傳感器在智能樓宇的應(yīng)用發(fā)展

朱雅葉

（深圳宏偉時(shí)代自控有限公司，廣東深圳 518000）

智能樓宇是信息時(shí)代的重要產(chǎn)物，主要是利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、傳感器等進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑群內(nèi)的照明、空調(diào)、安保等方面進(jìn)行集中化監(jiān)視和管控，從而為業(yè)主創(chuàng)建舒適、安全、高效的工作生活環(huán)境，強(qiáng)化居住體驗(yàn)，優(yōu)化建筑功能。智能樓宇的建設(shè)離不開(kāi)傳感器技術(shù)的有效性應(yīng)用，可以與自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑各個(gè)區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù)的全面性采集和自動(dòng)化分析，以便對(duì)建筑樓宇內(nèi)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)控，使其始終保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)水平的逐漸提升，再加上建筑施工水平越來(lái)越高，智能樓宇建設(shè)需求日益涌現(xiàn)，在各國(guó)建筑物中的比例逐漸增加，在未來(lái)具有廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展前景。

1 綜合概述

傳感器本質(zhì)上是檢測(cè)設(shè)備，可以對(duì)自然環(huán)境、生產(chǎn)中的各類(lèi)信息進(jìn)行有效和精準(zhǔn)測(cè)量與采集，并將獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成電信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，為各類(lèi)設(shè)備的集中化監(jiān)視、管控提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)?？梢哉f(shuō)，傳感器是智能樓宇正常運(yùn)行發(fā)展的基礎(chǔ)與前提，只有在傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)控和管理，保障智能樓宇穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器技術(shù)在社會(huì)各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和推廣，如工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)學(xué)診斷等，尤其是在智能樓宇的建設(shè)發(fā)展中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。

智能樓宇主要是在現(xiàn)代化分布控制理論基礎(chǔ)上進(jìn)行的建設(shè)和設(shè)計(jì)，也被叫作樓宇自動(dòng)系統(tǒng)，是一種自動(dòng)化的集散系統(tǒng)。在具體運(yùn)行中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)不同監(jiān)控區(qū)域的系統(tǒng)控制器進(jìn)行統(tǒng)一性連接，開(kāi)展集中操控，并結(jié)合具體情況進(jìn)行針對(duì)性管理和控制，形成自動(dòng)化的綜合系統(tǒng)。在智能樓宇的運(yùn)行發(fā)展中，主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、智能化技術(shù)等的聯(lián)合應(yīng)用，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的相關(guān)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全方位、多角度、層次化的監(jiān)視和控制。其中應(yīng)用到多種類(lèi)型的傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器等，從而對(duì)建筑物內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等所在的環(huán)境條件開(kāi)展全面性檢測(cè)，并把采集獲取的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，通過(guò)科學(xué)算法獲得精準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果，以此為依據(jù)對(duì)建筑內(nèi)部的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制與調(diào)節(jié)，從而保障建筑物內(nèi)工作、生活環(huán)境的舒適性、安全性與高效性，同時(shí)減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。在智能樓宇建設(shè)設(shè)計(jì)中需要滿足以下要求：①在防火、防盜、防爆、防泄漏等方面具有較高的安全性；②要構(gòu)建舒適的環(huán)境，其中包含物質(zhì)、物理等方面；③要對(duì)現(xiàn)代化的通信設(shè)施、信息處理終端設(shè)備等進(jìn)行優(yōu)化利用；④要對(duì)建筑物內(nèi)部的機(jī)電設(shè)備等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化控制，提高生活、工作便捷化和高效化，強(qiáng)化人們的居住體驗(yàn)。

2 傳感器在智能樓宇中的具有應(yīng)用

2.1 消防系統(tǒng)

在智能樓宇設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵是要強(qiáng)化安全設(shè)計(jì)，保障整體樓宇的安全性，減少安全事故的發(fā)生幾率。所以要強(qiáng)化對(duì)火災(zāi)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并對(duì)火災(zāi)安全隱患進(jìn)行有效控制，保障智能樓宇各個(gè)區(qū)域的安全性。

一般情況下，智能樓宇中應(yīng)用的火災(zāi)消防監(jiān)控系統(tǒng)傳感器主要是對(duì)火情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)火災(zāi)事故進(jìn)行智能化報(bào)警，其中包含煙感傳感器、感溫傳感器、紫外線傳感器、消防水管水壓傳感器。其中煙感傳感器主要可以對(duì)相應(yīng)區(qū)域范圍內(nèi)的煙霧濃度進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，如果檢測(cè)到的煙霧濃度超過(guò)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值，該傳感器就會(huì)將采集的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行慕K端，并由控制系統(tǒng)發(fā)出指令，啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，同時(shí)還可以結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)火災(zāi)隱患進(jìn)行智能分析，判斷是否需要打開(kāi)自動(dòng)噴水裝置和切斷電源、氣源等；消防水管水壓傳感器可以對(duì)消防水管中的水壓情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，保障其始終處于正常狀態(tài)，方便發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠提供充足的水量進(jìn)行救災(zāi)滅火。同時(shí)還可以把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到終端，以此來(lái)對(duì)水管中的水壓和水量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控，保障其良好的運(yùn)行狀態(tài)。

此外，智能樓宇中的消防安全系統(tǒng)傳感器類(lèi)型，還可以結(jié)合物理作用方面的差異性，將其分為離子型、光電型；在信號(hào)傳輸方面的差異性可以分為開(kāi)關(guān)型、模擬型、智能型。在智能樓宇的關(guān)鍵區(qū)域，可以相應(yīng)地增多傳感器的設(shè)置種類(lèi)和數(shù)量，從而開(kāi)展全方位、多層次的監(jiān)測(cè)，保障監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性，防止出現(xiàn)誤報(bào)警現(xiàn)象；要把現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并采集到的數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，進(jìn)行集中化分析和處理，以便及時(shí)了解火災(zāi)情況，并結(jié)合具體需求采取相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)措施，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行有效防控。同時(shí)還可以通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)向相關(guān)部門(mén)匯報(bào)災(zāi)情情況，從而對(duì)防火卷簾門(mén)、電梯、滅火器等聯(lián)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行開(kāi)啟、關(guān)閉操作，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的及時(shí)控制，減少損失。自動(dòng)啟動(dòng)公共廣播系統(tǒng)，播報(bào)災(zāi)害情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行安全疏散和引導(dǎo)?；馂?zāi)消防監(jiān)視系統(tǒng)還包含氣敏傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鲀煞N。此外在智能樓宇的消防安全系統(tǒng)中，還有火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器，這是一種大型的智能化報(bào)警系統(tǒng)，包含若干個(gè)微處理器等構(gòu)件，對(duì)軟件結(jié)構(gòu)、智能化網(wǎng)絡(luò)分布處理技術(shù)等進(jìn)行融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能樓宇的火災(zāi)探測(cè)、消防聯(lián)動(dòng)等操作。通過(guò)該裝置可以把災(zāi)情自動(dòng)傳送到消防部門(mén)的控制系統(tǒng)中，火災(zāi)感知傳感器、玻璃球?yàn)⑺畤婎^等，可以在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，溫度升高，玻璃球破裂，高壓自來(lái)水自動(dòng)噴出，達(dá)到火災(zāi)防控效果。

2.2 門(mén)禁系統(tǒng)

在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展背景下，門(mén)禁系統(tǒng)逐漸向系統(tǒng)化、智能化方向發(fā)展，并對(duì)不同類(lèi)型的傳感器進(jìn)行優(yōu)化利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)通行通道的有效性管控。其主要方式包含刷卡、密碼，此外還包含一些生物識(shí)別方式，如指紋、面部、虹膜等。其中指紋識(shí)別方式比較常見(jiàn)，包含電光指紋識(shí)別器、電容指紋識(shí)別器等。電光指紋識(shí)別器主要是照亮指紋紋理，并通過(guò)攝像頭捕捉和掃描，并將采取的信息與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果吻合度較高，既可以通過(guò)身份確認(rèn)允許出入；電容指紋識(shí)別方式把兩個(gè)導(dǎo)體板組合成電容陣列，并在中間設(shè)置絕緣層將其分割開(kāi)來(lái)。在利用電容掃描器掃描指紋時(shí)，凸起的指紋會(huì)利用其導(dǎo)電特質(zhì)，把分割開(kāi)的兩個(gè)導(dǎo)體進(jìn)行連接，形成閉合回路，產(chǎn)生電流。該方式的識(shí)別精度高，安全性更好。

2.3 照明系統(tǒng)

通過(guò)智能技術(shù)的有效性應(yīng)用，更加突出了智能樓宇的節(jié)能特性?，F(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展中，智能樓宇的建筑結(jié)構(gòu)較大，空間較為廣闊，因此照明系統(tǒng)的耗電量也非常大。基于此，需要對(duì)智能化傳感器進(jìn)行優(yōu)化合理利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光系統(tǒng)的有效控制，減少其運(yùn)行過(guò)程中的用電量，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。其中，在對(duì)智能樓宇的照明燈光系統(tǒng)進(jìn)行安裝設(shè)計(jì)時(shí)，可以在照明需求頻率相對(duì)較低的區(qū)域設(shè)置聲控傳感器、光控傳感器、紅外傳感器等，共同形成可以智能控制的開(kāi)關(guān)，以便減少照明系統(tǒng)的耗電量。一般情況下，在智能樓宇的聲控照明系統(tǒng)中，主要是通過(guò)聲控傳感器、光控傳感器設(shè)備進(jìn)行控制，本質(zhì)上是利用聲音、光等要素對(duì)燈具的開(kāi)關(guān)進(jìn)行共同控制，當(dāng)該區(qū)域的聲音達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，傳感器就會(huì)自動(dòng)感應(yīng)并激活控制電路，開(kāi)啟燈具；當(dāng)長(zhǎng)期感應(yīng)不到聲音時(shí)，就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉燈具。光控傳感器主要是將光敏電阻作為敏感元件，當(dāng)光照較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻值會(huì)降低，對(duì)應(yīng)電路中的電壓分配降低，從而輸出低電平；當(dāng)光線不足時(shí)，會(huì)輸出高電平，從而實(shí)現(xiàn)利用光信號(hào)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行控制的目的。紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)，主要是通過(guò)熱釋電紅外傳感器以及光控傳感器進(jìn)行共同控制，熱釋電紅外傳感器能夠?qū)θ梭w內(nèi)發(fā)射的紅外線進(jìn)行靈敏性探測(cè)，并在非接觸的情況下，對(duì)人體紅外輻射能量變化情況進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)，并將探測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，輸送到電路中，以便對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行控制。

2.4 空調(diào)控制系統(tǒng)

空調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行主要監(jiān)測(cè)空氣溫度和濕度環(huán)境，并結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，既可以優(yōu)化整體空間環(huán)境舒適度，還可以減少資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排效果。其中主要是對(duì)制冷機(jī)、熱力站、空氣處理設(shè)備等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中空間控制系統(tǒng)中應(yīng)用到的傳感器有一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器等。在具體運(yùn)行中，可以對(duì)空間區(qū)域內(nèi)的一氧化碳、二氧化碳等氣體的濃度進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果展開(kāi)自動(dòng)化的調(diào)整動(dòng)作，從而保障該區(qū)域環(huán)境的安全性和舒適性。尤其是一氧化碳傳感器可以及時(shí)探測(cè)空氣中一氧化碳超標(biāo)現(xiàn)象，并自動(dòng)打開(kāi)報(bào)警系統(tǒng)，把相關(guān)信息傳輸?shù)娇照{(diào)控制系統(tǒng)，以便開(kāi)展換氣操作，減少安全隱患；溫度傳感器可以對(duì)區(qū)域內(nèi)的溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，從而對(duì)空調(diào)制冷機(jī)或者熱力站進(jìn)行操作，以便控制送風(fēng)口的溫度，為室內(nèi)人員創(chuàng)建更加舒適的溫度環(huán)境；還可以利用釋熱電人體檢測(cè)傳感器，可以對(duì)人體釋放的紅外線進(jìn)行檢測(cè)和感應(yīng)，一旦檢測(cè)到室內(nèi)人體活動(dòng)量不足，即可進(jìn)行自動(dòng)判斷室內(nèi)是否有人，然后自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)，這樣可以減少資源浪費(fèi)，加大環(huán)保性能。智能樓宇中空調(diào)控制系統(tǒng)的具體行營(yíng)原理如圖1所示。

圖1 智能樓宇內(nèi)空調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行原理示意圖

2.5 給排水系統(tǒng)

智能樓宇內(nèi)的給排水系統(tǒng)主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站、管理中心進(jìn)行控制。在具體操作中，可以結(jié)合實(shí)際用水量對(duì)水泵進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，保障水壓的適宜性，減少資源浪費(fèi)，保障泵房穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)還可以對(duì)整體樓宇的排水系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并結(jié)合需求自動(dòng)排水，一旦發(fā)現(xiàn)隱患問(wèn)題就會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，方便管理人員針對(duì)性處理。給排水系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容包含水泵的自動(dòng)啟?？刂?、水位流量、給排水量、污水處理設(shè)備運(yùn)行情況等，并提前編制相關(guān)軟件程序?qū)刂破鬟M(jìn)行自動(dòng)控制，其中水泵啟停、進(jìn)水控制閥開(kāi)關(guān)的控制指標(biāo)為水箱、水池內(nèi)的高低水位信號(hào)，一旦發(fā)現(xiàn)溢水、停水問(wèn)題就會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。當(dāng)主題水泵故障不能正常運(yùn)行時(shí)，需要自動(dòng)啟動(dòng)備用水泵進(jìn)行作業(yè)。智能樓宇內(nèi)給排水系統(tǒng)監(jiān)控原理如圖2所示。

圖2 智能樓宇內(nèi)給排水系統(tǒng)監(jiān)控原理框圖

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展背景下，我國(guó)樓宇建設(shè)越來(lái)越向著智能化、自動(dòng)化、科技化與現(xiàn)代化方向發(fā)展，對(duì)各種高新科學(xué)技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行綜合性應(yīng)用，進(jìn)一步強(qiáng)化了智能樓宇的功能作用，提高人們的智能化體驗(yàn)。傳感器在智能樓宇中的應(yīng)用發(fā)展，主要體現(xiàn)在消防系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整體樓宇結(jié)構(gòu)的智能化和自動(dòng)化控制，提高樓宇運(yùn)營(yíng)安全性和可靠性，提高人們的生活、工作品質(zhì)，也為現(xiàn)代化建筑施工水平的提升提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。