CN106374902A - 一种基于红外测温的多功能人感开关及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于红外测温的多功能人感开关及实现方法，多功能人感开关包括阵列式红外热电堆传感器、主控芯片、无线收发电路、继电器、报警器和电压转换电路，阵列式红外热电堆传感器用于测量房间内的热源温度信息，包括人体活动或者静止状态、人体温度、火焰等高温热源，继而通过主控制器和无线收发电路，控制继电器的状态，并在出现火焰等高温热源时进行及时报警，达到节能环保、火灾预警等效果，解决了基于传统红外热释电传感器的人感开关只能检测动态人体而无法检测静态人体且功能单一的问题，应用范围更广，效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及红外感应技术领域，尤其涉及的是一种基于红外测温的多功能人感开关及实现方法。
背景技术
传统的人感开关大多使用红外热释电传感器，只能检测到动态人体，如果人一旦处于静止休息状态，就会出现误判的情况，且传统的人感开关不具备探测区域多点温度的功能，因此不具备火灾和人体发烧报警的功能，因此适用范围窄，用户体验效果不佳。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于红外测温的多功能人感开关及实现方法，旨在解决现有的人感开关采用红外热释电传感器，只能检测到动态人体且功能单一的问题。
本发明的技术方案如下：一种基于红外测温的多功能人感开关，其中，包括：
用于测量室内热源温度信息的阵列式红外热电堆传感器；
用于控制外部电器设备启停的继电器；
用于发出报警信号的报警器；
用于控制整个多功能人感开关的主控芯片；
所述阵列式红外热电堆传感器与主控芯片连接，将室内热源温度信息反馈至主控芯片；继电器、报警器分别与主控芯片连接，由主控芯片控制。
所述的基于红外测温的多功能人感开关，其中，还包括用于将主控芯片的判断结果信息传输至远程终端进行显示和记录的无线发射模块，所述无线发射模块与主控芯片连接。
所述的基于红外测温的多功能人感开关，其中，所述远程终端采用手机APP实现。
所述的基于红外测温的多功能人感开关，其中，还包括将电压转换至合适范围的电压转换电路。
所述的基于红外测温的多功能人感开关，其中，所述阵列式红外热电堆传感器的感应距离为1-8m，垂直感应角度为30°，水平感应角度为120°。
所述的基于红外测温的多功能人感开关，其中，所述阵列式红外热电堆传感器采用的型号为：欧姆龙D6T-44L-06 (4×4)或松下GridEYE AMG8831 (8×8)或迈来芯MLX90620 (4×16)。
所述的基于红外测温的多功能人感开关，其中，所述主控芯片采用的型号为：恩智浦LPC1114或爱特梅尔SAMD20E16。
一种如上述任一项所述的基于红外测温的多功能人感开关的实现方法，其中，具体包括以下步骤：
步骤S1：主控芯片读取阵列式红外热电堆传感器测量的室内热源温度信息，根据室内热源温度信息建立背景温度数据；
步骤S2：间隔设定时间，主控芯片再次读取阵列式红外热电堆传感器101测量的室内热源温度信息，通过读取到的温度值绘制出热成像图；
步骤S3：主控芯片判断当前温度和背景温度之差计算出是否有热源，否，执行步骤S4，是，执行步骤S5-步骤S11；
步骤S4：主控芯片更新背景温度值同时控制继电器关闭，外部电器设备随之关闭，通过无线发射模块无线传输主控芯片的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
步骤S5：主控芯片判断该处热源是否是人体，是，执行步骤S6-步骤S8，否，执行步骤S9-步骤S11；
步骤S6：主控芯片判断人体温度是否达到发烧温度，是，执行步骤S7，否，执行步骤S8；
步骤S7：主控芯片控制打开报警器进行报警，同时更新非人体区域的背景温度值，通过无线发射模块无线传输主控芯片的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
步骤S8：主控芯片更新非人体区域的背景温度值同时控制继电器打开，外部电器设备随之打开，通过无线发射模块无线传输主控芯片的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
步骤S9：主控芯片进一步判断该处热源是否是符合火焰特征的高温热源，否，执行步骤S10，是，执行步骤S11；
步骤S10：主控芯片更新背景温度值同时控制继电器关闭，外部电器设备随之关闭，通过无线发射模块无线传输主控芯片的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
行步骤S11：主控芯片控制打开报警器进行报警，同时更新背景温度值，通过无线发射模块无线传输主控芯片的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2。
所述的基于红外测温的多功能人感开关的实现方法，其中，所述步骤S2中，设定时间为1s。
所述的基于红外测温的多功能人感开关的实现方法，其中， 其中，所述步骤S5中，通过以下具体步骤判断热源是否是人体：
步骤s51：主控芯片判断该处热源所占形状是否发生变化，否，执行步骤s52，是，执行步骤s53-步骤s57；
步骤s52：执行步骤S9-步骤S11；
步骤s53：主控芯片判断该处热源的核心温度是否在人体正常温度范围内，否，执行步骤s54，是，执行步骤s55-步骤s57；
步骤s54：执行步骤S9-步骤S11；
步骤s55：主控芯片判断该处热源的温度分布函数是否符合人体特征值，否，执行步骤s56，是，执行步骤s57；
步骤s56：执行步骤S9-步骤S11；
步骤s57：执行步骤S6-步骤S8。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种基于红外测温的多功能人感开关及实现方法，多功能人感开关包括阵列式红外热电堆传感器、主控芯片、无线收发电路、继电器、报警器和电压转换电路，阵列式红外热电堆传感器用于测量房间内的热源温度信息，包括人体活动或者静止状态、人体温度、火焰等高温热源，继而通过主控制器和无线收发电路，控制继电器的状态，并在出现火焰等高温热源时进行及时报警，达到节能环保、火灾预警等效果，解决了基于传统红外热释电传感器的人感开关只能检测动态人体而无法检测静态人体且功能单一的问题，应用范围更广，效果更好。
附图说明
图1是本发明中基于红外测温的多功能人感开关的结构示意图。
图2是本发明中基于红外测温的多功能人感开关的实现方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
如图1所示，一种基于红外测温的多功能人感开关，包括：
用于测量室内热源温度信息的阵列式红外热电堆传感器101；
用于控制外部电器设备启停的继电器103；
用于发出报警信号的报警器104；
用于控制整个多功能人感开关的主控芯片102；
所述阵列式红外热电堆传感器101与主控芯片102连接，将室内热源温度信息反馈至主控芯片102；继电器103、报警器104分别与主控芯片102连接，由主控芯片102控制：通过阵列式红外热电堆传感器101测量室内的热源温度信息并反馈至主控芯片102，主控芯片102根据热源温度信息进行计算，从而识别人体温度、人体活动或者静止状态、有无火焰之类的高温热源等信息；当主控芯片102识别到有人时，打开继电器103，控制外部电器设备开启，当主控芯片102识别到没有人时，关闭继电器103，控制外部电器设备关闭；当主控芯片102识别到有火焰之类的高温热源时，控制打开报警器104。
为了便于监控本基于红外测温的多功能人感开关，所述基于红外测温的多功能人感开关还包括用于将主控芯片102的判断结果信息传输至远程终端进行显示和记录的无线发射模块105，所述无线发射模块105与主控芯片102连接。本实施例中，所述远程终端可以采用多种方式实现，如采用手机APP，终端电脑，等。
为了使本基于红外测温的多功能人感开关适应外部电压，所述基于红外测温的多功能人感开关还包括将电压转换至合适范围的电压转换电路106。
具体地，所述阵列式红外热电堆传感器101的感应距离为1-8m，垂直感应角度为30°，水平感应角度为120°，这样，阵列式红外热电堆传感器101在测量室内热源温度信息时，基本能在无需旋转的情况下完全覆盖整个室内空间进行测量。
本实施例中，所述阵列式红外热电堆传感器101可以采用以下型号：Omron（欧姆龙）的D6T-44L-06 (4×4)、Panasonic（松下）的 "GridEYE" AMG8831 (8×8)、或者Melexis（迈来芯）的 MLX90620 (4×16)。
本实施例中，所述主控芯片102采用以下型号：NXP（恩智浦）的LPC1114或者Atmel（爱特梅尔）的SAMD20E16。
如图2所示，一种如上述所述的基于红外测温的多功能人感开关的实现方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：主控芯片102读取阵列式红外热电堆传感器101测量的室内热源温度信息，根据室内热源温度信息建立背景温度数据；
步骤S2：间隔设定时间，主控芯片102再次读取阵列式红外热电堆传感器101测量的室内热源温度信息，通过读取到的温度值绘制出热成像图；
步骤S3：主控芯片102判断当前温度和背景温度之差计算出是否有热源，否，执行步骤S4，是，执行步骤S5-步骤S11；
步骤S4：主控芯片102更新背景温度值同时控制继电器103关闭，外部电器设备随之关闭，通过无线发射模块105无线传输主控芯片102的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
步骤S5：主控芯片102判断该处热源是否是人体，是，执行步骤S6-步骤S8，否，执行步骤S9-步骤S11；
步骤S6：主控芯片102判断人体温度是否达到发烧温度，是，执行步骤S7，否，执行步骤S8；
步骤S7：主控芯片102控制打开报警器104进行报警，同时更新非人体区域的背景温度值，通过无线发射模块105无线传输主控芯片102的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
步骤S8：主控芯片102更新非人体区域的背景温度值同时控制继电器103打开，外部电器设备随之打开，通过无线发射模块105无线传输主控芯片102的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
步骤S9：主控芯片102进一步判断该处热源是否是符合火焰特征的高温热源，否，执行步骤S10，是，执行步骤S11；
步骤S10：主控芯片102更新背景温度值同时控制继电器103关闭，外部电器设备随之关闭，通过无线发射模块105无线传输主控芯片102的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
行步骤S11：主控芯片102控制打开报警器104进行报警，同时更新背景温度值，通过无线发射模块105无线传输主控芯片102的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2。
本实施例中，所述步骤S2中，设定时间为1s。
其中，所述步骤S5中，通过以下具体步骤判断热源是否是人体：
步骤s51：主控芯片102判断该处热源所占形状是否发生变化，否，执行步骤s52，是，执行步骤s53-步骤s57；
步骤s52：执行步骤S9-步骤S11；
步骤s53：主控芯片102判断该处热源的核心温度是否在人体正常温度范围内，否，执行步骤s54，是，执行步骤s55-步骤s57；
步骤s54：执行步骤S9-步骤S11；
步骤s55：主控芯片102判断该处热源的温度分布函数是否符合人体特征值，否，执行步骤s56，是，执行步骤s57；
步骤s56：执行步骤S9-步骤S11；
步骤s57：执行步骤S6-步骤S8。
本基于红外测温的多功能人感开关的具体运作流程如下：多功能人感开关刚开机时，主控芯片102读取阵列式红外热电堆传感器101测量的室内热源温度信息，根据室内热源温度信息建立背景温度数据；间隔时间1s，主控芯片102再次读取阵列式红外热电堆传感器101测量的室内热源温度信息，然后通过读取到的温度值绘制出热成像图，通过判断当前温度和背景温度之差计算出是否有热源，如果没有热源的话，更新背景温度值同时关闭继电器103，无线传输数据到远程终端，并进入下一个循环；如果有热源的话，则分别判断热源所占形状是否发生变化、核心温度是否在人体正常温度范围内、温度分布函数是否符合人体特征值等条件判断该处热源是否是人体，如果不是人体，则继续判断是不是出现了符合火焰特征的高温热源，如果不是火焰则更新背景温度值后关闭继电器103，无线传输数据到远程终端，并进入下一个循环；如果是火焰，则立刻打开报警器104报警，无线传输数据到远程终端，并进入下一个循环；如果是人体，且没有发烧，则更新非人体区域的温度值并打开继电器103，无线传输数据到远程终端，然后进入下一个循环；如果发烧了，则立刻打开报警器104报警，更新非人体区域的温度值，无线传输数据到远程终端，并进入下一个循环。
本基于红外测温的多功能人感开关能够在过滤掉干扰热源的基础上感知人体活动或者静止状态、人体温度、火焰等高温热源信息，并根据感知高温热源信息准确控制继电器的开启与关闭，从而控制外部电器设备启停，还可以根据热源情况进行及时报警，整个过程可以通过远程终端进行显示和记录。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于红外测温的多功能人感开关，其特征在于，包括：
用于测量室内热源温度信息的阵列式红外热电堆传感器；
用于控制外部电器设备启停的继电器；
用于发出报警信号的报警器；
用于控制整个多功能人感开关的主控芯片；
所述阵列式红外热电堆传感器与主控芯片连接，将室内热源温度信息反馈至主控芯片；继电器、报警器分别与主控芯片连接，由主控芯片控制。
2.根据权利要求1所述的基于红外测温的多功能人感开关，其特征在于，还包括用于将主控芯片的判断结果信息传输至远程终端进行显示和记录的无线发射模块，所述无线发射模块与主控芯片连接。
3.根据权利要求2所述的基于红外测温的多功能人感开关，其特征在于，所述远程终端采用手机APP实现。
4.根据权利要求1所述的基于红外测温的多功能人感开关，其特征在于，还包括将电压转换至合适范围的电压转换电路。
5.根据权利要求1所述的基于红外测温的多功能人感开关，其特征在于，所述阵列式红外热电堆传感器的感应距离为1-8m，垂直感应角度为30°，水平感应角度为120°。
6.根据权利要求5所述的基于红外测温的多功能人感开关，其特征在于，所述阵列式红外热电堆传感器采用的型号为：欧姆龙D6T-44L-06 (4×4)或松下GridEYE AMG8831 (8×8)或迈来芯 MLX90620 (4×16)。
7.根据权利要求1所述的基于红外测温的多功能人感开关，其特征在于，所述主控芯片采用的型号为：恩智浦LPC1114或爱特梅尔SAMD20E16。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的基于红外测温的多功能人感开关的实现方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤S1：主控芯片读取阵列式红外热电堆传感器测量的室内热源温度信息，根据室内热源温度信息建立背景温度数据；
步骤S2：间隔设定时间，主控芯片再次读取阵列式红外热电堆传感器101测量的室内热源温度信息，通过读取到的温度值绘制出热成像图；
步骤S3：主控芯片判断当前温度和背景温度之差计算出是否有热源，否，执行步骤S4，是，执行步骤S5-步骤S11；
步骤S4：主控芯片更新背景温度值同时控制继电器关闭，外部电器设备随之关闭，通过无线发射模块无线传输主控芯片的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
步骤S5：主控芯片判断该处热源是否是人体，是，执行步骤S6-步骤S8，否，执行步骤S9-步骤S11；
步骤S6：主控芯片判断人体温度是否达到发烧温度，是，执行步骤S7，否，执行步骤S8；
步骤S7：主控芯片控制打开报警器进行报警，同时更新非人体区域的背景温度值，通过无线发射模块无线传输主控芯片的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
步骤S8：主控芯片更新非人体区域的背景温度值同时控制继电器打开，外部电器设备随之打开，通过无线发射模块无线传输主控芯片的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
步骤S9：主控芯片进一步判断该处热源是否是符合火焰特征的高温热源，否，执行步骤S10，是，执行步骤S11；
步骤S10：主控芯片更新背景温度值同时控制继电器关闭，外部电器设备随之关闭，通过无线发射模块无线传输主控芯片的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2；
行步骤S11：主控芯片控制打开报警器进行报警，同时更新背景温度值，通过无线发射模块无线传输主控芯片的判断结果信息到远程终端进行显示和记录，并执行步骤S2。
9.根据权利要求8所述的基于红外测温的多功能人感开关的实现方法，其特征在于，所述步骤S2中，设定时间为1s。
10.根据权利要求8所述的基于红外测温的多功能人感开关的实现方法，其特征在于，其中，所述步骤S5中，通过以下具体步骤判断热源是否是人体：
步骤s51：主控芯片判断该处热源所占形状是否发生变化，否，执行步骤s52，是，执行步骤s53-步骤s57；
步骤s52：执行步骤S9-步骤S11；
步骤s53：主控芯片判断该处热源的核心温度是否在人体正常温度范围内，否，执行步骤s54，是，执行步骤s55-步骤s57；
步骤s54：执行步骤S9-步骤S11；
步骤s55：主控芯片判断该处热源的温度分布函数是否符合人体特征值，否，执行步骤s56，是，执行步骤s57；
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