私有財產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，技術已經達到了非常高的安全水平，許多傳感器和防盜系統制造商都提供了有效和尖端的解決方案。在本文中，我們將分析一個創新系統的架構，該系統通過使用物聯網，對經典的“控制單元傳感器”范式進行了簡化和現代化改造，從而提高了最終客戶的安全性。

防入侵系統
的要求 防入侵系統，如圖1所示，通常由以下設備組成：

• 傳感器——能夠檢測特定空間內是否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、壓電等），并具有不同的精度水平和干預區域。
• 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通知用戶違規行為。
• 執行器——警告最終用戶違規的電子設備。在基本系統中，執行器是一個聲音警報器，但可能有更復雜的設備，例如電話撥號器或用于發送 SMS 的站。

圖 1：基本的反入侵系統架構（圖片：ESPdevices）

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

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

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

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

物聯網作為范式轉變的主角
有了這些前提，讓我們看看物聯網如何幫助改進反入侵系統。事實上，即使在眾所周知的架構中，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顯示了一種可能的防盜系統新結構，無論是組件類型還是網絡拓撲，它都與之前的架構有很大不同。

圖 2：物聯網反入侵系統架構提案（圖片：ESPdevices）

安裝在受監控房間中的節點（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。從架構的角度來看，這個中央設備從物理設備轉變為虛擬設備。然而，從實現的角度來看，控制單元上的處理邏輯被轉移到服務中：以前的物理對象現在變成了遠程軟件。如今，通信渠道具有一定程度的加密和安全性，可實現安全快速的數據交換。這種結構還允許創建模塊化和動態的基礎設施。試想這種系統的供應商可以以透明的方式添加或刪除提供的服務，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，例如更低的工廠成本和系統組件的潛在無限可擴展性。很明顯，這種觀點的改變為一個一切都已經整合的世界開啟了全新的商業場景。

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，傳感器和執行器變得智能。

ESPdevices 的事物警報開發套件
ESPdevices 提供了一個開發板，用于開發基于 Espressif 的 ESP8266 微控制器的智能傳感器。該開發套件包括帶有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。

HC-SR501 PIR 是一種在紅外波段工作的傳感器。感應距離可通過電位器調節，信號激活時間也可調節，當傳感器激活時，它會改變 GPIO12 的狀態。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 必要時為另一個設備供電）
• 報警信號連接器（電源電壓和報警信號，通過驅動晶體管的 GPIO15 激活）
• 兩個 I/O 連接器（用于接收來自外部設備的 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 外圍設備連接到遠程服務器，該服務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（與邏輯）時傳達狀態。雖然智能傳感器能夠激活電動百葉窗的關閉（通過激活外部繼電器）并發出警報（通過連接到警報信號的晶體管），但服務器會收到入侵警報，并且根據訂閱的計劃，系統可以通過短信或電子郵件通知最終用戶，同時調用安全服務。

這顯然只是基于智能傳感器的高級系統所提供的潛力的一個例子，例如 ESPdevices 的物聯網報警開發板。在這樣的基礎設施上，可以實現和提供給用戶的服務確實數不勝數。

結論
由于物聯網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的觀點，這不僅涉及技術修改和奢侈的解決方案，而且可能導致新的在一個現已整合且看似靜態的市場中的業務模型，例如防入侵系統，對最終用戶和供應商都具有潛在優勢。擁有不同愿景的勇氣往往會得到回報！　　

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