廚房安全系統的案例
基于STM32的遠程廚房安全系統設計
本系統采用STM32F103C8T6芯片作為核心處理器，搭配WiFi技術實現無線傳輸，從而把煙霧傳感器和火焰傳感器實時采集到的廚房煙霧濃度和火焰傳送到阿里云服務器。再結合OLED顯示屏、蜂鳴器進行數據的顯示和報警。
1 遠程廚房安全系統設計
1.1 系統性能目標
系統設計目標主要是每個家庭廚房內的煙霧、火焰等環境狀態。現代化信息技術以及物聯網技術的發展，人們的生活變得更加舒適，從而對廚房的安全性也有了更高的期待。其總體設計主要體現在以下幾個方面。
1）將廚房的遠程控制優勢發揮出來，使用戶可通過阿里云服務器隨時查看廚房內各類電器的相關參數。在對整個系統進行設計之前，不僅要考慮成本的高低，還需要滿足通用性的需求。
2）主控芯片能實現對各類信息的集中控制，保證系統運行的可靠性和安全性。
3）所設計的網絡通信系統在保障各項功能的同時，提升信息傳遞速率。
4）為實現對系統的控制，每個傳感器都能與中心系統通信，以便完成信息實時傳輸與采集。
1.2 系統總體框架設計
遠程廚房安全系統主要由主控單元、傳感器模塊、WiFi通信模塊和阿里云服務器4個部分組成。各種傳感器主要負責采集各種數據傳遞到主控芯片，主控芯片對數據進行接收并處理，然后通過WiFi模塊傳遞到阿里云服務器[3]。總體框架如圖1所示。
圖1 遠程廚房安全總體框架設計圖
1.3 各子模塊介紹
1.3.1 STM32主控模塊
本系統用STM32F103C8T6作為主控芯片，是控制遠程節點的核心。
展開 甲烷傳感器：科技守護，家庭廚房用氣安全無憂
隨著城市化進程的加快，燃氣作為家庭廚房的主要能源，其使用安全日益受到重視。燃氣泄漏事故不僅會造成財產損失，更可能威脅到人們的生命安全。因此，如何有效監測和預警燃氣泄漏，成為保障家庭安全的重要課題。
燃氣隱患：家庭廚房的隱形“殺手”
燃氣作為一種清潔、高效的能源，給家庭生活帶來了極大的便利。然而，燃氣泄漏所引發的安全事故也時有發生。燃氣泄漏后，如果遇到明火或靜電，極易引發爆炸或火災，造成無法挽回的后果。
燃氣泄漏的原因多種多樣，如燃氣管道老化、破損、連接不牢、使用不當等。此外，廚房中的高溫、油煙等環境因素也會對燃氣管道造成損害，增加泄漏的風險。
隨著燃氣普及率的逐年提升，不僅城市中的居民享受到了清潔能源帶來的便利，廣大鄉村地區也加入了燃氣改造的行列。然而，燃氣的普及也帶來了安全隱患，燃氣安全問題成為了社會關注的焦點。尤其是在工商業用氣場所和家庭燃氣使用中，如何確保用氣安全，防止燃氣泄漏引發的火災、爆炸等事故，成為亟待解決的問題。
在工商業用氣場所，可燃氣體傳感器已經成為不可或缺的安全設備。這些傳感器能夠實時監測空氣中的可燃氣體濃度，一旦濃度超過安全范圍，就會立即發出警報，提醒工作人員采取措施，避免事故發生。工采網代理的可燃氣體傳感器，憑借其高精度、高穩定性和快速響應的特點，贏得了市場的廣泛認可，為工商業用戶的用氣安全提供了堅實保障。
與此同時，家庭燃氣安全也日益受到政府和消費者的重視。燃氣泄漏是家庭燃氣使用中最大的安全隱患之一，一旦泄漏不能被及時發現和處理，就可能引發火災、爆炸等嚴重后果。為此，全國各地紛紛出臺了相關政策，鼓勵家庭用戶加裝燃氣泄漏報警器，以提高家庭燃氣使用的安全性。
在眾多的燃氣泄漏報警器中，甲烷傳感器TGS2619憑借其卓越的性能和廣泛的適用性，成為了市場上的熱門選擇。
展開 智能廚房系統受關注 凈菜設備、機器人作用凸顯
在這樣的行業背景下，智能廚房系統給餐飲行業帶來了希望。
外賣團餐市場容量大 智能廚房系統或將代替傳統“后廚”
我國團餐市場容量很大，被稱為餐飲業“最后一片藍海”。據相關統計數據顯示，2017年，中國團餐市場規模達到9000多億元，并以年均超過19%的增長率快速增長。隨著互聯網的發展進入物聯網階段，業內人士認為，廚房(尤其是智能廚房系統)或可能代替傳統意義上的“后廚”在“廚房經濟”領域中占有一些之地。
據悉，某家電廠家推出了自己的智慧廚房系統，主要是打通了凈菜加工、冷鏈配送、智能烹飪到手機點餐、食材溯源等全流程，并且以廚房機器人為核心，借助智能技術和互聯網平臺，為消費者提供營養味美、安全、高效的智能餐飲服務，可以說，通過用物聯網技術、智能化廚房設備重構了未來大廚房的智能生態系統。
業界表示，智慧廚房系統能夠改變傳統餐食制作流程，通過物聯網數據把消費者、凈菜加工車間、廚房機器人等系統及設備連接在一起，之后廚房機器人按照規劃好的菜譜完成餐食制作、出鍋、清洗等動作，這樣既提高了菜品的生產效率，減少當前團餐大量的食品浪費現象，也能保證餐食的加工安全。
餐飲廚房實現智能化 凈菜設備、機器人著實給力
據企業負責人介紹，在智能廚房系統中，凈菜車間、智能廚房機器人、標準化菜譜等一樣都不能少，高自動化的凈菜車間是整個智能廚房系統的樞紐，而廚房機器人是提高生產效率，保證餐食色香味俱佳及品質安全強有力的“法寶”。
筆者獲悉，凈菜生產需要經過分級、分選、切割、清洗、殺菌、保鮮、瀝干等多道工序，且全自動化凈菜加工生產線可以減少過多的人工操作，有效地避免二次污染，不僅保障了食材的安全，還能實現食材標準化、轉運容器標準化、料包標準化。
展開 聊一下汽車電傳電控系統中的安全死穴：實時系統和分時系統
操作系統可以以時間片為單位，輪流為每一個進程/指令進行運算處理，一個系統當中，可能會同時存在很多進程，每個進程都會有處理需求，芯片就是在分時系統的控制下，輪流為每一個進程/指令來輪流處理信息，當進程需要的算力多、優先級高的時候，芯片分時系統分給這個進程的運算時間就多一點。這個分配規則就會導致一種情況，我們玩游戲玩著正嗨的時候卡主了，處理大型WORD文件的時候，鼠標轉圈圈，不聽使喚了，我們叫做死機，這個時候我們只能耐心等待，運氣好，電腦過一會會反應過來，運氣不好，只能強行關機重啟。在出現這種情況的時候，如果是筆記本電腦，我們調用任務處理器查看進程，可能就會發現有的進程達到了100%，而且導致你的電腦風扇狂轉散熱，因為這個時候你的CPU算力都被這個進程占用了，因此出現這一情況。
還是用通俗易懂的方式來和大家說下實時系統，實時系統的操作管理控制邏輯和分時系統剛剛是相反的。
上面我們也說了，實時系統首先保證的是響應效率，CPU芯片運算結果的正確性不僅僅是和程序邏輯性相關，還和運算結果產生的時間有關。控制系統能不能及時響應外部時間的請求，在規定時間內完成對特定事件的處理，并且有效控制所有實時任務能夠協調一致的有序運行，這就是實時系統需要做的事情，再簡化一下就是，必須對進程/指令在一定時間內完成，且保證運算結果的正確及時輸出，進而完成外部設備工作控制。高速行駛的汽車，對所有輸入/輸出反應都有強制的時間需要，滿足不了這一個時間規定，你踩剎車了，他系統死機了和分時系統一樣卡主了鼠標在轉圈這樣的情況出現了，等系統反應過來，汽車恐怕已經在幾百米開外了。
汽車A類安全系統，在設計之初就有強制要求，必須滿足規定的時間相應限制要求，不能滿足相應時間，就無法保證安全和可靠。
展開 
閥井（室）密閉空間安全監測系統：守護城市地下設施安全
閥井（室）密閉空間安全監測系統的應用，不僅提高了地下設施的安全性，降低了事故發生的概率，同時也為城市的安全運行提供了有力保障。在未來，隨著技術的不斷進步，相信這一系統將會更加完善，為城市的可持續發展貢獻更大的力量。
EPB系統功能安全筆記 (19)： 功能安全的認可措施（Confirmation Measures）理解與辨析
本文要點
：ISO 26262將功能安全開發融入了廣為熟知的“V模型”開發流程中。根據系統/軟件/硬件三個層級的劃分，ISO 26262的功能安全開發活動被融入了三個“V模型”之中，如下圖所示。在前面的系列文章中已經對這三個“V模型”中包含的功能安全開發要點進行了說明。
“V模型”中的功能安全開發，截圖來自ISO 26262
做工程項目的朋友都知道，對于一款量產產品，除了完成開發工作以外，還需要對開發產物進行審核，審核通過后方能釋放產品。功能安全開發也是如此。“ISO 26262，part2，功能安全管理”中詳細介紹了功能安全的審核流程和要求，對應的術語為“認可措施，Confirmation measures”。
安全管理流程圖，截圖來自ISO 26262-2018, part2
一個現實的情況是，當讀者實際上去讀ISO 26262中“認可措施，Confirmation measures”相關的解釋和要求時，很容易就被其中包含的三個維度的措施給繞暈了，尤其是結合中文國標GB/T 34590對這三個維度的翻譯更加混淆，如下所示：
Confirmation review (認可評審)
Functional safety audit (功能安全審核)
Functional safety assessment (功能安全評估)
基于此，本文將試圖對“認可措施，Confirmation measures”以及其中包含的三個維度的措施進行辨析，旨在為讀者提供有價值的參考。
Note:
1. 考慮到中文翻譯的混淆性，除非有必要，本文接下來將使用英文概念進行描述。
2.
展開 特斯拉Autopilot系統安全研究
智遠程轉向控制
在本節中，我們將介紹 APE 單元如何與 EPAS（電動助力轉向）單元一起實現轉向系統控制。此外，由于我們已經獲得了 APE 的 root 訪問權限，我們將演示如何遠程影響 EPAS 單元以控制特斯拉汽車在不同駕駛模式下的轉向系統。
APE是特斯拉高級駕駛輔助系統的核心單元。它負責汽車在輔助駕駛和自動泊車模式下的轉向系統控制和電子速度控制。據我們所知，這些先進的輔助駕駛功能是基于高級視覺和汽車總線（以太網、CAN、LIN、FlexRay）系統。
CAN總線系統
圖6 APE的CAN總線系統
通過對APE中與CAN總線相關的一些服務(canrx、cantx等)進行逆向工程，初步了解了APE CAN總線系統的網絡結構。如圖6所示，APE集成了兩個CAN-Bus接口(CAN0和CAN1)，通過CAN1與雷達互連。為了冗余機制或其他安全考慮，CAN0和LB一起連接到私有CAN總線。
此外，由于域隔離，APE與LB單元共享一個邏輯CAN(稱為APE2LB_CAN)總線，用于與PT(動力總成)和CH(底盤)CAN總線通信。
對于特斯拉汽車，轉向系統可由底盤 CAN 總線上的 EPAS 單元控制。雖然有了APE的系統的完全接入，但顯然我們需要打破APE的CAN總線系統的一些安全機制障礙，比如冗余CAN總線、CAN消息計數器和域隔離。
我們主要關注 cantx 服務，它接收來自視覺系統的中間信號，然后將信號轉換為車輛控制命令。這些命令將被封裝到特殊的 CAN 消息（APE2LB_CAN）中，并通過 LB 單元轉發到 PT/CH CAN 總線。
展開 淺談系統安全架構設計
對于一個系統，架構設計通常決定了該系統的整體性能表現，而功能安全標準對架構設計的要求及安全分析方法論引用比較復雜，如何在系統設計之初，合理并充分的考慮其安全設計成為了當前很多同行在做安全設計的一個難點。
筆者從事功能安全領域工作八年有余，有過多家外企合資企業的三電系統，ADAS系統相關產品的安全開發設計經驗。此次受SESETECH安全技術論壇邀請，結合個人經驗分享一下對系統安全架構設計的淺薄理解，希望能夠解決部分同行對于安全架構設計的痛點。限于個人認知，此文僅供各位同行交流討論，不針對任何企業或者產品安全提出設計建議。
內容框架：
安全架構設計必須了解的術語及安全方法說明
E-GAS三層架構的理解及使用約束
ADAS系統安全架構設計及安全等級的分解
02
安全架構設計必須了解的
術語及安全方法說明
在ISO 26262的第三部分，第四部分及第九部分，提到了很多關于系統或者相關項的安全術語，包括故障類型判斷，安全分解策略，故障控制/避免措施，等。如何正確地理解并應用這些術語及背后的方法論，對于安全架構設計尤為重要。本文主要針對涉及到系統安全架構設計的必要術語進行一些系統性闡述，幫助大家理解其中關系。
故障控制措施（Fault control）
和故障避免措施（Fault avoidance）
在功能安全標準或者一些教學中，經常會提到系統性失效和隨機硬件失效兩個概念作為電子電氣系統的兩大失效來源。
展開 集成安全帶系統模型開發 ￥200
目的是開發一個 FE 模型，該模型代表最近型號乘用車的帶有集成安全帶的座椅。有限元模型是使用 LS-DYNA 軟件開發的，并使用適當的 ATD 模型進行動態碰撞模擬。 進行了靜態測試以評估座椅變形和潛在的失效機制，以評估高強度前后碰撞碰撞中的乘員運動學和傷害。 所有測試數據，連同座椅拆卸測量和組件測試。
附件為
數值模型與實體結構：
乘員運動學和傷害分析：
自動駕駛系統安全隱患分析
發現5:構建錯誤、崩潰、邏輯錯誤和GUI錯誤是AV系統中最頻繁發生的領域獨立錯誤之一，構建錯誤占16.23%，崩潰為10.62%，邏輯錯誤為11.42%，GUI錯誤為7.82%。
發現6:有明顯安全或安全癥狀報告的錯誤很少發生，只占AV錯誤的1%。
4. 不同現象出現的頻率
問題3:每個根源會產生什么樣的錯誤癥狀？
涉及許多代碼的錯誤算法實現導致所有8種癥狀，直接影響車輛的駕駛，并導致我們的分類方案中所有20種癥狀中的16種。
發現7:常見的原因是涉及編譯、構建、兼容性和安裝（配置）的錯誤配置
不正確的配置導致了各種各樣的錯誤癥狀，20個配置中有13個，其中絕大多數導致了構建錯誤，
發現8:錯誤分配或初始化導致的錯誤在兩個AV系統中相對經常發生，
發現9:變量、條件語句或條件邏輯的分配不正確會導致20個AV錯誤癥狀中的16個。
發現10:并發性和內存濫用導致的錯誤癥狀相對較少，即499個錯誤中的21個（4.21%）。
5.在不同組件中出現bug的頻率
問題4:AV組件在多大程度上包含錯誤？
在這兩個系統中錯誤最多的核心AV組件是“規劃、感知”和本地化——從大多數錯誤排序到最少，分別有135個（27.05%）、83個（16.63%）和57個（11.42%）。
發現11:許多錯誤不會發生在AV系統的特定領域的核心功能中
發現12:規劃組件既有大量的缺陷，且表現出許多癥狀（駕駛缺陷的62.14%）。
6.在不同組件中出現的bug現象
問題5:自動駕駛組件在多大程度上出現錯誤癥狀？
展開 汽車安全氣囊系統
汽車安全氣囊系統
談安全系統設計中的冗余技術
在安全系統設計中，為防護硬件隨機性故障造成的功能失效，會用到不同于一般電子產品的設計方法，這些設計方法在功能安全標準如IEC61508、ISO26262有推薦的方法列表，根據電子系統的不同組成部分，可以應用不同的設計方法。本文來談談應用比較多的冗余技術，具體有硬件冗余、信息冗余、軟件冗余。
硬件冗余：
硬件冗余是將多個硬件單元復制作為一個整體來提供功能。從組成部分來看，多個硬件單元可以是相同的，也可以是不同的，如使用相同的硬件，但是操作系統和應用不同，或者只有應用不同的。從最終輸出來看，可以沒有獨立的表決器，由其中一個處理單元準備輸出，也可以有獨立的表決器。下面介紹幾種典型的冗余架構：
主/從控制架構：以一個計算單元作為主控制輸出，另一個計算單元作為從控制。在下面的架構中，主控制單元和從控制單元都對輸入數據進行處理，并進行互相交互的校核，當從控制單元檢查主控制單元的輸出存在故障時，對主控制單元進行復位。該架構中當從控制單元的檢查存在時間上的延遲，需要對故障輸出的延遲時間影響增加分析。
雙核鎖步架構：芯片內的雙核鎖步架構冗余技術，每條CPU指令都由兩個處理器獨立地執行，每個處理器讀取、寫入數據后執行下一條指令，主處理器控制總線，從控制器控制一個監控器，當兩個處理器發生不一致時，監控器用來使芯片輸出導向安全，輸出報警給外部的監控芯片。為了防止外部瞬態的電磁干擾，兩個處理器在執行的時序上采用分時執行的方法。
NooM架構：由兩個硬件計算單元構成的2oo2架構，由2個以上的計算單元可以構成2*2oo2或2oo3架構。2oo2架構能檢查單個單元的故障，但是無法容錯。
展開 基于功能安全的示例AUTOSAR軟件系統
來源 | 汽車ECU開發
功能安全是一個在項目開始階段就要引入的話題，它對于整個系統的設計都會有影響，如今AUTOSAR已經運用到了絕大多數汽車ECU當中，AUTOSAR的標準規范里同樣有功能安全相關的說明。
AUTOSAR本身并不提供完整的安全解決方案，項目本身仍需要遵從ISO26262的規定來達到期望的安全等級設計，但AUTOSAR提供功能安全措施與機制，來支持實現系統所必要的功能安全。
01.簡介
AUTOSAR提供一個Use Case文檔，以示例的方式來幫助開發人員了解如何運用AUTOSAR實現相關的功能安全功能。
本示例基于車輛前大燈管理的功能，集中介紹在ISO26262定義的框架內，和AUTOSAR部分相關的功能安全內容，本文可以作為AUTOSAR方法論中安全相關分析的基本指導，但仍有很多諸如軟件安全需求或安全分析測量的示例等細節無法覆蓋到，需要開發人員在后續設計開發步驟中完成。
本示例將包含以下話題：
功能安全概念
系統層面的技術要點
ECU層面的技術要點
AUTOSAR基礎軟件層面的功能安全
02.
系統架構
大體架構
整體架構如上圖，我們的功能核心是車前燈管理，ECU還會和車燈開關，點火鑰匙，HMI，車燈等儀器或執行機進行交互，在車前燈管理ECU當中，我們選取近光功能來進行講解。其他諸如霧燈，示寬燈等等功能都不在本文討論范圍之內。
由于和功能安全相關，作為降級（后備）功能的日間行車燈也會被加入到本文當中，當然，日間行車燈的具體控制功能本文不會進行涉及。
03.
展開 針對智能駕駛的預期安全系統架構
通過充分考慮安全風險的來源，系統地實施功能安全、信息安全、SOTIF等安全技術，可以確保自動駕駛實現整體安全，相關自動駕駛汽車實現規模化應用。
提出的自動駕駛汽車的預期安全系統是基于國際上正在實施的 SOTIF 技術標準的發展。該國際技術標準是首個自動駕駛汽車安全技術標準，對自動駕駛汽車系統安全技術的開發和驗證具有重要的指導意義。
m+p 國際公司為美國Y-12 國家安全系統提供了基于VXI-LXI標準的振動控制和模態測試系統
德國m+p國際公司與位于美國田納西州的Y-12國家安全中心簽署了兩套基于VXI-LXI標準的振動控制（VibControl）和模態測試系統（SO Analyzer）的升級合同，實現了無硬盤電腦技術的應用。
最初于2003年安裝的系統，證明了數據采集和分析可以在一臺通過網絡啟動的無硬盤計算機上穩定運行，試驗設定的參數和結果以加密的形式發送并保存到一臺安全的遠程中央計算機上。
最新簽署的升級合同，將EX2500以太網零槽控制器和擁有24位數字AD、采樣率為102.4KHz的數字化儀VT1436與VibControl和SO Analyzer軟件整合運用于Y-12國家安全系統的無盤電腦環境中。EX2500零槽控制器的應用，使得無盤系統可以直接連接到安全的中央服務器，減少了PC工作站的工作量，提高了試驗效率。
這一應用技術完全得益于基于VXI總線平臺的模塊化設計：VibControl振動控制軟件和SO Analyzer模態分析軟件可以基于VXI硬件前端并列運行，這樣既節省了成本也節約了空間。
詳情請參閱2003年10月bwx tymes通訊上發表的文章，該文章詳細敘述了客戶對此項目的評估和運用無盤電腦技術帶來的優勢。
如需了解更多關于m+p詳細信息，請登陸www.mpihome.com，或與我們聯系：
德國m+p國際公司北京代表處
地址：北京海淀區學清路38號金碼大廈B座1006室
電話：010-82838698
傳真：010-82838998
郵箱：yaqin.yu@mpihome.com
德國m+p國際公司簡介
今天，德國m+p國際公司作為全球范圍內高品質試驗測試方案的供應商而為大家所熟知。公司成立于1980年，源于德國漢諾威大學力學系。公司成立之初業務主要集中在結構動力學和應用力學的工程咨詢項目。
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