智能传感技术在建筑工程中的应用

摘 要

随着物联网技术的迅速发展，建筑物的对智能化的要求越来越高，智能传感器在建筑工程中的合理设计、布置日益重要。本文简单介绍了智能传感器的作用及在建筑工程中应用情况。为建筑工程的智能化设计提供参考。

【关键词】建筑 智能 传感技术 应用

1 引言

随着物联网技术的飞速发展，现代建筑物的智能化要求越来越高。而随着具备通信技术、嵌入式计算技术的智能传感器的出现，使得建筑物的智能化变得可行。智能传感器组成的网络具备分布式信息处理能力，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理。

为了实现建筑物的智能化，自然离不开智能传感器。只有在建设初期就对对智能传感网络及其控制系统合理设计，对各种类型的智能传感器合理布置，才可能实现建筑物的智能化。

2 现代建筑物的智能化要求

现代建筑物的智能化形式只要体现在5个方面：能源和HVAC、信息和传输、安全和保障、维护和设备管理、系统技术。

（1）在能源和HVAC方面，主要体现在智能空调控制系统、自投运加热控制系统、空气质量的检测与管理、建筑物系统中基于最优传感器的能量管理和热舒适、用于HVAC工业的压力传感器的几种解决方案；

（2）在信息和传输方面，未来的发展趋势是采用智能传感器、遥测技术等的低功耗、低频带的无线内部网络，来控制如电梯的高速驾驶控制系统等。另外，智能建筑物的感知用户接口的也应该成为设计的关键问题；

（3）在安全和保障领域，智能建筑中的生命安全和保障系统只要可由用于进出控制的生物传感鉴别、CMOS成像、改进建筑场所安全性的新的传感系统和技术实现。

（4）在维护和设备管理领域，只要是指工业安装中的新型维护管理，对建筑物内部设备实现智能化集中光控的程度。

（5）在系统技术领域，只要是指建筑物内部各系统的协同工作程度。

3 智能传感技术的基本情况

3.1 智能传感器的概念

国际电气电子工程师学会（IEEE）在1998年通过了智能传感器的定义，即 “除产生一个被测量或被控量的正确表示之外，还同时具有简化换能器的综合信息以用于网络环境的功能的传感器”。

可见，智能传感器是具备了记忆、分析和思考能力，还应具备输出期望值的能力。因此智能传感器应具备以下特点：1.能提供更全面、更真实的信息，消除异常值、例外值；2.具有信号处理包括温度补偿、线性化等功能；3.随机调整和自适应；4.一定程度的存储、识别和自诊断；5.含有特定算法并可根据需要改变算法。

3.2 智能传感器的层次结构及实现方式

理想智能传感器的层次结构应是三层：1.底层，分布并行传感过程，实现被测信号的收集；2.中间层，将收集到的信号融合或集成，实现信息处理；3.顶层，中央集中抽象过程，实现融合或集成后的信息的知识处理。

智能传感技术可以通过以下三种方式实现：利用计算机合成（智能合成）；利用特殊功能的材料（智能材料）；利用功能化几何结构（智能结构）。

4 智能传感技术在建筑工程中的应用举例

4.1 在照明系统中的应用

在楼宇控制系统中，智能照明控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，采用红外热释电传感器，声音传感器，光线传感器等对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。在充分利用自然光的前提下，利用最少的能源保证当前所要求的照度水平，同时良好的照明环境是提高工作效率的一个必要条件，优化设计方案、合理选择光源、提高照明质量。

4.2 在给排水系统的应用

在智能建筑中，给排水系统的监控和管理由现场监控站和管理中心来实现，其最终目的是实现管网的合理调度。随着用户水量的变化，管网中各个水泵都能及时改变其运行方式，保持适当的水压，实现泵房的最佳运行，监控系统还随时监视大楼的排水系统，并自动排水，当系统出现异常情况或需要维护时，系统将产生报警信号，通知管理人员处理。给排水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、水位流量、压力的测量与调节，用水量和排水量的测量，污水处理设备运转的监视、控制、水质检测，节水程序控制，故障及异常状况的记录等。现场监控站内的控制器按预先编制的软件程序来满足自动控制的要求，即根据水箱和水池的高、低水位信号来控制水泵的启、停及进水控制阀的开关，并且进行溢水和停水的预警等。当水泵出现故障时，备用水泵则自动投入工作，同时发出报警信号。

4.3 在火险报警预防中的应用

在智能建筑中，利用火险传感器来检测和预防险情的发生，火险传感器主要有感烟传感器、感温传感器以及紫外线火焰传感器。从物理作用上区分，可分为离子型、光电型等；从信号方式区分，可分为开关型，模拟型及智能型等。在重点区域必须设置多种传感器，同时对现场加以监测，以防误报警；还应及时将现场数据经控制网络向控制系统汇总，获得火情后，系统就会自动采取必要的措施，经通信网络向有关职能部门报告火情，并对楼宇内的防火卷帘门、电梯、灭火器、喷水头、消防水泵、电动门等联动设备下达启动或关闭的命令，以使火灾得到即时控制，还应启动公共广播系统，引导人员疏散。该系统是采用了智能化网络分布处理技术，具备火灾探测、消防联动等功能。

4.4 在安防中的应用

智能建筑中可采用入侵报警系统。利用传感器技术和电子信息技术探测并指示非法进入或试图非法进入设防区域的行为、处理报警信息、发出报警信息的电子系统或网络。入侵报警系统的构成一般由周界防护、建筑物内（外）区域/空间防护和实物目标防护等部分单独或组合构成，系统的前端设备为各种类型的入侵探测器（传感器），传输方式可以采用有线无线传输。

参考文献

[1]嘎斯曼.智能建筑传感器[M].化学工业出版社，2005.

[2]阎俊爱.智能建筑技术与设计[M].清华大学出版社，2005.

作者单位

中国石油塔里木油田分公司 新疆维吾尔自治区库尔勒市 841000