私有財產(chǎn)的不可侵犯性是一個古老而備受討論的話題。在我們的家庭和工作場所，技術(shù)已經(jīng)達到了非常高的安全水平，許多傳感器和防盜系統(tǒng)制造商都提供了有效和尖端的解決方案。在本文中，我們將分析一個創(chuàng)新系統(tǒng)的架構(gòu)，該系統(tǒng)通過使用物聯(lián)網(wǎng)，對經(jīng)典的“控制單元傳感器”范式進行了簡化和現(xiàn)代化改造，從而提高了最終客戶的安全性。

防入侵系統(tǒng)
的要求 防入侵系統(tǒng)，如圖1所示，通常由以下設(shè)備組成：

• 傳感器——能夠檢測特定空間內(nèi)是否存在入侵者或移動的電子或機電設(shè)備。傳感器可以基于不同的技術(shù)（紅外、微波、激光、磁、壓電等），并具有不同的精度水平和干預(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)行器通知用戶違規(guī)行為。
• 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)行器是一個聲音警報器，但可能有更復(fù)雜的設(shè)備，例如電話撥號器或用于發(fā)送 SMS 的站。

圖 1：基本的反入侵系統(tǒng)架構(gòu)（圖片：ESPdevices）

與控制單元星形連接的傳感器不斷監(jiān)聽環(huán)境物理狀態(tài)的變化。一旦檢測到可能的入侵，傳感器就會將信息傳遞給控制單元，控制單元會按照用戶在系統(tǒng)安裝階段建立的編程來操作執(zhí)行器。

在設(shè)計防入侵系統(tǒng)時，最基本的要求是系統(tǒng)的安全性。可以通過多種方式實現(xiàn)安全，其中最重要的是可靠性、穩(wěn)健性和服務(wù)的連續(xù)性（即使在電源故障等異常情況下，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)也必須以最佳方式運行。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），它們可能會出現(xiàn)故障和控制單元以及從控制單元到服務(wù)中心）。

此外，即使在與電網(wǎng)斷開連接后，防盜系統(tǒng)也必須盡可能長時間地繼續(xù)運行，使用緩沖電池為傳感器和控制單元供電。

第一個防入侵系統(tǒng)的技術(shù)并沒有讓最終用戶有可能及時了解被監(jiān)控房間里發(fā)生的事情，但至少它提供了聲音警報器的激活。由于當今大多數(shù)現(xiàn)代技術(shù)，可以通過多種通信渠道（電話、短信、應(yīng)用程序通知、電子郵件）通知最終用戶觸發(fā)了反入侵系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)作為范式轉(zhuǎn)變的主角
有了這些前提，讓我們看看物聯(lián)網(wǎng)如何幫助改進反入侵系統(tǒng)。事實上，即使在眾所周知的架構(gòu)中，擴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顯示了一種可能的防盜系統(tǒng)新結(jié)構(gòu)，無論是組件類型還是網(wǎng)絡(luò)拓撲，它都與之前的架構(gòu)有很大不同。

圖 2：物聯(lián)網(wǎng)反入侵系統(tǒng)架構(gòu)提案（圖片：ESPdevices）

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

實際上，您可能會注意到的第一件事是沒有控制單元。從架構(gòu)的角度來看，這個中央設(shè)備從物理設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M設(shè)備。然而，從實現(xiàn)的角度來看，控制單元上的處理邏輯被轉(zhuǎn)移到服務(wù)中：以前的物理對象現(xiàn)在變成了遠程軟件。如今，通信渠道具有一定程度的加密和安全性，可實現(xiàn)安全快速的數(shù)據(jù)交換。這種結(jié)構(gòu)還允許創(chuàng)建模塊化和動態(tài)的基礎(chǔ)設(shè)施。試想這種系統(tǒng)的供應(yīng)商可以以透明的方式添加或刪除提供的服務(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，例如更低的工廠成本和系統(tǒng)組件的潛在無限可擴展性。很明顯，這種觀點的改變?yōu)橐粋€一切都已經(jīng)整合的世界開啟了全新的商業(yè)場景。

通過集成更多的連接性和更多的決策能力，由于處理和通信組件的低成本，傳感器和執(zhí)行器變得智能。

ESPdevices 的事物警報開發(fā)套件
ESPdevices 提供了一個開發(fā)板，用于開發(fā)基于 Espressif 的 ESP8266 微控制器的智能傳感器。該開發(fā)套件包括帶有ESP12F模塊的主板、RCWL-0516微波傳感器和HC-SR501 PIR傳感器；兩個傳感器都必須安裝在主板的連接器上。該套件在圖 3中可見。

圖 3：事物警報開發(fā)套件（圖片：ESPdevices）

主板帶有適合安裝為窗簾傳感器的外形尺寸。得益于調(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）的存在可以最大限度地減少誤報并提供強大的運動檢測。

RCWL-0516 傳感器使用微波檢測距離達 5 米的人員的存在，檢測角度為 360°。傳感器在激活時會改變 GPIO13 的狀態(tài)。

HC-SR501 PIR 是一種在紅外波段工作的傳感器。感應(yīng)距離可通過電位器調(diào)節(jié)，信號激活時間也可調(diào)節(jié)，當傳感器激活時，它會改變 GPIO12 的狀態(tài)。圖 4顯示了傳感部分的示意圖。

圖 4：傳感器的航向連接器（圖片：ESPdevices）

從外觀上看，主板顯示以下連接器：

• 電源連接器（VCC 和 GND）
• 電源輸出連接器（VCC 和 GND 必要時為另一個設(shè)備供電）
• 報警信號連接器（電源電壓和報警信號，通過驅(qū)動晶體管的 GPIO15 激活）
• 兩個 I/O 連接器（用于接收來自外部設(shè)備的 TTL 輸入或?qū)?TTL 輸出發(fā)送到外部設(shè)備，例如由傳感器自動控制的電動快門）

Things 報警用例
由于 ESP12F 模塊的多功能性，固件可以通過 Wi-Fi 外圍設(shè)備連接到遠程服務(wù)器，該服務(wù)器控制通信并接收來自智能傳感器的消息。可以對智能傳感器進行編程，以在傳感器值的每次變化（或邏輯）或兩個傳感器都被觸發(fā)（與邏輯）時傳達狀態(tài)。雖然智能傳感器能夠激活電動百葉窗的關(guān)閉（通過激活外部繼電器）并發(fā)出警報（通過連接到警報信號的晶體管），但服務(wù)器會收到入侵警報，并且根據(jù)訂閱的計劃，系統(tǒng)可以通過短信或電子郵件通知最終用戶，同時調(diào)用安全服務(wù)。

這顯然只是基于智能傳感器的高級系統(tǒng)所提供的潛力的一個例子，例如 ESPdevices 的物聯(lián)網(wǎng)報警開發(fā)板。在這樣的基礎(chǔ)設(shè)施上，可以實現(xiàn)和提供給用戶的服務(wù)確實數(shù)不勝數(shù)。

結(jié)論
由于物聯(lián)網(wǎng)可以插入以相互依賴的方式進行通信的對象，從而改變本文中的反入侵系統(tǒng)的觀點，這不僅涉及技術(shù)修改和奢侈的解決方案，而且可能導(dǎo)致新的在一個現(xiàn)已整合且看似靜態(tài)的市場中的業(yè)務(wù)模型，例如防入侵系統(tǒng)，對最終用戶和供應(yīng)商都具有潛在優(yōu)勢。擁有不同愿景的勇氣往往會得到回報！　　

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