互联网背景下智能家居安全系统构建

邹振兴，毛丽凤，吴丽敏，梁俊铭，熊震宇，谢永霖，黄乐欢

（广东职业技术学院，广东 佛山 528500）

在信息革命时代，互联网平台的建设与完善，为智能家居的普及[1]提供了技术基础，智能家居是计算机技术、网络技术及控制技术向传统家居渗透的必然结果。人们可以通过多个传感模块实现实时环境数据收集、通过数据分析对比、监控判断报警，并且设计应急控制的设备，使其具有多元化的信息分析预警控制系统，可以自动执行灭火、浴室安全应急、漏电安全应急及安防应急模式，同时该系统内置布防功能。现阶段，智能家居的控制范围不仅局限于采暖、空气调节和照明等功能，还可以进行远程操控，可以利用智能手机、平板电脑和智能面板等终端系统进行控制，各类音视频设备、灯光系统、幕控系统、空调控制系统、安防系统和数字影院系统等均实现网络化、集中化，这不仅提高了家庭的舒适性和安全性，还实现了环保节能的智能家居系统。随着物联网的发展和繁荣，给智能家居技术领域及相关领域技术的发展注入了动力的同时，智能家居的安全系数[2]也需要不断提高，物联网、智慧生活逐渐进入人们的生活。

1 家居安全对个人的影响现状

不久前，央视《百家讲坛》主讲人马未都先生不慎在卫生间摔倒，写了一本《平安书》，呼吁社会关注老人浴室摔倒这件事。在电视或者新闻报道中，笔者关注到老人在卫生间发生意外的概率占比很大。所以一时间，“浴室防滑”成为人们关注的焦点。湿滑的地板是老人在浴室里摔倒的主要原因。不使用防滑地板砖、防滑垫或防滑拖鞋，则更容易摔倒。如果不及时得到救助，生命安全将受到威胁。报道中不仅提醒人们老人洗浴时注意“浴室防滑”的重要性，更是为如何用有效的措施来预防浴室意外事故的发生敲响了警钟。

烫伤也是一种经常发生在浴室中的意外伤害，虽然绝大多数烫伤不会危及生命，但热水烫伤并不是一种很好的体验。人体正常体温在36℃左右，水温超过45℃时会灼伤，超过50℃时会引起轻度烫伤。要知道，电热水器的加热温度往往在60℃以上，尤其是在冬天，或者家里女孩需要更多的热水时，电热水器里的水温甚至可以达到80℃以上，操作不当就容易造成严重的烫伤。CO中毒[3]也一直是浴室安全的严重隐患，该事故的起因主要是由于在浴室内非法安装燃气热水器和使用固体排气结构造成的。缺氧经常发生在浴室，但往往被忽视。在很多情况下，可以通过加强安全教育、提高安全意识、合理使用和安装烟雾及CO报警装置来避免。当人们洗澡时，使用较高的水温会加速体内的血液循环，让更多的血液停留在身体表面的毛细血管中，然后减少大脑中的血液，长时间处于这种状态会造成大脑血液供应不足，进而出现头痛、头晕、意识模糊甚至昏厥的征状。

基于上述问题，笔者针对生活中的烫伤，老人家浴室跌倒导致的风险及浴室CO、水蒸气中毒等多个维度，整理相关问卷问题，做了一次问题调研工作，本次调研数据中调研的对象包含城市白领、高薪人员、普通工人、孤寡老人和大学学生这5类人群，其数据如图1所示。

图1 问卷调查数据

2 家居安全造成的财产损失分析

为什么浴室摔伤[4]的事件会频繁发生呢？大多数情况下是由于浴室经常有较多水量存在，而且人在摔到坚硬的浴室地面上时，往往没有东西可抓，在重力的作用下，身体重要的关节、器官直接和地面直接接触，很容易造成身体各个部位的伤害。如果是独居，摔倒还存在难以被发现的糟糕状况。对于年龄较大的群体来说，各种行动不便更是进一步加剧了危险的系数。而目前更为严峻的现实状况是，这并没有引起人们的足够重视。没有足够的预防措施，意外一旦发生，就很可能造成无法挽回的重大损失，让人后悔莫及。

小孩被洗澡水烫伤的类似事件也在不断发生，大多情况下是因为监护者不在身边陪伴而造成的伤害，太阳能热水器的温度可高达100℃，稍一不留神花洒被小孩拿去玩且正好开着，小孩子的皮肤较成年人来说更为脆弱，因烫伤而造成的伤害虽然可大可小，但是多数情况下要比成年人的受伤害程度更高。在冬季，许多人通常洗澡时间长，使用燃气热水器又不喜欢通风，CO中毒的事件并不少见。即使不使用燃气热水器，如果在狭小的空间内长时间停留，也容易缺氧，即“水蒸气”中毒[5]，出现头晕、胸闷甚至晕厥等症状。这种情况当事人是很难察觉到的，在危险来临时，身体感到不适时，是很难及时且恰当地采取措施的，因此造成的伤害也是无法预估的。

3 如何改变家居安全现状

这时就需要一款可以专门处理以上问题的新型安全系统，安“适”利处——打造新概念家庭安全系统，通过家庭总线技术将氧气含量监测模块、红外人体检测模块、红外传感模块及人脸识别模块连接到一个监控系统上进行集中的或异地的监视、预警。通过这些模块对家居个人财产进行全方位防护，同时可以在手机上进行监控预测风险，具有兼容性、可控性和实时性。

拟设计研究的系统设计有氧气含量监测模块、红外人体检测模块、红外传感模块、网络模块和人脸识别模块。使得安防与安全监测保护相结合，实现无人看守，通过快速稳定的网络模块上传环境数据到云端，可以实现环境风险预警，系统结构图如图2所示。

图2 系统结构图

3.1 访客预警

内部防卫探测所配置的传感器包括双鉴移动探测器[6]、被动红外探测器、玻璃破碎探测器、声音探测器、光纤回路、门接触点及门锁状态指示等，本功能基于摄像头及红外传感器采集到的数据进行检测，在系统规定的时间内进行设防，并将视频接入室内触摸屏与户主的手机端，若5 min内，屋主没有做出应答，将会在室内与手机端同步记录来访者信息，以此来做出预警。若使用者是在规定时间内做出回应，需要使用者按下在房间内预设的隐蔽按钮来解除预警，此时手机端响应，使手机端报警解除；系统在无响应时将执行互联网报警，将来访者信息上传至物业进行警告，等待屋主处理，如果屋主24 h之内没有解除，物业也无法解决，将上报公安机关，以解除访客预警，访客预警功能图如图3所示。

图3 访客预警功能图

3.2 浴室安全服务系统

由此构成主系统的第二个部分，主要由控制中心、操控模块、音响模块、感应模块、显示模块和安全模块6大模块构成；操控模块主要包括控制按钮和触摸显示屏；花洒浴室的墙壁上设有所述的触摸显示屏，可以根据操作人员的需求，通过触碰显示屏幕按下功能选项的形式对操作人员的需求进行调整，包括水量大小、出水类型和出水温度等洗浴功能，也可以通过语言命令来调节和控制洗澡时的水量和温度。也能通过此功能无线连接手机，播放手机内容，比如：播放音乐、新闻、小说和消息提醒等。

控制按钮也能调节水量大小、出水类型和出水温度，充当必要时候的紧急按钮，进行断水断电。系统会保留操作人员的平时用水量的大小和用水温度，不需要经常自己调水温和水量大小，节省了使用时间，更方便、更快捷。以达到可以避免因为试水温度而轻微烫伤的风险，能有效地预防，浴室安全系统功能图如图4所示。

图4 浴室安全系统功能图

3.3 检测浴室含氧量功能

本功能是基于含氧量传感器、按钮应答器及CO传感器进行开发的，原理是通过收集到的环境数据判断是否因含氧量过低而导致水蒸气或CO2中毒，并且进行应急处理，主要安装在浴室内，用于对使用者在浴室进行洗澡的时候含氧量不足的情况下及时发出提醒。当使用者进入浴室打开热水阀的时候，浴室含氧量报警系统开始工作且指示灯呈绿色闪烁，表示已进入正常工作状态，当感应浴室内的含氧量不足或低于设置的浴室含氧量阈值时，该探测器发出声音进行提醒正在淋浴的使用者，即不断重复发出“含氧量偏低，请及时通风”的提示声，并且警示红灯，直至正在沐浴的人作出相应的措施，若在洗浴的使用者没有在规定时间内对其进行处理，则自行打开换气装置，更换空气。以保证有一个舒适的洗浴环境。系统检测当浴室内含氧量高于所设定阈值时，浴室含氧量提示系统将自动恢复至正常工作状态。这样既能有效地避免因浴室内含氧量不足或者CO中毒等原因所导致的后果，提前避免一下安全隐患，还能达到有效检测浴室含氧量的目的，以提供一个舒适的家居环境，浴室安全系统功能图如图5所示。

图5 浴室安全系统功能图

4 结束语

智能家居系统在当前的社会形态下意义重大，借助本系统，不仅可以通过检测浴室含氧量功能可以有效避免在浴室因缺氧而导致的事故，还能在危险发生时发出警报从而使遇险人员得到及时的帮助，进一步减少事故的危害性。另一方面，通过访客安全系统对家庭进行实时监测保护，如果有火灾、入室盗窃等险情，用户可以首先知道并做出相应的反应措施，以减少损失。通过这些智能黑科技，合理地分布在家庭的各个角落，其就像是忠诚的卫兵一样，24 h不知不倦地为家庭每个人的起居安全提供最贴心、最细致入微的护佑。免除了用户的后顾之忧，可以更好地创造价值，服务社会。本文分析了家居可能存在对个人财产的安全隐患，总结了这些安全隐患带来的影响及简要地分析了智能家居系统的功能，提出了家居安全对个人财产隐患的解决办法。