先提一个问题:
某设计师在为一套别墅设计其中的KNX智能控制系统。在二楼的走廊里,他想设置一个红外的人体感应器来自动控制走廊的灯光。走廊大概有10米长,2米宽(豪宅啊!),走廊的一头是入口,侧面分别有两个房间。于是,他选择了一款最远探测距离为12米的墙装式感应器,装在了正对走廊入口对面的墙上。你觉得,他的设计有什么问题吗?
在回答这个问题之前,让我们先来研究一下人体感应器,这个在智能家居和智能楼宇控制系统中经常出现的设备。
人体感应器的分类和工作原理
人体感应器在智能家居和智能楼宇控制中被广泛使用,除了面板,人体感应器应该是被采用最多的一种控制手段了。而且由于面板控制还属于手动控制范畴,感应器控制则属于自动控制范畴,因此人体感应器也是体现一个系统“智能性”的重要手段。
目前市面上最常见的人体感应器大体分为3类:声控感应器、红外感应器和超声波感应器。其中,声控感应器属于上个世纪的产品,既不方便,也不稳定,已经逐步趋近被淘汰。而红外感应器从性能稳定性和成本方面,目前还是优于超声波感应器,因此目前成为市场上的主流。
人体红外感应器的工作原理,是通过发射红外射线,并接收反射,在有热源物体对射线实现切割的时候,即判断为有人,从而触发控制信号。可以看出,红外感应器必须在有人移动的时候,才可能感应到人的存在。因此,红外感应器也常常被称为移动感应器。不同的红外感应器有不同的精度,主要源于其发射的红外线密度不同。密度高的则更容易探测到更微小的动作,但是无论怎样,都必须要有移动才行。如果有人在探测范围内保持一动不动,红外感应器也就会认为该区域内没有人了。因此,有些厂家把自己的红外感应器称为“存在感应器”,我认为是一种不太严谨的做法。
红外感应器的主要应用场景
基于红外感应器的特点,目前在控制系统中被主要用于人员活动比较多的区域,比如走道、开放的办公区、衣帽间、楼梯等等。通过红外感应器,在这些区域都可以实现人来开灯,人走关灯的自动控制效果。感应器可以纯粹根据人员的活动情况来控制,也可以结合其他方面的条件进行逻辑组合控制,比如:
与照度相结合:大部分红外感应器都会自带照度感应功能,可以设定一个照度值,做到当环境照度高于设定值的时候,即使感应器感应到有人,也不会开灯;
与时间相结合:有些公共区域,可以通过定时器在某些特定时间段(比如上班时间段)让感应器停止工作,而只在其他时间段(比如下班时间段)起作用;
与手动面板相结合:在某些私人空间,有人是否开灯比较随意,则可以考虑让感应器处于半自动状态,即在有人进入的时候,感应器不会自动开灯,需要通过墙上的面板手动开灯,但是在人离开后,感应器还是会自动把灯关掉,避免浪费。
红外感应器使用注意事项
以上这些应用在项目中都已经比较多了,但是,在实际的使用过程中,很多设计人员还是会忽略一些细节,造成会有用户反映感应器有时灵有时不灵,怀疑感应器的质量有问题。但实际上,都是一些细节没有处理好,造成的隐患。总结下来,常见的有以下几种:
安装环境的选择问题:忽略了周围的干扰
由于红外感应器是通过对热源的感应来实现信号触发的,如果周围环境中有其他热源产生干扰,就会严重影响红外感应器的正常工作,发生误动作。比如:
距离感应器很近的发热灯具
在感应范围内的电暖设备、电吹风等
在感应范围内频繁移动的机械设备等
在设计安装的时候,要避免出现上述情况的出现,以保证系统的稳定运行。
安装位置的选择问题:难以形成切割
由于人体移动要对红外射线产生切割,才能触发感应信号,因此在选择安装位置的时候,要选择人员走动方向与红外感应器的发射方向相对有较大夹角,而不是平行的位置。比如针对开头我们提出的案例问题,设计师以为把感应器安装在正对门口的墙上是最佳位置,但这是个误区。实际上,如果有人从门口走进来,由于TA的行进路线和红外射线几乎平行,而且在远离感应器的位置,射线密度很低,并不能在最短时间内产生切割,结果就会出现进入走廊很久,灯还没有被打开的现象。在这种环境中,一个探测范围足够大的吸顶式感应器是更为合适的选择。
探测范围的计算问题:不同场合的精度需求不同
由于红外感应器所发射的红外射线是以感应器为原点,呈扇形或者锥形发散,因此离感应器越近的地方,射线密度越大,越容易感应到微小的动作。相应地,离感应器越远的位置,射线密度越大,被切割的可能越小,因此所能感应到的动作就要越大才行。所以,同样一个感应器,用在不同场合中,其所适用的感应范围是不同的。举例来讲,对于一款吸顶式的红外感应器,通常会有一个参数指标是感应范围,常规是安装高度在2.5米的时候,到达地面的探测范围,比如说是7米直径的圆。那么这个7米只能作为用在走道等人员动作比较大的区域的一个参考值(当然也要留出余量),如果要用在办公区等人员动作不大的区域,就要按照更小的探测范围来考虑,不同厂家产品会有不同,一般大概只能在5米左右。而有些产品,由于其发出的射线密度本身就不够,可能根本就不适于安装在办公区。只有合理选择合适的产品,以及合适的感应范围,才能保证感应器的控制达到预期的效果。
多个感应器共用的问题:没有进行信息互通设置
在一个比较大的区域,往往需要几个感应器才能覆盖整个区域,但是控制的灯光回路却是同一路。例如在一个长的走廊里,共有3个感应器覆盖整个走廊,如果3个感应器之间不进行互相沟通,就会出现控制上的问题。当有某个人站在其中一个感应器所感应的区域中,在另外2个感应器的感应之外,那么这另外2个感应器会发出关灯指令把走廊的灯关掉。为了避免这种情况,大部分感应器具备主从设置功能。设置为“从”的感应器,只负责向设置为“主”的感应器发出通知,告诉主感应器自己所在的区域内是否有人。主感应器负责判断,只要有任意一个感应器感应到有人,即发送开灯指令,而只有所有感应器都说自己的区域内无人,主感应器才会发送关灯指令。这样就解决了误关灯的问题。
类似的问题还会存在于感应器和面板共同控制一个回路的情况。这是需要做一个状态反馈的互通,否则就有可能出现用面板把灯关掉,过一会儿回来,希望感应器自动把灯打开,但是感应器没反应的情况,因为感应器并不知道灯已经被关掉了。解决方案与多个面板共同控制同一个回路的方法是一样的。