簡析建筑安防系統演變和新時代解決方案

近年來，在消費電子產品用戶體驗、政府新的立法以及追求系統高效率的需求下，針對建筑安防系統或入侵檢測系統解決方案的市場要求和功能設計目標明顯升高。傳統傳感器類型、連接性、控制接口和供電都受到不同程度的影響，使這些普遍應用的外觀和運行發生重大變革。

傳統的入侵檢測系統大都是由一組簡單的硬件連接而成，硬件包括控制面板、門/窗觸點或者被動式運動傳感器(或兩個)，這種系統具有非常低的軟件集成度和/或操作復雜性。但是，在過去十年里，居住和商業建筑客戶需求已經不僅影響了分立組件的復雜性和實用性，而且還影響了這些系統解決方案的完整功能性。

圖1. 傳統入侵檢測系統解決方案部署硬件包。

這種演變的首要驅動因素之一是新的政府立法，在全球許多地區，尤其是人口類別存在巨大差別的發展中國家。新立法的最大轉變之一是，必須先驗證危險，才可分派緊急服務。這是因為，誤報警率和市政資源（警察、消防系統、EMS）的錯誤出勤率已大幅提高。為了實施這項強制規定，政府已經采取了兩項獨立但相關聯的措施。首先，系統部署OEM向硬件本身添加了新的傳感器技術，其次，系統服務提供商提高了人員遠程監控能力。

以下是這些措施如何發揮作用的一個示例：

傳統運動傳感器基于一個單點或雙點被動式紅外(PIR)傳感器元件。PIR傳感器通過識別視場內熱標識的變化來運行。盡管可被一些用例所接受，但PIR傳感器只能用于檢測或確定是否存在對象(人、寵物、車輛)，不能識別所檢測來源的類型。

為了區分或分類被測對象，必須向系統添加其他種類的傳感器。為了應對這種需求并提高整體精度、可靠性和整個系統的性能，越來越多的安防運動傳感器節點加入了圖像捕捉功能。PIR檢測元件仍然存在，但在這種高級配置中，PIR用作喚醒圖像捕捉子系統的觸發器，隨后圖像捕捉子系統會抓取一個或兩個圖像幀，并將其發送至遠程監控站進行驗證。

服務提供商的運營中心收到這些圖像后，會安排全天候安保員工檢查傳輸圖像，對觸發警報的對象(會產生威脅或報警條件)進行驗證；只有在完成此驗證步驟后，才可分派應急服務。在單個傳感器節點內部的功能中，也對圖像捕捉功能的功能性進行了擴展，現在傳感器還部署了終端信息處理模塊，以便能夠進行本地的威脅分析和驗證。這個額外的智能層可減少決策制定延遲，并使數據傳輸帶寬保持非常低的水平，因為只需要傳輸數據位(標志、中斷和通知)，而不需要傳輸數據字節(多個圖像幀)。

建筑安防解決方案領域的另一個重大進步是從有線接口轉變為無線接口，不僅是在單個傳感器節點和控制面板之間，而且從整個系統部署到其關聯遠程監控站或運營中心都出現了這種轉變。幾十年來，傳感器和面板連接都是采用低壓串行信號連接，許多建筑控制應用的傳輸線都是RS-485的變種接口。這種硬連線接口工作量很大，而且會增加系統安裝成本。

隨著超低功耗和短程無線技術的出現，許多制造商已經擴展了其硬件系統產品組合，涵蓋無線系統版本，能夠使初始部署更簡單、更輕松。這種轉變縮短了實施時間，降低了成本，而且顯著擴大了市場規模，因為這種方式允許合理的改裝，而不是像過去那樣，只能通過新的建筑銷售來推動市場發展。此外，在后端連接區域，過去的入侵檢測系統市場是將電話線或POTS連接與遠程監控站或運營中心一一對應，而現在已發展為利用Wi-Fi/網關互聯網鏈接以及地面移動電話網絡連接，這不僅可拓寬部署選項的發揮空間，而且還可消除安裝入侵檢測系統所需的固定電話連接。

圖2. 下一代智能運動傳感器的高級內部系統框圖。

建筑安防設備領域的最后一個主要演變區域是用戶界面。不久前，入侵檢測系統控制面板由簡單的按鈕和旋鈕接口組成。但現在，幾乎所有目標消費者群體中，智能手機和平板電腦的使用都非常普及，因而居住和商業建筑控制設備(包括入侵檢測系統、恒溫器和煙霧檢測器)的用戶體驗已經邁入21世紀。盡管大部分OEM仍然提供入門級、從簡型設備選項，但是，中高端產品現在還包含了觸摸屏、背光鍵盤、環境光檢測和語音控制等功能。其中的大部分功能顯然是系統性能和效用的外觀和感受元素。

環境光檢測等功能的業務價值還可針對系統功耗的重要區域，以及產品在整個使用壽命內的運營成本（有時稱為"總擁有成本"）。雖然這些功能會增加整體系統成本，但是大眾需求使得添加這些功能成為必要，因為這樣才符合消費電子產品的全天候使用期望。OEM的響應方式是，將與消費電子產品相關的功能整合到硬件材料中。即使往前推20年，現在的頂級系統很大程度上也不會被消費者群體認可。

實時、按需激活、本地威脅驗證、無線連接、高分辨率控制面板顯示、包括語音控制和遠程監控能力的用戶界面，連同流媒體視頻傳送、提供沖擊、振動和聲學事件檢測等功能的一系列新型傳感器元件，使得此行業的格局在極短時間內發生了巨變。

圖3. 高性能、功能豐富的入侵檢測系統用戶界面控制面板。

前述所有改進和提升都不能以增加系統功耗為代價。隨著傳感器和面板之間的數據和控制界面從有線轉變為無線，如本文所述，繼續依賴交流電源和有線連接完全不可行。使用堆疊電池來增大電池容量并按照定時調用的方式操作系統特定部分這兩種方式中，OEM不僅增大了建筑安防系統的價值和實用性，而且還維持了功耗預算——可通過電池/直流電源提供服務，無論是獨立式，還是與能量采集能力結合(例如基于高效光伏電池采集元件的子系統)。

回顧本文討論的建筑安防或入侵檢測系統的多個升級和演變領域，迫切需要構建新的技術平臺，以便能夠在單輛汽車內部整合和促進眾多甚至所有的創新技術。

對于終端設備制造商自身和入侵檢測系統設備市場的解決方案提供商而言，都是如此。這些平臺可用作制造商內下一代硬件項目的基礎，和/或用作解決方案提供商的參考設計，目標是實現現有技術到本文所述先進技術的平滑過渡，同時縮短客戶產品的上市時間。

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