RFID標簽技術在家庭安全系統(tǒng)中的應用分析

為了簡化安裝和操作，現代家庭安全系統(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，以及家中敏感區(qū)域如藥品容器、保險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，但它需要復雜的圖像處理和分析來檢測未經授權的活動，同時這也引起了對隱私的擔憂。傳統(tǒng)的運動傳感器解決了隱私問題，但是它們需要電源和支持電子設備，這增加了產品的BOM成本。此外運動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，攝像頭和運動傳感器需要專業(yè)安裝，這使其對許多成本敏感的應用而言并不劃算。

這種設計理念提出了一種更適合許多消費者和小型企業(yè)需求的替代解決方案：使用RFID標簽技術來實現低成本、無電池且易于安裝的家庭安全系統(tǒng)。

RFID標簽可以用作一系列強大安全傳感器的基礎。將RFID標簽與簧片開關集成在一起，就可以制成運動傳感器。同樣，可以利用簧片開關代替震動開關來制造震動傳感器。在這兩種情況下，傳感器開關都連接在天線和RFID芯片的兩端之間。在此配置中，根據開關的ON或OFF狀態(tài)啟用或禁用RFID標簽的操作。

圖1使用RFID標簽的安全監(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。裝有運動傳感器的RFID標簽可以貼在窗戶、門和保險箱上，而震動傳感標簽可以貼在急救箱上。商用RFID閱讀器具有兩個功能：a）檢測由其運動或震動傳感開關進入活動狀態(tài)的任何傳感器；b）還會用低功率RF輻射覆蓋該區(qū)域，為標簽激活供電。由于每個RFID標簽都有其自己的唯一ID，因此RFID閱讀器會識別檢測到的活動事件發(fā)生在哪里。一旦捕獲到活動數據，就可以將其傳輸到云端進行分析，并在適當時通過智能手機或電子郵件發(fā)警報通知用戶。

傳感器工作原理

圖2中的功能圖說明了震動傳感器和運動傳感器的工作原理。

圖2

震動傳感器由RFID芯片、天線和震動傳感器（a）組成。在正常（不受干擾）狀態(tài)下，金屬球會使震動傳感器（b）的兩個觸點短路。當傳感器受到干擾時，其金屬球不再使兩個觸點短路，從而使天線能夠接收RFID芯片的功率并傳輸其信號（c）。

運動傳感器由RFID芯片、天線和簧片開關（d）組成。在正常狀態(tài)下，簧片開關由附近粘貼的一塊磁鐵保持在ON狀態(tài)。這會使天線短路，從而阻止RFID芯片接收電能（e）。卸下磁鐵后，簧片開關轉換為OFF狀態(tài)，從而激活RFID設備（f）。

震動傳感器

如前所述，震動傳感器由RFID芯片和天線組成，如圖2a所示。震動開關由一個空腔和一個在內部滾動的微小金屬球組成。當震動開關直立放置時，金屬球滾動到兩個導電觸點上，該導電觸點從空腔中伸出，形成一條導電路徑（如圖2b）。如果傳感器朝另一個方向傾斜，則觸點將斷開，從而成為檢測運動或方向的簡單方法。

當用作安全傳感器時，震動開關連接在天線的兩端之間并直立放置，以使它們在其無源位置短路。所產生的短路破壞了RFID芯片和天線之間的阻抗匹配，從而阻止了RFID標簽輻射信號。

如果震動傳感器傾斜，則金屬球將從觸點上移開，從而使RFID標簽能夠接收功率并輻射信號，然后由RFID閱讀器讀取該信號。

運動傳感器

圖2d中所示的運動傳感器系統(tǒng)由一個RFID芯片、一個天線、一個簧片開關和一個磁鐵組成?；善_關在密封的玻璃腔中由兩個鐵磁柔性金屬簧片觸點組成。開關的兩個觸點通常是斷開的，直到磁場的存在導致它們閉合（圖2e）。當傳感器移出磁鐵附近時，其觸點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簽已被移動。

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

靜默傳感器，智能系統(tǒng)

由于每個RFID標簽都有其自己的唯一ID，因此可以將其與要監(jiān)視的特定對象或位置相關聯(lián)。RFID閱讀器或基于云的安全應用系統(tǒng)可以使用此信息來了解有關事件的性質，包括識別可能的入侵者數量、它們所在位置以及對它們的活動進行一些推斷。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誤警報的數量。

RFID技術是一種很有潛力的工具，它可以創(chuàng)建強大、可靠和低成本的安全系統(tǒng)。標簽易于安裝，不需要電池，可確保其長期可靠性。但是，在實際應用中，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。而進一步的商業(yè)化還需要開發(fā)“智能” RFID閱讀器，以便可以對RFID標簽產生的活動至少進行第一層處理。

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