相關的傳統感測器類型、連結、控制介面、和電力供應,都受到了不同程度的影響,因而讓這些到處可見的應用,無論在外觀、感覺、和操作上,都出現了明顯的變化。

在過去,所謂的入侵偵測系統,大多是指一套由控制面板、門/窗接觸開關、以及一個(或兩個)被動式動作感測器等元件所構成的簡單有線硬體組合,再搭配上極少量的軟體整合及/或操作複雜度。然而在過去的十年中,住宅和商業建築的客戶需求,已經深入影響了這類元件的複雜度與用途,以及這些系統解決方案的整個功能。

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圖1 傳統侵入偵測系統解決方案的佈置硬體套件。



此一演變最初的推手之一,是全球許多國家政府(特別是在開發中世界以及存在嚴重人口階級鴻溝的國家)的相關新立法。其中最具影響力的規定,是在派出緊急服務之前,必須進行第一階威脅確認(first-order threat verification),其原因是在於誤報率的顯著提高和市政資源(警察、消防、EMS)的不當部署。為了符合這個規定,廠商已採取了兩個相互獨立但相連接的措施。其一是系統開發OEM製造商在硬件加入了新感測器技術,其次則是系統服務供應商藉由人力的加強來提高遠端監控的等級。

以下是這些動作如何表現的例子: 傳統的動作感測器是基於單一或雙像素的被動式紅外線(PIR)感測器元件,其動作原理,是判讀視界(field of view)中的熱特徵(heat signature)改變。雖然PIR在某些情況下相當適用,但其功能僅限於單純偵測出刺激物體(人類、寵物、車輛)的存在,而並無法判斷被偵測到的來源之種類。

為了對偵測到的對象進行區別或分類,就必須追加額外的感測器到該系統。為應對此一需求,並提高系統整體精度、可靠度、和性能,有越來越高比例的安全系統動作感測器節點,加入了影像擷取能力。PIR感測元件雖仍保留,但在這類較先進的系統結構中,PIR的角色被轉變為一個觸發源,用來喚醒影像擷取子系統,此子系統在擷取到一個或兩個影像畫面後,便將畫面發送到遠端的監測站以便進行確認。當服務供應商的運作中心收到畫面後,二十四小時輪班待命中的安全人員便需對此影像進行分析,以便確認觸發此警報的刺激源(可能是一威脅或一警報狀態);當完成此確認步驟後,才會進行緊急服務的派遣。

此外,進一步再整合本地處理(local processing),以便做為個別感測器節點中的網路邊緣上,所追加的影像擷取功能之延伸,也是目前進行中的一個方向,藉以實現本地威脅分析和驗證。此額外層次的情報能有助於降低決策延遲,並讓資料傳輸所需的帶寬顯著下降,因為需要被傳送的,只有資料(標誌、中斷與通知)位元(bit),而非資料(多張影像)的位元組(byte)。

建築內部安全解決方案領域中的另一項重大進展,是從有線介面演進到無線介面,這不僅是發生在個別感測器節點與控制面板之間,也包含從整個系統部署到其相關的遠端監控站或運作中心之間。幾十年來,感測器到面板之間的連接,都是利用低電壓串聯接線來完成,最經常用到的,就是常見於許多其他建築控制應用上的RS-485衍生品。這類硬體接線式介面在進行系統安裝時,需要不小的精力和成本。

但隨著具有極低功耗特性的短距離無線技術的出現,一些廠商已將無線系統的版本納入他們的擴大硬體系統產品線中,以實現更簡化也更容易進行的初始部署。此一趨勢降低了實施時間和成本,且藉由讓用戶能夠進行合理的升級改裝,來大幅擴大市場規模,而不是如過去般,必須完全仰賴新建築的銷售量來擴大市場。此外,在後端連結的領域中,此一過去完全是搭配電話線路或POTS連接到遠端監控站或運作中心的入侵偵測系統市場,也已經發展到利用Wi-Fi/閘道器網際網路,以及地面行動電話網絡連接的作法,來增加部署方式的選項空間,並同時消除了入侵偵測系統安裝,必須依賴固定電話線連接提供給的硬性要求。

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圖2 新一代智慧型動作感測器的高階內部系統方塊圖。



建築內部安全設備的主要演進中,最後的一個領域是使用者界面。就在不久之前,入侵偵測系統的控制面板大多還只是由簡單的按鈕和撥號介面所構成。然而時至今日,隨著客戶已普遍地習慣於智能手機和平板電腦的使用,住宅及商業大樓的控制設備(包括入侵偵測系統、調溫器、和煙霧探測器等)的用戶經驗,也都已經躍進到了二十一世紀。

雖然大多數OEM廠商仍有提供入門級(無美觀的使用者介面)的產品選擇,但其推出的中階和高階產品目前都已追加了許多先進的功能,如觸控面板、背光鍵盤、環境光感應、及語音控制等功能。這些功能大多都明確地在外觀和使用感覺上,應對了用戶對於系統性能和功能上的要求。諸如環境光感應這類功能的動作價值,也可以在產品生命期內,對應系統功耗及運作成本的關鍵課題,也就是俗稱的「總持有成本(total cost of ownership)」。

雖然這些重要功能從某個角度來說,會增加整體系統成本,但大眾的要求讓這些功能的新增變為必要,以便能迎合全天候消費類電子產品利用率所設下的期待目標。為此,OEM廠商也已將消費電子相關的重要功能整合入他們的硬體材料中。現今的高階系統會讓20年前的消費大眾幾乎無法辨認。即時性、隨選啟動(on-demand activation)、本地威脅確認、無線連接、高解析度控制面板顯示、先進的使用者介面(包括語音控制、搭配視訊串流的遠端監控功能),以及各類的新感測器元件(包括衝擊、振動和聲音事件偵測等),已經讓此行業的景觀在一個相當短的時間內發生了顯著的改變。

所有前述的改善和進步,並不能以增加系統的功耗做為其代價。隨著感測器和面板之間的資料與控制介面從有線演進到無線,對於交流電源的持續依賴和有線束縛,已明顯成為完全沒有機會的做法。使用堆疊電池來增加容量,並讓系統的某些部分以工作週期的方式(duty cycled manner)動作,是目前OEM廠商在維持電力預算的前提下,為建築內部安全系統實現價值及效率提升的其中兩種方式,此電力預算可能是透過電池/直流電源來提供,包括獨立式、或是與能量收集能力(energy harvesting capabilities)的結合,例如基於高效率光伏電池收集元件的子系統。

在探討本文中所介紹的建築內部安全、或入侵偵測系統多角化升級與演化時,也同時產生強大的推力來創造出新的技術平台,用來將許多或所有的這些創新進步整合及推廣到單一的載台(vehicle)中。

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圖3 高性能、多功能的入侵偵測系統的使用者介面控制面板。



這同時適用於入侵偵測系統設備市場中的終端設備製造商本身、以及解決方案供應商。這些平台可作為製造商進行下一代硬體專案的基礎,和/或作為解決方案供應商所提供的參考設計,用來實現從現有的技術平順地過渡到本文中所介紹的某些新技術,並同時也能加速採用者的產品上市時間。

ADI所提供的創新技術,可將前述這些創新、技術進展、以及市場需求加以完美地搭配結合。對於安全性/入侵偵測系統設備廠商在開發他們的下一代平台架構時所面對的問題,不論來自於訊號調整、訊號轉換功能(此兩者都是ADI的傳統強項)、或是較近期的熱門領域——數位處理及電源管理,ADI都有業界領先的技術和強大的解決方案,可實現各種等級的需求。