远程家庭安全防控系统的实现和运用简析

罗娟 吴松林

摘要：家庭安全防控是与人们的人身财产安全息息相关的重要问题。在移动信息化社会高速发展的背景下，越来越多的住户希望可以使用更方便快捷、安全高效的防控产品。文章利用已广泛覆盖的无线通信网络和日益强大的手持终端，实现智能防盗拍照、实时监控影像显示、室内温度监测、室内湿度监测、室内有毒气体监测、智能电路开关控制等功能。

关键词：家庭安防；远程操控；安全防控系统；智能电路开关；智能防盗拍照 文献标识码：A

中图分类号：TP393 文章编号：1009-2374（2016）17-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.019

1 远程家庭安防系统的背景与发展

近年来，国内针对家用的监控市场发展日趋明朗，智能家庭防控具有极其广阔的发展前景。然而就目前国内的家庭安全防控系统来看，产品仍然存在着不同层次的安全漏洞，比如普遍只是采取普通的防盗措施，无法实时向户主传递安全状况报告，导致户主不能及时了解安全隐患并及时采取措施等。

目前，国外的家庭安全防控技术日渐成熟，而国内类似技术还未得到广泛普及，人们防范意识还是相对薄弱。此外，如今城市住户户主多为上班族，留滞家中的多为年迈的父母以及年幼的子女，他们的安全和健康状况让户主关心和忧虑。智能高效的防控措施和即时通讯手段将有力改善这种情况，让住户拥有安心、放心、舒心的生活环境。

2 远程家庭安防系统的特色与创新点

2.1 从传统到智能

远程家庭安全防控系统将传统的防盗技术与先进的智能化技术有机结合，将能体现现代化高科技成果带入生活细节的方方面面。家庭安防不再死板，而是变得更加灵活，它与时代一同进步，给住户提供一种全新的家庭安全防控体验。

2.2 从厚重到便携

远程家庭安全防控终端基于移动便携的设备，使用更加方便快捷。住户不必再守着厚重的大门铁窗，也不必再担心出远门而家里却空无一人。无论身在何处，远程家庭安全防控系统能够随时随地让住户第一时间掌握家里的情况。而且系统对远程控制具备一定的操作可行性，可让住户更好地协调时下快节奏的生活步伐。

2.3 实用性强

本系统安装于家居环境中，易于操作，实用性高。本系统可利用移动便携的控制端来控制家庭安全布防，提供了一种人们所乐意接受的使用方式。任何情况下人们都希望安全第一，而远程家庭安全防控系统能够给予适当的安全防控措施，为住户避免了很多不必要的麻烦。

2.4 针对性强

远程家庭安全防控系统是专门针对家庭安全防控所做的开发，功能皆与家庭各项安全和健康指标有着密切的联系，比如温度、湿度、有毒气体等各项指标的检测。远程家庭安全防控系统更是专注于安全防控深入的拓展，有针对性地将各项影响家庭安全的指标做到更加智能化，并让用户掌握相关信息。

3 远程家庭安防系统的实现和运用

远程家庭安全防控系统硬件部分分为ZigBee组网部分以及STM32主控部分。ZigBee部分会有三个以上的模块进行自组网，并且采集终端会与相关的传感器进行连接，驱动传感器以及组网后即可进行数据之间的通信。STM32部分主控板会与ZigBee的协调器端以串口的方式连接通信，且具备WIFI模块，可以与无线网络连接及通信。WIFI模块设置为STA模式，绑定IP后即链接可家中的WLAN，从而与互联网连接。家中的无线路由为STM32主板IP提供NAT映射，移动控制端可通过互联网访问该IP并通过发送相应的指令实现数据的获取以及参数控制。本系统硬件组网图如图1所示：

以下将会对远程家庭安全防控系统的主要功能实现进行详细的介绍：

3.1 智能防盗拍照

智能防盗拍照多用于住宅居所的门口、阳台等处。它的主要功能是当房屋门窗被暴力拆解或者非合理开启时触发隐蔽摄像头拍照，并将照片存储到本地硬盘后发送至户主移动控制终端，并会在移动终端界面弹出警告提示。

智能防盗拍照是基于STM32开发板来实现的防盗功能，防盗拍照功能是由一个人体红外感应器来进行主触发操作的。当人体出现在红外感应范围内时，人体红外感应器就会返回一个高电平信号，这个高电平就会触发摄像头模块OV2640进行拍照，并将照片存储在SD卡内。存储照片以后，STM32系统会将刚刚被拍下的照片通过WIFI模块发送到移动客户端，移动客户端在接入互联网的情况下，会自动接收该图片并发出提示信息提示用户。用户可以通过查看SD卡内的照片来获知触发情况时是何种情况以及是何人触发的操作，即时有效的图像记录方便发生特殊情况时的线索排查。

3.2 实时监控影像显示

作为新型远程家庭安全防控系统的一大特色亮点就是监控影像的远程实时显示。这一功能是传统安全防控系统无法匹及的，可对住宅居室的情况进行实时查看。这一功能让家庭防控变得可视可控，更加提升了用户的使用好感度和方便度。户主可随时随地经已接入网络中的移动控制终端对房屋的实时监控影像来进行调取查看，这也充分体现了产品随时随地可视的特点。

实时监控影像的采集主要依赖于摄像头模块，当户主通过移动端进行实时影像调取业务时，移动客户端会给STM32系统板发送一个调取指令。摄像头模块采集到的图像会缓存在系统内部的缓冲器中，接着STM32系统会对摄像头采集到的图像进行内部的转发，通过高速接口的WIFI模块联接互联网发送视频流至移动客户端。移动客户端会对STM32系统传送过来视频流进行解码并显示在显示屏之上。

3.3 室内温度、湿度、有毒气体监测

室内温度、湿度、有毒气体的监测是主要针对预防家庭安全隐患的功能，户主可随时随地经已接入网络中的移动控制终端对房屋的实时温度、湿度、有毒气体的数据进行查看，实时了解，防患于未然。

以温湿度为例，远程家庭安全防控系统主要利用ZigBee技术来进行更广范围的温湿度数据采集，克服了传统的布线采集的距离局限性。现在的住宅居所几乎都是多居室的设计，若采用传统的有线数据采集，首先会遇到的就是布线难而且不美观的问题，其次长距离的经线材传输的数据信号会被衰减不利于更精确的采集。而利用新型的无线通信技术ZigBee技术，可克服居室局限这一难题。通过不同的传感器节点的分布，ZigBee可自行搭建一个小型的ZigBee数据采集网络，且传感器可与ZigBee实时连接，保持数据传输的准确性。

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准协议的新型无线通讯技术，多用于无线传感器组网方面。利用ZigBee模块进行住宅内部的自组网，是远程家庭安全防控系统的另一个新科技运用的亮点。首先不需要有线宽带的接入就可以利用ZigBee协议自行组网传输数据；其次ZigBee模块功耗低效率高，可以持续工作。利用ZigBee进行自组网，采集终端采集到的数据会无线传输回ZigBee协调器端，协调器与STM32系统板进行串口连接，通过ZigBee模块内部的串口转发将数据转发到STM32系统并由STM32系统进行分配处理。

户主可以利用移动客户控制端对STM32进行访问。调取温湿度参数数据时，移动客户端会给STM32系统发送一个调取指令，STM32获取到这个指令之后会使用WIFI模块将读取的湿度参数发送到移动客户端。

3.4 智能电路开关控制

智能电路开关控制功能主要使用继电器模块来实现。STM32会对需要设置远程开关量的电灯进行状态检测，检测到的状态会通过无线网络传输给移动客户端。而电灯的回路里会安装有由STM32控制的继电器，户主进行状态查看时若发现电灯的开关状态为开启，则可以通过在移动控制端进行关闭操作，关闭指令会通过网络发送至STM32系统端，系统执行了该指令后，继电器会断开该电灯的回路，达到关闭电灯的目的。

3.5 防控系统移动控制终端

作为一个集成了新科技的远程家庭安全防控系统，需要利用智能化的设备与日常的生活紧密结合。本系统还提供了可远程操控的控制端软件，手机应用领域已成为了一种主流的移动设备应用的开发方向。而在众多手机应用系统中，安卓系统最为普及，加之其多元化的开源特性，有利于开发者在该平台上进行应用的深入定制开发。

针对上述趋势和优势特点，远程家庭安全防控系统也开发了一个基于Android系统的专用于本身的远程控制终端应用。该控制终端应用集成了多项查看以及控制安全系统的功能，界面设计简约大方、一目了然。而基于安卓系统的应用普及性较强，易于用户使用上手。同时该应用还具有账户加密登录的软件设计，需要户主所创立的个人账号才能登入，此设计可以有效地保障用户的隐私安全。登入到控制端界面后，输入STM32的访问IP地址和端口号即可对STM32系统进行访问，STM32系统网络参数的设置也可以隐藏在相关的操作选项当中。远程登录到STM32系统后，可以根据面板所显示的功能按键进行相应的温湿度及烟雾情况数据读取查看、电灯开关的控制、影像的实时调取等操作。

4 结语

本系统基于STM32进行开发，结合了多种无线通信网络传输技术和智能便携设备控制访问技术，实现了防盗拍照、远程实时监控和智能操作的功能，满足了现代生活对智能居家安防及环境监控的需求。

（责任编辑：蒋建华）