全面解析新一代建筑安防解決方案

近年來(lái)，在消費(fèi)電子產(chǎn)品用戶體驗(yàn)、政府新的立法以及追求系統(tǒng)高效率的需求下，針對(duì)建筑安防系統(tǒng)或入侵檢測(cè)系統(tǒng)解決方案的市場(chǎng)要求和功能設(shè)計(jì)目標(biāo)明顯升高。在過(guò)去十年里，居住和商業(yè)建筑客戶需求已經(jīng)不僅影響了分立組件的復(fù)雜性和實(shí)用性。

近年來(lái)，在消費(fèi)電子產(chǎn)品用戶體驗(yàn)、政府新的立法以及追求系統(tǒng)高效率的需求下，針對(duì)建筑安防系統(tǒng)或入侵檢測(cè)系統(tǒng)解決方案的市場(chǎng)要求和功能設(shè)計(jì)目標(biāo)明顯升高。傳統(tǒng)傳感器類型、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(yīng)用的外觀和運(yùn)行發(fā)生重大變革。傳統(tǒng)的入侵檢測(cè)系統(tǒng)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/窗觸點(diǎn)或者被動(dòng)式運(yùn)動(dòng)傳感器(或兩個(gè))，這種系統(tǒng)具有非常低的軟件集成度和/或操作復(fù)雜性。但是，在過(guò)去十年里，居住和商業(yè)建筑客戶需求已經(jīng)不僅影響了分立組件的復(fù)雜性和實(shí)用性，而且還影響了這些系統(tǒng)解決方案的完整功能性。

這種演變的首要驅(qū)動(dòng)因素之一是新的政府立法，在全球許多地區(qū)，尤其是人口類別存在巨大差別的發(fā)展中國(guó)家。新立法的最大轉(zhuǎn)變之一是，必須先驗(yàn)證危險(xiǎn)，才可分派緊急服務(wù)。這是因?yàn)?，誤報(bào)警率和市政資源(警察、消防系統(tǒng)、EMS)的錯(cuò)誤出勤率已大幅提高。為了實(shí)施這項(xiàng)強(qiáng)制規(guī)定，政府已經(jīng)采取了兩項(xiàng)獨(dú)立但相關(guān)聯(lián)的措施。首先，系統(tǒng)部署OEM向硬件本身添加了新的傳感器技術(shù)，其次，系統(tǒng)服務(wù)提供商提高了人員遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。

圖1：傳統(tǒng)入侵檢測(cè)系統(tǒng)解決方案部署硬件包。

以下是這些措施如何發(fā)揮作用的一個(gè)示例：傳統(tǒng)運(yùn)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(shí)別視場(chǎng)內(nèi)熱標(biāo)識(shí)的變化來(lái)運(yùn)行。盡管可被一些用例所接受，但PIR傳感器只能用于檢測(cè)或確定是否存在對(duì)象(人、寵物、車輛)，不能識(shí)別所檢測(cè)來(lái)源的類型。為了區(qū)分或分類被測(cè)對(duì)象，必須向系統(tǒng)添加其他種類的傳感器。

為了應(yīng)對(duì)這種需求并提高整體精度、可靠性和整個(gè)系統(tǒng)的性能，越來(lái)越多的安防運(yùn)動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)加入了圖像捕捉功能。PIR檢測(cè)元件仍然存在，但在這種高級(jí)配置中，PIR用作喚醒圖像捕捉子系統(tǒng)的觸發(fā)器，隨后圖像捕捉子系統(tǒng)會(huì)抓取一個(gè)或兩個(gè)圖像幀，并將其發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控站進(jìn)行驗(yàn)證。服務(wù)提供商的運(yùn)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(duì)觸發(fā)警報(bào)的對(duì)象(會(huì)產(chǎn)生威脅或報(bào)警條件)進(jìn)行驗(yàn)證;只有在完成此驗(yàn)證步驟后，才可分派應(yīng)急服務(wù)。

在單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的功能中，也對(duì)圖像捕捉功能的功能性進(jìn)行了擴(kuò)展，現(xiàn)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(yàn)證。這個(gè)額外的智能層可減少?zèng)Q策制定延遲，并使數(shù)據(jù)傳輸帶寬保持非常低的水平，因?yàn)橹恍枰獋鬏敂?shù)據(jù)位(標(biāo)志、中斷和通知)，而不需要傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)(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)步是從有線接口轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)線接口，不僅是在單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和控制面板之間，而且從整個(gè)系統(tǒng)部署到其關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)程監(jiān)控站或運(yùn)營(yíng)中心都出現(xiàn)了這種轉(zhuǎn)變。

幾十年來(lái)，傳感器和面板連接都是采用低壓串行信號(hào)連接，許多建筑控制應(yīng)用的傳輸線都是RS-485的變種接口。這種硬連線接口工作量很大，而且會(huì)增加系統(tǒng)安裝成本。隨著超低功耗和短程無(wú)線技術(shù)的出現(xiàn)，許多制造商已經(jīng)擴(kuò)展了其硬件系統(tǒng)產(chǎn)品組合，涵蓋無(wú)線系統(tǒng)版本，能夠使初始部署更簡(jiǎn)單、更輕松。這種轉(zhuǎn)變縮短了實(shí)施時(shí)間，降低了成本，而且顯著擴(kuò)大了市場(chǎng)規(guī)模，因?yàn)檫@種方式允許合理的改裝，而不是像過(guò)去那樣，只能通過(guò)新的建筑銷售來(lái)推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展。

此外，在后端連接區(qū)域，過(guò)去的入侵檢測(cè)系統(tǒng)市場(chǎng)是將電話線或POTS連接與遠(yuǎn)程監(jiān)控站或運(yùn)營(yíng)中心一一對(duì)應(yīng)，而現(xiàn)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)電話網(wǎng)絡(luò)連接，這不僅可拓寬部署選項(xiàng)的發(fā)揮空間，而且還可消除安裝入侵檢測(cè)系統(tǒng)所需的固定電話連接

圖2：下一代智能運(yùn)動(dòng)傳感器的高級(jí)內(nèi)部系統(tǒng)框圖。

建筑領(lǐng)域的最后一個(gè)主要演變區(qū)域是用戶界面。

不久前，入侵檢測(cè)系統(tǒng)控制面板由簡(jiǎn)單的按鈕和旋鈕接口組成。但現(xiàn)在，幾乎所有目標(biāo)消費(fèi)者群體中，智能手機(jī)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(shè)備(包括入侵檢測(cè)系統(tǒng)、恒溫器和煙霧檢測(cè)器)的用戶體驗(yàn)已經(jīng)邁入21世紀(jì)。

盡管大部分OEM仍然提供入門級(jí)、從簡(jiǎn)型設(shè)備選項(xiàng)，但是，中高端產(chǎn)品現(xiàn)在還包含了觸摸屏、背光鍵盤、環(huán)境光檢測(cè)和語(yǔ)音控制等功能。其中的大部分功能顯然是系統(tǒng)性能和效用的外觀和感受元素。

環(huán)境光檢測(cè)等功能的業(yè)務(wù)價(jià)值還可針對(duì)系統(tǒng)功耗的重要區(qū)域，以及產(chǎn)品在整個(gè)使用壽命內(nèi)的運(yùn)營(yíng)成本(有時(shí)稱為“總擁有成本”)。雖然這些功能會(huì)增加整體系統(tǒng)成本，但是大眾需求使得添加這些功能成為必要，因?yàn)檫@樣才符合消費(fèi)電子產(chǎn)品的全天候使用期望。

OEM的響應(yīng)方式是，將與消費(fèi)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(xiàn)在的頂級(jí)系統(tǒng)很大程度上也不會(huì)被消費(fèi)者群體認(rèn)可。實(shí)時(shí)、按需激活、本地威脅驗(yàn)證、無(wú)線連接、高分辨率控制面板顯示、包括語(yǔ)音控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的用戶界面，連同流媒體視頻傳送、提供沖擊、振動(dòng)和聲學(xué)事件檢測(cè)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(nèi)發(fā)生了巨變。

前述所有改進(jìn)和提升都不能以增加系統(tǒng)功耗為代價(jià)。隨著傳感器和面板之間的數(shù)據(jù)和控制界面從有線轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)線，如本文所述，繼續(xù)依賴交流電源和有線連接完全不可行。使用堆疊電池來(lái)增大電池容量并按照定時(shí)調(diào)用的方式操作系統(tǒng)特定部分這兩種方式中，OEM不僅增大了建筑安防系統(tǒng)的價(jià)值和實(shí)用性，而且還維持了功耗預(yù)算——可通過(guò)電池/直流電源提供服務(wù)，無(wú)論是獨(dú)立式，還是與能量采集能力結(jié)合(例如基于高效光伏電池采集元件的子系統(tǒng))。

回顧本文討論的建筑安防或入侵檢測(cè)系統(tǒng)的多個(gè)升級(jí)和演變領(lǐng)域，迫切需要構(gòu)建新的技術(shù)平臺(tái)，以便能夠在單輛汽車內(nèi)部整合和促進(jìn)眾多甚至所有的創(chuàng)新技術(shù)。

圖3：高性能、功能豐富的入侵檢測(cè)系統(tǒng)用戶界面控制面板。

對(duì)于終端設(shè)備制造商自身和入侵檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備市場(chǎng)的解決方案提供商而言，都是如此。這些平臺(tái)可用作制造商內(nèi)下一代硬件項(xiàng)目的基礎(chǔ)，和/或用作解決方案提供商的參考設(shè)計(jì)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)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(xiàn)。無(wú)論是基于信號(hào)調(diào)理和信號(hào)轉(zhuǎn)換功能(ADI的傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng))，還是數(shù)字信號(hào)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)界領(lǐng)先的技術(shù)和穩(wěn)健的解決方案，能夠滿足建筑安防/入侵檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備制造商在開發(fā)下一代平臺(tái)架構(gòu)時(shí)面臨的各種擴(kuò)展要求。