淺談傳感器在智能照明建筑中的應用分析

張阿玲

（陜西職業技術學院,陜西西安,710100）

1 傳感器技術應用的普遍性與必要性

1.1 傳感器應用的背景

我們人主要通過各類感官來感知外界信息，包括視覺、聽覺、嗅覺及觸覺等。反饋回來的信息通過大腦進行分析判斷及相對應的處理應對，人的相關肢體就會根據指令做出動作，這是人類的本能所在。當然，僅僅靠我們的五官感知，信息處理的速度與全面性有很大制約，而且人類感知是有極限的。比如溫度，我們不可能區別溫度微觀的變化。那么這就需要電子設備來幫助及時感知處理。在此情況下，各類傳感器應運而生。

如今，傳感器技術在現代信息技術中越來越占據相當重要的位置，其在國民經濟建設中的作用也越加明顯。

1.2 傳感器應用的普遍性

具體地說傳感器是指那些對被測對象的某一確定的信息具有感受（或響應）與檢出功能，并使之按照一定規律轉換成與之對應的可輸出信號的元器件或裝置。在現代生活工作領域我們可以更多零距離的接觸到傳感器應用的方方面面。

在工業生產領域，工廠自動化的流水生產線、全自動加工設備以及各類智能化的檢測儀器設備，都無一例外地采用了相對應的傳感器。傳感器的應用不僅使得生產效率大大提高，而且它也減輕了人們的勞動強度，避免了有害的作業侵蝕。

在家用電器領域，傳感器應用也非常廣泛，如全自動洗衣機、電飯褒和微波爐等。這項技術的應用很大程度上便捷了現代人的生活，使得生活品位越來越高。醫療衛生領域，超聲波診斷儀、體溫計、電子脈博儀、醫用呼吸機、斷層掃描（CT）及核磁共振診斷設備，都大量地運用到了傳感技術。這些對改善人們的生活水平，提高生活質量和健康水平起到了重要的作用。

除此，傳感器技術在軍事國防領域的應用更加普遍，各種偵測設備，如紅外夜視探測、雷達跟蹤、武器的精確制導等等，設想如果沒有傳感器，國防將面臨很大困境。在航天領域，傳感器應用于空中管制、導航、飛機的飛行管理和自動駕駛，儀表著陸盲降系統方面。而設若沒有傳感器，人造衛星的遙感遙測那是不可能實現的。

1.3 傳感器應用的必要性

無論在哪個方面，傳感器都成了人們獲得信息的重要器件。作為信息技術的三大支柱之一，傳感器成為了現代信息系統和各種裝備不可缺少的信息采集手段，更是微電子技術改造傳統產業的重要方法，對提高經濟效益、科研成果及生產技術的水平有著舉足輕重的作用。

傳感器作為一種新型科技，其技術水平的高低直接影響了信息技術水平，同時它還很大程度上影響信息技術的發展與應用。目前，傳感器技術已滲透到科學和國民經濟的各個領域，在工農業生產、科學研究及改善生活質量等方面，起著越來越大的作用。尖端科學和新興技術再發展更是需要傳感器技術來裝備，計算機的推廣應用，離不開傳感器。傳感器與計算機相結合，儼然成了一個時代進步程度的象征。從人類的發展需求及生活追求上來說，傳感器已經成為科技領軍時代不可或缺的一部分。應用傳感器，工作生活更加便捷，更加高端化。因此，傳感器應用非常有必要，且適應生活的傳感器研究更是勢在必行。

2 智能照明系統構建的時代意義

當今世界經濟逐漸全球化，而區域經濟也呈現出一體化的模式。隨著對物質精神生活的不斷追求，人們對工作和生活環境的要求越來越高，尤其是在靈活性、高效性和舒適性方面體現較為明顯。這種意義上，傳統的工作及居住住所已然不再適應，智能化建筑，智能化小區，智能化家居等適時而生。在此基礎上樓宇自動化、通信自動化、辦公自動化、家庭自動化等各種自動化系統不斷出現。建筑對照明的要求也變得越來越高，傳統的照明技術受到了時代的強烈沖擊，越來越被時代所淘汰，不能適應當今時代低碳節能的要求。而現代照明技術發生了深刻的變化，以傳感器應用為主要特征的“智能照明”技術隨之出現，并迅速地向前發展，以致形成照明技術發展的一個重要趨勢。

3 傳感器技術在智能照明建筑中的應用。

3.1 傳感器技術在智能建筑中的應用效果

新型傳感器應用的樓宇智能化已經成為當今建筑發展的主流技術，它的服務范圍涵蓋極廣，從空調系統、消防系統到安全防范系統以及完善的計算機網絡和通信系統。建筑中，智能化的照明系統優越性越來越明顯，它在智能建筑中的應用越來越廣泛。其應用效果如下：

(1）照明控制智能化。

智能照明建筑采用智能化的照明控制系統，使得照明系統工作進入完全的自動狀態，系統一直沿著若干預先設定的狀態及指令進行工作。而這些工作的狀態會在規定的時間內適應周圍環境的需求而自動變換。例如，當天色漸晚，光線已然不能滿足過客需求，系統將自動進入夜間工作狀態，并自動調節各區域燈光亮度。而且，無人區域的燈光將在系統探測功能的指揮下自動關閉，并將人行區域的燈光調至最合適的亮度。在遇到特殊需要的時候，通過預定編程我們還可以改變各區域的光照度，以適應來自各種場合的場景要求。

(2）節能效果明顯化。

以傳感器為主要構成部分的智能照明控制系統，其使用了先進的電力電子技術，可進行最自如的智能調光。針對許多燈具如白熾燈、日光燈，配以特殊鎮流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等，室外光較弱時，室內照度則自動調亮；室外光較強時室內照度會自動調暗。據抽查性對比，一般的辦公大樓節能效果可以達到40%以上，一般的商場、酒店、地鐵站等節能效果也能達到25%—30%。

除此，智能化的照明管理系統采用的是設置照明工作狀態的方式，不僅提高了管理水平，而且還減少了不必要的維護費用。

3.2 智能照明建筑中的傳感器技術應用

3.2.1 智能照明系統原理。

簡單地以下圖單片機為例，說明傳感在智能照明系統中的特殊地位。該裝置由各類信號（光信號和人體信號）、采集裝置、控制裝置、接口電路等構建的智能化照明裝置系統。建筑樓道在開燈的條件下，智能照明系統會采用適當的傳感器檢測出人體是否存在，從而匹配電路檢測環境下合適光的強度。這些人體的存在信號和環境光的強度信號的識別和智能判斷，將信息打包送到單片機。單片機再根據這些信息通過控制電路對照明設備進行開關操作。沒有檢測到人體存在，燈會自動調整為處于熄滅關閉狀態。反之，系統會自動打開照明裝置。這樣既做到了照明控制，又達到節能的目的。

圖1 智能照明控制系統流程圖

根據上圖系統控制流程，通過各組件配置，可以得到如下系統的硬件結構圖：

圖2 智能照明系統硬件結構

3.2.2 傳感技術在智能照明建筑中的應用實例

智能照明系統根據實際的照明需要，利用照明接觸器、傳感器技術在各類建筑物內外安置高效節能燈具。它通過智能地選取應有照度水平，以達到良好的節能效果。采用傳感技術構建智能照明系統后，可以通過對自然光進行調節，以加強自然光對建筑光環境有利的作用。

近年來，人們對建筑照明提出了更高更深的要求，尤其是燈具節能和科學管理方面。而典型地，現代校園的建設，非常契合網絡時代的是，同樣引入了智能化的概念。下面以校園中的智能照明控制為例簡敘傳感技術的融入與應用。

在國內外，有許多工程實踐在樓宇自控（BA）、景觀照明領域取得成果。尤其是新型大學城的設計構建，也必將采用樓宇自控的設計原則，遵循傳感技術智能應用的設計思路。其目標真正突出控制系統“照明智能化、管理科學化、能源節省化、運營便捷化”的特點。在運行方案上，使用“合理細分控制回路，合理設置回路”的控制方式。

下面是大學校園照明控制系統的基本組成部分

1）主控中心。學校需要設立主控室，系統將通用計算機作為主控中心，通過RLINK通訊裝置與網絡實現通訊。在計算機上主控方可直接實現編程，監控，故障報警等功能。局域網上的計算機也可以通過主控中心實現監控功能。

2）RLINK通訊裝置。它是主控中心與系統網絡各單元的通訊樞紐，自動實現RS485／RS232信號轉換，并且具備了系統自診斷功能和自動故障報警功能。

3）照明控制器。智能照明控制系統的核心部分，由控制模塊電路、驅動模塊電路、照明專用自鎖繼電器組成。每個照明控制器均可獨立工作，也可以由計算機中心控制。主控中心停止工作或通訊中斷不影響控制器的正常運行。控制器有多種規格，單個控制器最多可控制48個回路。一個系統內最多可連接500個控制器。

4）可編程開關。智能的弱電開關，有1-8鍵等各種規格，開關本身使用24V安全電壓，不會有漏電的危險，開關操作時也不會出現打火和拉弧，確保安全。可編程開關上的每一個按鍵所控制的回路均由計算機編程設定，單鍵可控制多個回路，可根據情況變化隨意更改組合，使用起來靈活、方便。

5）動態傳感器。利用紅外線或超聲波的原理，自動識別房間內是否有人存在而給控制器發送信號，實現“人來燈亮，人走燈滅”的動態控制功能。

6）照度傳感器。核心部件是光電耦合器，通過感應外部自然光源的照度來調節室內照明的亮度，實現智能探測和智能調節的功能。

7）電話通訊裝置。電話控制所需的附加設備。用戶直接撥打電話，根據提示音操作，控制照明開關。

[1]《智能與綠色建筑文集》 智能與綠色建筑文集編委會，中國建筑工業出版社，2004.

[2]《基于單片機實現智能照明控制系統的設計》賈正松.2009.

[3]《建筑中智能照明系統的使用》 王建中.2012.06

[4]《傳感器與現代檢測技術課程設計》百度文庫 2012