為了簡(jiǎn)化安裝與操作，現(xiàn)代家庭安防系統(tǒng)必須要能通過(guò)無(wú)線進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控。監(jiān)控范圍包括外圍安防、入侵檢測(cè)，以及房屋內(nèi)敏感區(qū)域的安防，例如藥品容器、保險(xiǎn)箱或其他貴重物品所隱藏的地方。

盡管可以采用視頻監(jiān)控，但是卻需要通過(guò)復(fù)雜的圖像處理與分析來(lái)檢測(cè)未經(jīng)授權(quán)的活動(dòng)，而且會(huì)引起隱私擔(dān)憂。傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)傳感器可以消除隱私問(wèn)題，但是卻需要輔以電源和支持性電子裝置，因此會(huì)增加產(chǎn)品的BOM成本。運(yùn)動(dòng)探測(cè)器還需要有某種有線或無(wú)線接口，以便將傳感器的輸出轉(zhuǎn)發(fā)到云端。在許多情況下，攝像頭和運(yùn)動(dòng)探測(cè)器需要進(jìn)行專業(yè)安裝，因此對(duì)許多成本敏感的應(yīng)用而言不太經(jīng)濟(jì)。

本設(shè)計(jì)實(shí)例提出了一種更適合許多消費(fèi)者和小型企業(yè)需求的替代解決方案：使用RFID標(biāo)簽技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)低成本、無(wú)電池且易于安裝的家庭安防系統(tǒng)。

RFID標(biāo)簽可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)一系列魯棒的安防傳感器。運(yùn)動(dòng)探測(cè)器可以通過(guò)將RFID標(biāo)簽與磁簧開(kāi)關(guān)集成在一起來(lái)制作。同樣，可以通過(guò)用磁簧開(kāi)關(guān)代替沖擊開(kāi)關(guān)來(lái)制作沖擊事件探測(cè)器。在這兩種情況下，傳感器開(kāi)關(guān)都連接在天線的兩個(gè)端子之間以及RFID芯片的兩個(gè)端子之間。在這個(gè)配置中，RFID標(biāo)簽的工作是根據(jù)開(kāi)關(guān)的ON或OFF狀態(tài)啟用或禁用的。

上述傳感器為圖1所示的安防監(jiān)控系統(tǒng)提供了一種低成本、小尺寸的解決方案。配備運(yùn)動(dòng)傳感器的RFID標(biāo)簽可以粘貼到窗戶、門和保險(xiǎn)箱上，而震動(dòng)感應(yīng)標(biāo)簽可以粘貼到藥盒上。商用RFID閱讀器具有兩個(gè)功能：a）用于檢測(cè)通過(guò)運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)感應(yīng)開(kāi)關(guān)激活的任何傳感器；b）還用于為該區(qū)域提供低功耗RF輻射，而在標(biāo)簽激活時(shí)為其供電。由于每個(gè)RFID標(biāo)簽都有自己唯一的ID，因此RFID閱讀器就知道所檢測(cè)到的活動(dòng)發(fā)生在哪里。一旦捕獲到活動(dòng)數(shù)據(jù)，就可以將其傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行分析，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候通過(guò)智能手機(jī)或電子郵件警報(bào)通知用戶。

圖1：使用RFID標(biāo)簽的安防監(jiān)控。

傳感器工作原理

圖2中的工作原理圖說(shuō)明了震動(dòng)傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器的工作機(jī)制。

圖2：震動(dòng)傳感器由RFID芯片、天線和震動(dòng)傳感器組成（a）。在正常（不受干擾）狀態(tài)下，金屬球會(huì)使震動(dòng)傳感器的兩個(gè)觸點(diǎn)短路（b）。當(dāng)傳感器受到干擾時(shí)，其金屬球不再使兩個(gè)觸點(diǎn)短路，從而使天線能夠接收電能而用于RFID芯片并傳輸其信號(hào)（c）。運(yùn)動(dòng)傳感器由RFID芯片、天線和磁簧開(kāi)關(guān)組成（d）。在正常狀態(tài)下，磁簧開(kāi)關(guān)由附近所貼的一塊磁鐵保持在ON狀態(tài)。這會(huì)使天線短路，從而阻止RFID芯片接收電能（e）。磁鐵脫落后，磁簧開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換為OFF狀態(tài)，從而啟用RFID器件（f）。

震動(dòng)探測(cè)器

如前所述，震動(dòng)傳感器由RFID芯片和天線組成，如圖2a所示。震動(dòng)開(kāi)關(guān)由一個(gè)空腔及其內(nèi)部的一個(gè)滾動(dòng)的微小金屬球所組成。當(dāng)將震動(dòng)開(kāi)關(guān)直立放置時(shí)，球會(huì)滾動(dòng)到兩個(gè)伸出空腔的導(dǎo)電觸點(diǎn)上，從而形成導(dǎo)電通路（圖2b）。如果將傳感器朝另一個(gè)方向傾斜，則觸點(diǎn)就會(huì)斷開(kāi)，這樣就形成了檢測(cè)運(yùn)動(dòng)或方向的簡(jiǎn)單方法。當(dāng)用作安防傳感器時(shí)，沖擊開(kāi)關(guān)是連接在天線的兩個(gè)端子之間并直立放置，這樣就能將它們短路在其無(wú)源位置。所產(chǎn)生的短路破壞了RFID芯片與天線之間的阻抗匹配，從而阻止了RFID標(biāo)簽輻射信號(hào)。如果將震動(dòng)傳感器傾斜，則金屬球?qū)?huì)從觸點(diǎn)上移開(kāi)，這樣RFID標(biāo)簽就能夠接收電能并輻射信號(hào)，然后由RFID閱讀器所讀取。

運(yùn)動(dòng)傳感器

圖2d中所示的運(yùn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)由一個(gè)RFID芯片、一根天線、一個(gè)磁簧開(kāi)關(guān)和一個(gè)磁鐵所組成。磁簧開(kāi)關(guān)在密封的玻璃腔中由兩個(gè)鐵磁柔性金屬簧片觸點(diǎn)所組成。開(kāi)關(guān)的兩個(gè)觸點(diǎn)為常開(kāi)，直到磁場(chǎng)的存在而使它們閉合（圖2e）。當(dāng)將傳感器移到磁鐵作用范圍以外時(shí)，其觸點(diǎn)將返回到初始開(kāi)路狀態(tài)（如圖2f所示），從而啟用RFID芯片并警告閱讀器標(biāo)簽已移動(dòng)。圖1中對(duì)此進(jìn)行了插圖說(shuō)明，例如，將帶有磁簧開(kāi)關(guān)的RFID標(biāo)簽固定在窗戶上，而將磁鐵貼在RFID標(biāo)簽附近的墻上。當(dāng)窗戶關(guān)閉時(shí)，磁鐵使磁簧開(kāi)關(guān)保持在短路位置，從而使天線處于分流狀態(tài)，進(jìn)而使芯片處于非活動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)將窗戶向上或向下移動(dòng)時(shí)，磁鐵遠(yuǎn)離而不足以使磁簧開(kāi)關(guān)保持短路狀態(tài)。此時(shí)，磁簧開(kāi)關(guān)恢復(fù)到開(kāi)路位置，RFID標(biāo)簽就變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。

傻瓜傳感器與智能系統(tǒng)

由于每個(gè)RFID標(biāo)簽都有自己的唯一ID，因此可以將其與要監(jiān)控的特定對(duì)象或位置相關(guān)聯(lián)。 RFID閱讀器或基于云的安防應(yīng)用可以使用這個(gè)信息來(lái)了解有關(guān)事件性質(zhì)的更多信息，包括識(shí)別可能入侵者的數(shù)量、他們的位置，以及對(duì)他們的活動(dòng)進(jìn)行一些推斷。這樣的分析還可以減少由寵物或其他善意干擾所引起的錯(cuò)誤警報(bào)的數(shù)量。

RFID技術(shù)是一種可創(chuàng)建魯棒、可靠且低成本安防系統(tǒng)的有前途的工具。標(biāo)簽易于安裝，不需要電池，因此可確保其長(zhǎng)期可靠性。但是，在實(shí)際應(yīng)用中必須格外小心，以便確保RFID閱讀器的位置能夠完全覆蓋所監(jiān)控的區(qū)域。其商業(yè)化還需要開(kāi)發(fā)“智能”RFID閱讀器，而至少可以對(duì)RFID標(biāo)簽所產(chǎn)生的活動(dòng)進(jìn)行第一層處理。

責(zé)任編輯：lq