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应用于智能建筑管理系统的传感器技术介绍

发布日期:2020-07-23 22:33

  实施智能建筑管理系统的动机主要受到对环境,可持续性和能源价格的关注。根据美国环境保护署(EPA)引用的美国绿色建筑委员会的数据,建筑物占能源总使用量的36%和电力消耗的65%。

  随着节能的出现技术,建筑行业的一些人认为能源是建筑物中最大的可控运营费用。作为可以在一段时间内实现的节约水平的一个例子,加州能源委员会声称自1977年以来仅在加利福尼亚通过与其标题相关的建筑相关效率计划从最终用户的能源账单中削减了超过740亿美元24规则。

  大约70%的电力供应给建筑物被认为是由照明和供暖/通风/空调(HVAC)系统消耗的。这些服务的智能管理可以通过节省通常因过热或通风而浪费的能源或照亮未使用区域来帮助减少电力消耗。除了节省成本的机会之外,智能建筑系统还可以通过为居住者提供更大的舒适度来帮助业主增加其资产的价值。希望租用办公空间的企业客户可以理解舒适的工作环境与更高的生产率之间的联系,也可以更容易地招聘期望愉快工作条件的熟练员工。

  智能建筑系统可以提高舒适度通过确保房间和空间不会过热或过度通风,并根据需要优化特定区域的光照水平来支持正在执行的任务或活动。诸如此类的智能自适应控制可与建筑设计的智能方法结合使用,最大限度地利用自然资源(如日光和大气压)来协助建筑物的照明,通风和冷却系统。建筑物及其窗户的方向可以显着影响正常工作时间内可用的自然光量。此外,可调节的扇形灯或太阳能光管等工程建筑产品可用于管理目标区域的日光和充电光照水平。

  通过监测温度整个建筑内的空气质量和照明水平,以及将数据与占用信息进行比较,智能建筑管理系统可以帮助优化能源消耗,并协助规划未来的新服务,以便在使用模式发生变化时保持舒适度。收集的数据还可以帮助建筑经理识别节省成本的机会。例如,如果发现一个区域的照明在最大水平运行而没有长时间调光,设施管理人员可以选择安装额外的灯并增加调光以提高可靠性。其他服务,例如运动跟踪照明,可以通过在仓库或数据中心等某些类型的建筑物中实现熄灯操作来节省额外成本。

  随着智能建筑管理系统的广泛使用,创新系统设计师和软件工程师将能够构思出更具想象力的新功能。另一方面,软件功能和性能将受系统可用数据的控制。智能建筑管理依赖于传感器网络来收集整个建筑物的信息。通过将占用感测与温度,空气质量和环境的其他方面的监控相结合,传感器网络代表系统的眼睛,鼻子和指尖。凭借整个建筑的占用和环境条件的知识,智能管理系统还可以通过控制防火阀等安全设备,并在紧急情况下提供有关居住者行踪的准确信息,帮助提高安全性和安全性。

  就占用感测而言,已提出了许多技术。这些包括基于视频的技术以及被动红外(PIR)或超声波检测。斯坦福大学的研究人员已经展示了如何使用一系列智能摄像机来检测房间居住者的存在和位置,从而调整各个灯的调光以优化能量消耗,同时为每个乘员提供充足的照明。为了保护隐私,一旦完成分析,就会删除摄像机的视频信息。

  PIR传感器依靠运动来检测占用情况。因此,传感器容易受到在传感器视场内移动的非人物的误触发。另一方面,如果乘客一直坐着或站得非常静止,传感器可能错误地指示房间未被占用。

  Panasonic凭借其NaPiOn系列传感器克服了这些挑战,这些传感器有多种不同类型,可提供各种检测特性。 EKMC1601111是一款通用传感器,其他选件包括AMN32112,经过优化,可检测更小的运动。 EKMC16031111提供另一种选择,可提供长达12米的扩展探测范围。这些探测器为设计人员提供了进一步的优势,例如高密度嵌入式电路设计,集成放大器,简化了外部电路(图1),以及1A的超低电流消耗,可用于超低功耗或无电池传感器。

  无线网络可能是智能建筑市场的首选解决方案。与有线替代方案相比,无线技术可以更轻松地进可以在不干扰现有结构的情况下安装无线传感器,这对于可能不希望或在某些情况下不允许进行修改的旧建筑物尤其有用。市场分析师ON World预测,到2023年,无线传感器网络将负责智能建筑系统的大部分增长。该报告于2013年底发布,也表明70%的无线传感器网络出货量将与HVAC相关联和照明控制。

  自供电无线传感器在设备的整个使用寿命期间无需更换电池,从而提供更大的自由度。无线适用于此类应用,并针对具有超低功耗的无线设备进行了优化,例如纯电动传感器,仅使用从周围环境收集的能量。 EnOcean开发了一套与ISO/IEC 14543-3-10低层(图2)配合使用的设备配置文件,并确保来自不同制造商的兼容产品之间的互操作性。传感器制造商可以使用EDK350U等开发套件快速开始采用EnOcean技术开发自供电无线传感器。该套件包含软件工具,API,编程板和一系列模块,可用于构建和连接各种传感器和执行器。

  智能建筑系统的开发人员,他们不希望他们投入宝贵的资源建造自己的自供电设备,可以选择基于EnOcean技术的即用型传感器系列,金沙,例如Thomas Research Products的ZenNet Lighting Controls。 TWO-WL-W占用传感器由来自天然室内灯的太阳能供电,并采用PIR运动传感器。检测到移动时,传感器向连接的设备发送消息。有许多镜头可以帮助优化PIR的响应。可提供壁挂式或天花板式配置,ZenNet系列还包括无电池摇臂开关和智能继电器。

  在当今能源敏感的世界中,智能建筑管理系统为商业化提供了明确的价值主张业主及其租户。虽然较低的水电费是一个重要的吸引力,但诸如改善舒适性和安全性等额外好处进一步增强了这些系统可以提供的价值借助聪明的软件,明天的建筑管理系统可以提供更高的效率,便利性和舒适性,但前提是它们可以依赖于他们的眼睛,耳朵和手指:传感器可以识别人们的位置以及他们在任何环境中遇到的环境条件白天或黑夜。

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