智能房屋传感器

一.智能房屋用到的传感器.声控传感器声控灯是一种声控电子照明装置，由音频放大器、选频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。它提供了一种控制灵敏的声控灯，它采用人嘴发出约1秒的控制信号“嘶”声，即可方便及时地打开和关闭声控照明装置，并有防误触发而具有的自动延时关闭功能，并设有手动开关，使其应用更加方便。声控灯由话筒、音频放大器、选频电路、倍压整流电路、鉴幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时开关电路、可控硅电路组成。.气体传感器气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理仪表显示部分。气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置！气体传感器一般被归为化学传感器的一类，尽管这种归类不一定科学。〃气体传感器〃包括：半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器、固体电解质气体传感器等。气体传感器的主要特性有稳定性、灵敏度、选择性、抗腐蚀性。.可见光传感器ISL29004是新一代光一数字传感器，集成了电流放大器、用于消除人为光闪烁的50Hz/60Hz抑制滤波器和16位adc，能将光照度转化成简便易用的16位、I2C标准数字输出信号，为用户提供了单芯片解决方案。ISL29004内部有2个光敏二极管，二极管1检测环境中可见光和红外光总的照度，二极管2只检测环境中红外光照度，两个二极管的光谱响应是互不依赖的。用户可以通过编程控制adc的工作模式，既可以仅输出光敏二极管1或2的检测结果，在模式2下还可以输出经内部减函数计算的滤除红外光影响的结果。ISL29004内有8个8位的寄存器，1个命令寄存器，1个控制寄存器，2个中断阈值寄存器，4个只读数据寄存器。命令寄存器可以设定ADC的工作模式以及分辨率；控制寄存器可以调整增益从而选择照度检测范围；只读数据寄存器LSB_Sensor和MSB_Sensor可以读取ADC最近的数字输出；只读数据寄存器LSB_timer和MSB_timer可以读取ADC最近一次积分的周期数。8个寄存器的地址依次为00H〜07H。特点：(1)大量程测量兼有高分辨力。(2)先进的A/D转换技术和智能滤波算法，在满量程的情况下仍可保证输出码的稳定。(3)采用A/D转换电路、数字化信号传输和数字滤波技术，传感器的抗干扰能力增加，信号传输距离远，提高了传感器的稳定性。.温度传感器原理：将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合电路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流，这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就是利用这一效应来工作的。特点：（1）测量精度高。因温度传感器热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。（2）测量范围广。常用的温度传感器热电偶从负50度到1600度均可边续测量，某些特殊温度传感器热电偶最低可测到负269度，最高可达到2800度。（3）构造简单，使用方便。温度传感器热电偶通常是两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。.图像传感器图像传感器，或称感光元件，是一种将光学图像转换成电子信号的设备，它被广泛地应用在数码相机和其他电子光学设备中。图像传感器，是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，可分为CCD（ChargeCoupledDevice，电荷耦合元件）和CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件）两大类。早期的图像传感器采用模拟信号，如摄像管（videocameratube）。随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，市场和业界都面临着跨越各平台的视讯、影音、通讯大整合时代的到来，勾划着未来人类的日常生活的美景。以其在日常生活中的应用，无疑要属数码相机产品，其发展速度可以用日新月异来形容。短短的几年，数码相机就由几十万像素，发展到400、500万像素甚至更高。不仅在发达的欧美国家，数码相机已经占有很大的市场，就是在发展中的中国，数码相机的市场也在以惊人的速度在增长，因此，其关键零部件一一图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为CCD、CMOS以及CIS传感器三种。.指纹识别传感器由于指纹具有终身的稳定性和惊人的特殊性，因此很早在身份验证方面得到了应用。指纹识别技术是目前最为成熟且价格便宜的生物特征识别技术，不仅可应用在门禁、考勤系统中，如今更应用到了笔记本电脑、手机、汽车灯个人安全识别领域中。指纹识别最主要的是靠指纹识别传感器采集指纹信息，并将采集到的信息同指纹数据库中指纹数据进行比对，以达到指纹识别的目的。其中在指纹识别中最重要的一步是对验证者指纹信息的采集，该过程是由指纹传感器完成的。当前指纹传感器通常采用三种方式采集指纹信息：光学采集方式也是历史最久远、使用最为广泛的技术。将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，在有隆线的地方发生散射，而在谷线处则会发生全反射，不同的光线投射到ccd上形成可被处理的指纹图像。采用光学采集方式具有廉价、分辨率高、温度适应性好的优点，但往往对过分干燥和油腻手指的检测效果较差。硅电容采集方式是基于半导体硅电容效应技术，原理是硅传感器作为电容的一个极板，手指作为另一极板，利用指纹线的脊、谷相对平整硅传感器间的电容差形成指纹图像。采用该技术相对光采集的方式能在较小的表面获得更好的图像，但容易受干扰，可靠性差。超声波采集方式是兼顾上述两种方式的一种新型采集方式，其原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波，以此区分指纹脊、谷所在位置。该采集方式能达到较好的精度，且对手指和平面的清洁度要求不高，采集效果明显好于上述两种方式。指纹识别在手机上的应用最初主要是身份识别，即相当于密码识别只有主人的指纹信息得到验证才能允许使用设备。随着半导体和软件技术的发展，手机将逐渐成为一种可随时随地获取个人和公司数据的移动终端，因此需要确保用户访问的安全性，以防止未授权访问。比如在电子商务中，指纹识别的应用将免去用户多重繁琐的密码操作，即简化流程又具备更高的安全级别。在行业应用中，指纹识别也可以有广泛的应用。例如今后警察可在一个犯罪高发区截住一名嫌疑人，要求其提供指纹而不是身份证或汽车驾照，取得指纹后可以通过手机上网，访问指纹数据库，得到嫌疑人真实身份信息。指纹识别技术将对我们的生活有更深远的意义。.红外线探测器在红外线探测器中，热电元件检测人体的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换成电压信号。然后，对电压信号进行波形分析。于是，只有当通过波形分析检测到由人体产生的波形时，才输出检测信号。例如，在两个不同的频率范围内放大电压信号，且将被放大的信号用于鉴别由人体引起的信号。于是，误将诸如热电元件的爆米花噪声一类噪声当作为由人体所产生而在准备加以检测乃得以防止。该红外线探测器包括红外线发射器、接收器、以及信号处理器，信号处理器的信号输出端经红外线发射电路与红外线发射器连接；信号输入端经红外线接收电路与红外线接收器连接，其反馈信号输出端与外围控制电路连接。本技术采用微型单片机作为信号处理器产生编码信号，驱动红外线发射器发出带有编码信号的红外线信号，并实时检测经过放大电路处理后的反射信号，其编码信号能够保证多个相同型号的传感器同时同地工作而不相互干扰。而且工作频率一致、可靠性高、功耗小。.报警探测器报警探测器是用来探测入侵者的入侵行为。需要防范入侵的地方很多，可以是某些特定的点、线、面，甚至是整个空间。如：小偷在大家睡着的时候入室进行偷窃，我们听不到，但如这有报警探测器，探测到周围的震动，会发出警报，提醒主人。探测器由传感器和信号处理器组成。在入侵探测器中传感器是探测器的核心，是一种物理量的转化装置，通常把压力、震动、声响、光强等物理量转换成易于处理的电量（电压、电流、电阻等）。信号处理器的作用是把传感器转化的电量进行放大、滤波、整形处理，使它能成为一种能够在系统传输信道中顺利转送的信号。微波墙式探测器利用了场干扰原理或波束阻断式原理，是一种微波收、发分置的探测器。墙式微波探测器由微波发射机、发射天线、微波接收机、接收天线、报警控制器组成。微波指向性天线发射出定向性很好的调制微波束，工作频率通常选择在9至11GHz，微波接收天线与发射天线相对放置。当接收天线与发射天线之间有阻挡物或探测目标时，由于破坏了微波的正常传播，使接收到的微波信号有所减弱，以此来判断在接收机与发射机之间是否有人侵入。墙式微波探测器在发射机与接收机之间的微波电磁场形成了一道看不见的警戒线，可以长达几百米、宽2到4米、高3到4米，酷似一道围墙，因此称为微波墙式探测器或微波栅栏。震动探测器是以探测入侵者走动或破坏活动时产生的震动信号来触发报警的探测器。震动传感器是震动探测器的核心部件。常用的震动探测器有位移式传感器（机械式）、速度传感器（电动式）、加速度传感器（压电晶体式）等，震动探测器基本上属于面控制型探测器。震动探测器应该与探测面安装牢固，否则不易感受到震动，应该远离震动干扰源。.速度传感器超声波利用人耳听不到的超声波（20000Hz以上）来作为探测源的报警探测器成为超声波探测器，它是用来探测移动物体的空间探测器。按照其结构和安装方法不同分为两种类型，一种是将两个超声波换能器安装在同一个壳体内，即收、发合置型，其工作原理是基于声波的多普勒效应，也称为多普勒型。其发射的超声波的能场分布具有一定的方向性，一般为面向方向区域呈椭圆形能场分布。另一种是将两个换能器分别放置在不同的位置，即收、发分置型，称为声场型探测器，它的发射机与接收机多采用非定向型（即全向型）换能器或半向型换能器。非定向型换能器产生半球型的能场分布模式，半向型产生锥形能场分布模式。收、发分置的超声波探测器警戒范围大，可控制几百立方米空间，多组使用可以警戒更大的空间。安装超声波探测器的空间密封性要求高，不应有大容量的空气流动，不能有过多的门窗且需紧闭。应该避开通风设备及气体的流动。用超声波探测器保护的空间隔音性能要好，以减少外界噪声引起的误报。超声波对物体没有穿透性，因此使用时应避免物体的遮挡，玻璃、隔板、房门等对超声波的反射能力较差，因此不应正对安装。超声波是以空气作为传输介质的，因此空气的温度和相对湿度会影响其探测灵敏度。当温度为21℃、相对湿度38%时，超声波的衰减最为严重，探测范围也最小。.湿度传感器土壤湿度主要通过浇水来控制。当花盆中的湿度传感器传回的数值过低时，则开启水路，向花盆内注入水分。因为水的渗入是一个比较缓慢的过程，所以不能等土壤湿度传感器示数上升才关闭水路，而是应该定量浇水。这个量根据每盆花的品种、土壤量而决定，每一盆都是不同的。需要在花盆靠近边缘的地方装有水淹传感器，如果水漫过该传感器，则立刻关闭水路。等水渗入土壤后，再重新开启水路。循环往复，直至浇水量达到预设值。空气湿度很多来自热带雨林的室内摆设植物需要较高的空气湿度才能很好地生长，例如兰科类植物、蕨类植物、天南星科植物等。如果空气湿度不足，则叶色老化，失去光泽，甚至叶缘枯焦卷曲。土壤湿度不能补足空气过干的问题。可使用加湿器调节空气湿度。当湿度传感器测得的湿度低于需要的数值时，开启空气加湿器，增加空气湿度；当达到所需湿度时即停止工作。如此将空气湿度动态地维持在某一较高的水平。将需要较高空气湿度的植物集中摆放在空气加湿器周围。因为家居中的湿度，特别是北方家居中的湿度低于这一区域的湿度，所以水蒸气会从这里向周围扩散。当富含水蒸气的空气流过植物叶面时，会混上光合作用而来的负氧离子和氧气分子，扩散到整个居室，对改善居室环境有显著效果。.智能音箱智能音箱不应该仅仅是一款音箱，还应该成为智能家居中的重要一环，音箱可以放置在家中任何位置，通过音箱可以和家庭中的其他智能设备互联，用语音或者触控的方式来通过音箱控制其他智能设备。支持语音控制，也有人认为语音控制目前还比较初级，难以在智能音箱上进行成熟应用，但在我看来，语音控制会是智能音箱的一个突破口，因为只有加入了语音控制的智能音箱，才有可能更加不依赖于手机独立运行，也只有不依赖于手机的智能音箱才能真的称为智能音箱。智能音箱在提供无处不在的音乐的同时，也可以提供无处不在的语音控制入口，给智能家居提供更多的想象空间。.智能摄像头专业的安防摄像头基本都采用可旋转的设计，一个摄像头可以监控更广地范围，即便是非专业的安防摄像头，监控范围也在往大了做，比如DropcamPro，采用六玻璃镜头，视角可以达到130度。但单一摄像头有局限性，只适合单房间监控，如果想监控多个房间就无能为力了，因此还有多个摄像头协同工作的方式，比如Netgear最近推出的Arlo智能摄像头，体型小巧，内置电池，且支持三防，可以随意安放在任意位置，通过路由器来协同工作，这样多个摄像头组合在一起就能实现房间内监控无死角了。第二种是听的方式，支持声波识别的摄像头已经逐渐成为趋势，通过“听”的方式来做监控一个摄像头就能监控多个房间。比如 Cocoon摄像头就采用SUBSOUND技术，能够监听频率低于20Hz的次声波，这个频率的声波人耳无法察觉，Cocoon却能捕捉到，此外，Cocoon还具有学习功能，能够知道谁是允许进入房间的、谁又是恶意闯入者，还能识别宠物，完全不需要任何设置，用户也不会在家人正常进出家里时不停地收到错误警报。智能摄像头可以通过人脸识别功能来对来客的身份进行辨别，而摄像头的后端则能够和智能门锁、智能灯泡等一系列产品连接，检测到是主人回家，可以自动打开智能门锁、灯泡等一系列设备。当然要想实现这一点，需要人脸识别的功能更强大，目前民用级的人脸识别还比较基础，大多属于玩具，难以真正派上用场，尤其在肩负着家庭安全重任的智能摄像头上应用。Dropcam就可以实现了完全的云储存，Arlo同样提供200M免费云存储空间，超过限额就要收费了。智能摄像头和云存储绑定也是必然趋势，但对于云存储方案的选择应该更加广阔，用户在使用智能摄像头之前多数都有习惯的云存储方案，如果智能摄像头在云存储上能和更多的企业云对接，对于用户来说，则是一件更值得开心的事情。.身份识别装置遥控是针对于采用独立按键的手环来说的，在软件的支持下通过这个按键可以实现遥控器的功能，比如一键开关灯泡、一键开关路由WiFi等，由于智能家居设备多采用同样的协议，因此这种遥控是可行的，已经有厂商做出了类似的demo,但是由于涉及到横跨多个品牌，这一功能还没有普遍出现在手环上。对于硬件按键类产品也是如此，国外的如bttn，国内的如魔豆按键，这种产品将遥控极度简化到只有一个按键，经过预设，可以一键实现某一功能，非常直接，在实现一些常用功能的时候会更加便捷。至于身份识别，在智能家居中是一个必要性比较高的问题，进阶的智能家居可以实现“无感化”的状态，家中智能化的设备可以自动感应用户的状态并进行反映，但这有一个前提，就是智能家居可以感应到用户并且区分不用的用户，这时就需要用户有一个身份标识。.烟雾探测器烟雾探测器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾探测器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。它在内外电离室里面有放射源铜241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。.可燃气体探测器可燃气体探测器是对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器。可燃气体探测器有催化型、红外光学型两种类型。催化型可燃气体探测器是利用难熔金属铝丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度。当可燃气体进入探测器时，在铂丝表面引起氧化反应（无焰燃烧），其产生的热量使铂丝的温度升高，而铂丝的电阻率便发生变化。红外光学型是利用红外传感器通过红外线光源的吸收原理来检测现场环境的烷烃类可燃气体。可燃气体探测器是一种安装在爆炸性危险环境的点型气体探测设备，它将现场的可燃气体浓度转化成电信号并传送至位于安全区的监控设备，以达到监测现场可燃气体浓度的目的。在设计和施工过程中，可燃气体探测器应遵循相应的标准和要求。.门磁窗磁门磁系统是一种安全报警系统，分门磁、窗磁（原理相同，形状相异）。门磁/窗磁如果不太留意是不太容易看到的。所谓的窗磁跟门磁一样，设防时候非法开窗就会报警。比如上班出门将家里的安防系统设防了。小偷打算敲破玻璃进房间，当从外面打开窗户的时候窗框会触动窗磁开关，几秒之内不撤防报警系统启动。主人当然可以在几秒之内将报警关闭这样就不错误报了。门磁/窗磁其实是门磁开关和窗磁开关的简称，由两部分组成：较小的部件为永磁体，内部有一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场，较大的是门磁主体，它内部有一个常开型的干簧管，当永磁体和干簧管靠得很近时（小于5毫米），门磁传感器处于工作守候状态，当永磁体离开干簧管一定距离后，处于常开状态。磁铁和干簧管分别安装在门框（窗框）和门扇（窗扇）里，基本上都是嵌入式安装（也有表面式安装的），所以不是行业人士一般不太能够注意到这些。大家可以把分户门和外窗打开，看一下分户门门框顶部和外窗的窗框，就可以看到圆形的、一般是白色的元气件，其实这就是所谓的门磁窗磁！.触摸开关触摸开关是一种智能控制的墙壁开关，本身需要消耗一定的电能，在待机时，由于单火智能开关待机取电是通过流过电子镇流器的电流给智能墙壁开关控制电路供电的，如果待机输入电流小就会导致待机电路不能工作，如果待机输入电流大就会导致电子镇流灯关后会有冷闪光白炽灯关闭后红丝等问题。在工作时，由于单火智能开关工作时取电是通过开关断开时的两端压差来取电的，当开关闭合时就没有了压差无法取电，这样就会导致控制电路开时失电失控问题。因此单火线触摸开关取电的技术难题一直存在，微功耗单火线待机和工作电源电路的研发难度非常大，到目前为止这仍是国内外限制单火线触摸开关发展的最主要技术瓶颈。实现真正电容感应式触摸开关，需要稳定的单火线电源处理以及稳定可靠的触摸感应芯片，做到防误触发、防各种电磁干扰、负载干扰、环境干扰、甚至需要防水防尘功能等智能触摸开关功能要求，集成感应触摸功能的系统解决方案更是行业内的技术难题。.电子探针一种分析仪器，可以用来分析薄片中矿物微区的化学组成。该仪器将高度聚焦的电子束聚焦在矿物上，激发组成矿物元素的特征X射线。用分光器或检波器测定荧光X射线的波长，并将其强度与标准样品对比，或根据不同强度校正直接计数出组分含量。全名为电子探针X射线显微分析仪，又名微区X射线谱分析仪。可对试样进行微小区域成分分析。除H、He、Li、Be等几个较轻元素外，还有U元素以后的元素以外都可进行定性和定量分析。电子探针的大批量是利用经过加速和聚焦的极窄的电子束为探针，激发试样中某一微小区域，使其发出特征X射线，测定该X射线的波长和强度，即可对该微区的元素作定性或定量分析。将扫描电子显微镜和电子探针结合，在显微镜下把观察到的显微组织和元素成分联系起来，解决材料显微不均匀性的问题，成为研究亚微观结构的有力工具。.水下扬声器水下扬声器是水下音响设备的主要发声器械。其由于采用了软边界支撑结构和弯曲振动式压电陶瓷片，而具有频带宽、音质好，可交、直流两用的优点，它适用于水下播放音乐，或水下通话，为潜游或水下花样游泳的训练或表演，提供了一种小巧、轻便的水下声音响设备部件。水下扬声器通过电缆从音响系统接收电子信号，而以声波在水中传播。将水下扬声器接入音响系统的输出端，然后将水下扬声器放入水中，你就可以在水中收听音乐了。根据你的喜好，你可以同步在水中和空气中放送音乐。同步播放的音乐，你在水中时听到，露出水面或在岸上时也能听到。如果将麦克风（话筒）接入放大器（音响系统），在水中的人就能听到岸上的人通过麦克风所说的话，而不需要另外的接收器。你还可以将水下扬声器放置在高湿度的地方，如桑那浴室或各种浴室中。这样，你在享受桑那或沐浴的愉快时，也能欣赏到美妙的音乐。水下扬声器也可以在空气中工作。水下扬声器本身不需要电源。二.未来使用在智能房屋的传感器.智能营养系统智能家居可以帮助老年人达到更加均衡的饮食。主要方法是：健康人的日常营养需求可以根据年龄、性别和劳动强度查表得知，患有某种疾病的用户可以专门咨询营养师，将自己的营养需求存入智能家居主机。智能冰箱将其中的食品包装上的RFID标签进行扫描，将其种类、生产日期、保质期、重量等信息传入智能家居主机。根据每日营养需求和现有食品，对于早、中、晚餐进行规划。再考虑到用户的饮食偏好，自动生成菜单。根据菜单，从数据库中自动寻找菜谱及视频，辅助用户完成烹饪。现在市面上的智能冰箱主要指的是具有LCD显示屏、可以根据用户设定的温度进行自主控温的冰箱。这些功能不能说没用，但是仅仅具有这些功能就将之称为智能冰箱实在是有些牵强。智能冰箱的发展前景巨大，本文主要关注营养管理这一侧面的新功能。在冰箱门框上安装RFID读码器，在冰箱底座上安装精度较高的重力传感器。将带有RFID标签的食品放入和取出时，读码器自动读码，将食品存储信息自动进行删减。因为RFID标签包含了食品的种类、生产厂家、生产日期、保质期、重量等信息，所以当同一包食品被取出查阅后被再次放入冰箱时，可以轻松判断出来。这种情况下，很可能是用户从该包食品中取出了一部分，然后将剩下的再次放入冰箱保存。原有的重量和再次存入的重量均可由冰箱底部的重力传感器测得，然后在食品储存信息中根据生产厂家、种类、生产日期等相对稳定的特征数值找到对应的数据，将新的重量存入该条数据，覆盖原有重量数据。主机中存有冰箱内所有食品的种类、重量和保质期，可