RFID-tags gebruiken voor het bewaken van huisbeveiliging

Om hun installatie en bediening te vereenvoudigen, moeten moderne huisbeveiligingssystemen hun omgeving draadloos kunnen bewaken. Dit omvat het bewaken van de perimeterbeveiliging, inbraakdetectie en de beveiliging van gevoelige gebieden in huis, zoals medicijncontainers, kluizen of andere plaatsen waar waardevolle spullen verborgen zijn.

Hoewel videobewaking mogelijk is, vereist het geavanceerde beeldverwerking en analyse om ongeautoriseerde activiteiten te detecteren, en roept het ook zorgen op over privacy. Conventionele bewegingssensoren elimineren het privacyprobleem, maar ze hebben een voeding en ondersteunende elektronica nodig, wat de stuklijstkosten van het product verhoogt. Bewegingsdetectoren hebben ook een soort van bedrade of draadloze interface nodig om de output van de sensor naar de cloud door te sturen. In veel gevallen vereisen camera's en bewegingsdetectoren een professionele installatie, waardoor ze niet rendabel zijn voor veel kostengevoelige toepassingen.

Dit artikel presenteert een alternatieve oplossing die meer geschikt is voor de behoeften van veel consumenten en kleine bedrijven:het gebruik van RFID-tagtechnologie om goedkope, batterijloze en eenvoudig te installeren beveiligingssystemen voor in huis mogelijk te maken.

RFID-tags kunnen worden gebruikt als basis voor een reeks robuuste beveiligingssensoren. Een bewegingsdetector kan worden gemaakt door de RFID-tag te integreren met een reed-schakelaar. Evenzo kan een schokgebeurtenisdetector worden vervaardigd door de reed-schakelaar te vervangen door een schokschakelaar. In beide gevallen is de sensorschakelaar aangesloten tussen de twee klemmen van de antenne en ook tussen de twee klemmen van de RFID-chip. In deze configuratie wordt de werking van de RFID-tag in- of uitgeschakeld volgens de AAN- of UIT-status van de schakelaar.

De sensoren bieden een goedkope, compacte oplossing voor het beveiligingsmonitoringsysteem zoals weergegeven in figuur 1. RFID-tags die zijn uitgerust met bewegingssensoren kunnen aan het raam, de deur en de kluis worden bevestigd, terwijl een schokdetectietag aan de medicatie kan worden bevestigd doos. Een commerciële RFID-lezer heeft twee functies:a) hij detecteert elke sensor die in actieve staat is gebracht door zijn bewegings- of schokdetectieschakelaar b) de lezer overspoelt het gebied ook met RF-straling met laag vermogen die de tags van stroom voorziet wanneer ze worden geactiveerd . Omdat elke RFID-tag zijn eigen unieke ID heeft, weet de RFID-lezer waar de gedetecteerde activiteit plaatsvindt. Eenmaal vastgelegd, kunnen de activiteitsgegevens naar de cloud worden verzonden voor analyse en, indien van toepassing, kennisgeving aan de gebruiker via smartphone of een e-mailwaarschuwing.

Figuur 1. Beveiligingsmonitoring met RFID-tag.

Sensorwerkingsprincipes

De functionele diagrammen in figuur 2 illustreren de werkingsmechanismen van de schoksensor en bewegingssensor.

Figuur 2. Een schoksensor bestaat uit een RFID-chip, een antenne en een schoksensor (a). In de normale (ongestoorde) toestand sluit de metalen kogel de twee contacten van de schoksensor (b) kort. Wanneer de sensor wordt gestoord, sluit de metalen bal de twee contacten niet langer kort, waardoor de antenne stroom voor de RFID-chip kan ontvangen en zijn signaal (c) kan verzenden. Een bewegingssensor bestaat uit een RFID-chip, een antenne en een reed-schakelaar (d). In de normale toestand wordt de reed-schakelaar in de AAN-stand gehouden door een magneet die in de buurt is aangebracht. Hierdoor wordt de antenne kortgesloten, waardoor de RFID-chip geen stroom krijgt (e). Wanneer de magneet wordt verwijderd, gaat de reed-schakelaar over naar de UIT-status, waardoor het RFID-apparaat (f) wordt ingeschakeld.

Schokdetector

Zoals eerder vermeld, bestaat de schoksensor uit een RFID-chip en een antenne, zoals weergegeven in figuur 2a. De schokschakelaar bestaat uit een holte en een kleine metalen bal die naar binnen rolt. Wanneer de schokschakelaar rechtop wordt geplaatst, rolt de bal op de twee geleidende contacten die uit de holte steken, waardoor een geleidend pad ontstaat (Figuur 2b). Als de sensor in een andere richting kantelt, worden de contacten losgekoppeld, wat een eenvoudige manier is om beweging of oriëntatie te detecteren. Bij gebruik als beveiligingssensor wordt de schokschakelaar aangesloten tussen de twee aansluitingen van de antenne en rechtop geplaatst, zodat ze in zijn passieve positie worden kortgesloten. De resulterende kortsluiting onderbreekt de impedantie-aanpassing tussen de RFID-chip en de antenne, waardoor wordt voorkomen dat de RFID-tag een signaal uitstraalt. Als de schoksensor wordt gekanteld, beweegt de metalen bal van de contacten, waardoor de RFID-tag stroom krijgt en een signaal uitstraalt, dat vervolgens wordt gelezen door een RFID-lezer.

Bewegingssensor

Het bewegingssensorsysteem getoond in figuur 2d bestaat uit een RFID-chip, een antenne, een reed-schakelaar en een magneet. Een reed-schakelaar bestaat uit twee ferromagnetische flexibele metalen reed-contacten in een afgesloten glazen holte. De twee contacten van de schakelaar zijn normaal gesproken open, totdat de aanwezigheid van een magnetisch veld ervoor zorgt dat ze sluiten (Figuur 2e). Wanneer de sensor uit de buurt van de magneet wordt bewogen, keren zijn contacten terug naar de oorspronkelijke open toestand zoals in figuur 2f, waardoor de RFID-chip wordt geactiveerd en de lezer wordt gewaarschuwd dat de tag is verplaatst. Dit wordt geïllustreerd in figuur 1, waar bijvoorbeeld de RFID-tag met de reed-schakelaar op het raam is bevestigd en de magneet aan de muur in de buurt van de RFID-tag. Wanneer het raam gesloten is, houdt de magneet de reed-schakelaar in een gesloten positie, waardoor de antenne wordt gerangeerd en de chip inactief blijft. Wanneer het raam omhoog of omlaag wordt bewogen, is de magneet niet meer dichtbij genoeg om de reed-schakelaar gesloten te houden. Op dit punt keert de reed-schakelaar terug naar de open positie en wordt de RFID-tag actief.

Domme sensoren, slim systeem

Omdat elke RFID-tag zijn eigen unieke ID heeft, kan deze worden gecorreleerd aan het specifieke object of de locatie die wordt bewaakt. Deze informatie kan worden gebruikt door de RFID-lezer of de cloudgebaseerde beveiligingstoepassing om meer te weten te komen over de aard van het evenement, inclusief het identificeren van het aantal mogelijke indringers, waar ze zich bevinden en het maken van enkele conclusies over hun activiteiten. Een dergelijke analyse kan ook het aantal valse alarmen verminderen dat wordt veroorzaakt door huisdieren of andere welwillende verstoringen.

RFID-technologie is een veelbelovend hulpmiddel voor het creëren van robuuste, betrouwbare en goedkope beveiligingssystemen. De tags zijn eenvoudig te installeren en hebben geen batterijen nodig, wat hun betrouwbaarheid op lange termijn garandeert. Bij toepassingen in de echte wereld moet echter enige zorg worden besteed om ervoor te zorgen dat de RFID-lezers zo worden geplaatst dat ze een volledige dekking van het bewaakte gebied bieden. Commercialisering vereist ook de ontwikkeling van "slimme" RFID-lezers die ten minste de eerste verwerkingslaag kunnen uitvoeren van de activiteit die door de RFID-tags wordt geproduceerd.

>> Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op onze zustersite, EDN.