1、传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用随着社会的发展，人们对生活环境的要求不断提高，如防火、防盗、防爆等高度安全性的要求，舒适的物质环境，先进的通信设备与完备的信息处理终端设备，电器与设备的自动化及智能化控制。在楼宇自动化技术的基础上，结合通信技术、计算机技术和其他科学技术而形成并迅速发展的智能化楼宇满足了人们对建筑环境的安全、舒适、便捷、高效等要求。 在智能楼宇中，往往需要对温度、湿度、压力、流量、浓度、液位等参数进行检测和控制，使电力、照明、空调、给排水、安保、车库管理等设备或系统处于最佳的工作状态，从而保证系统运行的经济性和管理的现代化、信息化和智能化。传感器在智能楼宇中的应用
2、传感器在智能楼宇中的应用空调系统空调系统1.智能楼宇的重要功能之一是为人们提供一个舒适的生活与工作环境，而空调系统是实现这一功能的主要手段；另外，空调系统又是楼宇中最主要的耗能系统，空调系统的耗能达到总耗能的40%左右，所以空调系统的节能运行是楼宇自动化节能系统的重要部分。 空调系统的空气调节主要包括温度调节和湿度调节。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用现代空调系统均具有完整的制冷、制热、通风功能，它们都在传感器和计算机的监控下工作。空调系统监控的目的是既要提供温湿度适宜的环境，又要求节约能源。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用其监控范围为制冷机、热力站、空气处理设
3、备（空气过滤、热湿交换）、送排风系统、变风量末端（送风口）等， 其原理框图如图1-50所示。图图1-50 空调监控系统原理框图空调监控系统原理框图传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用在制冷机和热力站的进出口管道上，均应设置温度、压力传感器，系统根据外界气温的变化来控制机器工作。室外温度在空调温度设定值允许的范围内时，空调系统可采用全新风工作方式，关闭回风风门，新风风门和排风风门开到最大，向空调区域提供大量新鲜空气，同时停止对空气温度的调节以节约能源。 在新风口和回风口处，应安装传感器测量过滤器两端差压，差压超限，差压开关动作，向系统发出报警信号，表明过滤网两侧压差过大，过滤网积灰积
4、尘、堵塞严重，需要清理、清洗。在送风管道上，须安装空气流量传感器，当风量探头在空气处理设备开动仍未测得风量时，向系统发出报警信号。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用在回风管上安装湿度传感器，把回风湿度传感器测得的回风湿度送入控制器与给定值比较，当回风湿度低于给定值时，系统将调节加湿电动阀开度，将空调房间的相对湿度控制在给定值。 在各个房间内安装氧浓度传感器，室内空气中含氧浓度下降，会使人感到胸闷憋气，长期在这种环境下工作会危害人的健康，应启动新风机组，向室内补充新鲜空气，以提高空气质量。可通过新风量的调节保证空气中的含氧量，每个房间安装CO2、CO浓度传感器，当房间内的CO2、C
5、O浓度升高时，传感器输出信号到控制器，控制新风风门开度以增加新风量。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用采用防霜冻开关检测出风侧温度，当温度低于5 时报警，表面室外温度过低，应关闭风门，同时关闭风机。在各房间内还安装热释电人体检测传感器，当该房间长期无人活动时，自动关闭空调器；也可设定为早晨自动启动空调系统，晚上自动关闭空调系统。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用给排水系统给排水系统2.给排水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、水位流量和压力的测量与调节；用水量和排水量的测量；污水处理设备运转的监视、控制、水质检测；节水程序控制；故障及异常状况的记录等。现场监控
6、站内的控制器按预先编制的程序来满足自动控制的要求，即根据水箱和水池的高、低水位信号来控制水泵的启、停及进水控制阀的开关，并且进行溢水和停水的预警等。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用当水泵出现故障时，备用水泵则自动投入工作，同时发出报警信号，其原理框图如图1-51所示。图图1-51 给排水监控系统的原理框图给排水监控系统的原理框图 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用电梯监控系统电梯监控系统3.电梯是高层建筑的重要设备之一，已经成为人们日常工作与生活不可缺少的设备。电梯中使用的传感器有以下几种： （1）速度传感器。速度传感器测量每部电梯的当前运行速度，电梯的速度指令曲
7、线在减速至平层时常采用距离原则设计，以保证电梯的舒适感、平层准确度及方便现场调整。电梯轿厢的位置由脉冲编码器输出脉冲计算得出。 （2）位置传感器。电梯轿厢的位置由位置传感器通过计算脉冲编码器产生的移动脉冲来确定，并根据存储在存储器中的楼层高度来计算同步层。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用楼层检测传感器由一对红外发射-接收管组成，发射管通电后发出红外信号，接收管接收信号，利用电梯行至楼层标志处光槽光线被电梯遮挡所带来的电平变化即可实现楼层检测。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用（3）称重传感器。为防止电梯超载运行，多数电梯在轿厢上设置了超载装置。超载装置有安装在轿厢
8、底部的称重传感器及安装在轿厢上梁的称重传感器等，目前用得较多的是应变式传感器。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用（4）红外光幕电梯门保护系统。据统计，电梯对乘客的伤害事故有80%以上是由电梯门造成的，很大部分电梯故障也是由电梯门系统故障造成的。目前，红外光幕电梯门保护系统（见图1-52）在电梯工业界逐渐被广泛采用。图图1-52 红外光幕电梯门保护系统示意图红外光幕电梯门保护系统示意图传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用红外光幕电梯门保护系统的探测部分由红外发射器和红外接收器组成 。 红外发射器 、 红外接收器内分别直线排列有若干对红外发射管、红外接收管，装在电梯轿厢
9、门的两侧。 红外光幕的发射器在程序控制下由某个发射管发射单束红外线，同时检测对应的一个接收管的接收信号，就形成了一个探测回路。如果该束红外线顺利到达一个接收管，作为红外光敏元件的该接收管会产生特定强度的信号输出，控制系统即判断为正常情况；如果该束红外线被物体阻挡，对应的接收管无信号输出，或虽有输出，但未达到应有的强度，那么控制系统判断为非正常情况，控制系统会向电梯门系统发出信号，使正在关闭的电梯门反转打开。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用光幕控制系统控制所有的红外发射管按顺序依次发射红外光束，同时按顺序依次判断相应的一个红外接收管的接收信号输出强度，循环扫描，从而在电梯轿厢门平
10、面形成几十至上百束的红外保护光幕。红外发射管的发射及相应红外接收管的接收由控制程序进行同步。 红外发射器与红外接收器分别装在电梯轿厢门的两侧，当乘客或物体进出电梯轿厢门平面，阻挡了红外光幕扫描过程中的任何一束时，光幕控制系统就会探知，并输出信号给电梯轿厢门系统，使正在关闭的电梯门反转打开，从而起到保护乘客的目的。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用照明系统监控照明系统监控4.在智能楼宇中，照明用电量占建筑总用电量的很大一部分，仅次于空调用电量。如何做到既保证照明质量又节约能源，是照明控制的重要内容。在多功能建筑中，不同用途的区域对照明有不同的要求。因此，应根据使用的性质及特点对照
11、明设施进行不同的控制。 办公室照明应为办公人员创造一个良好、舒适的视觉环境，以提高工作效率。办公室照明由辐射入室内的天然光和人工照明协调配合而成，根据照度标准和天然光传感器检测的天然光亮度变化信号自动控制照明灯具的发光强度。当天然光较弱时，自动增强人工照明；当天然光较强时，自动减弱人工照明。即人工照明的照度与天然光照度成反比例变化，以使二者始终能够动态地补偿，有效地保持良好的照明环境。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用防火监控系统防火监控系统5.对于高层建筑，一旦发生火灾，造成的人员伤亡和经济损失将十分惨重，因此，城市高层建筑防火监控系统的建立就显得尤为重要。 （1）火灾传感器。
12、火灾传感器根据探测火灾参数的不同，可以划分为感温、感烟、感光、可燃气体等几大类。 感温火灾传感器。感温火灾传感器是一种响应异常温度、温升速率和温差等参数的火灾传感器。感温火灾传感器可以采用不同的敏感元件，如热敏电阻、热电偶、双金属片、易熔金属、膜盒和半导体等。感温火灾传感器按其工作原理可分为定温式、差温式和差定温组合式三种。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用定温式传感器是预先设定温度值，当温度达到或超过预定值时响应的感温探测器。最常用的类型为双金属片定温式点型探测器，常用结构形式有圆筒状和圆盘状两种。 差温式传感器是当火灾发生，室内温度升高速率达到预定值时响应的探测器。差温式探测
13、器有机械式、热敏电阻式和空气管线型三种类型。 差定温组合式传感器是兼有差温和定温两种功能的感温探测器，当其中某一种功能失效时，另一种功能仍能起作用，因而大大提高了工作可靠性。差定温组合式传感器有机械式和热敏电阻式等类型。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用感烟火灾传感器。感烟火灾传感器又可分为离子型、光电型、电容式、半导体型、红外式和激光式等几种。 感光火灾传感器。感光火灾传感器又称为火焰传感器。它是一种响应火焰辐射出的红外、紫外、可见光的火灾传感器，主要有红外火焰型和紫外火焰型两种。 可燃气体传感器。可燃气体传感器是一种响应燃烧或热解产生的气体的火灾传感器。传感器上受热的表面促
14、进可燃气体分子的氧化，当可燃气体分子在传感器上氧化时，将产生一个温度的增量并且其电阻也随之改变，实现对可燃气体的检测。用作气体火灾传感器的传感元件主要有铂丝、铂钯和金属氧化物半导体等几种。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用（2）多传感器数据融合技术。多传感器数据融合的基本原理是充分利用多传感器资源，通过对这些传感器信息的合理支配和使用，并按照某种准则进行组合，以便获得被测对象的一次性描述。即利用多个传感器共同操作的优势，提高有效性和准确性，消除单个或少量传感器的局限性。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用数据融合过程主要包括多传感器（信号获取）、数据预处理、火灾特征
15、信息采集、特征提取、数据融合计算和综合判决等环节，如图1-53所示。图图1-53 火灾传感器数据融合技术火灾传感器数据融合技术传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用安全技术防范系统安全技术防范系统6.根据智能楼宇安全防范系统应具备的功能，安全技术防范系统一般由出入口控制系统、防盗报警系统和闭路电视监控系统三部分组成。出入口控制系统控制各类人员的出入及他们在相关区域的活动，通常称为门禁控制系统；防盗报警系统是利用各类探测器对建筑物内外的重要地点和区域进行布防，当探测到有非法入侵者时，系统将会报警；闭路电视监控系统就是通过摄像机记录现场的情况，使管理人员在监控室就能看到建筑物内外重要地点
16、的情况，增加了安保系统的视野，从而大大加强了安保效果。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用根据传感器的原理不同，探测报警器可以分为以下几种类型： （1）开关报警器。开关报警器是由开关型传感器构成的，它的输出转换为控制电路通断的变化，并以此来触发报警电路。常见的开关型传感器有微动开关、干簧继电器、易断金属导线和压力垫等。 微动开关是一种依靠外部机械力的推动实现电路通断的电路开关。在使用微动开关作为开关报警传感器时，需要把它固定在被保护物之下。一旦被保护物被意外移动或抬起，控制电路发生通断变化，引起报警装置发出声光报警信号。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用干簧继电器由干
17、簧管（带金属触点的两个簧片封装在充有惰性气体的玻璃管中）和一块磁铁组成，一般把磁铁安装在门、窗的活动部位，把干簧管安装在门框、窗框处，磁铁与干簧管需要保持适当距离，以保证门、窗关闭时干簧管触点闭合，门、窗打开时干簧管触点断开，控制器产生断路报警信号。 压力垫是由两条长条形金属带平行且相对应地分别固定在垫子背面，当有入侵者踏上垫子时，两条金属带就接触上，相当于开关点闭合产生报警信号。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用（2）振动式报警器。当入侵者进入防范区域时，会引起地面、墙壁、门窗、保险柜等发生振动，可以采用压电式传感器、电磁感应传感器或其他可感受振动信号的传感器来感受入侵时发生
18、的振动，发出报警信号，称为振动式报警器。振动式报警器常使用压电式传感器或导电簧片开关传感器。 压电式传感器是利用压电材料的压电效应制成的。把压电式传感器贴在玻璃上，当玻璃受到振动时，传感器相应的两电极上感应出电荷，形成一微弱的电位差，可以采用高放大倍数、高输入阻抗的集成放大电路进行放大，产生报警信号。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用导电簧片开关传感器由上下两个导电簧片组成，贴附在需要防范的玻璃的内侧，轻微振动产生的低频振动，甚至敲击玻璃所产生的振动都能被上簧片的弯曲部分吸收，而不改变上下电极的接触状态。只有检测到玻璃破碎或足以使玻璃破碎的强冲击力时产生的特殊频率范围的振动才能
19、使上下簧片振动，处于不断开闭状态，触发控制电路产生报警信号。 玻璃破碎报警器要尽量靠近所要保护的玻璃，尽量远离噪声干扰源，如尖锐的金属撞击声、铃声、汽笛的啸叫声等，减少误报警。或者将次声波探测技术和玻璃破碎高频声响探测技术组合到一起，只有同时探测到敲击玻璃和玻璃破碎时发出的高频声响信号和引起的次声波信号才触发报警。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用（3）红外报警器。红外报警器是利用红外线能量的辐射及接收技术做成的报警装置。按照工作原理，红外报警器可以分为主动式和被动式两种类型。 主动式红外报警器。主动式红外报警器由红外发射和接收装置两部分组成。发射装置向安装在几米甚至几百米远的
20、接收装置发射一束红外线光束，此光束被遮挡时，接收装置就发出报警信号。 被动式红外报警器。被动式红外报警器即热释电红外探测器，它不需要附加红外光源，直接接收被测物的辐射。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用压电陶瓷类电介质在电极化后能保持极化状态，称为自发极化。自发极化随温度升高而减小，在居里点降为零。因此，当这种材料受到红外辐射而温度升高时，表面电荷将减少，相当于释放了一部分电荷，故称为热释电。将释放的电荷经放大器可转换为电压输出。这就是热释电传感器的工作原理。当辐射继续作用于热释电元件，使其表面电荷达到平衡时，便不再释放电荷。因此，热释电传感器不能探测恒定的红外辐射，为此热释电
21、传感器和菲涅尔透镜配合使用来检测人的移动情况。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用菲涅尔透镜通常是由在聚乙烯材料上压制有宽度不同的分格竖条制成的。单个竖条平面实际上是一些同心的螺旋线形成多层光束结构的光学透镜，在不同的探测方向呈多个单波束状态，组成立体扇形检测区域，如图1-54所示。图图1-54 菲涅尔透镜检测示意图菲涅尔透镜检测示意图 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用当有人从菲涅尔透镜前面穿过时，人体发出的红外线就不断通过红外的“高灵敏区”和“盲区”，形成时有时无的红外光脉冲。菲涅尔透镜的作用有两个：一是聚焦作用，即将热释电红外信号折射（反射）在被动红外线探测器上
22、；二是将探测区域分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在被动红外线探测器上产生变化热释电红外信号。 被动式红外报警器具有功耗小、抗干扰能力强、不受噪声影响等特点，对人体有很高的灵敏度。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用（4）超声波入侵探测器。超声波入侵探测器是利用超声波技术构造的探测器，通常分为多普勒式超声波探测器和超声波声场型探测器两种。 多普勒式超声波探测器是利用超声波对运动目标产生的多普勒效应构成的报警装置。多普勒效应是指在超声波波源与探测目标之间有相对运动时，接收的回波信号频率会发生变化。通常，多普勒式超声波探测器是将超声波发射器与接收器装在一
23、个装置内。超声波发射器发射40 kHz左右的超声波，超声波接收器接收从墙壁、天花板、地板及室内其他物体反射回来的超声能量，并不断地与发射波的频率加以比较。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用当室内没有移动物体时，反射波与发射波的频率相同，不报警；当入侵者在探测区内移动时，超声反射波会产生多普勒频移，接收器检测出发射波与反射波之间的频率差异后，即发出报警信号。 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用超声波声场型探测器是将发射器和接收器分别安装在不同位置。超声波在密闭的房间内经固定物体多次反射，布满各个角落。由于多次反射，室内的超声波形成复杂的驻波状态，造成室内超声波能量分布
24、的不均匀。当没有物体移动时，超声波能量处于一种稳定状态；当改变室内固定物体分布时，超声能量的分布将发生改变；而当室内有一移动物体时，室内超声能量发生连续变化，而接收器接收到连续变化的信号后，就能探测出移动物体的存在，变化信号的幅度与超声频率和物体移动的速度成正比。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用（5）微波报警器。微波报警器是利用微波来进行探测和报警的。微波是一种频率很高的无线电波，由于微波的波长与一般物体的几何尺寸相当，因此很容易被物体所反射。按照工作原理的不同，微波报警器可分为微波移动报警器和微波阻挡报警器两种。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用微波移动报警器。
25、微波移动报警器又称多普勒式微波报警器，其工作原理也是基于多普勒效应。微波探头产生一个固定频率的微波并通过天线向所防范的空间发射，同时接收反射波。当有物体在探测区域内移动时，反射波的频率与发射波的频率有多普勒频差。探测器就是根据多普勒频差来判定探测区域中是否有物体移动的。这种报警器对静止物体不产生反应，无报警信号输出。由于微波具有方向性，它的辐射可以穿透水泥墙和玻璃，在使用时需要考虑安放的位置与方向，通常适合于开放的空间或广场。传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用微波阻挡报警器。这种报警器由微波发射机、微波接收机和信号处理器组成。使用时将发射天线和接收天线相对放置在监控场地的两端，发射天线发射的微波直接送到接收天线。当没有运动目标阻挡微波波束时，微波能量被天线接收，发出正常工作信号；当有运动目标阻挡微波波束时，接收天线接收的能量将减弱或消失，此时产生报警信号。
