图5与窗帘联动的照明传感器应用

占位/占空传感器（OccupancyyacaneySensor）是基于检测在其检测范围内是否存在物体或人（运 动）来开关或调节空间中的照明，实现“自动开关”的控制要求。占位传感器在检测到物体或人（运动） 时激活照明，这在诸如走廊的循环空间或诸如卫生间的无窗内部空间中是非常有用的4。 占位传感器一般可以由红外传感器、微波传感器、超声波传感器和声学传感器等一个或多个的组合 来实现，应用场景和类型见表1。 常用的红外传感器和微波传感器的工作原理如下： 红外人体感应传感器主要分为主动红外（AIR）和被动红外（PIR）两种。主动红外传感器需要红外 线发射源和相应的接收设备，依靠红外线的对射或反射的方式进行。当红外光束被遮挡时，红外线接收 器的输出电信号强度就会发生变化，经放大和处理后可进行采样。主动红外传感器输出的波形稳定性较 好，但比较单一，无法区分行人的移动方向。被动红外义称热释电红外，它的原理是人体辐射的红外线 引起的热释电效应。被动红外线传感器通常包含2个电极化方向相反、串联的热释电元，如此可减少环 境因素的影响。

照度标准图6被动红外传感器工作原理示意图

如图6所示，这两种红外传感器都有自已的优点和不足，主动红外传感器对是否有人通过非常敏感 但环境因素的影响较大，同时也不能区分行人的移动方向；被动红外传感器可以正确区分行人的移动方 向，对环境的影响较不敏感，但有时行人通过后信号略有振荡，影响信号的识别。 微波传感器将非电磁物理量（尺寸、速度等）与电磁量（场强、极化、波速、阻抗）联系起来；或 者将介质的非电磁性质（湿度、密度等）与介质的电磁性质（介电常数、磁导率等）联系起来。常见的 微波传感器有微波测湿传感器、微波测厚传感器、微波测距传感器、微波物位和液位传感器、微波多普 勒测速传感器等。照明系统常用的是微波多普勒测速传感器。微波多普勒测速传感器利用多普勒频移原 理检测运动物体，同时包含一个微波（毫米波）发射器和一个接收器。利用微波的反射特性，当反射波 投射到运动物体上时，反射波或散射波的频率由于多普勒效应而发生变化；将发射波与反射波混频，取 出频差，即可检测运动物体的运动状态[5]。

3. 2. 2性能要求

根据应用，应要求满足检测不同类型人体动作的能力： a）较大运动：例如人体室内行走等： b) 一般运动：例如人体坐姿情况下伸展手臂等； c 精细运动：例如阅读时翻书等； d) 极精细运动：例如电脑前敲击键盘/呼吸、心跳。

3. 2. 3 安装要求

占位传感器可以和灯具集成在一起，安装在天花板上，占位传感器还可以是独立的传感器或和其他 的传感器比如照度传感器集成在一起，可以安装在天花板上或墙面上。 占位传感器独立安装在天花板上或墙面上时，可以采用紧贴安装或嵌入式安装；如和灯具集成（与 灯具电源连接）可以采用连接器方式连接，如采用Zhagabook20连接方式等。 微波传感器可以安装在多功能路灯的灯杆上部或者挑臂上。

3. 2. 4应用场景

占位传感器的类型和应用场景见表1。

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表1占位传感器的类型和应用场景

火灾的起火过程一般都伴有烟、热、光三种燃烧产物。在火灾初期，由于温度低，物质都处于阻 燃阶段，所以会产生大量烟雾，是早期火灾的重要特征之二。通过烟雾传感器监测烟雾的浓度可以实现 火灾防范。 常用的烟雾探测方式有离子感烟探测、光电感烟探测方式。离子感烟探测是，当没有烟雾时离子 能到达对面电极，内、外电离室电压、电流平衡；有烟雾进入外电离室，烟雾阻挡了离子到达对面电极， 外电离室电场失去平衡，报警器探测到后发出警报。光电式感烟探测器主要利用红外线探测，分前向反 射式、后向反射式。

a) 工作电压：5.0V±0.2V（DC） 报警时间：即时： c）报警方式：声光报警。

3. 3. 3安装要求

集成于灯具上、开关面板上或独立安装于天花板上。安装有烟雾传感器的集成式面板灯示例女

3. 3. 4 应用场景

用于检测发生火灾时的烟雾，及时发出报警。

图7安装有烟雾传感器的集成式面板灯

3. 4. 2性能要求

符合医学监控监测指标要求

符合医学监控监测指标要求。

3. 4. 3安装要求

集成在灯具内部，或独立安装于没有遮挡的天花板或墙面

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可集成于灯具内，通过电路的设置使传感器 通电状态对房间进行扫描，一方面实现有无 外来入侵、有无人员活动、对病人或老人生活中的数据进行监测，同时另一方面相对于视频监控能更好 保护了用户的隐私。尤其适合于独居老人的生活场所以及结合AI技术的智慧养老应用。

4与室外照明相关的传感器

图8小型气象站示意图

如图8所示，室外小型气象站采集系统有风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、雨雪传感器、 PM2.5传感器构成，室外温湿度传感器核心部分由组高度集成的温湿度传感器芯片组成。 温湿度传感器一般由温度和湿度两部分集成而成。温度传感器工作原理是利用电阻在不同温度下呈 现不同电阻值，通过将该电阻值变换为0√～5V的信号电压，经过A/D转换由采集器接收，然后由 采集器传送给芯片进行换算为温度值。湿度传感器是利用电容式湿度测量换能器将测量环境中气体的水 分子含量转换为电信号进行处理和显示。

用于多功能路灯的温湿度传感器有如下要求： a）温度测量范围：40℃～+80℃； b) 温度精度：±0.5℃； c）湿度量程：相对湿度0%～100%； d）湿度精度：相对湿度±4.5%。

4. 1.3 安装要求

4.2PM2.5传感器

4. 2. 1工作原理

红外散射式：LED发射出光线遇颗粒物产生散射光，接收传感器检测到散射光的光强，输出1 过光强大小判断颗粒物的浓度；激光散射式：激光器发射出光线遇颗粒物产生散射光，接收传感 到散射光的光强，输出信号，通过光强大小判断颗粒物的浓度

4. 2. 2性能要求

4. 2. 3 安装要求

出风口周围2cm之内无遮挡，距地面高度不低于2m，在监测点周围，不应有障碍物阻碍环境空气 的流通。

4. 2. 4应用场景

共场所的空气质量监测、环保监测、污染物快

4. 3. 1 工作原理

通过风速风向传感器将风速大小转换为电压信号，其值与来流风速的大小成一种函数关系，再由 A/D转换芯片和运算放大器将这两个模拟信号转换为数字信号，由单片机为主控单元的发射机读入并进 行处理，然后，单片机把处理完的数据包通过无线模块发送给接收机，接收机以无线模块进行接收，接 收机分析采集到数据，进行记录、保存、显示。

4. 3. 2性能要求

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4. 3. 3安装要求

a）抱箍式安装；为正确显示风向，传感器必须按顶端N指示方向朝北排列； b）安装高度距地面至少1.5m； c）传感器周围应空旷。

智慧照明、风能发电、智慧农业、远洋航海和气象监测

4. 4. 1 工作原理

雨量传感器大多是光学式传感器。光学式传感器是根据光的折射原理工作的。在光学式传感器中有 个发光二极管，它发出一束锥形光线，这束光穿过前面玻璃。当前面玻璃上没有雨水、处于干燥状态 的时候，几乎所有的光都会反射到一个光学传感器上，当下雨的时候，挡风玻璃上会存有雨水，一部分 光线就会偏离，这就造成了传感器接收到光的总量的变化，从而检测到了雨水的存在。光学式传感器能 够接收反射光的面积越大，得到的信息就越详尽。光学式传感器十分精确，甚至有可能准确地判断出落 在被感应区域上的雨点数目。

4. 4. 2性能要求

a 分辨率：0.2mm； b）工作湿度范围：相对湿度0%～100%； d)雨量强度：大于 10 mm。

4. 4. 3安装要求

a）安装高度距地面至少1.5m b）传感器周围应空旷。

4. 4.4 应用场景

气象台（站）、水文站、农林、国防等有关部门用来遥测液体降水量、降水强度、降水起止时间 雨量传感器暗藏在前风挡玻璃后面，它能根据落在玻璃上雨水量的大小来调整雨刷的动作，因而大大减 少了开车人的烦恼。

4. 5. 1 工作原理

噪声传感器，也称之为声强（声音）传感器，该传感器利用内置 个对声音敏感的电容式驻秘 声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电

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后被转化成0V～5V的信号电压，经过A/D转换被数据采集器接收，并传送给计算机。声强传感器 能显示声音强度大小也能研究声音波形。

4. 5. 2 性能要求

安装在灯杆1.2m以上高度。

4. 5.4 应用场景

图书馆、教室、景区、园区、多功能灯杆等

4. 6. 1 工作原理

多功能路灯用的图像传感器或网络摄像机，一般用于人头识别，车辆识别等，以统计照明节点系统 视觉覆盖范围内的移动人群或者车辆的数量，如图9所示。 人头检测指的是根据输入图像中所有人体头部的分布位置和大小，提取所需要的信息，便于实现对 相关人体目标的跟踪、识别、分析等操作。在行人检测识别的过程中，人的肢体运动普遍具有不规律性， 相对来说只有人头的变化较小。且由于摄像监控的距离和角度等因素，往往只能获得部分人体头部信息 无法获取图像中的完整人脸，这时需要依靠头部检测方法取代人脸检测对人体进行跟踪和定位。人体头 部检测的目标就是在图像序列中搜索并定位人体头部位置。由于人体头部检测技术在计算机视觉领域的 重要性和一些工程项目中的普遍需求，因此在远距离、多角度拍摄的图像视频中，通常会采用头部特征 提取和检测的方法。 头部检测技术主要包括特征提取和特征检测。头部特征主要由头顶轮廓特征、头发颜色特征、面部

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皮肤特征组成，特征的选取应当取决于图像中人头的距离、角度、清晰度等。在实际应用中，由于检测 目标在图像中的位置、方向和姿势都是动态的，遮挡条件和光照条件也并不是静止不变的，所以进行头 部检测有一定的难度。 可以采用顿间差灰度的方法来处理视频，差分图像，对得到的图像进行二值化处理，可以较好地保 留头部特征信息，去掉其他大部分的身体十扰信息。对二值化后的黑白图像进行过滤，可以得到更清晰、 更饱和的身体轮廓信息。然后细化图像，提取出身体骨架轮廓。最后对图像采用Hough变换进行人头达 缘轮廓检测，统计出图像中的人数

分辨率：720p以上； b）环境照度适应性：0.51x以上； c）最大亮度等级：10级以上； d）几何失真：少于5%。

4. 6. 3安装要求

焦距处于最佳聚焦状态。

用于户外环境和状况的监控。 比如道路占用情究 非法停车监控等，

4. 7 RFID 传感器

4. 7.1 工作原理

RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别技术），又称电子标签、射频标签，是利用射 频方式进行非接触式双向通信数据交换，无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学连接。最基础的 RFID系统是由标签、阅读器和天线三部分组成[回，如图10所示。

图10RFID基础系统

RFID利用天线发送和接收信号自动识别标签，得到标签附着物体信息。阅读器通过自身天线发送 信息，标签天线将收到的信息传输给芯片。芯片利用标签天线将返回信息传输给阅读器，它将收到的信 息处理后得到标签信息。信号传输过程中，天线的性能决定了RFID系统的读取能力。 a 阅读器：读/写标签信息的设备，它通过控制自身的射频模块产生连续波的射频调制信号，传 输调制信号给标签，并接收标签返回的信号进行解调。根据灵活性，将其分为手持式和固定 式阅读器。手持式阅读器的体积较小，移动方便，但是其读取标签距离较近。固定式阅读器

的体积较大，移动不便，然而其读取标签距离较远； b 标签：由标签芯片组成。当收到的调制信号的能量大于标签芯片阈值功率时，标签芯片被唤 醒，并对收到的信号做出对应的响应，将标签信息调制后反向散射回阅读器。不同标签被赋 予一个电子编码(ElectronicProductCode，EPC），用于识别附着物体。标签分为三种：无 源、半有源和有源标签； c）天线：阅读器与标签相互收发信号的器件。阅读器天线功能是发送调制信息和接收散射回的 调制信息；标签天线功能是发送自身的调制信息和接收阅读器发送的调制信息。 RFID的工作原理：首先，阅读器向自由空间中发射“询问”信号，激活在可识别距离范围内的标 签。标签天线把接收的功率传递给芯片，它被唤醒。其次，阅读器开始发送调制信号，标签接收到调制 信号后，标签芯片对信号解调，根据信号指令通过标签天线发射“应答”信号，阅读器通过接收到的标 签应答信号来获取标签携带的信息，从而识别标签附着的目标对象7

4. 7. 2性能要求

阅读器安装方式：壁挂式；标签安装方式：腕带、卡扣等

4. 7. 4应用场景

多功能杆上集成RFID阅读器，可实现巡逻打卡、人员考勤、室内跟踪管理、灯杆周边固定资产管 理、智能交通停车场车辆管理等应用

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4. 8. 1工作原理

4. 8. 2性能要求

4. 8. 3安装要求

a）磁铁和干簧管对齐平行安装，安装间距不大于10mm; b）避免周围有强磁场，大电流环境中使用磁控开关，

多功能灯杆、照明配电柜安全检测

4. 9.1 工作原理

接触式水浸探测器，利用液体导电原理进行检测。正常时两极探头被空气绝缘；在浸水状态下探头 导通，传感器输出干接点信号。当探头浸水高度约1mm时，即产生告警信号。本产品采用挂重设计， 更于部署。 非接触式水浸探测器，利用光在不同介质截面的折射与反射原理进行检测。塑料半球内放置有LED 和光电接收器，当探测器置于空气中时，因全反射，绝大部分LED光子被光电接收器接收；当靠近半球 表面时，由于光的折射，光电接收器接收到的LED光子将会减少，从而输出也发生改变。适合于部署在 一般腐蚀导电液体泄露地点

4. 9. 2性能要求

应放置在易浸水区域之内。

在特殊区域，如低洼区域、雨水多城市等，为防止因积水过多而造成不必要的损失，需要增加水浸 传感器。通过RS485或者开关量信号接入多功能杆智能网关。 地下管网系统、城市综合管廊、智能楼宇卫生间、茶水间、数据中心机房、电力配电室、变电站、 仓库、档案馆、半导体厂房等。水浸传感器还可用于监测雨水的水浸情况，园林绿化工程中水浸传感器 用于植物种植的雨水浸泡监测，并远程监控查看水浸情况，方便定时花草浇水。

位移（距离）传感器是一种利用超声波测量物体距离的传感器，主要用来测量运动物体的位置随时 间变化的规律，使用它可以完成多种运动学和动力学物理实验。 X 该传感器内部有一个超声波发射器和接收器，该传感器先发出一个超声波脉冲，在空气中和运动物 体一块运动，发出的超声波被被测物体反射回来后由接收器接收，然后传感器内的处理器将根据时差和 声速来计算被探测物体的距离。结果将被转换为电信号，然后被数据采集器转化为合适的距离数据传送 给系统

4. 10. 2性能要求

量程：0.4m~8m;

量程：0.4m~8m; b)）分辨率：1 mm。

传感器有约0.4cm的探测盲正

4. 11.1工作原理

理论基础是牛顿第二定律：根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以 测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分算出线速度，进而可以计算出直线位移，所以它其实 是运用惯性原理的一种加速度传感器。当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那 么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。一般 意义上的倾角传感器是静态测量或者准静态测量，一旦有外界加速度，那么加速度芯片测出来的加速度 就包含外界加速度，故而计算出来的角度就不准确了，因此，现在常用的做法是增加MEMS陀螺芯片， 并采用优先的卡尔曼滤波算法。加速度3个轴，陀螺仪3个轴，所有这里产品也叫6轴或VG（vertica） gyro

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4. 11.2性能要求

4. 11. 3 安装要求

保证传感器安装面与被测面完全紧靠，被测量面要尽可能水平，不能出现与水平面的夹角。安装时 应保持传感器底边线与被测物体转动轴线平行或正交，传感器的安装面与被测量面必须固定紧密、接触 平整、转动稳定，要避免由于加速度、振动产生的测量误差。

4.11. 4应用场景

通过在多功能杆上加装倾斜传感器，可对灯杆是否倾斜、倾斜角度进行检测。通过把静态重力场的 变化转换为倾角变化，以数字方式直接输出水平倾角数值。

4.12漏电检测传感器

漏电检测使用零序电流互感器，其基本原理是基于霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电流的 代数和等于零。在线路与电气设备正常的情况下，各相电流的矢量和等于零，因此，零序电流互感器的 二次侧饶组无信号输出，执行原件不动作。当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使 零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，零序电流互感器的二次侧感应电压使执行元件动作，带动脱扣 装置，切换供电网络，达到接地故障保护的目的

4. 12. 2性能要求

海绵城市标准规范范本4. 12. 3安装要求

采用卡扣式安装，方便简单。

随着多功能杆的广泛应用，路灯杆必须24小时不间断带电。为了加强用电安全管理，及时排除安 全隐患，防范用电安全事故，保障人民生命财产安全。增加漏电检测传感器，通过智能网关采集电流信 号进行数据分析，及时把漏电流告警上报给管理人员，

传感器的相关标准见表2，可以分为术语标准、总则和分类标准、接口标准、计量标准、光学 准和占位/红外相关标准等。

表2传感器的相关标准

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表2传感器的相关标准（续）

表2传感器的相关标准（续）

随着灯具紧凑性和复杂性的增加 灯杆的多功能化验货标准，需要传感器小型化以满足用户新的需求， 器可以安装在狭窄空间中。