家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)使用RFID標(biāo)簽

為了簡(jiǎn)化安裝和操作，現(xiàn)代家庭安全系統(tǒng)必須能夠無線監(jiān)控其環(huán)境。這包括監(jiān)控周邊安全、入侵檢測(cè)，以及家中敏感區(qū)域如藥品容器、保險(xiǎn)箱或其他貴重物品藏匿處的安全性。

雖然視頻監(jiān)控是可行的，但它需要復(fù)雜的圖像處理和分析來檢測(cè)未經(jīng)授權(quán)的活動(dòng)，同時(shí)這也引起了對(duì)隱私的擔(dān)憂。傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)傳感器解決了隱私問題，但是它們需要電源和支持電子設(shè)備，這增加了產(chǎn)品的BOM成本。此外運(yùn)動(dòng)傳感器還需要某種有線或無線接口，來將傳感器的輸出中繼到云端。在許多情況下，攝像頭和運(yùn)動(dòng)傳感器需要專業(yè)安裝，這使其對(duì)許多成本敏感的應(yīng)用而言并不劃算。

這種設(shè)計(jì)理念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)來實(shí)現(xiàn)低成本、無電池且易于安裝的家庭安全系統(tǒng)。

RFID標(biāo)簽可以用作一系列強(qiáng)大安全傳感器的基礎(chǔ)。將RFID標(biāo)簽與簧片開關(guān)集成在一起，就可以制成運(yùn)動(dòng)傳感器。同樣，可以利用簧片開關(guān)代替震動(dòng)開關(guān)來制造震動(dòng)傳感器。在這兩種情況下，傳感器開關(guān)都連接在天線和RFID芯片的兩端之間。在此配置中，根據(jù)開關(guān)的ON或OFF狀態(tài)啟用或禁用RFID標(biāo)簽的操作。

圖1使用RFID標(biāo)簽的安全監(jiān)控

傳感器為圖1所示的安全監(jiān)控系統(tǒng)提供了一種低成本的小型解決方案。裝有運(yùn)動(dòng)傳感器的RFID標(biāo)簽可以貼在窗戶、門和保險(xiǎn)箱上，而震動(dòng)傳感標(biāo)簽可以貼在急救箱上。商用RFID閱讀器具有兩個(gè)功能：a）檢測(cè)由其運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)傳感開關(guān)進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)的任何傳感器；b）還會(huì)用低功率RF輻射覆蓋該區(qū)域，為標(biāo)簽激活供電。由于每個(gè)RFID標(biāo)簽都有其自己的唯一ID，因此RFID閱讀器會(huì)識(shí)別檢測(cè)到的活動(dòng)事件發(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)時(shí)通過智能手機(jī)或電子郵件發(fā)警報(bào)通知用戶。

傳感器工作原理

圖2中的功能圖說明了震動(dòng)傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器的工作原理。

圖2

震動(dòng)傳感器由RFID芯片、天線和震動(dòng)傳感器（a）組成。在正常（不受干擾）狀態(tài)下，金屬球會(huì)使震動(dòng)傳感器（b）的兩個(gè)觸點(diǎn)短路。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RFID芯片的功率并傳輸其信號(hào)（c）。

運(yùn)動(dòng)傳感器由RFID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)由附近粘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）。卸下磁鐵后，簧片開關(guān)轉(zhuǎn)換為OFF狀態(tài)，從而激活RFID設(shè)備（f）。

震動(dòng)傳感器

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)開關(guān)由一個(gè)空腔和一個(gè)在內(nèi)部滾動(dòng)的微小金屬球組成。當(dāng)震動(dòng)開關(guān)直立放置時(shí)，金屬球滾動(dòng)到兩個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)上，該導(dǎo)電觸點(diǎn)從空腔中伸出，形成一條導(dǎo)電路徑（如圖2b）。如果傳感器朝另一個(gè)方向傾斜，則觸點(diǎn)將斷開，從而成為檢測(cè)運(yùn)動(dòng)或方向的簡(jiǎn)單方法。

當(dāng)用作安全傳感器時(shí)，震動(dòng)開關(guān)連接在天線的兩端之間并直立放置，以使它們?cè)谄錈o源位置短路。所產(chǎn)生的短路破壞了RFID芯片和天線之間的阻抗匹配，從而阻止了RFID標(biāo)簽輻射信號(hào)。

如果震動(dòng)傳感器傾斜，則金屬球?qū)挠|點(diǎn)上移開，從而使RFID標(biāo)簽?zāi)軌蚪邮展β什⑤椛湫盘?hào)，然后由RFID閱讀器讀取該信號(hào)。

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、一個(gè)天線、一個(gè)簧片開關(guān)和一個(gè)磁鐵組成?；善_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)組成。開關(guān)的兩個(gè)觸點(diǎn)通常是斷開的，直到磁場(chǎng)的存在導(dǎo)致它們閉合（圖2e）。當(dāng)傳感器移出磁鐵附近時(shí)，其觸點(diǎn)將返回到原始斷開狀態(tài)，如圖2f所示，從而激活RFID芯片并提醒閱讀器標(biāo)簽已被移動(dòng)。

圖1說明了這一點(diǎn)，例如，將帶有簧片開關(guān)的RFID標(biāo)簽固定在窗戶上，而磁鐵則貼在RFID標(biāo)簽附近的墻上。當(dāng)窗戶關(guān)閉時(shí)，磁鐵將簧片開關(guān)保持在閉合位置，從而使天線分流并使芯片處于非激活狀態(tài)。當(dāng)窗戶向外移動(dòng)時(shí)，磁鐵不再足夠靠近，無法使簧片開關(guān)保持閉合。此時(shí)，簧片開關(guān)恢復(fù)到打開位置，RFID標(biāo)簽變?yōu)橐鸭せ顮顟B(tài)。

靜默傳感器，智能系統(tǒng)

由于每個(gè)RFID標(biāo)簽都有其自己的唯一ID，因此可以將其與要監(jiān)視的特定對(duì)象或位置相關(guān)聯(lián)。RFID閱讀器或基于云的安全應(yīng)用系統(tǒng)可以使用此信息來了解有關(guān)事件的性質(zhì)，包括識(shí)別可能的入侵者數(shù)量、它們所在位置以及對(duì)它們的活動(dòng)進(jìn)行一些推斷。這樣的推斷分析還可以減少由寵物或其他良性干擾引起的錯(cuò)誤警報(bào)的數(shù)量。

RFID技術(shù)是一種很有潛力的工具，它可以創(chuàng)建強(qiáng)大、可靠和低成本的安全系統(tǒng)。標(biāo)簽易于安裝，不需要電池，可確保其長(zhǎng)期可靠性。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，必須注意要確保RFID閱讀器安裝的位置能夠完整覆蓋所監(jiān)控的區(qū)域。而進(jìn)一步的商業(yè)化還需要開發(fā)“智能” RFID閱讀器，以便可以對(duì)RFID標(biāo)簽產(chǎn)生的活動(dòng)至少進(jìn)行第一層處理。