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作者：德州儀器 與以往相比，發(fā)達國家/地區和發(fā)展中國家/地區的人們如今更加依賴(lài)空調 (AC) 來(lái)獲得舒適的生活空間，因此，能源消耗也隨之快速增加。 根據國際能源協(xié)會(huì )的“制冷的未來(lái)”報告，空調占當今總能源消耗的 10%。預計到 2050 年，這一使用量將增加兩倍，相當于美國、歐盟和日本目前的總發(fā)電量。到 2050 年，全球住宅和商業(yè)建筑中空調的數量將從今天的 16 億臺增加到 56 億臺。這相當于在接下來(lái)的 30 年中每秒鐘即有 10 臺新空調售出。 占位感應在空調中的作用 通過(guò)適應室內活動(dòng)水平并將氣流引導到更需要的地方，人體占位感應可以使空調更智能、更節能。圖 1 展示了一些場(chǎng)景，在這些場(chǎng)景中，占位感應（如在場(chǎng)/不在場(chǎng)、活動(dòng)和人員位置檢測）提供反饋，通過(guò)調節室溫并將氣流導向室內居用人員，可有助于節約能源并使環(huán)境更加舒適。 
圖 1：展示從占位感應獲得的反饋如何確定空調使用情況的場(chǎng)景 無(wú)源紅外傳感器和攝像頭解決方案是空調占位感應中使用的兩種技術(shù)。無(wú)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，對精細運動(dòng)缺乏敏感性。相比之下，攝像頭可提供出色的分辨率，但有可能出現更高的錯誤檢測率，尤其是檢測陰影和人像圖片。無(wú)源紅外傳感器和攝像頭解決方案都是光學(xué)傳感器，在設計中將需要光學(xué)設計，需要額外開(kāi)孔，將可能影響外觀(guān)設計。 整個(gè)行業(yè)采用占位感應來(lái)實(shí)現節能，同時(shí)也致力于通過(guò)邊緣處理使空調更加智能。除了通過(guò)存在檢測來(lái)控制空調操作以提高用戶(hù)舒適度之外，還不斷致力于采用單一傳感技術(shù)。未來(lái)，空調將集成用于用戶(hù)安全監測的附加功能，例如跌倒事件檢測和生命體征監測，包括心率和呼吸率。 毫米波傳感器在占位感應中的優(yōu)勢 TI 毫米波 (mmWave) 傳感器提供豐富的數據集，其中包含相關(guān)區域中每個(gè)對象的精確范圍、速度和到達方向信息。通過(guò)執行對象檢測、分類(lèi)和跟蹤的數字信號處理器 (DSP)，可以獲取人員占位信息，例如人員在場(chǎng)、不在場(chǎng)、人數以及人員相對于空調設備的精確位置�？照{設備可以使用這些信息來(lái)做出明智的決策；例如，當有人進(jìn)入房間時(shí)，傳感器會(huì )在開(kāi)啟氣流之前在最短預設時(shí)間內跟蹤此人的在場(chǎng)狀態(tài)。如果此人留在房間里，空調通過(guò)使用跟蹤/定位信息將氣流向此人引導，以便為其提供舒適感�？照{還會(huì )根據房間內的人數調整溫度，以實(shí)現更大的舒適度和更好的節能效果。 除了數據的準確性和精度之外，TI 的毫米波傳感器在創(chuàng )建高能效的智能空調解決方案時(shí)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)境下正常運行 • 產(chǎn)品設計美觀(guān)，外型小巧 • 使用傳感技術(shù)而非攝像頭，可減少隱私顧慮。在保護隱私的前提下，實(shí)現人數統計及目標追蹤 實(shí)現邊緣智能化 TI 毫米波 60GHz 傳感器在單個(gè)芯片上集成了調頻連續波收發(fā)器、片上監控和校準機制、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)現智能化，并在器件本身進(jìn)行實(shí)時(shí)數據處理。 一個(gè)示例應用使用 TI 的 IWR6843 60GHz 毫米波單芯片傳感器為商業(yè)和住宅空調實(shí)現占位感應。處理數據的傳感器使用 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(lèi)以更大程度地減少錯誤檢測。此示例應用展示了 +/-10 厘米的人員（包括移動(dòng)和靜止）檢測精度，室內檢測距離可長(cháng)達 8 米。計數密度為每?jì)擅?3 人，人數少于 5 人時(shí)，準確率為 100%；房間內最多 9 人時(shí)，準確率為 85%。 在不久的將來(lái)，空調將成為基于數據的完全獨立系統，無(wú)需遙控器或通過(guò)空調控制單元進(jìn)行人機交互�？照{中的傳感技術(shù)不斷收集數據，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(zhù)時(shí)間的推移確定從上午 9 點(diǎn)到下午 5 點(diǎn)在辦公室的人數最多�；谶@些數據，系統將學(xué)習在忙碌時(shí)段引導更多氣流，并在非高峰時(shí)段限制或關(guān)閉氣流，以便減少能源消耗，進(jìn)而節省企業(yè)費用。 住宅和商用空調的需求持續增長(cháng)，到 2050 年將增加兩倍。使用毫米波技術(shù)的占位感應可以將整體空調能耗降低多達 35%。展望未來(lái)，毫米波技術(shù)不僅會(huì )繼續對 HVAC 系統的運行方式產(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。 |
