压力检测技术在智能楼宇技术中的应用

2018-01-15彭辉

智能计算机与应用 2017年6期

彭辉

摘要：关键词：中图分类号：文献标志码： A文章编号： 2095-2163（2017）06-0076-03

Abstract： The Internet of things application technology is the most promising industry. Intelligent building control technology is the important constituent， and various detection technology is the key to the intelligent building technology. As one of the important part of the detection technologies， the paper selects and researches the pressure detection technology， and uses NEWLab experiment box to complete the test task.

0引言

随着网络技术和通信技术的快速发展，物联网应用技术正走入高速发展的通道，智能楼宇技术是物联网应用技术的重要组成部分，时下，智能建筑正日趋普及，智能楼宇技术也尤显重要，并已得到高度关注。本文即通过NEWLab实验箱来设计展开压力检测技术的实验，从而研究论述智能楼宇技术中的压力检测技术。

1压力检测技术

在智能楼宇技术中，需要不断地检测智能楼宇，用于有选择地实现信号转换。检测技术就是针对复杂问题的检测方法、检测结构及检测信号处理等方面的综合研究。

压力传感器是通过测量目标沿着地面所产生的压力变化来发现和测定目标的侦测设备，这是一种能够检测压力值并提供远传信号的装置。常见的压力传感器种类有应变式、压阻式、电容式、压电式等。压力传感器在受到外部压力时会产生一定的内部结构的变形或位移，进而将这种变化转换为电特性的波动，生成相应的电信号。

在这些压力传感器中，压电式压力传感器的使用较为常见，压电式传感器是将被测量变化转换成材料受机械力产生静电电荷或电压变化的传感器，是一种典型的、有源的、双向机电能量转换型传感器或自发电型传感器。压电元件是机电转换元件，可以测量最终能变换为力的非电物理量，例如力、压力、加速度等。压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应；如果施加激励电场，介质将产生机械变形，称为逆压电效应。

2智能楼宇控制技术

所谓智能楼宇是指以建筑物为平台，搭载各种信息化的设备，形成公共安全系统、设备管理系统、信息化应用系统以及信息设施系统等等，将原本相互独立的建筑结构、设备管理等等整合为一个统一的整体，在建筑物为人们构建基本的办公、工作和生活环境的同时，又能够提供通讯自动化、建筑设备自动化、办公自动化、火灾报警与消防联动自动化、安全防范自动化等功能，如此则既保证了人们生活所需的各项服务外，还能够最大限度地节约人力和物力，进而打造现代节能、高效和便捷的生活方式。

一般认为，智能楼宇技术主要是信息技术和计算机技术的高度结合，这种结合衍生了信息基础设施，并将人们带入安全、舒适、便利、高效、节能的生活和工作环境，使人们处理多元信息将更加简捷、便利。智能楼宇自动化系统的核心技术也称之为计算机控制技术，该技术是自动控制技术和计算机技术相结合的提炼与升华。智能楼宇技术中的计算机控制系统主要构成如图1所示。

3智能楼宇技术应用的开展

智能楼宇技术是本校物联网应用技术专业的专业课程，而物联网应用技术专业则是该校重点创立的自治区级一流专业建设项目，2016年广西壮族自治区财政厅对本校该专业拨款300万元，主要用于实验实训基地建设、师资队伍建设等等。目前，物联网应用技术作为一个新兴行业，市场前期甚是可观，该专业吸取了计算机、电子、通信等多门专业的内容精华，但是专业人才奇缺，而要实现该专业的扎实建造，专业课程的配设则突显出其关键地位与作用。具体来说，智能楼宇技术作为该专业的专业课程，在学院该专业的教学体系中属于第二阶段的教学任务。

学院将该专业课程体系分成两个阶段。其中，第一阶段主要是进行专业基础及专项能力训练；第二阶段是进行工程综合能力训练。第二阶段统指的是第4、5学期。主要是立足于技术综合应用能力的训练培养。这个阶段就是将物联网应用技术专业的主题核心内容以及专业课程，凝练集结为5门核心能力模块课程。这些课程体现了本专业的理论知识、职业技能和职业素养，并与企业的工程项目拓展融入了协同、整合、以及全方位提升。智能楼宇技术课程是一門综合能力较强的应用能力训练课程，地位不仅醒目、而且突出。该课程主要包含智能建筑模块、楼宇智能化的关键技术模块、智能建筑设备自动化系统模块、安全防范系统模块、火灾自动报警系统模块、智能建筑通信自动化系统模块、智能楼宇音频系统模块、智能楼宇办公系统模块等。

4压力检测技术在智能楼宇技术中的应用

4.1压电式传感器的测量电路

压电元件是一类有源电容器，因而也存在与电容式传感器相同的问题，即内阻抗很高，而输出的信号微弱，因此一般不能直接显示和记录。

电压放大器中，如果压电元件受到交变正弦力的作用，压电系数为d，则在压电元件上产生的电压为：U=dFmCasin ωt（1）此时，在放大器输入端形成的电压为：Ui≈dCi+Cc+CaF（2）电荷放大器输出电压可以表示为：Uo=-QCf（3）电荷放大器的灵敏度为：K=UoQ=-1Cf（4）教学中的实验设备采用的是新大陆公司的NEWLab实验箱来进行实验测量，检测传感器技术的应用。研究中，将重点通过上文提到的压电传感器，来设计构建压力传感器检测应用实验，深度剖析压力传感器的工作原理，使学生明白了解压力传感器的工作特点及控制理论，熟知压力传感模块的原理及其测量方法，从而确切掌握对压力检测技术在智能楼宇技术课程中的作用。endprint

实验中，压电传感模块场景模拟界面主要包括5个部分，分别可描述为：模拟场景、压电特性曲线、放大信号和灵敏度调节信号AD值、模拟车速检测的参数、比较器输出状态。

4.2振动实验模块的启动

1）将NEWLab实验硬件平台通电并与电脑连接。

2）将压电传感模块置放在NEWLab实验平台实验模块的一个插槽上。

3）将模式选择调整到“自动”模式，按下电源开关，启动实验平臺，使压电传感模块开始工作。

4）启动NEWLab实验上位机软件平台，选择压电传感器。

5）选择硬件连接说明，上位机软件平台检测硬件通过。

6）选择场景模拟实验，上位机软件测试硬件平台的压电传感模块正常工作，并进入工作界面。

4.3实验测量

1）设置压力灵敏度阈值。测量J10灵敏度调节信号电压值，显示2.455 V。

2）测试压电传感模块的波形。当并未受力时，J7传感器信号接口的波形信号和J4电荷信号接口的波形信号情况正常，如图2所示。

敲击压电振动传感器，给压电传感器施加一定的压力，从实验仪器中可以看出，在实验设备中，J7传感器信号接口的波形信号和J4电荷信号接口的波形信号情况则如图3所示。