建筑内部安全系统演进及最新方案

相关的传统传感器类型、链接、控制接口、和电力供应，都受到了不同程度的影响，因而让这些到处可见的应用，无论在外观、感觉、和操作上，都出现了明显的变化。

在过去，所谓的入侵检测系统，大多是指一套由控制面板、门/窗接触开关、以及一个(或两个)被动式动作传感器等组件所构成的简单有线硬件组合，再搭配上极少量的软件整合及/或操作复杂度。然而在过去的十年中，住宅和商业建筑的客户需求，已经深入影响了这类组件的复杂度与用途，以及这些系统解决方案的整个功能。

图1 传统侵入侦测系统解决方案的布置硬件套件。

此一演变最初的推手之一，是全球许多国家政府(特别是在开发中世界以及存在严重人口阶级鸿沟的国家)的相关新立法。其中最具影响力的规定，是在派出紧急服务之前，必须进行第一阶威胁确认(first-order threat verification)，其原因是在于误报率的显著提高和市政资源(警察、消防、EMS)的不当部署。为了符合这个规定，厂商已采取了两个相互独立但相连接的措施。其一是系统开发OEM制造商在硬件加入了新传感器技术，其次则是系统服务供应商藉由人力的加强来提高远程监控的等级。

以下是这些动作如何表现的例子: 传统的动作传感器是基于单一或双像素的被动式红外线(PIR)传感器组件，其动作原理，是判读视界(field of view)中的热特征(heat signature)改变。虽然PIR在某些情况下相当适用，但其功能仅限于单纯侦测出刺激物体(人类、宠物、车辆)的存在，而并无法判断被侦测到的来源之种类。

为了对侦测到的对象进行区别或分类，就必须追加额外的传感器到该系统。为应对此一需求，并提高系统整体精度、可靠度、和性能，有越来越高比例的安全系统动作传感器节点，加入了影像撷取能力。PIR感测组件虽仍保留，但在这类较先进的系统结构中，PIR的角色被转变为一个触发源，用来唤醒影像撷取子系统，此子系统在撷取到一个或两个影像画面后，便将画面发送到远程的监测站以便进行确认。当服务供应商的运作中心收到画面后，二十四小时轮班待命中的安全人员便需对此影像进行分析，以便确认触发此警报的刺激源(可能是一威胁或一警报状态)；当完成此确认步骤后，才会进行紧急服务的派遣。

此外，进一步再整合本地处理(local processing)，以便做为个别传感器节点中的网络边缘上，所追加的影像撷取功能之延伸，也是目前进行中的一个方向，藉以实现本地威胁分析和验证。此额外层次的情报能有助于降低决策延迟，并让数据传输所需的带宽显著下降，因为需要被传送的，只有数据(标志、中断与通知)位(bit)，而非数据(多张影像)的字节(byte)。

建筑内部安全解决方案领域中的另一项重大进展，是从有线接口演进到无线接口，这不仅是发生在个别传感器节点与控制面板之间，也包含从整个系统部署到其相关的远程监控站或运作中心之间。几十年来，传感器到面板之间的连接，都是利用低电压串联接线来完成，最经常用到的，就是常见于许多其他建筑控制应用上的RS-485衍生品。这类硬件接线式接口在进行系统安装时，需要不小的精力和成本。

但随着具有极低功耗特性的短距离无线技术的出现，一些厂商已将无线系统的版本纳入他们的扩大硬件系统产品线中，以实现更简化也更容易进行的初始部署。此一趋势降低了实施时间和成本，且藉由让用户能够进行合理的升级改装，来大幅扩大市场规模，而不是如过去般，必须完全仰赖新建筑的销售量来扩大市场。此外，在后端连结的领域中，此一过去完全是搭配电话线路或POTS连接到远程监控站或运作中心的入侵检测系统市场，也已经发展到利用Wi-Fi/网关因特网，以及地面移动电话网络连接的作法，来增加部署方式的选项空间，并同时消除了入侵检测系统安装，必须依赖固定电话线连接提供给的硬性要求。

图2 新一代智能型动作传感器的高阶内部系统方块图。

建筑内部安全设备的主要演进中，最后的一个领域是使用者界面。就在不久之前，入侵检测系统的控制面板大多还只是由简单的按钮和拨号接口所构成。然而时至今日，随着客户已普遍地习惯于智能手机和平板计算机的使用，住宅及商业大楼的控制设备(包括入侵检测系统、调温器、和烟雾探测器等)的用户经验，也都已经跃进到了二十一世纪。

虽然大多数OEM厂商仍有提供入门级(无美观的用户接口)的产品选择，但其推出的中阶和高阶产品目前都已追加了许多先进的功能，如触控面板、背光键盘、环境光感应、及语音控制等功能。这些功能大多都明确地在外观和使用感觉上，应对了用户对于系统性能和功能上的要求。诸如环境光感应这类功能的动作价值，也可以在产品生命期内，对应系统功耗及运作成本的关键课题，也就是俗称的“总持有成本(total cost of ownership)”。

虽然这些重要功能从某个角度来说，会增加整体系统成本，但大众的要求让这些功能的新增变为必要，以便能迎合全天候消费类电子产品利用率所设下的期待目标。为此，OEM厂商也已将消费电子相关的重要功能整合入他们的硬件材料中。现今的高阶系统会让20年前的消费大众几乎无法辨认。实时性、随选启动(on-demand activation)、本地威胁确认、无线连接、高分辨率控制面板显示、先进的用户接口(包括语音控制、搭配视讯串流的远程监控功能)，以及各类的新传感器组件(包括冲击、振动和声音事件侦测等)，已经让此行业的景观在一个相当短的时间内发生了显著的改变。

所有前述的改善和进步，并不能以增加系统的功耗做为其代价。随着传感器和面板之间的数据与控制接口从有线演进到无线，对于交流电源的持续依赖和有线束缚，已明显成为完全没有机会的做法。使用堆栈电池来增加容量，并让系统的某些部分以工作周期的方式(duty cycled manner)动作，是目前OEM厂商在维持电力预算的前提下，为建筑内部安全系统实现价值及效率提升的其中两种方式，此电力预算可能是透过电池/直流电源来提供，包括独立式、或是与能量收集能力(energy harvesting capabilities)的结合，例如基于高效率光伏电池收集组件的子系统。

在探讨本文中所介绍的建筑内部安全、或入侵检测系统多角化升级与演化时，也同时产生强大的推力来创造出新的技术平台，用来将许多或所有的这些创新进步整合及推广到单一的载台(vehicle)中。

图3 高性能、多功能的入侵检测系统的用户接口控制面板。

这同时适用于入侵检测系统设备市场中的终端设备制造商本身、以及解决方案供应商。这些平台可作为制造商进行下一代硬件项目的基础，和/或作为解决方案供应商所提供的参考设计，用来实现从现有的技术平顺地过渡到本文中所介绍的某些新技术，并同时也能加速采用者的产品上市时间。

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