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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。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(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 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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伴随着我国经济的快速发展和科学技术的不断进步，近些年来我国的楼宇自动化技术得到了长足的提升。下面是我精心推荐的一些楼宇自动化技术论文，希望你能有所感触!
楼宇自动化控制网络技术研究
【摘 要】高层建筑、超大面积建筑越来越多的现代社会，如何实现对楼宇内零散分布的大型设备进行集中管理控制是影响楼宇运行是否良性运行的重要因素。这种分散式的控制需求也决定了全新自动化控制系统的诞生，它需要实现分散楼宇设备的监控、控制和测量。本文对比了楼宇自动化控制系统的发展历程中各种系统的优缺点，阐述了以太网对于楼宇自动化控制系统构建的意义，在遵循相关标准、原则和依据的基础上，讨论了楼宇自动化控制网络的组成、既定目标最后以以太网技术为基础，集成现场总线控制系统，创建OPC服务器实现通信接口数据高效传输和自动化控制系统设计。
【关键词】楼宇;自动化控制;网络;以太网;OPC
伴随着我国经济的快速发展和科学技术的不断进步，近些年来我国的楼宇自动化控制技术得到了长足的提升。所谓楼宇自动化控制系统是一种基于科学技术进行高度自动化管理和控制的系统机制，通过这样一个网络控制平台实现对楼宇内各种设备的一键管理。这里的科学技术包含了计算机网络技术、自动化控制以及网络通信技术等，能够统一管理的设备则包括空调系统、温度系统、电梯、消防系统、照明设备等等。楼宇自动化控制系统可以大大减轻管理难度和人工成本，具有高效率性和环保节能性。可以说自动化控制网络系统的发展在一定程度上决定了智能楼宇未来的发展方向。
1 楼宇自动化控制系统的发展历程
楼宇自动化系统的发展历程
楼宇自动化控制系统紧握科学信息技术的发展潮流，在三四十余年时间里一共经历了四个阶段的发展历程。第一阶段是始于1970年代的CCMS中央监控系统。其原理为通过设置信息采集站于建筑物各处，然后将总线与中央站连接起来，创建CCMS中央监控系统。系统的枢纽是中央计算机，通过接收处理信息采集站的信息，做出相应的决策并发出命令，调节楼宇内设备的各项参数。第二阶段是1980年代的DCS集散控制系统。其实年代的信息采集器进化成了80年代的科技产物：数字控制器。通过为每一个数字控制器配置集散式控制系统计算机，每一个独立的数字控制器都可以显示、处理采集到的信息，只需要在其上布设一个起到监视作用的中央电脑，就可以实现分站完全自主处理信息的功能。第三阶段是1990年代的开放式集散系统。通过应用ON现场总线，布设三层结构的BAS控制网络系统，形成中央站、DDC分站、现场网络层的输入输出结构，这就使得整个系统更加具有开放性，对于系统的配置和管理也更加灵活。第四阶段是进入21世纪之后的网络集成系统。网络系统中具有一个中央主控站，将子系统进行优化组合，诸如消防、安全、照明、温度等，然后统一集成管理，更加方便快捷。
在跨越四十年的发展历程中，楼宇自动控制系统最大的变化就是现场总线控制系统(FCS)取代了分布式控制系统(DCS)。虽然DCS拥有较好的模拟、操作和管理性能，但是费用高、可靠性差、系统开放性差是制约其发展的瓶颈。而现场总线控制系统随着科学技术的发展而兴起，其上烙印了典型的现代科技，具有更高更强的可控性和科学性。它最大的优点就是简单了系统布线方法，提高了操作性和维护性，优化了实时性，并且降低了成本。
以太网开始进入楼宇自控领域
以太网一直都是局域网构建中的核心技术网络，而随着科技的进一步发展，以太网中的站点完成了单独收发数据信息的进化，这就减少了物理层数据的碰撞、拥塞和缓存，为楼宇自动化系统的开发设计提供了独特的思路。而在标准颁布之后，基于以太网的工业交换机产品大幅增加，基于现场总线的开放式以太网标准也纷纷涌现。比如ODVA、CI、HSE、Profinet等。以太网和现场总线控制系统的结合，弥补了各方的缺点，使得工业自控系统的设计逐渐成形，而其在工业控制领域的成功应用直接促成了其在楼宇控制系统中的快速发展，从最初的信息层道控制层，以太网被越来越多的应用。
太网的优点很明显，那就是实现了从信息网到控制层的完美过渡，实现了各层统一，对这样系统的开发和管理也就更加便捷，也实现了和智能楼宇中其他系统的快速完美融合。但是同时需要认识到时，以太网技术和现场总线控制系统的集成研究还处于起步阶段，因为科研成本较高，产品较少，就会导致用户选择不多同时推广性也会受到阻碍，还有就是以太网的维护性、实时性还需要时间的考证。
2 楼宇自动化系统的组成与基本功能
楼宇自动化系统的组成
楼宇自动化控制系统通常包括空调、消防、供电、电梯、安全管理、给排水等子系统。可以通过以太网技术，建立通讯网络，集成现场总线控制系统，建立控制层、管理层和设备层，实现操作站和网络控制单元之间的连接。采用传送控制协议/协议，建立用户数据协议，构建OPC服务器，既集中完成控制端对所有设备的管理，也可以实现用户对客户端的自由访问，而避免了亲自查看设备的繁冗过程。通过增加网络控制单元可以实现楼宇内每一个子系统的监控、共享和管理，通过相应的多种统计计算功能，可以在一定的情况下可以代替操作站功能，完成手提式应急信息处理和指令控制。
楼宇自动化系统的功能
楼宇自动化控制系统的基本功能有以下几点：
(1)实现对众多子系统启动和停止的控制、设备运行状态的监控。
(2)收集设备运行的历史数据，完成设备一生运行的技术性数据分析;
(3)根据外界环境的变化，自动调整设备运行参数;
(4)监视楼宇各系统运行中可能出现的故障及突发事件，并配置一整套处理方案;
(5)实现对水电、煤气等科学管理，节能高效自动;
(6)针对各子系统中的设备，保存一份包含运行档案、历史、维修情况的设备管理报表，以供参阅。
3 楼宇自动化控制网络系统设计方案
自动化控制系统设计总则 楼宇自动化系统的最主要功能还是实现对楼宇内各个子系统的监控，采集运行数据，对比分析运算，保证在任何情况下设备都能正常运行，并且实现快捷简单的远程监控。最显著的优点就是大大减少了事故发生的概率，也就相应地延长了设备的使用寿命。通过这样集约化的控制和管理，实现对各子系统统一而有序的管理，使其健康运行，充分发挥各个系统的功能，为智能楼宇的建设打下坚实基础。这里以最具有代表性的高层、现代化智能大楼作为设计对象，就自动化控制网络系统的创设关键技术作简要阐述。
如同前文所述，楼宇自动化控制系统必须要首先保证子系统的高效运行，实现子系统有序运转和灵活自动运转，从而减轻人员管理，节约劳动力资源和资金成本。这里设计的系统主要是基于一般业主的要求和极高的性价比，采用最优化的方案设计出一套可以同时实现集中管理和分散管理的自控系统。比如著名的BACTalk楼宇管理系统，它是一种基于BMS的自控系统，可以将消防系统、保安系统、照明系统、电梯等集中在一个平台上进行控制，并且具有先进的现场控制器以及和其他系统设备的开放性接口。根据现代高层大楼的特点，设计一下需要主要监控的子系统：电梯系统、中央空调系统、照明共点系统、给排水系统等。
楼宇自动化控制网络系统设计的原则和依据
在设计一个楼宇自动系统时，必须遵循以下的原则。首先是可靠性。可靠性是检验一个自控系统是否合格的第一标准，优先采用分布式的控制系统，将自动控制的任务交给很多现场处理器完成，这样可以避免因为单独的处理器出现故障而影响整个系统健康运行的情况。可靠性的另一个表现就是系统数据采集和记录的准确性，不能误报，也不能有故障而不报，所以对于系统硬件和软件的要求极为严格。其次是灵活扩展性。楼宇自动系统和其他的网络系统一样，都会伴随着科学技术的发展而进行进化和升级。我们在建立了初始系统之后，应该考虑到伴随着科学信息技术的发展，原始系统势必要进行优化和升级，所以这对系统的可扩展性提出了一个新的要求。当然灵活性也很重要，主要表现在现场控制器的增减不能影响整个系统的性能，系统的组成和功能应用都必须具备灵活性，便于随着外界环境的改变而改变系统。第三是实用性。设计的系统总归是要应用的，这要求设计人员从高深的科学信息技术中提取出便于应用的普通知识，系统可以根据楼宇的多功能性实现不同需求的给予和完成。是否方便快捷是实用性是否合格的另一个标志。管理方式是否合理简约是检验一个系统是否成熟的重要标志，一个好的楼宇控制系统可以实现楼宇各子系统资料内容的完美综合，并且统一呈现在中央层，减小了管理难度。最后是经济性。我们要求系统的设计采取最为精准和尖端的技术，但是也要考虑到实际需求高度。采用现场处理器应该可以满足相当长时间之内的系统运转，所以要合理规划，切不可盲目投资。
楼宇自动化控制系统的设计首先要以相应的电气图纸和标准规范作为基础，然后需要满足国家及其他国际标准。比如建设设计防火系统、照明设计标准、电梯设计标准、空调安装及采风设计标准、工民建供电系统设计标准等等，对于需要设计的每一个子系统都应该按照国家相应的规范指导系统设计。
系统功能设计
设计的系统方案以以太网技术为基础，以此来实现各总线的集成。包含网络层、控制层和设备层三层结构。其中设备层网络技术依托CAN总线和Lonworks等，用以太网技术来实现管理层和控制层之间的通信。
依据前文所述，现场总线控制系统(FCS)更加开放、集散，同时便于维护、成本低，所以更加适合楼宇自动化控制系统的设计，辅以以太网技术，实现楼宇自动化控制。详细设计图见图1。
图1 以太网构成的楼宇自动化控制系统简图
自控系统的网络结构
设计的系统主要包括管理层、控制层和设备层。现场控制器之间的点对点通信构成的智能监控区域层就是控制层，CAN总线、Lonworks总线上都布设有监控节点;管理层则包括中央主控机和分系统的计算机系统，以太网技术构建管理层，管理层中的操作站可以控制中央计算机，对各子系统进行集成统一指令管理，并对系统中所有的数据进行分析和处理;设备层就是楼宇内的各机电设备，在控制层的管理下按照预设程序运转。
自控系统集成技术
OPC技术可以标准化控制层和管理层之间的设备数据信息交换，并且加快数据传输速度和可靠性，同时降低成本。在楼宇自动系统中选择OPC，需要根据不同的子系统以及需要实现的功能来开发相应的OPC服务器，完成设备层的独立数据采集。
一个完整的OPC服务器包括标准接口和用于通讯的接口两部分。利用对两个接口进行开发，也就实现了OPC服务器的开发。标准接口的开发因为数据库而变得简单，用于通讯的接口开发需要特定的通信协议和数据采集模式来编写特定的动态链接库。以此来构建的OPC服务器结构如图2。
图2 OPC服务器总体结构简图
通过该结构调用API函数，记录、注销服务器数据信息，并且按照特定的接口模块，读写交换数据，随即封装读写的信息来满足客户端的需求。该设计的关键是函数的调用来建立动态链接库，通过的DLL调用来构建API函数原型。常用的通信协议一般为TCP/IP协议，通过通信接口来读写封装的信息可以实现计算机端和客户端的数据共同访问，操作者在进行数据管理控制的时候不需要到每一个硬件设备中进行采集，只需要查看子系统相应的OPC服务器就可以实现数据的自主收集。有了这些数据也就有了自控各子系统的基础资料，通过一定的分析和处理，就可以实现子系统运行数据和运行状态的统一呈现，极大方便了后续的自动化控制管理。这就是一个完整的楼宇自动控制过程。
4 结论
智能建筑正在成为未来建筑的发展方向，实现楼宇设备系统的集中有序管理是实现社会节能理念和劳动力节约的关键环节。科学信息技术的发展为设计一个可靠实时成本低的楼宇自动控制系统提供了可能。利用现场总线控制系统、以太网技术可以实现系统设计，本着可靠灵活使用的目标，以以太网技术为基础，集成CAN和Lonworks总线技术，利用OPC技术创设服务器，可以快速且准确的实现诸如消防、照明、电梯、空调、温度、供电等系统的信息数据集成，同时也可以集散控制楼宇中的子系统，实时监控设备运行状态，及时调整故障，减少人员管理成本，保证楼宇健康安全高效运行。在建筑面积越来越大、高度越来越高的现代社会，自动化控制网络系统必定可以大大完善楼宇内部功能，提供安全舒适的生活工作环境。
【参考文献】
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电气自动化应用逐渐深入人们日常的工作与生活之中,使人们的生活方式发生了巨大的变化,电气自动化就是电气信息及其自动化工程,常见的家用电器都与电气自动化息息相关。下面是我为大家整理的电气自动化专业 毕业 论文 范文 ，供大家参考。
《 电气自动化技术在电气工程的运用 》
【摘要】所谓电气工程内部自动化应用技术，就是希望透过不同类型自动检测途径，以及专属控制器具，进行远程性电力系统精准调试和监管，进一步确保对周边不同区域企业、居民的电力供应质量，同步处理好内部各项经济、安全类事务。尤其最近阶段，我国不管是经济或是高新技术研发实力，都产生本质性的变化结果，这对于后期一线技术人员专业技能、素质等，更提出较为严格的规范要求。笔者的核心任务，便是依据如今我国电气自动化控制系统设计规范要求和发展态势，进行后期各项全新应用方案筹备，希望能够为相关领域工作人员，提供些许指导性建议。
【关键词】电气工程;自动化;系统功能;应用 措施
电气工程，在当今高新科技领域中的支撑地位毋庸置疑，其主张时刻以计算机网络为主导媒介，透过本质层面上整改基层人员生活、工作模式。而电气自动化涉足行业类型繁多，如电气开关设计和航天科技研究等，毕竟电力才是全方位提升人民生活质量的物质基础，针对电气工程中自动化技术应用细节，加以充分论证解析，绝对是迎合时代发展步伐的必要途径。
1目前我国电气工程内部电气自动化技术设
计规划的核心原则论述(1)其主张利用有限地资源，进行不同产品工艺制备流程电气自动化改造诉求满足。(2)电气自动化应用方案切勿过于复杂，旨在清晰划分处置机械、电气之间的关联特性。截至至今，大多数民用或是高新科技产品，都主张借助电气自动化技术予以改造，不可避免地牵涉到工艺形式创新、制造成本缩减、维护便捷性控制等问题。归根结底，技术人员在进行电气自动化方案布置应用过程中，需要精准地控制不同类型电器部件，确保现场施工的安全可靠状况，以及人工智能操作维护的简单、人性特征。
2电气自动化技术在电气工程中灵活拓展沿
用的措施内容解析在电气工程领域内部改良延展自动化应用技术，其优势特征包括：①大幅度提升电气设备全程运行的安全、稳定水准。②全面深入地克制以往定期故障检修方式下遗留的诸多弊端，同步提升电力系统日常工作绩效，获取更多企业的广泛认知和大力推广沿用成就。尤其是透过技术应用层面观察，全新时代背景下的电气工程，有关内部状态检修技术，具体倾向于在电气工程中应用资产管理系统事务，将其在工程状态监测、故障诊断等方面的功能如数发挥，届时提供状态检修过程所需中的状态数据信息;同时，结合相应的数据，准确预测电气工程中各种电气设备的实际运行状态、存在的安全故障以及故障出现的因素等。有关诸多应用控制细节表现为：
电网调度层面
处理电气工程内部的电网调度自动化改造事务，需要快速集合调度中心内的 显示器 、打印装置、计算机网络、服务终端等，其核心动机在于针对电网运营质量加以经济化调度，使得电网运行细节，都能够得到细致地监控、验证解析，方便在任何时间范围内，快速搜集电力生产期间的数据，使得发电控制、电力系统状态科学评估、合理调度、电力负荷预测等工序，都能够自动交接。如若当中衍生任何事故，电气自动化系统会快速追踪发生源，辅助技术人员在当下制定实施合理对策，尽量防止事故扩散，节省合理数目的成本资金。
发电厂分散测控系统应用层面
此类系统主要包括以太网、工程师工作站等分层分布结构单元，可以直接接受热电阻、电气量、开关量，以及脉冲量等信号，经过自行处理过后，针对既有设备运行参数加以实时显示，稳定内部信号输出效率，并将最终结果予以打印，妥善的处理设备与设备，线路与设备，线路与线路之间的关联，长此以往，对于快速贯彻电气生产中各类细节的实时监、保护指标，辅助功效异常深刻。
变电站、配电工程层面
就是说在变电站透过不同类型自动化设备和计算机系统，替代过往复杂的人工作业，顺势提升变电站整体运作实效。透过此类角度观察验证，变电站内部自动化技术，主要是用以多层次、全方位地监控相关设备安全运行状况。技术人员需要全程利用微机设备，进行电磁式装置替代，顺势衔接自动测量、远程监控、事故信息自动记录等设备，完成操作监视图像、智能化改造指标，使得最终变电站能够顺利朝着综合自动化方向过渡扭转。
3结语
按照以上内容论述，电气自动化在电气工程中的应用结果，是一类国家综合式经济、科研实力的象征产物，特别是经过全球化、现代化科学技术发展过后，我国电气工程内部自动化应用功能获得全面新生，开始朝着不同学科领域内自由扩散。今后，相关工作人员要做的便是，主动联合不同实际状况进行思维创新，争取为我国电气自动化技术全面改造沿用，创设应有的支撑辅助贡献。
作者:张诗淋 赵新亚 单位:沈阳职业技术学院电气工程学院
参考文献
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《 电气自动化技术在供电系统中的运用 》
1供电系统中电气自动化技术应用设计的原则
电气自动化技术在我国供电系统中的应用设计占据有重要的地位，极大的提高了我国供电系统技术的现代化水平，增强了其运行的稳定性和可靠性。因此，在对供电系统中电气自动化技术进行应用设计的过程中，要严格遵循以下原则，以提高供电系统中电气自动化技术应用设计的效果。
应用选型原则
选择恰当的自动化设备是确保电气自动化技术在供电系统中有效应用的重要物质性前提。因此，在供电系统电气自动化技术应用设计的过程中，首先要遵循相应的选型原则，即主要从远程调动及自动化系统监控的角度进行自动化设备功能选型，亦要注重自动化设备选型接线的简便性以及性能的稳定性、价格的合理性，以便于日常运行过程中的维护。
应用设计原则
在将自动化技术应用到供电系统的过程中，要遵循以下方面的应用设计原则：一是开关设计原则，即在供电系统中，对于需要远程操控的计算机监控系统开关，必须选用同时具有远程分闸和合闸功能的智能开关，以便于计算机监控系统远程操作功能的顺利实现;二是继电保护原则，即在供电系统规划设计中，要综合考虑变压保护和综合电气自动化技术在机电保护装置中的应用，以便于实现继电保护装置效用发挥的最大化。
2供电系统中电气自动化技术应用设计的重要性
供电系统中电气自动化技术应用设计的重要性主要体现在以下方面。
有利于供电系统电力管理目标的实现
将电气自动化技术应用到供电系统中，不仅可以有效提高供电系统的信息化技术水平，亦可以实现对供电系统运行的连续性、自动化和智能化监控，从而使得相关工作人员可以随时掌握供电系统的运行状态，使整个电力系统形成一个完整的有机整体，从而更好的实行对供电系统的管理控制工作，实现供电系统的电力管理目标。
有利于实现供电系统中设备运行的高效率、低成本
在供电系统规划设计中应用电气自动化技术，不仅可以将无功补偿技术、节能结束等相关技术与电气自动化技术进行有机结合，亦可通过节能机械设备的选用实现供电系统运行的低损耗，并有效对供电系统中的超负荷运行进行调整，实现供电系统中设备运行的高效率、低成本。
3电气自动化技术在供电系统中的应用设计方向
供电系统综合自动化技术与智能保护的应用设计方向
随着我国电气自动化技术以及供电系统自动化保护理论的不断发展，微机技术、综合自动控制技术以及网络通信技术等相关技术在供电系统中的电气自动化保护装置中得到了广泛的应用，不仅实现了供电系统电气自动化保护装置控制的智能化，亦有效提高了供电系统电气自动化保护装置运行的安全性和效用性，而基于综合自动化技术的综合自动化保护装置则在不同电压等级的变电站中得到了广泛应用。
供电系统自动化实时仿真系统的应用设计方向
供电系统自动化实时仿真系统是电气自动化技术在供电系统中应用的重要方向之一，其是在实时仿真建模以及负荷动态特性监测等相关研究的基础上发展起来的，并随着电气自动化技术在供电系统中应用的逐渐成熟而引入了实时数字模拟仿真系统，为供电系统的暂态试验、稳态实验等营造了良好的实验环境，并经过实验提供了更加接近供电系统真实运行状态的实验数据，为新装置的实验测试提供了安全、稳定以及可靠的实验条件。
供电系统人工智能的应用设计方向
专家系统、模糊逻辑等都是供电系统人工智能的应用设计方向，并随着电气自动化技术的逐步发展和完善，并广泛应用在供电系统及其相关元件中，主要包括供电系统的运行分析以及元件故障诊断等;与此同时，随着供电系统中相关智能控制理论研究的日益成熟和完善，人工智能逐渐与机械智能等结合在一起，不仅有效提高了供电系统的智能化和自动化水平，亦大大提高了供电系统的稳定性。
供电系统配电网电气自动化的应用设计方向
电气自动化技术在供电系统配电网中的应用设计相对而言，比较成熟，且截止到目前，已达到国际的标准规范。电气自动化技术是实现供电系统配电网电气自动化的关键性技术，该技术在配电网电气自动化中应用的最大创新之处在于，其将高级现代化软件、配电网信息一体化技术以及数字化技术等相关技术进行有机融合，克服了传统配电网系统技术路由以及载波消耗等技术的缺点，有效提高了供电系统载波接收的精准度。
4供电系统中电气自动化技术主要的应用设计
就目前我国电气自动化技术在供电系统中的应用设计主要体现在以下方面。
供电系统电气自动化集中监控的应用设计
电气自动化技术在供电系统中应用的最大优势在于其具有操作灵敏性、远程跨界操作方便等方面的特点，且以电气自动化技术为基础的供电系统电气自动化集中监控系统设计相对较为简单。但值得注意的是，电气自动化集中监控系统是由统一处理器对相关数据进行搜集和整理，这就导致处理器的功能处理任务较为繁重，且速度较为缓慢;与此同时，由于要对供电系统运行过程中的电气设备运行状态进行全面的监控，不仅会造成主机冗余下降，亦会导致电缆数量的增加，加大投资成本;此外，长距离电缆亦会影响影响到电气自动化集中监控效用的发挥。因此，在供电系统电气自动化集中监控系统设计的过程中，要考虑到相关因素对系统功能发挥的影响，以便于保障电气自动化集中监控系统运行的稳定性、可靠性以及安全性。基于此，电气自动化集中监控系统被常用在小型电气自动化监控中，并没有在全场供电系统中得到广泛的应用。
外电缆设计和电力监控器的选择
基于电气自动化技术在供电系统应用的逐渐成熟，变配电站中的外部电缆设计越来越简便，不仅能满足变配电站的功能需求，亦降低了设计成本。就目前我国变配电站外部电缆线的设计来讲，一般只有两部分构成：一是额定电源为220V的交流电源线;二是通信电缆，常用的主要有两种类型，即屏蔽电缆和双芯屏蔽双绞线。值得注意的是，在进行选型的过程中，一般每种类型的通信电缆都需要选用两对，其中一对正常使用，而另一对则用于备用，以备不时之需。而在对电力监控器进行选择的过程中，要着重考虑两方面的因素：一是电力监控器的抗干扰性;二是电力监控器运行的稳定性和可靠性;此外，在供电系统电力监控器具体选型的过程中，要根据供电系统的电源类型进行选型，具体表现在：一是当供电系统为220V的直流电源时，一般选择直流屏作为电力监控器，以便于供电系统进行集中供电;二是当供电系统为10kV以下时，在进行电力监控器选型的过程中，既要考虑到供电的集中性，亦要考虑到设备的监控功能。
变压电站综合电气自动化系统的选用
就目前电力市场的生产状况来看，存在众多变压电站综合电气自动化系统设备的生产商，且各生产商所设计和生产出的电气自动化系统设备标准、参数等各有不同，如国外比较好的西门子等。但是值得注意的是，在进行电气自动化系统设备选型的过程中，一定要考虑到我国供电系统的具体情况以及其对电气自动化系统设备的功能性需求以及相关参数要求，以便于所选用的设备能够正常应用在我国供电系统中，满足网络互联、数据库建设等方面的功能需求，以为供电系统中电气自动化技术的进一步应用提供相应的参考和支持。
5电气自动化技术在供电系统中应用设计的发展前景
随着电气自动化技术在我国供电系统中应用设计的逐渐成熟以及领域的不断扩大，其具有广阔的发展前景，体现出以下方面的发展趋势：一是电气自动化技术在我国供电系统中应用设计的国际标准化，如IED在我国供电系统中应用的兼容性和信息共享性等已达到国家标准;二是以太网技术的应用，该技术具有数据传播速度快、数据载量大等方面的特点，其在满足供电系统通信实时性方面具有较大的优势，在供电系统中的应用前景较为广阔;三是电气自动化技术与数字化、信息化等相关技术的有机结合，并在基于大量信息的基础之上，组合成由多维空间信息、动态变化信息以及高分率信息共同构成的电气自动化数字地球，创新了电气自动化技术在供电系统中的应用。
6结语
综合上述可知，电气自动化技术在供电系统中占据着重要地位，极大的提高了供电系统运行的智能化和自动化，推动我国供电系统技术与国际的接轨。因此，在进行供电系统规划设计的过程中，要 种植 电气自动化技术在其中的应用，并在遵循相关应用原则的前提下，将人工智能、仿真设计、实时监控等电气自动化技术应用在供电系统的配电网、变电站等中，提高供电系统运行的稳定性、可靠性和安全性。
《 电气自动化控制在建筑工程中的应用 》
1现代建筑中电气技术的应用特点
电气自动化应用于现代建筑的背景
改革开放以来，随着国民经济的发展，以及人们生活水平的不断提高,生活质量有了很大的飞跃，生活环境的舒适度、信息交流的简便性、服务设备的完善性等等，备受人们的关注和青睐。这就给建筑设施的健全性以及电气设备的功能带来了巨大的挑战。除此之外，随着建筑物高度的不断增加，给照明控制系统，供配电系统，以及消防控制系统等的管理和运行带来了严峻的考验。在这种情况下，以电气自动化技术为支撑的智能建筑设计是我国建筑行业发展的必经途径。
电气自动化控制的特点与技术优势
电气自动化控制系统是由电力、空调、防灾、防盗、运输设备等构成综合系统。智能楼宇自动化是自动化技术应用在现代化楼宇方面的技术，其子系统之间相辅相成，缺一不可，通过子系统之间的相互作用，可以对建筑整体的进行楼宇温度控制、湿度控制、电梯控制、照明电气控制等。随着全球智能化的发展，可以预见，楼宇建筑的自动化性将会越来越高。电气自动化技术主要包括电力电子技术和微机控制技术等高新技术，广泛用于供配电、各种电气设备、电气控制及自动化系统的安装调试、方案设计、设备维护、技术改进、产品的开发及管理中。主要具有以下几方面的优势：首先，联动性较高。电气自动化控制技术采用电子传感技术、计算机与现代通讯技术对包括采暖、通风、电梯、空调监控，给排水监控，配变电与自备电源监控，火灾自动报警与消防联动，安全保卫等系统实行全自动的综合管理，各个子系统之间可以通过信息进行沟通和互动。其次，有很强的安全性。由于电气系统本身就具有危险性，设备出现故障、操作不规范，以及环境突变等都可能是导致系统产生严重安全风险的原因。通过自动化控制可以使系统在发生危险时快速发现并解决，另外，在一定程度上通过远程遥控还可避免故障对维修工作人员产生直接的危害。最后，具有健全的数据以及精准的计算。自动化系统可以根据自身的操作流程、故障处理等数据建立完善健全的数据库以及精准的计算，为后期进行信息优化决策提供条件。
2现代智能建筑中自动化系统的组成及其功能的实现
现代智能建筑中自动化系统的工作原理如下：实时的数据采集;实时的控制决策;实时的控制输出。其系统包括自控给排水系统、照明控制系统、供配电系统以及消防安全系统等。其中，给排水系统包含生活给水系统、生活排水系统、市政给排水管网系统、市政水处理(包括给水处理以及废水处理)建筑给排水、 雨水 系统、消火栓系统、喷淋系统等。照明控制系统能够满足和实现不同的灯光效果，而且还能改善工作环境，提高工作效率，节约能源，延长灯具寿命，减少用户维护费用等等。供配电系统先从发电厂发出经过升压变压器(升压)到线路，中枢变电所这一部分为供电系统从中枢变电所经线路到用户变压器，开关柜这一部分完成大的配电系统从用户变电所到各个厂区或用电负荷，最后完成全部的配电。消防控制系统是指接到火警后，发出信号，相关设备自动转到到消防状态。例如电梯，在接到火警信号后，电梯自动关门转为下行至首层，由进入轿厢的消防员控制运行。除了以上所说的控制系统之外，为了满足不同人群对不同功能的需求，可以相应的根据建筑环境设置一些特定的子系统，如停车场管理系统、智能家居服务系统、物业管理应用系统等，实现个性化的自动管理。在现实生活中，为了实现现代智能建筑电气自动化系统功能的丰富性，必须建立一套完善健全的数字化控制体系，这是实现控制技术应用的基本条件，与此同时，建立远程控制管理中心，这样可以对本地控制台出现的故障及时进行处理，以此提高数字控制体系的安全性与可靠性。
3电气自动化控制在智能楼宇中的应用
随着我国综合国力以及经济实力的迅猛发展，建筑智能化在我国得到了全面的推广，它的出现为人们的生活和工作带来了极大的便利，这就加快了智能楼宇进程的日新月异。智能楼宇主要包括安防系统、计算机网络、通讯系统、楼宇自控系统等等，在很大程度上满足了人们的需求，电气自动化控制是智能楼宇功能发挥的技术保障，在智能楼宇中有着不可替代的地位。
建筑电气设备自动化系统安装前，制定科学的计划
建筑电气设备自动化系统质量的好坏直接不仅影响建筑物功能是否正常运行，而且还影响该建筑的环境效益与经济效益。因此，在施工前，相关工作人员不能盲目地按照图纸进行施工，全面了解设计方案，及时对设计图纸中的不足提出改进建议，避免工程返工的情况。此外，还要依照业主的需求及利益，制定出科学合理的安装计划，严格按照操作程序进行施工，以此满足建筑本身以及业主的相关需求。
电气设备的安装
电气设备的正常运行是保证建筑电气设备自动化系统功能充分发挥的前提。电气设备的安装调试是保证其正常运行的基本条件，需进行以下步骤：首先，一定要理解整个设备的工艺流程、控制流程，熟练掌握电气设备要用到的各种仪表。其次，仔细研究设计方案及施工图纸。最后，根据设计图纸对电气设备内部的接线了解清晰，接着就可以对设备进行实际的接线。在所有设备调试完毕后，再对其进行安装施工。在设备安装时，必须严格根据设备的安装要求与规范进行安装。这里需要注意的是，在接线前一定要先进行校线，在确定设备外观完好、接线正确、外来信号正常的基础上，方可让使用方开始带电调试，在送电之前，要将所有断路器保持断电状态。
4结束语
众所周知，世界经济一体化、全球化是当今世界经济发展的主流，要想增强我国的综合国力，就要大力发展作为支柱性产业之一的建筑行业。然而，由于人们对建筑设计的要求逐渐增加，以往的传统性建筑已经满足不了人们的需求，于是智能楼宇出现在人们的视野之中，其带来的高品质生活享受，令人们向往不已。而智能建筑的建立又离不开电气自动化控制技术的支持。换句话说，智能建筑的出现，给电气自动化工程的发展带来了很好的平台，被广泛应用于很多领域及专业，其技术具有更新速度快，复杂程度高等特点，因此，需要相关工作人员不断地学习及积累 经验 ，与时俱进。
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智能楼宇设计论文编号:JD171 字数:31338,页数:62 前言随着科技和经济的不断发展，智能化建筑正逐渐普及并为人们所接受。据初步统计表明，目前安装的智能化系统其使用效果都不是很理想。因而造成资源的严重浪费，产生这种现象的原因有多方面，不但与产品质量及产品和系统的兼容性有关，也与方案确定及设计、施工过程中的质量控制有密切的关系。因此选择一个好的设计是系统实施的关键。尤其是现在，智能建筑内各种机电设备越来越多，越来越复杂，对机电设备的控制和管理要求也越来越高。因此，对机电设备进行控制和管理的楼宇自控系统要求越来越严格，这标志着智能建筑时代的到来。在目前高科技迅速发展的时代，节水、节电、节能，创造绿色工作环境、生活环境，已成为广大业主的一致要求，只有设计完整的楼宇自控系统，才能建成先进的智能建筑。智能建筑目前已成为楼宇建设发展的必然趋势。在其发展过程中，楼宇自控系统经历了从分散控制到集中控制，再到集散控制的几个阶段。现在，楼宇自控系统正向开放式现场总线系统发展。所以说楼宇自控系统的发展越来越完善，只有这样才能达到当今人们的要求。楼宇自控系统的设计主要包括，空调通风监控系统、中央制冷监控系统、给排水系统、照明与动力系统/供配电系统、电梯监控系统等。对这些系统的优化设计是节能的最关键之处。因此被人们看的尤为重要。所以说设计是首要问题，在加上良好的监督管理机制以及好的施工方法必定会取得良好的效果。 目录前言 11 智能建筑的组成及BAS系统总述 智能建筑简介 智能建筑的发展 智能建筑的特征 智能建筑的组成部分 BAS系统总述 BAS系统的配置 72 智能楼宇自控系统的设计要求 设计构思 ... 基本要求 楼宇自控系统主体设计 设备选型 控制器选择 空调控制器选择 其他设备的选择 15 智能楼宇的负荷问题 用电负荷的预测 173 空调子系统的设计 空调系统空气处理设备的要求 空调风系统的要求 空调风系统的组成 空调水系统的组成 空调系统机组的要求 224 通、排风子系统的设计 245 冷、热源子系统的设计 冷源装置 选择制冷方式的要求 冷水机组的监测与控制 控制原理与要求 热源装置 热交换器的监测与控制 控制原理与要求 热交换器运行参数及状态的检测 296 给排水子系统的设计 生活给水监控系统 高位水箱供水方式 控制原理与要求 水泵运行参数及状态的检测 生活排水监控系统 污水泵控制原理与要求 污水泵运行参数及状态的检测 357 供配电及照明系统的设计 供配电系统 供配电运行参数及状态的检测 照明系统 408 技术经济分析 429 结论 44致谢 45参考文献 46附录A 47附录B 55以上回答来自:
你去找个 安防 监控 系统 活着联网报警系统……的 随便搜搜 有很多
不知道你还需要吗？？？要的话，我这多的很
这样从几个方面查找资料：一是建筑物、人对智能化的需求市场，二是智能产品研发及新产品技术发展，三是综合布线技术的更新程度，四是网络、计算机技术及智能芯片的对建筑智能的影响；五是上述相互技术的交溶拓展。
有呀，到处都是可以下载的。你百度一下（楼宇智能化的毕业论文）就出来很多了啦
机电一体化技术的应用与发展前景 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业;机电一体化;数控;模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。 在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电 一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处 理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下 几方面着手。 (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵 敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰 有着直接的关系。为了避免电干扰,目前 有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信 息传感器来说,目前主要发展非接触型检 测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、 信息处理设备(特别是微型计算机)的普 及应用紧密相连。为进一步发展机电一体 化,必须提高信息处理设备的可靠性,包 括模/数转换设备的可靠性和分时处理 的输入输出的可靠性,进而提高处理速 度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但 在快速响应和效率等方面还存在一些问 题。目前,正在积极发展内部装有编码器 的电机以及控制专用组件-传感器-电 机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据 传递的格式标准化、规格化。接口采用同 一标准规格不仅有利于信息传递和维修, 而且可以简化设计。目前,技术人员正致 力于开发低成本、高速串行的接口,来解 决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕 器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为 了减少软件的研制成本,提高生产维修的 效率,要逐步推行软件标准化,包括程序 标准化、程序模块化、软件程序的固化、推 行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40 年的发展,在结构、功能、操作和控制精度 上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即 采用多C PU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功 能模块具有层次性、兼容性、符合接口标 准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、W O P技术和智能化。系统能提供 面向车间的编程技术和实现二、三维加工 过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊 控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模 块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也 加强了C N C系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具 有一台机床同时完成多个独立加工任务 或控制多台和多种机床的能力,并将刀具 破损检测、物料搬运、机械手等控制都集 成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统 组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专 用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) C IM S的实现不是现有各分散系统 的简单组合,而是全局动态最优综合。它 打破原有部门之间的界线,以制造为基干 来控制“物流”和“信息流”,实现从经营 决策、产品开发、生产准备、生产实验到生 产经营管理的有机结合。企业集成度的提 高可以使各种生产要素之间的配置得到 更好的优化,各种生产要素的潜力可以得 到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系 统,主要由计算机、数控机床、机器人、料 盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。 它可以随机地、实时地、按量地按照装配 部门的要求,生产其能力范围内的任何工 件,特别适于多品种、中小批量、设计更改 频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人, 它们只能根据示教进行重复运动,对工作 环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活 性;第2代机器人带有各种先进的传感元 件,能获取作业环境和操作对象的简单信 息,通过计算机处理、分析,做出一定的判 断,对动作进行反馈控制,表现出低级智 能,已开始走向实用化;第3代机器人即智 能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂 的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独 立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状 和高新技术的发展动向,机电一体化将朝 着以下几个方向发展。 (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自 动化的主要区别之一,也是21世纪机电 一体化的发展方向。近几年,处理器速度 的提高和微机的高性能化、传感器系统的 集成化与智能化为嵌入智能控制算法创 造了条件,有力地推动着机电一体化产品 向智能化方向发展。智能机电一体化产品 可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取 代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体 系结构进一步采用开放式和模式化的总 线结构。系统可以灵活组态,进行任意的 剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调 控制和综合管理。表现特征之二是通信功 能大大加强,一般除R S232等常用通信 方式外,实现远程及多系统通信联网需要 的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一 体化更加注重产品与人的关系,如何赋予 机电一体化产品以人的智能、情感、人性 显得越来越重要。机电一体化产品还可根 据一些生物体优良的构造研究某种新型 机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微 机械技术、微电子技术和软件技术,是机 电一体化的一个新的发展方向。国外称微 电子机械系统的几何尺寸一般不超过 1cm 3,并正向微米、纳米级方向发展。由于 微机电一体化系统具有体积小、耗能小、 运动灵活等特点,可进入一般机械无法进 入的空间并易于进行精细操作,故在生物 医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国 防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利 用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在 实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个 发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由 于机电一体化产品种类和生产厂家繁多, 研制和开发具有标准机械接口、电气接 口、动力接口、信息接口的机电一体化产 品单元是一项复杂而重要的事,它需要制 订一系列标准,以便各部件、单元的匹配 和接口。机电一体化产品生产企业可利用 标准单元迅速开发新产品,同时也可以不 断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化 有重大影响,使其朝着网络化方向发展。 机电一体化产品的种类很多,面向网络的 方式也不同。由于网络的普及,基于网络 的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而 远程控制的终端设备本身就是机电一体 化产品。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒 适的同时也使资源减少,生态环境受到严 重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化 是时代的趋势,其目标是使产品从设计、 制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极 小,资源利用率极高。机电一体化产品的 绿色化主要是指使用时不污染生态环境, 报废时能回收利用。绿色制造业是现代制 造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化是众多科学技 术发展的结晶,是社会生产力发展到一定 阶段的必然要求。它促使机械工业发生战 略性的变革,使传统的机械设计方法和设 计概念发生着革命性的变化。大力发展新 一代机电一体化产品,不仅是改造传统机 械设备的要求,而且是推动机械产品更新 换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业 的必由之路。 参考文献: 1、李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003. 2、芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004. 3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化,2006(6). 4、章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006(7). 5、梁俊彦,李玉翔.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯,2007(9).
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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。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(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 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
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
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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。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(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 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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