雷达在智能楼宇中,真的有价值吗?

 admin   2020-11-21 07:43   5 人阅读  0 条评论
原标题:雷达在智能楼宇中,真的有价值吗?

在谈到智能楼宇、智能家居时,很多人首先想到的是用于存在检测的红外传感器,通过这样的存在检测实现会议室门开就自动开空调,检测到有人经过就自动亮灯的操作。这也是智能生活中的节能常见方案。

但这种被动红外传感器存在一个较大的问题,即无法检测到微动作:在办公室有人,但动作幅度很小(例如仅敲击键盘、或静坐不动)时,就无法发挥作用,或者说被动红外传感器是在这种情况下是感知不到人的。

针对这个问题,当代传感器厂商的有效解决方案就是雷达。雷达传感器原本在汽车领域已经有比较广泛的应用,在驾驶过程中可有效测量距离、速度等指标。在行业内比较具有代表性的,是英飞凌针对小型装置进行进一步的功能开发,令雷达系统也可应用于消费类、工业类产品。

雷达传感器的特色就在于极高的精度,可测量毫米范围内的物体移动——只需要加上适当的软件和算法,雷达检测到的运动数据就可转化为具体的功能和应用。那么雷达传感器在智能楼宇应用中具体有什么样的价值呢?

雷达在智能楼宇中,真的有价值吗?

雷达怎么做到微动作检测?

智能楼宇的一个基本应用就是节约资源,典型的如省电。如前文所述,仅在检测到有人时,才开启某些电气设备:包括照明、新风系统、恒温系统等;且在无人时,就要求将其中的部分设备自动关闭。

被动红外传感器和摄像头实际上都能做到这样的检测。但如前文所述,被动红外传感器无法检测微动作;而摄像头方案的问题则在于,本身成本就不小,且后端算力要求高。

雷达在此的优势主要体现在,能够检测到人的微动作,成本又远小于摄像头方案,且覆盖范围与检测距离较大:连呼吸、心跳这样的小动作也可以看到。英飞凌的60GHz雷达方案,覆盖范围可做到最大左右120°,上下80°,检测距离在5m左右——对于许多室内场景,如酒店、办公环境的覆盖是足够的。

其中微动作检测是雷达传感器的一大特性。所谓的微动作,典型如人在呼吸、心跳时皮肤会有微动作——幅度相当微小,是亚毫米(sub-millimeter)级别的。而60GHz的雷达波长仅有5mm,所以0.5mm的微动作,已经相当于10%的波长。所以0.5mm的微动作,在雷达看来就已经是相当明显的位移。这是雷达能够实现微动作检测的原理。因此,雷达甚至可以用来检测人的心跳。

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在前不久的“雷达技术:实现智能楼宇设备联动的优势”直播活动中,英飞凌大中华区人机交互及智能建筑应用市场经理李国豪提到:雷达使用射频波检测目标,并根据算法和天线设计来测量移动、方向速度、距离/范围和角度。射频能量是作为目标的回波进行传输和反射的,最终确定目标的方向和距离。

雷达在智能楼宇中,真的有价值吗?

在具体应用中,当这样的60GHz雷达用作存在检测时,只要室内有人就能检测到——比如夜间在办公室加班时,办公人员的动作幅度可能很小——并做各种具体资源的调整和适配。照明等系统直到办公室无人时才停止工作。除了相应的雷达芯片外,英飞凌也提供配套的SDK,包括一些基础算法。

早前在采访英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区射频及传感器部门总监麦正奇时,他就提到:“我们提供的SDK会有一些基本的功能,提供第一层、第二层的算法,客户能够基于我们的SDK去开发上百上千种应用。”“通过我们的SDK,传感+算法,客户可以创造各种可能性。”加上板级参考设计,这对智能产品的快速上市是有价值的。

雷达对智能楼宇的意义

存在检测实际上只是雷达对智能楼宇、智慧城市的一部分价值。李国豪列举了60GHz雷达与其他传感器比较,在智能楼宇应用中的优势,如下图所示:

雷达在智能楼宇中,真的有价值吗?

这些优势转化到具体应用中,又有什么价值呢?李国豪在主题演讲中列举了英飞凌60GHz雷达传感器使用的各种应用场景,典型的如智能会议室。当雷达应用于会议室时,它可以用来:算出当前参加会议的人数;智能调控空调送风强度、方向;在非办公室时段时,检测到有人就报警;以及将数据用于云端数据分析。这些是基于使用率的环境控制和自动化。

维锐科技的智能终端产品就用到了英飞凌的雷达传感器。维锐科技CEO左湘凌也在此次活动中提到:“在维锐科技的物联网系统接入毫米波雷达人体存在传感器,应用人数统计、存在检测等特性联动会议室照明、空调及遮阳等智能系统,根据实时人数及会议室温度状态动态调整,避免了人为疏忽造成的会议室设备处于无使用效益状态产生的能耗浪费,为企业降低能耗成本,减少行政人力支出费用。”

实际上,在智能楼宇中,英飞凌列举的雷达可应用的场景至少还包括了:

- 在商业大楼、医院、博物馆等人流密集的公共场所,雷达可用于人流量统计,包括人头数量、人流向统计。这些对于制定更具收益性的规划很有价值,也有利于做后端智慧城市的大数据分析。

- 针对百货大楼、办公室等,做空间占用统计,如洗手间、哺乳室反映出空间占用的情况,大楼管理就能了解大楼哪里的人更多,对大楼内每天的电力、资源配给做出更合理的调度,节约能源与成本。

- 在办公写字楼,为节约电力能源,雷达能够实现检测到办公室没人时,就自动关闭电灯、电梯;会议室有人进入时,自动开灯、开启空调,恒温系统自动将温度调节至人体舒适温度等。

雷达在智能楼宇中,真的有价值吗?

英飞凌内部已经在食堂实施的方案示例

英飞凌自己的总部餐厅就已经安装了相应的解决方案,雷达传感器用于实时统计进出人数。食堂的座位数量是1000人。藉由人数统计,门口即可显示通行标志。云端数据亦可反映当前食堂的拥挤程度。

除了智能楼宇之外,雷达的这些特性还可应用到交通、工业甚至智能手机等领域。例如对于公路上的隧道灯、工厂用灯等,基于对人或往来车辆的检测,雷达也能对照明与电气系统做出自动化调节,起到节能的作用。此外,英飞凌60GHz雷达芯片早在2016年的Google I/O开发者大会上亮相:当时这颗小型芯片应用到谷歌的Pixel 4手机之上,实现新的交互方式:如无接触的手势交互。

雷达在智能楼宇中,真的有价值吗?

为产业带来的价值

在整个智能楼宇的生态上,除了英飞凌这样的上游芯片供应商,以及维锐科技这样的终端智能设备供应商,还有一个重要角色是提供云服务及支持的腾讯云微瓴——提供云计算处理及资源管理。

在“雷达技术:实现智能楼宇设备联动的优势”直播活动上,腾讯CSIG腾讯云建筑生态运营总监,腾讯云建筑创始成员,产品专家刘莫闲提到现在的建筑在设计、建设和运维时,存在的问题:如相互孤立的系统,形成了“信息孤岛”;各系统相互独立,联动困难;施工质量管控难度大,运维效率低。

物联网、大数据、AI、云计算等技术的出现,令建筑、楼宇向智能化转变。与此同时,行业还面临着多种技术融合应用,建筑开始更多地应用弱电+ICT+互联网。在有英飞凌、维锐科技这样的角色后,智能楼宇多种应用及系统的互通、联动和运维,就要求像腾讯云微瓴这样的平台,实现“像管理一台PC一样管理一栋建筑/园区/社区”。

如此构成智能楼宇生态系统与价值链,最终做到智能楼宇包括照明、环境、显示、资源、电气设备等控制的“直觉化的自动化”,也就为企业创造了价值。当然雷达传感器只是其中的一部分,但其未来造就的市场价值亦是不可估量的。

雷达在智能楼宇中,真的有价值吗?

虽然我们并没有单纯针对智能楼宇雷达传感器的相关市场数字,但大部分市场分析机构对整个雷达市场的预期都是高速成长——当然其中也包含了车载雷达。不同分析机构针对这一市场的数据有数量级上的差异。参考MarketsandMarkets的数据,预期2023年雷达传感器的市场价值会达到206亿美元——2017-2023的复合年增长率达到了19.5%。虽然车载雷达在这其中占了大头,但分析预期中提到,增长率最大的部分应在中距离雷达产品上。我们认为,AIoT会成为雷达产品,除汽车之外的第二大增长市场。

从应用市场来看,MarketsandMarkets的数据显示,2019年智能建筑市场价值在607亿美元左右,2024年预计将增长到1058亿美元,年复合增长率11.7%。当然这个市场不仅是雷达和更多传感器,以及终端产品,另外还包括了IoT、大数据、云计算、数据分析、深度学习、AI等解决方案。所以这个市场实则囊括了以英飞凌、维锐科技和腾讯云为代表的市场参与者。

雷达传感器亦或智能楼宇市场,在这些市场参与者的支持下,构成完整的价值链——令整个市场实现高速发展。显然雷达在智能楼宇市场中的价值,正在逐步凸显。

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