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Die wachsende Rolle von Sensoren in modernen Gebäudemanagementsystemen
„Sensorik für intelligente Gebäude umfasst sowohl die Messung grundlegender Parameter als auch die Kombination mehrerer Sensorsignale, um andere Parameter wie die Gebäudebelegung bestimmen zu können.“
Technologie im Detail
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Alessandro Mastellari
Technical Specialist Wireless & Sensors Avnet Abacus
Gebäude werden immer intelligenter, da die Erwartungen der Nutzer steigen, Bauherren mehr Rentabilität anstreben und neue grundlegende Techniken zur Verfügung stehen. Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK), Sicherheits- und Beleuchtungssysteme der Vergangenheit werden aktualisiert und durch neue Dienste ergänzt, die Gebäude komfortabler, effizienter, klimafreundlicher und profitabler machen sollen.
Entscheidend für intelligente Gebäude ist die Sensorik, die die Rohdaten liefert, auf denen diese Dienste beruhen. Die relativ geringen Kosten für den Einsatz vieler Sensortypen ermutigen Entwickler auch, sie gezielt einzusetzen, um Analysen zu ermöglichen, die völlig neue Erkenntnisse über die Art und Weise bieten, wie wir Gebäude in Zukunft nutzen werden. Es sind diese neuen Anwendungen, die Gebäude wirklich intelligent machen.
Einfache Sensorik
Sensorik für intelligente Gebäude umfasst sowohl die Messung grundlegender Parameter wie Temperatur oder Luftfeuchtigkeit als auch die Kombination mehrerer Sensorsignale, um andere Parameter wie die Gebäudebelegung bestimmen zu können. Mit einfachen Kontaktsensoren lässt sich z.B. anzeigen, ob Türen und Fenster geöffnet oder geschlossen sind. Die daraus resultierenden Daten bilden eine nützliche Grundlage für die allgemeine Gebäudesicherheit. Die geringen Kosten von Kontaktsensoren ermöglichen aber auch einen breiten Einsatz und bringen zusätzliche Sicherheitsvorteile, wenn sie z.B. in Laboratorien verwendet werden, um den Zugang zu gesperrten Lagerabteilen, Vorratsschränken oder Kühlschränken zu überwachen.
Temperatursensoren werden seit langem in HLKSystemen zur Messung der Umgebungslufttemperatur eingesetzt und werden nun auch verwendet, um die Betriebstemperatur empfindlicher Geräte, wie z.B. in Rechenzentren vor Ort, zu überprüfen, um sicherzustellen, dass sie so effizient wie möglich arbeiten. Die kontinuierliche Temperaturüberwachung spielt auch eine wichtige Rolle, um sicherzustellen, dass HLKSysteme keine gefährlichen Bakterien wie Legionellen beherbergen. Techniken zur Temperaturerfassung decken das altmodische Thermoelement, temperaturabhängige Widerstände, Thermistoren mit negativem Wärmekoeffizienten und Halbleiterbauelemente ab.
Technologie im Detail
Feuchtigkeitssensoren messen die Wasserdampfmenge in der Luft und sind wichtig, um das Wohlbefinden der Menschen zu gewährleisten, den korrekten Betrieb von Maschinen zu garantieren und die Gesundheit zu schützen, indem das Wachstum von Schimmel und Sporen in Gebäuden verhindert wird. Die Erfassung der Luftfeuchtigkeit kann durch kapazitive, resistive oder thermische Mittel erfolgen. Sensoren zur Bestimmung der Wasserqualität werden verwendet, um Chemikalien, Ionen, Schwebstoffe, organische Elemente und pH-Werte zu erfassen und stellen sicher, dass das Trinkwasser eines Gebäudes für den menschlichen Verzehr geeignet ist, für die Verwendungen in allen Maschinen vor Ort geeignet ist und vor allem in Klimaanlagen verwendet werden kann, ohne gesundheitliche Probleme zu verursachen. Druck- oder Durchflusssensoren können ebenfalls zum Einsatz kommen, um z.B. zu überwachen, ob Filtersiebe verstopfen und gewartet werden müssen.
Die Pandemie hat ein zunehmendes Interesse an der Luftqualität geweckt. Gängige Gassensoren können die Sauerstoffkonzentration in der Raumluft, Kohlenmonoxid als Teil von Brandmeldesystemen und den Kohlendioxidgehalt messen, um stickige Luft in isolierten Gebäuden zu vermeiden. Rauchsensoren können den Partikelanteil in der Luft erfassen, was für den Brandschutz unerlässlich ist. Es werden sogar Pollensensoren entwickelt, die Pollen, Schimmel, Staub und andere Partikel wie Silikate und Mikroplastik in Echtzeit erkennen, identifizieren und zählen können. Daten von diesen Sensoren lassen sich zusammen mit Temperatur- und Feuchtigkeitsmesswerten als Teil von Umgebungsüberwachungssystemen in Gebäude integrieren.
Bewegungserkennung
Bewegungserkennung wird in intelligenten Gebäuden immer wichtiger, um Sicherheit und Überwachung zu garantieren und sicherzustellen, dass Gebäude keine Energie verschwenden, wenn leere Räume beheizt und beleuchtet werden. Es gibt verschiedene Formen von Bewegungssensoren. Eine der einfachsten basiert auf der Flutung eines Bereichs mit Ultraschallwellen. Der Sensor misst dann, wie diese Wellen in der Umgebung reflektiert werden und wie sie sich durch die Anwesenheit einer Person verändern. Passiv-Infrarot-Sensoren (PIR) erfassen die von Personen ausgehende Wärme, indem sie die unterschiedlichen Mengen an Infrarotstrahlung vergleichen, die an zwei Einlassöffnungen vor dem aktiven Element des Sensors ankommen. Bewegen sich die Personen nicht, ist die Strahlungsmenge, die an den beiden Öffnungen ankommt, gleich. Wenn sie sich bewegen, ist die Infrarotmenge, die an jeder Öffnung ankommt, unterschiedlich, was auf eine Bewegung hindeutet.
Diese einfachen Sensoren werden bereits seit Jahren in Einbruchmeldeanlagen, automatischen Türen und berührungslosen Händetrocknern eingesetzt. Heute kommen sie für viel anspruchsvollere Zwecke zum Einsatz. So kann ein einfacher PIR-Melder unter einem Schreibtisch oder Tisch oder über einem Bereich montiert werden, um zu erkennen, ob sich jemand in diesen Raum aufhält. Kleine Sensoröffnungen und schmale Linsen helfen den Sensoren, Fehlalarme zu vermeiden, z.B. von Personen, die an einem Schreibtisch vorbeigehen. Die Sensoren sind in einem kleinen batteriebetriebenen Gehäuse untergebracht und mit einer stromsparenden Funkverbindung zu einem Gateway ausgestattet, das mit dem Gebäudemanagementsystem verbunden ist.
Es ist auch möglich, per Infrarot zu überprüfen, wie weit Personen von einem Sensor entfernt sind. Dabei wird gemessen, wie lange es dauert, bis ein Infrarotimpuls von einer Person reflektiert wird und zum Sensor zurückkehrt. Ein Infrarotsensor-Array kann noch einen Schritt weiter gehen und auch die Bewegungsrichtung von Personen erfassen.
Andere Sensortypen
Bauherren intelligenter Gebäude installieren auch Smart Meter (intelligente Stromzähler), um den Stromverbrauch zu überwachen. Es scheint ein grober Ansatz zu sein, aber der richtige Einsatz solcher Stromzähler (an einzelnen Maschinen, Stromkreisen oder in bestimmten Zonen) kann Daten für das Management der Energieeffizienz in einem Gebäude liefern und dabei helfen, den Betrieb kritischer Geräte zu überwachen. Sobald solche Sensoren installiert sind, ist es möglich, ein Profil des normalen Stromverbrauchs jede Maschine, jeden Stromkreis oder jede Zone zu erstellen. Anomalien lassen sich so automatisch erkennen, untersuchen und beheben. Einige Bauträger für betreutes Wohnen führen sogar Pilotprojekte durch, die den Stromverbrauch in ihren Einrichtungen verfolgen, damit besorgte Angehörige im Auge behalten können, ob Bewohner ihre täglichen Routinen (z.B. morgens einen Wasserkocher benutzen, mittags einen Toaster etc.) beibehalten, um ihr Wohlergehen zu überwachen. Intelligente Gebäude können andere Arten von Sensoren nutzen, u.a. optische Sensoren zur Überwachung der Beleuchtung sowie Füllstandsensoren, die prüfen, wie viel Flüssigkeit sich in Behältern befindet, um ein Überlaufen zu erkennen. In Parkhäusern können spezielle Gassensoren eingesetzt werden, um zu prüfen, ob sich Abgase ansammeln oder Kraftstoff/Öl in Kellern ausläuft. Und in sehr hohen Gebäuden werden zunehmend Beschleunigungsmesser als Teil aktiver Schwingungsdämpfungssysteme eingesetzt, um den Auswirkungen starker Winde und kleinerer Erdbeben entgegenzuwirken. Technologie im Detail
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Sensordaten sinnvoll nutzen
Jeder dieser Sensoren ist relativ einfach, aber die von ihnen erzeugten Daten können sehr aussagekräftig sein, wenn sie zur Analyse im Rahmen eines Gebäudemanagementsystems zusammengefasst werden. Diese Art der Datenerfassung hat auch Auswirkungen auf den Datenschutz. Ein Vorteil von Sensoren zur Anwesenheitsüberwachung wäre z.B. die effiziente Zuweisung von Räumen in einer Hot-Desk-Umgebung. Allerdings könnte die Technik auch von übereifrigen Arbeitgebern missbraucht werden, um die Anwesenheit von Mitarbeitern zu kontrollieren. In ähnlicher Weise können Time-of-Flight-/ToFSensoren verwendet werden, um den Personenfluss durch ein Gebäude zu überwachen, was für die Sicherheit nützlich ist, aber missbräuchlich wäre, um das Einkaufsverhalten von Verbrauchern in einem Supermarkt zu verfolgen. Bei der Planung der Dienste, die aus dem Einsatz von Sensoren in intelligenten Gebäuden abgeleitet werden, sind Vorschriften wie die europäische Datenschutzgrundverordnung zu berücksichtigen.
Es wird immer wichtiger, dass die Gebäude, in denen wir leben und arbeiten unsere Gesundheit und Umwelt schützen, indem sie maximalen Komfort bei minimalem Einfluss auf unsere Umwelt bieten. Um eine solche Optimierung mehrerer Faktoren zu ermöglichen, stehen zahlreiche Sensoren zur Verfügung, die die notwendigen Rohdaten liefern. Diese großen Sensor-Installationen ermöglichen auch neuartige Analysen, die bei verantwortungsvollem Einsatz intelligente Gebäude noch intelligenter machen.
Anwesenheits- und Bewegungserkennung mit Lösungen von Murata Murata
Vernetzte Technik verändert unser Leben. IoT-Lösungen ermöglichen es uns, Gebäude-, Technologie- und Energiesysteme zu verbinden und zu automatisieren und damit die Art und Weise zu verändern, wie unsere Einrichtungen verwaltet werden. Muratas PIR-Sensor und Ultraschallsensor unterstützen Präsenz- und Bewegungserkennungssysteme, die eine produktivere und effizientere Lebensweise ermöglichen.
PIR-SENSOR DER SERIE IRA LEISTUNGSMERKMALE
• Hohe Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit • Ausgezeichnetes Signal-Rausch-Verhältnis • Hohe Stabilität gegenüber Änderungen der
Umgebungstemperatur • Hervorragende EMV
ULTRASCHALLSENSOR LEISTUNGSMERKMALE
• Ultraschallsender und -empfänger erkennt
Objekte und misst die Entfernung • Hohe Empfindlichkeit und SPL-SMD-Version erhältlich
ANWENDUNGEN
• Sicherheit zuhause • Anwesenheitserkennung zuhause (Smart Home) • Wakeup-Funktion für das Bedienfeld • Stromsparende, smarte Beleuchtung
PIR-Sensoren
Ultraschallsensoren
MEMS-Thermosensor D6T-32L von OMRON
Der OMRON B3S ist ein taktiler SMD-Schalter mit versiegeltem Aufbau, der eine hohe Zuverlässigkeit bietet. Der Taster gibt dem Nutzer ein positives taktiles Feedback und trägt zu einem hochwertigen Gefühl der Benutzeroberfläche bei.
Mit einer SMD-Klemme ist er für die kompakte Montage geeignet. Er ist auch mit einer Erdungsklemme zum Schutz vor statischer Elektrizität und in Gurtverpackungen für die automatische Montage erhältlich. Der versilberte Schalter ist gemäß IP67 (IEC 60529) abgedichtet und bietet eine hohe Kontaktzuverlässigkeit in Umgebungen, die Staub oder Wasser ausgesetzt sind.
Der B3S hält Temperaturen von -25 bis +70 °C ohne Vereisung oder Kondensation stand.
Er eignet sich für Anwendungen wie Smart Meter, Lüftungs- und Temperaturregelung, Aufzüge und Fahrstühle sowie für die Automatisierungstechnik.
Der OMRON D6T-32L ist ein MEMS-Wärmesensor, der eine zuverlässige Erkennung der Anwesenheit und des Standorts von Personen in einem Bereich ermöglicht. Der Sensor kann selbst die geringste Strahlungsenergie von Objekten erfassen und stehende als auch sich bewegende Personen und Objekte erkennen. Mit einem Sichtfeld von 90° mal 90° kann der D6T-32L von einem einzigen Punkt aus einen großen Bereich erfassen.
D6T-MEMS-Wrmesensoren sind ein wesentlicher Bestandteil einer effektiven Infektionskontrolle in Gebäuden, Räumen und von Menschenmengen. Indem sie die Messung der Körpertemperatur und die Menschenmenge überwachen, reduzieren sie die Notwendigkeit, Oberflächen zu berühren. Darüber hinaus bieten sie außergewöhnliche Steuerungs- und Sensortechnik für Beleuchtungssysteme in der Gebäudeautomation.
LEISTUNGSMERKMALE
• Hohe Präzision, hohe Kontaktsicherheit • SMD für Fertigungsautomation • Längere Lebensdauer der Kontakte • Staubdicht versiegelter Aufbau
Taktiler versiegelter Schalter/Taster B3S
s, confirm equipment functions and safety before using the product. described in the manual or applying the product to nuclear control systems, railroad machines, safety equipment, and other systems or equipment that may have a serious performance characteristics of the product provide a margin of safety for the system or
Americas Europe
https://www.components.omron.com/ http://components.omron.eu/
China
https://ecb.omron.com.sg/ https://www.ecb.omron.com.cn/
Korea Japan
https://www.omron-ecb.co.kr/ https://www.omron.co.jp/ecb/
Cat. No. A274-E1-01 0318-0.5M(0318)(O)
Wärmesensor D6T-32L
Weitere Informationen und Download eines Whitepapers unter avnet-abacus.eu/OMRON
BPS130 CDSOT23-T24CAN
SENSOREN
• Drucksensoren: BPS120, BPS130 • Temperatur- und
Feuchtigkeitssensor: BPS240
HCT series
BPS240 TBU-RS085-300-WH SRF4530A series
DATENANBINDUNG
• RS-485: TBU-RS • Ethernet: SM453229-231N7Y (chipLAN) • CAN-Bus: CDSOT23-T24CAN (TVS-Array),
SRF4530A (Gleichtaktdrossel)
DC-NETZTEILE
• SRP-Leistungsinduktivitäten • Trenntransformatoren: Serie HCT (für hohe Isolation)
Weitere Informationen unter avnet-abacus.eu/bourns
