RFID-основанная домашняя безопасность: дешёвые беспроводные решения без батарей

Для удовлетворения современных ожиданий владельцев домов, современные решения безопасности приоритизируют беспроводной мониторинг всего жилья — охватывая периметр, оповещения о проникновении и защиту чувствительных зон, таких как аптечки, сейфы и скрытые ценности.

Видеонаблюдение может обнаружить несанкционированную активность, но требует сложной обработки изображений и вызывает вопросы приватности. Традиционные датчики движения обходят проблемы приватности, но зависят от источников питания и электроники, увеличивающих стоимость спецификации материалов (BOM). Они также требуют проводных или беспроводных каналов для передачи данных в облако, часто необходима профессиональная установка — неприемлема для бюджетных пользователей.

В данной статье рассматривается экономичное, безбатарейное альтернативное решение, которое многие потребители и малые бизнесы могут принять: RFID-метки как основа лёгких, готовых к использованию систем домашней безопасности.

RFID-метки могут служить основой для ряда надёжных датчиков безопасности. Интегрируя геркон, RFID-метка может обнаруживать движение; заменяя геркон на шоковый выключатель — получаем детектор вибраций. В обеих конфигурациях выключатель замыкает антенну и чип RFID, включая или выключая работу метки в зависимости от состояния выключателя.

Эти компактные датчики предлагают дешёвое решение, проиллюстрированное на рисунке 1. RFID-метки с датчиками движения можно монтировать на окна, двери и сейфы, а шоковый датчик — на аптечку. Коммерческий RFID-ридер выполняет две функции: (а) обнаруживает любой сенсор, перешедший в активное состояние, и (б) излучает низкоэнергическое RF-излучение, которое питает метки при активации. Поскольку у каждой метки уникальный ID, ридер знает точное место события. Данные затем могут быть отправлены в облако для анализа и, при необходимости, запустить уведомление на смартфон или email-оповещение.

Рисунок 1. Мониторинг безопасности с использованием RFID-метки.

Принципы работы сенсоров

Функциональные диаграммы на рисунке 2 иллюстрируют механизмы работы шокового и датчика движения.

Рисунок 2. Шоковый сенсор состоит из RFID-чипа, антенны и шокового сенсора (a). В нормальном (невозмущённом) состоянии металлический шар замыкает два контакта шокового сенсора (b). При воздействии шар перестаёт замыкать контакты, позволяя антенне получать питание для RFID-чипа и передавать сигнал (c). Датчик движения состоит из RFID-чипа, антенны и геркона (d). В нормальном состоянии геркон удерживается в состоянии ON магнитом, прикреплённым рядом. Это замыкает антенну, предотвращая получение питания RFID-чипом (e). Когда магнит удаляется, геркон переходит в OFF, активируя RFID-устройство (f).

Детектор шока

Шоковый сенсор состоит из RFID-чипа и антенны, как показано на рис. 2a. Шоковый выключатель имеет полость и крошечный металлический шар, катящийся внутри. В вертикальном положении шар контактирует с двумя проводящими площадками, замыкая цепь (рис. 2b). Наклон сенсора размыкает контакты, предоставляя простой способ обнаружения движения или ориентации. При использовании как датчик безопасности шоковый выключатель соединяется между выводами антенны и устанавливается вертикально, замыкая их в пассивном состоянии. Это замыкание нарушает согласование импеданса антенны, не позволяя RFID-чипу излучать. Наклон сенсора размыкает контакты, позволяя метке получить питание и передать сигнал, который захватывает ридер.

Датчик движения

Датчик движения состоит из RFID-чипа, антенны, геркона и магнита. Геркон содержит два ферромагнитных контакта, запечатанных в стекле. В присутствии магнитного поля контакты замыкаются (рис. 2e). Удаление магнита размыкает контакты (рис. 2f), позволяя RFID-чипу включиться и оповестить ридер о перемещении метки. На практике метка на окне удерживается активной магнитом на соседней стене. При открытии окна влияние магнита ослабевает, геркон размыкается, и метка становится активной, сигнализируя ридеру.

«Глупые» сенсоры, умная система

Поскольку каждая RFID-метка несет уникальный идентификатор, ридер может отобразить сигнал на конкретное место или объект. Это отображение позволяет облачному приложению интерпретировать событие — идентифицировать потенциальных злоумышленников, их позиции и предполагать их действия. Такая интеллектуальность также снижает ложные срабатывания от домашних животных или безвредных возмущений.

RFID-технология предлагает перспективный путь к надёжным, надежным и недорогим решениям безопасности. Метки легко устанавливать, не требуют батарей и долговечны в долгосрочной перспективе. Успешное развёртывание, однако, требует тщательного размещения ридеров для обеспечения полного покрытия и разработки умных ридеров, способных выполнять предварительную фильтрацию данных и классификацию событий.

>> Эта статья была впервые опубликована на нашем партнёрском сайте EDN.