基于智能傳感器的物聯網警報開發套件

私有財產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，技術已達到非常高的安全級別，許多傳感器和防盜系統制造商提供了有效且尖端的解決方案。在本文中，我們將分析創新系統的體系結構，這要歸功于物聯網的使用，從而簡化和現代化了經典的“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

的要求如圖1所示，防入侵系統通常由以下設備組成：

傳感器-能夠檢測到某個空間內存在入侵者或移動的電子或機電設備。傳感器可以基于不同的技術（紅外，微波，激光，磁性，壓電等），并且具有不同的準確度水平和干預區域。

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

執行器-警告最終用戶違規的電子設備。在基本系統中，執行器是一個警報器，但可能會有更復雜的設備，例如電話撥號器或用于發送SMS的站。

圖1：基本的防入侵系統架構（圖片：ESPdevices）

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

在設計防入侵系統時，基本要求是系統的安全性?？梢酝ㄟ^多種方式達到安全性，其中最重要的是可靠性，魯棒性和服務連續性（即使在異常情況下（例如電源故障），系統也必須提供有關入侵的信息）。

可靠性意味著系統必須確定地提供有關入侵的信息，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，系統也必須發揮最佳性能。使用無線通信的系統的主要缺陷之一是，由于使用了所謂的干擾器（將噪聲引入警報通信頻率的設備，有效地阻止了傳感器之間正確信號的傳輸的設備），它們可能會被打亂。和控制單元以及從控制單元到服務中心）。

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

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

物聯網作為范式轉變的主角

在這些前提下，讓我們看看物聯網如何幫助改善防入侵系統。實際上，即使在眾所周知的體系結構中，擴展連接的可能性和這些設備（傳感器和微控制器）的低成本也可能導致范式轉變。

圖2顯示了一個可能的防盜系統新結構，它在組件類型和網絡拓撲方面都與以前的體系結構大不相同。

圖2：IoT防入侵系統架構提案（圖片：ESPdevices）

安裝在受監視房間中的節點（傳感器和執行器）通過網絡連接（無線或有線）與遠程服務器通信。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。從體系結構的角度來看，此中央設備已從物理設備轉變為虛擬設備。但是，從實現的角度來看，控制單元上的處理邏輯轉移到了服務上：以前是物理對象的東西現在變成了遠程軟件。如今，通信通道具有一定的加密和安全級別，可以安全，快速地交換數據。這樣的結構還允許創建模塊化的動態基礎架構。只需認為這樣的系統的供應商可以以透明的方式添加或刪除所提供的服務，以免干預已安裝的硬件。另一方面，最終用戶可以擁有顯著的優勢，例如較低的工廠成本以及系統組件的潛在無限擴展性。很明顯，這種觀點的轉變為一個已經整合了一切的世界打開了全新的業務場景。

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，傳感器和執行器變得更加智能。

ESPdevices的物聯網警報開發套件

ESPdevices提供了一塊板，用于開發基于樂鑫ESP8266微控制器的智能傳感器。該開發套件包括一個帶有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。借助可調節微控制器電壓的LDO，它可以由3.3 V至12 V供電。雙重技術（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。

HC-SR501 PIR是在紅外波段工作的傳感器。感應距離可通過電位計以及信號啟動時間進行調節，當傳感器被激活時，信號啟動時間會改變GPIO12的狀態。圖4顯示了感應部分的示意圖。

圖4：傳感器的標題連接器（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為另一臺設備供電）
• 警報信號連接器（電源電壓和警報信號，通過驅動晶體管的GPIO15激活）
• 兩個I / O連接器（用于從外部設備接收TTL輸入或將TTL輸出發送到外部設備，例如由傳感器自動控制的電動百葉窗）

物聯網警報的用例

由于ESP12F模塊的多功能性，該固件可以通過Wi-Fi外設連接到遠程服務器，該服務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行編程，以在每次傳感器值更改時傳達狀態（或邏輯），或者在兩個傳感器均被觸發時（與邏輯）進行通信。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閉并發出警笛聲（通過連接到警報信號的晶體管），但仍會向服務器發出入侵警報，并根據預訂的計劃，系統可以通過SMS或電子郵件通知最終用戶，同時呼叫安全服務。

顯然，這只是基于智能傳感器的先進系統（例如ESPdevices的Things警報開發板）所提供的潛力的一個示例。在這樣的基礎架構上，可以實現并提供給用戶的服務確實是無數的。

結論

由于IoT可以插入以相互依賴的方式進行通信的對象，因此可以改變諸如本文所述的防入侵系統的觀點，這不僅涉及技術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的市場中的業務模型，例如防入侵系統之一，這對于最終用戶和供應商都具有潛在的優勢。

編輯：hfy