，并在半分鐘內(nèi)將火熄滅，將財物損失降低至最小。防盜系統(tǒng)主要是指在家居環(huán)境中使用智能門鎖、智能門眼，安裝窗玻璃破碎報警模塊、生物探測模塊和視頻監(jiān)控等。聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)是為了將消防系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)對家居環(huán)境的監(jiān)控中出現(xiàn)的危險信息進行報警。當消防系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)發(fā)出危險報警后，聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)會將所有家居環(huán)境的信息通過物聯(lián)網(wǎng)模塊發(fā)送給用戶，并對用戶發(fā)出的指令做出反應(yīng)，并進行報警處理。

4? 結(jié)? 論

本文提供在現(xiàn)有家居環(huán)境下對智能家居系統(tǒng)的三個子系統(tǒng)分別進行改造的方案，與其他的智能家居安防系統(tǒng)不同的是，此改造方案是在維持原有的家居環(huán)境和家電數(shù)量不發(fā)生較大改變的基礎(chǔ)之上進行的，主要利用家居環(huán)境中原有電器的一些感知模塊，將這些模塊集成在這個新的系統(tǒng)中，并提出了警民聯(lián)防的新方案，方便了社區(qū)安防和社區(qū)管理。鑒于國內(nèi)智能家居安防系統(tǒng)無統(tǒng)一標準，建議政府相關(guān)部門和企業(yè)聯(lián)合推動智能家居系統(tǒng)的標準化和規(guī)范體系建設(shè)。

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作者簡介：王雨（1996-），男，漢族，安徽淮南人，本科，研究方向：質(zhì)量管理工程;通訊作者：劉芳（1983-），女，漢族，山東煙臺人，講師，博士，研究方向：工商管理。