羅娟 吳松林

摘要：家庭安全防控是與人們的人身財產(chǎn)安全息息相關(guān)的重要問題。在移動信息化社會高速發(fā)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(chǎn)品。文章利用已廣泛覆蓋的無線通信網(wǎng)絡(luò)和日益強(qiáng)大的手持終端，實現(xiàn)智能防盜拍照、實時監(jiān)控影像顯示、室內(nèi)溫度監(jiān)測、室內(nèi)濕度監(jiān)測、室內(nèi)有毒氣體監(jiān)測、智能電路開關(guān)控制等功能。

關(guān)鍵詞：家庭安防；遠(yuǎn)程操控；安全防控系統(tǒng)；智能電路開關(guān)；智能防盜拍照 文獻(xiàn)標(biāo)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(yuǎn)程家庭安防系統(tǒng)的背景與發(fā)展

近年來，國內(nèi)針對家用的監(jiān)控市場發(fā)展日趨明朗，智能家庭防控具有極其廣闊的發(fā)展前景。然而就目前國內(nèi)的家庭安全防控系統(tǒng)來看，產(chǎn)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(dǎo)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(shù)日漸成熟，而國內(nèi)類似技術(shù)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(guān)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(huán)境。

2 遠(yuǎn)程家庭安防系統(tǒng)的特色與創(chuàng)新點

2.1 從傳統(tǒng)到智能

遠(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)將傳統(tǒng)的防盜技術(shù)與先進(jìn)的智能化技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將能體現(xiàn)現(xiàn)代化高科技成果帶入生活細(xì)節(jié)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(jìn)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(yuǎn)程家庭安全防控終端基于移動便攜的設(shè)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(dān)心出遠(yuǎn)門而家里卻空無一人。無論身在何處，遠(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)能夠隨時隨地讓住戶第一時間掌握家里的情況。而且系統(tǒng)對遠(yuǎn)程控制具備一定的操作可行性，可讓住戶更好地協(xié)調(diào)時下快節(jié)奏的生活步伐。

2.3 實用性強(qiáng)

本系統(tǒng)安裝于家居環(huán)境中，易于操作，實用性高。本系統(tǒng)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(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)能夠給予適當(dāng)?shù)陌踩揽卮胧?，為住戶避免了很多不必要的麻煩?/p>

2.4 針對性強(qiáng)

遠(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)是專門針對家庭安全防控所做的開發(fā)，功能皆與家庭各項安全和健康指標(biāo)有著密切的聯(lián)系，比如溫度、濕度、有毒氣體等各項指標(biāo)的檢測。遠(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)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(biāo)做到更加智能化，并讓用戶掌握相關(guān)信息。

3 遠(yuǎn)程家庭安防系統(tǒng)的實現(xiàn)和運(yùn)用

遠(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)硬件部分分為ZigBee組網(wǎng)部分以及STM32主控部分。ZigBee部分會有三個以上的模塊進(jìn)行自組網(wǎng)，并且采集終端會與相關(guān)的傳感器進(jìn)行連接，驅(qū)動傳感器以及組網(wǎng)后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的通信。STM32部分主控板會與ZigBee的協(xié)調(diào)器端以串口的方式連接通信，且具備WIFI模塊，可以與無線網(wǎng)絡(luò)連接及通信。WIFI模塊設(shè)置為STA模式，綁定IP后即鏈接可家中的WLAN，從而與互聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)訪問該IP并通過發(fā)送相應(yīng)的指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取以及參數(shù)控制。本系統(tǒng)硬件組網(wǎng)圖如圖1所示：

以下將會對遠(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)的主要功能實現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)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(dāng)房屋門窗被暴力拆解或者非合理開啟時觸發(fā)隱蔽攝像頭拍照，并將照片存儲到本地硬盤后發(fā)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(fā)板來實現(xiàn)的防盜功能，防盜拍照功能是由一個人體紅外感應(yīng)器來進(jìn)行主觸發(fā)操作的。當(dāng)人體出現(xiàn)在紅外感應(yīng)范圍內(nèi)時，人體紅外感應(yīng)器就會返回一個高電平信號，這個高電平就會觸發(fā)攝像頭模塊OV2640進(jìn)行拍照，并將照片存儲在SD卡內(nèi)。存儲照片以后，STM32系統(tǒng)會將剛剛被拍下的照片通過WIFI模塊發(fā)送到移動客戶端，移動客戶端在接入互聯(lián)網(wǎng)的情況下，會自動接收該圖片并發(fā)出提示信息提示用戶。用戶可以通過查看SD卡內(nèi)的照片來獲知觸發(fā)情況時是何種情況以及是何人觸發(fā)的操作，即時有效的圖像記錄方便發(fā)生特殊情況時的線索排查。

3.2 實時監(jiān)控影像顯示

作為新型遠(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)的一大特色亮點就是監(jiān)控影像的遠(yuǎn)程實時顯示。這一功能是傳統(tǒng)安全防控系統(tǒng)無法匹及的，可對住宅居室的情況進(jìn)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(jīng)已接入網(wǎng)絡(luò)中的移動控制終端對房屋的實時監(jiān)控影像來進(jìn)行調(diào)取查看，這也充分體現(xiàn)了產(chǎn)品隨時隨地可視的特點。

實時監(jiān)控影像的采集主要依賴于攝像頭模塊，當(dāng)戶主通過移動端進(jìn)行實時影像調(diào)取業(yè)務(wù)時，移動客戶端會給STM32系統(tǒng)板發(fā)送一個調(diào)取指令。攝像頭模塊采集到的圖像會緩存在系統(tǒng)內(nèi)部的緩沖器中，接著STM32系統(tǒng)會對攝像頭采集到的圖像進(jìn)行內(nèi)部的轉(zhuǎn)發(fā)，通過高速接口的WIFI模塊聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送視頻流至移動客戶端。移動客戶端會對STM32系統(tǒng)傳送過來視頻流進(jìn)行解碼并顯示在顯示屏之上。

3.3 室內(nèi)溫度、濕度、有毒氣體監(jiān)測

室內(nèi)溫度、濕度、有毒氣體的監(jiān)測是主要針對預(yù)防家庭安全隱患的功能，戶主可隨時隨地經(jīng)已接入網(wǎng)絡(luò)中的移動控制終端對房屋的實時溫度、濕度、有毒氣體的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，實時了解，防患于未然。

以溫濕度為例，遠(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)主要利用ZigBee技術(shù)來進(jìn)行更廣范圍的溫濕度數(shù)據(jù)采集，克服了傳統(tǒng)的布線采集的距離局限性。現(xiàn)在的住宅居所幾乎都是多居室的設(shè)計，若采用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)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(jīng)線材傳輸?shù)臄?shù)據(jù)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(shù)ZigBee技術(shù)，可克服居室局限這一難題。通過不同的傳感器節(jié)點的分布，ZigBee可自行搭建一個小型的ZigBee數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，且傳感器可與ZigBee實時連接，保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的新型無線通訊技術(shù)，多用于無線傳感器組網(wǎng)方面。利用ZigBee模塊進(jìn)行住宅內(nèi)部的自組網(wǎng)，是遠(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)的另一個新科技運(yùn)用的亮點。首先不需要有線寬帶的接入就可以利用ZigBee協(xié)議自行組網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)；其次ZigBee模塊功耗低效率高，可以持續(xù)工作。利用ZigBee進(jìn)行自組網(wǎng)，采集終端采集到的數(shù)據(jù)會無線傳輸回ZigBee協(xié)調(diào)器端，協(xié)調(diào)器與STM32系統(tǒng)板進(jìn)行串口連接，通過ZigBee模塊內(nèi)部的串口轉(zhuǎn)發(fā)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到STM32系統(tǒng)并由STM32系統(tǒng)進(jìn)行分配處理。

戶主可以利用移動客戶控制端對STM32進(jìn)行訪問。調(diào)取溫濕度參數(shù)數(shù)據(jù)時，移動客戶端會給STM32系統(tǒng)發(fā)送一個調(diào)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(shù)發(fā)送到移動客戶端。

3.4 智能電路開關(guān)控制

智能電路開關(guān)控制功能主要使用繼電器模塊來實現(xiàn)。STM32會對需要設(shè)置遠(yuǎn)程開關(guān)量的電燈進(jìn)行狀態(tài)檢測，檢測到的狀態(tài)會通過無線網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行狀態(tài)查看時若發(fā)現(xiàn)電燈的開關(guān)狀態(tài)為開啟，則可以通過在移動控制端進(jìn)行關(guān)閉操作，關(guān)閉指令會通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至STM32系統(tǒng)端，系統(tǒng)執(zhí)行了該指令后，繼電器會斷開該電燈的回路，達(dá)到關(guān)閉電燈的目的。

3.5 防控系統(tǒng)移動控制終端

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

針對上述趨勢和優(yōu)勢特點，遠(yuǎn)程家庭安全防控系統(tǒng)也開發(fā)了一個基于Android系統(tǒng)的專用于本身的遠(yuǎn)程控制終端應(yīng)用。該控制終端應(yīng)用集成了多項查看以及控制安全系統(tǒng)的功能，界面設(shè)計簡約大方、一目了然。而基于安卓系統(tǒng)的應(yīng)用普及性較強(qiáng)，易于用戶使用上手。同時該應(yīng)用還具有賬戶加密登錄的軟件設(shè)計，需要戶主所創(chuàng)立的個人賬號才能登入，此設(shè)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(tǒng)進(jìn)行訪問，STM32系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置也可以隱藏在相關(guān)的操作選項當(dāng)中。遠(yuǎn)程登錄到STM32系統(tǒng)后，可以根據(jù)面板所顯示的功能按鍵進(jìn)行相應(yīng)的溫濕度及煙霧情況數(shù)據(jù)讀取查看、電燈開關(guān)的控制、影像的實時調(diào)取等操作。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)基于STM32進(jìn)行開發(fā)，結(jié)合了多種無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和智能便攜設(shè)備控制訪問技術(shù)，實現(xiàn)了防盜拍照、遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和智能操作的功能，滿足了現(xiàn)代生活對智能居家安防及環(huán)境監(jiān)控的需求。

（責(zé)任編輯：蔣建華）