电子传感器网络技术在智能建筑中的应用

电子传感器网络技术在智能建筑中的应用

发表时间：2018-09-18T11:56:08.333Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：邓易偲

[导读] 摘要：电子传感器网络技术涉及到智能建筑的安防应急、定位以及消防等自动监控与预警，在智能建筑工程的弱电以及自动化系统中具有独一无二的低位，智能建筑中电子传感器的设计和应用，决定了建筑的智能化程度。

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摘要：电子传感器网络技术涉及到智能建筑的安防应急、定位以及消防等自动监控与预警，在智能建筑工程的弱电以及自动化系统中具有独一无二的低位，智能建筑中电子传感器的设计和应用，决定了建筑的智能化程度。在本文中，主要探讨电子传感器网络在智能建筑中的应用范围、传感器种类及其常见的传感路由、监测方法，以供智能建筑在传感器网络的安装布线技术作为参考。

关键词：智能建筑；传感器网络；安防应急

引言：随着我国建筑行业的不断发展，建筑的智能化程度越来越高，物联网、云计算、传感器网络等先进技术正在逐步融入到智能建筑中，智能建筑与传统的建筑存在着越来越大的差异，其主要区别点在与物联网中的电子传感器的应用普及[1]。“万物相连万物生”的观念正随着智能行业的发展慢慢的深入人心。如何优化和改善智能建筑中的电子传感器的安装技术已经成为建筑界和电子信息领域相关的行业的热点问题和各项相关研究的重要课题[2]。

一、电子传感器网络在智能建筑中的应用范围

智能建筑中的电子传感器网络中的传感芯片的应用范围包括监测建筑中的各项环境条件，如烟雾、温度、湿度、震动、压力等。

智能建筑的电子传感器网络的应用技术多种多样，综合了通信技术、计算机技术、安防应急信息技术、网络拓扑技术等电子软硬件技术，基于此类技术作为支撑进行各种智能应用开发[3]，实现自动化传感路由、监测方法，让智能建筑内部的各个部分的安全防范、路由以及消防等自动监控与预警，具体的应用范围如下：

1、实时的进行安全监控、根据传感器的差异监测各种问题和发出预警或自动控制

随着高层建筑和大面积建筑的高速发展，建筑的内部结构越来越复杂，而随着建筑结构的日趋复杂，智能建筑内部的各种安全隐患等问题故障发生也越来越多，而智能建筑的电子传感器网络应用技术中采用的传感器实时采集-智能判断-自动控制/实时预警的三层模式能够很好的处理这项问题[4]，减轻对于建筑安全管理的作业人员的工作负担。其工作模式为是通过对建筑中的传感器网络进行实时监控和及时反馈智能化处理后的信息到建筑监控中心，并且能够实时的向用户推送数据，进行不间断的对建筑物中的各种数字化信息进行不间断监测与自动控制，通过自动化系统进行自行启动安防应急自动化机制，从而保障智能建筑中的自动控制、安防应急等问题。

2、在智能建筑中的应用

智能建筑的应用主要包括三个方向：火/水灾报警、安全防范、应急联动。通过电子传感器网络的应用，智能建筑的智能水平更提升上了一个里程碑式的发展。

在火/水灾报警方面，主要是通过电子传感器网络的应用，首先将光纤光栅传感网络应用于建筑工程的建筑材料中，光纤光栅传感网络具强大的感知能力，能够实时的感知建筑的内部环境中的各项物理量、化学量参数的细微变化并且具现化到智能系统中体现出来。

在安全防范方面，电子传感器网络还能够通过压力传感器、光学传感器以及声控传感器网络进行安全防范预警，提升建筑中的安全水平、强化治安。

在应急联动方面，电子传感器网络能够通过应急自动化系统实时应急预案，通过自动控制功能以及传感器网络感知到数据进行应急联动，应急系统以传感网络为基础进行有机互动。

二、智能建筑在传感器网络的安装布线技术

1、电子传感器网络的布线施工技术

目前的智能建筑系统是采用具有高频率的高水平处理能力的微处理器通过通信网络对整个建筑物的空调、温控、电控、水控、闭路电视、通信线路等设备进行实时测量、监视和全面监控，实现最优化的管理，随时建筑的状态信息及物理量和化学量的变化的基本信息。

电子传感器网络布线的拓扑结构有总线型拓扑、环形拓扑、树形拓扑、星形拓扑、混合型拓扑以及网状拓扑等拓扑结构。其中星形结构、网状拓扑、总线型拓扑是三个最基本的拓扑结构。在传感器网络的布线中，使用最多的是星形结构和网状拓扑。

电子传感器网络参照综合布线标准（TIA/EIA 570-A）设计。TIA/EIA 570-A标准主要提出有关布线的新等级，主要应用支持烟雾、温度、湿度、震动、压力等等传感器通信服务，该标准主要规划于单个的建筑及多个的建筑群等。

电子传感器网络布线的优点是为能够集中管理智能建筑的各种功能应用，支持视频、语音、数据通信及物理量和化学量的监控感知信号传输，扩展性良好和易于统一管理，智能建筑的管理及降低运行费用，提供给使用者更舒适的居住环境、办公环境和生活环境。

2、电子传感器网络结构与通信协议

传感器网络通常采用的测量元件有各种型号的温度传感器、流量传感器、湿度传感器、电磁传感器、光学传感器、液位传感器、压力传感器等网络，包括各类温、湿、压力、流量、电量传感器。

传感器网络一般在智能建筑的系统中主要采用WiFi、Zigbee、蓝牙等无线通信协议。无线网络的射频信号可以轻易地通过墙壁，不容易被障碍物挡住。无线信号的覆盖范围可达100m，且耗电量低。室内30m范围内的覆盖距离是无线网络的射频极限，具体的覆盖范围随着不同介质具有不同的信号衰减的距离，大于此范围则无线信号易被同频干扰。

在目前的无线传感器网络设计中，应用最广的技术是ZigBee无线通讯协议技术，ZigBee技术为IEEE802.15.4标准的通信技术，为中短距离与低功耗的无线网络通讯技术，它使用的频段是全球通用的2.4GHZ。

ZigBee无线技术有如下优点：

• 通讯数据的传输速率低：带宽的范围值的区间为10～250kbps；

• 功耗与成本低：由于工作的平均周期比较短，且在闲时可自动切换为休眠模式，所以所需要的功耗较低。此外，ZigBee的协议简单所以容易移植，扩展性好。

• 网络容量大：ZigBee无线技术的网络结构包括星状拓扑、树状拓扑和网状拓扑其中任意一种拓扑结构。 • 迟延短：ZigBee技术的迟延的区间范围为15～30ms，ZigBee可以应用在故在实时性高的领域。