引文

天灾或人为疏失常造成无法挽回的遗憾，若是能在灾害还未扩大前就预防，便可减少损失，因此我们的居家安全小帮手，最大的目的就是要让屋主在意外还未发生时就有警觉，加装了警报器可以提醒屋主防止灾难的发生并且及时处理。

本作品居家安全JUST GOOD盛群HT66F50为主控轴心,搭配地震感测器、温度感测器、瓦斯感测器、蓝牙模组,利用蓝牙短距离传输,结合手机APP软体,整合设计出一个多种感测器的菇,此外,本作品加入了混沌动态编码系统,让门锁更加安全,配合IP CAMERA更能有效拍下小偷样貌,有效吓阻小偷,达到高安全防盗功能。本作品麻雀虽小可谓五脏俱全，可以在地震发生时自动开门、瓦斯外泄时发出警报、室内温度过高时自动开启家电、混沌动态密码来对门锁加密以及即时影像的观测，以居家安全为出发核心，应对防盗门锁与监视系统，配合APP设计与开发，所以本作品具备了安全、防盗，人性化的设计，提供现代社会各家庭一个居家安全与防盗兼备的一套系统。

前言

为了确保家中的生命财产的安全以及环境对居住者是否舒适，我们整合了设计了一颗多功能的「蘑菇」，具有防盗、易燃气体警报、侦测温度自动开/关电扇、以及地震来时自动将门开启的功能，配合具有动态密码的门锁及IP 摄影机，安全度更是大大提升，往后身边只要带着智慧型手机，家里的大小事都可以在现代人忙碌的生活中轻松预防及掌握。以下就创作动机进行说明。

创作动机

瓦斯气体侦测

研究指出当空气中的瓦斯浓度到达1.9%~9.5%时接触到火焰就会立刻产生毁灭性的气爆，根据报导，台湾每年约发生一万多起的瓦斯气爆，大部分都是因为管线老旧、人为疏失在不知不觉中暴露在危险当中，这项作品利用瓦斯感测器结合了盛群HT66F50的晶片用来感测瓦斯含量并且发出警报来提醒住户，若不在家中，则会传送简讯给用户达到即时掌控的效果。

高安全防盗门锁

每年台湾都会有5千多件的住宅窃盗并且大多数都是闯空门进入屋内，如表1，多数窃贼都会开一般的钥匙门锁在这样的情况下，势必门锁的的防盗安全度成为极重要的一环，我们将此作品的门锁改变成阳极锁并且利用手机app来控制门的开关，再利用混沌电路来对门锁的密码加密达到高安全防盗的效果。

侦测温度风扇自动开/关

炎炎夏日在屋内不想开冷气却想要节能减碳，保持舒爽的温度，最重要的就是保持空气流通，开启电风扇可以降低环境的温度，保持舒适感，此作品的一项特色利用温度感测器接收周围温度变化来控制电风扇的开关让屋内保持舒适的温度并且节能、通风。

地震自动开门

台湾位处于地震活动较频繁的地带，每年平均达1万6千次的大小地震，如表2，虽然产生灾难性的地震不常出现但是有一个保命的系统开启大门防止门框因为挤压而变形导致无法开启受困屋内的状况，作品内附有震动感测器当地震震动太大时，会自动将门开启让家中住户可以第一时间到外面空旷地​​方避难，遇到这种紧急状况没有多余的时间可以浪费在开锁，这项功能针对屋内发生地震时是一项很重要的避难设计。

工作原理

温度感测器-侦测温度开启/关闭电扇

此项功能是为了达到日常生活中节能、人性化、舒适所设计出的一项功能，目前地球暖化日益严重，所以当温度感测器侦测到室内温度过高达到设定值时，便会开启家中电扇，以达到降温冷却之效果，若温度低于设定值，便会关闭家中电扇，来达到节能的目的。

图1 : 侦测温度开/关电扇

瓦斯感测器-开启警报器

瓦斯是生活中在普遍不过的民生用品，然而全国每年平均有40起瓦斯灾害发生，可见瓦斯虽然方便了大家的生活，但也成为无形中的可怕杀手，2014年发生在高雄前镇的丙烯气爆以及新店天然气外泄爆炸事件都再再显示气体外泄的严重性，为了防止噩梦重演，本作品设置了瓦斯侦测功能，若是有侦测到瓦斯外泄，瓦斯感测器便会发送命令给HT66F50开启警报器，通知屋内之人，若刚好无人在家，也会以简讯通知的方式来通知屋主，提前预防灾难的发生。

图2 : 瓦斯外泄通知

震动感测器-地震自动开门

台湾多地震的原因主要是台湾位在地震活跃区，地震频繁。就灾害性地震资料统计分析，台湾平均每年可能发生一次灾害性地震。而此功能的设置就是当地震的震度超过预定值时，系统的主控晶片便会将门自动的开启，以免地震引起门变形卡死，后续无法疏散的窘境。

混沌动态编码结合门锁

我们的作品使用了混沌动态编码系统，这系统是使用了盛群晶片HT9274所制作出的电路，混沌系统产生随机类比讯号，再利用HT66F50进行A/D转换，混沌电路具有非线性、随机不可预测之特性的讯号，借着HT66F50与手机接收端分别实现混沌动态密码，且利用蓝牙模组进行不间断无线同步动态金钥，让门锁不再是一般门锁，并且以每秒所产生的金钥来对门锁加密再以手机APP来开锁，若没跟门锁配过的手机想破解，失败一次便会发出警报并且透过手机GSM模组通知用户有人企图闯入，来达到高安全防盗功能。

图3 : 混沌动态编码加密结合门锁

影像监控系统

由于混沌系统与智慧型手机的结合，解决了一般门锁容易被打开的缺点，然而这项功能似乎是不够的，为了更有效的预防犯罪，我们的作品加装了摄影镜头，让摄影机可以拍下家中画面，手机也可以利用网页直接在手机上面观看目前的影像，现代的智慧型手机都可以轻松截取图片，就算小偷偷窃得逞也留下了证据，让警察办案多了一盏明灯。

图4 : 影像撷取

作品结构

混沌动态编码系统

图5 : 混沌系统电路图

本作品最大的核心就是混沌动态编码，而我们是采用Sprott 混沌系统，其混沌系统具有随机不可预测之特性、宽广的傅立叶频谱与在相位空间不规则的动态特性，将这些特性应用于混沌动态编码之设计，可大幅增加锁具之安全性。

当系统电路实现后，讯号量测如图示：由图中可见，此混沌系统的状态响应在特定之奇异吸子中，随机运行，以下我们将利用此特性，结合混沌动态编码，设计高安全性的门锁。

图6 : 混沌系统 实际量测相位图

多种感测器

这次的作品总共使用了三个感测器，震动感测器在地震发生时能使门锁开启不变形​​，让因门而逃生不及的遗憾不再发生，瓦斯感测器则能在感应到瓦斯外泄时发出警报以及简讯通知屋主，温度感测器能在温度到达一定程度时开启或关闭家电，进而达到节能效果。

震动感测器

震动感测器侦测到地震发生时将传送讯号至HT66F50，盛群会透过蓝牙发送讯号使门锁开启，以便逃生。

图7 : 震动感测器与方块示意图

瓦斯感测器

瓦斯感测器感测到空气内瓦斯浓度到达一定值或异常飙升时会发送讯号给HT66F50，盛群在接收值之后会使警报声响起，同时开启电扇吹散浓度并且传送简讯至屋主手机。

图8 : 瓦斯感测器与方块示意图

温度感测器

感测器侦测到室内温度达到设定值时,会发送讯号给HT66F50,盛群接受讯号后会透过蓝牙传送讯号使家电开启。

图9 : 温度感测器与方块示意图

IP Cam

我们在作品上加装了一个摄影镜头，这个镜头可以摆设在家中的任何位置并且屋主可利用APP透过网际网路传输从IP Cam随时观看家中影像，也能在收到门锁遭破坏时及时观看小偷影像。

测试方法

居家安全感测器

此项目主要在测试家中是否瓦斯泄漏、地震强度是否过大、室内温度有无过高，以下为测试方法讲解。

侦测瓦斯泄漏

因无法使用真正瓦斯桶外泄做测试(若浓度介于1.95~9%，可能发生危险)，所以采用打火机来做测试，以下为测试示意图。

地震自动开门

本项测试利用手摇晃桌子来模拟地震发生的摇晃情形，当摇晃震度到达一定设定值时，门将会自动开启。

家电自动开启

测试方法可以拿到大太阳底下、或者闷热空间做测试，若万一无此环境测试时，可拿吹风机改变周围温度。

高安全防盗门锁

本项目结合手机利用混沌产生密码解锁，通过加密的技术让密码有层层的保护，并且透过手机进行解锁，测试功能如下图。

系统特色及亮点

本作品兼具安全、舒适、防盗、监视功能，是一款为现代家庭必备好物。作品的系统特色条列叙述如后。

图10 : 系统功能示意图

系统特色

*在危险发生时，能第一时间通知屋主，达到最高效率，把握黄金救援时间，减少灾难发生。

*利用混沌的随机特性产生一高安全门锁并且搭配手机代替传统钥匙，不仅能够提高安全性，也更加方便。

*门上备有自动开门功能，能在地震发生时即时将门锁开启并且让门弹开，以利在地震结束后的逃生，减少伤害的损失。

*瓦斯侦测功能能在气爆灾害发生之前提前通知，预防胜于治疗，减少不必要的生命财产损失。

*高安全防盗门锁备有自动上锁功能，防止健忘之人出门忘记上锁。

*IP摄影机能随时随地观看家中情形，若有宵小进入也能第一时间捕捉影像，提交警方处理。

(本文作者1颜锦柱、2李易青、3陈意婷、4徐晟喻、5陈亮豪为树德科技大学电脑与通讯系1教授、2-5学生)

参考文献

[1] 钟启仁，HT66FXX Flash MCU-组合语言，2010年10月。

[2] http://www.npa.gov.tw/NPAGip/wSite/ct?xItem=71119&ctNode=11393&mp=1) 内政部警政署

[3] http://www.appinventor.tw/ APP学习网

[4] 盛群半导体 http://www.holtek.com/

[5] http://gau-lih.ge-light.com.tw/tier/front/bin/ptdetail.phtml?Part=24013 感测器原理及应用

[6] http://scweb.cwb.gov.tw/Page.aspx?ItemId=10&NId=112&loc=tw 中央气象局地震灾害中心