無需視頻監(jiān)控或加速度傳感器，RFID技術(shù)也能助力家庭安防

為了簡化安裝和操作，家庭安全系統(tǒng)必須能夠無線監(jiān)控，這包括監(jiān)控周邊安全、入侵檢測，以及家中敏感區(qū)域的安全，如藥箱、保險(xiǎn)箱或其他貴重物品藏匿處。

雖然視頻監(jiān)控是可能的，但它需要復(fù)雜的圖像處理和分析來檢測未經(jīng)授權(quán)的活動，同時(shí)也引起了對隱私的擔(dān)憂。傳統(tǒng)的運(yùn)動傳感器雖然消除了隱私問題，但它們需要電源和系統(tǒng)，這增加了產(chǎn)品的BOM成本。運(yùn)動探測器還需要某種有線或無線接口將傳感器的輸出中繼到云端。在許多情況下，攝像機(jī)和運(yùn)動探測器還需要專業(yè)的安裝，這使得它們對于許多成本敏感的應(yīng)用來說不合算。

以下的設(shè)計(jì)理念提出了一種更適合消費(fèi)者或小企業(yè)的替代解決方案：使用RFID標(biāo)簽技術(shù)實(shí)現(xiàn)低成本、無電池、易于安裝的家庭安全系統(tǒng)。

RFID標(biāo)簽可作為一系列安全傳感器的基礎(chǔ)。通過將射頻識別標(biāo)簽與簧片開關(guān)集成，可以制作出運(yùn)動檢測器。同樣，可以用簧片開關(guān)代替沖擊開關(guān)來開發(fā)沖擊事件檢測器。在這兩種情況下，傳感器開關(guān)連接在天線的兩個(gè)端子和RFID芯片的兩個(gè)端子之間。在此配置中，可根據(jù)開關(guān)狀態(tài)啟用或禁用RFID標(biāo)簽的操作。

這些傳感器為圖1所示的安全監(jiān)控系統(tǒng)，提供了一個(gè)低成本、緊湊的解決方案。裝有運(yùn)動傳感器的RFID標(biāo)簽可以貼在窗戶、門和保險(xiǎn)箱上，而震動感應(yīng)標(biāo)簽可以貼在藥箱上。商用RFID讀卡器有兩個(gè)功能：A)它檢測由其運(yùn)動或震動感應(yīng)開關(guān)進(jìn)入活動狀態(tài)的任何傳感器b)讀卡器還向該區(qū)域注入低功率射頻能量，當(dāng)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，所以RFID閱讀器知道檢測到的活動發(fā)生在哪里。一旦捕獲，活動數(shù)據(jù)就可以傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行分析，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候通過智能手機(jī)或電子郵件警報(bào)通知用戶。

圖1：帶RFID安全監(jiān)控設(shè)置的房間

傳感器工作原理

圖2：功能圖說明了沖擊傳感器和運(yùn)動傳感器的工作原理。

沖擊和運(yùn)動傳感器的功能圖，圖2沖擊傳感器由RFID芯片、天線和沖擊傳感器(A)組成。在正常(未受干擾)狀態(tài)下，金屬球使沖擊傳感器(b)的兩個(gè)觸點(diǎn)短路。當(dāng)外界變化引起傳感器變化時(shí)，它的金屬球不再使兩個(gè)觸點(diǎn)短路，從而允許天線接收射頻功率，并傳輸信號(c)。運(yùn)動傳感器由射頻識別芯片、天線和簧片開關(guān)(d)組成。在正常狀態(tài)下，簧片開關(guān)由附近的磁鐵保持在接通狀態(tài)，這會使天線短路，從而阻止RFID芯片接收電源(e)。當(dāng)磁鐵被移除時(shí)，簧片開關(guān)轉(zhuǎn)換到關(guān)閉狀態(tài)，從而啟用RFID設(shè)備(f)。

沖擊檢測器

如前所述，沖擊傳感器由一個(gè)RFID芯片和一個(gè)天線組成，如圖2a所示。沖擊開關(guān)由一個(gè)空腔和一個(gè)在內(nèi)部滾動的小金屬球組成。當(dāng)沖擊開關(guān)豎直放置時(shí)，球滾動到兩個(gè)伸出空腔的導(dǎo)電觸點(diǎn)上，形成一條導(dǎo)電路徑(圖2b)。如果傳感器向另一個(gè)方向傾斜，則觸點(diǎn)斷開，這是檢測運(yùn)動或方向的簡單方法。當(dāng)用作安全傳感器時(shí)，震動開關(guān)連接在天線的兩個(gè)端子之間并垂直放置，以便在被動位置使它們短路。由此產(chǎn)生的短路破壞了RFID芯片和天線之間的阻抗匹配，阻止RFID標(biāo)簽發(fā)射信號。如果震動傳感器傾斜，金屬球會離開觸點(diǎn)，使RFID標(biāo)簽接收電源并發(fā)射信號，然后由RFID閱讀器讀取。

運(yùn)動傳感器

圖2d所示的運(yùn)動傳感器系統(tǒng)由RFID芯片、天線、簧片開關(guān)和磁鐵組成。簧片開關(guān)是由兩個(gè)鐵磁柔性金屬簧片觸點(diǎn)組成的密封玻璃腔。開關(guān)的兩個(gè)觸點(diǎn)常開，直到磁場的存在使它們閉合(圖2e)。當(dāng)傳感器移出磁鐵附近時(shí)，其觸點(diǎn)會恢復(fù)到圖2f中所示的原始打開狀態(tài)，從而啟用RFID芯片并提醒讀卡器標(biāo)簽已移動。如圖1所示，在圖1中，帶有簧片開關(guān)的RFID標(biāo)簽貼在窗戶上，磁鐵貼在RFID標(biāo)簽附近的墻上。當(dāng)窗口關(guān)閉時(shí)，磁鐵將簧片開關(guān)保持在關(guān)閉位置，從而關(guān)閉天線并保持芯片關(guān)閉。當(dāng)車窗向上或向下移動時(shí)，磁鐵不再足夠靠近，無法保持簧片開關(guān)閉合。此時(shí)，簧片開關(guān)恢復(fù)到打開位置，RFID標(biāo)簽激活。

傳感器，智能系統(tǒng)

由于每個(gè)RFID標(biāo)簽都有自己唯一的ID，所以它可以與被監(jiān)視的特定對象或位置相關(guān)聯(lián)。RFID閱讀器或基于云的安全應(yīng)用程序可以使用這些信息來更多地了解事件的性質(zhì)，包括識別可能的入侵者的數(shù)量、他們的位置以及對他們的活動做出一些推斷。這樣的分析也可以減少由寵物或其他善意干擾引起的錯誤警報(bào)的數(shù)量。

射頻識別技術(shù)是一個(gè)很有前途的工具，用于創(chuàng)建健壯、可靠和低成本的安全系統(tǒng)。標(biāo)簽易于安裝，不需要電池，確保了長期的可靠性。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，必須注意確保RFID讀卡器的位置能夠完全覆蓋監(jiān)視區(qū)域。商業(yè)化還需要開發(fā)“智能”RFID閱讀器，該閱讀器至少可以對RFID標(biāo)簽產(chǎn)生的活動進(jìn)行第一層簡單處理或分析。