使用 RFID 标签进行家庭安全监控

为了简化其安装和操作，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，这增加了产品的 BOM 成本。运动检测器还需要某种有线或无线接口将传感器的输出中继到云端。在许多情况下，摄像机和运动检测器需要专业安装，这使得它们对于许多成本敏感的应用来说并不经济。

本文介绍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 标签可用作一系列坚固安全传感器的基础。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震动开关来制造震动事件检测器。在这两种情况下，传感器开关都连接在天线的两端以及 RFID 芯片的两端之间。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) 它检测通过其运动或震动感应开关进入其活动状态的任何传感器 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 标签都有自己的唯一 ID，因此 RFID 阅读器知道检测到的活动发生在哪里。一旦捕获，活动数据可以传输到云端进行分析，并在适当的时候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 中的功能图说明了冲击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、天线和震动传感器组成 (a)。在其正常（未受干扰）状态下，金属球将冲击传感器 (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，从而使天线能够接收 RFID 芯片的电源并传输其信号 (c)。运动传感器由 RFID 芯片、天线和簧片开关 (d) 组成。在其正常状态下，簧片开关通过附在附近的磁铁保持在其 ON 状态。这会使天线短路，从而阻止 RFID 芯片接收功率 (e)。当磁铁被移除时，簧片开关转换到其关闭状态，从而启用 RFID 设备 (f)。

冲击探测器

如前所述，震动传感器由 RFID 芯片和天线组成，如图 2a 所示。震动开关由一个空腔和一个在里面滚动的微小金属球组成。当冲击开关竖直放置时，球滚到伸出空腔的两个导电触点上，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，震动开关连接在天线的两个端子之间并竖直放置，从而使其在被动位置短路。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，

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，其触点返回到图 2f 中的原始打开状态，从而启用 RFID 芯片并提醒阅读器标签已被移动。如图 1 所示，例如，带有簧片开关的 RFID 标签贴在窗户上，磁铁贴在 RFID 标签附近的墙上。当窗户关闭时，磁铁将簧片开关保持在关闭位置，从而分流天线并使芯片保持不活动状态。当窗口向上或向下移动时，磁铁不再足够靠近以保持簧片开关关闭。此时，簧片开关恢复到打开位置，RFID 标签变为活动状态。

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，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 阅读器的位置能够提供对监控区域的完整覆盖。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。

审核编辑 黄昊宇