智能家居中传感器的应用

侯聪 胡威 李九慧

摘要：随着近些年科技的迅速发展，物联网这一新名词逐渐进入到国人的视野中。物联网指的是将物体通过互联网联系起来，进行信息的互通，即物物相息。而现今物联网其中一个重要的表现形式就是智能家居。智能家居指的是通过物联网将许多家居设备联系起来，从而实现智能化管理。而智能家居之所以能实现许多智能化的操作，除了人工智能的辅助之外，传感器在其中的广泛应用可谓功不可没。因此作为智能家居中从外界接收信息的工具，了解传感器在智能家居中的应用对传感器以及智能家居的发展都有着重大意义。

关键词：物联网；智能家居；传感器

引言：

智能家居作為一种新的家庭生活方式，是在互联网的影响下物联网的体现，智能家居可以将照明系统、安防系统、空调系统等等通过物联网技术连接起来，来实现许多家居控制功能，比如智能家电控制，电动窗帘控制，灯光智能控制，烟雾报警自动控制，远程手机控制等等，并且凭借其舒适性、便利性、智能性已经被越来越多的家庭所认可。

在智能家居市场中，很多先进的智能家居都有一个共性，就是采用了大量的传感器，以此来达到环境信息的快速采集和分析。现代的智能家居在设计时需要在每个单元安装很多种类的传感器包括温度传感器、烟雾传感器、光线传感器、距离传感器等等来测量、分析和控制智能家居系统。因此了解传感器在智能家居中的应用可以使我们对智能家居的工作原理有更好的认识。下面介绍了传感器在智能家居中的几个典型应用。

1.温度传感器

温度传感器是智能家居中应用最多的一种传感器，例如：温度传感器可以采集室内的温度，并且将温度信号转化为电信号输出给智能家居系统的处理器，系统将信号处理后根据人的需求偏好输出相应的指令给中央空调系统，进而完成对室内温度的调节，使室内保持在一个较为适宜的温度环境下。并且，温度传感器在其他方面也对智能家居起着关键性的作用。比如浴缸的水温的自动调节，汤锅温度的控制，甚至可以在夜晚时根据室内温度的变换来防盗贼。现在可以用于温度检测的传感器有很多，包括热电偶传感器、热电阻以及热敏电阻。三种传感器的工作原理近似，但是精度、反应速度和使用方法大不相同。而现在用于室内温度感应的传感器大都采用NTC型热敏电阻（指的是随着温度升高，电阻下降的热敏电阻），热敏电阻是用一些金属氧化物，按一定的比例混合进行研磨，掺入一定的粘合剂成型，再经高温烧结而成。热敏电阻的优点包括①电阻温度系数大，灵敏度高，②结构简单，体积小，热惯性小，可以测量点温度以及变化温度③因为是采用半导体掺杂技术，可以测量42-100k之间的温度，测温范围广，且使用寿命长。由于这种优点，热敏电阻被广泛地用于智能家居的各个角落。

2.烟雾传感器

烟雾传感器可以检测空气中的烟雾浓度，可用来检测炒菜时的油烟甚至防止家庭电路失火。目前常用的气体传感器依据检测原理的不同分为两种：离子式烟雾传感器和光电式烟雾传感器。其中离子式烟雾传感器的工作原理是利用放射性元素镅241，其在电离状态下产生的正负离子会在电场的作用下移动进而产生稳定的电压和电流，但是这种移动很容易受到干扰，如果气体分子进入到传感器内部，就会影响正负离子的正常移动，导致电压和电流发生改变。而光电式烟雾传感器也分为两种：减光式和散射光式。两种都是依靠其内部的红外发射源和光敏材料工作。减光式烟雾传感器跟离子式烟雾传感器的原理类似，当没有烟雾扰动时，光敏材料产生稳定的光电流，而在有烟雾扰动时，接收到的光照减少，产生的光电流减小。而散射光式烟雾传感器内部有一个光学迷宫，在正常情况下受光元件是无法接收到红外光的，而在有烟雾进入传感器时，光线通过气体粒子的漫射，会有少量的漫射光被受光元件所接收，产生光电流。

不管是离子式烟雾传感器还是光电式烟雾传感器，在检测到烟雾时都会产生一定的电信号改变量，这些改变量输入到处理器中通过一定的分析和计算，就可以得到气体的浓度，如果浓度过大，就会产生报警，如果是安装在室内就会触发灭火装置，从而保护人身和财产安全，提高智能家居的安全性和可靠性。

3.光线传感器

在人们的日常生活中，有时在外出出行或者在白天光照充足的情况下，会忘记关灯，造成电量的浪费。或者在深夜时电视机或者电灯的光照过亮，给人刺眼的感觉，也是一种浪费。而现在在智能家居中就可以大大避免这种情况的发生。光线传感器的内部有光敏材料，光线传感器可以通过光电效应将外界的光信号转换成电信号输出。因此当光线传感器检测到外界环境光照良好时，计算机会自动关闭一些灯光，而卧室的光线传感器检测到光照刺眼时，计算机会自动的拉上窗帘，来提高住户的舒适性。

4.距离传感器

智能家居中距离传感器被安装在客厅、卧室等个个位置，其在智能家居中起到的作用是“人来灯亮，人走灯暗”。距离传感器可大致分为两种：光学距离传感器和超声波距离传感器，二者的工作方式虽不相同但是工作原理十分类似。这两种传感器都是依靠向外发射脉冲信号，在接触到物体后反射，再被传感器所接收，通过分析计算脉冲的传播速度、往返时间以及角度信息来得到被测物体的距离。在晚上当人们回到卧室后，距离传感器结合光线传感器就会将检测到的信息发送给计算机处理系统，计算机进而控制卧室中的灯光亮度，来实现灯光的智能化操作。

结语：

目前我国鼓励智能终端产品的创新发展，加快实施智能终端产业化的工程。对移动互联网、云计算、大数据等技术，智能手机、智能电视等终端产品的发展呈积极推进态势，其中，智能家居作为智能化产业发展的一员，也在迅猛的发展中。而传感器作为整个智能家居控制系统的“脉络”，相当于是智能家居的“中枢神经”，对信息的收集、分析和传递都有着重要意义。因此传感器的发展对于智能家居的舒适性、安全性、可靠性和智能性起着十分关键的作用。

参考文献

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（作者单位：郑州大学）