BACnet标准中的传感器和执行机构

2023-08-29 理论教育版权反馈

【摘要】：图10-1所示是4种常用的温度传感器。图10-3给出了3种常用的温湿度传感器。其他一些常用传感器图10-5 两种气体差压变送器的外观图10-6 一种投入式液位计产品外观BAS中的其他一些常用的传感器有：流量开关、流量计、防冻开关、液位开关、电量变送器、光照度传感器、人体感应传感器和空气质量传感器等。

1.传感器

对于BAS中的许多现场非电物理量是由传感器将其转换为电量再进行处理的，如果要将各种电量，如电压、电流、功率和频率转换为标准输出信号（电流4～20mA或0～10V的电压量），还要使用电量变送器。

BAS常用传感器有温度传感器、湿度传感器、压力传感器、压差传感器、防冻开关、水流开关、液位开关等。

传感器是控制系统实时测控数据的来源，其稳定性及准确度直接影响控制系统的控制效果与准确度，还会影响到楼宇内机电设备的能耗。

传感器选型时，需要根据测量采集现场实时物理量数据的种类，传感器要求环境，DDC可接收信号的类型、测量范围和测量准确度等多方面因素综合考虑。不同的测量对象有：水、蒸汽、空气等；要求环境有：室内、风道、水道内等。

常用传感器如下：

（1）温度传感器

温度传感器用于测量现场温度。安装形式有：室内、室外、风管、浸没式、烟道式、表面式等。常见测温传感器元件有：硅材料、镍热电阻、铂热电阻、热敏电阻，将这些元件接成电桥，一旦温度变化，电桥将电压量信号检出。

由于应用在不同的场合；温度常用传感器也分为室内、室外、风道和水道等类型，传输信号也包括电压（0～10V）、电流（0～20mA或4～20mA），常见的传感元件有铂电阻、热敏电阻等。图10-1所示是4种常用的温度传感器。

图10-14 种常用的温度传感器

（2）湿度传感器

湿度传感器主要用于测量空气湿度。安装形式也有室内、室外、风道型等。此类传感器如电容式湿度传感器，湿度变化引起电容容值变化，可将变化信号送出。阻性疏松聚合物也是一种湿度传感器测量元件。

湿度传感器测量空气的相对湿度时，其输出信号一般通过变送器输出为直流的0～10V电压或4～20mA的电流信号。图10-2所示是两种常用的湿度传感器。

（3）温湿度传感器

对于空调系统来讲，温度、湿度的测量经常是成对出现的，温湿度传感器就成为了一种常用的传感器。图10-3给出了3种常用的温湿度传感器。

室外温湿度传感器及参数如下：

1）温度：－50～50℃；

图10-2 两种常用的湿度传感器

图10-33 种常用的温湿度传感器

2）湿度：0～100％RH；

3）电源：24（±10％）V AC／DC；

4）功率：1.5W；

5）输出：0～10V／4～20mA。

（4）压力／压差传感器

压力传感器有波纹管式和弹簧管式两种，前者用于测量风道静压，后者用于测量水压、气压。

在通风及空调系统中气体压差检测中，要用到空气压差开关，用来进行空气过滤网、风机两侧气流状态的检测。

水压力／压差传感器主要用于冷热源系统，检测水泵的运行状态和进行压差旁通控制。

如HSS-211系列压差开关，用于空气介质，测量范围为100～700Pa；HSS-221系列压力变送器，用于水介质，测量范围为相对压力1～600bar、绝对压力0～25bar，输出标准的模拟信号。

图10-4所示是一种气压差传感器和压差开关的外观。

压差开关的压差范围如下：

1）20～200Pa；

2）30～300Pa；

3）50～500Pa；

4）100～1000Pa。

型号命名含义：企业标识—产品标识—产品标号，如“TP-33A（B，C）”。

（5）压力、差压变送器

气体差压变送器常用于暖通空调设备测风速、风差压测量及洁净环境的微差压监测，可以方便地用于控制系统中。

图10-4 气压差传感器和压差开关

两种气体差压变送器的外观如图10-5所示。

（6）投入式液位计

投入式液位计主要用于水位测量。一种投入式液位计产品外观如图10-6所示。

该产品系列长度范围：2～5～10～100m；

测量范围：0～2～5～10～100m；

电源：DC 24V；

功率：1.5W；

输出电流：4～20mA。

（7）其他一些常用传感器

图10-5 两种气体差压变送器的外观

图10-6 一种投入式液位计产品外观

BAS中的其他一些常用的传感器有：流量开关、流量计、防冻开关、液位开关、电量变送器、光照度传感器、人体感应传感器和空气质量传感器等。5种传感器的外观如图10-7所示。

图10-7 5种传感器的外观

1）防冻开关（低温断路器）的型号和温度设定范围。

防冻开关（低温断路器）是一种在空调系统中使用很多的传感器。

防冻开关的型号命名含义：企业标识—产品标识—感温元件长度，如A-11D-3（6）。

温度设定范围：1.0～7.5℃。

温度回差：2.5～3.5℃。

保护原理：任何200mm长的部位内低于设定点温度，进行报警。

2）水流开关：

① 用途：

a.冷冻水、冷却水流量监测；

b.冷冻泵、冷却泵状态监测；

② 触点容量：AC 220V／5A；

③ 应用难点：高层建筑停泵时易发生水锤现象造成叶片损坏。

（8）网络传感器

下面介绍两种网络传感器和近年来成为应用热点的无线网络传感器。

1）网络电量变送器：网络电量变送器是智能型的电参数数据采集模块，可测量三相三线制或三相四线制电路中的三相电流、电压的有效值、功率、功率因数和电耗。

如一种型号为HSS-411的网络电量变送器，可直接以三相电压、电流为输入量，输出为RS-485数字信号，支持BACnet／MSTP。该网络电量变送器用于配电室高低压柜、发电机及控制柜电力参数采集。可代替常规的电流／电压／功率／功率因数／电等电量变送器，或是对配电系统进行管理的一些重要传感器。

网络温度传感器：一种型号为HSS-112W的网络温度传感器是带2组3位数字液晶显示的数字化室内传感器，支持BACnet／MSTP或BACnet／EIB，可使用特定软件的图形编程工具进行编程。

该网络温度传感器可连接通用型DDC和VAV控制器的通信接口作为温度传感器。

某网络型温控器外观如图10-8所示，主要参数如下：

电源：AC 220（±10％）V（50～60Hz）；

设定温度范围：10～30℃，设定1℃；

控制准确度：±1℃；

控制回差：±0.5℃；

显示范围：0～40℃；

自耗功率：1W；

温度传感器：NTC热敏电阻；

继电器最大触点电流：2A／AC 250V（感性负载），5A／AC 250V（电阻性负载）；

通信接口：RS-485；

通信协议：ModBus RTU。

图10-8 某网络型温控器外观

2）无线网络传感器

近年来，无线传感器网络技术取得了巨大的进步。无线传感器是在不使用物理线缆的情况下获取现场环境信息的新型载具，无线传感器网络由于可以快速展开、抗毁性强、监测准确度高、覆盖区域大等特点而有着广阔的应用前景，由此成为当前信息领域的研究热点。对楼宇自控领域来讲，在许多情况下要对建筑物内一些区域进行重要的物理量进行随机或实时监测，并进而对这些物理量进行控制，无线传感器网络可以发挥重要的作用。

无线传感器网络的体系结构如图10-9所示，整个传感器网络由传感器节点群、网关节点（sink节点）、互联网及移动通信网络、远程监控中心组成。分布在被检测区域的传感器节点以自组织方式构成网络，采集数据之后以多跳中继方式将数据传回sink节点，由sink节点将收集到的数据通过互联网或移动通信网络传送到远程监控中心进行处理。在这个过程中，传感器节点既充当感知节点，又充当转发数据的路由器。整个传感器网络是一个以数据为中心的网络，网关节点融合的数据相当于来自一个分布式的数据库。

无传感器网络的基本组成单位是节点，它一般由4个模块组成：传感模块、数据处理模块、通信模块及电源。节点都具有传感、信号处理和无线通信功能。节点的电源模块采用只能携带有限能量的电池来实现。图10-10给出了4种无线传感器的外观图。

图10-10中的无线温湿度露点传感器温度测量范围：－40～123.8℃；温度测量准确度：±0.3℃（25℃）；湿度测量范围：0～100％；应力应变信号数采无线传感器体积小、重量轻、耗电省，内置高能锂电池，连续工作可长达数月到数年。