侯聰 胡威 李九慧

摘要：隨著近些年科技的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)這一新名詞逐漸進(jìn)入到國(guó)人的視野中。物聯(lián)網(wǎng)指的是將物體通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來，進(jìn)行信息的互通，即物物相息。而現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)其中一個(gè)重要的表現(xiàn)形式就是智能家居。智能家居指的是通過物聯(lián)網(wǎng)將許多家居設(shè)備聯(lián)系起來，從而實(shí)現(xiàn)智能化管理。而智能家居之所以能實(shí)現(xiàn)許多智能化的操作，除了人工智能的輔助之外，傳感器在其中的廣泛應(yīng)用可謂功不可沒。因此作為智能家居中從外界接收信息的工具，了解傳感器在智能家居中的應(yīng)用對(duì)傳感器以及智能家居的發(fā)展都有著重大意義。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；傳感器

引言：

智能家居作為一種新的家庭生活方式，是在互聯(lián)網(wǎng)的影響下物聯(lián)網(wǎng)的體現(xiàn)，智能家居可以將照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等等通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接起來，來實(shí)現(xiàn)許多家居控制功能，比如智能家電控制，電動(dòng)窗簾控制，燈光智能控制，煙霧報(bào)警自動(dòng)控制，遠(yuǎn)程手機(jī)控制等等，并且憑借其舒適性、便利性、智能性已經(jīng)被越來越多的家庭所認(rèn)可。

在智能家居市場(chǎng)中，很多先進(jìn)的智能家居都有一個(gè)共性，就是采用了大量的傳感器，以此來達(dá)到環(huán)境信息的快速采集和分析?，F(xiàn)代的智能家居在設(shè)計(jì)時(shí)需要在每個(gè)單元安裝很多種類的傳感器包括溫度傳感器、煙霧傳感器、光線傳感器、距離傳感器等等來測(cè)量、分析和控制智能家居系統(tǒng)。因此了解傳感器在智能家居中的應(yīng)用可以使我們對(duì)智能家居的工作原理有更好的認(rèn)識(shí)。下面介紹了傳感器在智能家居中的幾個(gè)典型應(yīng)用。

1.溫度傳感器

溫度傳感器是智能家居中應(yīng)用最多的一種傳感器，例如：溫度傳感器可以采集室內(nèi)的溫度，并且將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出給智能家居系統(tǒng)的處理器，系統(tǒng)將信號(hào)處理后根據(jù)人的需求偏好輸出相應(yīng)的指令給中央空調(diào)系統(tǒng)，進(jìn)而完成對(duì)室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，使室內(nèi)保持在一個(gè)較為適宜的溫度環(huán)境下。并且，溫度傳感器在其他方面也對(duì)智能家居起著關(guān)鍵性的作用。比如浴缸的水溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)，湯鍋溫度的控制，甚至可以在夜晚時(shí)根據(jù)室內(nèi)溫度的變換來防盜賊?，F(xiàn)在可以用于溫度檢測(cè)的傳感器有很多，包括熱電偶傳感器、熱電阻以及熱敏電阻。三種傳感器的工作原理近似，但是精度、反應(yīng)速度和使用方法大不相同。而現(xiàn)在用于室內(nèi)溫度感應(yīng)的傳感器大都采用NTC型熱敏電阻（指的是隨著溫度升高，電阻下降的熱敏電阻），熱敏電阻是用一些金屬氧化物，按一定的比例混合進(jìn)行研磨，摻入一定的粘合劑成型，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)包括①電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，熱慣性小，可以測(cè)量點(diǎn)溫度以及變化溫度③因?yàn)槭遣捎冒雽?dǎo)體摻雜技術(shù)，可以測(cè)量42-100k之間的溫度，測(cè)溫范圍廣，且使用壽命長(zhǎng)。由于這種優(yōu)點(diǎn)，熱敏電阻被廣泛地用于智能家居的各個(gè)角落。

2.煙霧傳感器

煙霧傳感器可以檢測(cè)空氣中的煙霧濃度，可用來檢測(cè)炒菜時(shí)的油煙甚至防止家庭電路失火。目前常用的氣體傳感器依據(jù)檢測(cè)原理的不同分為兩種：離子式煙霧傳感器和光電式煙霧傳感器。其中離子式煙霧傳感器的工作原理是利用放射性元素镅241，其在電離狀態(tài)下產(chǎn)生的正負(fù)離子會(huì)在電場(chǎng)的作用下移動(dòng)進(jìn)而產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓和電流，但是這種移動(dòng)很容易受到干擾，如果氣體分子進(jìn)入到傳感器內(nèi)部，就會(huì)影響正負(fù)離子的正常移動(dòng)，導(dǎo)致電壓和電流發(fā)生改變。而光電式煙霧傳感器也分為兩種：減光式和散射光式。兩種都是依靠其內(nèi)部的紅外發(fā)射源和光敏材料工作。減光式煙霧傳感器跟離子式煙霧傳感器的原理類似，當(dāng)沒有煙霧擾動(dòng)時(shí)，光敏材料產(chǎn)生穩(wěn)定的光電流，而在有煙霧擾動(dòng)時(shí)，接收到的光照減少，產(chǎn)生的光電流減小。而散射光式煙霧傳感器內(nèi)部有一個(gè)光學(xué)迷宮，在正常情況下受光元件是無法接收到紅外光的，而在有煙霧進(jìn)入傳感器時(shí)，光線通過氣體粒子的漫射，會(huì)有少量的漫射光被受光元件所接收，產(chǎn)生光電流。

不管是離子式煙霧傳感器還是光電式煙霧傳感器，在檢測(cè)到煙霧時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一定的電信號(hào)改變量，這些改變量輸入到處理器中通過一定的分析和計(jì)算，就可以得到氣體的濃度，如果濃度過大，就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，如果是安裝在室內(nèi)就會(huì)觸發(fā)滅火裝置，從而保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全，提高智能家居的安全性和可靠性。

3.光線傳感器

在人們的日常生活中，有時(shí)在外出出行或者在白天光照充足的情況下，會(huì)忘記關(guān)燈，造成電量的浪費(fèi)?；蛘咴谏钜箷r(shí)電視機(jī)或者電燈的光照過亮，給人刺眼的感覺，也是一種浪費(fèi)。而現(xiàn)在在智能家居中就可以大大避免這種情況的發(fā)生。光線傳感器的內(nèi)部有光敏材料，光線傳感器可以通過光電效應(yīng)將外界的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。因此當(dāng)光線傳感器檢測(cè)到外界環(huán)境光照良好時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉一些燈光，而臥室的光線傳感器檢測(cè)到光照刺眼時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)的拉上窗簾，來提高住戶的舒適性。

4.距離傳感器

智能家居中距離傳感器被安裝在客廳、臥室等個(gè)個(gè)位置，其在智能家居中起到的作用是“人來燈亮，人走燈暗”。距離傳感器可大致分為兩種：光學(xué)距離傳感器和超聲波距離傳感器，二者的工作方式雖不相同但是工作原理十分類似。這兩種傳感器都是依靠向外發(fā)射脈沖信號(hào)，在接觸到物體后反射，再被傳感器所接收，通過分析計(jì)算脈沖的傳播速度、往返時(shí)間以及角度信息來得到被測(cè)物體的距離。在晚上當(dāng)人們回到臥室后，距離傳感器結(jié)合光線傳感器就會(huì)將檢測(cè)到的信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)進(jìn)而控制臥室中的燈光亮度，來實(shí)現(xiàn)燈光的智能化操作。

結(jié)語：

目前我國(guó)鼓勵(lì)智能終端產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展，加快實(shí)施智能終端產(chǎn)業(yè)化的工程。對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，智能手機(jī)、智能電視等終端產(chǎn)品的發(fā)展呈積極推進(jìn)態(tài)勢(shì)，其中，智能家居作為智能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一員，也在迅猛的發(fā)展中。而傳感器作為整個(gè)智能家居控制系統(tǒng)的“脈絡(luò)”，相當(dāng)于是智能家居的“中樞神經(jīng)”，對(duì)信息的收集、分析和傳遞都有著重要意義。因此傳感器的發(fā)展對(duì)于智能家居的舒適性、安全性、可靠性和智能性起著十分關(guān)鍵的作用。

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（作者單位：鄭州大學(xué)）