阅读说明：本技术 一种pir传感器信号触发方法和装置 (PIR sensor signal triggering method and device ) 是由 吴肇杰 黄海江 于 2019-03-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种PIR传感器信号触发方法和装置,包括：设置第一电压阈值和第二电压阈值；在所述PIR传感器所产生的监测信号达到所述第一电压阈值的时刻开始计时的预设时间范围内,所述PIR传感器所产生的监测信号交替达到所述第一电压阈值和所述第二电压阈值的次数达到设定次数时,产生触发信号。其中,第一电压阈值和第二电压阈值为人体对PIR传感器所产生的波形在预设时间范围内所能达到设定次数并且除人体以外的其他热源对PIR传感器所产生的波形在预设时间范围内无法达到设定次数的电压阈值。本发明利用人体和热风等热源对PIR传感器所产生的波形不同的特点,实现了对人体波形的准确识别和信号触发。(The invention discloses a PIR sensor signal triggering method and a device, comprising the following steps: setting a first voltage threshold and a second voltage threshold; and generating a trigger signal when the number of times that the monitoring signal generated by the PIR sensor alternately reaches the first voltage threshold and the second voltage threshold reaches a set number of times within a preset time range when the timing is started when the monitoring signal generated by the PIR sensor reaches the first voltage threshold. The first voltage threshold and the second voltage threshold are voltage thresholds at which a waveform generated by a human body to the PIR sensor can reach a set number of times within a preset time range and a waveform generated by other heat sources except the human body to the PIR sensor cannot reach the set number of times within the preset time range. The invention realizes accurate identification and signal triggering of human body waveform by utilizing the characteristics of different waveforms generated by heat sources such as human body and hot air on the PIR sensor.)

一种PIR传感器信号触发方法和装置

技术领域

本发明涉及安防技术领域，特别涉及一种PIR传感器信号触发方法和装置。

背景技术

PIR(Passive Infrared Ray，热释电红外传感器)传感器的工作原理是通过透镜将人体热辐射聚焦到热释电元件上，使得热释电原件随着热辐射量的变化产生相应的电平变化，通过对电平变化的监测，可以实现PIR传感器安装环境中的报警。如当人员进入PIR传感器监控区域后，促使PIR传感器产生电平变化，进而通过PIR传感器的电平变化触发报警。

但是，由于PIR传感器是一种被动监测热辐射产生电平变化的元件，使得PIR传感器所监控区域内产生与人体热辐射相近似的热源时，导致错误触发报警，从而限制了PIR传感器的应用。如热风等非人体热源产生的热辐射波长与人体相近，也能被PIR传感器所采集，并输出与人体相近或更高幅度的电平，从而当有热风吹过PIR传感器时，使得PIR传感器触发报警。因此，PIR传感器几乎无法应用于室外环境中。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种PIR传感器信号触发方法和装置，以基于PIR传感器的监测信号产生准确的人体监控信号触发信号，避免如热风等干扰导致的错误信号触发。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种PIR传感器信号触发方法，包括：

设置第一电压阈值和第二电压阈值；

在所述PIR传感器所产生的监测信号达到所述第一电压阈值的时刻开始计时的预设时间范围内，所述PIR传感器所产生的监测信号交替达到所述第一电压阈值和所述第二电压阈值的次数达到设定次数时，产生触发信号。

进一步，所述PIR传感器为双极型PIR传感器。

进一步，所述PIR传感器所产生的监测信号由所述PIR传感器产生并由电连接于所述PIR传感器的运算放大电路进行放大。

进一步，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值；或者

所述第一电压阈值小于所述第二电压阈值。

进一步，所述预设时间范围为2至6秒。

进一步，所述设定次数为2至4次。

进一步，所述PIR传感器所产生的监测信号交替达到所述第一电压阈值和所述第二电压阈值，具体为：

在开始计时时刻，所述PIR传感器所产生的监测信号达到所述第一电压阈值记为第1次；

在所述第1次后，所述PIR传感器所产生的监测信号达到所述第二电压阈值记为第2次；

在所述第2次后，所述PIR传感器所产生的监测信号达到所述第一电压阈值记为第3次；

依此类推。

一种PIR传感器信号触发装置，包括：

设置模块，所述设置模块用于设置第一电压阈值和第二电压阈值；

记录模块，所述记录模块用于在所述PIR传感器所产生的监测信号达到所述第一电压阈值的时刻开始计时的预设时间范围内，记录所述PIR传感器所产生的监测信号交替达到所述第一电压阈值和所述第二电压阈值的次数；以及

信号触发模块，所述信号触发模块用于在所述记录模块所记录的所述PIR传感器所产生的监测信号交替达到所述第一电压阈值和所述第二电压阈值的次数达到设定次数时，产生触发信号。

一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上任一项所述的PIR传感器信号触发方法中的步骤。

一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储指令，其特征在于，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如上任一项所述的PIR传感器信号触发方法中的步骤。

从上述方案可以看出，本发明的PIR传感器信号触发方法和装置，利用人体和热风等热源形状的不同而对PIR传感器所产生的波形不同的特点，并基于人体对PIR传感器所产生的波形，通过设置第一电压阈值和第二电压阈值，在PIR传感器所产生的监测信号达到第一电压阈值的时刻开始计时的预设时间范围内，PIR传感器所产生的监测信号交替达到第一电压阈值和第二电压阈值的次数达到设定次数时，产生触发信号，从而实现了对人体波形的准确识别和信号触发。其中人体对PIR传感器所产生的波形在预设时间范围内能够交替达到第一电压阈值和第二电压阈值设定次数，并且热风等热源在预设时间范围内无法交替达到第一电压阈值和第二电压阈值设定次数，通过这种电压阈值的设定，实现了对人体波形的识别。本发明的PIR传感器信号触发方法和装置可应用于现有的双极型PIR传感器设备，不需要对现有双极型PIR传感器设备进行改造，只需要在现有双极型PIR传感器设备的信号输出端接入实现本发明实施例的PIR传感器信号触发方法和装置功能的装置即可，与现有的双极型PIR传感器设备的兼容性高，并且无需对现有的双极型PIR传感器设备进行改造，节省了针对现有的双极型PIR传感器设备进行改造的投入。

附图说明

图1为本发明实施例的PIR传感器信号触发方法的流程图；

图2为本发明实施例的PIR传感器信号触发装置的结构图；

图3为现有双极型PIR传感器设备的结构示意图；

图4为热风对现有双极型PIR传感器设备所产生的波形变化示意图；

图5为人体对现有双极型PIR传感器设备所产生的波形变化示意图；

图6为本发明实施例中设定的电压偏置值、第一电压阈值和第二电压阈值的关系；

图7为本发明实施例中的干扰波形到达第一电压阈值时记录X1点的示意图；

图8为本发明实施例中的干扰波形到达第二电压阈值时记录X2点的示意图；

图9为本发明实施例中的干扰波形再次到达第一电压阈值时记录X3点的示意图；

图10为本发明实施例中的干扰波形再次到达第二电压阈值时记录X4点的示意图；

图11为本发明实施例中设定次数n为3时的逻辑流程图；

图12为本发明实施例中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例的PIR传感器信号触发方法，包括：

步骤1、设置第一电压阈值和第二电压阈值；

步骤2、在PIR传感器所产生的监测信号达到第一电压阈值的时刻开始计时的预设时间范围内，PIR传感器所产生的监测信号交替达到第一电压阈值和第二电压阈值的次数达到设定次数时，产生触发信号。

其中，第一电压阈值和第二电压阈值的设置保证了：人体对PIR传感器所产生的波形在预设时间范围内交替达到第一电压阈值和第二电压阈值的次数能够达到设定次数；除人体以外的其他热源(如热风等热源)对PIR传感器所产生的波形在预设时间范围内不能交替达到第一电压阈值和第二电压阈值，和/或除人体以外的其他热源(如热风等热源)对PIR传感器所产生的波形交替达到第一电压阈值和第二电压阈值的次数不能够达到设定次数。通过这种电压阈值的设定，实现了对人体波形的识别。

在可选实施例中，触发信号可以发送给多种设备，以触发相应设备的操作。例如，触发信号可以发送给报警设备，以触发报警设备的报警，触发信号还可以发送给灯控装置，以触发电灯照明。

在可选实施例中，PIR传感器为双极型PIR传感器。

在可选实施例中，PIR传感器所产生的监测信号由PIR传感器产生并由电连接于PIR传感器的运算放大电路进行放大。

在可选实施例中，第一电压阈值大于第二电压阈值；或者，第一电压阈值小于第二电压阈值。

在可选实施例中，预设时间范围为2至6秒。

在可选实施例中，设定次数为2至4次。

在可选实施中，步骤2中的PIR传感器所产生的监测信号交替达到第一电压阈值和第二电压阈值，具体为：

在开始计时时刻，PIR传感器所产生的监测信号达到第一电压阈值记为第1次；

在第1次后，PIR传感器所产生的监测信号达到第二电压阈值记为第2次；

在第2次后，PIR传感器所产生的监测信号达到第一电压阈值记为第3次；

依此类推。

本发明实施例还提供了一种PIR传感器信号触发装置，如图2所示，包括设置模块11、记录模块12和信号触发模块13。其中，设置模块11用于设置第一电压阈值和第二电压阈值。记录模块12用于在PIR传感器所产生的监测信号达到第一电压阈值的时刻开始计时的预设时间范围内，记录PIR传感器所产生的监测信号交替达到第一电压阈值和第二电压阈值的次数。信号触发模块13用于在记录模块12所记录的PIR传感器所产生的监测信号交替达到第一电压阈值和第二电压阈值的次数达到设定次数时，产生触发信号。

本发明实施例的PIR传感器报警方法和装置适用于现有双极型PIR传感器设备。图3示出了现有双极型PIR传感器设备的结构示意图。该双极型PIR传感器设备包括光学组件21、热释电元22、MOS管23和运算放大器24。其中，光学组件21包括透镜211和滤光片212，其中，滤光片212例如菲涅耳滤光片阵列，其中，菲涅耳滤光片阵列等效为多个透镜。热释电元22包括第一热释电元221和第二热释电元222，第一热释电元221和第二热释电元222的相同极性相连，例如图3所示中，第一热释电元221的正极和第二热释电元222的正极相连。MOS管23的栅极G连接于两个热释电元中的一个热释电元的负极，另一个热释电元的负极接地，例如图3所示中，MOS管23的栅极G连接于第一热释电元221的负极，而第二热释电元222的负极接地GND。MOS管23的源极S连接于运算放大器24的输入端，MOS管23的漏极D接入电源电压。运算放大器24的输出端输出PIR传感器的监测信号。

外界所发射的热辐射通过光学组件，聚焦到第一热释电元221和第二热释电元222，当第一热释电元221和第二热释电元222接收的热辐射能量相同时，能量互相抵消，从而不产生电信号输出，MOS管23的源极S只输出偏置值的电压。只有当第一热释电元221和第二热释电元222所接收的热辐射能量不同时，才有电信号输出，当照射到第二热释电元222的辐射大于第一热释电元221时，MOS管23的源极S输出高于偏置值的电压，当照射到第二热释电元222的辐射小于第一热释电元221时，MOS管23的源极S输出低于偏置值的电压。在人体经过双极型PIR传感器设备时，人体热辐射通过菲涅耳滤光片阵列中的一个等效透镜而聚焦到第一热释电元221和第二热释电元222上时，MOS管23将输出正偏置电压、0、负偏置电压、0，当人体通过菲涅耳滤光片阵列中的下一个等效透镜而聚焦到第一热释电元221和第二热释电元222上时，MOS管23的输出信号会重复上一个信号周期而输出正偏置电压、0、负偏置电压、0。因为，MOS管23的源极S输出的电压幅度非常低，因此需要经过运算放大器24的放大才能够被检测到，在本发明实施例中，将经过运算放大器24放大后的信号定义为PIR传感器所产生的监测信号。

现有的双极型PIR传感器设备，一旦监测信号的震荡幅度高于一设定阈值或者低于另一设定阈值时，则判定有人体活动，产生触发信号进行报警等操作，对于这种触发模式，在室内应用不会出现误报警的问题，但是一旦应用于户外环境，则非常容易受到阳光和热风的干扰而产生误报，由于热风等非人体热源产生的热辐射波长与人体相近似，也能被热释电元采集到，并能够输出与人体相近或更高幅度的电平，进而也能达到上述的高于一设定阈值或者低于另一设定阈值的效果，进而产生了错误的报警。

在实际测试中，发明人发现，外界环境中热风所产生的波形，与人体所产生的波形特征并不相同，对于热风，由于风的体积较大，在经过透镜后所产生的投影面积较大，由于第一热释电元221和第二热释电元222反向串联，对于同时入射的能量会相互抵消，只在热风出现的初期电压有一个正向或者负向的变化，后面的信号组逐渐趋近到中间的偏置值，如图4所示。

而对于人体来说，人体的体积较小，并且在实际使用时，滤光片212往往采用菲涅耳滤光片阵列(即多个菲涅尔透镜)、或者滤光片212采用内表面为小球透镜组成的透镜阵列，因此人体在经过透镜后所产生的投影面积较小，由于第一热释电元和第二热释电元反向串联，所以当入射能量顺序照射在第一热释电元和第二热释电元上时，产生的电压波形会形成围绕着中间偏置值交替变化的波形，如图5所示。因此，通过对这个波形特征的判断，能够实现双极型PIR传感器设备在户外环境中对人体的分辨，减少PIR传感器设备的误报。

本发明实施例正是基于人体和热风对双极型PIR传感器设备所形成的干扰波形特征的不同，特别是基于人体对双极型PIR传感器设备所形成的干扰波形的特点产生触发信号，本发明实施例，主要包括以下步骤。

1)PIR传感器设备所形成的干扰波形信号是带偏置的交流信号，首先确定信号的电压偏置值V₀。

2)根据实际探测范围需要，确定第一电压阈值V₁和第二电压阈值V₂，如图5所示。其中，第一电压阈值V₁高于电压偏置值V₀，第二电压阈值V₂低于电压偏置值V₀。在其他实施例中，第一电压阈值V₁可以低于电压偏置值V₀，并且第二电压阈值V₂可以高于电压偏置值V₀。

3)当人体对双极型PIR传感器设备所形成的干扰波形到达第一电压阈值V₁或者第二电压阈值V₂时，记录1次到达阈值的次数并开始计时。例如图7所示实施例中，当人体对双极型PIR传感器设备所形成的干扰波形到达第一电压阈值V₁(高阈值)时，记录X₁点并开始计时。

4)之后，当人体对双极型PIR传感器设备所形成的干扰波形到达第二电压阈值V₂或者第一电压阈值V₁时，再记录1次到达阈值的次数，此时已经记录了2次到达阈值的次数。例如图8所示实施例中，当人体对双极型PIR传感器设备所形成的干扰波形到达第二电压阈值V₂(低阈值)时，记录X₂点。

5)之后，当人体对双极型PIR传感器设备所形成的干扰波形再次到达第一电压阈值V₁或者第二电压阈值V₂时，再记录1次到达阈值的次数，此时已经记录了3次到达阈值的次数。例如图9所示实施例中，当人体对双极型PIR传感器设备所形成的干扰波形再次到达第一电压阈值V₁(高阈值)时，记录X₃点。

6)之后，当人体对双极型PIR传感器设备所形成的干扰波形再次到达第二电压阈值V₂或者第一电压阈值V₁时，再记录1次到达阈值的次数，此时已经记录了4次到达阈值的次数。例如图10所示实施例中，当人体对双极型PIR传感器设备所形成的干扰波形再次到达第二电压阈值V₂(低阈值)时，记录X₄点。

依照上述过程继续记录后续的到达阈值的次数。

7)从第一次记录到达阈值的次数开始计时，如果在设定时间范围T内，记录的到达阈值的次数达到(大于等于)设定次数n时，产生触发信号，以触发报警设备报警或者触发其他设备的相应操作。例如针对图7至图10的过程，从X₁点开始计时，如果在时间范围T内，检测到记录点(X₁、X₂、X₃……X_n)的数量大于设定次数n时，产生触发信号，以触发报警设备报警或者触发其他设备的相应操作。优选地，2秒≤T≤6秒，2≤n≤4，这种T和n的设定次数可以达到消除大部分热风和日光的干扰的效果。

图11示出了本发明实施例中设定次数n为3时的逻辑流程图，该流程包括：

步骤a、开始采样，之后进入步骤b或步骤b’；

步骤b、判断干扰波形是否达到第一电压阈值，如果是则进入步骤c，否则返回步骤a；

步骤c、记录X₁点，之后进入步骤d；

步骤d、继续采样，并进入步骤e；

步骤e、判断干扰波形是否达到第二电压阈值，如果是则进入步骤f，否则进入步骤k；

步骤f、记录X₂点，之后进入步骤g；

步骤g、继续采样，并进入步骤h；

步骤h、判断干扰波形是否达到第一电压阈值，如果是则进入步骤i，否则进入步骤l；

步骤i、记录X₃点，之后进入步骤j；

步骤j、产生触发信号，并开始下一个循环；

步骤k、判断计时时间是否到达设定时间范围T，如果是则循环结束，否则返回步骤d；

步骤l、判断计时时间是否到达设定时间范围T，如果是则循环结束，否则返回步骤g；

步骤b’、判断干扰波形是否达到第二电压阈值，如果是则进入步骤c’，否则返回步骤a；

步骤c’、记录X₁点，之后进入步骤d’；

步骤d’、继续采样，并进入步骤e’；

步骤e’、判断干扰波形是否达到第一电压阈值，如果是则进入步骤f’，否则进入步骤k’；

步骤f’、记录X₂点，之后进入步骤g’；

步骤g’、继续采样，并进入步骤h’；

步骤h’、判断干扰波形是否达到第二电压阈值，如果是则进入步骤i’，否则进入步骤l’；

步骤i’、记录X₃点，之后进入步骤j’；

步骤j’、产生触发信号，并开始下一个循环；

步骤k’、判断计时时间是否到达设定时间范围T，如果是则循环结束，否则返回步骤d’；

步骤l’、判断计时时间是否到达设定时间范围T，如果是则循环结束，否则返回步骤g’。

采用本发明实施例的PIR传感器信号触发方法和装置进行实际三组对比测试；其中，A组设定T≤5秒，n＝3时触发报警；B组设定T≤5秒，n＝2时触发报警；C组设定只要产生X1点就触发报警。三组对比测试环境为室外晴天环境，测试总时长为3天，PIR传感器置于室外露天环境，在3天时间内有人从测试区域经过，并且记录经过人次为60次，则三组对比测试如下表所示。

	A组	B组	C组
				报警次数	60	126	1822
误报次数	0	66	1762

可以看出，最优实施例采用设定T≤5秒，n＝3时触发报警能够达到避免误报警的最优效果。

本发明实施例还同时提供一种执行PIR传感器信号触发方法的电子设备，如图12所示，该电子设备包括：至少一个处理器31以及存储器32。存储器32和至少一个处理器31通信连接，例如存储器32和至少一个处理器31通过总线连接。存储器32存储有可被至少一个处理器31执行的指令，所述指令被至少一个处理器31执行，以使至少一个处理器31执行如上述说明中的PIR传感器信号触发方法中的各个步骤。

本发明实施例还同时提供一种非易失性计算机可读存储介质，该非易失性计算机可读存储介质存储指令，该指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如上述说明中的PIR传感器信号触发方法中的各个步骤。

本发明实施例的PIR传感器信号触发方法和装置，利用人体和热风等热源对PIR传感器所产生的波形不同的特点，并基于人体对PIR传感器所产生的波形，通过设置第一电压阈值和第二电压阈值，在PIR传感器所产生的监测信号达到第一电压阈值的时刻开始计时的预设时间范围内，PIR传感器所产生的监测信号交替达到第一电压阈值和第二电压阈值的次数达到设定次数时，产生触发信号，从而实现了对人体波形的准确识别和信号触发。其中第一电压阈值和第二电压阈值为人体在PIR传感器有效检测范围内活动时，PIR传感器的后继放大装置所产生的波形在一定时间内能够交替达到设定次数并且热风等热源在一定时间内无法交替达到设定次数的电压阈值，通过这种电压阈值的设定，实现了对人体波形的识别。本发明实施例的PIR传感器信号触发方法和装置可应用于现有的双极型PIR传感器设备，不需要对现有双极型PIR传感器设备进行改造，只需要在现有双极型PIR传感器设备的信号输出端接入实现本发明实施例的PIR传感器信号触发方法和装置功能的装置即可，与现有的双极型PIR传感器设备的兼容性高，并且无需对现有的双极型PIR传感器设备进行改造，节省了针对现有的双极型PIR传感器设备进行改造的投入。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。