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楼宇自控系统传感器的应用浅析

摘要： 本文通过例举了几个楼宇控制中典型传感器的选型及安装来说明传感器在整个楼宇控制系统中占有不可忽视的地位。
关键词：智能建筑、楼宇控制、数据采集、测量、准确控制

智能建筑是用通信技术、信息技术和控制技术，按照系统工程原理将建筑物有机地结合起来，通过对建筑设备系统的自动监控和信息资源的有效管理，向使用者提供智能的综合信息服务，使其获得舒适、高效和便利的建筑环境。
在智能建筑中，节约能源是最重要的问题之一。为了实现智能建筑节能，需要构建网络去感知建筑物中各项设备的当前工作状态和工作环境，并将感知的信息及时地发送至中央控制系统，从而对建筑物中的机电设备进行合理控制，在满足人的各项基本需求情况下，使得建筑物总能耗最小。
1、关于传感器
楼宇自控系统作为智能建筑系统的一个重要组成部分，它利用数据、状态采集设备（传感器）、电动执行机构和阀门等前端设备和现场控制器（DDC）、通讯路由网络、计算机、监控软件等构成一个对建筑物（或建筑群）内的电力 、照明 、冷热源 、空调通风 、给排水 、电梯等系统进行集中监视和管理的系统，实现对各系统的机电设备进行自动控制和监视，在满足舒适度及使用要求的前提下，达到节能降耗的基本目的，而且也为业主节省了人力物力。在楼宇自控系统中，要实现各种预期的功能，数据采集的合理性、准确性和精确性至关重要。
国家标准《传感器通用术语》GB/T7665-2005中对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。因此传感器的种类和量程选择、安装位置及精度选择正确与否都将影响我们整个系统的合理运行与正确控制。
目前楼宇自控系统中常用的传感器有如下几种：
l 温度和湿度传感器——检测空间环境、工作介质等的温度和湿度值；
l 压力/压差传感器压差开关——检测空间环境、工作介质等的压力值或压力状况；
l 流量传感器——检测工作介质的瞬时流量和累计流量值；
l 空气质量传感器——检测或量化空间环境的空气质量值或浓度值。
l 液位传感器——检测水箱、水池等容器的液位情况。
另外，还有一些对机电设备和建筑物进行保护的传感器，如：防冻开关、漏水传感器等。

2、在传感器实际使用中常见的问题或错误
传感器对于楼宇自控系统的重要性不言而喻，但在工程实际中，经常会出现各种偏差或错误，导致系统测量的环节出现各种问题。
2.1传感器的量程选择问题
传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。
传感器量程的选择遵循在允许的测量范围内，量程越小越好，以保证其工作在线性范围内。
我们对水管压力传感器的量程的选择，不同类型的建筑物（厂房、办公楼），由于总体高度不同，水泵前端的压力供给差距很大，但大多数情况下，却选用了同种规格的传感器，由此导致实际所测值不在其线性范围内，使得系统测量精度下降，从而影响控制精度。
对于空调系统常用的压差开关，不同位置的压差开关量程也应有所不同。如压差开关应尽量选择较小量程，用于过滤网的按照过滤网堵塞压差选择，而用于监视风机运行状态的应按照机组全压和传感器最大可承受压差选择，否则将无法正常的提供风机运行状态给控制系统，造成系统的状态监视不正确。但如果选择的压差开关量程过小，超出它最大限制压力，还会造成传感器的损坏。
2.2传感器的安装位置问题
在楼控系统中安装位置不准确会给我们的系统带来错误的判断，从而影响系统的正常运行，更有甚者会带来直接的经济损失。
（1）防冻开关的安装
比较典型的是防冻开关的安装。在工程中由于防冻开关安装错误而发生的故障很多。无论工程中防冻开关安装位置正确，但是安装方法不对，还是安装方法正确、安装位置错误都会给我们的系统造成不必要的干扰。
防冻开关毛细管必须安装在加热盘管的下游距离热交换器约5厘米处， 如果安装在热盘之前会经常误报警，而通常防冻开关会跟风机、水阀有联锁关系，防冻报警时，系统会关闭新风阀、停风机、水阀开至最大，由于防冻的误报警，所以导致风机无法正常启动。其安装图如下所示：

如果安装时不使毛细管均匀的贴在盘管表面，容易使没有防冻监测部分的盘管发生冻裂的危险。
（2）风道温湿度传感器的安装
风道温湿度传感器的安装要注意：如果有混风静压箱混风段气流比较稳定， 风道温度传感器应根据风道尺寸选择适合长度安装在风道上， 而不是安装在空调机组上。风道温度传感器应避开风管死角位置和蒸汽放空口位置，如果工程中把传感器安装在死角位置和蒸汽放空口位置，测得的环境温度值不能代表大环境的温度，从而通过该值与预先设定的温度值进行比较后去进行PID调节水阀，导致其他地方空间温度过冷，失去了通过自动进行空气调节而使空间达到舒适温度的目的，也浪费了能源。
（3）电磁流量计的安装
在水路系统上我们常用的电磁流量计，其安装要注意的地方也比较多：
l 电磁流量计应安装在避免有较强的交直流磁场或有剧烈振动的场所。
l 流量计、被测介质及工艺管道三者之间应该连成等电位，并应接地。
l 电磁流量计应在流量调节阀的上游，流量计的上游应有直管段，长度L为10D(D-管径)，下游段应有4-5倍管径的直管段。
l 在垂直的工艺管道安装时，液体流向自下而上，以保证导管内充满被测液体或不致产生气泡，水平安装时必须使电极处在水平方向，以保证测量精度。

除此以外，我们在实际工程中还要注意即使安装位置正确，但是安装方式也要正确才行，如右图所示，如果不按此图要求安装，而安装在管的底部，一则底部会有沉淀，影响测量的准确度，二则如果水管漏水，容易损坏传感器。
2.3传感器的安装环境问题
针对其安装位置及其工作环境，进行针对性的选型，才能确保传感器的测量准确。
例如，空调机组混风温度传感器选型， 对于没有混风段的空调机组，由于气流不够稳定， 应采用平均温度传感器而不是普通风道温度传感器 ，这样测量出来的值才能准确，根据这个值系统才能进行精确控制。
3、如何正确有效地选择和安装传感器
从上述情况可以看出传感器错误选择或错误安装带来的问题或影响，因此，必须重视传感器的选型，才能充分发挥系统的功能和作用。应从下列方向入手，确保传感器选型和安装的正确性。
l 熟悉产品的特性和性能；
l 熟悉工况的各项相关参数和日常运行情况；
l 加强安装前的技术交底和安装监督；
l 要求工艺设备的安装为传感器预留安装空间和位置。
综上所述，传感器在楼控系统中所占的资金比例不大，但是其在系统中的地位是不容忽视的，是非常重要的一个环节。所以我们在设计时对传感器的选择、在施工过程中对传感器的安装都要非常准确才能使我们的楼控系统达到预期的要求，在满足环境舒适性的各项基本需求情况下，被控机电设备合理、安全地运行，使得建筑物总能耗最小。