基于智能傳感器的物聯(lián)網(wǎng)警報開發(fā)套件

私有財產(chǎn)的不可侵犯性是一個古老而被廣泛討論的話題。在我們的家庭和工作場所中，技術(shù)已達(dá)到非常高的安全級別，許多傳感器和防盜系統(tǒng)制造商提供了有效且尖端的解決方案。在本文中，我們將分析創(chuàng)新系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，這要歸功于物聯(lián)網(wǎng)的使用，從而簡化和現(xiàn)代化了經(jīng)典的“控制單元傳感器”范例，從而提高了最終客戶的安全性。

防入侵系統(tǒng)

的要求如圖1所示，防入侵系統(tǒng)通常由以下設(shè)備組成：

傳感器-能夠檢測到某個空間內(nèi)存在入侵者或移動的電子或機(jī)電設(shè)備。傳感器可以基于不同的技術(shù)（紅外，微波，激光，磁性，壓電等），并且具有不同的準(zhǔn)確度水平和干預(yù)區(qū)域。

控制單元-系統(tǒng)的智能部分，它從傳感器收集信息，并通過使用一個或多個執(zhí)行器將違規(guī)情況通知用戶。

執(zhí)行器-警告最終用戶違規(guī)的電子設(shè)備。在基本系統(tǒng)中，執(zhí)行器是一個警報器，但可能會有更復(fù)雜的設(shè)備，例如電話撥號器或用于發(fā)送SMS的站。

圖1：基本的防入侵系統(tǒng)架構(gòu)（圖片：ESPdevices）

與控制單元星形連接的傳感器一直在監(jiān)聽環(huán)境物理狀態(tài)的變化。一旦檢測到可能的入侵，傳感器就會按照用戶在系統(tǒng)安裝階段建立的程序，將信息傳達(dá)給控制單元，控制單元操作執(zhí)行器。

在設(shè)計防入侵系統(tǒng)時，基本要求是系統(tǒng)的安全性。可以通過多種方式達(dá)到安全性，其中最重要的是可靠性，魯棒性和服務(wù)連續(xù)性（即使在異常情況下（例如電源故障），系統(tǒng)也必須提供有關(guān)入侵的信息）。

可靠性意味著系統(tǒng)必須確定地提供有關(guān)入侵的信息，避免誤報和誤報。

強度是另一個基本要求：即使受到外部攻擊，系統(tǒng)也必須發(fā)揮最佳性能。使用無線通信的系統(tǒng)的主要缺陷之一是，由于使用了所謂的干擾器（將噪聲引入警報通信頻率的設(shè)備，有效地阻止了傳感器之間正確信號的傳輸?shù)脑O(shè)備），它們可能會被打亂。和控制單元以及從控制單元到服務(wù)中心）。

此外，即使在從電網(wǎng)斷開后，也要使用緩沖電池為傳感器和控制單元供電，防盜系統(tǒng)必須繼續(xù)盡可能長時間地工作。

第一個防入侵系統(tǒng)的技術(shù)并沒有給最終用戶及時通知被監(jiān)視房間中正在發(fā)生的情況的可能性，但是至少它提供了警報聲的激活。借助當(dāng)今的大多數(shù)現(xiàn)代技術(shù)，可以通過許多通信渠道（電話，SMS，應(yīng)用程序通知，電子郵件）將防入侵系統(tǒng)的觸發(fā)通知最終用戶。

物聯(lián)網(wǎng)作為范式轉(zhuǎn)變的主角

在這些前提下，讓我們看看物聯(lián)網(wǎng)如何幫助改善防入侵系統(tǒng)。實際上，即使在眾所周知的體系結(jié)構(gòu)中，擴(kuò)展連接的可能性和這些設(shè)備（傳感器和微控制器）的低成本也可能導(dǎo)致范式轉(zhuǎn)變。

圖2顯示了一個可能的防盜系統(tǒng)新結(jié)構(gòu)，它在組件類型和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞矫娑寂c以前的體系結(jié)構(gòu)大不相同。

圖2：IoT防入侵系統(tǒng)架構(gòu)提案（圖片：ESPdevices）

安裝在受監(jiān)視房間中的節(jié)點（傳感器和執(zhí)行器）通過網(wǎng)絡(luò)連接（無線或有線）與遠(yuǎn)程服務(wù)器通信。這消除了對可以移動和虛擬化的基本組件的需求。

實際上，您可能會注意到的第一件事是缺少控制單元。從體系結(jié)構(gòu)的角度來看，此中央設(shè)備已從物理設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M設(shè)備。但是，從實現(xiàn)的角度來看，控制單元上的處理邏輯轉(zhuǎn)移到了服務(wù)上：以前是物理對象的東西現(xiàn)在變成了遠(yuǎn)程軟件。如今，通信通道具有一定的加密和安全級別，可以安全，快速地交換數(shù)據(jù)。這樣的結(jié)構(gòu)還允許創(chuàng)建模塊化的動態(tài)基礎(chǔ)架構(gòu)。只需認(rèn)為這樣的系統(tǒng)的供應(yīng)商可以以透明的方式添加或刪除所提供的服務(wù)，以免干預(yù)已安裝的硬件。另一方面，最終用戶可以擁有顯著的優(yōu)勢，例如較低的工廠成本以及系統(tǒng)組件的潛在無限擴(kuò)展性。很明顯，這種觀點的轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€已經(jīng)整合了一切的世界打開了全新的業(yè)務(wù)場景。

通過集成更多的連通性和更多的決策能力，由于處理和通信組件的成本低廉，傳感器和執(zhí)行器變得更加智能。

ESPdevices的物聯(lián)網(wǎng)警報開發(fā)套件

ESPdevices提供了一塊板，用于開發(fā)基于樂鑫ESP8266微控制器的智能傳感器。該開發(fā)套件包括一個帶有ESP12F模塊的主板，一個RCWL-0516微波傳感器和一個HC-SR501 PIR傳感器；兩個傳感器都必須放在主板的連接器上。該套件在圖3中可見。

圖3：Things警報開發(fā)套件（圖片：ESPdevices）

主板具有適合作為幕簾傳感器安裝的外形尺寸。借助可調(diào)節(jié)微控制器電壓的LDO，它可以由3.3 V至12 V供電。雙重技術(shù)（微波和紅外線）的存在可以最大程度地減少誤報，并提供可靠的移動檢測。

RCWL-0516傳感器使用微波檢測距離高達(dá)5米的人員的存在，并且檢測角度為360°。激活后，傳感器會更改GPIO13的狀態(tài)。

HC-SR501 PIR是在紅外波段工作的傳感器。感應(yīng)距離可通過電位計以及信號啟動時間進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)傳感器被激活時，信號啟動時間會改變GPIO12的狀態(tài)。圖4顯示了感應(yīng)部分的示意圖。

圖4：傳感器的標(biāo)題連接器（圖片：ESPdevices）

從外部看，母板顯示以下連接器：

• 電源連接器（VCC和GND）
• 斷電連接器（必要時可通過VCC和GND為另一臺設(shè)備供電）
• 警報信號連接器（電源電壓和警報信號，通過驅(qū)動晶體管的GPIO15激活）
• 兩個I / O連接器（用于從外部設(shè)備接收TTL輸入或?qū)TL輸出發(fā)送到外部設(shè)備，例如由傳感器自動控制的電動百葉窗）

物聯(lián)網(wǎng)警報的用例

由于ESP12F模塊的多功能性，該固件可以通過Wi-Fi外設(shè)連接到遠(yuǎn)程服務(wù)器，該服務(wù)器控制通信并從智能傳感器接收消息?？梢詫χ悄軅鞲衅鬟M(jìn)行編程，以在每次傳感器值更改時傳達(dá)狀態(tài)（或邏輯），或者在兩個傳感器均被觸發(fā)時（與邏輯）進(jìn)行通信。盡管智能傳感器能夠（通過激活外部繼電器）激活電動百葉窗的關(guān)閉并發(fā)出警笛聲（通過連接到警報信號的晶體管），但仍會向服務(wù)器發(fā)出入侵警報，并根據(jù)預(yù)訂的計劃，系統(tǒng)可以通過SMS或電子郵件通知最終用戶，同時呼叫安全服務(wù)。

顯然，這只是基于智能傳感器的先進(jìn)系統(tǒng)（例如ESPdevices的Things警報開發(fā)板）所提供的潛力的一個示例。在這樣的基礎(chǔ)架構(gòu)上，可以實現(xiàn)并提供給用戶的服務(wù)確實是無數(shù)的。

結(jié)論

由于IoT可以插入以相互依賴的方式進(jìn)行通信的對象，因此可以改變諸如本文所述的防入侵系統(tǒng)的觀點，這不僅涉及技術(shù)修改和奢侈的解決方案，而且還可能帶來新的變化。如今已整合且顯然是靜態(tài)的市場中的業(yè)務(wù)模型，例如防入侵系統(tǒng)之一，這對于最終用戶和供應(yīng)商都具有潛在的優(yōu)勢。

編輯：hfy