传感器技术在工程建筑上的作用和地位

传感器技术在工程建筑上的作用和地位
1、引言
随着传感器技术的发展，它在社会生产、生活的各个方面都有着广泛的应用，建筑工程方面也不例外。

近几年，由于房地产的大量开发，城市里随处可见建筑工地，在房地产泛滥开发的同时，人们对房屋的要求也越来越高，建筑主管部门对工程质量、施工安全和施工过程中污染的排放也抓的越来越紧，因此在检测和控制中传感器被极为广泛的应用。

2、传感器技术对建筑工程的必要性
一来，在工程的建设中，对于工程质量和一些建筑产品寿命的评估，通常都是一些建筑师通过施工图纸和监理单位的跟踪审计来确定工程的质量和寿命，但是这种方法人为的因素太大，质量好坏往往决定于某一个人或一群人的态度，因此评估难以做到准确客观，也容易徇私舞弊。

使用检测仪器就可以很好的回避这一点，仪器可以客观准确的反应建筑材料的质量和寿命，而这种检测仪器就离不开传感器技术。

二来，建筑项目一般体积庞大，内部结构隐藏性好，因此给检测带来了重重阻碍。

比如钢筋混凝土中混凝土的型号和钢筋的强度粗细很难通过肉眼出来，所以只有特定的仪器才能检测出，必须要有传感器技术才能传出内部的信息。

三来，建筑工程项目危险性大，即使现场有安全员和施工防护网等防护设备，但是灾难到来的突发性大，仅靠人为的控制难以保证万无一失，而且现在城市中存在很多高层建筑，高层建筑的消防安全控制不能有半点闪失，因此必须借助传感器来实现实时监测。

再者，建筑施工现场会出现大量的灰尘污染，对此实行控制非常有必要，因此传感器技术也将被广泛的应用其中。

因此，传感器技术能够更客观，更准确的对建筑物进行量化的、自动的、实时的检测和评估，也能够最大限度的减少人为不良因素的影响。

因此，传感器技术对于建筑工程是必不可少的。

3、感器技术在水泥建筑物中测力中的应用
建筑物由于质量的问题或者由于使用时间的延长，建筑物自身会发生一定的形变，形变量的大小对应着压力值的变化，因此，在检测中往往应用压力传感器来测量混凝土的标号。

压力传感器中举一个电阻应变式荷重传感器的例子，电阻应变式荷重传感器的工作原理主要是导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变时，其电阻值也会相应发生变化，这种物理现象称之为电阻应变效应。

当有外力作用于传感器时，它的工作片产生形变，这种形变对应着电阻值的改变，则电路的电阻也就随之而改变。

当然，对应于电路的电流和电压也就发生了变化。

从有关仪表中读出这种变化就可以知道电阻的改变，也就是知道了这种形变的大小。

建筑物由于质量的问题或者由于使用时间的延长所产生的形变通常用肉眼是无法观察到的，但是对于传感器来说，细小的变化都会使传感器产生很大的变化。

传感器中的应变片在建筑物压力的作用下发生形变，进而引起电阻值的改变。

我们通过相应的测量电路即可把此形变所产生的电阻值的改变量通过电压，电流的信号测量出来。

这些信号的数值与建筑物内部的压力值的变化为一一对应的关系。

我们由此即可通过电流信号知道此时建筑物内部力的变化，也就是形变的程度。

以此度量数值作为我们评估质量的标准和使用年限的准则。

在实际应用中我们不仅只对一点进行进检测，而是对建筑物中的各个点和位置进行全方位的检
测，这样就能及时发现建筑物内各点的性能变化。

4、传感器技术在高层建筑消防安全系统和自动安全监测方面的作用
安全是一个严重的全球性问题，高层住宅建筑发生火灾目前被视为对人的生命最大的威胁之一，因为高层住宅密度增加了悲剧的可能性。

然而，由于人口增长和稀缺的居住空间，建设摩天大楼是不可避免的。

因此，相当多的研究工作都集中在跟踪人的位置，以确定最安全的最快的建筑物的逃生路线。

许多研究人员研究楼宇监控系统或者楼宇自动化设备，如火灾探测器，脑心脏监测传感器和数字连接显示器。

此外，由于接收器定期检查每个火灾探测器的状态，它可以识别出系统中的故障：如火灾探测器故障或开路建筑网关。

4.1、传感器在消防系统中的地位和作用
火灾自动报警系统是消防系统的心脏部分，无论选择什么类型的消防系统，都包括火灾自动报警系统。

火灾自动报警系统由火灾探测器（传感器）、手动报警开关、报警器、警报器等组成。

而在设计中数量最多的产品就是火灾传感器（传感器）。

可见，火灾传感器在在消防系统中具有举足轻重的作用。

火灾传感器（探测器）的作用是：发现火情后，将火警信号转变为电信号，及时报警，被比喻为消防的哨兵，具有自动报警的功能。

根据不同场景的火灾特点，为使传感器适应各种火灾的防护，火灾传感器派生出各种不同类型，常用的有：感烟、感温、火焰、气体或它们的复合型式的传感器。

4.2、不同传感器的应用原理
4.2.1烟雾传感器
烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾报警器内部采用子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。

它在外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。

在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。

一旦有烟雾窜逃外电离室。

干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报警信、息传递出去。

烟雾传感器广泛应用在城市安防、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。

4.2.2温度传感器
温度传感器就是通过监测温度的变化来实现火灾方法的，根据其作用原理分为定温式火灾探测器、差温式火灾探测器和差定温火灾探测器三种。

例如，差温火灾探测器进行原理它由空气管和膜盒以及电路部分组成，当环境温度缓慢变化时，空气管内空气受热膨胀后，能从膜盒的漏气孔泄出，因此不会推动波纹片，电接点不会闭合；当环境温度上升很快，空气管内的空气受热膨胀迅速，来不及从膜盒的漏气孔泄出，膜盒内压力增加，推动波纹片位移，使接点闭合，从而产生火灾报警信号。

4.2.3气体传感器
燃烧产生的可用作火灾报警的燃烧释放气体主要有CO，CO2、CH4、H2、H2O、胺(一NH2)等，目前可以用作探测可燃性气体或火灾燃烧释放气体的气体传感器主要有：半导体气体探测器，红外吸收式气体传感器，电化学传感器以及正在发展的智能气体传感器或电子鼻。

例如红外吸收式气体传感器进行的原理，在正常情况下，发射器发送检测气体对应特定吸收波长的红外光束，经过气体探测室照射到接收器的光敏元上．探
测室可做成吸收以提高传感器的灵敏度并缩短相应时问。

当检测气体进入探测室，接收器接收经由检测室气体吸收衰减的红外辐射能量，从而由红外特微波长得知气体的种类，由气体吸收红外光束能量的强弱得知气体的浓度。

该类传感器只有高抗振能力和抗亏染能力，与计算机相结合，能连续测试分析气体，能够实现自动校正，自动运行的功能。

红外吸收式气体传感器可以检测多种气体，且具有灵敏毒高、气体选择性好、可靠性好、响应速度快等优点。

5、数字化工地监管系统
目前，随着国家政策的引导，城市的发展，各种建设工程规模不断扩大，如何搞好现场施工现场管理，降低事故发生频率，杜绝各种违规操作和不文明施工现象一直是施工企业、政府管理部门关注的焦点。

特别是建筑工地的泥头车事故频发，市民投诉某些建筑工地彻夜加班赶工噪音过大等等，影响交通安全，扰民之余，也严重打击了民众对经济建设的支持信心。

利用现代科技，优化监控手段，实现实时的、全过程的、不间断的监管也成了建筑行业施工管理待考虑的问题，为此，各地方建设局（建委）都明文规定：辖区内的建筑工地必装噪声扬尘、视频监控系统以供远程监控，并录像取证。

而随着科技高速发展，噪声扬尘信号与视频信号相结合，通过互联网宽带或者移动3G 网络传递，可实现远程监控功能。

将这一功能运用于施工现场管理，势必会大大提高管理效率，提升监管层次。

该监控系统的运行，将使施工企业跃上新的管理平台，政府监管力度得到加强，及时有效地掌握现场施工动态情况。

通过智能的监控系统与其他管理系统的结合，为国土、安监等监控管理执法部门提供科学有效的工作依据，提高管理效率、执法和环境安全保障力度。

传感器在监管系统中有着不可替代的作用，因此要想将数字化工地监管系统普及和不断提高，就必不可少的要用到传感器技术，而且还要不断的对传感器进行深入的研究，让它能满足各个方面的需要。

6、传感器发展的趋势
精度方面，为了提高测控精度，必须使传感器的精度竟可能的提高，只有这样，才能适应越来越严格的监测环境。

图像化趋向，相比于数据，图像是更直观的信息，图像信息的发展从一维、二维到目前的三维空间，使之更生动、更靠的反映测量对象。

集成化和多功能化趋向，以后随着监测对象的不断增加，必然需要将不同传感器集成在一个具有不同维面型的传感器上，只有这样，才能在空间不增加的前提下，进行功能的扩展。

智能化趋向，所谓智能化传感器就是将传感器获取信息的基本功能与专用的微处理器的信息分析、处理功能紧密结合在一起，并具有诊断、数字双向通信等新功能的传感器。

7、结论
由上文可以看出传感器在工程建筑上有着不可替代的作用，应用到了建筑项目从开始探测、施工到建成安全防护的各个方面。

但是，传感器的应用领域远不止如此，传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋开发、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。

可以毫不夸张的说，从茫茫的天空，到浩瀚的海洋，以致各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动推动社会进步方面有非常重要的作用。

世界各国都十分重视这一领域的发展。

在不就得将来，传感器技术将出现一个飞跃，达到与重要地位相称的新水平。