家用智能火災報警系統設計與研究

鄭蘋蘋 黃俊之

摘? 要：文章針對企業生產的智能家用開關面板產品，面向產品消費端的家庭用戶，研發了一種基于手機端的應用系統，該系統使用移動端開發語言進行開發，通過小程序的方式進行展示。該系統能夠實時采集智能家用開關面板產品中的溫度、濕度、煙霧、紅外感應數據情況，當這些數據情況達到一定的閾值，能夠對用戶家庭環境的火災隱患信息進行即時預警，有效保障用戶的生命財產安全，預防家庭火災隱患。

關鍵詞：智能家居;火災報警;預警系統;結構系統設計

中圖分類號：TP277? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2022）01-0164-04

Abstract： This paper develops an application system based on mobile phone terminal aiming at the smart household switch panel product produced by enterprises， which is oriented to the domestic consumers of product consumption terminal.The system is developed by using the mobile terminal development language， and it is displayed by small programs. The system can collect temperature， humidity， smoke and infrared sensing data situation in real time in smart household switch panel products. When these data situation reach a certain threshold， it can carry on the real-time early warning to the user’s family environmental fire hidden danger information and effectively safeguard the user’s life and property security to prevent the family fire hidden danger.

keywords： smart home; fire alarm; early warning system; structural system design

0? 引? 言

智能家居（smart home，home automation）是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境[1]。隨著我國經濟社會的發展，居民生活水平逐步提升，老百姓對智能家居的接受程度大大提高，近年來在家庭中使用智能家居產品的趨勢逐年上升，越來越多的家庭選用各式各樣的智能家居產品，提升生活品質。但是伴隨著智能家居產品的普及，隨之帶來的安全隱患也越來越多，近年來，各地因電子產品使用不當造成火災的現象也是屢見不鮮。

智能開關使用環境廣泛，主要應用于家居智能化改造、辦公室智能化改造、工廠智能化改造、農林漁牧智能化改造等項目[2]。隨著市場的需求變化，結合實際需要，企業生產了集火災報警裝置與智能開關面板為一體的新型智能家居產品。新一代的智能開關面板在原有智能開關的基礎上，增加了多個針對家庭火災隱患感知傳感器，包括識別周圍環境的溫濕度的傳感器、識別周圍環境煙霧濃度的傳感器以及感知周圍環境中是否有人的紅外傳感器。

家用智能火災報警系統（以下簡稱“本系統”）主要針對新型的智能開關提供的火災隱患預警能力，設計了一款基于手機端應用的信息化軟件系統，在家庭用戶使用新型的智能開關產品的過程中，本系統能夠實時采集新型智能開關面板中采集的家庭環境中的火災隱患數據，當數據達到閾值時，能夠及時向用戶預警，避免引發家庭火災;同時，依托紅外探測功能，能夠及時判斷發生火災隱患時，環境中是否有人存在，保障用戶生命安全。

1? 功能需求分析

家用智能火災報警系統主要是通過與企業生產的新型智能開關面板產品通過數據對接，實時采集新型智能開關面板產品上報的各項監測數據，并按照預警規則，在隱患發生時，通過手機短信或者語音電話的方式，及時通知用戶，提早發現，提前預防。因此，整個系統的由三部分組成：

（1）感知端。主要是指安裝在家中各處的新型智能開關面板產品，在提供正常用電功能的基礎上，提供家庭火災隱患數據感知功能。

（2）用戶端。只要是指向用戶提供的在手機上使用的應用程序，能夠實時看到家庭環境中各處新型智能開關面板上當前的環境數據以及預警情況。

（3）通信端。主要解決新型智能開關面板產品的通信問題，支持Wi-Fi連接和物聯網卡兩種方式。

綜上，整個系統的組成結構如圖1所示。

其中，感知端的新型智能開關面板產品是本系統必要的前提支撐，系統的核心功能都是依托該智能設備實現，新型智能開關面板主要包括的常規的智能開關功能，更重要的是具備識別開關附近的家庭環境中的火災隱患數據，包括了環境溫度、環境濕度、煙霧濃度以及紅外探測感知功能;通信端主要解決感知端向用戶端傳輸數據的路線問題，基于家庭環境的實際情況，新型智能開關面板產品支持兩種通信方式，一種是與家庭的無線網絡通過Wi-Fi的方式進行連接，另外一種是可以選擇在開關面板中內置物聯網卡實現通信與數據傳輸;用戶端主要是面向使用者提供基于手機端的應用系統，系統通過手機小程序實現對應功能，包括了感知端采集到的各種實時數據、預警信息，并且當這些數據觸發預警時，能夠通過短信或者語音電話的方式向用戶發出及時預警。

2? 預警邏輯設計

針對家用智能火災報警系統功能需求的分析，結合家庭火災隱患常見的一些實際情況，綜合使用的常規性操作習慣，家用智能火災報警系統業務邏輯設計如圖2所示。

整個系統中，首要前提是用戶家庭中有效安裝了新型智能開關面板產品，并且通過無線Wifi或者物聯網卡的方式實現新型智能開關面板產品的聯網接入;其次，在產品成功聯網接入后，用戶通過手機打開家用智能火災報警系統小程序綁定家中的各個智能開關面板，并根據自身需要通過手機上設置預警方式以及預警閾值;最后，設置完成后，系統進入持續工作狀態。結合預警的業務邏輯以及用戶使用媒介的特性，家用智能火災報警系統的重要功能都是在新型智能開關面板產品基礎上通過手機端的小程序實現，小程序的具體功能組成如圖3（線框內）所示。

企業在新型智能開關面板內嵌入了固定的數據發送程序，當開關安裝通電聯網后，智能開關面板會自動發送數據到企業的數據中心，企業數據中心的應用服務器向用戶的手機端提供對應的應用功能服務，用戶通過手機端小程序可以查看新型智能開關面板監測到的各類數據，接收預警信息并根據實際情況處置，同時還可在小程序上對家中所有的智能開關面板產品進行管理。由于本系統的主要應用呈現是在手機端，為了避免客戶安裝APP程序的煩瑣與不變，在開發技術上選擇上，主要依托小程序進行實現。小程序是一種不需要下載安裝即可使用的應用，它實現了應用“觸手可及”的夢想，用戶掃一掃或者搜一下即可打開應用。也體現了“用完即走”的理念，用戶不用關心是否安裝太多應用的問題。應用將無處不在，隨時可用，但又無須安裝卸載。

3? 系統功能設計

3.1? 設計說明

本系統使用小程序實現相關功能，用戶手機端的應用APP（國內一般是支付寶小程序和微信小程序），通過掃描二維碼或者小程序碼，登錄小程序，打開如圖4所示的登錄頁面，用戶在登錄頁面輸入正確的用戶名、密碼后（也可以直接綁定手機號碼），成功登入系統界面，使用對應功能。

本系統的小程序各個功能模塊詳情如下：

（1）首頁。用戶登錄小程序后展示的第一個頁面，主要將當前家庭中接入網絡的所有設備采集的各類環境數據進行實時展現，總共包括兩個子功能，一是當前的實時數據查看，二是歷史數據查看。

（2）預警。當家庭中接入的各個開關面板產品發生預警時，所有的預警記錄在預警模塊中進行展示，包括當前的最新預警以及歷史預警。

（3）我的。用戶在小程序上進行配置管理的主要入口。

主要包括以下各個子功能：

1）用戶中心：設置用戶資料、聯系方式、修改密碼等。

2）我的設備：用戶可以通過此功能對家中的智能開關產品進行掃描識別、設備綁定、設備解綁等操作。

3）通用設置：用戶可以在此功能中，對預警方式、預警的規則等參數進行設置。

4）意見反饋：向產品的生產企業反饋使用意見或建議。

5）聯系客服：在使用系統過程中，用戶遇到問題，可以通過聯系客服功能打電話給企業分客戶服務中心。

3.2? 小程序首頁

首頁會將用戶當前家中各處安裝的新型智能開關面板上采集的數據進行顯示，默認會顯示用戶設置的設備端的數據，也可以通過下拉框篩選查看任意位置的開關面板上的數據;同時支持歷史數據的查看，用戶一次性可以查看7天時間段內的數據。首頁顯示的當前實時數據中，如果數據正常，該數據指標項邊框為正常的綠色，如果有異常數據，該指標項的邊框會變為閃爍的紅色邊框。如圖5所示。

3.3? 預警模塊

如果家中的某處設備上有預警信息觸發，用戶可以通過預警模塊查看當前最新的預警信息和歷史預警信息，所有的預警信息都會有具體的預警原因、預警處置狀態、預警發生的區域，用戶可以通過詳細情況查看具體的預警處置詳情，如圖6和圖7所示。

家庭用戶中，收到預警的人員可以進入具體的預警頁面，查看預警的詳細情況，如果其中有人不在家，可以通知家庭中其他在家的用戶去查看具體的情況，如果發現是誤報或者正常的預警情況，用戶可以根據不同的情況選擇忽略、關閉、已處置等操作處置，忽略和關閉都要寫明具體的原因，方便家庭中其他用戶了解詳情;在此模塊中，如果預警發現確實發生了火災，在預警的同時，系統會采集設備紅外感知的數據，確定在火災發生時家中是否有人，以最大限度的保障用戶生命安全。

3.4? “我的”模塊

我的模塊主要是提供給用戶進行各項參數或者用戶資料信息的維護與管理。其主要界面如圖8所示。

其中，用戶中心主要提供給用戶設置賬號密碼、綁定手機號碼等操作，綁定成功后用戶可以正常接收到預警信息。用戶新購置的新型智能開關面板安裝成功后，用戶可以通過我的設備功能綁定設備，以確保可以正常采集設備端的數據，所有有關預警的參數、預警的次數、家庭成員組織均在通用設置功能里面進行配置。其他的一鍵靜音、意見反饋、聯系客服等功能是為了更有效的幫助用戶使用本系統。

4? 結? 論

近幾年來，由于住宅火災的危險因素、危險程度的不斷增加，家庭火災已成為危害人民生命財產的重要因素之一，火災的發生都有一定的前兆，一些危險性的因素往往覺察不到，特別是智能家居時代，家中無人時，各種設備一直處于通電用電狀態，更容易觸發火災隱患。本系統通過信息化的手段、方法和技巧，依托新型的智能開關面板產品，實施采集于火災隱患關聯的環境因素數據，做到的早發現、早預防、防患于未然，運用科技手段，有效預防，保障人民的生命財產安全。

參考文獻：

[1] 阮星，蔡闖華.一個基于ZigBee協議的智能照明應用實例的實現 [J].赤峰學院學報（自然科學版），2011，27（8）：38-40.

[2] 榮命哲，王小華，王建華.智能開關電器內涵的新發展探討 [J].高壓電器，2010，46（5）：1-3.

[3] 王立永，李暉，吳紅林，等.一二次融合的智能集成開關在配電網上應用的研究 [J].微型電腦應用，2021，37（10）：194-198.

[4] 陳亞軍.基于ZigBee的無線溫濕度數據采集器設計 [J].農業與技術，2021，41（22）：55-58.

[5] 楊勝和，賈偉，李家成，等.基于ZigBee與人臉識別的室內燈控系統 [J].物聯網技術，2021，11（11）：98-100.

作者簡介：鄭蘋蘋（1982—），女，漢族，浙江杭州人，技術總監，研究方向：智能制造。