近年來,在消費電子產品的使用體驗、政府新的立法以及追求系統高效率的需求下,針對建築安全系統或入侵偵測系統解決方案的市場要求和功能設計目標明顯提高。傳統的感測器類型、連線性、控制介面和供電都受到不同程度的影響,使這些普遍應用的外觀、感受與運作發生重大變革。

傳統的入侵偵測系統大多數是由一組簡單的硬體連接而成,包括控制台、門/窗觸點或是被動式動作感測器(或兩個),這種系統的軟體整合度或操作複雜性並不高。但是,過去十年來,住宅和商業建築客戶的需求不僅影響了各獨立元件的複雜度和實用性,同時也改變了這些系統解決方案的完整功能性。

20170414_ADI_TA31P1 圖1:傳統的入侵偵測系統解決方案部署硬體套件

政府立法至關重要

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異的發展中國家。新立法的最大轉變之一是必須優先驗證威脅情況,接著再調派緊急服務。這是因為誤報警率和市政資源(員警、消防系統、緊急服務等)的錯誤出勤率明顯增加中。為了實施這項強制規定,政府已經採取了兩項獨立但相關聯的措施。

為了把關並堅持任務,首先,系統部署OEM為硬體本身添加新的感測器技術;其次,系統服務供應商提高了人員遠端監控能力。

以下是這些措施如何發揮作用的示例:傳統的動作感測器基於一個單點或雙點被動式紅外線(PIR)感測器元件。PIR感測器的運作主要透過辨識視場內熱標識的變化。儘管PIR感測器可被某些應用案例接受,但只能用於檢測或確定是否存在物件(人、寵物、車輛等),無法辨識被偵測的來源類型。為了區分或分類被測物件,必須為系統添加其他種類的感測器。

為了因應這種需求並提高整體精確度、可靠性和整個系統的性能,越來越多的安全動作感測器節點中加入了影像擷取功能。PIR檢測元件仍然存在,但在這種先進的配置中,PIR用於作為喚醒影像擷取子系統的觸發器,隨後影像擷取子系統會抓取一格或兩格影像,並將其發送至遠端監控站進行驗證。

服務供應商在營運中心收到這些影像後,隨即安排全天候的安全人員檢查傳輸影像,並對確實產生威脅或「警急情況」而觸發警報的物件進行驗證;只有在完成此驗證步驟後,才可派遣緊急服務。

包括在單個感測器節點的網路邊緣,為影像擷取性能的功能性加以擴展,如今已能為感測器部署本地處理整合,從而實現本地的威脅分析和驗證。這個額外的智慧層可減少決策的延遲,並使資料傳輸頻寬保持在非常低的水準,因為只需要傳輸資料位元(標識、中斷和通知),而不需要傳輸資料位元組(多格影像)。

朝無線介面進展

建築安全解決方案領域的另一項重大進步是從有線介面轉變為無線介面,這不僅發生在單個感測器節點和控制台之間,而且從整個系統部署到有關的遠端監控站或運營中心,都出現了這種轉變。幾十年來,感測器到面板(sensor-to-panel)連接都是採用低壓串列訊號連接,許多建築控制應用的傳輸線都是RS-485的變化介面。這種硬連線介面的工作量大,而且會增加系統安裝成本。

隨著超低功耗和短距離無線技術的出現,許多製造商開始擴展其硬體系統產品組合,涵蓋各種無線系統版本,讓初始部署作業更簡單、更輕鬆。這種轉變縮短了建置時間、降低了成本,而且顯著擴大了市場規模,因為這種方式容許合理的改裝,而不是像過去那樣只能透過新的建築銷售來推動市場發展。

此外,在後端連接區域,過去的入侵偵測系統市場是將電話線或POTS連接至遠端監控站或營運中心,而今已發展為利用Wi-Fi/閘道器網際網路連結,以及地面行動電話網路連接,因而不僅拓寬了部署選項的發揮空間,同時也消除安裝入侵偵測系統所需的固定電話連接。

20170414_ADI_TA31P2 圖2:下一代智慧運動感測器的高階內部系統方塊圖

先進使用者介面

建築安全設備領域的另一個領域明顯涉及使用者介面。不久前,入侵偵測系統控制台由簡單的按鍵和旋鈕介面組成。然而,現在幾乎所有的目標消費者群體中,智慧型手機和平板電腦應用非常普及,因而住宅和商業建築物控制設備(包括入侵偵測系統、恒溫器和煙霧檢測器)的用戶體驗已經邁入21世紀。

儘管大部份的OEM仍然提供入門級的從簡型設備選項,但是,中、高階產品如今已包含了觸控螢幕、背光鍵盤、環境光檢測以及語音控制等功能。其中大部份的功能顯然針對的是系統性能和效用的外觀和感受元素。然而,環境光感測等功能的效用性與營運價值還可針對系統功耗以及產品使用壽命內的營運成本(有時稱為「總擁有成本」)等重要領域。

20170414_ADI_TA31P3 圖3:高性能、功能豐富的入侵偵測系統使用者介面控制台

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條件,因為這樣才符合消費電子產品的全天候使用期望。為此,OEM開始將與消費電子產品相關的功能整合到硬體材料中。

如果往前推20年,現在的頂級系統可能大部份都不會被消費社群認可。即時、隨需求啟動、本地威脅驗證、無線連接、高解析度控制台顯示、包括語音控制的先進使用者介面、遠端控能力,連同串流媒體視訊傳送,以及提供衝擊、振動和聲學事件偵測等功能的一系列新型感測器元件,使得這一產業的格局在極短時間內發生了巨變。

前述所有改進和提升都不能以增加系統功耗為代價。隨著感測器和面板之間的資料和控制介面從有線轉變為無線,繼續依賴交流(AC)電源和有線連接完全不可行。

因此,許多OEM採用兩種電源最佳化途徑——堆疊電池以增加電池容量,以及依工作週期的方式操作系統的特定部份。這讓OEM不僅增加了建築安全系統的價值和實用性,而且還維持了功耗預算——可透過電池/直流(DC)電源提供服務,無論是獨立式,還是與能量採集能力結合(例如基於高效、光伏電池採集元件的子系統)。

打造未來的平台

回顧本文討論的建築安全或入侵偵測系統的多個升級和演變領域,如今正迫切需要建構新的技術平台,以便能在單輛汽車內部整合和促進眾多甚至所有的創新技術。對於終端設備製造商和入侵偵測系統設備市場的解決方案供應商而言更是如此。

這些平台可用於作為製造商打造下一代硬體計劃的基礎,以及作為解決方案供應商的參考設計,其目標在於實現從現有技術到上述先進技術的順利過渡,同時縮短客戶產品的上市時間。

例如,美商亞德諾公司(Analog Devices Inc.;ADI)的創新技術,將有助於實現在這些眾多創新和技術進步之間的清楚定位,以及基本的市場要求。無論是基於訊號調節和訊號轉換功能,還是數位訊號處理和電源管理等最近的重點關注領域,該公司都具有先進的技術和穩健的解決方案,能夠滿足建築安全/入侵偵測系統設備製造商在開發下一代平台架構時面臨的各種擴展要求。