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智能家居论文：

浅谈家居智能安全系统设计

摘要从我国城镇现在的基本情况出发，结合智能家居产品的特点进行分析，提出了现阶段智能家居市场的发展方向是智能安全系统。

并对家居智能安全系统的设计中常用的技术进行介绍、分析，最后还给出了一种智能家居安全系统的设计思路。

关键词智能家居；智能安全；无线控制

1家居智能化的发展现状

家居的智能化在发达，特别是美国、日本、欧洲那些电子产业先进的应用都比较普遍，并且非常受欢迎。

我国虽在这方面起步比较晚，但是从事此类产品开发的企业还是很多的，直到目前为止，家居智能产品在我国市场上的普及率还是比较很低的。

究其原因，有以下几个方面：

1）虽然出现在市场上的智能产品很多，但还只是智能产品没有成为智能系统，当然这从智能产品也不能使人们充分的感受到智能产品的优越，家居智能化的好处。

2）当然市场上也出现了一些智能系统，它们似乎成了奢侈品的代名词，少则几万元一套，多则几十万元一套。

对于这样昂贵的价格不是一般老百姓所能承受的。

这可能是普及不开的重要原因之一。

3）现在的智能产品大多缺乏人性化，不实用，对普通消费者来说花了大价钱购买的产品并不能让消费者觉得物有所值，这可能就是普及不开的另一重要原因吧。

目前，家居的智能化主要由两大部分组成，一部分是家居生活智能化：

主要以减轻家居劳动、改善家居环境、增强家居舒适度为目的，属于追求精神享受。

这部分应用的前提条件是家庭经济条件较好，对于整天为生活而忙碌的人们，这个部分可能是不必要的。

另一部分是家居安全智能化：

主要是以保障家居中的生命及财产安全为目标，这种产品虽不是什么必须品，却可以有效的保护家的安全，对于整天为生活而忙碌的人们，只要条件允许他们会考虑的。

因此，后者是家居智能化在当前的一段时间甚至以后的好长一段时间直至普通百姓的生活水平大幅提高之前的发展重点，本文研究的就是这种系统。

2家居智能安全系统的设计

对于家居智能安全系统的设计一般由四个部分组成：

检测部分，家居网络通信部分，远程通信控制部分以及执行部分。

2.1检测部分

检测部分负责检测家中出现的各种危险信号，属于系统的关键部分，但是这部分实现起来不难，它的检测主要靠各种传感器来完成。

一般从以下几方面考虑。

烟火有害气体的检测：

这部分主要是为发现、防止火灾的发生和室内有毒有害气体超标的检测。

这部分所用的传感器按原理分有温度型、烟雾型和光电型。

就目前资料来看，大多数报警器的设计是采用温度传感器或者烟雾传感器完成的。

非法入侵的检测主要防止入室盗窃、入室抢劫这类恶性事件的发生。

这类检测方式按原理来分也有三类：

第一类通过红外线对管检测，当有人非法入侵，挡住光线，产生信号实现报警。

但是这种检测方式有一定的缺陷，首先对安装精度要求较高。

其次是不管发射部分还是接收部分均需要电源，必须有线连接，这样不利于推广。

再者是对于熟悉情况的人员或发现检测器的人员，完全可以避开被检测到，使安全系统形同虚设。

第二类是热释电红外探测技术。

此技术是通过检测人在常温下向外的红外辐射进行报警。

但在实际的应用过程中，由于人体所辐射出的红外能量太过微弱，这就导致了传感器的灵敏度很低。

如果在设计中采用这种方法，最好在设计时就选用菲涅尔透镜把微弱的红外线能量进行“聚焦”，这样就可以把传感器的探测距离大大增加。

这种检测方式的缺陷是不容易区分人与动物，如果家中养有宠物容易产生误动作。

第三类是门磁窗磁检测。

按通常的逻辑有人要想进入房间，不管是非法还是合法都只有门窗可以通过。

门磁窗磁传感器就是通过检测门窗是否有位移发生来判断是否有人非法入侵。

对智能系统来说，还有一些专门针对弱势人群的安全保护设计，这也是其它普通安全产品所不具备的。

比如长时间未动作检测，可以用来检测老人不慎摔倒不能动，还可以检测老人不舒服躺在床上不想动等等，这可以让在外工作的子女随时了解家中的异常情况。

这部分也可以通过热释电技术来实现。

还有应急事件检测，当老人在家意外摔倒、扭伤，或者有外人入室作案时实现轻松报警。

并且这部分所实现的报警信号一般都会与视频监控连接以便能在第一时间保存图像信息。

2.2家居内部网络通信部分

目前对于家庭内部的联网方式按采用的传输介质分为有线和无线两种方式。

有线联网技术在应用时有很大的局限性，正在慢慢地被淘汰。

无线联网技术可以提供更大的灵活性、流动性，省去了花在综合布线上的费用和精力，应用于家庭网络已成为必然趋势。

目前在家居领域中常用的无线联网技术主要包括蓝牙、zigbee、红外线、uwb和射频等技术。

下面来介绍这几种常用的无线技术。

蓝牙技术是通过把一块无线电收发芯片嵌入到传统的电子设备中而实现通信功能。

蓝牙通信使用射频信号，它使用的无线电频段在2.4－2.48ghz之间，其射频信号可以穿透大多数固体物质。

蓝牙无线收发器采用频技术。

跳频是在一次传输过程中，信号从可用频段的一个频率跳到另一个频率，这样蓝牙传输不会长时间保持在一个频率上，也就不会受到该频率信号的干扰，这一点特点非常适用于家居智能系统。

其优点是体积小、功耗低，通信的干扰小，可靠性高，其缺点是成本太高。

zigbee技术是现在新兴的无线组网技术。

主要应用在短距离范围内以及数据传输速率不高的各种电子设备之间，所以非常适用于家电和小型电子设备的无线控制指令传输。

其设计的目标功能就是自动化控制。

其主要特点包括省电、可靠、时延短、网络容量大、安全、高保密性。

红外通信的技术非常成熟，在家居的控制中扮演着重要的角色：

从家电遥控器，到电梯、门禁系统，乃至便携式电脑，都可以见到红外通信的身影。

由于其价格低廉，使用方便，解决了有线连接的诸多不便，在家居无线通信中占有很大的市场。

但是由于红外线有方向性，不能绕过物体传播等特点，使红外控制在某些方面力不从心，大有被其它无线技术替代的迹象。

超宽带uwb技术是一种时域通信技术，与以上的无线通信技术截然不同，它不使用载波，将信号以0或1的方式直接通过纳秒级脉冲发送出去，其特点是在很宽的带宽上发送低功率信号。

它最引人注目的特点是具有很高的数据传输速率，每秒传送数据可达100mb。

并且uwb技术的实现远比其它无线技术简单，功耗极低，具有很高的安全性。

另外，uwd信号抗干扰和抗多径衰落能力强，具有多个可利用的信道，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。

随着家居智能化的进一步发展，人们要追求更高家居娱乐目标，对信号的传输速率提出了更高的要求。

则低成本、低功耗、高传输速率的uwb技术也越来越多受到关注。

这部分的设计是智能产品的重中之重。

整个系统的工作是否可靠、性能是否稳定，全由这部分决定。

在进行这部分设计时，不管实现什么功能，原则上不能改变家居内部原有产品，这就要求在设计时可能会采用多种通信方式共存的方式，以适应不同家居的不同环境。

2.3远程通信部分

家居内部的网络通信只能解决内部各传感器与主机之间的通信，保证准确的检测出危险信号，并采取相应的安全措施。

但对智能安全系统来说还要与相关关系人进行通信，让相关关系人能够了解、控制现场情况。

这部分是市场上普通的安全产品做不到的，常用的远程通信方式有基于网络通信和基于通信两种方式。

通过网络通信是通过一个网关将相关关系人与家联系到一起。

它的特点是只要能上网，无论何时何地，都可以对家进行了解、控制。

其优点是工作性能稳定、可靠，缺点是危险的发生不一定发生在能上网时候，并且家居安全系统需要一天24小时连接到网络上，这样的话网络安全就成了不容忽视的问题，处理不好反被利用可能会造成更加严重的后果。

基于控制是现在比较常用的方式，其主要是gprs/gsm技术的应用。

目前，移动的业务在不断的增加，gprs/gsm技术已经比较成熟，它具有覆盖范围广、传输速度快、通讯质量高和永久在线等优点，在德国、日本、新加坡等地的家居智能化系统中都得到了广泛的应用，我国一些地方的110联动报警也采用这种方式。

目前同时伴随着3g网络的大力推广，移动通信对图像以及视频的传输能力大大增强，这也会极大的促进移动在家居智能化中应用。

2.4执行部分

执行部分主要是负责处理各种危险信号，比如各种燃气阀门机械手，当出现火情警报信号时可以关闭燃气。

现在市场上的各种类似的器件很多，只要我们做一个小电路，给它个信号就能实现既定的功能。

3总结与展望

家居智能系统是人类科技发展智慧结晶，能给人们提供安全的保障，更重要的能让人们的生活智能化，提高人们的生活质量。

随着时间的推移，经济的发展，智能家居必将更多的走进普通百姓的家中。

这将会成为以后很长一段时间新的研究热点。

参考文献

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[3]邓和莲.热释电红外防盗系统的设计[j].机械工程与自动化.2021,137

（2）:

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[4]张延鸿.基于wcdma的智能家居系统设计与实现[d].北京邮电大学,2021.

[5]雷梁.基于zigbee无线传感网络的嵌入式智能家居监控系统研究[d].西华大学,2021.

[6]莫晓明,陈静.智能家居的无线组网技术[j].微处理机,2007,1:

62-66.

作者简介

田丰庆，男，河南科技学院，研究方向为嵌入式系统，智能家居。

关于大型商业综合体智能消防应急照明疏散指示逃生系统使用的探讨

随着时代的进步，经济、科技的迅猛发展，生活质量的日益提高，建筑楼宇不断追求人性化、舒适化，大量高层特大型建筑，大型商业综合体建筑及地下建筑的涌现导致了建筑物的通道更长、更复杂。

对于消防疏散来说，怎样在火灾发生时使逃生更安全、更准确、更迅速，是对消防设计的一种考验，智能消防应急照明疏散指示逃生系统正好满足这种要求

1火灾逃生背景

现代建筑越来越趋向于高层化、大型化、多功能化及复杂化。

单有火灾探测与自动报警系统的设置还不够完善。

火灾报警系统在现代智能建筑中所起的重要安全保障作用，当前火灾报警系统的发展已经到了相当的水平，可以灵敏地探测到哪个位置发生火灾，并且具有防灾和灭火的功能。

但是保障消防安全不能只依靠防灾和灭火，还要帮助发生火灾时人们如何安全逃出，如何解决在烟、雾、火的恶劣环境下，使逃生者在自身恐慌心理下能够安全逃出。

如果在火灾现场有一套自成一体的火灾逃生系统，利用应急疏散标志灯指示灯指引安全的逃生方向，降低人们的恐慌心理，引导人们避开烟、雾、火安全逃出，旧有的独立型应急疏散标志灯无法满足该要求，而智能消防应急照明疏散指示逃生系统正好可以满足这种要求。

2.独立型应急标志灯的若干问题

1）城市的人口集中化及老龄化趋势

　　随着城市的高密度化、高层多功能化、以及地下结构化的进展，势必会使逃生通道更为复杂；同时社会人口日趋老龄化，人员密集，必须控制逃生现场的混乱，照顾各种人群，更加大了火灾时的逃生难度，使得怎样安全引导逃生这一课题更为严峻。

2）建筑作为群体的存在形式

　　现代的建筑已经不再是孤立的个体，错综复杂的建筑结构，即使在日常行走中，也需借助于标志指示灯或是指示牌，毋庸说在火灾发生时的混乱局面。

单方面地把逃生希望寄托在众多消防硬件设备和逃生者的主观判断上是难以想象的。

利用一切可利用的火警状态信息，做到智能地疏散人员正是基于这一需求产生的。

正如火灾报警系统一样，对于逃生系统内的所有设备进行二十四小时不间断巡检工作状态，保证设备时刻处于最佳运行状态，消除逃生盲区；和消防报警系统联动，借助于现场收集到的火警信息，凭借逃生系统的逃生疏散网络，调整所有的标志指示灯或光流灯，使整个系统处在最佳的逃生状态，而智能消防应急照明疏散指示逃生系统具备该功能。

3）火灾逃生的最大挑战——烟

　　在火灾发生时，由于烟雾中由很多二氧化硫、一氧化碳等有毒有害气体，当人吸入这些气体后，会导致人体缺氧、呼吸困难、思维迟钝。

在这种情况下能保持清醒的时间大约为50秒。