基于TRIZ理論的家居報警系統改進

魏勇 王守朝 劉春蘭 趙嫦欣

【摘要】為了克服傳統家居報警系統報警信號傳遞范圍的缺陷，筆者運用現代TRIZ創新理論，通過使用GSM通訊技術，擴大家居報警信號的傳遞范圍，結果表明，運用TRIZ理論的因果鏈分析能夠快速、有效地找到關鍵問題所在，并找到可能存在的解決關鍵問題的方法。

【關鍵詞】TRIZ理論；家居報警系統；改進

隨著人民生活水平的不斷提高，煤氣、液化石油氣和用電設備進入大多數家庭。這些現代化設施給人們帶來便利的同時，也增加了有害氣體中毒和火災隱患。而且，伴隨城市的流動人口的增加，入室搶劫、盜竊等刑事案件也呈增長趨勢，使得依靠防盜網、防盜門或人防的防范方式已不能滿足人們日常安全防范的要求。

通常人們利用家居報警系統來保護自身財產，傳統的家居報警系統是由傳感器、信號處理器、報警器和監控攝像組成。但是，傳統家居報警系統自身存在缺陷，報警信號不能及時傳達給戶主。為了改善家居報警系統，通過運用TRIZ理論，在原有的家居報警系統上進行相應的功能改進。

一、初始問題描述

（一）工作原理

（二）問題的提出

由于家居環境的影響，電路和傳感器長時間使用會老化，檢測到意外情況時，報警器不能正常工作，致使戶主不能及時得到報警信息。當戶主外出或長時間離開家時，因為報警信號傳遞范圍有限，所以報警信號并不能及時的或無法傳遞給戶主，造成自身財產的損失。

所以，筆者通過使用TRIZ理論，對傳統的家居報警系統進行改進，并具備以下功能：（1）具備傳統報警系統的功能；（2）即使戶主不在信號傳遞范圍內，也能及時向戶主傳達報警信號；（3）體積小，方便使用和更換，造價低廉。

二、傳統家居報警系統的分析

（一）因果鏈分析

根據圖2因果鏈分析圖，我們可以得出原系統存在的缺點為：系統線路老化，傳感器的特性，戶主超出報警信號傳遞范圍。以上缺點會導致系統報警信號延誤或不能把信號傳遞給戶主。

（二）生命曲線

一個技術系統一般經過4個進化階段：嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期。S曲線可以認為一個產品技術成熟度預測曲線。隨著國內的生活水平不斷提高，我國人們對安全防范的意識正在不斷的加強中，因此，一套智能安防系統具有防火、防盜、防煤氣泄露等功能，在確保家庭安全的同時，也為人們提供了一個安全、智能、舒適的生活環境。

如圖3所示，從S曲線看，家居安防報警系統目前處于“成長期”初級階段。隨著人們的生活水平正在不斷的提高，人們對于安防產品的需求正在不斷的提升，蘊藏了無限的商機。所以市場一定會有更多的資源進入，技術處于“成長期”階段，利潤將快速增長，具有巨大的發展潛力。

三、基于TRIZ理論的解決方法

（一）物理矛盾的解決

通過上述對報警系統的分析，我們發現，對于系統回路老化，傳感器的特性這些關鍵缺點，可以在構建報警系統的選材上得到解決，而在“戶主超出報警系統范圍”關鍵缺點上，可能的解決方案是“讓戶主處于報警信號傳遞范圍內”，當是，該解決方案是有矛盾的。

物理矛盾的解決有三種方法：分離矛盾需求，滿足矛盾需求和繞過矛盾需求。我們選擇繞過矛盾需求，通過擴大信號傳遞范圍，使得原有矛盾不存在。

我們根據發明原理5：組合（C原則），即：將具有不同（或相反）功能的對象合并或組合在一起實現新的功能。在原有的安防報警系統基礎上，加上GSM信號收發模塊，擴大報警信號傳遞范圍。改進后的原理圖如圖4所示。

（二）家居報警系統的改進方案

改進后的家居報警系統結構如圖5所示：

具體包括溫度傳感器（1），人體紅外感應器（2），氣體傳感器（3），GSM通訊模塊（4）把報警信號傳遞給戶主手機，蜂鳴器（5），藍屏液晶顯示模塊（6）反映家中情況，51單片機（7）根據傳感器的變化，觸發GSM通訊模塊，USB端口（8）給系統供電。

根據原理圖自制的GSM家居報警系統如圖6所示。

四、結語

（1）運用TRIZ理論的因果鏈分析找到導致系統功能不足的關鍵缺點，并通過使用物理矛盾的解決方法找到改進原有系統最佳方案。

（2）新系統保留了原有系統的全部功能，并且，結合的GSM通訊技術解決了報警信號傳遞范圍有限的問題。使得用戶出門在外也可以知道家中情況。

參考文獻

[1]賈麟.基于單片機的家居報警系統構建[J].產業與科技論壇，2011，10（14）：81，43.

[2]張錦秋.智能家居報警系統的方案設計及實際應用[D].北京：北京郵電大學，2011.

作者簡介：魏勇（1987.06—），男，漢族，內蒙包頭人，重慶三峽學院，講師，博士，研究方向：光纖傳感、大學生創新教育；王守朝（1997.02—），男，漢族，重慶三峽學院；劉春蘭（1989.03—），女，漢族，四川人，碩士，重慶三峽學院，助理實驗師，研究方向：光纖傳感；趙嫦欣（1991.03—），女，漢族，黑龍江拜泉人，碩士，重慶三峽學院，助理實驗員，研究方向：光纖傳感。