CN103854438B - 智能红外线探测器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能红外线探测器及其工作方法，该探测器包括热释电传感器以及接收热释电传感器输出的触发信号的控制器，其中，红外线探测器设有热电堆传感器，控制器接收到热释电传感器输出的触发信号后开启热电堆传感器，并设有报警器，在热电堆传感器检测当前的温度与本底温度之间的差值大于阈值时，控制器控制报警器发出报警信号。该方法包括热电堆传感器检测探测区域的本底温度，并进入休眠状态，热释电传感器检测探测区域内温度是否发生变化，如是，开启热电堆传感器，热电堆传感器检测探测区域内的温度并判断所检测的温度与本底温度的差值大于阈值时，报警器发出报警信号。本发明的红外线探测器功耗小，且可以检测静止的红外线信号源。

Description

智能红外线探测器及其工作方法

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其是涉及一种智能红外线探测器以及这种智能红外线探测器的工作方法。

背景技术

现在不少家庭、护老院、福利院等使用各种看护设备对被看护人员进行看护，其中较为常见是红外线探测器。红外线探测器具有热释电传感器，热释电传感器的电介质表面温度发生变化时,电介质表面产生电荷,即电介质表面形成极化电荷。当电介质表面温度升高时, 电介质内部的极化强度降低,相当于电介质释放一部分电荷。随后剩余的电荷逐渐脱离电介质表面, 电介质又重新达到电平衡的状态。热释电传感器的电介质的红外辐射持续不变,电介质表面温度达到平衡状态,将不会再释放电荷,也就不会有信号输出。因此，热释电传感器检测的是探测区域内温度变化的情况。

基于红外线探测器上述的特性，一旦探测区域内有人员进出，都会引起探测区域内温度的变化，红外线探测器即检测到这样变化，因此根据红外线探测器输出的信号即可以判断是否有看护人员进入探测区域。

然而，由于红外线探测器只能检测温度变化的情况，而不能检测出探测区域内是否有静止不变的红外线信号源，这样给看护工作带来不便。例如，被看护人员进入探测区域内并在探测区域内摔倒，现有红外线探测器只能检测到探测区域内有温度变化，即发现有人员进入探测区域内，但不能反映出探测区域内有持续、静止的红外线信号源，也就是无法发现探测区域内有人员摔倒的情况。这样，红外线探测器无法及时发出报警信号，摔倒人员无法得到及时的救助。

在一些需要看护的场合中，人们使用网络摄像机对被看护的区域进行监视，通过摄像机获取被看护区域的视频图像，并将获得的视频图像通过网络传输到看护后台，一旦发现有异常情况则发出报警信号。

然而，由于网络摄像机为能耗较大的设备，需要使用市电为其供电，这限制了网络摄像机的安装与应用。此外，由于网络摄像机能够形成清晰的图像，为了保护被看护人的隐私，其安装、使用往往受到限制，例如无法安装在卫生间、卧室等场所。另外，一旦网络摄像机获得的视频图像不慎泄露，也给被看护人员带来极大不便，存在泄露个人隐私的风险。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能检测到静止红外线信号源且低功耗的智能红外线探测器。

本发明的另一目的是提供一种能远程看护被看护人员且保护被看护人员隐私的智能红外线探测器的工作方法。

为实现本发明的主要目的，本发明提供的智能红外线探测器具有热释电传感器以及接收热释电传感器输出的触发信号的控制器，其中，智能红外线探测器设有热电堆传感器，控制器接收到热释电传感器输出的触发信号后开启热电堆传感器，并设有报警器，在热电堆传感器检测当前的温度与本底温度之间的差值大于阈值时，控制器控制报警器发出报警信号。

由上述方案可见，智能红外线探测器设置热释电传感器与热电堆传感器，热释电传感器检测到探测区域内温度发生变化后，由热电堆传感器检测探测区域内当前温度并与本底温度对比，由此判断是否有静止的红外线信号源。并且，由于热电堆传感器形成的图像仅仅是探测区域内热量分布图，不会形成清晰的图像，因此不会造成被看护人的隐私泄露，可以安装到卫生间、卧室等场所。此外，由于热释电传感器与热电堆传感器消耗的电能较小，红外线探测器的功耗较低。

一个优选的方案是，智能红外线探测器还具有计时器，控制器接收到热释电传感器输出的触发信号后开启计时器，待计时时间结束后开启热电堆传感器。

由此可见，热电堆传感器并不是在热释电传感器被触发后马上开启，而是经过一定时间后才开启，这样可以有效判断探测区域内是否有静止的红外线信号源，即判断是否有人员长时间静止不动，更好地反映探测区域内人员活动情况。

进一步的方案是，红外线探测器还设有蓄电模块，用于向热释电传感器以及热电堆传感器供电。

可见，红外线探测器使用蓄电模块供电，即可以使用蓄电池等供电，无需使用市电或交流电源，红外线探测器的安装受到的限制少，其安装场合更灵活。

为实现上述的另一目的，本发明提供的红外线探测器工作方法中，红外线探测器具有热释电传感器以及热电堆传感器、报警器，该方法包括热电堆传感器检测探测区域的本底温度，并进入休眠状态，热释电传感器检测探测区域内温度是否发生变化，如是，开启热电堆传感器，热电堆传感器检测探测区域内的温度并判断所检测的温度与本底温度的差值大于阈值时，报警器发出报警信号。

由上述方案可见，由于热电堆传感器可以检测静止物体的温度情况以及探测区域内温度分布情况，因此通过热电堆传感器对当前温度与本底温度对比可以判断探测区域内是否有静止的红外线信号源，并在发现有静止的红外线信号源时发出报警信号，从而实现对被看护人员的远程看护。

并且，热电堆传感器并非长期处于工作状态，只有热释电传感器被触发后才被开启，红外线探测器消耗的电能较小。此外，由于热电堆传感器并不会形成清晰的图像，因此可以有效保护被看护人的隐私。

一个优选的方案是，红外线探测器还具有计时器，热释电传感器检测探测区域内温度发生变化后，开启热电堆传感器前，开启计时器并由计时器计时，待计时时间结束后开启热电堆传感器。

由此可见，热释电传感器被触发后，热电堆传感器并不是马上开启，而是经过一段时间后才开启，这样可以更准确地判断探测区域内是否有被看护人员长时间静止不动，避免红外线探测器频繁地发出报警信号。

附图说明

图1是本发明智能红外线探测器实施例的结构框图。

图2是本发明智能红外线探测器工作方法实施例的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的智能红外线探测器用于检测特定的探测区域内人员的活动情况，适用于需要看护人员的场所、广告箱中。

参见图1，本发明的智能红外线探测器具有控制器10、热释电传感器11、热电堆传感器12、计时器13、无线射频电路14以及蓄电池15。控制器10控制热释电传感器11、热电堆传感器12的工作，并且接收热释电传感器11、热电堆传感器12发出的信号。并且，控制器10还可以控制无线射频电路14发出警告信号。

热释电传感器11用于检测是否有人员进入探测区域内并引起温度的变化，即检测活动的红外线信号源，当有人员进入探测区域内并引起温度变化，即有活动的红外线信号源进入探测区域内，热释电传感器11的电介质表面温度发生变化，并释放电荷，热释电传感器11被触发，同时向控制器10发出触发信号。

热电堆传感器12由多个热电偶传感器串联或者并联构成，用于检测探测区域内的温度，即可以探测静止的红外线信号源，并将探测的温度转换为电信号，根据电信号判断探测区域的温度。本实施例中，热电堆传感器12可以进入休眠模式，即不是长时间处于工作状态，以节省红外线探测器的电能消耗。

计时器13在控制器10的控制下开始计时，并在计时时间结束后向控制器10输出中断请求信号，以通知控制器10计时时间结束。当然，计时器13可以是设置在控制器10内部的计时器，即为控制器10自带的计时器。

无线射频电路14为红外线探测器的报警器，在控制器10的控制下向后台的控制中心，如后台的计算机或服务器以无线射频信号的形式发出报警信号，控制中心接收到报警信号后通知看护人员对被看护人员进行及时的救助。

当然，报警器可以是其他形式的无线报警电路，如WIFI信号发射电路、蓝牙信号发射电路等，这些电路均能向后台的控制中心发出无线信号。此外，报警器还可以集成在红外线探测器上的声光报警电路，如LED等或者蜂鸣器等，红外线探测器附近的看护人员通过声光报警电路来获知探测区域内是否有被看护人员需要救助的情况发生。

蓄电池15为红外线探测器的蓄电模块，用于向控制器10、热释电传感器11、热电堆传感器12等供电。由于热释电传感器11、热电堆传感器12消耗的电能较少，因此通过普通的蓄电池15即可以提供稳定的低压直流电满足、热释电传感器11与热电堆传感器12的工作要求。

下面结合图2说明红外线探测器的工作流程。首先，红外线探测器上电，即执行步骤S1，蓄电池15向控制器10、热释电传感器11、热电堆传感器12等供电。然后，热电堆传感器12采集探测区域内的本底温度，并将采集的温度的数据输出至控制器10，控制器10记录本底温度数据。随后，热电堆传感器12进入休眠状态，即执行步骤S2。

接着，热释电传感器11判断是否有人员进入探测区域内并引起探测区域内的温度发生变化，一旦有人员进入探测区域内，热释电传感器11被触发，并将触发信号输出至控制器10，即执行步骤S3。

然后，控制器10执行步骤S4，控制计时器13开始计时，并判断计时时间是否结束，即执行步骤S5，如计时时间结束，则执行步骤S6，控制器10开启热电堆传感器12，热电堆传感器12采集探测区域内的温度，并转换成电信号输出至控制器10。

接着，控制器10执行步骤S7，将采样的当前探测区域的温度与本底温度进行对比，并执行步骤S8，根据对比结果判断探测区域内是否有静止的红外线信号源，如判断当前探测区域的温度与本底温度不一致或者两者之间的差值大于阈值时，则判断探测区域内有静止的红外线信号源，执行步骤S9，由无线射频电路14向控制中心发出报警信号。

步骤S8中，如控制器10判断探测区域内温度没有变化或者当前探测区域的温度与本底温度的差值小于阈值，判断探测区域内没有静止的红外线信号源，则执行步骤S10，热电堆传感器12退出工作，并且清零计时器13。

由于红外线探测器设有热释电传感器与热电堆传感器，不单能检测出探测区域内是否有活动的红外线信号源，并且还可以检测是否有静止红外线信号源，从而判断探测区域内是否有被看护人员摔倒等情况发生。此外，由于热电堆传感器并不会形成清晰的图像，因此不会造成被看护人员的隐私泄露，红外线探测器可以安装到卫生间、卧室等场所。

并且，由于热释电传感器与热电堆传感器消耗的电能较小，不需要使用市电供电，使用蓄电池即可以满足其工作要求，因此红外线探测器的安装基本不受限制。

本发明的智能红外线传感器还可以应用在广告牌或者广告箱中，如热电堆传感器先检测广告牌或广告箱前方的探测区域的本底温度，然后由热释电传感器检测探测区域内是否有人员经过，即检测探测区域内是否有温度变化，如果发生温度变化，则经过预定时间后，由热电堆传感器再次检测探测区域内的温度，并判断当前的温度与本底温度是否一致，如果不一致，表示有人员停留在广告牌或广告箱的前方，此时用于控制广告牌或者广告箱工作的控制器控制广告牌或广告箱动作，如显示屏通电并显示图案、文字、动画，或者实现显示页面的翻转等。这样，在人员快速经过广告牌或广告箱前方时，广告牌或广告箱不显示广告内容或者广告内容静止，只有在有人员停留在广告牌或广告箱前方时，广告牌或广告箱才动作，以节省广告牌或广告箱所消耗的电能。

当然，上述实施例仅是本发明优选的实施方式，实际应用时可以有更多的改变，例如，热释电传感器被触发后，计时器的计时时间可以根据实际使用场合调节，或者由看护人员设定计时器的计时时间；或者，控制器判断探测区域内是否有静止的红外线信号源时，本底温度与当前温度的差值阈值可以由看护人员设定等，这样的改变也能实现本发明的目的。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如报警器类型的改变、计时器类型的改变、蓄电池类型的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.智能红外线探测器，包括

热释电传感器以及接收所述热释电传感器输出的触发信号的控制器，所述热释电传感器在有活动的红外线信号源进入探测区域内时被触发并且发出所述触发信号；

其特征在于：

热电堆传感器，所述控制器接收到所述热释电传感器输出的触发信号后开启所述热电堆传感器；

计时器，所述控制器接收到所述热释电传感器输出的触发信号后开启所述计时器，待计时时间结束后开启所述热电堆传感器；

报警器，在所述热电堆传感器检测当前的温度与本底温度的差值大于阈值时，所述控制器控制所述报警器发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的智能红外线探测器，其特征在于：

所述报警器为无线报警电路。

3.根据权利要求2所述的智能红外线探测器，其特征在于：

所述无线报警电路为无线射频电路或者WIFI信号发射电路或者蓝牙信号发射电路。

4.根据权利要求1所述的智能红外线探测器，其特征在于：

所述智能红外线探测器还设有蓄电模块，向所述热释电传感器以及所述热电堆传感器供电。

5.智能红外线探测器的工作方法，该智能红外线探测器具有热释电传感器以及热电堆传感器、报警器、计时器，其特征在于：该方法包括

热电堆传感器检测探测区域的本底温度，并进入休眠状态；

热释电传感器检测所述探测区域内温度是否发生变化，如是，所述热释电传感器被触发并且发出触发信号，开启所述计时器并由所述计时器计时，待计时时间结束后开启所述热电堆传感器，所述热电堆传感器检测所述探测区域内的温度并判断所检测的温度与所述本底温度的差值大于阈值时，所述报警器发出报警信号。

6.根据权利要求5所述的智能红外线探测器的工作方法，其特征在于：

所述智能红外线探测器的所述报警器为无线报警电路。

7.根据权利要求6所述的智能红外线探测器的工作方法，其特征在于：

所述无线报警电路为无线射频电路或者WIFI信号发射电路或者蓝牙信号发射电路。

8.根据权利要求5所述的智能红外线探测器的工作方法，其特征在于：

所述智能红外线探测器还设有蓄电模块，用于向所述热释电传感器以及所述热电堆传感器供电。