二合一传感器：工程感知的智慧双胞胎

建设快讯 2025-10-17

【导读】二合一传感器是指将两种传感功能集成于一体的智能设备，如温湿度、压力流量、振动倾角等组合。它通过一体化设计实现多参数同步采集，具有节省空间、降低布线复杂度和安装成本的优势。广泛应用于智能建筑、桥梁监测、市政管网等场景，提升数据协同性与系统集成度，是推动工程智能化与数字化转型的关键感知元件。

二合一传感器是指将两种传感功能集成于一体的智能设备，如温湿度、压力流量、振动倾角等组合。它通过一体化设计实现多参数同步采集，具有节省空间、降低布线复杂度和安装成本的优势。广泛应用于智能建筑、桥梁监测、市政管网等场景，提升数据协同性与系统集成度，是推动工程智能化与数字化转型的关键感知元件。

一、智能建筑中的环境监测：二合一传感器的应用原理

在智能建筑系统中，环境质量直接影响人员舒适度与能源使用效率。二合一传感器常用于集成温湿度、二氧化碳（CO₂）与总挥发性有机物（TVOC）等多种参数的监测。例如，温湿度-CO₂二合一传感器能够同步采集室内空气的温湿度与CO₂浓度，为楼宇自控系统（BAS）提供精准数据支持。

其工作原理基于微机电系统（MEMS）技术和气体传感技术的融合。温度与湿度传感单元通常采用电容式或电阻式敏感材料，而CO₂检测则多采用非分散红外（NDIR）技术。通过内部信号处理模块，传感器将多路信号整合为统一输出（如Modbus或BACnet协议），接入建筑管理系统。系统据此动态调节新风量、空调启停与运行模式，实现按需通风（Demand-ControlledVentilation,DCV），显著降低能耗并提升室内空气质量（IAQ）。研究表明，采用此类传感器的建筑可实现15%-30%的通风能耗节约。

二、市政管网监测：压力-流量二合一传感器的漏损检测优势

在城市供水系统中，管网漏损是长期存在的难题，不仅造成水资源浪费，还可能引发路面塌陷等次生灾害。传统监测方式依赖独立的

压力表

和流量计，存在布设分散、数据不同步等问题。压力-流量二合一传感器的出现，为漏损检测提供了更高效的解决方案。

该类传感器通常安装在关键管段或区域计量节点（DMA），实时同步采集压力波动与瞬时流量数据。当发生微小泄漏时，系统会监测到异常的压力下降与流量变化，通过算法分析（如负压力波法或流量平衡法）快速定位漏点。其集成化设计减少了现场安装空间与接线复杂度，降低了维护成本。此外，二合一传感器支持远程无线传输（如LoRa或NB-IoT），便于构建广域监测网络。实际工程案例显示，采用此类传感器的供水系统可将漏损率降低20%以上，显著提升供水安全与运营效率。

三、桥梁健康监测：二合一传感器的集成设计考量

大型桥梁结构长期暴露于复杂环境，面临疲劳、腐蚀、沉降等风险。为实现全生命周期健康监测，需部署大量传感器。振动-倾角、应变-温度等二合一传感器因其多功能集成特性，成为桥梁监测系统的重要组成部分。

在设计此类传感器时，需重点考虑以下几个因素：一是抗干扰能力，确保不同传感单元之间信号不相互耦合；二是长期稳定性，在温湿度变化、盐雾腐蚀等恶劣环境下保持测量精度；三是数据同步性，确保多参数数据在时间戳上严格对齐，便于后续结构响应分析；四是防护等级，通常要求达到IP67或更高，以适应户外安装需求。此外，还需考虑供电方式（如电池供电或能量采集）与通信协议的兼容性。例如，在某跨海大桥项目中，采用应变-温度二合一传感器有效区分了温度应力与荷载应力，为结构安全评估提供了可靠依据。

四、综合管廊监控：二合一传感器的部署优势与挑战

地下综合管廊集电力、通信、给排水等多种管线于一体，其监控系统对安全性要求极高。与传统分体式传感器相比，二合一传感器在部署中展现出明显优势：减少设备数量与布线复杂度，降低施工难度与

材料成本

；提升系统集成度，便于统一管理与数据融合；节省空间，在狭窄管廊环境中尤为重要。

然而，其应用也面临挑战。一方面，信号耦合风险可能导致测量误差，例如温度变化可能影响气体传感器的读数；另一方面，校准与维护难度增加，一旦某一传感单元失效，可能需整体更换，增加运维成本。此外，不同传感器的响应时间与精度可能存在差异，需在系统设计阶段进行充分匹配与测试。因此，在实际工程中，应根据监测需求权衡利弊，合理选择传感器类型，并建立完善的标定与巡检机制。

二合一传感器凭借其集成化优势，正在深刻改变工程建设中的感知方式。未来，随着多物理场融合传感技术的发展，更高阶的“多合一”智能传感器将成为主流，进一步推动工程智能化与数字化转型。