Сензори в сградната автоматизация

Дигитализацията задава нови стандарти в експлоатацията на модерните сгради. Сградните инсталации еволюират в услуги, в свързани платформи с подобрена гъвкавост и функционалност. Възможностите за персонализиране на пространствата на закрито и условията в тях клонят към безкрайност. Взаимодействието между човека и неговия дом или сградата, която обитава, се превръща в комплексен двупосочен процес, в който оборудването е все по-интелигентно и автономно. Всичко това е възможно благодарение на напредъка при сензорните технологии, които изиграват ключова роля за промяната на технологичната парадигма в сектора. Концепцията за умните цифровизирани сгради от бъдещето се основава на гигантски обеми от данни, събирани от множество сензори и полеви устройства, които позволяват непрекъснато оптимизиране на сградната ефективност. Тези огромни информационни масиви формират нови бизнес модели в сферата на услугите, които допълват и обогатяват с дългосрочни ползи традиционните продукти в сферата на домашната и сградна автоматизация. Върху развитието на този динамичен пазар влияят множеството нововъзникващи приложения, международните стандарти и непрекъснато променящите се клиентски изисквания. В резултат се наблюдава повишено търсене на сензорни технологии с универсална оперативна съвместимост и модулни IoT системи, които позволяват лесно функционално надграждане и мащабиране на съществуващи платформи.

Основни видове сензори в сградните платформи

Сред най-често използваните типове сензори в сградната автоматизация са температурните датчици. Те се прилагат от десетилетия в управлението на отоплението и охлаждането в домове и сгради с различно предназначение. Благодарение на развитието при Internet of Things технологиите те намират и много нови приложения в сградната автоматизация, например в мониторинга на работещото оборудване в обекта. Интелигентните температурни сензори позволяват почти изцяло автоматизирано управление на ОВК системите, както и прецизна диагностика на настъпващи проблеми в работата на технологичните инсталации, които се проявяват чрез прегряване.

Сензорите за влажност са друго популярно и традиционно средство за събиране на данни в сградната автоматизация. Освен за осигуряване на оптималния комфорт за обитателите, те се грижат и за поддържане на подходяща и безопасна (например за електроника, растения или пък произведения на изкуството) среда в сградата.

Датчиците за движение или заетост на помещенията също са често срещани в съвременните платформи за управление на интелигентни сгради. Те регистрират физическо движение в обхвата на сензора, независимо дали движещият се обект е човек, животно или неодушевен предмет, а получената информация се преобразува в електрически сигнал. Такива сензори се използват например в автоматични врати, смесителни батерии, сешоари за ръце и т. н. С помощта на датчици за движение/ заетост може да се автоматизира управлението и на ключови сградни инсталации като ОВК, осветление и др. с цел повишаване на енергийната ефективност и икономия на разходи.

Сензори за контакт, газове и електрически величини

Контактните сензори са популярно средство за проверка на статуса "отворено/ затворено" за врати, прозорци и други сходни механизми. Съображенията във връзка с позицията им са свързани основно със сигурността на обекта и безопасността на обитателите и материалните активи, но включват също и ограничаване загубите на енергия под формата на топлина или студ. Платформите за сградна автоматизация с интегрирани магнитни датчици и други типове контактни сензори следят в реално време дали дадена врата или прозорец са затворени и дали са налице рискове за неоторизиран достъп до обекта или пък влошаване на енергийната ефективност. Освен входно-изходните точки на помещенията в сградата, на този принцип могат да бъдат наблюдавани и вратите на хладилници, охладителни камери, сейфове, шкафове с оборудване, сервизни помещения и т. н.

Сензорите за качество на въздуха включват датчици, които регистрират наличието на дадени газове в околната среда и/или могат да измерват концентрацията им, включително да отчетат дали тя е под/над предварително зададен праг. В съвременните нискоенергийни сгради, подсигурени с множество топлоизолационни системи, тяхната роля е изключително важна за проследяване нивата на въглероден диоксид, който е естествен продукт от дишането на живите организми. В затворени помещения без достатъчна естествена или изкуствена вентилация нивата му могат да се повишат до опасни за човека нива, да причинят умора и главоболия сред обитателите на сградата, както и да понижат тяхната концентрация и трудоспособност.

В съвременните интелигентни сгради все по-масово се срещат и сензори за енергиен мониторинг, които могат да измерват в реално време различни електрически величини и енергийното потребление на сградните системи. На база събраните от тях данни мениджмънтът на сградата може да идентифицира разнообразни причини за загуби на електроенергия, както и да изготви стратегия за повишаване на енергийната ефективност чрез въвеждане на режими за изключване/ понижаване мощността на товарите, когато не са необходими.

Други типове датчици

Модерните системи за сградна автоматизация могат да включват още много типове датчици в зависимост от приложението. Такива са например оптичните сензори, които измерват параметри на електромагнитната енергия, включително електричество и светлина, за да осъществяват мониторинг на осветлението, топлинната радиация, температурата, електрически и магнитни полета и др.

Сензорите за близост, подобно на датчиците за движение, регистрират присъствието на даден обект в обхвата на устройството и измерват на какво разстояние се намира. Сензорите за налягане измерват налягането в системата и могат да известят администратор за всякакви отклонения от допустимите стойности, например във водоподгревателни и други ОВК инсталации. За проследяване качеството на питейната и технологичната вода в сградата се използват друг тип датчици, които измерват наличието и концентрацията на различни химикали, йони, органични елементи, разтворени твърди вещества, алкално-киселинен баланс и др. Химически сензори се използват за мониторинг и на качеството на въздуха в сградата.
Димните детектори са средство за регистриране повишени в нивата на въздушнопреносими частици и газове. С помощта на IoT технологиите в модерните умни сгради тези системи могат в реално време да известяват отговорния персонал за възникващ пожар или други рискове за сигурността.

За измерване на нивата на горива, различни флуиди и други субстанции в системи със отворен или затворен контур се използват сензори за ниво, които спомагат за надеждната експлоатация на компресорни, хидравлични инсталации, резервоари и др.

Дигиталните камери, използвани в съвременните системи за видеонаблюдение, са оборудвани със сензори за изображения. Този тип датчици се срещат и в четци за биометрични данни, част от платформи за контрол на достъпа.

В сградната автоматизация се използват още акселерометри за регистриране на вибрации, накланяне и ускорение, които намират приложение в устройства против кражба, решения за мониторинг на автопарк и др. В комбинация с акселерометрите често се използват и жироскопи за измерване на ъглова скорост или скоростта на завъртане около ос.

Развитие при безжичните решения

Безжичните сензори, които комуникират със съответните гейтуеи посредством радиовръзка са в основата на дигитализацията на съвременните сгради. Те събират сурови данни и ги предават към IoT-базирани платформи, които ги съхраняват, обработват и анализират. Такива сензори днес могат да бъдат интегрирани практически във всяко устройство в сградата, правейки възможни множество нови приложения за управление и мониторинг. Тъй като разполагат със собствено захранване, те не изискват друга поддръжка. Благодарение на това радио-базираните безжични сензори са предпочитан избор както за съществуващи, така и за нови сгради. Тяхната гъвкавост е само едно от предимствата им пред аналогичните решения. Те не се нуждаят от кабели, което опростява инсталацията, подобрява естетическите им характеристики и ги прави по-икономичен избор във финансов план. Моделите, които използват т. нар. "energy harvesting" технология за добив на енергия от околната среда не се нуждаят дори от батерии. Те могат да се захранват например от околната светлина.

Сред иновациите в сегмента са алгоритми, които изчисляват броя на обитателите в дадено помещение и тяхната локация, на базата на данни от безжични сензори. Така платформата може да изчисли капацитета на използване на помещението и ресурсите в него. Големи помещения (например конферентни зали или зали за сценични изпълнения), които не са проектирани правилно и капацитетът им не може да бъде добре оползотворен, могат да бъдат преправени или да се обмисли смяна на приложението им.

Радио-базираните устройства за сградна автоматизация със сензори за вибрация осигуряват голяма добавена стойност в управлението на материални активи. Събираните от тях данни могат да бъдат използвани с цел оптимизиране експлоатацията на сградното оборудване, а също и на местоположението им с цел по-удобно и ефективно използване.