ระบบเตือนภัยอัจฉริยะสำหรับบ้านพักอาศัย Intelligent Alarm System for Homes (งานวิจัย) โดย อาจารย์เดโช เพ็งเหล็ง อาจารย์ปรีชา สมหวัง ดร.ยุทธพงศ์ ทัพผดุง

 บทคัดย่อ

การเกิดอาชญากรรมและโจรกรรมตามบ้านพัก ซึ่งบางครั้งเกิดจากระบบรักษาความปลอดภัยบ้านไม่ดีเพียงพอ เมื่อเกิดการโจรกรรมขึ้นแต่ละครั้งต้องใช้เวลานานในการติดตามผู้กระทำผิด อีกทั้งสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายจำนวนมากในการดำเนินคดีแต่ละครั้ง งานวิจัยนี้วัตถุประสงค์เพื่อสร้างระบบรักษาความปลอดภัยบ้านพักอาศัยแบบอัฉริยะ โดยประยุกต์ใช้อุปกรณ์ตรวจจับวัตถุทำงานร่วมกับสัญญาณโทรศัพท์ เพื่อแจ้งเตือนการบุกรุกให้ทราบผ่านระบบเครือข่ายไปยังสถานีตำรวจ หรือปลายทางเป้าหมาย ซึ่งเป็นศูนย์รักษาความปลอดภัย ที่เก็บรายละเอียดข้อมูลโดยการสมัครสมาชิกบ้านพักอาศัยไว้ในระบบฐานข้อมูล แล้วแสดงผลเป็นแผนที่ตั้งตำแหน่งบ้านเวลาเกิดเหตุ ผลจากการทดลองและจำลองเหตุการต่างๆทำให้ทราบว่าระบบมีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะเป็นส่วนหนึ่งของระบบรักษาความปลอดภัยบ้านพักอาศัย สามารถป้องกันการโจรกรรมต่างๆ พร้อมระบุตำแหน่งที่เกิดเหตุได้แม่นยำ

Abstract

 Crime and theft are very common problems of the society now, whether one lives in the city or in the village. Thefts are very wise and they always do everything possible in order to get their target.This research aims to create an intelligent homeland security model to safeguard Home Users. A knowledge on how a detection device works with the phone signal, Through the phone signal, in a security center,    the intruder will be known, through the network, thereby enabling the crime to be easily reported to the police station.  Detailed information collected by the Register House in the database then shows a map of home location or the scene of the crime. The experimental and simulated events are much needed and are powerful enough to be part of homeland security to be able to prevent such theft. Stating the precise location of the incident makes it easy for the security to prevent the crime to be committed.

คำสำคัญ:ตรวจจับวัตถุ, ระบบฐานข้อมูล, ระบบเตือนภัยอัจฉริยะ

1.บทนำ

 การรักษาความปลอดภัยบ้านแบบดั้งเดิมเจ้าของบ้านต้องการเก็บทรัพย์สินไว้ในที่ปลอดภัยจากผู้บุกรุก ปัจจุบันบ้านพักอาศัยมีระบบรักษาความปลอดภัยหลายรูปแบบ แต่ระบบรักษาความปลอดภัยเหล่านี้ยังไม่สามารถดูแลได้ทั่วถึง จึงทำให้เกิดการโจรกรรมขึ้นได้ และเมื่อเกิดการโจรกรรมแต่ละครั้งก็ใช้เวลานานในการติดตามผู้กระทำผิด บางครั้งก็ไม่สามารถตรวจสอบผู้กระทำผิดได้ จากปัญหาเหล่านี้จึงได้มีการนำเอาเทคโนโลยีสารสนเทศมาประยุกต์ใช้พัฒนาระบบรักษาความปลอดภัยบ้านพักอาศัยแบบอัฉริยะหรือบ้านชาญฉลาด (Smart Home) โดยบ้านสามารถเชื่อมต่อเครื่องใช้ภายในบ้านเพื่อติดต่อสื่อสารกันผ่านระบบเครือข่ายด้วยโปรแกรมคำสั่งและการควบคุมระยะไกลด้วยระบบคอมพิวเตอร์หรือโทรศัพท์ ด้วยความสามารถที่หลากหลายทำให้ระบบได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ [1]

   ในงานวิจัยนี้ได้นำเสนอการสร้างระบบรักษาความปลอดภัยบ้านพักอาศัยด้วยการติดตั้งชุดตรวจจับการเคลื่อนที่ของวัตถุตามจุดที่เหมาะสม เพื่อส่งสัญญาณการบุกรุกผ่านทางระบบเครือข่ายโทรศัพท์ไปยังศูนย์กลางรักษาความปลอดภัยแจ้งให้เจ้าของบ้านที่เกิดปัญหาและเจ้าหน้าที่รักษาความปลอดภัยทราบ สามารถตรวจสอบสถานะด้วยโปรแกรมการตรวจสอบข้อมูลสำคัญอื่นๆในยามฉุกเฉิน

   งานวิจัยนี้ได้นำเสนอทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง รายละเอียดในการพัฒนาระบบ การทดลอง ผลการทดลอง และสรุปผลการทดลองดังมีรายละเอียดในหัวข้อต่อไปนี้ 

2.งานและทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง

 เทคโนโลยีสารสนเทศเริ่มเป็นส่วนหนึ่งของการดำเนินชีวิตประจำวันไปโดยไม่รู้ตัวตั้งแต่การติดต่อสื่อสาร การทำธุรกรรมต่างๆ ยิ่งไปกว่านั้นได้มีการนำเทคโนโลยีดังกล่าวมาเชื่อมต่อกับอุปกรณ์เครื่องใช้ต่างๆภายในบ้านเพิ่มมากขึ้นหรือแม้แต่ระบบรักษาความปลอดภัย (Security) คือ ระบบที่มีไว้ป้องกันทรัพยากรหรือทําการเก็บข้อมูล ซึ่งถือว่าเป็นระบบที่มีความจำเป็นต่อสถานที่หรือบริเวณที่ไม่มีบุคคลเข้าออก ซึ่งได้เล็งเห็นถึงความสําคัญในการดูแลความปลอดภัยในบริเวณดังกล่าวจึงมีความพยายามที่จะสร้างระบบตรวจสอบผู้บุกรุกหรือระบบเฝ่าดู (Surveillance System) ภายในบ้าน [2]

รูปที่ 1 การใช้เทคโนโลยีสารสนเทศภายในบ้าน

   งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างระบบรักษาความปลอดภัยบ้านพักอาศัยแบบอัฉริยะโดยได้แนวคิดมาจากโครงการฝากบ้านไว้กับตำรวจ ซึ่งเจ้าของบ้านต้องแจ้งเจ้าหน้าที่เพื่อเข้าร่วมโครงการ ในช่วงเวลาที่ไม่อยู่บ้าน แล้วทางสถานีตำรวจจะส่งสายตรวจไปตรวจสอบความเรียบร้อยในเวลาดังกล่าว แต่ก็ยังมีการโจรกรรมเกิดขึ้นเพราะตำรวจไม่ได้รักษาความปลอดภัยตลอดเวลา จากปัญหาดังกล่าว คณะวิจัยจึงพัฒนาระบบขึ้นมาเพื่ออำนวยความสะดวกและเป็นเครื่องมือสำหรับสนับสนุนการปฏิบัติงาน

2.1 Motion Detection

   Background Subtraction คือ การแยกวัตถุที่มีการเคลื่อนที่ออกจากฉากหลัง โดยการลบฉากหลัง ด้วยการนําภาพสองเฟรม ณ บริเวณเดียวในเวลาที่ต่างกัน มาทําการลบกัน หากมีการเคลื่อนที่เข้ามาของวัตถุในภาพเฟรมที่สอง เมื่อนําภาพทั้งสองเฟรมมาลบกัน ฉากหลังจะลบหักล้างกันระหว่างภาพสองเฟรม และมีส่วนผลต่างระหว่างภาพทั้งสองเฟรม ซึ่งผลต่างนี่เองคือการเคลื่อนไหลของวัตถุที่เข้ามายังภาพเฟรมที่สอง เป็นไปดังสมการต่อไปนี้ [3]

    O = I - B                                                               (1)

เมื่อ O คือ Object

        I คือ ภาพของเฟรมหนึ่งๆ

        B คือ ภาพพื้นหลัง

   ในการหาความแตกต่างของภาพ กําหนดให้ คือ พิกเซลของภาพสีเทาของไบนารี่ แสดงพื้นที่รูปภาพกับการเคลื่อนไหว กล่าวคือพื้นที่ ซึ่งมีความแตกต่างอย่างมากระหว่างระดับสีเทาในรูปภาพเป็นลําดับ และ แสดงได้ดังสมการที่ 2

โดย e คือตัวเลขค่าน้อย การตรวจจับภาพเคลื่อนไหวโดยใช้วิธีการหาความแตกต่างของภาพอาศัยการเคลื่อนที่ของวัตถุใดๆที่แตกต่างจากพื้นหลังสามารถแยกวัตถุได้ ให้ และ เป็นสองรูปภาพตามลำดับ ที่แยกกัน โดยช่วงเวลา ของรูปภาพตามความแตกต่างระหว่างรูปภาพ และ  [4]

2.2 ระบบฐานข้อมูล

งานวิจัยนี้ใช้ระบบฐานข้อมูลมาช่วยในการจัดเก็บรายละเอียดข้อมูลของสมาชิก เป็นการจัดรวบรวมแฟ้มข้อมูลต่าง ๆ ไว้เป็นส่วนกลาง (Centralized Database System) โดยแฟ้มข้อมูลเหล่านี้ถูกจัดให้มีความสัมพันธ์กัน และสามารถที่จะเรียกข้อมูลนั้น ๆ มาใช้ร่วมกันได้ ช่วยทำให้การประมวลผลมีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดความซ้ำซ้อนของข้อมูล และยังทำให้ประหยัดเนื้อที่หน่วยความจำ ซึ่งข้อมูลที่เก็บจะถูกนำมาใช้งานในด้านต่าง ๆ และจะถูกจัดเก็บเอาไว้อย่างมีระบบ ระเบียบแบบแผน เพื่อประโยชน์ในการจัดการและการเรียกใช้ข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพและถูกต้องตามความต้องการ [5]

รูปที่ 2 โครงสร้างการทำงานของระบบฐานข้อมูล

3.รายละเอียดการพัฒนา

   การออกแบบและดำเนินการสร้างระบบรักษาความปลอดภัยภายในบ้านพักอาศัยควบคุมโดยการตรวจจับการเคลื่อนที่ของวัตถุ รายละเอียดดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 การแยกวัตถุเคลื่อนที่จากฉากหลัง

3.1 ภาพรวมของระบบ

โดยระบบสร้างการเชื่อมต่อระบบรักษาความปลอดภัยบ้านพักอาศัยเข้าระบบเครื่อข่ายเพื่ออำนวยความสะดวกรวดเร็วในการให้บริการง่ายต่อการตรวจสอบข้อมูล [6]

รูปที่ 4 โครงสร้างการทำงานโดยรวมของระบบ

   จากรูปที่ 4 เมื่ออุปกรณ์ตรวจพบการเคลื่อนที่ของวัตถุตามเงื่อนไขที่ตั้งค่าไว้ จะส่งสัญญาณโทรศัพท์แจ้งเหตุไปยังสถานีตำรวจผ่านระบบเครือข่ายซึ่งเป็นศูนย์รักษาความปลอดภัยที่ได้ติดตั้งโปรแกรมรับสัญญาณโทรศัพท์มีการเก็บข้อมูลสมาชิกบ้านที่เข้าร่วมโครงการ ซึ่งข้อมูลจะครอบคลุมไปถึง รายละเอียดเจ้าของบ้าน เพื่อนบ้าน แผนที่ตั้ง เก็บไว้ในระบบฐานข้อมูล ซึ่งจะมีเจ้าหน้าที่ตำรวจควบคุมระบบตลอดเวลา เมื่อมีการแจ้งเตือนจะเกิดสัญญาณเตือนภัยขึ้นที่สถานีตำรวจ พร้อมแสดงรายละเอียดข้อมูลบ้าน แผนที่ตั้ง และส่งสัญญาณไปยัง เจ้าของบ้าน เพื่อนบ้าน หรือเป้าหมายตามที่ต้องการ จากนั้นเจ้าหน้าที่ตำรวจจะทำการตรวจเช็คว่าบ้านดังกล่าวมีการโจรกรรมเกิดขึ้นหรือไม่

3.2 ข้อจำกัดของระบบ

  1. ระบบจะมีสัญญาณเตือนเพื่อรักษาความปลอดภัยเฉพาะบ้านที่เป็นสมาชิกเท่านั้น
  2. การแจ้งเตือนเฉพาะผ่านสัญญาณโทรศัพท์พื้นฐานและเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่
  3. ต้องมีเจ้าหน้าที่ควบคุมระบบที่ศูนย์กลาง
  4. ระบบต้องการพลังงานไฟฟ้าตลอดเวลาทำงาน

4.การทดสอบการใช้งาน

การทำงานของตัวตรวจจับความเคลื่อนไหว(Infrared Sensor) เมื่อมีการเคลื่อนไหวเกิดขึ้น วงจรจะเริ่มทำงาน เมื่อตัวตรวจจับ ตัวใดตัวหนึ่งทำงานจะส่งสัญญาณลอจิก “0” ไปออก ให้รีเลย์ทำงานเพื่อควบคุมโทรศัพท์ทำงานต่อไปตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ [7]

รูปที่ 5 วงจรควบคุมโทรศัพท์

   สัญญาณหมายเลขโทรศัพท์ดังกล่าวจะถูกส่ง ไปที่ศูนย์กลางระบบ ซึ่งเป็นเครื่องเซิร์ฟเวอร์ ที่ติดตั้งโปรแกรมรับสัญญาณเตือนภัยดังกล่าว แล้วแสดงสถานะพร้อมข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับบ้าน ซึ่งจะมีเจ้าหน้าที่ตำรวจคอยตรวจเช็คการแจ้งเตือนตลอดเวลา

รูปที่ 6 โปรแกรมการแจ้งเตือนศูนย์กลาง

   เมื่อเจ้าหน้าที่ได้รับสัญญาณแจ้งเตือนจะทำการตรวจเช็คข้อมูลดังกล่าว พร้อมทั้งแจ้งไปยังพนักงานสายตรวจ เพื่อตรวจสอบจุดดังกล่าวว่ามีเหตุการณ์ผิดปกติเกิดขึ้นหรือไม่

รูปที่ 7 แสดงรายละเอียดพื้นที่เกิดเหตุ

   การแสดงรายละเอียดตำแหน่งบ้านที่เกิดเหตุจะแสดงรายละเอียดในรูปแบบแผนที่ของกูเกิล (Google Map) ซึ่งเจ้าหน้าที่สายตรวจจะรู้รายละเอียดพื้นที่ตัวเองรับผิดชอบอยู่แล้ว

4.1 ผลการทดสอบและการวิจารณ์ผล

การทดลองประสิทธิภาพของระบบใช้การจำลองเหตุการณ์การโจรกรรมในรูปแบบต่าง ๆ เพื่อหาข้อเด่นและข้อด้อยของระบบแล้วนำไปปรับปรุง พัฒนาระบบให้ดีขึ้น

   จากการทดลองทำให้ทราบว่าระบบมีประสิทธิภาพเพียงพอสำหรับการป้องกันการโจรกรรมในรูปแบบต่างๆได้ดี มีความแม่นยำที่บ่งบอกถึงสถานที่เกิดเหตุได้ชัดเจนโดยการอ้างอิงจากแผนที่กูเกิล (Google Map) มีความรวดเร็วในการแจ้งเตือนผ่านระบบเครือข่าย

   ข้อด้อยของระบบ เมื่อระบบไฟฟ้าขัดข้องระบบไม่สามารถแจ้งเตือนได้ ควรจะมีเครื่องสำรองไฟฟ้าให้อุปกรณ์ดังกล่าว และในเวลากลางคืนมักมีปัญหาการตรวจจับวัตถุ ควรใช้กล้องชนิดอินฟาเรด ตรวจจับได้ทั้งกลางวันและกลางคืน

5.บทสรุป

ผลการทดลองระบบสามารถตรวจสอบได้ว่ามีการเกิดการโจรกรรมหรือไม่ มีการแจ้งเตือนด้วยความรวดเร็วแม่นยำ สามารถอำนวยความสะดวกในการปฏิบัติหน้าที่ของเจ้าหน้าที่และ ลดค่าใช้จ่ายในด้านระบบรักษาความปลอดภัย

5.1 แนวทางการพัฒนาต่อ

สามารถนำระบบไปประยุกต์ใช้ด้านระบบรักษาความปลอดภัยด้านอื่นๆ หรือตรวจจับการเคลื่อนที่ของวัตถุได้

เอกสารอ้างอิง

[1]     ทศวิน  จ้างประเสริฐ, เหมชาติ  เชื้อโชติ และ นิพัฒน์ จงเจริญศิริ,”ระบบบ้านอัฉริยะ”,สถาบันเทคโนโลยีนานาชาติสิรินธร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์,2548.

[2]     Rosslin John Robles and Tai-hoon Kim, Review: Context Aware Tools for Smart Home Development, International Journal of Advanced Science and Technology, Vol. 15, February, 2010.

[3]     ฐานิศร์ เฉลิมบุญ, Motion Detection by Optical flow estimation, ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2550.

[4]     นพพร จันเพ็ง, สันติชัย เฟื่องกาญจน์ และ  ศิริพรรณ ธงชัย,การควบคุมตําแหน่งของสกรูที่เคลื่อนที่ ด้วยฟัซซี่ โดยใช้กล้องเป็นตัวป้อนกลับ, ภาควิชาครุศาสตร์ไฟฟ้า คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ, 2549

[5]     นันทพันธ์ ชินล้ำาประเสริฐ, การพัฒนาระบบฐานข้อมูลและสังเคราะห์งานวิจัยด้านความรุนแรงในสังคมไทย, คณะพยาบาลศาสตร์มหาวิทยาลัยอัสสัมชัญ, 2546

[6]     Kenneth P. Wacks, INTERNATIONAL HOME AUTOMATION STANDARDS,Massachusetts02180,USA,1998.

[7]     ไวยพจน์    ศุภบวรเสถียร , ระบบรักษาความปลอดภัยภายในบ้านพักอาศัยควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร์, ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์  มหาวิทยาลัยสยาม  เขตภาษีเจริญ  กรุงเทพฯ  10160, 2549.