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【山西西门子代理】揭开楼宇自控系统中传感器的秘密

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【山西西门子代理】揭开楼宇自控系统中传感器的秘密

传感器是自控系统中的首要设备,它直接与被测对象发生联系。它的作用是感受被测参数的变化,并发出与之相适应的信号。那么,楼宇系统有多少种传感器呢?

 

传感器在智能楼宇中的应用


楼宇中的电力设备,如电梯、水泵、风机、空调等,其主要工作性质是强电驱动。通常这些设备是开放性的工作状态,也就是说没有形成一个闭环回路。只要接通电源,设备就在工作,至于工作状态、进程、能耗等,无法在线及时得到数据,更谈不上合理使用和节约能源。

 

现在楼宇自控是将上述的电器设备进行在线监控,通过设置相应的传感器、行程开关、光电控制等,对设备的工作状态进行检测,并通过线路返回控制机房的中心电脑,由电脑得出分析结果,再返回到设备终端进行调解,为建筑物业主,操作员和居住者带来更高效的操作和系统控制。

 

传感器是自控系统中的首要设备,它直接与被测对象发生联系。它的作用是感受被测参数的变化,并发出与之相适应的信号。

 

楼宇系统有多少种传感器

在选择传感器时一般有三个要求:高准确性、高稳定性、高灵敏度。
1、温度传感器:
楼宇工程中应用的主要接触式温度传感器,如热电阻、热电偶、PTC硅感应器等,由于测温元件与被测介质需要进行充分的热交换,测量常伴有时间上的滞后。如Pt1000其在0℃时电阻为1000Ω,随着温度的升高电阻减小,灵敏度一般在3~4Ω/K,响应速度一般在15~30秒。
2、压力传感器:
常用的有电气式压力传感器,将被测压力的变化转换为电阻、电感等各种电气量的变化,从而实现压力的间接测量。常用的有压差开关、表压传感器、静压传感器等。
3、流量传感器:
常用的是电磁流量计,由法拉第电磁感应定律知,在磁场中运动并切割磁力线的导体中会有感应电动势产生,此感应电动势与流体的体积流量呈线性关系。如果是改造还可以采用超声波流量计,方便安装和维护。
4、湿度传感器:用于测量室内空气相对湿度。
5、液位传感器:用于控制水箱、水池等的上限、下限液位。
在自动控制系统中,它接受控制器输出的控制信号,并转换成直线位移或角位移,来改变调节阀的流通截面积,以控制流入或流出被控过程的物料或能量,从而实现过程参数的自动控制。
6、风阀执行器:用于控制安装于新风、回风口的风阀,既可进行开关控制,也可进行开度控制。执行器设有万能夹具,可直接夹持在风阀的驱动轴上,设有手动复位钮,在故障时可手动调节。根据风管横截面的大小可选择不同扭矩的执行器。
7、水管阀门执行器:与阀门配套使用,有开关式和调节式两种,开关式一般口径大,在冷热站中用于控制各系统工艺管道的开启和关闭、各种工况间的切换等;调节式主要用于控制流量,在空调机组中,根据控制器的温湿度设定值控制回水流量和蒸汽加湿的流量,使温湿度维持在设定值。

 


传感器在现代智能楼宇建筑系统中,应用节能、智能化管理、数据搜集分析、提高业主安全、全面架设保护机制、搜集数据提供营运单位管理,同时还是实现楼宇的消防安全和加热,是通风和暖通空调及制冷系统等这些系统不可或缺的部分。

 

传感器是楼宇智能不可缺少的一环,它可以在无人控制的情况下监测控制环境,带来非凡的便利性和经济性。

 


当今,物联网(loT)的基础设施已经非常完善,其适用范围已经不局限于服务器和数据中心,广泛使用在家居、办公和工厂。而处于物联网最外围的是传感器,它会将数据采集起来并中继回云服务或者在本地进行数据处理。
传感器的原型是一种相对简单的控制系统,比如通过占用检测和温度测量来控制供暖和照明,如今该技术已发展成熟。对于用户而言,楼宇变得愈加智能,背后其实是其系统智能水平得以提升。
人工智能(AI)的运用最终将无需人工去规划智能楼宇运营时间表。用于检测大面积总体占用情况的简单传感器将会被更精密的图像传感器所取代,这些图像传感器可以识别个体并提供更个性化的控制方式。运动检测器将为能够识别个人面部、手势甚至情绪的成像系统铺平道路。智能音箱或虚拟助手所实现的音频控制也为其迅速普及提供了重要帮助。
随着楼宇变得越来越智能化,它们的功能也将扩展,从而为用户提供更个性化的体验,如访问控制和其他安全功能。这不单纯是在房间空着时关灯实现节能,还包括仅允许授权人员进入房间,自动为个人网络访问肃清不安全因素,确保室内网络安全,甚至帮助查找物品。

 

智能楼宇将带来智能节能


照明和供暖占目前整体能源消耗的40%。使用占用检测和根据环境光微弱来调整照明水平的做法在如今的互联网时代已经过时。互联照明的采用更具优势,并完全由现在支持和推进IoT发展的技术所赋能。
通信是其中的一大关键要素。无线网状网络简化了智能照明配件的联接,提升了其可靠性。随着以太网供电(PoE)技术的不断成熟,加之LED技术可极大节省能源,此后无需专门聘请电工前来安装,使用单根低压以太网电缆便可实现照明设备的供电和联接。
如今,这些作为灯具的联接端子越来越多。它们构成了智能楼宇网络不可或缺的一部分。例如,每个灯具都可高效地充当室内导航的信标。为灯具添加其他功能如占用检测、资产跟踪、环境监控也变得更加简单。所有这些功能均可由集成在单个联接设备中的多个传感器实现。
正是诸如此类技术的发展,楼宇将能够为居住者提供更多的便利,但其最终带来最大的益处将是以更智能的方式节能。

 

传感器,打造更智能的楼宇


智能楼宇系统的拓扑将取决于传感器和执行器
位于系统核心的微控制器或数字信号处理器(DSP)将负责协调现有的众多传感器和执行器。除了用于开关灯的机电式或固态继电器外,这将包括用于占用检测、环境监控和访问控制的传感器,而现有的执行器可能包括有刷或无刷直流(DC)电机以开关门窗。使用某种形式的功率调制如脉宽调制(PWM)可以实现可变的照明水平,MCU/DSP就可以很好地执行。联接将是有线和无线的组合,因此,可能使用的协议越来越多。其中,一些协议支持互联网使用的相同协议,因而可以直接访问,其他协议则需要网关。
超低功耗系统现在已经进入视野。可以想象,其中MCU、传感器和执行器都可由从环境中收集的能量来供电,比如光或热,因而为虚拟的自我维持控制系统创造了发展潜力。
在开发智能楼宇基础设施的通信网络时,需要着重考虑范围、功率和延迟这三大因素,而各因素的权重则取决于实际应用。例如,进入黑暗的房间和亮灯之间的任何等待时长的差别对于居住者来说都是非常明显的。在这个场景中,低延迟就很重要。
通常,本地处理将比仅依靠云处理资源做出本地决策提供更低的延迟。若某个传感器可自行确定何时有人进入房间,并增加照明度,那么它可在整体提升用户体验。
开发智能楼宇通信基础设施时要考虑的主要因素


实施简单而强固的网状网络,可以构建包括灯具、风扇等联网设备组成的小型网络。网状网络不仅提供范围远超单个节点的扩展网络的方式,还将冗余性构建到网络中,从而允许通过联接节点的任意组合在网络中传递消息。这意味着,如果受到局部干扰,灯具无法作为路标传递消息时,网络则将自动将其重新路由。因此,现在大多数无线协议都采用网状网络。
网状网络扩展网络并提供路由冗余,多传感器平台交付更多


随着技术的进步,将多个传感器集成到一个平台中的可行性愈发增长,从而为联接资产创造更大的价值,尤其是在主要价值由其主要功能定义的情况下。以灯具为例,其主要功能是照明,但同时它也是可用于捕捉大量数据的理想传感器节点。
将多个传感器集成至一个设备中,其价值将会实现大幅提升。看似普通的灯具却可成为智能楼宇基础设施的关键部分。传感器的小尺寸和超低功耗特性,使小外形的PCB可轻松容纳多个传感器,以监测占用、温度、湿度、空气质量等。使用超低功耗通信器件如RSL10蓝牙低功耗无线电,该多传感器平台可由单个纽扣电池供电运行数年。
此外,现在甚至可以完全省去电池,并利用从环境中采集的能量为多传感器互联平台供电。
因此,智能传感器几乎可以放置在楼宇中的任何位置。例如,相对小巧且不引人注目的太阳能电池可用于从人工照明中采集足够的能量来为多传感器平台供电,并将数据定期发送回网关。

 


高能效将是智能楼宇持续发展的基础。要实现高能效的目标,就要使楼宇更节能以实现更低的能耗,并提供采用先进技术的低功耗方案。传感器,打造更智能的楼宇!

 

 

 

科创智能——专注于建筑智能化工程

 

 

科创智能成立于2011年,专注于建筑智能化工程,经过多年的专业技术人才和项目实施经验的积累,在楼宇自控、智能照明领域取得很多优秀的成功案例,领域涉及洁净厂房、智慧园区、五星级酒店、5A级写字楼、养老院等。

 

作为西门子山西授权代理,科创智能始终坚持走高质量、全生命周期的品质化服务,受到厂商和客户的一致高度好评。

 

 

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