在智能物聯(lián)網(wǎng)家庭和先進(jìn)安防系統(tǒng)日益普及的時(shí)代，對(duì)精準(zhǔn)且可靠的傳感器的需求比以往任何時(shí)候都更加迫切。在各種類型的安防設(shè)備中，玻璃破裂傳感器（Glass-Break Sensor）是其中的第一道防線。當(dāng)它被設(shè)計(jì)成能夠準(zhǔn)確識(shí)別玻璃破裂的聲音，就能有效地提醒房主或安防系統(tǒng)注意潛在的危險(xiǎn)入侵行為。

人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的出現(xiàn)，徹底革新了智能傳感器和玻璃破裂檢測(cè)技術(shù)，不僅通過自適應(yīng)學(xué)習(xí)帶來了更高的準(zhǔn)確性，還實(shí)現(xiàn)了設(shè)備體積更小、成本更低的優(yōu)勢(shì)。Silicon Labs（芯科科技）支持AI/ML的無線SoC正處于這一突破性創(chuàng)新的前沿。

支持AI/ML的SoC在玻璃破裂檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)有的聲學(xué)玻璃破裂傳感器通常依賴于傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理（DSP）算法，通過麥克風(fēng)的音量閾值和聲音頻率分析來判斷窗戶玻璃是否被打破。雖然在一定程度上有效，但這類傳感器容易因其他常見的高頻或尖銳噪音（如門鈴聲、餐具碰撞聲、人聲甚至是響亮的音樂）而產(chǎn)生誤報(bào)。

另一類玻璃破裂傳感器稱為震動(dòng)傳感器，它們通過檢測(cè)玻璃上的震動(dòng)來觸發(fā)警報(bào)。當(dāng)震動(dòng)幅度超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，警報(bào)就會(huì)被激活。然而，即使是敲擊或輕拍窗戶，也可能被誤判為入侵行為。這兩類傳感器的主要缺點(diǎn)包括：

誤報(bào)率高

需要手動(dòng)調(diào)整靈敏度

準(zhǔn)確性不穩(wěn)定

震動(dòng)傳感器需為每塊玻璃單獨(dú)安裝設(shè)備，增加了整體安裝成本

這正是芯科科技的AI/ML集成SoC能夠解決傳統(tǒng)玻璃破裂傳感器局限性的地方。通過將人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)功能集成到傳感器設(shè)計(jì)中，這些SoC不僅加快了開發(fā)進(jìn)程，還提供了更高的靈活性，大幅提升了玻璃破裂檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性，顯著降低了誤觸發(fā)的概率。

這種提升是通過將基于機(jī)器學(xué)習(xí)的模式匹配算法，于大量環(huán)境聲音和玻璃破裂音頻樣本數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練而實(shí)現(xiàn)的。傳感器能夠?qū)W習(xí)并識(shí)別玻璃破裂的獨(dú)特聲音特征，并將其與環(huán)境噪音區(qū)分開來。因此，傳感器能有效減少誤報(bào)，僅在真正發(fā)生玻璃破裂事件時(shí)才觸發(fā)警報(bào)。

該視頻展示了芯科科技的機(jī)器學(xué)習(xí)玻璃破裂傳感器相較于市面上傳統(tǒng)算法傳感器的卓越性能。

玻璃破裂檢測(cè)解決方案

芯科科技的SoC在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了功耗效率，這意味著集成機(jī)器學(xué)習(xí)功能不僅減少了對(duì)外部組件的依賴，還降低了功耗和設(shè)計(jì)成本，我們的xG24、xG26和xG28系列SoC均配備了矩陣向量處理器（MVP），可將機(jī)器學(xué)習(xí)推理速度提升至8倍，同時(shí)功耗降低至六分之一，從而實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化。

這對(duì)電池供電的傳感器尤為重要，因?yàn)樗娱L(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，減少了頻繁維護(hù)的需求。維護(hù)和更換頻率的降低，也在長(zhǎng)期內(nèi)顯著減少了整體成本。

芯科科技與領(lǐng)先的機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案提供商AIZIP合作，基于EFR32無線SoC的機(jī)器學(xué)習(xí)能力，共同開發(fā)了一種基于音頻的玻璃破裂檢測(cè)解決方案。該方案利用AIZIP的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序，在低功耗運(yùn)行的同時(shí)，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)房間內(nèi)真實(shí)的玻璃破裂聲音，從而實(shí)現(xiàn)多年的電池續(xù)航。

以下表格展示了該解決方案在性能測(cè)試中的部分結(jié)果，體現(xiàn)了其在市場(chǎng)中的領(lǐng)先能力：

Detection Rate By Distance

False Positive Testing

玻璃破裂檢測(cè)參考設(shè)計(jì)

我們的參考設(shè)計(jì)硬件由EFR32xG28 Explorer Kit（xG28-EK2705A）與一塊定制設(shè)計(jì)的玻璃破裂傳感器板組成，該傳感器板集成了模擬和數(shù)字麥克風(fēng)以及慣性測(cè)量單元（IMU）傳感器。

該傳感器板由一顆CR-123電池供電，根據(jù)使用模式不同，可提供3至6年的運(yùn)行時(shí)間。該參考設(shè)計(jì)已準(zhǔn)備好進(jìn)行測(cè)試，并配套提供軟件應(yīng)用程序，其中包括以下功能：

藍(lán)牙連接

自適應(yīng)閾值調(diào)整

音頻前端處理

AIZIP的機(jī)器學(xué)習(xí)算法