傳感器在建筑智能化中的應(yīng)用研究

侯雅波

摘 要：傳感器就是將實(shí)測(cè)物理量或者是相關(guān)的化學(xué)量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將其確定為相互對(duì)應(yīng)關(guān)系的電信號(hào)輸出裝置，傳感器的組成有敏感元件、傳感元件。本文主要是對(duì)傳感器在建筑智能化中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并且提出了相關(guān)的建議。

關(guān)鍵詞：傳感器；建筑智能化；應(yīng)用；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.120

0 前言

傳感器能夠較為靈活的感受被測(cè)變量，同時(shí)也會(huì)做出響應(yīng)。同時(shí)，傳感器具有靈敏性、選擇性以及穩(wěn)定性等特點(diǎn)。材料的質(zhì)量將會(huì)直接影響到傳感器的性能。因此必須選擇材料較為先進(jìn)的傳感器，應(yīng)用在智能建筑中。

1 傳感器的主要特征

對(duì)于傳感器的主要特征有兩種：分別是動(dòng)態(tài)特征以及靜態(tài)特征，以下主要是對(duì)靜態(tài)特征中的靈敏度、選擇性、線性度以及遲滯性進(jìn)行了介紹。首先對(duì)于靈敏度來(lái)說(shuō)，指的是傳感器輸出變化量以及被測(cè)輸入變化量之比，其中主要是依靠傳感器結(jié)構(gòu)中的相關(guān)技術(shù)。目前很多氣體傳感器的設(shè)計(jì)都是利用生物化學(xué)、電化學(xué)、物理以及相關(guān)光學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)[1]。在設(shè)計(jì)中必須要考慮其中的敏感技術(shù)，要保證其具有足夠的靈敏性。其次就是選擇性，也就是所謂的交叉靈敏度，可以經(jīng)過(guò)測(cè)量來(lái)由某一種濃度的干擾氣體產(chǎn)生的傳感器響應(yīng)進(jìn)行確定，這種響應(yīng)也就是等價(jià)于一定濃度目標(biāo)氣體所產(chǎn)生的傳感器響應(yīng)。傳感器必須要具備較高的靈敏性以及選擇性。再者就是線性度，傳感器實(shí)際靜態(tài)特性輸出的是曲線，在進(jìn)行工作的過(guò)程中，為了保證儀表具備較為均勻的讀數(shù)，會(huì)利用一條與直線相似的特性曲線，而線性度則是達(dá)標(biāo)這個(gè)近似程度的指標(biāo)。最后就是遲滯性，傳感器在進(jìn)行輸入的過(guò)程中是由小到大以及輸入量由大到小，變化期間輸入輸出的特性曲線不會(huì)出重合為遲滯。

2 智能傳感器的性能分析

一般來(lái)講，傳感器只是被當(dāng)作敏感元件使用，而且設(shè)置變換儀表，進(jìn)而獲得相應(yīng)的化學(xué)量和物理數(shù)值。在微電子技術(shù)的改革中，逐漸開(kāi)始應(yīng)用智能儀表。對(duì)于這些智能儀表，一般都是應(yīng)用規(guī)模較大的集成電路，同時(shí)使用嵌入式的軟件進(jìn)行操作，不僅可以進(jìn)行對(duì)相應(yīng)信號(hào)的故障判斷、溫度補(bǔ)償、零點(diǎn)錯(cuò)誤、非線性的補(bǔ)償，還能夠有效的控制工業(yè)流程，較大程度的分散控制系統(tǒng)功能。這種智能傳感器有著有益的性能，集合了智能儀表和傳感器的優(yōu)秀功能，同時(shí)還具備一定的控制功能，實(shí)際的溫度漂移較低而且線性度較高。在較大程度上精簡(jiǎn)了系統(tǒng)的架構(gòu)并且簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)。具有以下幾個(gè)方面的特征：第一，相關(guān)的軟件和硬件部分具備一定的人工智能水平，可以進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。在各種測(cè)量要求下，可以自主選取最佳方案，綜合處理多方面信息，預(yù)測(cè)后續(xù)的系統(tǒng)狀態(tài)。第二，智能傳感器可以結(jié)合相互獨(dú)立并且分散的單敏傳感器，這樣以來(lái)，就可以有效的測(cè)量多種化學(xué)量和物理數(shù)值，進(jìn)而全方位的反應(yīng)相關(guān)物體物體的全面信息。第三，實(shí)際測(cè)量范圍較大、精度非常高而且可以實(shí)時(shí)得到檢測(cè)結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確的反映被檢測(cè)物體的變化情況，同時(shí)進(jìn)行多方面的運(yùn)算，最終可以得到精確的信號(hào)，相應(yīng)的量程比能夠達(dá)到100比1甚至400比1。所以說(shuō)這種傳感器有著較大的測(cè)量范圍。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用智能傳感器，可以分散處理較為復(fù)雜的信號(hào)，一方面確保了處理數(shù)據(jù)的質(zhì)量，有效提升抗干擾性能，還可能極大的降低系統(tǒng)資金投入。以往的傳感器只能進(jìn)行單一檢測(cè)而且功能比較局限，如今的智能傳感器可以進(jìn)行多種變量的檢測(cè)，同時(shí)具有多元化功能，相應(yīng)的傳感器可以主動(dòng)處理和控制相應(yīng)的信息，這些傳感器已經(jīng)具有網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化的特征。

3 現(xiàn)場(chǎng)總線的體系結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)總線是與智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與自動(dòng)化系統(tǒng)相連接的通信網(wǎng)絡(luò)，可以有效實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、雙向傳輸以及多分支的特點(diǎn)。通常被用在自動(dòng)化系統(tǒng)的基層，也就是現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備中，其中有效集成了控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線把我們熟悉的網(wǎng)絡(luò)管理和通信理念導(dǎo)入了控制領(lǐng)域中，這可以說(shuō)是將來(lái)自動(dòng)化控制體系結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線主要以IOS以及OSI為基本的框架進(jìn)行展現(xiàn)，同時(shí)也要結(jié)合和實(shí)際的狀況來(lái)進(jìn)行有效的簡(jiǎn)化，從而來(lái)保證系統(tǒng)的合理應(yīng)用[2]。

相應(yīng)的體系被極大的精簡(jiǎn)，其中包括用戶層面、應(yīng)用層面、數(shù)據(jù)鏈路層面以及物理層面。對(duì)于物理層，連接了介質(zhì)和數(shù)據(jù)鏈路層，同時(shí)指定了相應(yīng)的信號(hào)種類、實(shí)際傳輸距離、傳輸?shù)乃俣纫约皞鬏斒褂玫慕橘|(zhì)（其中包括光纖介質(zhì)、無(wú)線傳輸以及雙絞線傳輸?shù)鹊龋Ｔ谶M(jìn)行發(fā)送時(shí)，使用物理層的編碼來(lái)調(diào)制相應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。在進(jìn)行接收時(shí)，使用合理的控制信息來(lái)解碼和解調(diào)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并且傳導(dǎo)給鏈路層。對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行命令，而用戶層則是利用一些信息進(jìn)行軟件的查詢，對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行全面的規(guī)定[3]。

4 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

在工業(yè)化不斷發(fā)展的局勢(shì)下，工業(yè)過(guò)程控制對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的收集以及處理等提出了更高的要求。因此利用數(shù)字通信技術(shù)。傳感器技術(shù)以及微處理技術(shù)相互融合，從而來(lái)將傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)以及模擬信號(hào)相混合，以此來(lái)產(chǎn)生新的控制系統(tǒng)。利用現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，建立一個(gè)具有較高可靠性的數(shù)據(jù)通信線路，以此來(lái)充分實(shí)現(xiàn)傳感器之間以及智能傳感器與主控機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，將單個(gè)分散的智能傳感器變成有效的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以此來(lái)充分降低工作的負(fù)擔(dān)，對(duì)大量信息進(jìn)行有效的處理，降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信容量。現(xiàn)場(chǎng)總線智能傳感器主要是以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)，微處理器為核心，并且堅(jiān)持以數(shù)字化通信為傳輸方式，該傳感器以一條總線進(jìn)行信息的傳遞，具有計(jì)算以及數(shù)據(jù)處理功能等，有效降低了主機(jī)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也提升了主機(jī)的可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

在建筑智能化中，傳感器具有十分重要的作用以及地位，在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的過(guò)程中，將會(huì)在很大程度上保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，為人們提供舒適的工作環(huán)境以及生活環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

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