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碳”本求源 “ 浴”众不同:“2023年中国热水器行业高峰论坛

机遇已至·变革将至:2023年中国空调行业高峰论坛成功召开

中国家用电器研究院应用技术研究所副所长赵鹏

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赵鹏

2021-07-20 14:58:55  

作者:    

来源: 环球家电网


赵鹏:各位来宾,各位领导,下午好,我是来自中国家用电器研究院智能研究中心的赵鹏。非常高兴能够借今天论坛的主题将我们在智能家电领域安全方面的工作与大家分享。
    第一、智能化时代家电带来美好生活。
    这几年大家都在说智能,智能或者人工智能这个词首次出现是在1956年,标志着其作为一个研究领域的正式诞生。其后60多年来,人工智能的发展潮起潮落,但是制造具有智能的机器一直是人类的重大梦想,现在恰逢人工智能第三阶段的增长爆发期,随着大数据的集聚,理论算法的革新,以及计算能力的提升,人工智能在越来越多应用领域发挥了重要的作用。
    在家电行业,我们说智能化技术推动了家电产品的转型升级,我们以厨电为例,厨电早期的时候,最早中国人家里做饭是一个灶台,一个大铁锅,家里做饭的主要工具,做饭相当劳神费力。上个世纪80年代后期,中国家庭开始有了厨电,当时最早是电饭煲,之后是灶具,吸油烟机,这些半自动化产品将人们从做饭的烦琐中解放出来,后来的智能化技术不断的加入到各种厨电产品中,同时涌现出各种创意厨电,智能化产品在家里开始出现了,我们可以看到,能够感知油烟,并主动开启的吸油烟机,能够语音交互并控制的微波炉,能够具有云菜谱甚至可以做DIY食谱的电烤箱等等,另外还有一些厨电甚至可以主动给用户推送健康的食谱和营养禁忌,这些都是智能化技术在厨电中的应用。未来我们期望的是家电机器人化,家电可以无所不在,和人直接交流,甚至不需要交流主动服务。
    家电转型升级整个过程可以分为三个阶段,单品智能化升级,系统化智能化升级和智能化解决方案,而智慧生活则是终极发展目标。当前,我国家电行业的智能化进程在处于第一节但向第二阶段的过渡期,过去几年是单品智能化的爆发期,同时也是各种单品互联互通的孕育期,未来几年将是系统智能化,多场景应用联动的增长期,这是逐步发展升级的过程。
    从智能家电到智能家居到智慧生活,不止是家电行业,现在各行各业在消费品领域努力打造融合各种生态资源的智慧生活大生态体系,力图使用户在各种场景下的生活变的更加简单,努力增强人们的幸福感和满足感。
    第二、介绍智能家电安全评价体系的构建。
    尽管发展速度很快,但我国智能家电产业当前发展并不成熟,一方面,相关行业标准并不健全,部分企业从传统家电向智能家电转型过程中,经验不足,产品设计不合理,或者缺乏充分的安全评估,这使市场上家电产品的质量参差不齐。另一方面,智能家电涉及的技术比较广泛,系统集成度高,从业者既有传统家电厂商,也包括互联网通讯行业的集成商,大家虽然擅长各自领域的技术,但随着产品交叉融合及网络化互联互通,会在安全性,可靠性,及互联互通等方面出现新的问题,甚至存在新的安全隐患。急需对产品加强系统化,理论化,整体化的质量监管。
    现在简单看看智能家电可能存在的安全风险和安全隐患,家居中的各类家电产品,除了因产品本身材料,结构设计,软硬件功能失效引起的安全风险外,还可能因为网络远程操作,互联互操作等带来产品的安全风险和功能风险,如果这些风险得不到及时的评估和合理的处理,有可能透过产品传导给用户,使用户处在危险状态,甚至造成人身伤害。几年前,黑客大会多次演示了黑客可以远程通过网络修改电烤箱的最高温度设置,可以让洗衣机通过远程操控让最高转速突然转动等等,这些操作都会给人身财产造成伤害。图中所示的智能家电产品可能存在的风险,其中,本地安全问题与网络安全问题在网络工作条件下是可以相互影响的,智能家电本地安全包括了设备安全和功能安全,其风险主要来自于产品本身,会造成用户的直接人身财产伤害,而网络安全的风险主要来自网络,除了给用户带来直接的数字资产,或者数字信息泄露和一定的资产损失外,也会间接影响产品的功能安全和设备安全。
    智能家电的安全需求主要包括设备安全,功能安全和网络安全,无论是本地也好,网络也好,大概是这三个方面。构建“三位一体”的安全评价体系,对于保障智能家电产业健康有序发展,以及保护用户人身财产安全具有积极而重大的意义。具体从三方面安全需求来阐述这方面构建的主要内容。
    安全评价体系:
    1、设备安全,设备安全就是我们通常所说产品安全,属于传统安全范畴,其目的是用户人身财产安全防护,各类设备的安全标准略有差异,但安全原则和主要内容是类似的,评估内容包括了电机,高温,着火,机械伤害等,评估的目的要确保智能家电中不存在上述所列举的各种不可接受的安全风险。
    在冰箱、空调、洗衣机、微波炉、烤箱功能型家电中要遵循GB4706的家电标准,对于电视机、音箱等要遵循GB8898和GB4943.1。灯具等遵循GB7000。需要提醒大家注意的是,如果是由多类设备交叉融合形成的产品,就需要综合考虑运用多个标准来对设备和产品进行统一的整体评估。如果是冰箱的话,可以看到,对冰箱设备评估除了使用GB4706.1和GB4706.13,还要兼顾这些标准之间存在的标准差异,根据产品的实际工作环境,选取最不利的工作要求进行综合评估,我感受最深的是当年做一个烟机的测试,在正常测试的时候都没有问题,但实际上烟机能够有一个人机交互,可以提供健康的菜谱,给用户指导,一边看着菜谱的操作一边做饭,有多媒体平板电脑,还有WIFI的通讯模块,这些东西一般来讲,绝大多数的工作范围恩不高于50度,而家电产品,尤其烟雾机,有可能在工作环境下达到60-70度,一般情况下WIFI会死掉,多媒体平板电脑在60、70度会不会死机,我没碰到过。对于信息类产品,我们要选取常用的4706和4903的标准中的最严格标准进行考核。
    2、功能安全。功能安全是指采用电器电子确保智能家电中不存在不可接受的安全风险,这些风险也包括了温度类风险,机械伤害,着火,爆炸等等,这些功能由于受成本限制,材料限制和产品整体的大小限制,越来越从硬件变成了软件,依靠控制来实现。
    功能安全的评估对象主要是智能家电产品的控制系统,包括了传感处理部分,包括执行机构,主要是对产品的内部电路,软件进行分析评估,进而进行必要的实践验证。评估的目标是确保智能家电的安全可靠,包括动作性能的可靠性和结构合理性,来确保产品不出现产生用户拥护和环境的安全风险。如果拿手机控制一个智能家电,储能厨电,在网络工作环境下,产品的工作场景发生了变化,产品评估安全反额从某个多个产品拓展为多个系统组成的场景,例如刚才提到的我们使用一个手机操控一个智能烟机,手机APP五,云平台,将组成一个系统,这个系统共同来完成远程控制操作,这其中控制水平由手机发出,经由网络到云平台再到智能烟机,通讯数据的完整性和保密性会直接影响远程控制功能的可靠性,黑客可能做一些控制,这个控制与刚才所说的有关,数据被截留了,重放,或者被逆命重发,甚至数据会丢包,误码,会引起一些误动作,由原来做过一款烟机,001分别代表开机和关机,纯属过程中001变成01了,收到一个指令跟本机创造冲突的话,还是把这个指令扔了,没有有一个回馈。
    3、网络安全。网络安全最早是用于保护数字化资产,现在在智能家电应用中,还可能会影响产品的设备安全和功能安全。网络安全除了依赖于产品自身,尤其是产品上的通讯模块之外,还依赖于远程控制终端及上面运行的APP软件,以及云服务平台。另外,还涉及到三者之间的身份甄别,通讯保护,代码安全,固件安全,用户管理,存储管理等过程,网络安全涉及的内容比较多,而网络安全恰恰是当前我们家电行业中对于智能家电安全评估中所最欠缺的,网络评估内容要求使智能家电要有能够抵御各种攻击威胁,保证在其过程中数据的保密性,完整性和可用性,现在家电行业正在制订智能家电的安全通讯要求,对于家电行业大家普遍的认识,整机作为一个整体来考量,而对于网信办的专家认为把颗粒度一直打到模块级,WIFI与主机板之间的通讯,如果认为是可以加密,可以截留的,也认为不安全的产品,我们在网络安全方面能把网络安全做到多大,目前这个标准还没有最终的成稿,估计是到今年年底将成为第一稿,到时候再拭目以待。
    对于网络安全的评估标准,企事业比较简单,目前仅2017年国家半部的中华人民共和国网络安全法,这项法规对网络设备和网络服务的安全提出了要求,但是专门针对智能家电的网络要求方法目前还没有相应国家标准。
    针对网络安全,目前还没有相关国家标准,但是家电院在几年前针对网络安全中通讯数据的完整性和通讯成功率开展了相关的研究和实践,可以从通讯带宽变化,时延,丢包,误码等纬度来评估产品的性能,这方面的工作在前期开展了几年,相关的智能家电产品等国家标准在申请立项过程中。
    在网络工作环境下,家电的工作场景发生了变化,将会给整机产品带来功能安全和网络安全的风险,尤其是特定的网络安全问题,有可能会使整机产生危险,或者是造成家居设备连豆的安全功能失效,要求我们一方面既要从设备安全,功能安全和网络安全三个独立的纬度去评估产品和系统,要求我们要将这三者有机的结合起来,进行综合化的评估,只有这样才能在一定程度上保证智能产品安全可靠的运行,安全风险各种各样,不胜枚举,我们做完这些内容,只能在一定程度上保证智能家电具有一定的安全性。
    第三、介绍智能家电通信可靠性的测试与评价。
    网络安全现在看来是一个智能家电的应用基础,越来越多智能产品都是通过网络来获取云平台的技术支撑,做各种智能和应用,如果家智能家电通信软件自身存在缺陷,或者在整个通信过程中通信质量出现问题,有可能引起数据传输的误码,或者产品内部的误动作,有可能给企业和消费者造成巨大的损失。
    在几年前,中国家用电器研究院在智能家居行业率先提出了智能家电通信可靠性测试评价分子,揭示了影响产品通信性能的关键因素,测试评价方法包括了基本通信测试,网络仿真测试,电磁兼容干扰测试和环境测试,典型场景应用测试。
    基本通信测试,测试时要将智能产品置于暗室中,智能家电助在正常工作模式或者测试模式,并保持连续通信状态,测试成功率,这项测试是最基本的通信测试,在整个暗室内的网络环境比较纯净,如果不能满足标准的最低要求,后面四项测试就不用做了。
    第二、网络仿真测试,负责网络场景包括通信时延,丢包,误码等等,为此,家电院专门建立了网络仿真测试平台,可以为整个测试提供稳定的网络背景和环境。
    第三、电磁兼容干扰测试,目前一共10项,考核在这10项内容干扰条件下,智能家电通信质量是否满足标准要求,来判断每项测试通过与否。
    第四、环境测试,环境测试的项目有5项,实验的时候是考核智能家电在特定的温湿度条件下的性能,如果是大的冰箱之类的要搁到布井试验箱。考核在此过程中智能家电的通信成功率。
    典型场景的应用测试,这项测试是智能家电置于智能家电场景中,我们做过一款测试,他们企业把通信模块和主控模块送过来我们做开发,整个测试没有问题,之后将整个方案给企业,企业将整机做完了,这个产品在社会上卖出去之后,在反馈过程中,很多用户反馈通过手机APP无法察看到推送的产品状态,后来我们也做了产品的后续追踪,发现为什么呢?因为这个小厨宝普遍装到水盆下面了,把WIFI的信号屏蔽掉了,主动向APP发送使用状态和滤芯状态的时候,网络情况不好,很多信息直接PASS掉了,这个情况实际上,以后我们也引以为鉴,除了要做产品通信及通信相关部件的测试之外,实际要想整机置于环境家居下做测试,电热水器也是类似的,热水器一般放在卫生间或者厨房,网络信号也不是非常好。在这里,我们中国家用电器研究院专门建立了一个家居仿真的环境,测试的时候,将智能家电选取其中一个最合适的场景,保证家电所处的工作模式和工作状态来测试过程中的通信成功率。
    经过上述五方面的测试,可以得出单向通信成功率,再根据公式计算得出综合成功率,同时结合产品的通信参数和测试环境的网络参数,来共同最合评估智能家电的通信可靠性,以及智能家电在不同工作环境下的通信质量。
    以上就是在智能家电通信可靠性方面做的工作。我今天的介绍就是这些。谢谢大家!
       


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