智能家居传感器，人体（红外线）传感器的原理和使用方法

红外线传感器PIR（Passive infrared detectors）是智能家居中重要的传感器。红外线传感器是通过探测来自环境的人体或动物红外辐射，来判断防区是否有人或动物，常用于智能家居中用于判断是否有人经过，或在智能安防中用于判断是否有可疑人员侵入防区。

各种人体（红外线）传感器

人体（红外线）传感器工作原理

（红外线）传感器的核心原件是

热释电传感器

人体（红外线）传感器工作原理

热释电传感器不能探测恒定的红外辐射 ，因此在热释电传感器上增加了一个菲涅尔透镜， 菲涅尔透镜除了能起到凸透镜的汇聚作用外，还能通过折射作用在感应区（防区）中形成明区（下图红色部分），暗区（下图白色部分），当入侵者穿过明区、暗区时，热释电传感器就可以检测到入侵。

人体（红外线）传感器工作原理

下图是小米人体传感器结构图，主要包括三部分：光学系统（菲涅尔透镜）、热释电传感器（或称为红外传感器）及报警控制电路。

小米人体传感器结构图

人体（红外线）传感器分类

红外线传感器按红外线接收方式，可分为主动式 和被动式 。

主动式红外线传感器，包括一个安装有红外线发光二极管的投光器 发射红外线，和一个安装有热释电传感器的受光器， 当投光器发出的红外线被遮断，红外线传感器就会报警。

被动式红外线传感器只有一个安装有热释电传感器的探头，只是被动式地接收入侵者的红外线。智能家居中使用的人体（红外线）传感器主要是被动式红外线传感器。

根据感应区（防区）的范围，可以分为：广角式 和幕帘式

广角式红外线传感器 能够探测水平和垂直两个方向的很大范围，通常水平方向约110度、7-8米的范围，垂直方向也有这样的范围，部分型号因形状的原因，垂直范围略小。

广角式红外线传感器

幕帘式红外线传感器 通过形状和菲涅尔透镜来约束感应区，使其防区约束成一个很薄的扇形，通常用于门窗防护。

幕帘式红外线传感器

广角式和幕帘式

红外线传感器安装

1、注意传感器安装角度

通过调整垂直、水平视角，使感应范围符合要求，避免宠物闯入防区，造成误报。

安装角度

2、避开干扰源（热源）

自然界有很多发热设备和动物会干扰红外线传感器，因此传感器不能对准加热器、空调出风口管道、强光源、太阳以及阳光直射的门窗。

3、避免遮挡

红外线是一种光线，会受到不透明物体遮挡，因此防区内不得有高大的遮挡物。

人体（红外线）传感器的缺点

1、对静止的人（动物）无法探测

因为传感器不能探测恒定的红外辐射，因此当一个人（动物）禁止的待在防区内，人体（红外线）传感器就无法探测并报警。

对静止的人（动物）无法探测

曾有朋友在卫生间安装了一个红外线开关，原以为只要人在卫生间，灯就不会灭，实际上，一会灯就灭了，他不得不隔一会就得挥挥手。

2、人体（红外线）传感器在不同方向灵敏度不同

由于热释电传感器不能探测恒定的红外辐射，如果入侵者径向靠近传感器，因为入侵者可能一直处于明区或暗区，此时传感器灵敏度会比较低。

人体（红外线）传感器在不同方向灵敏度不同

深入解析：人体传感器、存在传感器与场景存在传感器的差异与应用

人体传感器、存在传感器与场景存在传感器傻傻分不清楚？

其实三者最大的区别在于：

人体传感器：只能识别移动中的人体。

存在传感器：除了能够识别移动人体外，对静止状态的人体也可以识别。如站着、坐着或者躺着的没有大幅动作的人体状态。

场景存在传感器：可归入存在传感器，但在存在传感器基础上，场景存在传感器不仅能识别某个探测范围内是否有人，还能够识别这个人的大概位置，甚至是有多少人。

因此，场景存在传感器比存在传感器探测更精细化，存在传感器比人体传感器探测精度更高。

下面具体剖析人体传感器与存在传感器（含场景存在传感器）二者的区别与适用场景：

人体传感器

当前大多数人体传感器使用的方案为红外热释电传感器，将空间切割成多个小区域，当人体等热能源经过这些区域后，便会反馈一个信号，进而控制智能设备的开关。

1、人体传感器优点

（1）成本低廉，大多几十元就能买到。

（2）用电量少，可使用纽扣电池实现长时间供电。

（3）部署方便，无需布线或插座，安装灵活，部署成本低。

2、人体传感器缺点

（1）易受干扰，出现误判。由于红外热释电传感器主要依靠热成像来感知物体，分辨率也较低，一旦环境中红外线源过多，设备很容易出现误判。除了热源以外，包括光源、射频辐射、热气流等，都会对红外传感器带来干扰。

（2）穿透性差，易被遮挡。由于人体的红外辐射很容易被遮挡，一旦在红外人体传感器附近有遮挡物，便会极大地影响其灵敏性。另外，如果当前环境温度与人体温度接近时，也会造成探测和灵敏度的下降。

（3）无法探测静止人体目标。由于红外热释电传感器是通过生物体在探测范围内移动引起的温度变化，来判断是否有人，因此只能探测移动的人体目标，若人在探测范围内长时间静止不动，会因为红外辐射较少而失灵。

3、适用场景

由于红外热释电传感器只能检测移动目标，因此较适用于经常走动且不会长时间停留的场景，如走廊、楼梯等过道。

存在传感器

为了实现更为精准与精细化的监测效果，目前市面上存在传感器多采用雷达技术，包括微波雷达（5.8 GHz，10 GHz，24 GHz）和毫米波雷达（60 GHz，80 GHz）等。其中，毫米波雷达可以提供距离、速度和角度三个数据集，从而实现场景存在传感器更为精细化的人体位置探测与人数统计功能。

1、存在传感器优点

（1）覆盖范围广：相较于红外热释电传感器，毫米波雷达具备更强的穿透性、更远的检测距离与更大的覆盖视角。

（2）多状态监测：除移动人体目标外，可以精准识别人体微动与静止状态。

（3）高精度定位：能够精确地识别人体位置，并实现轨迹跟踪定位。

（4）多目标识别：可同时监测多个目标，适用于复杂环境下的人体感知。

（5）全天候工作：不受光线、温度、湿度等条件的限制，可以在完全黑暗的环境中工作；穿透雾、烟、灰尘的能力强，可全天候全天时工作。

2、存在传感器缺点

（1）成本相对较高，上百元到上千元不等。

（2）功耗相对较高，多采用常供电方式，电池供电相对局限。但目前部分厂家已对外宣称通过采用超低功耗雷达技术，其存在传感器可实现纽扣电池供电，续航长达3年。

（3）部署相对局限，由于功耗的影响，毫米波雷达安装需要布线或插座，且多采用顶装或壁装方式，安装灵活性不及红外热热释电传感器。

相信随着毫米波雷达芯片工艺与低功耗技术的不断发展与突破，存在传感器成本、功耗与部署问题将获得妥善解决。

3、存在传感器适用场景

如果场景仅探测移动人体目标，选择人体传感器即可。如果是探测经常会站着、坐着不动的区域，就用存在传感器。比如客厅沙发、卫生间坐便器、书房书桌这些区域。这样就可以避免晚上看电视、看书或上厕所时，由于人体传感器无法检测静止人体，而关灯的情况；如果是希望对一个复杂空间的不同位置，触发不同的智能化场景，那就选用场景存在传感器，可以根据人体到达的位置去自动进行不同的智能设备操作。比如客厅和茶厅一起的时候，用一个场景存在传感器就可以识别人在客厅沙发区，还是在品茶区，以此来控制不同的设备开和关。

巍泰技术 24GHz 存在感知雷达 WTR-860 与 80GHz 人员感知雷达 WTR-812 基于毫米波雷达检测技术可分别实现静态人体目标存在感知与复杂场景人员定位、数量统计功能。

二者除具备仅输出人体状态信息，无任何音频、视频信息采集；深红目标检出率高于激光与红外技术；适应性强，不受光照、温度变化等影响；体积小巧，安装方便，维护简单，易于集成等共性外。存在感知雷达 WTR-860 可同时检测移动、微动及静止人体目标；探测精度高，准确判断人员有无； 24㎡ 大范围检测、 148° 大角度覆盖，性价比高；抗杂波干扰，可消减绿植、窗帘等目标干扰。人员感知雷达 WTR-812 可实现 48㎡ 探测范围内 24 多个目标人员的存在探测；可实现不同场景目标人员数量统计；可实现目标人员位置、移动方向信息获取与轨迹跟踪；监测区域可设定，排除干扰，降低误报等功能特性。

存在感知雷达 WTR-860 与人员感知雷达 WTR-812 均可广泛应用于家庭、酒店、民宿、廉租房、公租房、学校、医院、办公室、会议室、实验室等中小型场景中的智能化/数字化管理，为多场景智能化能耗管理系统设备人体存在检测赋能，帮助节能降耗、实现降本增效。其中，人员感知雷达 WTR-812 还适用于商超、楼宇、园区、场馆、景区、卫生间、更衣室等大型公共空间、私密场景中的人流量统计与热区分析。

随着市场日益精确的发展需求，毫米波雷达技术正逐渐成为人体感知领域的明星。毫米波雷达市场规模正在快速增长，得益于其在多个领域的应用，尤其是在汽车、安防监控、智慧康养、智能家居等领域。据 AIoT 星图研究院测算，2022 年我国毫米波雷达市场规模达到 86 亿元。其中 2022 年家居雷达出货量达到 310 万颗，总市场规模达到 5 亿元，康养雷达总市场规模达到 4.4 亿元，包括人体感应探测雷达 3.1 亿元，智能康养监测雷达 1.3 亿元。预计到 2027 年我国毫米波雷达总市场规模可达 270 亿元，康养雷达总市场规模可达 59.2 亿元，智能康养监测雷达市场规模可达 47.4 亿元。这些数据表明，毫米波雷达技术正逐渐成为智能传感器市场中的一个重要分支，其市场规模预计将持续增长，特别是在智能家居与智慧康养等新兴消费级领域。

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