智能化大厦毕业论文

基于嵌入式技术楼宇智能化控制系统*摘要:为了解决智能楼宇控制点种类和数量多的问题,设计了基于嵌入式技术的智能楼宇控制系统,系统采用MODBUS通讯协议,485/232总线结构,最大通讯距离达1200m,通过区域控制器与控制模块数目自由组合组成控制网络的方法成功解决这个问题,效果良好。关键词:智能楼宇 MODBUS协议 485/232总线 区域控制器0 引 言智能楼宇最早出现在美国,我国的智能楼宇起源于20世纪90年代,楼宇智能化是现代工业高科技的结晶,是未来“信息高速公路”的主节点,是进入“数字时代”新兴的产物。所谓楼宇自动化系统是对中央空调系统、通风系统、给排水系统、照明系统、变配电系统、电梯系统进行监控。随着高新信息技术和计算机网络技术的高速发展,对建筑物的结构、系统、服务及管理的最优化组合的要求越来越高[4]。系统控制的方式由过去的中央集中监控,转而由高处理能力的现场控制器所取代的集散控制系统,本文设计的楼宇自动化智能控制系统是专门为楼宇智能化所设计,同霍尼韦尔、西门子等楼宇控制产品相比结构灵活,控制简便,并且易于针对个体需求进行软件的二次开发。1 网络结构控制系统结构如图1所示,分为三个控制层。上层为PC远程集中监控,下层为控制模块,中间层为现场区域控制器。层与层之间通过RS232/485总线联网。远程集中监控平台主要功能为提供即时的数据显示、历史数据的保存维护和查询显示、故障报警和故障历史查询、参数修改和查询。PC远程监控平台为主要人机界面,所以上位机软件设计体现了如下三个优点:一是将控制网络WEB化,可以将不同来源、不同格式的信息转变为统一的格式,供具有统一界面的客户机浏览器浏览,以更好地适应信息化社会的使用需要;二是建立了基于SQL SERV-ER数据库的管理信息系统,提高了信息管理的功能;三是采用开放式设计的网络结构,可以更方便地与其他系统(如安保系统、消防系统)进行集成。软件基于delphi平台开发,加载大量图形操作,简单方便。控制模块包括四种,即数字量输入模块(Digital In-put)、数字量输出模块(DigitalOutput)、模拟量输入模块(Analog Input)、模拟量输出模块(AnalogOutput)。控制模块是控制系统的主要执行机构,即采集数字量信号和模拟量信号,也输出数字量信号和模拟量信号。因此每种模块各自拥有单独的控制芯片,既接受现场区域控制器的控制命令,又需要根据控制命令完成模块的输入输出功能。中间层现场区域控制器既与PC远程监控平台进行通讯,接受控制命令并上传实时数据,又通过控制模块采集数据、执行控制命令。显然,现场区域控制器是整个控制系统的核心枢纽,其重要性不言而喻,因此整个区域控制器的软硬件设计无疑成为整个系统的重点和难点。2 区域控制器2.1硬件电路区域控制器硬件电路主要由CPU、上下位机通讯接口、EEPROM和时钟、键盘和触摸屏、液晶以及数字量/模拟量输入输出单元组成。硬件结构如图2所示。区域控制器CPU选用STC89C516RD2,这是一款新一代抗干扰/高速/低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机[1-3]。区域控制器自身带有一定数目的数字量/模拟量输入输出单元,可以在智能楼宇控制系统中作为控制模块的补充,同时也可以使区域控制器单独作为产品配套控制器使用,灵活多变。时钟和EEPROM通过I2C总线与区域控制器CPU连接。I2C总线用两条线(SDA和SCL)在芯片和模块间传递信息。SDA为串行数据线, SCL为串行时钟线,这两条线必须用一个上拉电阻与正电源相连,其数据只有在总线不忙时才可传送。CPU是主设备,时钟和EEPROM是从设备[9]。上位机通讯接口由控制器CPU通过SPI总线访问异步通讯芯片MAX3100来实现。SPI总线采用三线同步接口。主要特点是可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等;下位机通讯接口以串行口中断的方式实现半双工通讯。为了满足多种输入方式,控制器同时带有键盘和触摸屏,即可以以按键方式键入控制命令,也可以直接点击触摸屏实现。键盘采用独立式键盘;触摸屏选用电阻式触摸屏,电阻式触摸屏屏幕主要由两个导电层组成,当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发生变化,在X和Y两个方向上产生信号,然后由触摸屏控制器侦测到这一接触点并计算出(X,Y)的位置。2.2软件流程智能楼宇控制系统所控制的点位种类多样,如温度、湿度、流量、开关等。硬件电路依据数字量、模拟量以及输入、输出提供了通用的接口,因此具体识别控制每个点位则完全由软件完成。现场区域控制器作为整个系统的控制核心,既要检测自身输入输出单元,完成显示,报警等功能,又要根据上位机(PC)、控制模块提供信息发出控制决策。因此软件流程包括初始化、故障检测与处理、控制算法实现、上下位机通讯等(图3),初始化包括数值初始化、中断初始化,通讯初始化,显示初始化;故障检测包括通讯故障,反馈故障,逻辑故障等;控制部分主要是程序算法的实现,对输入输出的智能控制,包括键盘/触摸屏输入及液晶输出,上位机通讯即远程PC与区域控制器通讯,而下位机通讯则是区域控制器与控制模块之间通讯[5-6]。楼宇自动化控制系统故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。楼宇自动化控制系统故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。表中分5列,第一列为故障号;第二列为故障处理方法,如1(停机),2(关机), 3(重启)···;第三列判断是否联动,如0(否), 1(是),主要判断一些相互有关联的部分出现故障是否需要同步处理;第四列所谓的报警延时主要指某一现象视为故障的重复出现时间,目的是为了消除抖动引起的误报;第五列延迟寄存器则存放报警延时,如1(0.1秒级延时寄存器), 2(秒级延时), 3(分级延时)。每条故障都要对应于表中的一条,实际应用中只需填写表格,快捷方便。上下位机通讯程序都采用MODBUS通讯协议[7-8],Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。控制器通信使用主—从技术,即仅一设备(主设备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。此系统中当主设备为上位PC机时,现场区域控制器为从设备,当现场区域控制器为主设备时,控制模块为从设备。Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。从设备回应消息也由Mod-bus协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误,或从设备不能执行其命令,从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。例如:当主设备(现场区域控制器)发送如表2请求时,此控制器连接的所有控制模块都接受这请求,但是只有地址为1的控制模块对此请求应答,其他地址的控制模块自动丢弃这帧数据,经CRC检验数据正确后,根据功能码来处理此帧数据,此例中功能码为06,即向此寄存器地址写寄存器数据,完成后从设备需回应与主机请求相同的信息。置区域控制器和各种控制模块数量,结构灵活多变,可以适应多种输入输出信号,根据用户的实际需求开发控制软件,真正达到量身定做成为一大特色。本智能控制系统已经在多个楼宇智能化控制中使用,控制准确,运行稳定;另外,区域控制器也可单独使用,作为产品配套控制器,成功应用于除湿机、冷干机、Vocs气体清除装置等。参考文献1于洪洲·51系列单片机软件抗干扰设计[J]·集成电路通讯·2007,25卷,2期:16-182汪文,陈林·单片机原理及应用[M]·华中科技大学出版社3Yu ShouqianWang Jianhua Kou Jinqiao. Embedded Integrated Servo-controllers for IntelligentModularActuators[J]·HIGH TECHNOLOGYLETTERS.2006,12,1:37-41.4 B. Surrogate·Developmentofan IntelligentEnergyManagementNetworkforBuilding Automation, PROGRAMMABLE CONTROLLER FAC-TORY AUTOMATION(PLC FA)·2005,3:28-305黄鑫,宋洋·软件抗干扰技术及其在单片机上的应用·现代电子技术,2007年9期:90-926朱国飞·单片机在工业控制上的应用[J]·中国科技信息, 2005年18A期:77-797田拥军,赵光强,曾健平·基于RS485总线技术的PC机与单片机多机通讯设计[J]·湖南工程学院学报:自然科学版, 2007年17卷2期:19-238肖凯,张贤斌·Modbus协议在串口通讯中的研究及应用[J]·长江工程职业技术学院学报,2007年1期:30-329赵学军·RS485总线测控模块的MODBUS扩展协议设计[J]·自动化与仪表,2007年2期:37-40

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论我国智能楼宇物业管理摘 要：社会经济水平的不断提高促使家庭生活自动化、居住环境舒适化、安全化，由此也唤起了人们对住宅智能化的要求。美国、日本、欧盟等国家的科学研究机构已经将智能大厦的概念及模式逐步引入住宅小区的建设中，使人们对居家的概念发生了根本性的变化，居住条件和生活环境产生了质的飞跃，智能化住宅、智能住宅小区这一全新的概念应运而生，并成为未来房地产住宅市场发展的大趋势。本文主要从智能楼宇的发展现状、技术支持、主体即物业管理公司、管理工作、改善措施以及今后的发展趋势等方面简单的阐述了现代智能住宅小区的物业管理。关键字：我国智能楼宇物业管理 基本功能 发展现状 优化方式 前景展望前言随着楼宇智能化的发展、社会经济水平的不断提高促使家庭生活自动化、居住环境舒适化、安全化，这唤起了人们对住宅智能化的要求。美国、日本、欧盟等国家的科学研究机构已经将智能大厦的概念及模式逐步引入住宅小区的建设中，使人们对居家的概念发生了根本性的变化，居住条件和生活环境产生了质的飞跃，智能化住宅、智能住宅小区这一全新的概念应运而生，并成为未来房地产住宅市场发展的大趋势。所谓智能住宅小区是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、设备自动化、信息服务、集系统、结构、服务、管理为一体为住户营造一个安全、舒适、便捷、节能、高效的居住和生活环境。智能住宅小区是现代建筑技术与现代通信技术以及现代计算机技术相结合的产物，其核心技术是小区的智能化系统。智能化系统也称小区的综合信息管理系统，是由小区物业管理系统和小区综合信息服务系统来支持实现的。它能够实现具有集成性、交互性、动态性的智能化物业管理模式，为住宅小区的业主和使用人提供高效率同时完善而多样化的服务。一 智能化住宅小区物业管理的主体智能住宅小区物业管理的主体即物业管理公司，它以从事智能住宅小区的物业管理为主要经营管理业务，实行自主经营、独立核算、自负盈亏，是具有法人资格的经济组织。物业管理公司具有管理水平起点高、专业技术性强、符合市场经济运转、管理体制科学、规范的特点。以管理智能住宅小区物业为经营服务的管理公司，它必须具有一支管理素质优秀的管理人员和技能水平突出的专业技术人员所组成的管理队伍。能够担负起对智能住宅小区物业进行维护、保养、管理、提升等全面的服务，使基本目标明确，服务质量优良。二 智能化物业管理的基本功能智能化物业管理的目标是向人们提供：“方便快捷的信息通信、安全舒适的居住环境、高效便利的物业管理”。尽管不同地区、不同档次的智能化物业管理的要求会有些区别，但是由于它是一种商品，就有共性，有一种市场标准。根据智能小区的智能化系统功能设置，一般智能化物业管理公司应该根据市场定位的不同（是中档还是高档？），选择配备“安防监控”、“门禁管理”、“紧急求助”、“家庭安防预警”、“三表出户”、“现代通信”、“有线电视”、“设备监控”、“小区一卡通”、“计算机物业管理”等智能化子系统，以及小区“电子大屏幕”、“背景音乐”、“电子商务”、“信息服务”、“VOD点播”等。个人认为安防和通讯网络是智能化物业管理公司首先要考虑的问题。三 智能化住宅小区物业管理的技术支持信息时代的住宅小区由于设置了智能化系统，使得人们足不出户就可以进行网上选物购物，网上医疗咨询，参观浏览虚拟博物馆、图书馆和世界各国的名胜景点，网上点播视频节目，网上证券交易……另外，当家庭中发生警情（包括盗情警报、灾情警报、突发事件等）时，家庭成员与小区管理中心可以在接到报警信息以后，随时查询和确认家中的安全状况并及时实施最有效的防范措施。这些给人们提供了舒适、安全的环境和良好的信息交流服务空间的智能化系统，是以小区控制中心为中枢的，由家庭报警系统、停车管理系统、公共广播系统、紧急电话求助系统、巡更管理系统和楼宇对讲系统、周边防范系统、闭路监控系统、电子公告牌系统等构成，形成一个有线与无线结合、固定目标（房间）与移动目标（汽车、人员）结合、多功能、全方位、智能化、系统性的神经网络系统，向小区各住户提供全方位优质可靠的安全服务。同时，在小区内建立高速宽带、安全、可靠的内部网络，提供Internet信息和资源共享，完成小区内部信息发布服务、物业管理，设备集中监控，实现住宅小区的智能化管理。四 我国智能物业管理行业生存发展的现状（一）、综合管理体制不顺、执法能力较差智能楼宇物业管理的管理对象虽然是房地产产品，但它服务的对象是人，造成很多社会问题交织在一起，极其复杂。这些社会关系中最重要的是与政府部门之间的关系。在物业管理实践中，很多物业公司与业主发生纠纷的问题是有法可依的，但无人执法。（二）、政府对智能化物业管理在城市管理中的重要性认识不足，正面宣传引导不够现阶段各地政府还没有把智能物业管理当作城市管理的一个重要环节，只是或多或少地将其视为一种实现住宅商品化的辅助手段。忽视了城市居住区管理是一个城市管理的重要组成部分。这种体制下使社区的物业管理不能融入城市管理的范畴，一定程度上阻碍了城市管理前进的步伐。（三）、现阶段公众意识普遍较低，智能物业实践坎坷曲折由于中国特殊的国情，决定了一部分人物质文明先富有，精神文明匮乏。这部分人公众意识较差，以个人的喜恶作为对物业管理规定的取舍标准。这些人动辄以媒体暴光，车辆档道等行为对物业企业进行威胁，而通常物业公司都是尽量息事宁人，不愿扩大事态，最终以损失企业利益平息事态。现阶段的物业实践中由于人们错误的定位物业企业与业主的关系，使这种情况越来越普遍，为物业管理无形中增加了难度。（四）物业服务和市场价格严重背离，物业企业生存艰难智能小区比普通小区在各方面都有所提高和改善，在收费等方面也要比普通非智能小区昂贵。但在物业收费定价方面，政府主要考虑的是社会稳定和现阶段人民群众的经济承受能力，核定的收费价格往往低于物业企业市场运做的成本，造成大部分物业企业长期入不敷出，甚至亏损严重。五 如何优化智能物业管理住宅小区的智能化建设是大势所趋，有着广阔的发展前景。智能小区中智能技术所带来的服务理念及模式是在其运营过程中体现出来的，最终是通过物业管理实现的。因而物业管理的优劣直接影响到智能小区的智能化效果，优化物业管理至关重要。1、优化物业管理的前提是开发商改变观念开发商应该意识到，智能小区的物业管理不同于传统模式下的物业管理，是以知识管理为主导的先进管理体系，这种体系的有效运作在满足开发商个体利益的同时实现了为住户提供安全、高效、舒适及优化环境的目标。开发商所销售的不再仅仅是传统意义上的住宅，而包含了许多服务。在此前提下，物业管理公司就应该在项目策划阶段就介入并与开发商共同完成智能化系统的定位；在设计阶段提出合理建议；在实施过程中派专业人员进行现场跟进及有效监控，最终确保建成后的智能化系统有效运作。2、要优化物业管理就必须使物业管理向专业化、社会化、市场化方向发展目前，有3个主要因素制约着物业管理在智能小区的正常开展。一方面，当前国内的物业管理尚未进入社会化、集约化的经营方式，大多数为一家物业管理公司管理一个楼盘，物管公司不成规模，其管理与技术的层次与能力必然低下。就大多数物管公司状态而言，尚难胜任智能小区的管理工作。另一方面，物管缺乏专业人才，管理人员技术水平低。物管所需配置的计算机及自控方面的专业人员工资水平较高，是一般规模物管公司难以承受的。此外，智能系统的复杂性、精密性、高技术含量及更新快等特点，使其运行、维护、保养费用较高，而因经济等因素制约目前国内大多数地区智能小区物管费收入不可能与物管公司成本支出相抵。这几方面原因致使许多智能小区中智能系统维护不及时，设备故障率高，一些智能小区将智能化系统弃之不用。因此，要优化物业管理，就必须让物业管理公司走向市场，向专业化方向发展。中小型物管公司可通过兼并、联营等途径形成集约化经营模式，克服“小而全”的弊端，向专业化方向发展。通过资源的优化配置，特别是专业技术人员的合理配置，根据物业所需灵活地进行内部人员调配，来达到降低成本提高效率的目标。3、要优化物业管理就应该建立、健全各项规章制度完备、严密、科学、合理的规章制度是搞好智能小区物业管理工作的“软件”。物管公司必须依据各种智能设备及通讯系统的特性制定相应的维护、保养制度并进行定期检修。建立、健全资料、档案管理制度，及时对自动经管理系统设备运行的统计资料进行总结、整理，并提出防范措施，防患于未然。此外，物管公司还应建立各项工作的标准流程，制定岗位责任制、应急措施等等。只有完整、科学合理的规章制度作为保障，才能使物管工作正常、有序地开展下去。六 未来智能物业行业发展前景的展望（一）国民经济的持续增长，将为智能物业行业的发展提供广阔的空间经济发达国家的经验表明：当人均GDP超过800美元之后，人们对住房面积的需求将持续增加，居住质量将快速提高。住宅小区的智能化建设是大势所趋，有着广阔的发展前景，这也为未来智能物业行业的发展提供广阔的空间。（二）、丰富的劳动力资源为行业的发展提供了可靠的人力资源保证智能建筑的物业管理在运作过程中涉及的知识面很宽，它涉及行政管理学、心理学、公共关系学、经济学、系统工程学、法学等，还涉及到城市规划学、建筑学、土木工程学等多方面，因此，合理、正确选拔合适人才对智能小区物业管理很重要。所以说现阶段劳动力资源也是智能物业得以加速发展的可靠保证。（三）、物业行业发展的外部环境越来越成熟美国、日本、欧盟等国家的科学研究机构已经将智能大厦的概念及模式逐步引入住宅小区的建设中，使人们对居家的概念发生了根本性的变化，居住条件和生活环境产生了质的飞跃，智能化住宅、智能住宅小区这一全新的概念应运而生，并成为未来房地产住宅市场发展的大趋势。（四）专项维修资金制度的建立，为业主和物管企业解决了后顾之忧有了完善的住房专项维修资金制度做保障，业主从此不再担心因为资金问题，住房得不到有效的修缮，物业企业也不用因为接管旧小区为筹集修缮资金而发愁。综上所述，成绩和问题并存，希望和矛盾同在，前途是光明的，道路是曲折的，为了我国智能物业发展的美好明天，让我们齐心协力，共创未来。结束语从当今世界智能化住宅小区物业管理的发展中，我们不难发现物业管理的发展也是与本国的政治、经济、文化、科技及生活习惯相关的。与世界发达国家相比，我国的物业管理水平还有很大的差距。但是，相信随着我国经济的不断提高，智能化住宅小区的不断发展，智能楼宇物业管理必将有美好前景。参考文献1 建筑智能化系统概论 孙景芝主编 2005年6月出版2 智能小区九大系统设计与实现[M】 黎连业编 2001年科学出版社3 绿色住宅概论 王立红编 2003年出版4 社区物业管理[M】 卓思廉编 2007年北京邮电大学出版社5 物业管理企业战略管理 韩朝 陈凯编 2008年清华大学出版社