浅谈传感器在智能照明建筑中的应用分析

张阿玲

（陕西职业技术学院,陕西西安,710100）

1 传感器技术应用的普遍性与必要性

1.1 传感器应用的背景

我们人主要通过各类感官来感知外界信息，包括视觉、听觉、嗅觉及触觉等。反馈回来的信息通过大脑进行分析判断及相对应的处理应对，人的相关肢体就会根据指令做出动作，这是人类的本能所在。当然，仅仅靠我们的五官感知，信息处理的速度与全面性有很大制约，而且人类感知是有极限的。比如温度，我们不可能区别温度微观的变化。那么这就需要电子设备来帮助及时感知处理。在此情况下，各类传感器应运而生。

如今，传感器技术在现代信息技术中越来越占据相当重要的位置，其在国民经济建设中的作用也越加明显。

1.2 传感器应用的普遍性

具体地说传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。在现代生活工作领域我们可以更多零距离的接触到传感器应用的方方面面。

在工业生产领域，工厂自动化的流水生产线、全自动加工设备以及各类智能化的检测仪器设备，都无一例外地采用了相对应的传感器。传感器的应用不仅使得生产效率大大提高，而且它也减轻了人们的劳动强度，避免了有害的作业侵蚀。

在家用电器领域，传感器应用也非常广泛，如全自动洗衣机、电饭褒和微波炉等。这项技术的应用很大程度上便捷了现代人的生活，使得生活品位越来越高。医疗卫生领域，超声波诊断仪、体温计、电子脉博仪、医用呼吸机、断层扫描（CT）及核磁共振诊断设备，都大量地运用到了传感技术。这些对改善人们的生活水平，提高生活质量和健康水平起到了重要的作用。

除此，传感器技术在军事国防领域的应用更加普遍，各种侦测设备，如红外夜视探测、雷达跟踪、武器的精确制导等等，设想如果没有传感器，国防将面临很大困境。在航天领域，传感器应用于空中管制、导航、飞机的飞行管理和自动驾驶，仪表着陆盲降系统方面。而设若没有传感器，人造卫星的遥感遥测那是不可能实现的。

1.3 传感器应用的必要性

无论在哪个方面，传感器都成了人们获得信息的重要器件。作为信息技术的三大支柱之一，传感器成为了现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集手段，更是微电子技术改造传统产业的重要方法，对提高经济效益、科研成果及生产技术的水平有着举足轻重的作用。

传感器作为一种新型科技，其技术水平的高低直接影响了信息技术水平，同时它还很大程度上影响信息技术的发展与应用。目前，传感器技术已渗透到科学和国民经济的各个领域，在工农业生产、科学研究及改善生活质量等方面，起着越来越大的作用。尖端科学和新兴技术再发展更是需要传感器技术来装备，计算机的推广应用，离不开传感器。传感器与计算机相结合，俨然成了一个时代进步程度的象征。从人类的发展需求及生活追求上来说，传感器已经成为科技领军时代不可或缺的一部分。应用传感器，工作生活更加便捷，更加高端化。因此，传感器应用非常有必要，且适应生活的传感器研究更是势在必行。

2 智能照明系统构建的时代意义

当今世界经济逐渐全球化，而区域经济也呈现出一体化的模式。随着对物质精神生活的不断追求，人们对工作和生活环境的要求越来越高，尤其是在灵活性、高效性和舒适性方面体现较为明显。这种意义上，传统的工作及居住住所已然不再适应，智能化建筑，智能化小区，智能化家居等适时而生。在此基础上楼宇自动化、通信自动化、办公自动化、家庭自动化等各种自动化系统不断出现。建筑对照明的要求也变得越来越高，传统的照明技术受到了时代的强烈冲击，越来越被时代所淘汰，不能适应当今时代低碳节能的要求。而现代照明技术发生了深刻的变化，以传感器应用为主要特征的“智能照明”技术随之出现，并迅速地向前发展，以致形成照明技术发展的一个重要趋势。

3 传感器技术在智能照明建筑中的应用。

3.1 传感器技术在智能建筑中的应用效果

新型传感器应用的楼宇智能化已经成为当今建筑发展的主流技术，它的服务范围涵盖极广，从空调系统、消防系统到安全防范系统以及完善的计算机网络和通信系统。建筑中，智能化的照明系统优越性越来越明显，它在智能建筑中的应用越来越广泛。其应用效果如下：

(1）照明控制智能化。

智能照明建筑采用智能化的照明控制系统，使得照明系统工作进入完全的自动状态，系统一直沿着若干预先设定的状态及指令进行工作。而这些工作的状态会在规定的时间内适应周围环境的需求而自动变换。例如，当天色渐晚，光线已然不能满足过客需求，系统将自动进入夜间工作状态，并自动调节各区域灯光亮度。而且，无人区域的灯光将在系统探测功能的指挥下自动关闭，并将人行区域的灯光调至最合适的亮度。在遇到特殊需要的时候，通过预定编程我们还可以改变各区域的光照度，以适应来自各种场合的场景要求。

(2）节能效果明显化。

以传感器为主要构成部分的智能照明控制系统，其使用了先进的电力电子技术，可进行最自如的智能调光。针对许多灯具如白炽灯、日光灯，配以特殊镇流器的钠灯、水银灯、霓虹灯等，室外光较弱时，室内照度则自动调亮；室外光较强时室内照度会自动调暗。据抽查性对比，一般的办公大楼节能效果可以达到40%以上，一般的商场、酒店、地铁站等节能效果也能达到25%—30%。

除此，智能化的照明管理系统采用的是设置照明工作状态的方式，不仅提高了管理水平，而且还减少了不必要的维护费用。

3.2 智能照明建筑中的传感器技术应用

3.2.1 智能照明系统原理。

简单地以下图单片机为例，说明传感在智能照明系统中的特殊地位。该装置由各类信号（光信号和人体信号）、采集装置、控制装置、接口电路等构建的智能化照明装置系统。建筑楼道在开灯的条件下，智能照明系统会采用适当的传感器检测出人体是否存在，从而匹配电路检测环境下合适光的强度。这些人体的存在信号和环境光的强度信号的识别和智能判断，将信息打包送到单片机。单片机再根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作。没有检测到人体存在，灯会自动调整为处于熄灭关闭状态。反之，系统会自动打开照明装置。这样既做到了照明控制，又达到节能的目的。

图1 智能照明控制系统流程图

根据上图系统控制流程，通过各组件配置，可以得到如下系统的硬件结构图：

图2 智能照明系统硬件结构

3.2.2 传感技术在智能照明建筑中的应用实例

智能照明系统根据实际的照明需要，利用照明接触器、传感器技术在各类建筑物内外安置高效节能灯具。它通过智能地选取应有照度水平，以达到良好的节能效果。采用传感技术构建智能照明系统后，可以通过对自然光进行调节，以加强自然光对建筑光环境有利的作用。

近年来，人们对建筑照明提出了更高更深的要求，尤其是灯具节能和科学管理方面。而典型地，现代校园的建设，非常契合网络时代的是，同样引入了智能化的概念。下面以校园中的智能照明控制为例简叙传感技术的融入与应用。

在国内外，有许多工程实践在楼宇自控（BA）、景观照明领域取得成果。尤其是新型大学城的设计构建，也必将采用楼宇自控的设计原则，遵循传感技术智能应用的设计思路。其目标真正突出控制系统“照明智能化、管理科学化、能源节省化、运营便捷化”的特点。在运行方案上，使用“合理细分控制回路，合理设置回路”的控制方式。

下面是大学校园照明控制系统的基本组成部分

1）主控中心。学校需要设立主控室，系统将通用计算机作为主控中心，通过RLINK通讯装置与网络实现通讯。在计算机上主控方可直接实现编程，监控，故障报警等功能。局域网上的计算机也可以通过主控中心实现监控功能。

2）RLINK通讯装置。它是主控中心与系统网络各单元的通讯枢纽，自动实现RS485／RS232信号转换，并且具备了系统自诊断功能和自动故障报警功能。

3）照明控制器。智能照明控制系统的核心部分，由控制模块电路、驱动模块电路、照明专用自锁继电器组成。每个照明控制器均可独立工作，也可以由计算机中心控制。主控中心停止工作或通讯中断不影响控制器的正常运行。控制器有多种规格，单个控制器最多可控制48个回路。一个系统内最多可连接500个控制器。

4）可编程开关。智能的弱电开关，有1-8键等各种规格，开关本身使用24V安全电压，不会有漏电的危险，开关操作时也不会出现打火和拉弧，确保安全。可编程开关上的每一个按键所控制的回路均由计算机编程设定，单键可控制多个回路，可根据情况变化随意更改组合，使用起来灵活、方便。

5）动态传感器。利用红外线或超声波的原理，自动识别房间内是否有人存在而给控制器发送信号，实现“人来灯亮，人走灯灭”的动态控制功能。

6）照度传感器。核心部件是光电耦合器，通过感应外部自然光源的照度来调节室内照明的亮度，实现智能探测和智能调节的功能。

7）电话通讯装置。电话控制所需的附加设备。用户直接拨打电话，根据提示音操作，控制照明开关。

[1]《智能与绿色建筑文集》 智能与绿色建筑文集编委会，中国建筑工业出版社，2004.

[2]《基于单片机实现智能照明控制系统的设计》贾正松.2009.

[3]《建筑中智能照明系统的使用》 王建中.2012.06

[4]《传感器与现代检测技术课程设计》百度文库 2012