CN206805217U - 一种智能安防传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能安防传感器，旨在提供一种具有判断封闭环境内是否有人存在的智能安防传感器，其技术方案要点是包括MCU控制器、电源电路、信号输出电路、第一传感器、第二传感器、存储器电路以及通讯电路，电源电路、信号输出电路、第一传感器、第二传感器、存储器电路以及通讯电路分别连接MCU控制器，第一传感器和第二传感器成一定夹角设置，达到了对封闭房间内人体存在或是数量变化的有效检测和反馈。

Description

一种智能安防传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器，特别涉及智能安防传感器。

背景技术

总体上对于人体传感器是较为公知的。其主要有热释电红外传感器PIR、人体接近开关等。

对运动的检测可通过许多不同类型的装置来实现。一种类型的运动传感器称为PIR(Passive InfraRed，被动红外)传感器。PIR传感器运行的原理是入侵者的体温让入侵者从不同温度背景中突显出来。在这种情况下，人类入侵者的红外特征可以用来激活警报。

其它类型的运动传感器可能依赖于超声波或微波。在一些情况下，不同类型的运动检测传感器可以联合使用(例如，PIR和微波)。在安防领域，期望能够更加可靠地检测出入侵者进入到受保护空间中。实现上述期望的常用方法是使用双重技术运动检测器，其包括多普勒微波频率(Doppler microwave frequency)运动检测器和被动红外(PIR)检测器。PIR检测器感测来自入侵者的红外辐射(IR，infrared radiation)而多普勒微波频率运动检测器发射微波频率信号并且检测由于存在入侵者的原因而导致的返回信号的变化。

较之各个传感器单独使用，现有热释电红外传感器或是微波传感器对于特定封闭环境，具体为封闭房间，无法准确判断封闭房间内是否有长时间静态不动的人，以及人员的数量变化情况。

如果识别需要用红外阵列、热成像、摄像头等技术手段，但目前成品都很昂贵。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种智能安防传感器，基于低成本前提下，具有判断封闭环境内是否有人存在的优势。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种智能安防传感器，包括MCU控制器、电源电路、信号输出电路、第一传感器、第二传感器、存储器电路以及通讯电路，电源电路、信号输出电路、第一传感器、第二传感器、存储器电路以及通讯电路分别连接MCU控制器，第一传感器和第二传感器成一定夹角设置。

通过上述设置，设置第一传感器和第二传感器，并且第一传感器和第二传感器成一定夹角，两个传感器检测区域错开，由此，人体在移动过程中可以依次触发第一传感器和第二传感器，通过MCU控制器根据第一传感器和第二传感器的信号来进行处理，从而在信号输出电路上输出高低电平，通过高低电平来代表是否有人体在检测区域内进行移动，除此之外，由于设置了存储器电路，可以进行数据的存储，便于数据的保留和读取；设置通讯电路，实现了信号之间的相互传递，可以用于上位机的通信。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：第一传感器为热释电红外传感器或微波传感器，第二传感器为热释电红外传感器或微波传感器。

通过上述设置，提高检测精度，提高设备应用范围。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述MCU控制器包括芯片STM8S003。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述存储器电路包括芯片FM25CL64。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述通讯电路包括芯片ZT130856EEN。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述第一传感器垂直向下设置，第二传感器倾斜向下20°-70°设置。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述信号输出电路上还设置有磁控开关器件，所述磁控开关器件为干簧管。

通过设置干簧管，可以通过磁铁来控制信号输出的通断，从而可以对磁性强弱的感应控制。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：当第一传感器和第二传感器同时输出有人信号时，此状态容易造成设备逻辑错误或是的判断出现错误，所以为了屏蔽此错误情况，将此状态定义为异常状态，如果发生，则是硬件故障，需要进行维护。当有人进入到检测区域的时候，首先检测到的是第一传感器，在第一时间内，第二个传感器也检测到有人，则说明这个人处于检测区域内，在第一时间内并未移动或离开，则可以判断为这个人进入但是处于静止状态，则判断为无人；一个人不可能永远都处于这个检测范围，人体移动之后，从第一传感器的检查区域离开，进入到第二检测区域的时候，此时在第一时间内第二传感器检测到人体，则说明此人进行了移动，从而MCU控制器就输出了有人信号，通过不同状态的标记和切换，可以快速响应子程序，提高判断效率。

附图说明

图1为本实施例智能安防传感器的电路框图；

图2为热释电红外传感器的芯片结构图；

图3为MCU控制器的电路图；

图4为信号输出电路的电路图；

图5为存储器电路的芯片图；

图6为通讯电路的芯片电路图；

图7为电源电路的电路图；

图8为人体检测的原理图；

图9为人体检测的俯视原理图；

图10为检测过程的工作流程图。

图中1、MCU控制器；2、电源电路；3、信号输出电路；4、第一传感器；5、第二传感器；6、存储器电路；7、通讯电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种智能安防传感器，包括MCU控制器1、电源电路2、信号输出电路3、第一传感器4、第二传感器5、存储器电路6以及通讯电路7。电源电路2、信号输出电路3、第一传感器4、第二传感器5、存储器电路6以及通讯电路7分别连接MCU控制器1。

第一传感器4为热释电红外传感器或微波传感器，第二传感器5为热释电红外传感器或微波传感器。热释电红外传感器可以为如图2所示芯片，其型号为HT7M21XX。

PIR被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定。被动式热释电红外传感器的工作原理及特性：

人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

(1)这种探头是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。

(2)为了仅仅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菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

(3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

(4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。

(5)菲涅尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距(感应距离)，从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

优点：

本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。

抗干扰性能：

1.防小动物干扰

探测器安装在推荐地使用高度，对探测范围内地面上地小动物，一般不产生报警。

2.抗电磁干扰

探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。

3.抗灯光干扰

探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。

红外线热释电传感器的安装要求：

红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系，正确的安装应满足下列条件：

1.红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。

2.红外线热释电传感器远离空调,冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。

3.红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。

4.红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。

红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。热释电红外传感器对于径向移动反应最不敏感,而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感。

对于微波传感器也可以称为雷达微波模块，2.5G雷达微波模块以多普勒原理为理论基础研发而成的自动感应控制产品。具有灵敏度高，感应距离元，可靠性强，感应角度大，供电电压范围广等特点。被广泛应用于各种人体感应照明和防盗报警等场合。2.5G雷达微波模块采用平面天线发射与接收技术，为主动式传感器。发射频率为2.5G到3.4G之间，当移动物体处于感应区域时，接收天线接收到的回波与发射波形会存在频率差。该差频信号经过放大、去耦和滤波等工艺处理后，被调制成为10MHz至20MHz的脉冲信号。再经过放大、鉴幅、滤波等工艺处理后，处理成为一个具有一定逻辑功能的TTL信号。在此基础上，可以增加光控、单次触发、重复触发、输出延时、封锁输出等一系列功能。

如图3所示，MCU控制器1采用芯片STM8S003，提高集成化程度。

如图4所示，信号输出电路3包括三极管Q1、电阻R1、电阻R2、电容C6、电容C5，按照图4连接方式连接，信号human代表有人信号，信号OUT作为输出信号，此电路可以将信号human进行反转，并且提高驱动能力。当human为高电平的时候，此时三极管Q1导通，从而OUT信号输出的是低电平；当human为低电平的时候，此时三极管Q1截止，从而OUT信号输出的是高电平。由于其连接着5V电压，从而可以有效提高输出的电压。信号OUT输出端上还连接有干簧管GH，当磁性器件接近的时候，此才会导通，由此可以避免他人乱用此设备，只有对应的工作人员，此知道此开关，只有将此干簧管接通之后，才能够让此设备输出有效的信号。而不知道此开关的人，通过连接之后，发现是无法使用的，因为干簧管将信号OUT输出断开。由此只有知道此开关的人才会进行触发干簧管。此设计，也可以防止硬件故障，防止工作人员将OUT信号线接错，造成故障，由此设计之后，即使接错之后，由于此时线路还是处于断路状态，给工作人员一检查的余地，检查正确之后，通过磁性件触发干簧管闭合，接通线路。在需要及时断开线路连接的时候，也更加便捷，只需要将磁性件移出，从而干簧管就断开，起到线路保护的作用。

如图5所示，存储器电路6包括芯片FM25CL64。

如图6所示，通讯电路7包括芯片ZT130856EEN。

如图7所示，采用稳压芯片HT7550，实现将12V电压转换为5V电压，提供给电路。

如图8所示，第一传感器4和第二传感器5成一定夹角设置。第一传感器4垂直向下设置，第二传感器5倾斜向下20°-70°设置。

设置第一传感器4和第二传感器5，并且第一传感器4和第二传感器5成一定夹角，两个传感器检测区域错开，由此，人体在移动过程中可以依次触发第一传感器4和第二传感器5，通过MCU控制器1根据第一传感器4和第二传感器5的信号来进行处理，从而在信号输出电路3上输出高低电平，通过高低电平来代表是否有人体在检测区域内进行移动，除此之外，由于设置了存储器电路6，可以进行数据的存储，便于数据的保留和读取；设置通讯电路7，实现了信号之间的相互传递，可以用于上位机的通信。

一种检测方法，如图10所示，包括如下步骤：

步骤1，将MCU控制器1进行初始化，定义状态S[初始状态]，状态A[等待第一传感器4信号]，状态B[等待第二传感器5信号]，状态O[正常状态]，状态E[异常状态]；对于初始状态表示为MCU控制等待第一传感器4信号以及等待第二传感器5信号。

步骤2，判断第一传感器4、第二传感器5是否同时输出有人信号，且保持第一时间，判断是：将状态0切换到状态E，输出故障信号，在状态E情况下，只要第一传感器或第二传感器任意一个不再输出有人信号，则从状态E切换到状态0，清除故障标志；判断否：则进入步骤3或步骤4；

步骤3，判断第一传感器4检测是否有人，判断是：将任意状态切换到状态B，在第一时间内判断第二传感器5检测是否有人，判断是：MCU控制器1处理：已有人数减一；再次判断：已有人数减一是否为零，为零时输出无人信号，否则判断有人；

超过第一时间，将状态B切换到状态S；

步骤4，判断第二传感器5检测是否有人，判断是：将任意状态切换到状态A，在第一时间内判断第一传感器4检测是否有人，判断是：MCU控制器1处理：已有人数加一，输出有人信号；

超过第一时间，将状态B切换到状态S。

第一时间配置为30-150秒，优选为90秒。

任意状态包括状态S、状态A、状态B、状态O。

工作过程可以结合图8和图9，首先，此智能安防传感器是安装在一个封闭的空间内，如一个密闭的房间，在图8中，此密闭的房间只有一个入口，入口处设置了此智能安防传感器，其中第一传感器4为倾斜设置，其检测的区域为第三区域，第二传感器5为垂直向下设置，其检测的区域为第二区域。在第一区域和第二区域之间设置留有第二区域，此第二区域的范围为大于1个人且小于2个人。当然可以选取适当的距离进行调节。

基于上述算法以及硬件机构设计，当房间内没有人的时候，MCU控制器1输出无人信号。此时有1人从外界进入到此封闭的房间内时，依次经过第一区域、第二区域、第三区域，我们定义在第三区域和房间内部都是我们所要求的密闭区域。从而第二传感器5首先输出有人信号，然后MCU控制器1切换到状态A，在90秒的时间内第二传感器5也检测到了此人，从而在原先存储的房间人数中进行累加，如果原先人数为0，则此时，房间人数就为1，从而可以将房间内的人员数量反馈给上位机等。此时，由于房间人数不为0，所以会输出房间内是一直有人。

另外，当房间内的人员离开此房间，由于只有一个出口，人员势必依次进过第三区域、第二区域、第一区域，从而第一传感器4先检测到人，输出有人进行，然后，MCU控制器1切换到状态B，等待第二传感器5是否有传来有人进行，在90秒的时间内，第二传感器5也传来有人进行，此时，说明此人已经离开了此房间，由此将原先房间内的人数减一，如果原先房间人数为1，则此人离开之后，房间内人数为0，此时MCU控制器1将输出无人信号，表示房间内没有人员存在。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种智能安防传感器，其特征在于：包括MCU控制器(1)、电源电路(2)、信号输出电路(3)、第一传感器(4)、第二传感器(5)、存储器电路(6)以及通讯电路(7)，电源电路(2)、信号输出电路(3)、第一传感器(4)、第二传感器(5)、存储器电路(6)以及通讯电路(7)分别连接MCU控制器(1)，第一传感器(4)和第二传感器(5)成一定夹角设置。

2.根据权利要求1所述的智能安防传感器，其特征在于：第一传感器(4)为热释电红外传感器或微波传感器，第二传感器(5)为热释电红外传感器或微波传感器。

3.根据权利要求1所述的智能安防传感器，其特征在于：所述MCU控制器(1)包括芯片STM8S003。

4.根据权利要求1所述的智能安防传感器，其特征在于：所述存储器电路(6)包括芯片FM25CL64。

5.根据权利要求1所述的智能安防传感器，其特征在于：所述通讯电路(7)包括芯片ZT130856EEN。

6.根据权利要求1所述的智能安防传感器，其特征在于：所述第一传感器(4)垂直向下设置，第二传感器(5)倾斜向下20°-70°设置。

7.根据权利要求1所述的智能安防传感器，其特征在于：所述信号输出电路（3）上还设置有磁控开关器件，所述磁控开关器件为干簧管。