[發(fā)明專利]包括用于監(jiān)督房間狀況的超聲傳感器的多功能傳感器系統(tǒng)和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080030635.6
• 申請日: 2010-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN102472727A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W.F.帕斯維爾;P.迪爾克森;B.K.斯里德哈蘭奈爾
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N29/024
• 分類號(hào): G01N29/024;G01N29/24;G01V1/00;G08B13/16;H05B37/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 黃維;劉鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于監(jiān)督房間狀況、特別是在建筑物管理系統(tǒng)中用于控制大氣房間狀況的多功能傳感器系統(tǒng)和相應(yīng)的方法。

背景技術(shù)

建筑物管理系統(tǒng)需要關(guān)于建筑物房間狀況（例如，房間入住、房間溫度、濕度和CO₂濃度）的信息。基于這條信息，可通過加熱空調(diào)和通風(fēng)（HVAC）系統(tǒng)來執(zhí)行大氣房間狀況的控制。

從由布置在待控制的相應(yīng)房間中的不同種類的傳感器提供的測量值導(dǎo)出必需信息。在常用系統(tǒng)中，根據(jù)待測量的參數(shù)提供每個(gè)傳感器，例如，用于提供當(dāng)前溫度值的溫度傳感器，用于測量濕度的濕度傳感器等。還已知在多功能傳感器系統(tǒng)中組合不同種類的傳感器，如其在EP?0?838?792?A2中所公開的那樣。其中描述的多功能入住傳感器在一個(gè)傳感器設(shè)備中組合不同種類的傳感器功能，每個(gè)多功能傳感器包括用于檢測入住、環(huán)境光水平、溫度和其它參數(shù)的不同傳感器。

越來越重要的項(xiàng)目是節(jié)能，這被看作對于（全球）環(huán)境而言至關(guān)重要。北美和歐洲的法律要求節(jié)能措施。在照明工業(yè)和建筑物自動(dòng)化中，傳感器為實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的重要使能器。這特別地指入住傳感器。

為了減小建筑物中傳感器系統(tǒng)的安裝成本，特別是在現(xiàn)有建筑物中在后來安裝這種系統(tǒng)的情況下，需要將傳感器安裝于相應(yīng)房間中而無需安裝任何新布線。較低的安裝成本證明無線傳感器的額外費(fèi)用是。期望不僅實(shí)現(xiàn)傳感器與控制設(shè)備（其接收測量的數(shù)據(jù)）之間的無線通信，而且還提供傳感器的無線能量供應(yīng)。這種獨(dú)立能量供應(yīng)能由電池供電的傳感器或者例如通過使用太陽能或類似物由能量收獲來實(shí)現(xiàn)。這僅可利用具有超低能量消耗的傳感器來實(shí)現(xiàn)以實(shí)現(xiàn)長壽命，大約十年或更長。

為了由加熱空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)（HVAC）進(jìn)行控制，溫度、濕度、CO₂濃度和房間入住是實(shí)現(xiàn)整個(gè)房間控制的很重要的參數(shù)。此外，當(dāng)已知實(shí)際CO₂濃度時(shí)，能提供通風(fēng)調(diào)節(jié)或甚至警告信號(hào)。在通常已知的系統(tǒng)中，這些不同的參數(shù)必須由多功能傳感器系統(tǒng)來測量，多功能傳感器系統(tǒng)包括針對每個(gè)參數(shù)的傳感器，這增加了傳感器系統(tǒng)的總能量消耗。針對入住、溫度、濕度和CO₂濃度的傳感器難以集成在測量這些參數(shù)的一個(gè)單個(gè)無線傳感器設(shè)備中。針對每個(gè)參數(shù)具有一個(gè)傳感器的這樣的系統(tǒng)的功率需求較高且在多功能傳感器系統(tǒng)運(yùn)行于如電池這樣的獨(dú)立電源上時(shí)縮短了該多功能傳感器系統(tǒng)的壽命。高能量消耗也造成了采用如太陽能電池等這樣的獨(dú)立能量收獲方法中的問題。

因此本發(fā)明的目的在于提供用于以低的構(gòu)造努力和低的功率消耗來監(jiān)督房間狀況以測量控制大氣房間狀況所必需的參數(shù)值的多功能傳感器系統(tǒng)和方法，使得可能提供真實(shí)的無線傳感器系統(tǒng)，降低安裝成本。

發(fā)明內(nèi)容

這個(gè)目的由用于監(jiān)督房間狀況的多功能傳感器系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該多功能傳感器系統(tǒng)包括：溫度傳感器；濕度傳感器；超聲換能器，其被提供用于發(fā)射超聲波且定位于離能反射超聲波的固定反射表面固定距離處；測量設(shè)備，其用于測量超聲波在換能器與固定反射表面之間的飛行時(shí)間；以及，計(jì)算設(shè)備，其用于根據(jù)溫度傳感器和濕度傳感器的輸出值和測量的飛行時(shí)間來計(jì)算CO₂濃度。

根據(jù)本發(fā)明的多功能傳感器系統(tǒng)僅包括用于導(dǎo)出四個(gè)不同房間參數(shù)的三個(gè)不同檢測單元。盡管以普通方式提供濕度傳感器和溫度傳感器來測量溫度和濕度值，該超聲換能器能用于一方面檢測房間入住且另一方面測量發(fā)射的超聲波在換能器和固定反射表面之間的飛行時(shí)間。根據(jù)飛行時(shí)間值，能借助于相應(yīng)傳感器提供的溫度和濕度值來導(dǎo)出CO₂濃度。

使用用于上述目的的超聲換能器使得有可能在沒有額外CO₂傳感器的情況下進(jìn)行：降低多功能傳感器系統(tǒng)的構(gòu)造努力和總構(gòu)造成本以及其能量消耗，使得有可能構(gòu)造完全無線運(yùn)行的系統(tǒng)。因此，根據(jù)本發(fā)明的多功能傳感器系統(tǒng)的安裝容易且廉價(jià)。超聲換能器通常已知用于檢測房間入住，它們在本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)中的集成以及使用被發(fā)射的超聲波的運(yùn)行時(shí)間效應(yīng)來間接地導(dǎo)出CO₂濃度提供了很有效的一般概念。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供超聲換能器以在前側(cè)和后側(cè)發(fā)射超聲波，多功能傳感器系統(tǒng)還包括超聲波導(dǎo)，換能器被布置成后側(cè)朝向超聲波導(dǎo)的第一端。

在此布置中，能測量超聲波在換能器后側(cè)與固定反射表面之間的飛行時(shí)間，同時(shí)在換能器的相對的前側(cè)發(fā)射的超聲波能用于檢測房間入住。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，固定反射表面為鏡子，鏡子布置于超聲波導(dǎo)的相對的第二端。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，超聲波導(dǎo)具有直管形式，換能器的后側(cè)和鏡子在共同管軸上朝向彼此。