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传感器应用于智能建筑楼宇系统 建筑物也有生命

2013-03-22 10:47
雷本祖
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  一旦无线传感器芯片能够低成本生产,那么将无数此类芯片在设计精良的楼宇基础设施中相连接便具有了一定的可操作性。Ahmed预测说:“最终,我们将可以利用传感器来模仿自然。”正如我们的感觉和神经系统不断向大脑传送信息从而允许我们做出各种决定一样,楼宇管理系统内的处理器可以接受和处理来自成千上万只传感器的数据,并向各种子系统发出适当的指令。

  楼宇管理系统可以通过结合用户信息来执行许多新功能。楼宇用户可以告诉系统一些信息,例如他们什么时候回来,应该使用哪种安全机制,或是哪些房间需要通风等。各类传感器则可以确保管理系统始终了解什么时候抽水马桶需要维修,哪里正在释放腐蚀物质,或者人们聚集在哪里等信息。

  安装于楼宇中的众多传感器通常用于向楼宇传达各类信息。目前,西门子的科学家们正致力于研究如何将传感器的诸多功能集合到一张小巧的芯片上。

  长期以来,传感器因其昂贵的价格而无法广泛应用于楼宇系统。然而,不断进行的大量研究使得如今传感器的体积更为轻巧,价格更为低廉,使用更为灵活,如西门子研发的二氧化碳传感器。

  在位于德国慕尼黑的西门子中央研究院内,物理学家Rainer Strzoda走入他的工作区,想要检查空调系统是否正常运行。然而要完成这项工作,他只需要观察一下安装在墙上的一个小型装置。今天,这个由西门子科学家们研发出的激光传感器原型检测到了400ppm的二氧化碳。

  “如果我们现在所处的环境中只含有380ppm的二氧化碳,那么这将是一个很好的数据。”Strzoda说道,“因为,这个数据表明当前室内的二氧化碳含量仅略高于室外。”剩下的一天里,随着Strzoda和他的同事们继续进行研发及讨论研究结果,室内二氧化碳含量逐渐上升至600–700ppm左右。仅仅由于正在工作的科学家们不断呼吸,室内二氧化碳含量就显著上升。

  事实上,Strzoda和他的同事们所处的环境还是相对较好的。世界上绝大多数办公室和会议室的空气中,二氧化碳含量都超过了1,000ppm。在这样的环境里,人们会开始感到疲劳、不舒服且无法集中注意力。目前,大多数楼宇内仍未安装二氧化碳传感器,不过据Strzoda研究组的负责人Maximilian Fleischer博士预测,这种情况很快将得到改善。他的研究小组研发出许多有关传感器的发明成果,这些发明已被成功地应用到西门子的新产品中。以Fleischer的名字申请的专利多达近160项,他当之无愧是西门子最富创造力的发明家之一。

  当今,用于探测光亮和温度的传感器已经得到了广泛的应用。气体传感器是一种微机电系统(MEMS),这正是目前一项相对新颖的研究。这里的MEMS是由硅芯片和一层氧化层所组成。这些激光传感器仍然处于研发的初级阶段,离上市还有一段时间。

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