无源无线传感器在绿色节能建筑中的应用
时间：2010-11-05 阅读：2487
作者：SL-TECH
北京士联科技发展有限公司
德国THERMOKON传感技术有限公司北京特约经销商
概述
近些年绿色节能环保建筑的理念越来越得到广泛的推崇，尤其是欧美地区已经出现了许多绿色节能建筑，并且对现有的传统建筑大量实施绿色节能改造工程。
现代楼宇自控领域多采用BEMS系统（楼宇能源管理系统）达到降低建筑能耗的目的，然而建筑的开销不仅仅局限于水、电、热等传统能源的消耗，还包括线缆的铺设、电池更换等设备维护带来的开销，当然还包括发电供热等过程中所产生的硫、二氧化碳等污染物，废弃电池产生的有害化学物质，而这些污染物、废弃物的排放、处理仍然会产生开销。
建筑物的大量开销每年带来的高额费用是国家、企业的大包袱，所产生的污染物、废弃物则是公民乃至人类的大包袱。因此绿色节能建筑工程的改造实施迫在眉睫，对国家、企业以及整个社会都有着重大的意义。
无源无线传感器
无源、无线是构建绿色节能建筑，实施绿色节能改造工程的重要技术手段，这项技术的运用从根本上降低了建筑开销，而不仅仅是采用BEMS系统带来的能耗控制，无源无线楼控系统的使用将大量减少线缆布设、金属使用、电池更换、污染物排放所带来的建筑开销。
无源无线传感器是无源无线楼控产品的基本构成单元，它的成功运用得益于不断发展并成熟的能量收集技术，使我们能够充分利用日常生活中室内的光线能量，人体活动的机械能量等为我们的楼宇自控服务，实现无线控制的目的。
采用无源无线传感器后，以往需要耗费许多繁杂的工作，如布线设计、铺设线缆等将变得多余，可以节省大量的安装材料和安装时间，从而使系统安装的费用大大降低。
基于无源无线传感器的楼宇控制产品种类繁多，目前国内这方面的成熟产品还没有出现，本文中将以德国thermokon公司生产的各类无源无线楼控产品为例，阐述无源无线传感技术在绿色节能建筑中的应用。
基于无源无线传感技术的楼控产品目前大体上分为以下几类:
1、信号发射器
2、信号网关
3、可编程控制器
4、信号中继器
5、定时器
6、开关量I/O模块
7、带有总线通信功能的室内控制器
1、信号发射器
信号发射器包含了各种无源无线开关面板、温湿度传感器、光照度传感器、人体活动传感器、门窗传感器，这些设备的能量来源于各种机械能以及光能，在它们的内部安置了可以将微弱光线、微弱机械动力转换为电力并存储起来的器件，不需要电池、电线供电便可以工作。
当信号发射器（开关面板等）感知到外部事件时，如按动、温湿度变化（可设定临界值）、光照度变化、物体移动、门窗开关等，便会将事件消息组织成信号，并通过无线的方式送至接受设备，使处于待命状态的信号接收器作出相关决策（如关闭/开启照明设备、供暖设备、门窗、通风等）或应答（如返回控制信号）。
因此无源无线信号发射器在楼控系统中的角色便是感知外部事件，生成标准信号并传出。
下面列出了一些典型的基于无源无线技术的传感器，属于信号发射类产品，它们均产自德国，由Thermokon公司制造。
无源无线温湿度传感器
无源无线亮度传感器
无源无线门窗传感器
人体活动传感器
2、信号网关
在大型节能建筑中，跨界传输是不可避免的，如不同办公区域、楼层，甚至不同厂家的设备，当要进行跨界通信时就需要有一个可信赖的中间设备来处理这些跨界通信事务，此时基于无源、无线传感技术，且支持多种楼宇自控标准协议的信号网关便显得尤其重要，它接受来自无源无线发射器传出的无线信号，并通过如KNX、MODBUS、以太网、RS485/422等总线及传输介质，将信号传递到更远的楼控节点。
因此无源无线信号网关在绿色节能建筑中起着处理跨界通信事务的角色。
下面的信号网关产品均产自德国，由Thermokon公司制造
带有LON通信接口的网关
带有KNX/EIB通信总线功能的网关
带有多种总线通信接口的网关
带有以太网通信接口的网关
3、带有总线通信功能的室内控制器
前面提到过，大型建筑中不可避免的要进行跨界通信，尤其是不同厂家设备间的通信，因此带有多种总线通信功能的设备就显得尤其重要，在智能楼宇自控系统中，经常用到各种室内控制器，对环境温度、湿度、光照度、通风进行有效控制、调节，而支持多种总线通信标准的室内控制器在楼宇自控系统中可以发挥巨大的作用，当不同厂家的控制器都遵循某一种或几种通信标准时，便可以进行无缝的通信，的配合在一起协同工作，下面图中示出了德国Thermokon公司生产的部分室内控制器，它们均支持多种总线通信标准，如KNX/EIB、Modbus、LonMark等等。
历史建筑的绿色节能改造工程实施
（维也纳国家歌剧院）
另外值得一提的是，在一些古建筑的改造过程中，传统的布线安装将会对其造成历史价值以及视觉上的破坏，因此全无线的传感器将为历史建筑的改造提供一种的解决方案。
实际绿色节能改造工程实施案例
德国慕尼黑机场
英国雅士谷赛马场
德国德累斯顿国家歌剧院
西班牙马德里商务区
在高57层（236米），占地75200平方米的西班牙马德里商务区的四栋大型商业建筑中，采用了德国的无源无线传感器设备，共使用了4200支无源无线开关面板。
THERMOKON无源无线开关面板
1、仅电线就节省31.5公里长
2、节省使用了1.26吨金属铜、3吨PVC
3、节省21000支电池
4、年耗电量节省520000度
5、减少了几千吨二氧化碳排放量
而这全部仅仅是4200支无源无线开关面板所发挥的作用，如果整栋大楼全部采用无源无线楼控产品的话，上面的节约项目要全部乘以3。
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