Использование RFID-тегов для мониторинга домашней безопасности

Чтобы упростить установку и эксплуатацию, современные домашние системы безопасности должны иметь возможность беспроводного мониторинга окружающей среды. Это включает наблюдение за безопасностью периметра, обнаружение вторжений, а также безопасность чувствительных зон в доме, таких как контейнеры с лекарствами, сейфы или другие места, где спрятаны ценные вещи.

Хотя видеонаблюдение возможно, оно требует сложной обработки и анализа изображений для обнаружения несанкционированных действий, а также вызывает опасения по поводу конфиденциальности. Обычные датчики движения устраняют проблему конфиденциальности, но для них требуется источник питания и вспомогательная электроника, что увеличивает стоимость спецификации продукта. Детекторам движения также требуется какой-то проводной или беспроводной интерфейс для передачи выходного сигнала датчика в облако. Во многих случаях камеры и детекторы движения требуют профессиональной установки, что делает их неэкономичными для многих приложений, требующих высокой стоимости.

В этой статье представлено альтернативное решение, более подходящее для нужд многих потребителей и малых предприятий:использование технологии RFID-меток для создания недорогих, простых в установке систем домашней безопасности без использования батарей.

RFID-метки могут быть использованы в качестве основы для серии надежных датчиков безопасности. Детектор движения может быть сделан путем интеграции метки RFID с герконом. Аналогичным образом, детектор события удара может быть изготовлен путем замены геркона переключателем удара. В обоих случаях сенсорный переключатель подключается между двумя выводами антенны, а также двумя выводами чипа RFID. В этой конфигурации работа RFID-метки включается или отключается в зависимости от того, включен или выключен переключатель.

Датчики представляют собой недорогое и компактное решение для системы мониторинга безопасности, показанной на рисунке 1. RFID-метки, оснащенные датчиками движения, могут быть прикреплены к окну, двери и сейфу, а метка для определения ударов может быть прикреплена к лекарству. коробка. Коммерческий считыватель RFID выполняет две функции:а) он обнаруживает любой датчик, который был переведен в активное состояние с помощью переключателя обнаружения движения или удара; б) считыватель также заполняет область маломощным радиочастотным излучением, которое питает метки, когда они активируются. . Поскольку каждая метка RFID имеет свой уникальный идентификатор, считыватель RFID знает, где происходит обнаруженная активность. После сбора данные об активности могут быть переданы в облако для анализа и, при необходимости, уведомления пользователя через смартфон или уведомление по электронной почте.

Рис. 1. Мониторинг безопасности с помощью RFID-метки.

Принцип работы датчика

Функциональные схемы на рисунке 2 иллюстрируют рабочие механизмы датчика удара и датчика движения.

Рис. 2. Датчик удара состоит из чипа RFID, антенны и датчика удара (а). В нормальном (невозмущенном) состоянии металлический шар замыкает два контакта датчика удара (b). Когда датчик нарушается, его металлический шар больше не замыкает два контакта, позволяя антенне получать питание для RFID-чипа и передавать его сигнал (c). Датчик движения состоит из чипа RFID, антенны и геркона (d). В нормальном состоянии геркон удерживается во включенном состоянии с помощью расположенного поблизости магнита. Это закорачивает антенну, не позволяя чипу RFID получать питание (e). Когда магнит удаляется, геркон переходит в состояние ВЫКЛ, тем самым активируя устройство RFID (f).

Детектор удара

Как указывалось ранее, датчик удара состоит из чипа RFID и антенны, как показано на рисунке 2a. Амортизатор состоит из полости и крошечного металлического шарика, который катится внутри. Когда переключатель разряда расположен вертикально, шарик катится по двум проводящим контактам, выступающим из полости, создавая токопроводящий путь (рис. 2b). Если датчик наклоняется в другом направлении, контакты размыкаются, что является простым средством обнаружения движения или ориентации. При использовании в качестве датчика безопасности переключатель разряда подключается между двумя выводами антенны и помещается вертикально, так что они замыкаются в пассивном положении. В результате короткое замыкание нарушает согласование импеданса между чипом RFID и антенной, предотвращая излучение сигнала меткой RFID. Если датчик удара наклонен, металлический шарик отодвигается от контактов, позволяя RFID-метке получать питание и излучать сигнал, который затем считывается RFID-считывателем.

Датчик движения

Система датчиков движения, показанная на рисунке 2d, состоит из чипа RFID, антенны, геркона и магнита. Геркон состоит из двух ферромагнитных гибких металлических герконов в герметичной стеклянной полости. Два контакта переключателя нормально разомкнуты, пока присутствие магнитного поля не заставит их замкнуться (рисунок 2e). Когда датчик перемещается в сторону от магнита, его контакты возвращаются в исходное открытое состояние, как показано на рисунке 2f, тем самым активируя чип RFID и предупреждая считыватель о перемещении метки. Это проиллюстрировано на Рисунке 1, где, например, RFID-метка с герконом прикреплена к окну, а магнит прикреплен к стене рядом с RFID-меткой. Когда окно закрыто, магнит удерживает геркон в закрытом положении, тем самым шунтируя антенну и оставляя микросхему в неактивном состоянии. Когда окно перемещается вверх или вниз, магнит больше не находится достаточно близко, чтобы язычковый переключатель оставался замкнутым. В этот момент геркон возвращается в открытое положение, и RFID-тег становится активным.

Тупые датчики, умная система

Поскольку каждая метка RFID имеет свой собственный уникальный идентификатор, его можно соотнести с конкретным объектом или местом, за которым ведется наблюдение. Эта информация может быть использована считывателем RFID или облачным приложением безопасности, чтобы лучше понять характер события, в том числе определить количество возможных злоумышленников, их местонахождение и сделать некоторые выводы об их действиях. Такой анализ также может уменьшить количество ложных срабатываний, вызванных домашними животными или другими доброжелательными нарушениями.

Технология RFID - многообещающий инструмент для создания прочных, надежных и недорогих систем безопасности. Бирки просты в установке и не требуют батареек, что обеспечивает их длительную надежность. Однако в реальных приложениях необходимо уделять определенное внимание тому, чтобы считыватели RFID были расположены так, чтобы обеспечить полное покрытие контролируемой области. Коммерциализация также потребует разработки «умных» считывателей RFID, которые могут выполнять, по крайней мере, первый уровень обработки операций, производимых метками RFID.

>> Эта статья была первоначально опубликована на наш дочерний сайт EDN.