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目录 1

第1章 绪论 1

1.1 智能建筑中的传感器：回顾与发展趋势 1

1.1.1 引言 1

1.1.2 智能建筑的发展方向 2

1.1.2.1 减少资源消耗 3

1.1.2.2 最方便和更舒适 4

1.1.2.3 增大微系统技术的影响 6

1.1.2.4 增大新通信系统的影响 7

1.1.2.6 高度集成化的建筑物：未来E-生活智能建筑物 8

1.1.2.5 智能住宅市场的发展 8

1.1.2.7 气动建筑物结构：空气顶盖 10

1.1.3 传感器系统的发展趋势 12

1.1.4 智能建筑中的传感器系统 15

1.1.4.1 能源与HVAC 16

1.1.4.2 信息和传输 16

1.1.4.3 安全和保护 17

1.1.4.4 维护和设施管理 17

1.1.4.5 系统技术 18

1.1.5 参考文献 18

2.1.1 引言 19

2.1. 2 传感器的常规技术指标 19

2.1 智能空调控制 19

第2章 能源与HVAC 19

2.1.3　HVAC传感器要点综述 20

2.1.3.1 温度传感器 20

2.1.3.2 压力传感器 20

2.1.3.3 流速传感器 22

2.1.3.4 湿度传感器 23

2.1.3.5 舒适传感器 24

2.1.3.6 室内空气质量传感器 25

2.1.3.7 室内占用传感器 25

2.1.3.8 烟雾传感器 26

2.1.4 基于计算机观测的HVAC控制 27

2.1.4.1 计算机监视系统 28

2.1.4.2 立体摄像系统的标准化 29

2.1.4.3 光子流速度场的计算 29

2.1.4.4 像素的对应性 30

2.1.4.5 像素点的模糊集 31

2.1.5 基于Internet的HVAC系统的监视与控制 32

2.1.5.1 基于Internet具有图像传输的建筑自动化的基本原理 32

2.1.5.2 BAS网站 34

2.1.6 基于PMV的HVAC控制 34

2.1.6.1 基于舒适控制的组成部分 36

2.1.6.2 控制算法 38

2.1.6.3 计算机仿真 38

2.1.6.4 仿真结果 41

2.1.8 参考文献 43

2.1.7 结论 43

2.2 NEUROBAT——一种利用神经网络的自投运加热控制系统 44

2.2.1 引言 44

2.2.2 控制概念 45

2.2.2.1 方法论 45

2.2.2.2 控制器方块图 46

2.2.2.3 最优控制算法 48

2.2.2.4 应用传感器和NEUROBAT控制器类型 49

2.2.3 控制器性能评价 49

2.2.3.1 仿真研究 49

2.2.3.2 在办公室内的比较测试 51

2.2.4.2 1999～2000加热季节的实验结果 54

2.2.4.1 工业NEUROBAT样机 54

2.2.4 在居民楼实现功能测试的原型样机 54

2.2.5 结论 60

2.2.6 参考文献 60

2.3 空气质量检测与管理 61

2.3.1 引言 61

2.3.2 室内空气中的物质 61

2.3.3 空气质量检测传感器 63

2.3.4 传感器系统与空气质量检测阵列 66

2.3.5 长期空气质量估计的例子 69

2.3.6 二氧化碳检测 69

2.3.7 VOC传感器 71

2.3.8 总结与展望 72

2.3.10 参考文献 73

2.3.9 致谢 73

2.4 基于传感器的能源管理和热舒适 74

2.4.1 推动力 74

2.4.2 控制原理 75

2.4.3 多目标模糊最优化的理论方法 77

2.4.3.1 基本算式 77

2.4.3.2 重要特点 77

2.4.3.3 不同性能指标的加权 78

2.4.3.4 模型方程 78

2.4.4.2 节省指标 79

2.4.4.3 加热温度的最优化 79

2.4.4.1 舒适指标 79

2.4..4　HVAC系统监控的应用 79

2.4.4.4 空气交换速率的最优化 81

2.4.4.5 百叶窗位置的最优化 85

2.4.5 仿真与测量结果 86

2.4.5.1 加热和通风系统的监控 88

2.4.5.2 加热和百叶窗系统的监控 91

2.4.6 结论 92

2.4.7 参考文献 92

2.5 使测量装置可实现的无线和M总线 93

2.5.1 引言 93

2.5.2.1 用户 94

2.5.2 远程读数的益处 94

2.5.2.2 能源供应商与记账服务提供者 95

2.5.2.3 物主与财产管理 95

2.5.3 通过数据总线实现数据传送 96

2.5.3.1 仪表分配器的总线应用和对数据总线产生的要求 96

2.5.3.2 适合于仪表应用的数据总线 98

2.5.3.3 M-Bus总线 98

2.5.4 无线电数据通信 108

2.5.4.1 数据传输与选择过程 109

2.5.5 未来前景 115

2.6.1 引言 116

2.6.2 实现能量分配 116

2.5.6 参考文献 116

2.6 在HVAC系统用于计量和能量费用分配的传感器 116

2.6.3 用于空调费用的分配 118

2.6.4 热量计量仪表 118

2.6.4.1 测量原理 118

2.6.4.2 温度传感器 119

2.6.4.3 流量传感器 119

2.6.4.4 应用 121

2.6.5.2 蒸发式的耗热分配器 122

2.6.5.3 电子耗热分配器 122

2.6.5 耗热分配器（HCAs） 122

2.6.5.1 测量原理 122

2.6.6 读数 124

2.6.6.1 直观读数 124

2.6.6.2 自动仪表读数 124

2.6.7 展望 124

2.6.8 参考文献 125

2.7　HVAC工业中的压力传感器 126

2.7.1 引言 126

2.7.2 主要应用和市场要求 128

2.7.2.1 过滤器、通风机监视及压力控制 128

2.7.2.2 可变空气量 128

2.7.3 硅压力传感器 130

2.7.2.3 小结 130

2.7.3.1 微机电系统的压力传感器（MEMS） 131

2.7.3.2 压力传感器能作为标准的电子元件吗？ 134

2.7.3.3 市场及应用讨论 135

2.7.4 解决方案：用于HVAC应用的一种灵活的模块式压力传感器 137

2.7.4.1 基本概念 137

2.7.4.2 自动调零装置 138

2.7.4.3 工厂标定过程 138

2.7.4.4 传感器元件的特性 140

2.7.4.5 西门子公司的新型阻尼执行器在建筑技术中的应用 143

2.7.5 结论 144

2.7.6 致谢 145

2.7.7 术语解释 145

2.7.8 参考文献 146

第3章 信息与传输 147

3.1 现场总线 147

3.1.1 引言 147

3.1.2 现场总线的定义及其简要回顾 148

3.1.3 现场总线系统的通信基础 149

3.1.3.1 分散与分级 149

3.1.3.2 ISO/OSI模式 150

3.1.3.3 拓扑结构 155

3.1.4 历史状况 155

3.1.4.1 工业网络的来源 155

3.1.4.2 现场总线的发展 157

3.1.5 现场总线的例子 159

3..1.5.1 EIB 160

3.1.5.2　LonWorks与ANSI/EIA709 162

3.1.5.3 BACnet 165

3.1.5.4 EIBnet 167

3.1.6 与Internet有关的现场总线系统 169

3.1.7 现在与未来的挑战 171

3.1.7.1 互用性与外形分布图 171

3.1.7.2 系统复杂性与工具 172

3.1.7.3 管理与即插即用 172

3.1.7.4 安全保护 173

3.1.7.5 驱动能力 175

3.1.8 展望与结论 176

3.1.9 参考文献 177

3.2 建筑中的无线网络 178

3.2.1 引言 178

3.2.2 网络特性 178

3.2.2.1 有线与无线比较 179

3.2.2.2 传感器网络要求 180

3.2.3 现有的和发展中的标准 186

3.2.3.1 网络标准 186

3.2.3.2 有线链接 188

3.2.3.3 无线链接 189

3.2.4.3 数据网络 191

3.2.4.2 安全和遥测技术 191

3.2.4.1 遥控 191

3.2.4 现有的和发展中的无线产品 191

3.2.5 参考文献 192

3.3 现代高层电梯中的传感器系统 193

3.3.1 电梯系统——综述 193

3.3.1.1 功能描述 193

3.3.1.2 电梯中的传感器应用 194

3.3.2 井道信息系统 195

3.3.2.1 控制传感系统 196

3.3.2.2 安全传感系统 198

3.3.2.3 评述当前所用的传感器 200

3.3.3 高层电梯目前的发展情况：新井道信息系统 201

3.3.3.1 高层曳引式电梯的矛盾 201

3.3.3.3 新井道信息系统的技术指标 202

3.3.3.2 运动控制的新挑战 202

3.3.3.4 可供选择的传感器 204

3.3.3.5 对于未来井道信息系统的结论 210

3.3.4 高层电梯的主动调节控制 210

3.3.4.1 推动力 210

3.3.4.2 对主动阻尼系统的要求 211

3.3.4.3 主动阻尼系统的概念 211

3.3.4.4 主动阻尼系统的控制器方案 212

3.3.4.5 用于主动阻尼系统的传感器介绍 213

3.3.5 结论与展望 215

3.4.1 引言 216

3.4 传感座椅和使用分散式接触传感器的地板 216

3.4.2 相关工作 217

3.4.3 传感座椅系统 218

3.4.3.1 概述 218

3.4.3.2 传感器 218

3.4.3.3 压力数据的处理 220

3.4.3.4 静态坐姿分类 221

3.4.3.5 性能评估 221

3.4.4 传感地板系统 222

3.4.4.1 概述 222

3.4.4.3 数据处理 223

3.4.5 未来发展 223

3.4.4.2 传感器 223

3.4.6 致谢 224

3.4.7 参考文献 224

第4章 安全与保护 226

4.1 生命安全和保护系统 226

4.1.1 引言 226

4.1.2 火灾检测 227

4.1.2.1 火情物理学、烟雾悬浮物、气体及火焰 227

4.1.2.2 烟检测原理 233

4.1.2.3 热量／温度传感原理 239

4.1.2.4 火焰检测原理 241

4.1.2.5 多判据／多传感器检测器 242

4.1.2.6 系统概念 245

4.1.2.7 应用概念及标准 247

4.1.2.8 趋势 248

4.1.2.9 标准 249

4.1.3 气体检测 251

4.1.3.1 毒气、可燃气体以及爆炸性气体 251

4.1.3.2 催化装置（颗粒电阻） 252

4.1.3.3 光声电池 253

4.1.3.4 电化学电池 255

4.1.3.5 金属氧化物 256

4.1.3.6 应用概念及标准 257

4.1.4 闯入传感 258

4.1.4.1 无源传感原理 258

4.1.3.7 标准 258

4.1.4.2 有源传感原理 266

4.1.4.3 多传感器传感 267

4.1.4.4 系统概念 268

4.1.4.5 趋势 268

4.1.4.6 标准 269

4.1.5 识别传感 271

4.1.5.1 PIN码 271

4.1.5.2 识别卡的读取方式 271

4.1.5.3 生物读取原理 275

4.1.5.4 卡数据自动处理的概念 277

4.1.5.5 趋势 278

4.1.5.6 标准 279

4.1.6 应急处理 279

4.1.6.1 语音疏散系统 280

4.1.6.2 灭火系统 281

4.1.6.3 报警接收中心 284

4.1.7 信号处理 287

4.1.7.1 智能开发方法 288

4.1.7.2 多决策和模糊逻辑在火情检测器中的应用 289

4.1.8 参考文献 295

4.2　用于数据存取控制的生物统计学鉴别方法 298

4.2.1 引言 298

4.2.2 通路控制 299

4.2.3 生物统计通路控制系统 300

4.2.4 生物统计系统的安全性 302

4.2.5 前景 304

4.2.6 参考文献 304

4.3 智能楼宇中的智能化摄像机 305

4.3.1 引言 305

4.3.2 固体成像技术 306

4.3.3 CMOS成像原理 307

4.3.4 CMOS成像仪实例 308

4.3.5 基于运动检测的简单CMOS用户传感器 313

4.3.6 CMOS成像仪与使用有源照明的基于运动的用户传感器 314

4.3.7 基于形状识别的高级CMOS用户传感器 317

4.3.10 致谢 318

4.3.11 参考文献 318

4.3.8 生物统计传感器 318

4.3.9 结束语 318

4.4 改进结构的现场安全性负载传感 319

4.4.1 引言 319

4.4.2 设备及数据处理 320

4.4.2.1 校准 321

4.4.2.2 传感器配置 321

4.4.2.3 无线通讯设备 321

4.4.3 实验室工作 322

4.4.4 翘起监控 324

4.4.5 现场测量 326

4.4.5.2 工地现场作业的逻辑学 327

4.4.5.1 建筑工地详细说明 327

4.4.5.3 现场数据采集 329

4.4.6 智能化支撑系统的无线数据获取 330

4.4.7 现场使用以及代表数据 331

4.4.8 结论 333

4.4.9 参考文献 335

第5章 维护与设施管理 336

5.1 工业设备的维护与管理 336

5.1.1 引言 336

5.1.2 预测维护及状态监控 336

5.1.2.1 振动 337

5.1.2.3 润滑油分析（摩擦学） 339

5.1.2.2 声波与超声波监测 339

5.1.2.4 红外温度记录 340

5.1.2.5 过程参数监测 340

5.1.2.6 电气测试 340

5.1.2.7 感官检验 341

5.1.3 用专家系统加强状态监测 341

5.1.4 与工厂设备系统的整合 341

5.1.5 维护管理方法 343

5.1.5.1 以可靠性为中心的维护（RCM） 343

5.1.5.2 完全产量式维护（TPM） 344

5.1.6 维护技术未来发展方向 345

5.1.6.2 人类感官传感器 346

5.1.6.1 无线及智能传感器发展 346

5.1.6.3 通过万维网进行的电子维护 348

5.1.7 结束语 348

5.1.8 参考文献 349

5.2 全球范围的设施管理 349

5.2.1 引言 349

5.2.2 设施管理 350

5.2.3 世界范围设施管（WWFM） 351

5.2.4 房间服务器 352

5.2.5 单片PC 354

5.2.6 先进构架 355

5.2.7 安全方面 356

5.2.8 结论 358

5.2.9 参考文献 359

第6章 系统技术 360

6.1 智能建筑中的传感器系统 360

6.1.1 引言 360

6.1.2 智能楼宇中的传感器应用 361

6.1.3 智能楼宇中传感器系统的需求 362

6.1.4 安全及健康用传感器系统 362

6.1.4.1 火情检测 363

6.1.4.2 气体检测 365

6.1.4.3 闯入与人员检测 367

6.1.4.4 健康安全传感器系统 371

6.1.5 用于加热、通风、空调（HVAC）和舒适的传感器系统 372

6.1.5.2 温度舒适性 373

6.1.5.1 方便性和易于使用性 373

6.1.5.3 室内空气质量 374

6.1.6 智能楼宇中传感器系统的未来趋势 375

6.1.7 致谢 377

6.1.8 参考文献 377

6.2 私人家庭住宅中的系统技术 379

6.2.1 引言 379

6.2.2 家庭自动化系统的要求 380

6.2.3 微控制器等级 382

6.2.3.1 实现 382

6.2.3.2 微控制器的选择 382

6.2.3.3 与BCU的总线连接 382

6.2.3.4 通过TP-UART进行总线连接 383

6.2.3.5 与RF-UART的总线耦合 384

6.2.3.6 操作系统ContROS 385

6.2.3.7 特征控制器 386

6.2.3.8 智能插座 386

6.2.4 操作系统的等级 387

6.2.4.1 引言 387

6.2.4.2 接口 387

6.2.4.3 IrDA-EIB接口 389

6.2.4.4 USB-EIB接口 389

6.2.4.5 蓝牙 390

6.2.4.6 EIB调制解调器 391

6.2.4.7 软件接口 392

6.2.4.8 用Windows CE和其他操作系统访问EIB 394

6.2.5 总线监测和服务程序 395

6.2.5.1 不同接口的总线监测 395

6.2.5.2 总线监测的结构和功能 395

6.2.5.3 未来的工作：译码和测试管理 396

6.2.6 家庭自动化系统的配置 397

6.2.6.1 引言 397

6.2.6.2 简易配置 398

6.2.6.3 通过Internet进行配置 400

6.2.6.4 IMOS工具 400

6.2.7.2 视频和EIB 401

6.2.7.1 可视化的可能性 401

6.2.7 可视化和远程服务 401

6.2.7.3 可视化软件 403

6.2.7.4 可视化软件的特殊应用和客户 406

6.2.7.5 访问技术 407

6.2.7.6 应用HTML和CGI的PDAs的使用 408

6.2.7.7 标准浏览器和EIB，EIB服务器 409

6.2.7.8 使用HTTP的远程服务的安全方面 411

6.2.7.9 在远程服务中使用APPLETS Java 412

6.2.8 展望 413

6.2.9 Internet网址 414

6.2.10 参考文献 415

附录 符号和缩写对照表 417