基于智能传感器的物联网警报开发套件

私有财产的不可侵犯性是一个古老而被广泛讨论的话题。在我们的家庭和工作场所中，技术已达到非常高的安全级别，许多传感器和防盗系统制造商提供了有效且尖端的解决方案。在本文中，我们将分析创新系统的体系结构，这要归功于物联网的使用，从而简化和现代化了经典的“控制单元传感器”范例，从而提高了最终客户的安全性。

防入侵系统

的要求如图1所示，防入侵系统通常由以下设备组成：

传感器-能够检测到某个空间内存在入侵者或移动的电子或机电设备。传感器可以基于不同的技术（红外，微波，激光，磁性，压电等），并且具有不同的准确度水平和干预区域。

控制单元-系统的智能部分，它从传感器收集信息，并通过使用一个或多个执行器将违规情况通知用户。

执行器-警告最终用户违规的电子设备。在基本系统中，执行器是一个警报器，但可能会有更复杂的设备，例如电话拨号器或用于发送SMS的站。

图1：基本的防入侵系统架构（图片：ESPdevices）

与控制单元星形连接的传感器一直在监听环境物理状态的变化。一旦检测到可能的入侵，传感器就会按照用户在系统安装阶段建立的程序，将信息传达给控制单元，控制单元操作执行器。

在设计防入侵系统时，基本要求是系统的安全性。可以通过多种方式达到安全性，其中最重要的是可靠性，鲁棒性和服务连续性（即使在异常情况下（例如电源故障），系统也必须提供有关入侵的信息）。

可靠性意味着系统必须确定地提供有关入侵的信息，避免误报和误报。

强度是另一个基本要求：即使受到外部攻击，系统也必须发挥最佳性能。使用无线通信的系统的主要缺陷之一是，由于使用了所谓的干扰器（将噪声引入警报通信频率的设备，有效地阻止了传感器之间正确信号的传输的设备），它们可能会被打乱。和控制单元以及从控制单元到服务中心）。

此外，即使在从电网断开后，也要使用缓冲电池为传感器和控制单元供电，防盗系统必须继续尽可能长时间地工作。

第一个防入侵系统的技术并没有给最终用户及时通知被监视房间中正在发生的情况的可能性，但是至少它提供了警报声的激活。借助当今的大多数现代技术，可以通过许多通信渠道（电话，SMS，应用程序通知，电子邮件）将防入侵系统的触发通知最终用户。

物联网作为范式转变的主角

在这些前提下，让我们看看物联网如何帮助改善防入侵系统。实际上，即使在众所周知的体系结构中，扩展连接的可能性和这些设备（传感器和微控制器）的低成本也可能导致范式转变。

图2显示了一个可能的防盗系统新结构，它在组件类型和网络拓扑方面都与以前的体系结构大不相同。

图2：IoT防入侵系统架构提案（图片：ESPdevices）

安装在受监视房间中的节点（传感器和执行器）通过网络连接（无线或有线）与远程服务器通信。这消除了对可以移动和虚拟化的基本组件的需求。

实际上，您可能会注意到的第一件事是缺少控制单元。从体系结构的角度来看，此中央设备已从物理设备转变为虚拟设备。但是，从实现的角度来看，控制单元上的处理逻辑转移到了服务上：以前是物理对象的东西现在变成了远程软件。如今，通信通道具有一定的加密和安全级别，可以安全，快速地交换数据。这样的结构还允许创建模块化的动态基础架构。只需认为这样的系统的供应商可以以透明的方式添加或删除所提供的服务，以免干预已安装的硬件。另一方面，最终用户可以拥有显着的优势，例如较低的工厂成本以及系统组件的潜在无限扩展性。很明显，这种观点的转变为一个已经整合了一切的世界打开了全新的业务场景。

通过集成更多的连通性和更多的决策能力，由于处理和通信组件的成本低廉，传感器和执行器变得更加智能。

ESPdevices的物联网警报开发套件

ESPdevices提供了一块板，用于开发基于乐鑫ESP8266微控制器的智能传感器。该开发套件包括一个带有ESP12F模块的主板，一个RCWL-0516微波传感器和一个HC-SR501 PIR传感器；两个传感器都必须放在主板的连接器上。该套件在图3中可见。

图3：Things警报开发套件（图片：ESPdevices）

主板具有适合作为幕帘传感器安装的外形尺寸。借助可调节微控制器电压的LDO，它可以由3.3 V至12 V供电。双重技术（微波和红外线）的存在可以最大程度地减少误报，并提供可靠的移动检测。

RCWL-0516传感器使用微波检测距离高达5米的人员的存在，并且检测角度为360°。激活后，传感器会更改GPIO13的状态。

HC-SR501 PIR是在红外波段工作的传感器。感应距离可通过电位计以及信号启动时间进行调节，当传感器被激活时，信号启动时间会改变GPIO12的状态。图4显示了感应部分的示意图。

图4：传感器的标题连接器（图片：ESPdevices）

从外部看，母板显示以下连接器：

• 电源连接器（VCC和GND）
• 断电连接器（必要时可通过VCC和GND为另一台设备供电）
• 警报信号连接器（电源电压和警报信号，通过驱动晶体管的GPIO15激活）
• 两个I / O连接器（用于从外部设备接收TTL输入或将TTL输出发送到外部设备，例如由传感器自动控制的电动百叶窗）

物联网警报的用例

由于ESP12F模块的多功能性，该固件可以通过Wi-Fi外设连接到远程服务器，该服务器控制通信并从智能传感器接收消息。可以对智能传感器进行编程，以在每次传感器值更改时传达状态（或逻辑），或者在两个传感器均被触发时（与逻辑）进行通信。尽管智能传感器能够（通过激活外部继电器）激活电动百叶窗的关闭并发出警笛声（通过连接到警报信号的晶体管），但仍会向服务器发出入侵警报，并根据预订的计划，系统可以通过SMS或电子邮件通知最终用户，同时呼叫安全服务。

显然，这只是基于智能传感器的先进系统（例如ESPdevices的Things警报开发板）所提供的潜力的一个示例。在这样的基础架构上，可以实现并提供给用户的服务确实是无数的。

结论

由于IoT可以插入以相互依赖的方式进行通信的对象，因此可以改变诸如本文所述的防入侵系统的观点，这不仅涉及技术修改和奢侈的解决方案，而且还可能带来新的变化。如今已整合且显然是静态的市场中的业务模型，例如防入侵系统之一，这对于最终用户和供应商都具有潜在的优势。

编辑：hfy