1、智能家居控制技术及应用第6章 智能人体感应系统l 智能人体感应系统介绍l 智能人体感应系统应用l 智能人体感应系统实训2 2l 智能人体感应系统介绍3 3智能人体感应系统介绍4 4u 智能人体感应系统简介u 智能人体感应系统是指通过感应方式来实现器件开关的控制，智能人体感应系统中的智能感应门的实例如图所示。当有人进入到门的感应范围时，智能感应门可以自动完成开关动作。按感应方式可分为触摸式感应门、刷卡感应门、微波感应门、红外线感应门等；按开门方式可分为推拉式、旋转式和平移式。现在应用最广泛的的智能感应门一般指的是平移式感应门和平开式感应门。智能人体感应系统介绍5 5u 智能人体感应系统简介u 智
2、能人体感应系统中的另一个实例是智能感应灯，如图所示。有了它，人们可以方便许多，不需要再寻找开关，在晚上走进室内或老人小孩半夜起夜时，都可以很方便地自动感应到人体活动并亮起，并在无人体活动之后自动熄灭。智能人体感应系统介绍6 6u 智能人体感应系统传感器 智能人体感应系统中的传感器可以参考市面上的人体红外传感器，如图所示。智能人体感应系统介绍7 7u 智能人体感应系统传感器u 人体红外传感器介绍 人体红外传感器是智能家居系统中常见的一种传感器，它是基于传统红外传感器发展起来的，如图所示。红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用，随着探测设备和其他技术的提高，红外传感器能够拥有更多的性
3、能和更好的灵敏度。智能人体感应系统介绍8 8u 智能人体感应系统传感器u 人体红外传感器原理 红外传感器是用红外线为介质的测量设备，它的基本原理是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。此类探测器可分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。人们所使用的红外传感器就属于热敏感探测器这一种类，称为热释电红外人体感应器，它是一种可探测静止人体的感应器，由透镜、感光元件、感光电路、机械部分和机械控制部分组成。通过机械控制部分（一般都是一块小型的单片机）和机械部分带动红外感应部分做微小的左右或圆周运动，移动位置，使感应器和人体之间能形成相对
4、的移动。所以无论人体是移动还是静止，感光元件都可产生极化压差，感光电路发出有人的识别信号，达到探测静止人体的目的。此红外热释感应器可应用于人体感应控制方面，并实现红外防盗和红外控制一体化，扩大了人体红外热释感应器的应用范围。其特征在于：所述透镜和感光元件安置在机械部分上。智能人体感应系统介绍9 9u 智能人体感应系统传感器u 人体红外传感器原理 常见的人体红外传感器上，都有一顶白色的“小帽子”。这顶小帽子是什么呢？其实就是最外层的一种透镜，称为菲涅尔透镜。它是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，如图所示。智能人体感应系统介绍1010u 智能人体感应系统
5、传感器u 人体红外传感器原理 菲涅尔透镜常见的作用有：p 比传感器面积大得多的透镜可以收集尽可能多的红外线，以提高灵敏度。p 菲涅耳透镜被加工成许多狭长的单元，每个单元覆盖一定的视角并交替聚焦到双探测器窗口上。当人体穿过视野时，发出的红外线能使双探测器产生交替的脉冲信号。这能扩大传感器视野和对目标的探测能力。p 透镜材料具有滤波功能，可以阻挡人体红外辐射以外的可见光和红外光，增加抗干扰能力。智能人体感应系统介绍11 11u 智能人体感应系统传感器u 人体红外传感器分类 按照探测原理可以分为两大类：一种使用的是非线性滤光技术，另一种使用的是线性滤光技术。通俗地说，一种是对红外波的滤光，另一种是对
6、可见光的滤波。第一种传感器其实就是人们常说的人体红外传感 器，如图所示。人体都有恒定的体温，一般在37C左 右，所以会发出10m的特定波长红外线。非线性滤光 技术就是利用了这一特点，靠探测人体发射的10m左 右的红外线而进行工作的。探测器收集人体发射的10 m左右的红外线，通过菲涅尔透镜聚集到红外感应源 上。红外传感器通常采用热释电元件在接收了红外辐 射温度发出变化时就会向外释放电荷，检测处理后产生报警。这种探测器是以探测人体辐射为目标的。所以辐射敏感元件对波长为10m左右的红外辐射必须非常敏感。为了对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的滤光片，即菲涅尔透镜，使环境的干扰受到明显
7、的控制作用。智能人体感应系统介绍1212u 智能人体感应系统传感器u 人体红外传感器分类 另一种使用线性滤光技术的传感器其实已经 不能归于红外传感器的范畴了，一般称为人体探 测器，如图所示。它在感光部分上采用的是可见 光波的捕捉与探测。大家都知道，可见光也是一 种波，在空气中以大约300000km/s的速度传播，如果遇到物体遮挡就会形成影子，并减少遮挡物 背面可见光的传播（由于光的衍射特性被遮挡了 还是会有一部分光可以传播至遮挡物的背面）。由于有这种光暗变化的特性，就能将之应用于物体的识别中。方法就是利用菲涅尔透镜的聚焦作用，将可见光汇聚到感光元器件上。感光元器件一般是由两片电极化方向相反的热
8、释电元器件所组成。当有人经过时，光线的明暗变化导致这两片元件收到的可见光强弱不一，它们之间就会产生极化电压，通过电路转化成信号给到报警器。智能人体感应系统介绍1313u 智能人体感应系统传感器u 人体红外传感器选型 市面上最常见的人体红外传感器按照装配的方式可以分为两种：一种是直接固定到墙上并且固定方向的，这里称它为固定式；另一种带有一个可以旋转的底座，可以调整其角度，这里称它为旋转式。固定式人体红外传感器一般 外观都为圆形或者椭圆形，最中 间可以看到白色半透明的菲涅尔 透镜罩，如图所示。由于其整体 是一体化的，一旦将它固定后，不可调整角度，所以在安装之前需要先根据实际需求，调整好它的安装位置
9、。虽然这种类型的传感器的安装角度是固定的，但是由于其圆形的设计，它的红外探测范围也是圆形的，即正前方圆周内所有角度都可以探测到。并且由于使用的红外光感器件探测距离较近，成本更加低廉，所以此类传感器一般应用于对探测距离要求不高的场合，比如房间自动感应日光灯，厕所自动感应冲洗系统等。智能人体感应系统介绍1414u 智能人体感应系统传感器u 人体红外传感器选型 旋转式的人体红外传感器一般外观都是长方体，如图所示。中间是白色半透明的透光罩，背后有个旋转底座，在需要时可按照实际需求调整探测角度，甚至有的旋转式人体红外传感器还会在底座上加装电机用来实时调整角度。由于其可以调整方向，所以在安装时需先将底座安
10、装好，然后再调整探测器的角度。这种类型的传感器水平探测范围特别广，可覆盖水平方向上的大部分角度，且探测的距离也比较远；在垂直方向上虽然探测的角度有限，但可以通过调整底座的角度来选定垂直方向上探测的范围。有的带电机的底座可以根据探测到的信息，实时地转动角度或者通过软件预先的设定根据时段的不同来调整角度。这类旋转式人体红外传感器 探测的距离远，可以调整角 度，我们常将其应用于安防 系统中，比如，家门口的人 体入侵传感器。智能人体感应系统介绍1515u 智能人体感应系统安装与配置 智能人体感应系统是根据实际使用要求配置的，感应器件控制器和与之相连的外围辅助控制装置，如安全装置、门禁系统、灯光系统、开
11、门信号源、集中控制等必须根据建筑物的使用特点，通过人员的组成，楼宇自控的系统要求等合理配备辅助控制装置。下面以智能感应门系统为例，来详细介绍安装与配置的过程。u 如何选择感应门的配置 根据安装感应门的实际环境及要求，考虑选择感应门的配置。p 感应传感器的选择：在星级酒店、办公楼，选择高灵敏度的感应器；在靠近道路的银行、商店等经常有人路过的场所，选择窄区域的感应传感器可防止读取失误。p 安全辅助装置：在星级酒店等地方需要杜绝感应门的夹人事故的发生，可以选择安装防夹人红外感应器。p 配备应急电源：为保证停电时感应门也能工作，可以配备应急电源。智能人体感应系统介绍1616u 智能人体感应系统安装与配
12、置u 智能感应门的安装步骤 1.水准仪抄平，画线。用水准仪抄平、用线坠吊出垂直线，先画出地导轨滑槽控制边线，再画出横梁安装中心线和标高控制线。2.安装地导轨。撬出欲装轨道位置的预埋木枋条，按事先画好的轨道滑槽控制墨线进行修整，满足安装要求后安装下轨道。注意，下轨道总长度应为自动门宽度的2倍+100mm，下轨道顶标高应与地坪面层标高一致或略低（3mm以内）。3.钢横梁安装。钢横梁常用1622规格的槽钢制作，两端焊接固定在门洞两侧的钢筋混凝土门柱或墙的预埋铁件上，预埋件厚度常选=810mm。安装时按事先画好的标高控制线和钢横梁中心位置线进行对齐，并特别注意用水平尺复核水平度后进行对称焊接。4.机箱
13、安装。调整自动门的运行的方向和速度。5.装门扇。先检查轨道安装的是否顺直、平滑，不顺滑处用磨光机打磨平滑后安装滑动门扇。滑动门扇尽头应装弹性限位材料。要求门扇滑动平稳、顺畅。6.调试。接通电源，调整传感器的监测角度和反应灵敏度，使其达到最佳工作状态。智能人体感应系统介绍17 17u 智能人体感应系统安装与配置u 感应门的安装注意事项 1.安装横梁时一定要保持水平，否则安装完成后会产生不均匀受力的情况，磨损情况会更严重。2.用门体吊挂螺栓组件将门体吊挂安装好，注意将滑轮的中心位置与门体保持平行。3.将限位装置安装在动力梁的导轨上，通过调节限位器螺栓调整位置，保证门开启的正常状态。4.门体安装完成
14、后，要调整门体高度和缝隙位置，调节吊架固定螺母，确保门体运行和移动时，无滞重现象或摩擦的异响。5.调整传送皮带的张力，皮带要保持紧绷状态，将所有压板螺栓压紧。6.安装地轮时门体的上下缝隙要保持相同。7.如果控制系统不能正常工作，则需要进行调整。先手动检测门体，然后切换开关操作，调整自动门运行的方向和速度。智能人体感应系统介绍1818u 智能人体感应系统安装与配置u 感应门的安装注意事项 8.最后安装感应探头，将传感器打开并按照接线图安装好之后，再调整探头。注意调整到合适的角度，不要触碰到天线。自动门传动控制机箱及自控探测装置都固定安装在钢横梁上，固定连接方式有钢横梁打孔安装螺栓固定方式和钢横梁
15、上焊接连接板的方式。应注意钢横梁上钻孔或焊接连接板应在钢横梁安装之前完成。9.整个门体安装好后，接通电源运行检测。智能人体感应系统介绍1919u 智能人体感应系统安装与配置u 智能感应门特点p 感应门主控制器采用数字智能化控制系统，选用旋钮或者拨跳式的开关，调节非常方便，可任意设置门扇的运行状态，包含多功能组合的控制线，方便与门禁系统连接。p 直流马达电机，大功率运行无噪声。p 系统具有半开/全开、常开、常闭、互锁等多种运行功能。p 电路连接采用插接方式，更安全，维修方便快捷。p 滑动系统采用PU材料的双滑轮，耐损耗，摩擦力极小，使用时间长，使门扇在运行中稳定且无噪声。p 便捷的尾轮调整器，可
16、快速调整转动皮带松紧程度，还配有专用的减震弹簧。p 门扇下面导向器采用外置轴承式运行导向轮，不锈钢底座可防止生锈。2020智能人体感应系统介绍u 安装智能感应门需要注意哪些因素？安装到哪里比较合适？2020u 拓展思考l 智能人体感应系统应用2121智能人体感应系统应用2222u 智能人体感应系统应用技术 智能人体感应系统配置有感应探头，感应探头能发射出红外线或者微波信号，当这种信号被靠近的物体反射时，就会实现器件的控制操作。其中智能感应门作为一种代表型的应用，实现了自动开闭的功能。感应探测器探测到有人进入时，将收集到的信号生成脉冲信号，然后传给控制器，控制器判断后驱动电机运行，同时监测电机转
17、数，以便电机在设定的时间加力和进入慢行运行。电机得到运行电流后做正向运行，将动力传给同步带，再由同步带将动力传给吊具系统使门扇开启；门扇开启后由控制器做出判断，如果需要关门动作，通知电机做反向运动，关闭门扇。另一个代表型应用是智能感应灯，它可以在有 人经过时自动感应到人体，然后点亮节能灯，比 如，在客厅装智能灯，回家时自动点亮方便换鞋，或者在晚上起夜时也不用手动开灯，下床经过后就会自动点亮，如图所示。智能人体感应系统应用2323u 智能人体感应系统应用场景u 平移式感应门 自动感应门的种类很多，平移式感应门如图所示，它由以下部件组成：1.主控器。它是自动门的指挥中心，通过内部编有指令程序的大规
18、模集成电路发出相应控制指令，指挥电机或电锁类系统工作；同时人们通过主控器调节门扇开启速度、开启幅度等参数。2.感应探测器。负责采集外部信号，如同人们的眼睛，当感应到有人进入它的工作范围时，它就给主控制器一个脉冲信号。智能人体感应系统应用2424u 智能人体感应系统应用场景u 平移式感应门3.动力马达。为开门与关门提供动力，控制门扇加速和减速运行。4.门扇行进轨道。就象火车的铁轨，配合门扇的走轮，使其按特定方向行进。5.门扇走轮。用于吊挂活动门扇，同时在动力牵引下带动门扇运行。6.同步带（有的厂家使用V带）。用于传输电机所产生的动力，牵引门扇走轮。7.下部导向系统。是门扇下部的导向与控制位置的装
19、置，防止门扇在运行时出现前后门体晃动。智能人体感应系统应用2525u 智能人体感应系统应用场景u 平开式感应门 平移式感应门如图所示，它有以下特点：1.安装便捷。不受原有门结构的影响，任何平开 门均能便捷安装，不破坏其原有结构；对门柱、门体形伏、大小无特殊要求。2.有效推力大。开门机在大门开启的最佳受力点 （距铰链最远处）上工作，效率100%，只要单人 能推动的门均能可靠运行。3.在门体上产生的作用力小。由于受力点合适、效率最高，所以在门体施力点上作用力最小，门体结构不会发生变形。4.能应用于超宽门。由于工作于离大门枢轴的最远处，并且作用力方向始终与开门方向相同，所以无论多宽的门均能轻松启闭。
20、5.可使大门作0360超广角自由开关。6.可以自动锁门。大门关闭后，开门机能可靠自行锁定，不必另外配置锁具。智能人体感应系统应用2626u 智能人体感应系统应用场景u 平开式感应门7.高智能化。由于本机自带联动电控锁，所以可自由设定左、右门开门的顺序，任意指定某扇门单开、遇阻反弹、遇阻自停，自动判断汽车或者人离去后自动关门并上锁，可与地感器、读卡器或密码器构成现代化的智能门禁系统。8.功耗低。由于开门效率高，所需动力小，所以功耗低。9.有限位开关，便于控制，限位准确、稳定，不使电机、机构超负荷运行。10.机构承受应力小，寿命长。11.流线形外观，小巧、美观。智能感应门适合于商店、酒店、银行、写
21、字楼、医院、宾馆等公共场所，应用特别广泛。使用智能感应门，可以节约空调功耗、降低噪音、防风、防尘，同时可以使出入口显得庄重高档，科技感十足。智能人体感应系统应用2727u 智能人体感应系统应用场景u 节能感应灯 节能感应灯也是人们生活中非常常见的一种新型智能家居设备，外观上的设计非常多，如图所示。智能人体感应系统应用2828u 智能人体感应系统应用场景u 节能感应灯节能感应灯的特点如下：1.距离感知：只需靠近3-4m的范围，将自动亮起。2.无线充电：充电速度快，无需充电线，电池电量足。3.磁吸安装：配有磁吸墙贴和强力3M胶，可安装在任意地方使用。4.安装便捷：随心贴，不用布线。5.感应速度快：
22、夜晚不用摸黑找开关，感应到人体活动自动快速亮起，仅需1、2s。6.自动熄灭：不用手动关灯，如周围无人体活动，在30s内会自动熄灭。7.实时启用：可根据预先设置的时间，在需要感应灯工作的时间段，感应灯才会工作。智能人体感应系统应用2929u 智能人体感应系统应用场景u 节能感应灯8.环境启用：根据周围的环境亮度，只有在环境亮度很低时，才会 进入工作模式。9.安全性高：由于不用布线，就不用担心因为供电线老化而导致的火灾、漏电等险情。另外，灯管也选用了不会发出高热量的节能灯，电池选用了环保安全的可充电/可拆卸更换/无线充电的新型锂电池，不用担心由感应灯电池故障而引发的险情。10.手持照明：紧急时，如
23、需灯光照明具体的位置，可以轻松取下感 应灯，作为手持模式来使用，节省了寻找手电筒的时间。智能人体感应系统应用u 自动门的类型都有哪些？都应用与什么场所？u 超市智能感应门能很好地解决商场了摆闸只能单向通行的问题，应用场地更广、可扩展性更强。试为某大型超市设计一种智能感应门规划方案。u 在人们生活中还有一种非常常见的智能人体感应系统，即智能感应灯系统，比如在晚上起夜的时候可以感应到有人经过，自动打开夜灯。请查阅资料，详细说一说智能感应灯系统的特点和应用。3030u 拓展思考l 智能人体感应系统实训3131智能人体感应系统实训3232u 人体红外传感器模块与直流电机模块介绍u 人体红外传感器与直流
24、电机通讯实验模块由人体红外传感器模块和直流电机模块组成，左图为直流电机模块，右图为人体红外传感器模快。直流电机模块正面有“直流电机”字样及风扇，可以很方便的辨认出，与人体红外传感器通讯时风扇会转动。人体红外传感器模块正面有“人体红外”字样及人体红外感应区，可以很方便的辨认出，主要用来进行感应人体红外射线。直流电机模块 人体红外传感器模块智能人体感应系统实训3333u 人体红外传感器模块与直流电机通信实训步骤u 步骤1：烧写代码：具体操作见实验一。u 步骤2：打开配置工具 ，即上位机软件。u 步骤3：将USB串口线与人体红外传感器连接，打开人体红外传感器，查找、选择并打开可用端口。u 步骤4：单
25、击“读地址”按钮，读取人体红外传感器的地址为 16，如图所示。记下此时数据。智能人体感应系统实训3434u 人体红外传感器模块与直流电机通信实训步骤u 步骤5：单击“关闭选中端口”按钮，将USB串口线与直流电机连接，打开直流电机，单击“打开选中端口”。u 步骤6：单击“读地址”按钮，可读取直流电机模块的地址为255，如图所示。智能人体感应系统实训3535u 人体红外传感器模块与直流电机通信实训步骤 与读取的人体红外传感器的地址相比较，如果不相同，在“配置网络地址”选项组中重新配置直流电机的地址，保证网络地址相同。智能人体感应系统实训3636u 人体红外传感器模块与直流电机通信实训步骤 单击“写
26、地址”按钮，在弹出的对话框中单击“确定”按钮，5s后按下直流电机上的“复位键”，此时直流电机的地址改写成功，可单击“读地址”按钮检查。网络地址一致时人体红外传感器和直流电机之间可以通讯。智能人体感应系统实训3737u 人体红外传感器模块与直流电机通信实训步骤u 步骤7：把手靠近人体红外传感器，观察实验现象。p 实验现象当人体红外传感器检测到人手时，人体红外传感器将信号传递到直流电机模块，直流电机模块中的风扇逆时针转动，D1、D5灯亮；人体红外传感器D9灯亮。左图为直流电机的实验现象，右图为人体红外传感器实验现象。智能人体感应系统实训3838u 人体红外传感器模块与直流电机通信实训步骤u 步骤7
27、：把手靠近人体红外传感器，观察实验现象。p 实验现象当人体红外传感器没有检测到人手时，直流电机模块中的风扇顺时针转动，D1、D6灯亮；人体红外传感器D5、D6灯亮。作图为直流电机的实验现象，右图为人体红外传感器实验现象。智能人体感应系统实训u 改变直流电机或人体红外传感器的地址，当网络地址不一致时，观察对实验的影响。解释出现这种现象的原因。u 改变手靠近人体红外传感器的距离，观察人体红外传感器灵敏度。影响人体红外灵敏度的因素有哪些？u 结合人体红外传感器和直流电机的通讯实验现象，说一说人体红外传感器和直流电机模块与智能感应门有什么联系？u 完成实验后，分小组讨论：人体红外传感器安装的最佳范围是多少？为什么？3939u 拓展思考
