傳感器在智能樓宇的應用發(fā)展

朱雅葉

（深圳宏偉時代自控有限公司，廣東深圳 518000）

智能樓宇是信息時代的重要產(chǎn)物，主要是利用計算機信息技術、傳感器等進行優(yōu)化應用，實現(xiàn)對建筑群內(nèi)的照明、空調(diào)、安保等方面進行集中化監(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，強化居住體驗，優(yōu)化建筑功能。智能樓宇的建設離不開傳感器技術的有效性應用，可以與自動化系統(tǒng)進行融合應用，實現(xiàn)對建筑各個區(qū)域相關數(shù)據(jù)的全面性采集和自動化分析，以便對建筑樓宇內(nèi)的運營數(shù)據(jù)進行調(diào)控，使其始終保持良好的運行狀態(tài)。隨著現(xiàn)代化科學技術水平的逐漸提升，再加上建筑施工水平越來越高，智能樓宇建設需求日益涌現(xiàn)，在各國建筑物中的比例逐漸增加，在未來具有廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展前景。

1 綜合概述

傳感器本質(zhì)上是檢測設備，可以對自然環(huán)境、生產(chǎn)中的各類信息進行有效和精準測量與采集，并將獲得的數(shù)據(jù)信息進行轉(zhuǎn)化，形成電信號傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，為各類設備的集中化監(jiān)視、管控提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。可以說，傳感器是智能樓宇正常運行發(fā)展的基礎與前提，只有在傳感器測量數(shù)據(jù)的基礎上，才能實現(xiàn)自動化調(diào)控和管理，保障智能樓宇穩(wěn)定的運行狀態(tài)。隨著現(xiàn)代化科學技術的快速發(fā)展，傳感器技術在社會各行各業(yè)得到了廣泛的應用和推廣，如工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、醫(yī)學診斷等，尤其是在智能樓宇的建設發(fā)展中發(fā)揮了越來越重要的作用。

智能樓宇主要是在現(xiàn)代化分布控制理論基礎上進行的建設和設計，也被叫作樓宇自動系統(tǒng)，是一種自動化的集散系統(tǒng)。在具體運行中，應用網(wǎng)絡系統(tǒng)，對不同監(jiān)控區(qū)域的系統(tǒng)控制器進行統(tǒng)一性連接，開展集中操控，并結(jié)合具體情況進行針對性管理和控制，形成自動化的綜合系統(tǒng)。在智能樓宇的運行發(fā)展中，主要是通過計算機技術、網(wǎng)絡技術、通信技術、智能化技術等的聯(lián)合應用，對建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的相關機電設備進行全方位、多角度、層次化的監(jiān)視和控制。其中應用到多種類型的傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器等，從而對建筑物內(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)境條件開展全面性檢測，并把采集獲取的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，通過科學算法獲得精準的計算結(jié)果，以此為依據(jù)對建筑內(nèi)部的機電設備進行自動化控制與調(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，同時減少能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。在智能樓宇建設設計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要對現(xiàn)代化的通信設施、信息處理終端設備等進行優(yōu)化利用；④要對建筑物內(nèi)部的機電設備等實現(xiàn)自動化和智能化控制，提高生活、工作便捷化和高效化，強化人們的居住體驗。

2 傳感器在智能樓宇中的具有應用

2.1 消防系統(tǒng)

在智能樓宇設計中，關鍵是要強化安全設計，保障整體樓宇的安全性，減少安全事故的發(fā)生幾率。所以要強化對火災控制系統(tǒng)的動態(tài)跟蹤監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并對火災安全隱患進行有效控制，保障智能樓宇各個區(qū)域的安全性。

一般情況下，智能樓宇中應用的火災消防監(jiān)控系統(tǒng)傳感器主要是對火情進行監(jiān)測，并對火災事故進行智能化報警，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相應區(qū)域范圍內(nèi)的煙霧濃度進行自動化監(jiān)測，如果檢測到的煙霧濃度超過設定標準值，該傳感器就會將采集的相關數(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，啟動報警系統(tǒng)，同時還可以結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果對火災隱患進行智能分析，判斷是否需要打開自動噴水裝置和切斷電源、氣源等；消防水管水壓傳感器可以對消防水管中的水壓情況進行動態(tài)監(jiān)控，保障其始終處于正常狀態(tài)，方便發(fā)生火災時能夠提供充足的水量進行救災滅火。同時還可以把檢測到的數(shù)據(jù)實時傳送到終端，以此來對水管中的水壓和水量進行適當調(diào)控，保障其良好的運行狀態(tài)。

此外，智能樓宇中的消防安全系統(tǒng)傳感器類型，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；在信號傳輸方面的差異性可以分為開關型、模擬型、智能型。在智能樓宇的關鍵區(qū)域，可以相應地增多傳感器的設置種類和數(shù)量，從而開展全方位、多層次的監(jiān)測，保障監(jiān)測結(jié)果的精準性，防止出現(xiàn)誤報警現(xiàn)象；要把現(xiàn)場檢測并采集到的數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，進行集中化分析和處理，以便及時了解火災情況，并結(jié)合具體需求采取相對應的自動措施，對火災進行有效防控。同時還可以通過通信網(wǎng)絡向相關部門匯報災情情況，從而對防火卷簾門、電梯、滅火器等聯(lián)動設備進行開啟、關閉操作，實現(xiàn)火災的及時控制，減少損失。自動啟動公共廣播系統(tǒng)，播報災害情況，對現(xiàn)場人員進行安全疏散和引導。火災消防監(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，還有火災報警聯(lián)動控制器，這是一種大型的智能化報警系統(tǒng)，包含若干個微處理器等構(gòu)件，對軟件結(jié)構(gòu)、智能化網(wǎng)絡分布處理技術等進行融合應用，實現(xiàn)對智能樓宇的火災探測、消防聯(lián)動等操作。通過該裝置可以把災情自動傳送到消防部門的控制系統(tǒng)中，火災感知傳感器、玻璃球灑水噴頭等，可以在發(fā)生火災時，溫度升高，玻璃球破裂，高壓自來水自動噴出，達到火災防控效果。

2.2 門禁系統(tǒng)

在現(xiàn)代化科學技術高速發(fā)展背景下，門禁系統(tǒng)逐漸向系統(tǒng)化、智能化方向發(fā)展，并對不同類型的傳感器進行優(yōu)化利用，實現(xiàn)對各個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別方式，如指紋、面部、虹膜等。其中指紋識別方式比較常見，包含電光指紋識別器、電容指紋識別器等。電光指紋識別器主要是照亮指紋紋理，并通過攝像頭捕捉和掃描，并將采取的信息與數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)進行比較，如果吻合度較高，既可以通過身份確認允許出入；電容指紋識別方式把兩個導體板組合成電容陣列，并在中間設置絕緣層將其分割開來。在利用電容掃描器掃描指紋時，凸起的指紋會利用其導電特質(zhì)，把分割開的兩個導體進行連接，形成閉合回路，產(chǎn)生電流。該方式的識別精度高，安全性更好。

2.3 照明系統(tǒng)

通過智能技術的有效性應用，更加突出了智能樓宇的節(jié)能特性。現(xiàn)代化社會發(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，需要對智能化傳感器進行優(yōu)化合理利用，實現(xiàn)對燈光系統(tǒng)的有效控制，減少其運行過程中的用電量，真正實現(xiàn)節(jié)能目的。其中，在對智能樓宇的照明燈光系統(tǒng)進行安裝設計時，可以在照明需求頻率相對較低的區(qū)域設置聲控傳感器、光控傳感器、紅外傳感器等，共同形成可以智能控制的開關，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，主要是通過聲控傳感器、光控傳感器設備進行控制，本質(zhì)上是利用聲音、光等要素對燈具的開關進行共同控制，當該區(qū)域的聲音達到一定強度時，傳感器就會自動感應并激活控制電路，開啟燈具；當長期感應不到聲音時，就會自動關閉燈具。光控傳感器主要是將光敏電阻作為敏感元件，當光照較強時，光敏電阻值會降低，對應電路中的電壓分配降低，從而輸出低電平；當光線不足時，會輸出高電平，從而實現(xiàn)利用光信號對電信號進行控制的目的。紅外感應開關，主要是通過熱釋電紅外傳感器以及光控傳感器進行共同控制，熱釋電紅外傳感器能夠?qū)θ梭w內(nèi)發(fā)射的紅外線進行靈敏性探測，并在非接觸的情況下，對人體紅外輻射能量變化情況進行精準檢測，并將探測到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號，輸送到電路中，以便對照明系統(tǒng)進行控制。

2.4 空調(diào)控制系統(tǒng)

空調(diào)控制系統(tǒng)的運行主要監(jiān)測空氣溫度和濕度環(huán)境，并結(jié)合監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)進行合理調(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，實現(xiàn)節(jié)能減排效果。其中主要是對制冷機、熱力站、空氣處理設備等運行狀態(tài)進行監(jiān)測。其中空間控制系統(tǒng)中應用到的傳感器有一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器等。在具體運行中，可以對空間區(qū)域內(nèi)的一氧化碳、二氧化碳等氣體的濃度進行有效監(jiān)測，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果展開自動化的調(diào)整動作，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探測空氣中一氧化碳超標現(xiàn)象，并自動打開報警系統(tǒng)，把相關信息傳輸?shù)娇照{(diào)控制系統(tǒng)，以便開展換氣操作，減少安全隱患；溫度傳感器可以對區(qū)域內(nèi)的溫度進行動態(tài)檢測，從而對空調(diào)制冷機或者熱力站進行操作，以便控制送風口的溫度，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傳感器，可以對人體釋放的紅外線進行檢測和感應，一旦檢測到室內(nèi)人體活動量不足，即可進行自動判斷室內(nèi)是否有人，然后自動關閉空調(diào)系統(tǒng)，這樣可以減少資源浪費，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)主要是通過現(xiàn)場監(jiān)控站、管理中心進行控制。在具體操作中，可以結(jié)合實際用水量對水泵進行實時調(diào)整，保障水壓的適宜性，減少資源浪費，保障泵房穩(wěn)定運行。同時還可以對整體樓宇的排水系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，并結(jié)合需求自動排水，一旦發(fā)現(xiàn)隱患問題就會自動發(fā)出報警信號，方便管理人員針對性處理。給排水系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容包含水泵的自動啟停控制、水位流量、給排水量、污水處理設備運行情況等，并提前編制相關軟件程序?qū)刂破鬟M行自動控制，其中水泵啟停、進水控制閥開關的控制指標為水箱、水池內(nèi)的高低水位信號，一旦發(fā)現(xiàn)溢水、停水問題就會自動發(fā)出預警信號。當主題水泵故障不能正常運行時，需要自動啟動備用水泵進行作業(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

綜上所述，在現(xiàn)代化科學技術高速發(fā)展背景下，我國樓宇建設越來越向著智能化、自動化、科技化與現(xiàn)代化方向發(fā)展，對各種高新科學技術與設備進行綜合性應用，進一步強化了智能樓宇的功能作用，提高人們的智能化體驗。傳感器在智能樓宇中的應用發(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)、門禁系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對整體樓宇結(jié)構(gòu)的智能化和自動化控制，提高樓宇運營安全性和可靠性，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大的技術支持。