室内安全系统演进和新时代解决方案

近年来，消费电子产品的用户体验、新的政府立法以及对提高系统效率的推动共同推动了建筑内安全或入侵检测系统解决方案市场需求和功能设计目标的重大进步。传统的传感器类型、连接性、控制接口和电源都受到了不同程度的影响，推动了这些无处不在的应用的外观、感觉和操作的重大转变。从历史上看，入侵检测系统主要是一组简单的有线硬件，包括控制面板、门/窗触点，也许还有一个（或两个）无源运动传感器，其软件集成和/或操作复杂性最小。然而，在过去十年中，住宅和商业建筑的客户需求都影响了各个组件的复杂性和实用性以及这些系统解决方案的完整功能。

这种演变的最初驱动力之一是世界许多地区正在颁布新的政府立法，特别是在发展中国家和人口阶层之间存在巨大鸿沟的国家。最具影响力的是要求在派遣紧急服务之前必须进行一级威胁验证。这是由于误报率显着增加和市政资源（警察，消防，EMS）的错误部署。为了遵守这项任务，采取了两项单独但相互关联的行动。首先，系统开发主机厂在硬件本身增加了新的传感器技术，其次，系统服务提供商提高了人员远程监控的水平。

以下是这些动作如何表现的示例：传统的运动传感器基于单像素或双像素被动红外（PIR）传感器元件。PIR 传感器通过识别视野内热信号的变化来工作。虽然对于某些用例来说完全可以接受，但PIR传感器仅限于检测或存在刺激（人类，宠物，车辆），但它们无法识别已检测到的源的类型。为了区分或分类检测到的物体，必须在系统中添加额外的传感器技术。为了满足这一需求并提高整个系统的整体精度、可靠性和性能，图像捕获功能已被添加到越来越多的安全运动传感器节点中。PIR 传感元件仍然存在，但在这种高级配置中，PIR 充当唤醒图像捕获子系统的触发器，然后抓取一两个图像帧，然后将它们发送到远程监控站进行验证。在服务提供商的运营中心收到后，全天候的人类安全员工的任务是检查传输的图像，以验证触发警报的刺激，这会带来威胁或警报条件;只有在完成此验证步骤后，才会派遣紧急服务。作为包含在各个传感器节点内网络边缘的图像捕获功能功能的扩展，现在还部署了本地处理集成，以实现本地威胁分析和验证。这种额外的智能层减少了决策延迟，并使数据传输带宽显着降低，因为只需要传输数据位（标志、中断和通知），而不是数据字节（多个图像帧）。

建筑内安全解决方案领域的另一个重大进步是从有线到无线接口的大规模转变，不仅在单个传感器节点和控制面板之间，而且从整个系统部署到其相关的远程监控站或运营中心。几十年来，传感器到面板的连接都是使用低压串行布线进行的，最常见的是许多其他楼宇控制应用中常见的RS-485类型。这种硬连线接口需要大量的工作和不断增加的系统安装成本。随着超低功耗和短距离无线技术的出现，许多制造商已扩展其硬件系统产品组合，以包括无线系统版本，从而实现更简单、更容易的初始部署。这种转变反过来又减少了实施时间和成本，并通过允许合理的改造安装而不是像过去那样继续由新建筑销售推动市场，从而开辟了更大的市场规模。此外，在后端连接领域，入侵检测系统市场曾经专门与远程监控站或运营中心的电话线或POTS连接保持一致，现在已经发展到利用Wi-Fi/网关Internet链接以及地面移动电话网络连接，扩大了部署选项的竞争环境，同时也消除了入侵检测系统对固定电话连接的硬要求。 

图2.下一代智能运动传感器的高级内部系统框图。

建筑内安全设备领域最后一个重大演变领域是用户界面。就在不久前，入侵检测系统控制面板由简单的按钮和拨号接口组成。然而，现在智能手机和平板电脑的使用在几乎所有目标消费者人群中普遍存在，住宅和商业建筑控制设备（包括入侵检测系统以及恒温器和烟雾探测器）的用户体验已经跃入 21 世纪。尽管大多数原始设备制造商仍然提供入门级、简洁的设备选项，但中端和高端产品现在包括触摸屏、背光键盘、环境光传感和语音控制功能等功能。这些功能中的大多数都清楚地解决了系统性能和实用程序的外观和感觉元素。环境光传感等功能的运行价值还可以解决产品生命周期内系统功耗和运营费用的关键领域，或者有时称为“总拥有成本”。虽然这些功能可以被视为对整体系统成本的增量驱动，但公众需求需要增加功能以符合通过 24/7 消费电子产品利用率设定的期望。整车厂的回应是将消费电子相关功能集成到其硬件材料中。今天的顶级系统对于仅仅20年前的消费者公众来说基本上是无法识别的。实时、按需激活、本地威胁验证、无线连接、高分辨率控制面板显示、包括语音控制在内的高级用户界面、带有流视频源的远程监控功能，以及提供冲击、振动和声学事件检测等功能的新传感器元件阵列，在相对较短的时间内显著改变了该行业的格局。

图3.高性能、功能丰富的入侵检测系统用户界面控制面板。

前面概述的所有改进和进步都不能以增加系统功耗为代价。如本文所述，随着传感器和面板之间的数据和控制接口从有线转向无线，继续依赖交流电源和有线网络共享是完全不可能实现的。使用堆叠电池来增加电容，同时以占空比方式运行系统的某些部分，这只是OEM在保持功率预算的同时提高建筑内安全系统的价值和实用性的两种方式 - 可能通过电池/直流电源提供服务，无论是独立的还是与能量收集功能（如基于高效光伏电池收集元件的子系统）结合使用。

在审查本文涵盖的建筑物内安全或入侵检测系统的多个升级和发展领域时，可以大力推动产生新技术平台，以便在单个车辆中集成和促进许多或所有这些创新进步。

对于终端设备制造商本身以及入侵检测系统设备市场的解决方案提供商来说都是如此。这些平台可以作为制造商内部下一代硬件项目的基础和/或作为解决方案提供商的参考设计，旨在实现从现有技术到本文概述的一些进步的平稳过渡，同时加快采用客户的上市时间。

本文中包含的许多创新和技术进步以及潜在的市场需求之间的明确一致性，可以通过ADI公司提供的创新技术来实现。无论是ADI的传统优势信号调理和信号转换功能，还是最近关注的数字处理和电源管理领域，ADI都拥有业界领先的技术和强大的解决方案，可满足建筑内安全/入侵检测系统设备制造商在开发下一代平台架构时面临的规模化要求。

审核编辑：郭婷