基于物联网的智能安全家庭自动化

如今，各种智能家居自动化解决方案正在开发中，但其中大多数都缺乏无缝集成到已经正常运行的家庭环境中的潜力，以及安全性。为了弥合消费者和专家之间的差距，同时允许集成到任何现有的家庭环境中，而无需对建筑物进行物理更改，因此需要一个具有无缝集成潜力的模块化和灵活的智能家居自动化解决方案。

本研究涵盖以下目标：

提出模块化且安全的智能家居解决方案，其中包含适用于物联网的Mentor嵌入式运行时

易于配置和安装，无需专家

使用免费提供的物联网通信软件协议

智能家居自动化系统（SHAS）是楼宇自动化的住宅延伸。它是整个家庭或家庭的自动化，可能包括照明，供暖，通风和空调（HVAC），电器和安全以及家庭环境中的多个其他系统的控制和自动化。近年来，由于机器对机器（M2M）通信网络的进步以及智能手机和平板电脑的出现，对智能家居自动化领域的兴趣大大增加。

根据定义，智能家居自动化系统是通过智能系统或用户通过本地或远程通信介质（如蓝牙或Wi-Fi）并由计算机协调的电气设备（包括百叶窗等非电气设备驱动）和家庭环境的监视和控制的集成。在这种互联环境中，任务可以变得更加直观和有效。家庭网络处理所有通信，用户可以通过个人计算机，智能手机或平板电脑从家庭内部或通过Internet从远程位置访问系统。信息技术和家庭环境的集成使系统和电器能够以便利，节能和安全优势运行。

因此，整个智能家居架构由连接到家庭网络的家庭中的设备和电器，用户和行业服务提供商组成。

研究问题

现有的智能家居自动化系统经过独特设计，可满足特定消费者的家庭环境和要求。这些系统设计复杂，不够灵活，无法满足定制要求，并且通常嵌入到家庭的物理结构中。

在现有的智能家居自动化系统中，安全和安保是消费者和最终用户的重要考虑因素。一再研究表明，旨在实现家庭自动化的设备存在严重的漏洞。根据惠普对10个现成的家庭安全系统的调查，许多设备的密码策略较弱，无法抵御中间人攻击。其他人不会阻止访问设备的调试界面，根据代码安全公司Veracode的四月份的一项研究，这可能允许对设备进行轻松黑客攻击。而且，根据安全公司Synack的一项研究，如果攻击者能够访问该设备，几乎所有设备都很容易受到损害并变成特洛伊木马。事实上，一旦研究人员解开硬件包装，就花了5到20分钟就找到了一种破坏每个设备的方法。

建议的解决方案

为了解决前面讨论的问题，提出了一种无缝集成，非常安全，可重新配置和可扩展的SHAS。为了作为可以继续研究的平台，它应该利用Mentor嵌入式Linux（图1），它使物联网边缘设备能够需要丰富的应用程序环境并访问开源IP和开发人员社区。它还应该允许对一套全面的无线和有线传输和协议的各种连接支持。

［图1|导师嵌入式 Linux］

该系统将在i.MX6 SABRE系列（仅限SABRE精简版和氮气6X板）和层景LS1021A软件提供商上运行。

系统的其余部分围绕i.MX6 SABRE设计，它使用模块化的从站/主站系统设计。对于基于 IPv4/IPv6 的网络，主节点和所有从节点通过 Wi-Fi、蓝牙、低功耗蓝牙 （BLE） 或 USB 2.0/3.0 进行通信。其模块化和高度结构化的组织提供了随着需求变化安装其他软件协议的能力。

用户可以通过互联网在本地或远程访问系统。随着基于云的服务的激增，智能物联网连接设备的爆炸式增长对开发人员提出了新的要求，以保护资产免受软件攻击。Mentor 提供应用程序云后端服务支持，这些支持可以许可或作为服务提供。

用户界面是作为本地托管的Web服务器或通过智能手机上安装的任何应用程序开发的，允许从几乎任何配备浏览器的设备控制系统。

图 3 中显示了一个简单的表示形式。红色箭头表示仅在主节点和用户设备之间传输的用户端通信，而蓝色箭头表示仅在主节点和从节点之间传输的从属端通信。

［图3|描述整个系统布局的图表］

家庭自动化架构和应用领域

Mentor 物联网嵌入式运行时最适合一般家庭自动化架构。建议的体系结构仅使用两种类型的模块：管理引擎 （SE） 和控制引擎 （CE），它们通过 MEL 支持的通信网络互连。

如图1.2所示，该系统具有分布式性质，并按两级层次结构进行组织。SE 是高级模块，它们实质上执行监督任务。CE 是通过输入和输出设备与物理世界交互的低级模块。

［图4|系统架构］

家庭网络连接

所提出的架构的一个关键要素是互连各种系统模块的通信网络。该网络至关重要，因为它可能会影响系统的几个特征，例如性能，灵活性和成本。物联网网络必须具有可扩展性，以支持物联网的动态特性（在网络中添加和删除设备时）。

Mentor的解决方案包括对一套全面的无线和有线传输和协议的连接支持，包括：

以太网

IEEE 802.11 a/b/g/n

蓝牙低功耗

802.15.4

6洛潘

断续器

断续器

断续器

断续器

我们希望网络简单，允许在CE上实现，而无需添加任何特定硬件或显着增加这些模块的处理和内存要求。如果没有这些考虑，它们的成本可能会急剧增加，整个系统也会发生同样的情况，因为CE很多。

硬件和软件支持

物联网正在快速发展，为您的产品找到合适的物联网开发硬件是一项艰巨的任务。通过选择适用于物联网的 Mentor 嵌入式运行时，您可以节省大量时间和金钱，因为有各种电路板支持包可用于主要半导体供应商的流行参考设计。除此之外，Mentor图形集成服务团队还可以将MEL与您的自定义硬件集成，并调整和优化MEL以满足您的要求。

安全和安保

在最终用户眼中，安全和安保是一个重要的考虑因素 - 不仅是系统的网络安全，而且是系统可以为家庭及其居住者提供的安全级别。在上面提到的研究问题中，安全性是主要关注点。

Mentor 物联网嵌入式运行时具有大量安全选项，如 SE-Linux 和 SMACK，可以降低网络安全威胁和攻击的风险。出于安全目的构建防火墙也很重要。明德图形与图标实验室合作，将其闸门安全产品与明德图形的核心RTOS和明德嵌入式Linux集成。

用户接口

由于网络中涉及各种USB，BLE设备，传感器和执行器，家庭自动化基础设施通常非常复杂。在用户和系统之间设计界面的挑战之一是，用户可以轻松地将其家庭中的物理设备与用户界面中的适用元素相关联。

几十年来，智能手机的兴起为我们思考如何与互联网互动树立了新的移动先例。但是，捏、眯眼、缩放和输入小键盘真的是我们一直在等待的“连接”用户体验吗？不。

是呢环保局：郭婷