使用 RFID 标签进行家庭安全监控

为了简化安装和操作，现代家庭安全系统必须能够无线监控其环境。这包括监控周边安全、入侵检测以及家中敏感区域的安全，例如药物容器、保险箱或其他隐藏贵重物品的地方。

虽然视频监控是可能的，但它需要复杂的图像处理和分析来检测未经授权的活动，并且还会引起对隐私的担忧。传统的运动传感器消除了隐私问题，但它们需要电源和支持电子设备，这会增加产品的 BOM 成本。运动探测器还需要某种有线或无线接口来将传感器的输出中继到云端。在许多情况下，摄像机和运动探测器需要专业安装，这使得它们对于许多成本敏感的应用来说不经济。

本文提出了一种更适合许多消费者和小型企业需求的替代解决方案：使用 RFID 标签技术来实现低成本、无电池且易于安装的家庭安全系统。

RFID 标签可用作一系列强大安全传感器的基础。可以通过将 RFID 标签与簧片开关集成来制作运动检测器。同样，可以通过用簧片开关代替冲击开关来制造冲击事件检测器。在这两种情况下，传感器开关都连接在天线的两个端子之间，也连接在 RFID 芯片的两个端子之间。在此配置中，RFID 标签的操作根据开关的 ON 或 OFF 状态启用或禁用。

这些传感器为图 1 所示的安全监控系统提供了一种低成本、紧凑的解决方案。配备运动传感器的 RFID 标签可以贴在窗户、门和保险箱上，而震动感应标签可以贴在药物上盒子。商用 RFID 阅读器有两个功能：a) 它检测任何通过其运动或震动感应开关进入活动状态的传感器 b) 阅读器还用低功率射频辐射淹没该区域，当标签被激活时为标签供电.由于每个 RFID 标签都有自己唯一的 ID，因此 RFID 阅读器知道检测到的活动发生在哪里。捕获后，活动数据可以传输到云端进行分析，并在适当时通过智能手机或电子邮件警报通知用户。

图 1. 使用 RFID 标签的安全监控。

传感器工作原理

图2中的功能图说明了震动传感器和运动传感器的工作机制。

图 2. 震动传感器由 RFID 芯片、天线和震动传感器 (a) 组成。在正常（未受干扰）状态下，金属球使震动传感器 (b) 的两个触点短路。当传感器受到干扰时，其金属球不再使两个触点短路，从而允许天线为 RFID 芯片接收电源，并传输其信号 (c)。运动传感器由 RFID 芯片、天线和簧片开关 (d) 组成。在正常状态下，簧片开关由贴在附近的磁铁保持在接通状态。这会使天线短路，从而阻止 RFID 芯片接收电力 (e)。当磁铁被移除时，簧片开关转换到关闭状态，从而启用 RFID 设备 (f)。

震动探测器

如前所述，震动传感器由一个 RFID 芯片和一个天线组成，如图 2a 所示。震动开关由一个腔体和一个在里面滚动的小金属球组成。当冲击开关直立放置时，球滚到两个伸出腔外的导电触点上，形成导电路径（图 2b）。如果传感器向另一个方向倾斜，则触点断开，从而成为检测运动或方向的简单方法。当用作安全传感器时，冲击开关连接在天线的两个端子之间并直立放置，以便在其被动位置将它们短路。由此产生的短路会破坏 RFID 芯片和天线之间的阻抗匹配，从而阻止 RFID 标签辐射信号。如果震动传感器倾斜，金属球会从触点上移开，使 RFID 标签接收电源并发出信号，然后由 RFID 阅读器读取。

运动传感器

图 2d 所示的运动传感器系统由 RFID 芯片、天线、簧片开关和磁铁组成。簧片开关由密封玻璃腔中的两个铁磁柔性金属簧片触点组成。开关的两个触点通常是打开的，直到磁场的存在导致它们关闭（图 2e）。当传感器移出磁铁附近时，其触点返回到原始打开状态，如图 2f 所示，从而启用 RFID 芯片并提醒阅读器标签已移动。这在图 1 中进行了说明，例如，带有簧片开关的 RFID 标签贴在窗户上，磁铁贴在靠近 RFID 标签的墙上。当窗口关闭时，磁铁将簧片开关保持在关闭位置，从而使天线分流并使芯片保持不活动状态。当窗户向上或向下移动时，磁铁不再足够接近以保持簧片开关关闭。此时，簧片开关恢复到打开位置，RFID 标签激活。

哑传感器，智能系统

由于每个 RFID 标签都有自己唯一的 ID，因此可以将其与被监控的特定对象或位置相关联。 RFID 阅读器或基于云的安全应用程序可以使用此信息来更多地了解事件的性质，包括识别可能的入侵者的数量、他们所在的位置以及对他们的活动进行一些推断。这样的分析还可以减少由宠物或其他善意干扰引起的误报次数。

RFID 技术是一种很有前途的工具，可用于创建强大、可靠和低成本的安全系统。标签易于安装且不需要电池，确保其长期可靠性。然而，在实际应用中，必须注意确保 RFID 阅读器的位置能够完全覆盖受监视区域。商业化还需要开发“智能”RFID 阅读器，该阅读器至少可以对 RFID 标签产生的活动进行第一层处理。

>> 本文最初发表于我们的姊妹网站 EDN。