低成本智能感知雷达实现室内多功能开关的可行性

科技   2024-10-02 10:22   江苏  

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编辑|雷达小助理  审核|调皮哥 

人类控制电灯开关的方法,有接触式的和非接触式的。

接触式的有触摸式按钮、触摸式屏幕、触摸式无线遥控器。其中,触摸式按钮和触摸式屏幕需要人体距离触摸点很近操作,位置相对固定。触摸式无线遥控器可以在无线信号范围内进行控制,人体的操作位置可以不固定,但是需要携带遥控器。

非接触式的有红外传感器(温控)、相机、麦克风传感器(声控)、微波雷达等等。这些传感器不需要触摸按钮,也不需要携带遥控器,只需要人体进入传感器感知范围内,就能无感开启或者关闭电灯。

接触式的电灯控制方法,比如双控开关,是现代家庭中使用最多的配置。卧室进门立刻按下第一个开关开灯,睡觉躺下再按第二个开关关灯,接线结构如下图所示:

除了卧室之外,上下楼梯,卫生间内外也存在这种安装方式。这种方式最大的优点就是系统结构简单、控制稳定,操作方便,用户操作感强。但这种方式存在的不足就是需要布多条线路,以实现双控功能。

早些年业内已有产品实现了非接触式的开关控制,利用微波感知实现了人来灯亮,人走灯灭的功能。从而避免了双控开关和布线的成本,也减少了用户对于开关的依赖性,不需要在黑灯瞎火的环境中寻找开关在哪里,然后再去触摸。

之前,博主也买了两款微波感知雷达安装在家里使用,一款是太阳能的微波感知灯,放在农村老家的院子里使用。感觉用起来挺好的,晚上老人走路不需要打电筒,也不需要摸黑去找开关。其中有两个不足,第一就是冬天阳光少,亮度不够,这个是太阳能自身的弊端。第二就是家里的猫狗走动、风吹草动会误报。

另一款是接电式的微波感知雷达,安装在农村老家室内的走道中,同样也是晚上人走路不需要去找开关,人来灯自动就亮了,人走了灯自动就灭了,非常适合家里有老人的,但是同样也是会受到家里动物的走动产生误报。

微波感知电灯,实现了电灯的去开关化,电灯只需要接上零线和火线即可,免布线,且控制开关和电灯一体化。不需要担心线路成本以及老化,可以避免开关接线不良,不需要墙体开槽。

但是微波感知雷达也存在问题,比如感知范围是否能够覆盖整个房间区域,对于不规则的房间无盲区。另外就是室内其他非人体物体运动的干扰,以及如何实现双控开关的功能?

雷达实现双控开关的功能,举个例子,就是人进入卧室时,电灯自动亮,当人躺下是否可以实现自主关灯。如果没有一个触发的条件,雷达是很难自主实现关闭电灯的,因为雷达无法感知到人的意识,只能感知人体的运动。因此,在这种场景下,还是需要人做一个关灯的动作。

要么是采用网上说的一种手机关灯神奇,要么就是采用遥控器的方式关闭电灯,遥控器关闭电灯其实采用的是蓝牙控制。其实当前的电灯已经不仅仅是电灯了,还集成了电风扇、音响、炫彩等功能。博主之前也使用过,还挺好使的,躺着吹着风扇听音乐。缺点就是需要到处找遥控器,也需要更换电池。

通过睡眠监测一定程度上可能实现关灯判断,比如检测到人体躺着不动,仅有呼吸和心率。但是这非常有难度,比如人躺着玩手机,有可能长时间观看视频都没有发生微动,但是此时并不代表需要关灯。另外就是比如人睡觉翻身,此时不需要开灯,但是雷达是很难判断人的行为意识的。总结起来就是,人体运动和人体静止场景下都要判断人需不需要开灯。显然,如果没有触发的动作,这是很难实现的。

因此,大部分的雷达感应灯都安装在走廊、过道这些位置,因为这些位置不需要雷达去判断人的意识,只需要监测有无人体存在即可。而卧室里的场景是人存在可能不需要开灯,也可能需要开灯后关灯。

那么,是否可以通过一种触发方式来触发一个开关信号,使得雷达感知到人的行为意识,从而控制电灯呢。本文觉得可以采用近距离的手势识别来实现,将雷达从之前集成式的电灯中拿出来,分别安装在进门处和床头处,通过手势去感知人体动作,来实现非接触式的控制。当然,这种方式也不是只能用雷达,其他的比如红外、接触式遥控式按钮都可以实现,而且成本会比雷达低,也会比雷达稳定。

如果采用远距离的手势识别,在技术层面上不好实现,挑战很大,而且用户的手势很难有一个标准,对于用户的体验感不好。

当然,面对如此复杂的场景,也可以将近端手势感知功能集成到床头灯上,或者单独做一个分立式的感知模块,放置在床头,同时灯内部的感知雷达仍然保留。当人进入房间会自动开灯,人离开房间会自动关灯。如果人在房间不需要开灯,则可以用手势挥动感知模块,人需要开灯也可以手势挥动感知模块,当然,用手势挥动感知模块的优先级会比电灯内部的高。

这种感知模块不光可以通过近距离手势感应控制电灯,台灯、也可以控制窗帘、电扇、空调、音响、电视屏幕、投影仪、扫地机器人、洗衣机等等,实现智能设备的一体化控制。只不过需要定义很多手势,同时保证每个手势都能够具有很高的识别精度。以往的智能设备也可以通过语音控制,或者wifi,不过雷达也是一个解决方案,不需要说话,对于说话障碍的人群比较友好。

当前,低成本室内雷达市场非常之卷,对于生存还是毁灭的问题,不如大胆创新,大胆设计。总是跟随别人的脚步,永远只能吃别人剩下的。用户的习惯是需要培养的,没有电灯之前人们只能点蜡烛,有了电灯之后人们都会开关灯。没有智能手机之前,人们用按键操作,有了智能手机大部分人都能滑动屏幕。

毫米波雷达的爆发点还没有到来,还有很多问题需要解决,但是有很多公司已经快扛不住了。

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【本期结束】

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