智能家居应用

红外线（Infrared，IR）是一种波长介于可见光与微波之间的电磁波（波长约 0.76-1000 微米），属于不可见光。因其具有直线传播、易被物体遮挡、热效应显著等特性，在智能家居中被广泛用于短距离通信、传感与控制，是成本低、技术成熟的核心技术之一。

一、红外线在智能家居中的核心原理

1. 红外通信原理

• 信号发射：设备（如遥控器、传感器）通过红外发射管（通常为 LED）发射特定波长（常见 940nm）的红外光，光信号中携带经过编码的指令（如 “开 / 关”“调温”）。
• 信号编码：不同设备（如电视、空调）的红外信号有专属编码规则（如 NEC、RC5 等协议），编码包含设备地址和指令信息，确保信号仅被目标设备识别（避免交叉控制）。
• 信号接收：目标设备的红外接收管（如光电二极管）接收红外光，将光信号转换为电信号，再通过解码电路解析出指令并执行。

2. 红外传感原理

• 热辐射检测：人体、物体的温度越高，辐射的红外线强度越强（如人体体温约 37℃，辐射峰值波长约 9.3 微米），传感器可通过红外强度判断物体存在或温度。
• 红外能量变化：当物体（如人体）移动时，红外辐射的空间分布会发生变化，传感器可通过检测这种变化触发响应（如开灯、报警）。

二、红外线在智能家居中的典型应用

1. 红外遥控与集中控制

• 传统设备智能化改造：电视、空调、机顶盒等传统家电多依赖红外遥控器，智能家居系统可通过 “红外转发器” 将这些设备接入智能控制（如通过手机 APP 远程控制）。
  • 原理：红外转发器内置红外发射管和接收模块，先学习传统遥控器的红外编码，再通过 Wi-Fi / 蓝牙接收手机指令，将指令转换为对应红外信号发射给家电，实现 “非视距” 控制（解决传统遥控器需对准设备的问题）。
• 智能遥控器：集成多设备红外编码的万能遥控器（如小米万能遥控、BroadLink RM 系列），可通过一个设备控制电视、空调、窗帘等多个红外设备，支持定时、场景联动（如 “回家模式” 一键开启空调、灯光）。

2. 人体感应与自动化控制

• 智能灯光控制：在走廊、卫生间等区域安装红外感应器，当检测到人体红外辐射时，自动点亮灯光；人离开后（红外辐射消失），延迟关闭灯光，实现节能与便捷。
• 空调 / 新风联动：感应器检测到室内有人时，自动开启空调调节温度；无人时关闭或切换为节能模式，减少能源浪费。
  • 原理：感应器内置热释电红外传感器（PIR），可检测 8-12 微米波长的红外辐射（人体辐射的主要波长），当人体移动导致红外辐射强度变化时，传感器输出电信号触发控制指令。

3. 安防与入侵检测

• 红外入侵探测器：安装在室内角落，通过检测特定区域内的红外辐射变化（如人体闯入时的红外辐射）触发报警，常用于家庭安防系统（联动摄像头、声光报警）。
• 红外幕帘探测器：安装在门窗位置，发射扇形红外 “幕帘”，当物体（如人体）穿过幕帘遮挡红外信号时，立即触发报警，适合防护阳台、落地窗等区域（避免宠物误触）。
  • 原理：通过红外发射管与接收管形成 “红外屏障”，当屏障被遮挡或红外辐射强度异常变化时，判定为入侵。

4. 非接触式温度检测

• 智能温控器：通过红外温度传感器检测室内环境温度（而非接触式测量，避免设备自身发热影响精度），联动空调 / 地暖调节温度至设定值。
• 厨房安全监测：安装在燃气灶附近的红外传感器，实时检测火焰红外辐射强度，若发现异常高温（如干烧），自动关闭燃气阀并报警。

5. 其他小众应用

• 红外手势控制：部分高端智能设备（如智能镜子、投影仪）支持红外手势识别，通过检测手部遮挡红外光束的轨迹（如挥手、滑动）实现操作（如切换画面、调节音量）。
• 植物生长监测：利用红外传感器检测植物叶片的红外反射率，判断植物水分含量（叶片缺水时红外反射率升高），联动智能浇水系统补水。

三、红外线技术的优势与局限性

优势

• 成本低：红外发射 / 接收模块（如 LED、光电二极管）价格低廉，适合大规模应用。
• 功耗低：红外通信和传感的能耗极低，可通过电池供电（如人体感应器续航可达 1-2 年）。
• 抗干扰性强：红外信号为定向传播，且波长独特，不易受无线电波（如 Wi-Fi、蓝牙）干扰。

局限性

• 视距依赖：红外信号无法穿透墙体、家具等障碍物，传统应用需 “直线对准”（可通过转发器缓解）。
• 传输距离短：有效通信距离通常在 10 米以内（受发射功率限制），不适合长距离控制。

总结