【導(dǎo)讀】與以往相比,發(fā)達(dá)國家/地區(qū)和發(fā)展中國家/地區(qū)的人們?nèi)缃窀右蕾嚳照{(diào) (AC) 來獲得舒適的生活空間,因此,能源消耗也隨之快速增加。
與以往相比,發(fā)達(dá)國家/地區(qū)和發(fā)展中國家/地區(qū)的人們?nèi)缃窀右蕾嚳照{(diào) (AC) 來獲得舒適的生活空間,因此,能源消耗也隨之快速增加。
根據(jù)國際能源協(xié)會的“制冷的未來”報告,空調(diào)占當(dāng)今總能源消耗的 10%。預(yù)計到 2050 年,這一使用量將增加兩倍,相當(dāng)于美國、歐盟和日本目前的總發(fā)電量。到 2050 年,全球住宅和商業(yè)建筑中空調(diào)的數(shù)量將從今天的 16 億臺增加到 56 億臺。這相當(dāng)于在接下來的 30 年中每秒鐘即有 10 臺新空調(diào)售出。
占位感應(yīng)在空調(diào)中的作用
通過適應(yīng)室內(nèi)活動水平并將氣流引導(dǎo)到更需要的地方,人體占位感應(yīng)可以使空調(diào)更智能、更節(jié)能。圖 1 展示了一些場景,在這些場景中,占位感應(yīng)(如在場/不在場、活動和人員位置檢測)提供反饋,通過調(diào)節(jié)室溫并將氣流導(dǎo)向室內(nèi)居用人員,可有助于節(jié)約能源并使環(huán)境更加舒適。
圖 1:展示從占位感應(yīng)獲得的反饋如何確定空調(diào)使用情況的場景
無源紅外傳感器和攝像頭解決方案是空調(diào)占位感應(yīng)中使用的兩種技術(shù)。無源紅外傳感器成本低、功耗低,但在明亮日光下的誤檢測率較高,對精細(xì)運(yùn)動缺乏敏感性。相比之下,攝像頭可提供出色的分辨率,但有可能出現(xiàn)更高的錯誤檢測率,尤其是檢測陰影和人像圖片。無源紅外傳感器和攝像頭解決方案都是光學(xué)傳感器,在設(shè)計中將需要光學(xué)設(shè)計,需要額外開孔,將可能影響外觀設(shè)計。
整個行業(yè)采用占位感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能,同時也致力于通過邊緣處理使空調(diào)更加智能。除了通過存在檢測來控制空調(diào)操作以提高用戶舒適度之外,還不斷致力于采用單一傳感技術(shù)。未來,空調(diào)將集成用于用戶安全監(jiān)測的附加功能,例如跌倒事件檢測和生命體征監(jiān)測,包括心率和呼吸率。
毫米波傳感器在占位感應(yīng)中的優(yōu)勢
TI 毫米波 (mmWave) 傳感器提供豐富的數(shù)據(jù)集,其中包含相關(guān)區(qū)域中每個對象的精確范圍、速度和到達(dá)方向信息。通過執(zhí)行對象檢測、分類和跟蹤的數(shù)字信號處理器 (DSP),可以獲取人員占位信息,例如人員在場、不在場、人數(shù)以及人員相對于空調(diào)設(shè)備的精確位置。空調(diào)設(shè)備可以使用這些信息來做出明智的決策;例如,當(dāng)有人進(jìn)入房間時,傳感器會在開啟氣流之前在最短預(yù)設(shè)時間內(nèi)跟蹤此人的在場狀態(tài)。如果此人留在房間里,空調(diào)通過使用跟蹤/定位信息將氣流向此人引導(dǎo),以便為其提供舒適感??照{(diào)還會根據(jù)房間內(nèi)的人數(shù)調(diào)整溫度,以實(shí)現(xiàn)更大的舒適度和更好的節(jié)能效果。
除了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度之外,TI 的毫米波傳感器在創(chuàng)建高能效的智能空調(diào)解決方案時還提供了諸多優(yōu)勢,其中包括:
●減少了誤檢測
●可在惡劣環(huán)境下正常運(yùn)行
●產(chǎn)品設(shè)計美觀,外型小巧
●使用傳感技術(shù)而非攝像頭,可減少隱私顧慮。在保護(hù)隱私的前提下,實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計及目標(biāo)追蹤
實(shí)現(xiàn)邊緣智能化
TI 毫米波 60GHz 傳感器在單個芯片上集成了調(diào)頻連續(xù)波收發(fā)器、片上監(jiān)控和校準(zhǔn)機(jī)制、Arm? Cortex?-R4F 微控制器和 C674x DSP。此集成特性可支持在高度集成的傳感器上實(shí)現(xiàn)智能化,并在器件本身進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)處理。
一個示例應(yīng)用使用 TI 的 IWR6843 60GHz 毫米波單芯片傳感器為商業(yè)和住宅空調(diào)實(shí)現(xiàn)占位感應(yīng)。處理數(shù)據(jù)的傳感器使用 Capon 波束成形進(jìn)行人員檢測,并且可以智能地對對象進(jìn)行分類以更大程度地減少錯誤檢測。此示例應(yīng)用展示了 +/-10 厘米的人員(包括移動和靜止)檢測精度,室內(nèi)檢測距離可長達(dá) 8 米。計數(shù)密度為每兩米 3 人,人數(shù)少于 5 人時,準(zhǔn)確率為 100%;房間內(nèi)最多 9 人時,準(zhǔn)確率為 85%。
在不久的將來,空調(diào)將成為基于數(shù)據(jù)的完全獨(dú)立系統(tǒng),無需遙控器或通過空調(diào)控制單元進(jìn)行人機(jī)交互??照{(diào)中的傳感技術(shù)不斷收集數(shù)據(jù),以便提供更佳的舒適度。例如,在辦公室環(huán)境中,傳感器可隨著時間的推移確定從上午 9 點(diǎn)到下午 5 點(diǎn)在辦公室的人數(shù)最多?;谶@些數(shù)據(jù),系統(tǒng)將學(xué)習(xí)在忙碌時段引導(dǎo)更多氣流,并在非高峰時段限制或關(guān)閉氣流,以便減少能源消耗,進(jìn)而節(jié)省企業(yè)費(fèi)用。
住宅和商用空調(diào)的需求持續(xù)增長,到 2050 年將增加兩倍。使用毫米波技術(shù)的占位感應(yīng)可以將整體空調(diào)能耗降低多達(dá) 35%。展望未來,毫米波技術(shù)不僅會繼續(xù)對 HVAC 系統(tǒng)的運(yùn)行方式產(chǎn)生更大的影響,還能夠減少環(huán)境中的污染物總體排放量。
(來源:德州儀器)
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