熱成像傳感器測量、警告人體存在

我們都有使用傳感器的經(jīng)驗(yàn)。作為設(shè)計(jì)工程師，我們使用溫度傳感器——濕度、壓力、力、應(yīng)力、觸摸傳感器等。

人體傳感器呢？

在當(dāng)今對占用敏感的位置和安全距離要求的世界中，在零售、商業(yè)、工業(yè)、市政、工廠和體育環(huán)境中保持安全的人與人空間的需求變得至關(guān)重要。我們一直在俱樂部和餐館看到最大入住率的跡象，但我們現(xiàn)在處于更嚴(yán)重的水平。

迄今為止，人物檢測一直是一項(xiàng)低級技術(shù)。警報(bào)系統(tǒng)使用來自開關(guān)、磁鐵或紅外 (IR)/微波運(yùn)動(dòng)檢測器的打開和關(guān)閉觸點(diǎn)來識別安全威脅。盡管如此，這些系統(tǒng)還不夠堅(jiān)決，無法計(jì)算人類數(shù)量，并且在動(dòng)物經(jīng)過時(shí)會(huì)發(fā)出誤報(bào)。

例如，視頻傳感器可以與人工智能結(jié)合使用來識別特定的形狀類型并區(qū)分狗和人。盡管如此，更持續(xù)的視頻監(jiān)控并不適合公眾。作為一項(xiàng)額外的挑戰(zhàn)，視頻、人工智能和高功率處理器對于這樣一個(gè)簡單的任務(wù)來說既昂貴又復(fù)雜。

那么，當(dāng)您采用低分辨率視頻傳感器陣列并將其調(diào)整為熱檢測時(shí)會(huì)發(fā)生什么？電荷耦合器件 (CCD) 圖像傳感器已經(jīng)對 IR 敏感，因此人體探測器在誕生時(shí)經(jīng)過了一些小調(diào)整。這就是 Panasonic 使用其用于人體檢測的 Grid-EYE ?傳感器系列所做的。

當(dāng)與合適的軟件結(jié)合使用時(shí)，Panasonic Grid-EYE ?傳感器允許所有公共場所在寬闊的二維檢測平面上監(jiān)測熱差，并辨別、計(jì)數(shù)和測量兩個(gè)熱發(fā)射物體之間的距離。它也可以在沒有任何人為運(yùn)動(dòng)的情況下進(jìn)行。

松下 Grid-EYE ?傳感器會(huì)在人員靠得太近、同一地點(diǎn)人數(shù)過多或人員誤入未經(jīng)授權(quán)的區(qū)域時(shí)向各種環(huán)境中的安保人員或員工發(fā)出警報(bào)。這一切都可以在不記錄可以識別某人的視頻圖像的情況下完成，因此它也消除了任何安全問題。

使用熱成像傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)

窄角和廣角板載熱陣列傳感器均已上市。例如，AMG8854M01是一款表面貼裝模塊化窄角 8px x 8px（64 像素）高精度微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) IR 陣列，采用標(biāo)準(zhǔn) 5V 電源供電并使用簡單的 I 2 C 5連接針連接器（圖 1）。這可以輕松連接到幾乎任何微控制器，以讀取每個(gè)塊（從 -21°C 到 80°C）中的熱水平，精度為 ±3°C。

圖 1：這種窄角模塊化熱陣列傳感器允許設(shè)計(jì)人員使用簡單的 5 針 I 2 C 連接器快速測試和評估 8px x8px 熱矩陣。（來源：貿(mào)澤電子）

AMG8834是一款 3.3V 低增益版本、基于 I 2 C 的 8x8 熱陣列，采用表面貼裝回流焊封裝，也可提供。雖然多路復(fù)用時(shí)鐘通常僅支持兩個(gè) I 2 C 從屬地址，但在微控制器上實(shí)現(xiàn)多個(gè) I 2 C 端口相對容易，這是您想要做的，因?yàn)槊看巫x取都是 64 個(gè) 12 位熱值。當(dāng)使用 I 2 C 接口進(jìn)行掃描時(shí)，該設(shè)備提供每秒 1 或 10 幀的可選速率。

該傳感器有兩個(gè)版本；低增益和高增益，有助于傳感器與環(huán)境的匹配。高增益精度較好但溫度檢測范圍較窄，低增益精度較低但溫度檢測范圍較寬。無需外部紅外照明器即可間接讀取熱敏像素。較短波長的離散紅外光傳感器通常需要紅外照明器。

為了讓您立即開始測試，還提供了一個(gè)開發(fā)工具。MIKROE-2539為 Grid-EYE 傳感器提供分線板功能（圖2）。雖然接口非常簡單，工程實(shí)驗(yàn)室可以使用幾個(gè) I/O 引腳和電源連接快速啟動(dòng)和運(yùn)行傳感器（圖 3）。注意：當(dāng)圖像平面準(zhǔn)備好下載時(shí)，中斷可用于檢測通知。

圖 2：模塊化開發(fā)板也可用于測試和評估。（來源：貿(mào)澤電子）

圖 3：一個(gè)簡單的接口允許兩線 I 2 C 端口讀取和控制 Grid-EYE 傳感器。中斷和選擇線可以輕松實(shí)現(xiàn)更大的陣列。（來源：貿(mào)澤電子）

假設(shè) 64 像素不能提供足夠的檢測范圍。在這種情況下，松下提供了一種智能插值解決方案，有助于擴(kuò)展工作數(shù)據(jù)點(diǎn)，同時(shí)僅使用單個(gè) Grid EYE 即可顯著提高檢測范圍窗口內(nèi)的精度。單獨(dú)的傳感器非常適合進(jìn)入和退出區(qū)域，并且可以準(zhǔn)確地檢測到人何時(shí)通過檢測區(qū)域。需要全面覆蓋的大型辦公室和建筑物必須在戰(zhàn)略位置分布傳感器或?qū)⒍鄠€(gè)傳感器組合成一個(gè)更大的陣列。

盡管目前最關(guān)鍵的應(yīng)用之一是人體檢測，但這些傳感器還涵蓋了其他各種有益用途。例如，它們可用于農(nóng)業(yè)環(huán)境，以檢測有多少牛離開圍欄放牧以及有多少牛返回。它們還可以在制造測試環(huán)境中使用，以查找過熱且未按規(guī)范運(yùn)行的系統(tǒng)。調(diào)試系統(tǒng)還可以利用這些作為 FLIR 相機(jī)的低成本替代品。

結(jié)論

當(dāng)涉及到傳感器時(shí)，熱度確實(shí)很高。借助簡單的傳感器技術(shù)，企業(yè)可以利用簡單而先進(jìn)的檢測技術(shù)來為人群做好準(zhǔn)備，消除人群，監(jiān)控設(shè)備，創(chuàng)造舒適的工作溫度，并最終繼續(xù)安全和高效的運(yùn)營。

審核編輯黃昊宇