居家型災害為新聞上常見議題，例如:一氧化碳中毒、瓦斯氣爆、電線走火等災害，皆屬於人類無法自主察覺的危害。若能及時找出危害根源，在危害形成之前將根源排除，即可達到災害預防目的，進而減少居家型災害發生件數。本研究提出一套智慧居家安全預警系統，這是一個居家型災害預防解決方案。透過統計居家型災害案例，並找出常發生災害類型，尋找對應的檢測感測器、選用合適MCU作為底層核心。系統自動蒐集週邊感測端的量測資料，將資料透過Wi-Fi上傳到開放式的雲端Web Sever平台。再經過分析、判斷、決策等資料處理流程，以及記錄相關感測端量測數據。當感測器量測值超標(危害發生)時，啟動警報機制，一方面向需求成員以Line、簡訊、E-mail主動進行警示通知，另一方面在家Local系統啟動語音警報廣播，以及啟動家電或元件排除危害環境。智慧居家安全預警系統已完成整合與測試，硬體使用自行設計的「系統控制主板、LED 矩陣 Driver Board、Relay Board」組成。系統整合氣體感測模組(CO、可燃氣體、空氣品質等)、溫溼度量測模組、RTC模組。核心MCU使用Raspberry Pi Pico開發板(Master)、Arduino Nano開發板(Slave)。系統自動量測居家的氣體濃度如:一氧化碳(CO)、天然氣(甲烷，CH4)、液化石油氣(LPG)、二氧化碳(CO2)、TVOC揮發性氣體、溫溼度等。使用者介面則是建置Web Sever平台，可透過MQTT傳輸「發佈/訂閱」服務一對多將警示通知發佈給訂閱需求者。Local系統可同步進行語音警報通知在家成員與啟動家電排除有危害的居家環境。使用者可透過可連網3C產品查詢系統資訊與進行控制，亦可以遠端使用MQTT Client App進行監控與查閱系統資訊，未來期許以本研究為藍圖，納入更多感測元件，以減少居家型災害發生。

Home-based disasters are common topics in the news, such as carbon monoxide poisoning, gas explosion, power line fire and other disasters, which are hazards that human beings can not aware of. If we can find out the root cause of hazards in time and eliminate it before the formation of hazards, it can achieve not only the purpose of disaster prevention, but also reduce the number of household disasters. This study proposes a smart home security early warning system, which is a home-based disaster prevention solution. Through the statistics of home disaster cases, we can find out the types of disasters that often occur, find the corresponding detection sensors, and select the appropriate MCU as the underlying core. The system automatically collects the measurement data from the peripheral sensors and uploads the data to the open cloud Web Sever platform through Wi-Fi. After that data processing flow of analysis, judgment, decision, etc., the measurement data of the relevant sensing is recorded. When the measurement value of the sensor exceeds the standard (hazard occurs), the alarm mechanism is activated. On the one hand, the Line, SMS and E-mail are used to actively alert the demand members, but on the other hand, the voice alarm broadcast is activated by the Local system at home, and the household appliances or components are activated to eliminate the hazardous environment. The verification of the smart home security warning system has been completed, and the hardware is base on the self-designed PCB, “System control motherboard, LED Matrix Driver Board and Relay Board”. The system integrates a gas sensing module (CO, Combustible gas, air quality, etc.), temperature and humidity measurement module, and RTC module. Core MCU is composed of Raspberry Pi Pico board (Master), Arduino Nano board (Slave). The system automatically measures home Gas concentration－Carbon monoxide (CO), natural gas (methane, CH4), liquefied petroleum gas (LPG), dioxygen Carbon dioxide (CO2), TVOC volatile gas－temperature and humidity, etc. The user interface is based on Web Sever interface. An MQTT transport publish/subscribe service can be used to deliver one-to-many alert notifications to any subscribers. Local system can synchronously carry out voice alarm to notify members at home and turn on household to eliminate hazardous household Environment. Users can visit system information, control through 3C products that can be connected to the Internet, and can also be used remotely. MQTT Client App can be used remotedlyfo monitor and access system information. In the future, more sensing elements can be integiated to the recent model so that it can reduce home-based disasters.

[1] 中華民國內政部消防署，110年全國住宅火災分析報告，111-05-18，引用:https://www.nfa.gov.tw/cht/index.php?act=download&ids=14850
[2] 中華民國內政部消防署，一氧化碳中毒怎麼辦，111-07-25，引用: https://www.tfdp.com.tw/cht/index.php?code=list&flag=detail&ids=165&article_id=501
[3] 中華民國內政部消防署，行政公告，108-12-02，引用:www.nfa.gov.tw/cht/index.php?code=list&flag=detail&ids=21&article_id=6932
[4] 張銘祥，智慧居家安全系統，碩士論文，國立台北科技大學，2015年7月27日。
[5] 周暐浩，智慧家庭安全監控系統之開發，碩士論文，明新科技大學，2015年6月30日。
[6] 洪婉淇，物聯網智慧居家安全監控系統之設計，碩士論文，高苑科技大學，2016年7月14日。
[7] 李俊杰，遠端智慧居家安全之監控系統，碩士論文，樹德科技大學，2016年。
[8] 馮萬明，智慧家庭自動化系統之設計，碩士論文，正修科技大學，2021年5月26日。
[9] 曾佳怡，基於嵌入式開發之語音控制環境監測系統，碩士論文，國立台灣科技大學，2021年7月29日。
[10] 許元隆，物聯網在智慧家庭的實際應用與實作，碩士論文，正修科技大學，2022年7月4日。
[11] 莊季澐，物聯網在智慧居家防災系統之應用，博士論文，中華大學，2020年1月8日。
[12] 林璟佑，智慧居家生活之一氧化碳防範研究—以Ardunio為例，碩士論文，建國科技大學，2017年6月16日。
[13] 劉建興，基於物聯網之智慧居家環境，碩士論文，國立勤益科技大學，2021年6月16日。
[14] Q. I. Sarhan, “Arduino Based Smart Home Warning System,” 2020 IEEE 6th International Conference on Control Science and Systems Engineering (ICCSSE), Jul.17-19 2020, doi: 10.1109/iccsse50399.2020.9171939
[15] K. D. Elnour, “Automation Security and Safety System For Smart Home,” Preprint ,Aug. 2022, doi: 10.21203/rs.3.rs-1963775/v1
[16] 王進德，工業4.0的物聯網智慧工廠應用與實作，博碩文化，2021年10月。
[17] 李亞樵，MQTT傳輸技術於智慧感測系統之應用，碩士論文，國立台灣科技大學，2018年7月23日。
[18] 林俊宏，使用MQTT通訊協定架構物聯網智能生活，碩士論文，醒吾科技大學，2019年6月19日。
[19] P. Macheso, T. D. Manda, S. Chisale, N. Dzupire, J. Mlatho, and D. Mukanyiligira, “Design of ESP8266 Smart Home Using MQTT and Node-RED,” 2021 International Conference on Artificial Intelligence and Smart Systems (ICAIS), Coimbatore, India,Mar.25-27 2021, doi: 10.1109/icais50930.2021.9396027
[20] 陳志佳，具無線傳輸功能之智慧型一氧化碳感測系統研製與分析，碩士論文，逢甲大學，2015年6月29日。
[21] 沈哲宇，具物聯網之智慧家居空品監測系統，碩士論文，台北城市科技大學，2017年6月23日。
[22] 張志瑜，基於ZigBee無線感測網路的物聯網智慧居家環境控制系統之設計與實作，碩士論文，國立虎尾科技大學，2019年7月25日。
[23] 王玉樹，Raspberry Pi物聯網應用Python，全華，2021年1月。
[24] N. Klugman and P. Dutta, “Set and forget sensing with applets on IFTTT,” Proceedings of the First Workshop on Data Acquisition To Analysis, Nov. 2018, doi: 10.1145/3277868.3277880
[25] S. V. A. Kumer, P. Kanakaraja, A. P. Teja, T. H. Sree, and T. Tejaswni, “Smart home automation using IFTTT and google assistant,” Materials Today: Proceedings, vol. 46, pp. 4070–4076, 2021, doi: 10.1016/j.matpr.2021.02.610
[26] D. Victoria Yalli, J. Moises Alanya, C. Alberto Coaquira, and N. Jill Moggiano, “Implementation of a Fire Prevention System using IoT and IFTTT,” 2021 the 3rd International Conference on Robotics Systems and Automation Engineering (RSAE), Paris, France, May.28-30 2021, doi: 10.1145/3475851.3475853
[27] A. Yoddumnern, T. Yooyativong, and R. Chaisricharoen, “The wifi multi-sensor network for fire detection mechanism using fuzzy logic with IFTTT process based on cloud,” 2017 14th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON), Phuket, Thailand, Jun.27-30 2017, doi: 10.1109/ecticon.2017.8096356
[28] Raspberry Pi官網，Raspberry Pi Pico datasheet，2022-06-29，引用https://datasheets.raspberrypi.com/pico/pico-datasheet.pdf
[29] Arduino官網，Nano Tech Spec.https://docs.arduino.cc/hardware/nano
[30] Arduino官網，Nano Product Reference Manual，SKU: A000005，2022-07-09. https://docs.arduino.cc/static/82e594ba958f8d6df1ffba4b2f030ee2/A000005-datasheet.pdf
[31] 安信可科技官網，ESP-12F Datasheet Version V1，2018. https://docs.ai-thinker.com/_media/esp8266/docs/esp-12f_product_specification_en.pdf
[32] SparkFun Electronics，MQ-7 Gas Sensor Datasheet.https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Biometric/MQ-7.pdf