使用 RFID 標(biāo)簽進(jìn)行家庭安全監(jiān)控

為了簡(jiǎn)化其安裝和操作，現(xiàn)代家庭安全系統(tǒng)必須能夠無(wú)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)域的安全，例如藥物容器、保險(xiǎn)箱或其他隱藏貴重物品的地方。

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(lái)檢測(cè)未經(jīng)授權(quán)的活動(dòng)，并且還會(huì)引起對(duì)隱私的擔(dān)憂。傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)傳感器消除了隱私問(wèn)題，但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。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器還需要某種有線或無(wú)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(dòng)檢測(cè)器需要專(zhuān)業(yè)安裝，這使得它們對(duì)于許多成本敏感的應(yīng)用來(lái)說(shuō)并不經(jīng)濟(jì)。

本文介紹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)實(shí)現(xiàn)低成本、無(wú)電池且易于安裝的家庭安全系統(tǒng)。

RFID 標(biāo)簽可用作一系列堅(jiān)固安全傳感器的基礎(chǔ)?？梢酝ㄟ^(guò)將 RFID 標(biāo)簽與簧片開(kāi)關(guān)集成來(lái)制作運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器。同樣，可以通過(guò)用簧片開(kāi)關(guān)代替震動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)制造震動(dòng)事件檢測(cè)器。在這兩種情況下，傳感器開(kāi)關(guān)都連接在天線的兩端以及 RFID 芯片的兩端之間。在此配置中，RFID 標(biāo)簽的操作根據(jù)開(kāi)關(guān)的 ON 或 OFF 狀態(tài)啟用或禁用。

這些傳感器為圖 1 所示的安全監(jiān)控系統(tǒng)提供了一種低成本、緊湊的解決方案。配備運(yùn)動(dòng)傳感器的 RFID 標(biāo)簽可以貼在窗戶、門(mén)和保險(xiǎn)箱上，而震動(dòng)感應(yīng)標(biāo)簽可以貼在藥物上盒子。商用 RFID 閱讀器有兩個(gè)功能：a) 它檢測(cè)通過(guò)其運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)感應(yīng)開(kāi)關(guān)進(jìn)入其活動(dòng)狀態(tài)的任何傳感器 b) 閱讀器還用低功率射頻輻射淹沒(méi)該區(qū)域，當(dāng)標(biāo)簽被激活時(shí)為標(biāo)簽供電. 由于每個(gè) RFID 標(biāo)簽都有自己的唯一 ID，因此 RFID 閱讀器知道檢測(cè)到的活動(dòng)發(fā)生在哪里。一旦捕獲，活動(dòng)數(shù)據(jù)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(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)簽的安全監(jiān)控。

傳感器工作原理

圖 2 中的功能圖說(shuō)明了沖擊傳感器和運(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)。在其正常（未受干擾）狀態(tài)下，金屬球?qū)_擊傳感器 (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 芯片的電源并傳輸其信號(hào) (c)。運(yùn)動(dòng)傳感器由 RFID 芯片、天線和簧片開(kāi)關(guān) (d) 組成。在其正常狀態(tài)下，簧片開(kāi)關(guān)通過(guò)附在附近的磁鐵保持在其 ON 狀態(tài)。這會(huì)使天線短路，從而阻止 RFID 芯片接收功率 (e)。當(dāng)磁鐵被移除時(shí)，簧片開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到其關(guān)閉狀態(tài)，從而啟用 RFID 設(shè)備 (f)。

沖擊探測(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)空腔和一個(gè)在里面滾動(dòng)的微小金屬球組成。當(dāng)沖擊開(kāi)關(guān)豎直放置時(shí)，球滾到伸出空腔的兩個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)上，形成導(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(kāi)，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(kāi)關(guān)連接在天線的兩個(gè)端子之間并豎直放置，從而使其在被動(dòng)位置短路。由此產(chǎn)生的短路會(huì)破壞 RFID 芯片和天線之間的阻抗匹配，從而阻止 RFID 標(biāo)簽輻射信號(hào)。如果震動(dòng)傳感器傾斜，金屬球會(huì)從觸點(diǎn)上移開(kāi)，

運(yùn)動(dòng)傳感器

圖 2d 所示的運(yùn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)由 RFID 芯片、天線、簧片開(kāi)關(guān)和磁鐵組成?；善_(kāi)關(guān)由密封玻璃腔中的兩個(gè)鐵磁柔性金屬簧片觸點(diǎn)組成。開(kāi)關(guān)的兩個(gè)觸點(diǎn)通常是打開(kāi)的，直到磁場(chǎng)的存在導(dǎo)致它們關(guān)閉（圖 2e）。當(dāng)傳感器移出磁鐵附近時(shí)，其觸點(diǎn)返回到圖 2f 中的原始打開(kāi)狀態(tài)，從而啟用 RFID 芯片并提醒閱讀器標(biāo)簽已被移動(dòng)。如圖 1 所示，例如，帶有簧片開(kāi)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)窗戶關(guān)閉時(shí)，磁鐵將簧片開(kāi)關(guān)保持在關(guān)閉位置，從而分流天線并使芯片保持不活動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)窗口向上或向下移動(dòng)時(shí)，磁鐵不再足夠靠近以保持簧片開(kāi)關(guān)關(guān)閉。此時(shí)，簧片開(kāi)關(guān)恢復(fù)到打開(kāi)位置，RFID 標(biāo)簽變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。

RFID 技術(shù)是一種很有前途的工具，可用于創(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，確保其長(zhǎng)期可靠性。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，必須注意確保 RFID 閱讀器的位置能夠提供對(duì)監(jiān)控區(qū)域的完整覆蓋。商業(yè)化還需要開(kāi)發(fā)“智能”RFID 閱讀器，該閱讀器至少可以對(duì) RFID 標(biāo)簽產(chǎn)生的活動(dòng)進(jìn)行第一層處理。

審核編輯 黃昊宇