引文

天災或人為疏失常造成無法挽回的遺憾，若是能在災害還未擴大前就預防，便可減少損失，因此我們的居家安全小幫手，最大的目的就是要讓屋主在意外還未發生時就有警覺，加裝了警報器可以提醒屋主防止災難的發生並且及時處理。

本作品居家安全JUST GOOD以盛群HT66F50為主控軸心，搭配地震感測器、溫度感測器、瓦斯感測器、藍牙模組，利用藍牙短距離傳輸，結合手機APP軟體，整合設計出一個多種感測器的菇，此外，本作品加入了混沌動態編碼系統，讓門鎖更加安全，配合IP CAMERA更能有效拍下小偷樣貌，有效嚇阻小偷，達到高安全防盜功能。本作品麻雀雖小可謂五臟俱全，可以在地震發生時自動開門、瓦斯外洩時發出警報、室內溫度過高時自動開啟家電、混沌動態密碼來對門鎖加密以及即時影像的觀測，以居家安全為出發核心，應對防盜門鎖與監視系統，配合APP設計與開發，所以本作品具備了安全、防盜，人性化的設計，提供現代社會各家庭一個居家安全與防盜兼備的一套系統。

前言

為了確保家中的生命財產的安全以及環境對居住者是否舒適，我們整合了設計了一顆多功能的「蘑菇」，具有防盜、易燃氣體警報、偵測溫度自動開/關電扇、以及地震來時自動將門開啟的功能，配合具有動態密碼的門鎖及IP 攝影機，安全度更是大大提升，往後身邊只要帶著智慧型手機，家裡的大小事都可以在現代人忙碌的生活中輕鬆預防及掌握。以下就創作動機進行說明。

創作動機

瓦斯氣體偵測

研究指出當空氣中的瓦斯濃度到達1.9%~9.5%時接觸到火焰就會立刻產生毀滅性的氣爆，根據報導，台灣每年約發生一萬多起的瓦斯氣爆，大部分都是因為管線老舊、人為疏失在不知不覺中暴露在危險當中，這項作品利用瓦斯感測器結合了盛群HT66F50的晶片用來感測瓦斯含量並且發出警報來提醒住戶，若不在家中，則會傳送簡訊給用戶達到即時掌控的效果。

高安全防盜門鎖

每年台灣都會有5千多件的住宅竊盜並且大多數都是闖空門進入屋內，如表1，多數竊賊都會開一般的鑰匙門鎖在這樣的情況下，勢必門鎖的的防盜安全度成為極重要的一環，我們將此作品的門鎖改變成陽極鎖並且利用手機app來控制門的開關，再利用混沌電路來對門鎖的密碼加密達到高安全防盜的效果。

偵測溫度風扇自動開/關

炎炎夏日在屋內不想開冷氣卻想要節能減碳，保持舒爽的溫度，最重要的就是保持空氣流通，開啟電風扇可以降低環境的溫度，保持舒適感，此作品的一項特色利用溫度感測器接收周圍溫度變化來控制電風扇的開關讓屋內保持舒適的溫度並且節能、通風。

地震自動開門

台灣位處於地震活動較頻繁的地帶，每年平均達1萬6千次的大小地震，如表2，雖然產生災難性的地震不常出現但是有一個保命的系統開啟大門防止門框因為擠壓而變形導致無法開啟受困屋內的狀況，作品內附有震動感測器當地震震動太大時，會自動將門開啟讓家中住戶可以第一時間到外面空曠地方避難，遇到這種緊急狀況沒有多餘的時間可以浪費在開鎖，這項功能針對屋內發生地震時是一項很重要的避難設計。

工作原理

溫度感測器-偵測溫度開啟/關閉電扇

此項功能是為了達到日常生活中節能、人性化、舒適所設計出的一項功能，目前地球暖化日益嚴重，所以當溫度感測器偵測到室內溫度過高達到設定值時，便會開啟家中電扇，以達到降溫冷卻之效果，若溫度低於設定值，便會關閉家中電扇，來達到節能的目的。

圖1 : 偵測溫度開/關電扇

瓦斯感測器-開啟警報器

瓦斯是生活中在普遍不過的民生用品，然而全國每年平均有40起瓦斯災害發生，可見瓦斯雖然方便了大家的生活，但也成為無形中的可怕殺手，2014年發生在高雄前鎮的丙烯氣爆以及新店天然氣外洩爆炸事件都再再顯示氣體外洩的嚴重性，為了防止噩夢重演，本作品設置了瓦斯偵測功能，若是有偵測到瓦斯外洩，瓦斯感測器便會發送命令給HT66F50開啟警報器，通知屋內之人，若剛好無人在家，也會以簡訊通知的方式來通知屋主，提前預防災難的發生。

圖2 : 瓦斯外洩通知

震動感測器-地震自動開門

台灣多地震的原因主要是台灣位在地震活躍區，地震頻繁。就災害性地震資料統計分析，台灣平均每年可能發生一次災害性地震。而此功能的設置就是當地震的震度超過預定值時，系統的主控晶片便會將門自動的開啟，以免地震引起門變形卡死，後續無法疏散的窘境。

混沌動態編碼結合門鎖

我們的作品使用了混沌動態編碼系統，這系統是使用了盛群晶片HT9274所製作出的電路，混沌系統產生隨機類比訊號，再利用 HT66F50進行A/D轉換，混沌電路具有非線性、隨機不可預測之特性的訊號，藉著HT66F50與手機接收端分別實現混沌動態密碼，且利用藍牙模組進行不間斷無線同步動態金鑰，讓門鎖不再是一般門鎖，並且以每秒所產生的金鑰來對門鎖加密再以手機APP來開鎖，若沒跟門鎖配過的手機想破解，失敗一次便會發出警報並且透過手機GSM模組通知用戶有人企圖闖入，來達到高安全防盜功能。

圖3 : 混沌動態編碼加密結合門鎖

影像監控系統

由於混沌系統與智慧型手機的結合，解決了一般門鎖容易被打開的缺點，然而這項功能似乎是不夠的，為了更有效的預防犯罪，我們的作品加裝了攝影鏡頭，讓攝影機可以拍下家中畫面，手機也可以利用網頁直接在手機上面觀看目前的影像，現代的智慧型手機都可以輕鬆截取圖片，就算小偷偷竊得逞也留下了證據，讓警察辦案多了一盞明燈。

圖4 : 影像擷取

作品結構

混沌動態編碼系統

圖5 : 混沌系統電路圖

本作品最大的核心就是混沌動態編碼，而我們是採用Sprott 混沌系統，其混沌系統具有隨機不可預測之特性、寬廣的傅立葉頻譜與在相位空間不規則的動態特性，將這些特性應用於混沌動態編碼之設計，可大幅增加鎖具之安全性。

當系統電路實現後，訊號量測如圖示：由圖中可見，此混沌系統的狀態響應在特定之奇異吸子中，隨機運行，以下我們將利用此特性，結合混沌動態編碼，設計高安全性的門鎖。

圖6 : 混沌系統 實際量測相位圖

多種感測器

這次的作品總共使用了三個感測器，震動感測器在地震發生時能使門鎖開啟不變形，讓因門而逃生不及的遺憾不再發生，瓦斯感測器則能在感應到瓦斯外洩時發出警報以及簡訊通知屋主，溫度感測器能在溫度到達一定程度時開啟或關閉家電，進而達到節能效果。

震動感測器

震動感測器偵測到地震發生時將傳送訊號至HT66F50，盛群會透過藍牙發送訊號使門鎖開啟，以便逃生。

圖7 : 震動感測器與方塊示意圖

瓦斯感測器

瓦斯感測器感測到空氣內瓦斯濃度到達一定值或異常飆升時會發送訊號給HT66F50，盛群在接收值之後會使警報聲響起，同時開啟電扇吹散濃度並且傳送簡訊至屋主手機。

圖8 : 瓦斯感測器與方塊示意圖

溫度感測器

感測器偵測到室內溫度到達設定值時，會發送訊號給HT66F50，盛群接受訊號後會透過藍牙傳送訊號使家電開啟。

圖9 : 溫度感測器與方塊示意圖

IP Cam

我們在作品上加裝了一個攝影鏡頭，這個鏡頭可以擺設在家中的任何位置並且屋主可利用APP透過網際網路傳輸從IP Cam隨時觀看家中影像，也能在收到門鎖遭破壞時及時觀看小偷影像。

測試方法

居家安全感測器

此項目主要在測試家中是否瓦斯洩漏、地震強度是否過大、室內溫度有無過高，以下為測試方法講解。

偵測瓦斯洩漏

因無法使用真正瓦斯桶外洩做測試(若濃度介於1.95~9%，可能發生危險)，所以採用打火機來做測試，以下為測試示意圖。

地震自動開門

本項測試利用手搖晃桌子來模擬地震發生的搖晃情形，當搖晃震度到達一定設定值時，門將會自動開啟。

家電自動開啟

測試方法可以拿到大太陽底下、或者悶熱空間做測試，若萬一無此環境測試時，可拿吹風機改變周圍溫度。

高安全防盜門鎖

本項目結合手機利用混沌產生密碼解鎖，通過加密的技術讓密碼有層層的保護，並且透過手機進行解鎖，測試功能如下圖。

系統特色及亮點

本作品兼具安全、舒適、防盜、監視功能，是一款為現代家庭必備好物。作品的系統特色條列敘述如後。

圖10 : 系統功能示意圖

系統特色

*在危險發生時，能第一時間通知屋主，達到最高效率，把握黃金救援時間，減少災難發生。

*利用混沌的隨機特性產生一高安全門鎖並且搭配手機代替傳統鑰匙，不僅能夠提高安全性，也更加方便。

*門上備有自動開門功能，能在地震發生時即時將門鎖開啟並且讓門彈開，以利在地震結束後的逃生，減少傷害的損失。

*瓦斯偵測功能能在氣爆災害發生之前提前通知，預防勝於治療，減少不必要的生命財產損失。

*高安全防盜門鎖備有自動上鎖功能，防止健忘之人出門忘記上鎖。

*IP攝影機能隨時隨地觀看家中情形，若有宵小進入也能第一時間捕捉影像，提交警方處理。

（本文作者1顏錦柱、2李易青、3沈意庭、4徐晟喻、5陳亮豪為樹德科技大學電腦與通訊系1教授、2-5學生）

參考文獻

[1] 鐘啟仁，HT66FXX Flash MCU-組合語言，2010年10月。

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

[3] http://www.appinventor.tw/ APP學習網

[4] 盛群半導體 http://www.holtek.com/

[5] http://gau-lih.ge-light.com.tw/tier/front/bin/ptdetail.phtml?Part=24013 感測器原理及應用

[6] http://scweb.cwb.gov.tw/Page.aspx?ItemId=10&NId=112&loc=tw 中央氣象局地震災害中心