【導讀】近年來(lái)，在消費電子產(chǎn)品用戶(hù)體驗、政府新的立法以及追求系統高效率的需求下，針對建筑安防系統或入侵檢測系統解決方案的市場(chǎng)要求和功能設計目標明顯升高。傳統傳感器類(lèi)型、連接性、控制接口和供電都受到不同程度的影響，使這些普遍應用的外觀(guān)和運行發(fā)生重大變革。
傳統的入侵檢測系統大都是由一組簡(jiǎn)單的硬件連接而成，硬件包括控制面板、門(mén)/窗觸點(diǎn)或者被動(dòng)式運動(dòng)傳感器(或兩個(gè))，這種系統具有非常低的軟件集成度和/或操作復雜性。但是，在過(guò)去十年里，居住和商業(yè)建筑客戶(hù)需求已經(jīng)不僅影響了分立組件的復雜性和實(shí)用性，而且還影響了這些系統解決方案的完整功能性。
圖1. 傳統入侵檢測系統解決方案部署硬件包。
這種演變的首要驅動(dòng)因素之一是新的政府立法，在全球許多地區，尤其是人口類(lèi)別存在巨大差別的發(fā)展中國家。新立法的最大轉變之一是，必須先驗證危險，才可分派緊急服務(wù)。這是因為，誤報警率和市政資源（警察、消防系統、EMS）的錯誤出勤率已大幅提高。為了實(shí)施這項強制規定，政府已經(jīng)采取了兩項獨立但相關(guān)聯(lián)的措施。首先，系統部署OEM向硬件本身添加了新的傳感器技術(shù)，其次，系統服務(wù)提供商提高了人員遠程監控能力。
以下是這些措施如何發(fā)揮作用的一個(gè)示例：
傳統運動(dòng)傳感器基于一個(gè)單點(diǎn)或雙點(diǎn)被動(dòng)式紅外(PIR)傳感器元件。PIR傳感器通過(guò)識別視場(chǎng)內熱標識的變化來(lái)運行。盡管可被一些用例所接受，但PIR傳感器只能用于檢測或確定是否存在對象(人、寵物、車(chē)輛)，不能識別所檢測來(lái)源的類(lèi)型。
為了區分或分類(lèi)被測對象，必須向系統添加其他種類(lèi)的傳感器。為了應對這種需求并提高整體精度、可靠性和整個(gè)系統的性能，越來(lái)越多的安防運動(dòng)傳感器節點(diǎn)加入了圖像捕捉功能。PIR檢測元件仍然存在，但在這種高級配置中，PIR用作喚醒圖像捕捉子系統的觸發(fā)器，隨后圖像捕捉子系統會(huì )抓取一個(gè)或兩個(gè)圖像幀，并將其發(fā)送至遠程監控站進(jìn)行驗證。
服務(wù)提供商的運營(yíng)中心收到這些圖像后，會(huì )安排全天候安保員工檢查傳輸圖像，對觸發(fā)警報的對象(會(huì )產(chǎn)生威脅或報警條件)進(jìn)行驗證；只有在完成此驗證步驟后，才可分派應急服務(wù)。在單個(gè)傳感器節點(diǎn)內部的功能中，也對圖像捕捉功能的功能性進(jìn)行了擴展，現在傳感器還部署了終端信息處理模塊，以便能夠進(jìn)行本地的威脅分析和驗證。這個(gè)額外的智能層可減少決策制定延遲，并使數據傳輸帶寬保持非常低的水平，因為只需要傳輸數據位(標志、中斷和通知)，而不需要傳輸數據字節(多個(gè)圖像幀)。
建筑安防解決方案領(lǐng)域的另一個(gè)重大進(jìn)步是從有線(xiàn)接口轉變?yōu)闊o(wú)線(xiàn)接口，不僅是在單個(gè)傳感器節點(diǎn)和控制面板之間，而且從整個(gè)系統部署到其關(guān)聯(lián)遠程監控站或運營(yíng)中心都出現了這種轉變。幾十年來(lái)，傳感器和面板連接都是采用低壓串行信號連接，許多建筑控制應用的傳輸線(xiàn)都是RS-485的變種接口。這種硬連線(xiàn)接口工作量很大，而且會(huì )增加系統安裝成本。
隨著(zhù)超低功耗和短程無(wú)線(xiàn)技術(shù)的出現，許多制造商已經(jīng)擴展了其硬件系統產(chǎn)品組合，涵蓋無(wú)線(xiàn)系統版本，能夠使初始部署更簡(jiǎn)單、更輕松。這種轉變縮短了實(shí)施時(shí)間，降低了成本，而且顯著(zhù)擴大了市場(chǎng)規模，因為這種方式允許合理的改裝，而不是像過(guò)去那樣，只能通過(guò)新的建筑銷(xiāo)售來(lái)推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展。此外，在后端連接區域，過(guò)去的入侵檢測系統市場(chǎng)是將電話(huà)線(xiàn)或POTS連接與遠程監控站或運營(yíng)中心一一對應，而現在已發(fā)展為利用Wi-Fi/網(wǎng)關(guān)互聯(lián)網(wǎng)鏈接以及地面移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)絡(luò )連接，這不僅可拓寬部署選項的發(fā)揮空間，而且還可消除安裝入侵檢測系統所需的固定電話(huà)連接。
圖2. 下一代智能運動(dòng)傳感器的高級內部系統框圖。
建筑安防設備領(lǐng)域的最后一個(gè)主要演變區域是用戶(hù)界面。不久前，入侵檢測系統控制面板由簡(jiǎn)單的按鈕和旋鈕接口組成。但現在，幾乎所有目標消費者群體中，智能手機和平板電腦的使用都非常普及，因而居住和商業(yè)建筑控制設備(包括入侵檢測系統、恒溫器和煙霧檢測器)的用戶(hù)體驗已經(jīng)邁入21世紀。盡管大部分OEM仍然提供入門(mén)級、從簡(jiǎn)型設備選項，但是，中高端產(chǎn)品現在還包含了觸摸屏、背光鍵盤(pán)、環(huán)境光檢測和語(yǔ)音控制等功能。其中的大部分功能顯然是系統性能和效用的外觀(guān)和感受元素。
環(huán)境光檢測等功能的業(yè)務(wù)價(jià)值還可針對系統功耗的重要區域，以及產(chǎn)品在整個(gè)使用壽命內的運營(yíng)成本（有時(shí)稱(chēng)為"總擁有成本"）。雖然這些功能會(huì )增加整體系統成本，但是大眾需求使得添加這些功能成為必要，因為這樣才符合消費電子產(chǎn)品的全天候使用期望。OEM的響應方式是，將與消費電子產(chǎn)品相關(guān)的功能整合到硬件材料中。即使往前推20年，現在的頂級系統很大程度上也不會(huì )被消費者群體認可。
實(shí)時(shí)、按需激活、本地威脅驗證、無(wú)線(xiàn)連接、高分辨率控制面板顯示、包括語(yǔ)音控制和遠程監控能力的用戶(hù)界面，連同流媒體視頻傳送、提供沖擊、振動(dòng)和聲學(xué)事件檢測等功能的一系列新型傳感器元件，使得此行業(yè)的格局在極短時(shí)間內發(fā)生了巨變。
圖3. 高性能、功能豐富的入侵檢測系統用戶(hù)界面控制面板。
前述所有改進(jìn)和提升都不能以增加系統功耗為代價(jià)。隨著(zhù)傳感器和面板之間的數據和控制界面從有線(xiàn)轉變?yōu)闊o(wú)線(xiàn)，如本文所述，繼續依賴(lài)交流電源和有線(xiàn)連接完全不可行。使用堆疊電池來(lái)增大電池容量并按照定時(shí)調用的方式操作系統特定部分這兩種方式中，OEM不僅增大了建筑安防系統的價(jià)值和實(shí)用性，而且還維持了功耗預算——可通過(guò)電池/直流電源提供服務(wù)，無(wú)論是獨立式，還是與能量采集能力結合(例如基于高效光伏電池采集元件的子系統)。
回顧本文討論的建筑安防或入侵檢測系統的多個(gè)升級和演變領(lǐng)域，迫切需要構建新的技術(shù)平臺，以便能夠在單輛汽車(chē)內部整合和促進(jìn)眾多甚至所有的創(chuàng )新技術(shù)。
對于終端設備制造商自身和入侵檢測系統設備市場(chǎng)的解決方案提供商而言，都是如此。這些平臺可用作制造商內下一代硬件項目的基礎，和/或用作解決方案提供商的參考設計，目標是實(shí)現現有技術(shù)到本文所述先進(jìn)技術(shù)的平滑過(guò)渡，同時(shí)縮短客戶(hù)產(chǎn)品的上市時(shí)間。
本部分包含的眾多創(chuàng )新和技術(shù)進(jìn)步之間的清楚定位，以及基本的市場(chǎng)要求，均可通過(guò)ADI公司提供的創(chuàng )新技術(shù)實(shí)現。無(wú)論是基于信號調理和信號轉換功能(ADI的傳統強項)，還是數字信號處理和電源管理等最近的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域，ADI都具有業(yè)界較領(lǐng)先的技術(shù)和穩健的解決方案，能夠滿(mǎn)足建筑安防/入侵檢測系統設備制造商在開(kāi)發(fā)下一代平臺架構時(shí)面臨的各種擴展要求。
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