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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HVAC16

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HVAC19

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 EIB160

3.1.5.2　LonWorks与ANSI/EIA709162

3.1.5.3 BACnet165

3.1.5.4 EIBnet167

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PC354

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ContROS385

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EIB394

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EIB401

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 Java412

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