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1、2018/9/20,1,智能楼宇,小组成员: 刘文磊张相田宋新超,2018/9/20,2,传感器在智能楼宇安全性中的应用,智能楼宇或智能建筑（缩写IB）是信息时代的产物，是计算机及传感器应用的重要方面。智能楼宇包括五大主要特征：楼宇自动化（BA）、防火自动化（FA）、通信自动化（CA）、办公自动化（OA）、信息管理自动化（MA）。,2018/9/20,3,对智能化建筑的要求,人们对智能化建筑的要求包括以下几个方面： 1）高度安全性的要求，包括防火、防盗、防爆、防泄漏等；2）舒适的物质环境与物理环境；3）先进的通信设施与完备的信息处理终端设备；4）电器与设备的自动化及智能化控制。智能楼宇采用网络
2、化技术，把通信、消防、安防、门禁、能源、照明、空调、电梯等各个子系统统一到设备监控站（IP网络平台）上。集成的楼宇管理系统能够使用网络化、智能化、多功能化的传感器和执行器，传感器和执行器通过数据网和控制网连接起来，与通信系统一起形成整体的楼宇网络，并通过宽带网与外界沟通。,2018/9/20,4,集成的楼宇管理系统能够使用网络化、智能化、多功能化的传感器和执行器，传感器和执行器通过数据网和控制网连接起来，与通信系统一起形成整体的楼宇网络，并通过宽带网与外界沟通。 本部分所讲的是安全性的要求，包括防火、防盗等；,2018/9/20,5,智能化建筑中的传感器,活动物体 传感器,烟雾传感器,二氧化碳
3、 传感器,温度传感器,火焰传感器,总 线,终端,控制对象,2018/9/20,6,家居防盗,2018/9/20,7,系统结构,系统采用1-Wire 总线将温度、烟雾浓度以及由红外传感器采集到的探测区域的数字信号传送到单片机中, 单片机系统通过RS-232/ 485 接口与PC 主控制器相连。其中, 温度是由单总线智能温度传感器DS18B20 测得, 并以数字形式直接输出; 烟雾量由反射式光电感烟探测器测得, 并通过A/ D 转换器DS2450 采集处理后输出；探测区域的数字信号的采集由热释电红外线传感器HN911完成。数字信号的处理以及对从机的管理均由单片机完成, 显示以及远程监测是由PC 机
4、完成, 可视化模块采用LabVIEW图形编程开发平台, 实现监测场所的虚拟再现。其系统结构如图1 所示, 图1 中仅标出4个测量点, 实际应用时可将更多的单总线器件挂接到总线上。,2018/9/20,8,2018/9/20,9,一、火灾监视、控制系统,火情、火灾报警传感器主要有感烟传感器、感温传感器。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
5、、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。 这里所用到的是温度传感器和烟雾传感器，我们将对这两种传感器进行介绍。,2018/9/20,10,火灾与报警,2018/9/20,11,火灾报警联动控制器,火灾报警联动控制器能将智能楼宇的灾情自动传送到消防部门的计算机系统中。,2018/9/20,12,火灾感知传感器及玻璃球洒水喷头,烟雾传感器,当发生火灾时，温度升高使玻璃球爆裂，高压自来水自动喷出。,2018/9/20,13,温度检测,温度检测采用的DS18B20 是美国DALLAS半导体公司生产的单总线智能温度传感器
6、, 采用数字化技术能以数字形式直接输出被测点温度值。测量范围是- 55-+125,一般分辨率为0.5度。DS18B20 在使用中不需要任何外围元件, 全部传感元件及转换电路封装在一起, 外接3 个引脚分别为电源端VDD、数据传输端DQ 和接地端GND, 其独特的单总线接口方式, 在与微处理器连接时仅需要一条线即可实现双向通讯,适配各种单片机或系统机。,2018/9/20,14,烟雾探测,烟雾浓度探测电路原理框图, 如图2所示。采用的是反射式光电感烟探测器, 该探测器的光学暗室内装有发光器件和受光器件, 在正常情况下, 受光器件接收不到发光器件发出的光, 不产生光电流。火灾发生时, 烟雾进入光学
7、暗室, 烟颗粒使发光器件发出的红外光产生散射, 散射光被受光器件接收, 使受光器件的阻抗发生变化, 产生光电流, 从而实现了将烟雾信号转变为电信号的功能。发光器件采用红外发光二极管, 受光器件采用半导体硅光电管, 均工作于930 nm 红外波段。,2018/9/20,15,2018/9/20,16,当进入光学暗室的烟雾浓度增大时, 烟颗粒对红外光线的散射就越强, 相应的光电接收二极管接收到的散射光也增大, 因此光电二极管的光电流强度反映了进入探测器内部的烟雾量的多少。烟雾浓度的变化引起光电接收管输出脉冲信号幅度的变化, 烟雾浓度越大, 接收管接收到的散射光越强烈, 其输出脉冲信号幅度也越大,
8、信号放大电路采用微功耗、低噪声放大电路, 将烟雾反射的光信号放大到足够的幅度, 经过滤波电路滤除高频噪声,输出与烟雾浓度成正比的电压信号, 将输出端送DS2450, 进行A/ D 转换, 然后通过单总线协议将烟雾浓度的数字量送到串行通信总线。,2018/9/20,17,防盗系统设计,防盗系统主要有热释电红外线传感器探头模块。 工作原理 人体都有恒定的体温,一般在37 C ,所以会发出特定波长10m左右的红外线,热释电红外探头就是靠探测人体发射的10m 左右的红外线而进行工作的。,2018/9/20,18,人体发射的10 m 左右的红外线通过菲泥尔透镜增强后聚集到红外感应源上.红外感应源通常采用
9、热释电元件,这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生报警信号。这里介绍一性价比较高的热释电红外线探头模块HN911。,2018/9/20,19,热释电红外线探头的特性如下: (1) 探头是以探测人体辐射为目标的,所以对波长为10m 左右的红外辐射必须非常敏感。 (2) 为了仅仅对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔透镜,使环境的干扰受到明显的抑制作用。 (3) 热释电红外线传感器包含2 个互相串联或并联的热释电元,而且2 个电极化方向正好相反,环境背景辐射对2 个热释元件几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵
10、消,于是探测器无信号输出。,2018/9/20,20,(4) 一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是2 个热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,经信号处理而报警。 (5) 菲泥尔滤光片根据性能要求不同,具有不同的焦距(感应距离) ,从而产生不同的监控视场,视场越多,控制越严密。家用防盗装采用HN911的主要原因: 它本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小、隐蔽性好、该遥控报警装置包括红外传感无线发射机和接收及声光报警机两大部分,系统框图如图4所示。,2018/9/20,21,2018/9/20,22,当系统检测到有人处于监测区域超过一定的时间后，会自动把采集到的信息传送给楼宇管理系统。,
