智能楼宇系统集成技术

智能楼宇系统集成技术（精选12篇）

智能楼宇系统集成技术 篇1

1 楼宇智能化的内涵

笔者认真分析不同国家的楼宇智能化定义, 并综合考虑到我国楼宇建设的实际情况, 把楼宇智能化定义成:拥有综合计算机、信息通信等方面的最先进技术, 使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等协调工作, 实现建筑物自动化 (BA) 、通信自动化 (CA) 、办公自动化 (OA) 、安全保卫自动化系统 (SAS) 和消防自动化系统 (FAS) 的楼宇, 就是智能化楼宇。

2 楼宇智能化系统的构成

楼宇智能化系统一般包括以下系统:综合布线系统、计算机网络系统、电话系统、有线电视及卫星电视系统、安防监控系统、一卡通系统、广播告示系统、楼宇自控系统、酒店管理系统、物业管理系统、智能楼宇管理系统 (集控平台) 及数据中心机房建设等。

2.1 综合布线系统

结构化综合布线系统是整幢大楼的"神经系统", 是网络、通讯等系统的基础。大楼结构化布线采用光纤作为主干 (电话主干使用大对数线缆) 、超五类或六类双绞线到房间, 提供网络接入。

2.2 网络系统

在综合布线基础上构建网络系统, 提供系统桌面100/1000Mbps接入, 在公开区域部署无线网络, 可以提供整个楼宇内无死角的网络覆盖。在网络系统上可以部署多种网络应用, 如办公系统等。

2.3 电话系统

利用综合布线的基础设施, 配置大容量程控交换机, 可以为楼宇内用户提供电话、传真等通讯服务。楼宇内移动信号覆盖一般由移动公司在楼道内安装信号放大器来实现。

2.4 电视系统

整个大楼接入有线电视网络, 并建设自己的卫星电视接收系统, 可以为楼宇内用户 (酒店、公寓等) 提供电视服务, 如需收费, 可配套建设卫星电视计费系统。

2.5 安防监控系统

安防监控系统包括视频监控系统、入侵检测系统和巡更系统。视频监控系统在重要部位 (楼宇出入口、电梯、楼道等) 安装摄像机, 实时监控并录像, 建设安防监控中心, 派专人进行监控和管理。入侵侦测系统是在重要部位部署入侵探测器, 防止非法入侵。巡更系统是安保人员定期按照计划线路进行巡更, 记录巡更情况和结果。

2.6 一卡通系统

一卡通系统包括门禁、考勤、消费、身份管理等多重功能, 可根据需求进行部署。一卡通系统还可以和酒店管理系统、停车场管理系统、电子巡更系统等相结合, 实现业务的拓展。

2.7 停车场管理

停车场管理系统用于车辆进出停车场及停车收费管理, 可与一卡通系统相结合。

2.8 广播告示系统

广播系统可用于播放背景音乐、通知和应急广播。告示系统用于视频信息发布, 在门厅、大堂、电梯间等地配置告示屏, 播放宣传材料、广告和公告信息等。

2.9 楼宇自控系统

本系统对建筑物大多数机电设备进行全面、有效的监控和管理, 如对空调系统、冷冻机组、变配电高低压回路、给排水回路、各种水泵、照明回路等等的状态监测和启停控制, 对变配电高低压回路、电梯系统的状态监测和故障报警。

2.1 0 物业管理系统

实现对公寓住宅、商场部分进行房产管理、客户管理、综合服务、安全管理、服务管理、租赁管理、车辆管理、入住管理、资产管理等一系列操作, 大大的提高了物业的工作效率, 现能体现出现代化公寓小区的智能化管理水平和先进的管理思想。

2.1 1 智能楼宇管理系统 (集控平台)

智能化集成管理系统可将楼宇各个智能化系统进行集成, 实现资源的优化配置和信息共享, 实现对整个智能化系统的全局管理, 最大限度地实现各个子系统之间的联动控制功能。

2.1 2 中心机房

中心机房是指存放各系统核心设备 (核心网络设备、安全设备、服务器和存储等) 的专用安装场所。其对温度、湿度、空间等有较高的使用要求。

3 楼宇智能化的技术要求

智能化楼宇的基本要求是, 有完整的控制、管理、维护和通信设施, 便于进行环境控制、安全管理、监视报警, 并有利于提高工作效率, 激发人们的创造性。简言之, 楼宇智能化的基本技术要求是:办公设备自动化、智能化, 通信系统高性能化, 建筑柔性化, 建筑管理服务自动化。

和普通建筑相比, 智能化楼宇有如下几个方面的具体特性:

(1) 具有良好的信息接收和反应能力, 提高工作效率。

(2) 提高建筑物的安全、舒适和高效便捷性。

(3) 具有良好的节能效果。对空调、照明等设备的有效控制, 不但提供了舒适的环境, 还有显著的节能效果 (一般节能达15~20%) 。

(4) 节省设备运行维护费用。一方面系统能正常运行, 发挥其作用可降低机电系统的维护成本, 另一方面由于系统的高度集成, 操作和管理也高度集中, 人员安排更合理, 从而使人工成本降到最底。

(5) 满足用户对不同环境功能的需求。

(6) 高新技术的运用能大大提高工作效率。

4 楼宇智能化发展建议及对策

我国每年新增的建筑面积约20亿平方米, 加之政府对楼宇智能化建设规范化、科学化的引导, 业内普遍看好楼宇智能化的发展。

(1) 系统集成度更高。

(2) 外观更加美观。

(3) 操作更加简便。

5 结语

目前我国的智能建筑在建筑领域所占比例较少, 对比一些发达国家, 普及比率较低。商业楼宇 (如写字楼、酒店、城市综合体) 、公共性建筑的智能化程度也只是处于发展中阶段, 所以存在很大的市场增量空间, 楼宇智能化的市场前景非常广阔。

摘要：文章从楼宇智能化的内涵出发, 阐述了楼宇智能化系统的构成以技术要求, 提出了楼宇智能化未来的发展对策与建议。

关键词：楼宇智能化,系统,技术

参考文献

[1]吕景泉.楼宇智能化系统安装与调试[J].[M].北京:中国铁道出版社, 2011 (07) .

[2]丁季丹.论智能楼宇的发展趋势[J].考试周刊, 2010 (46) .

智能楼宇系统集成技术 篇2

时间：2009-01-05 09:36:22 作者： 来源：慧聪安防网

科技的飞速发展，给智能建筑行业抢占了一块巨大的市场，其中最基本的一部分——楼宇对讲系统作为保障居住安全的最后一道屏障，被人们喻为居家生活的“守护神”。据北京市公安局人口管理处通过对3月份以来发生在城八分局的286起入居民户盗窃案件进行调查,发现其中125户未安装楼宇对讲系统,占89.9%。

什么是楼宇对讲系统

住宅小区的特点是用户集中，容量大，统一保安管理，而且国内大部分地区经济收入不高，因此小区安防系统必须满足“安全可靠、经济有效、集中管理”的要求，虽然目前市场上有各种各样的安防系统，但是真正符合小区特点、适合小区使用的产品并不多。楼宇作为这样的产品，具有连线少、户户隔离不怕短路、户内不用供电、待机状态不耗电、不用专用视频线、稳定性高、性能可靠、维护方便等特点。

随着居民住宅的不断增加，小区的物业管理就显得日趋重要。其中访客登记及值班看门的管理方法已不适合现代管理快捷、方便、安全的需求。楼宇对讲系统是在各单元口安装防盗门，小区总控中心的管理员总机、楼宇出入口的对讲主机、电控锁、闭门器及用户家中的可视对讲分机通过专用网络组成。以实现访客与住户对讲，住户可遥控开启防盗门，各单元梯口访客再通过对讲主机呼叫住户，对方同意后方可进入楼内，从而限制了非法人员进入。同时，若住户在家发生抢劫或突发疾病，可通过该系统通知保安人员以得到及时的支援和处理。

一、楼宇对讲产品国内市场发展

楼宇对讲系统在欧美国家、香港、台湾等地区已采用近20年，自本世纪80年代末期，国内已开始有单户可视对讲和单元型对产品面世。当时，市场容量较小，对讲产品在广东地区有个别厂家生产，用户集中在广东。可视对讲产品主要有韩国、台湾品牌，在上海广东有销售。自1992年起，国外楼宇对讲系统生产制造商陆续到中国开拓市场。最早的楼宇对讲产品功能单一，主要有单元对讲、可视单户门铃等，在90年代初期，国内市场年需求量不足十万户。1995-1997年是国内市场第一个发展期，广东地区出现了数家专业生产厂家，如深圳视得安、广州市安居宝、中山奥敏、福建有振威、西安有交大开元等，这些厂家产品开始规模生产，技术也不断进步，单元楼宇型对讲及可视对讲用户呈现持续增长势头，集中在房地产市场启动较早的广东、上海等经济发达城市，90年代末，楼宇对讲产品进入第二个高速发展期，大型社区联网及综合性智能楼宇对讲设备开始涌现，深圳卫锐通、福建立林、珠海进帧、太川公司等也相继推出各自的产品。2000年以后各省会城市楼宇对讲产品的需求量发展迅速，相应生产厂家也快速增加，上海、山东、辽宁、河北、福建、广东、北京等地都有新的制造厂商出现。2004年全国可视对讲用户超过200万户，对讲混装用户达到600万户，从地域上分布，2000年以前主要分布在广东及北京、上海等发达城市，2000年以后开始大量进入各省会城市，现有向周边中小城市扩展的势头。从需求市场来看，该产品已进入需求量平台区。

由于市场不断扩大，楼宇对讲产品的生产厂家众多，介入该行业的生产商能力参不齐，市场竞争开始激烈化。楼宇对讲产品工工程和产品价格近年逐步降低，许多产品的利润空间减少使得规模较小的企业生存面临困境。

二、楼宇对讲产品国内生产企业发展

1．广东成为配套散件的基础

在广东，特别是深圳及珠江三角洲一带经济发展迅速，房地产市场启动较早，带动了该地区楼宇对讲产品的发展，配套厂家也在不断壮大。首先是楼宇对讲主机和分机外壳在东莞、深圳有专业厂家生产，其后可视分机的偏转、高压包等在广东中山大量生产，接着CCD、CMOS摄像机在深圳有厂批量投产，显像管也迅速国产化如大连、深圳、益阳、杭州都可生产可视楼宇对讲专用显像管。随着国产配件技术及质量的完善，出现了大量专业配套厂家如广州、珠海、深圳的显示模组厂家已成规模，广州视声、珠海韩世电子年产专模组已达50万只以上，另外在广东佛山、浙江慈溪等地，出现了多家主机外壳、分机外壳的配套生产厂。由于配件的标准化，制造成本大大降低，也为楼宇对讲行业产品的发展奠定基础。

2、成品制造数量迅速发展

95年至2000年，国内大量楼宇对讲厂家建立，主要分布在深圳、广东、福建等地。产能及市场不断扩大，进口品牌逐渐退出国内市场。2000年前后，内地楼宇对讲的生产厂不断涌现进一步瓜分内地市场，各厂家纷纷在全国省会城市设立办事处开展业务，从95年全国数十家企业发展到现在数百家成品制造商，形成激烈的市场竞争局面。目前，规模达100人以上的专业制造商超过20家。这些厂家产品系列齐全，基本上可以配套不同楼盘的设计要求。

3、工程商发展迅速楼宇对讲产品市场的发展，工程商的作用是不可缺少的。很多生产厂家意识到工程商是推动楼宇对讲产品市场发展的一个重要环节，因此，生产厂家很重视工程商的培养。在各大城市，可以进行楼宇对讲工程设计、施工、售后服务的公司越来越多，楼宇对讲系统已纳入弱电集成商的工程范围。

三、技术现状

早期的楼宇对讲产品功能比较单一，主要是单户型与单元型楼宇对讲产品，只是简单的实现访客系统的基本功能。自2000年来，有实力的厂家集中开发联网型楼宇智能小区，楼宇智能系统集成度越来越高，首先实现了多门口机多管理机系统，接着集成了安防报警、小区服务及信息发布等功能，另外一些厂家还集成了三表远抄、监控及巡更等系统、产品的稳定性在进一步提高。

智能建筑楼宇对讲系统的技术现状及未来发展趋势

时间：2009-01-05 09:36:22 作者： 来源：慧聪安防网

1、布线结构 现主要以多芯线为主流方式，视频用同轴电电缆传送。传送音频、数据、电源通常用RVV线，也可以使用网线。如西安开元、深圳视得安、厦门立林、广州安居宝等，另外个别厂家采用两线制信号调制传送，也有采用无线方式的产品。

在楼宇对讲系统布线中，需要解决三个问题：音频质量、视频质量、数据传送质量音频传送有三线制和两线制，三线制传送能更好地解决信号放大与调节问题。

数据传送一般用专用编解码芯片，CAN收发器、和RS-485等方式，差分数据传送方式如CAN、RS－485等在信号抗干扰方面具有优势，基带电平方式传送的数据极易受到干扰，这在大型小联网系统中尤为明显。在布线结构上，大多数产品采用总线方式，将网络分为干总线（联网）和支总线（单元），由路由器（分线器）连接。现阶段厂家的设备从管理中心电脑、管理机、小区门口机、单元门口机、二次确认机、室内分机形成自上向下的分级总线系统结构，连接这些设备由分南器（分线器）实现，分线器也可以设计在终端设备中（如单元门口机）。报警控头均由室内分机接入。

2、主要设备及功能

a．室内分机

室内分机主要有对讲及可视对讲两大类产品，基本功能为对讲（可视对讲）、开锁。随着产品的不断丰富，许多产品还具备了监控、安防报警及设撤防、户户通、信息接收、远程电话报警、留影留言提取、家电控制等功能。可视对讲分机有彩色液晶及黑白CRT显示器两大类。现在，许多技术应用到室内分机上，如无线接收技术、视频字符叠加技术等。无线接技术用于室内机接收报警探头的信号，适用于难以布线的场合。但是，无线报警方式存在重大漏洞，如同频率的发射源连续发射会造成主机无法接收控头发送的报警信号。视频字符叠加技术用于接收管理中心发布的短消息。

室内机在原理设计上有两大类型，一类是带编码的室内分机，其分支器可以做的简单一些，但室内分机成本要高一些；另一类编码由门口主机或分支器完成，室内分机做得很简单。彩色室内分机的液晶屏目前还没国产化，成本较高，这是制约彩色可视楼宇对讲系统应用的瓶颈。

对讲分机的外观类似于面包电话机，趋向于多样化。可视分机方面趋向于超薄免提壁挂，但流行最多的仍是壁挂式黑白可视分机。室内分机在楼宇对讲系统中占据成本较大，从发展来看，以带安防报警、信息发布的彩色分机在高档楼盘中应用较多，中档以黑白可视对讲分机居多，低档配套为对讲分机。

b．门口主机

目前无论是采用可视室内争机或对讲室内分机，用户大都要求采用可视门口主机，以便用户选用。门口主机是楼宇对讲系统的关键设备，因此，在外观、功能、稳定性上是厂家竞争的要点。门口主机材料有铝合金挤出型材、压铸或不锈钢外壳冲压成型三大类，从效果上讲，铝合金挤出型材占有优势。门口主机显示界面有液晶及数码管两种，液晶显示成本高一些，但显示内容更丰富，特别是接收短消息不可缺少的组成部分。门口主机除呼叫住户的基本功能外还需具备呼叫管理中心的功能，红外辅助光源、夜间辅助键盘背光等是门口主机必须具备的功能。ID卡技术及读头成本降低使得感应卡门禁技术被应用在门口主机上以实现刷卡开锁功能，另外为使用方便，许多产品还提供回铃音提示，键音提示、呼叫提示以及各种语音提示等功能，使得门口主机性能日趋完善。

C．管理中心机

管理中心机一般具有呼叫、报警接收的基本功能，是小区联网系统的基本设备。使用电脑作为管理中心机极大地扩展了楼宇对讲系统的功能，很多厂家不惜余力在管理机软件上下功夫使其集成如三表、巡更等系统。配合系统硬件，用电脑来连接的管理中心，可以实现信息发布、小区信息查询、物业服务、呼叫及报警记录查询功能、设撤防纪录查询功能等。

楼宇对讲产业与房地产业息息相关，而房地产业又与国家的宏观经济政策关系密切。

智能楼宇系统集成技术 篇3

摘要：随着科学技术的不断发展，对于人们日常生活的影响也越来越强烈，楼宇智能化系统也逐渐发展起来，为人们的生活提供了极大地便利条件，与此同时，电器自动化技术也在现代建筑中得到了广泛应用，尤其是在楼宇智能化系统当中电器自动化技术的应用，为人们的生存环境提供了大量的机电设备，从而使得人们的生活更加的舒适。

关键词：楼宇智能化；电器自动化；应用

随着社会的发展，科学技术水平逐步提高，楼宇智能化已经成为了现代建筑发展的大趋势，然而，在楼宇智能化发展的过程，电器自动化已经成为必不可少的一部分，电器自动化的应用使得楼宇内的电器设备得到了充分的利用，实现了计算机测控网络以及管理的数据共享，对电器设备的运行做到的实时监测，从而使得人们的环境更加的优质，并提高了整个建筑物的安全水平。因此，电器自动化技术的应用对于楼宇智能化有着极其重要的意义。

一、楼宇电器自动化技术的发展及组成

随着科学技术的不断发展，我国的楼宇智能化系统中的电器自动化技术已经取得了大的进步，就目前来看，电器自动化技术已经发展到了一体化的阶段。电器自动化技术已经涵盖了楼宇建筑中所有可控的电器设备。楼宇智能化系统中的电器自动化技术采用的是微型计算机实现了对电器设备的控制，从而完成了被控设备的实时监测，实现了集中管理、分散控制，避免了因中央监控系统过于集中而造成的不足，使得总控计算机能够集中的完成操作、显示以及报警等任务，打破了以往常规仪表控制单一的局限性，实现了对楼宇电器设备的全智能控制。楼宇智能化系统中电器自动化技术的应用，能够把建筑内所有机电设备产生的信息，进行集中性的分析、归类、判断以及处理，采用最为优化的手段，实现了对楼宇内部电器设备的集中管控，使得电器设备能够处于正常运行状态，确保了其高效、有序的运行，从而降低了系统的造价，减少了日常管理所产生的费用，使得楼宇智能化水平得到了提高，为人们的生活提供了更加舒适的环境。

在楼宇智能化系统中，电器自动化主要包含了楼宇内的供配电监控系统、照明建筑系统、环境监控系统、交通运输监控系统等部分，其中环境监控系统主要有空调监控以及给排水等两部分组成，而交通运输监控系统中最为主要的就是电梯运行的监控，这些都是与人们的日常生活密切相关的部分，也是在楼宇智能化系统中电器自动化技术应用的关键所在，只有确保这些设备自动化的良好，才能够为住户营造一个良好是生活环境，

二、供配电自动化监控系统

供配电监控系统是电器自动化的重要组成部分，它对于确保建筑物的供电质量有着极其重要的意义，就目前而言，在民用建筑当中，供配电的监控系统最为主要的是监测功能，在控制的过程中一般都是借助配电柜以及配电箱等形式实现，往往是以人工的控制为主，供配电监视系统主要是由高压侧监测、低压侧监测以及应急发电机监测等几个部分组成。

（一）供配电监测的主要内容

其一，监测设备的运行参数，例如，线路的电压、电流以及变压器的温度等，以便于能够为正常运行时的计量管理工作或者是事故故障的分析工作提供必要的参数；其二，监视电器设备的运行状况，例如，监控高低压进线断路器等各种类型开关的闭合情况，也能够为人们提供电器主接线的图文资料，同时在线路发现故障的时候，能够及时的发出报警，并把线路发生的位置、电压以及电流的数据显示出来，以便于更好的进行解决；其三，能够对楼宇内部各用户单位的用电状况进行统计，做好电费的管理与计算，其中包括空调、电梯以及各项照明用具的用电情况，并绘制出用电曲线，实现自动化的抄表，为住户提供缴费单据等；其四，能够对相关的电器设备进行维修养护管理工作，例如，建立设备的相关档案，并把设备的配置、参数以及事故检修文件纳入到档案当中，自动生成定期维护的单据，避免因为维修操作而引发错误的警报等。

（二）高低线路电力参数的相关监测方法

在电器自动化技术应用中，在对供配电高低线路电力参数进行监测之时，监测的信号往往来自于电流互感器以及电压互感器，一般来说，是由电力参数变送器计算好线路当中的有功功率、无功功率以及功率的因素等相关的电力参数，通过现场的总线传输到监测站。高低压系统参数的监控原理如图1所示。

图1.高低压系统参数的监控原理

（三）高低压配电系统的监测

随着城市化进程的不断发展，在智能化的楼宇当中，电器设备越来越多，人员的密度也越来越大，这就对楼宇内安全工作的要求也越来越高，图2是智能化楼宇内部最为常见的高压接线方式，电力是由两路电源进行供应，当其中某一路電源出现故障之时，可以通过母线开关进行控制，对故障回路进行供电，互为备用，以确保供电的可靠性。

图2.高压配电系统监测原理图

一般来说，智能化楼宇内部的供配电系统相对来说都较为完善，具有与电力行业要求相符合的仪表测量装置以及保护装置，因此，作为电器自动化技术应用的一部分，设备的监控系统能够对供配电系统内各种设备的运行参数进行实时的监控，使得相关管理中心能够及时准确的掌握供配电系统的运行状况，以便于能够提高对供配电设备的监测与管理。

在智能化的楼宇建筑当中，低压主接线往往会采取单母线分段的接线方式，这要做的优势在于，当有一台变压器出现故障或者进行检修之时，相关的管理中心能够利用母线联络开关，让另外一台变压器承担整个的用电；同时，一旦楼宇内的用电状况处于低谷极端，则可以关闭一台变压器，降低运行的损耗。

三、照明自动化监控系统

电器的照明是楼宇建筑中最为重要的环节。随着社会的发展，人们的日常生活早已离不开照明系统，在现代化的建筑当中，照明系统不仅能够为居民提供家庭用电照明，也能够烘托建筑物的外形，营造出一种舒适的光环境。对于智能化的楼宇建筑来说，照明的用电量往往会仅次于空调系统的用电量。

（一）照明监控系统的概述

众所周知，照明系统主要是由照明设备以及电器设备共同组成，其中，照明设备主要指的是灯具等，而电器设备主要是包括开关、线路以及配电箱等部分。照明能够为人们提供一个人工化的视觉环境，丰富人们的夜生活，并且对于一些具有艺术特色的建筑来说，照明还能够起到装饰性的作用。照明监控系统具有两种功能，一是实现了对楼宇建筑物内各个区域的照明，为人们营造了一种良好的视觉环境；二是实现了节能减耗，对智能化楼宇内的照明设备进行控制，能够防止无人区域电能的浪费，实现了电能的区域性控制以及定时控制，避免了电能的浪费。

（二）照明自动化的优势

在照明设备中应用自动化技术，能够提高照明的质量，改善了人们的视觉环境，通过自动化的调整灯光，能够为人们营造一个健康、舒适的环境，提升了人们的生活质量；照明自动化系统不仅能够实现单点、多点、区域等对照明设备的自动调节控制，也能够实现电能的应用，避免了不必要的损耗；实现照明自动化能够有效的保护照明用具，延长灯具的使用寿命，降低了额外的经济支出。

（三）照明自动化系统监控的主要内容

照明自动化系统监控的应用，实现了对智能化楼宇的实时控制管理。例如，对公共照明的监控，能够把除走廊、大厅以及楼梯等部分必要照明之外的灯具实现了自动化的控制，使这部分灯具能够在夜间自动关闭，而要想达成这样的目的，就必须要预设好时间，编制开关程序，做好实时的监控。同时，在对一般照明的控制方面，利用自动化监控系统，能够对自然采光或者调光要求的相关房间进行监控，根据入室自然光的变化，自动的调整灯具的亮度，使得人的视觉总能够处于一种舒适的范围之内。

（四）照明自动化控制方法

自动化技术在照明系统的应用中，通常会有两种方法，其一是把照明的回路闯入到接触器，再把接触器的线圈接到控制器的相关接点实现照明的控制；其二是利用带有微处理器或通讯功能的调光模块，按照现场总线的方式，使其连接到智能控制开关当中，从而实现对照明开关以及调光功能的控制。如图3所示。

图3.照明自动控制原理图

四、电梯自动化监控系统

电梯方便了高楼层人们的出行，然而，在电梯实际的运行过程中也容易出现一系列的安全事故，对人们的生命财产安全造成严重的影响，因此，加强对电梯系统监控也是楼宇智能化系统中电器自动化技术应用的重要内容。

（一）电梯自动化监控系统的组成

一般来说，电梯监控系统是以计算机为核心的自动化监控系统，如图4所示。在电梯自动化监控系统当中，往往是由主控计算机、显示器、远程操作平台以及通讯网络等部分组成，其中，主控计算机的主要任务是负责对电梯运行过程出现的各项数据进行收集分析，而显示器往往采用的是大屏幕的高分辨率彩色显示器，主要用于对电梯画面的监视。同时相关的管理人员能够借助远程操作平台，对电梯的运行进行操控，以便于出现事故危险时能够及时的停止电梯的运行。

图4.电梯自动化监控系统组成

（二）电梯自动化监控系统的主要内容

对于电梯自动化监控系统来说，主要包括：一方面，按照时间设定开启或者关闭电梯，监视电梯的运行，一旦出现紧急事故能够及时的发出警报，其中，电梯的自动化监控系统能够通过自动的检测把结果输送到控制器，并把电梯的实时状态动态的显示出来，而紧急事故检测主要指的是一旦电梯的电动机、电磁制动器等相关的装置出现故障之后，电梯能够自动的发出警报，并把故障电梯所在的位置、故障出现的时间等相关信息传送到监控中心，以便于相关人员能够及时的采取必要措施进行救援或者维修工作。另一方面，能够实现多台电梯的群体控制管理。对于智能化楼宇建筑来说，往往有着多部电梯，人们的出行次数较为频繁集中，而电梯实现自动化的监控能够根据人流量进行自动的调度，既能够减少等候电梯的时间，也能够较大程度的利用好电梯的承载能力，避免出现空载或者超载的现象，避免了电力资源的浪费。

五、电器自动化技术的实际应用

以某智能化楼宇建筑为例，探究电器自动化技术的实际应用。该楼宇建筑已经实现了部分智能化系统的建设，接下来想要利用电器自动化技术，方便人们的生活出行。相关的建设单位，对该建筑进行了整体向的规划，制定了总体规划目标，首先，从供配电设备实施电器自动化技术的应用，根据该建筑供配电系统中的负荷等级，在确保供电可靠性的前提之下，对供配电系统实施了自动化监控系统的建设，设定了相关的程序，对供配电系统的运行参数进行了自动化的检测，为供电故障的发生提供了必要的数据信息，同时，也加强了对楼宇内部用电情况的监测，能够为住户提供详细的用电缴费说明，确保了用电的安全。其次，该建筑单位，利用声控和光控相结合的方式，加强了对楼内照明灯光的控制，避免了无人情况下，照明设备依旧运行的缺陷，节约了电力资源，并且，编制了相关程序，通过该程序实现了对楼外造型灯饰的自动控制。最后，由于该楼内的人流量较大，电梯使用次数较多，该建筑单位为了满足这种情况，对电梯实施了群控管理，自动化的安排电梯运行，避免了空载的现象，实现了资源的有效利用。

結语：

综上诉述，随着城市化进程的不断加深，科学技术对于人们生活的影响也越来越大，对于智能楼宇建筑而言，电器自动化技术的应用极大地方便了人们的日常生活，改善了人的居住环境，通过供配电、照明以及电梯系统的自动化，为人们的安全提供了必要的保障，也降低了能源的消耗，从而实现了节能的目标。同时，电器自动化技术的应用，使得楼宇建筑的环境日渐优化，结合信息技术的优势，使得人们的生活更加的高效，提高了人们的生活质量。

参考文献：

[1]李赫.建筑电气自动化在楼宇智能化中的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（30）：3808.

[2]彭丽娜，徐建平.楼宇自动化浅析及其应用探讨[J].城市建设理论研究，2014，（9）.

[3]朱军楠.楼宇自动化在生活中的应用分析[J].科技资讯，2014，12（10）：1.

[4]丛跃杰，郝晓磊.对智能楼宇建筑电气自动化系统相关问题探讨[J].科技视界，2012，（29）：345，356.

[5]赵贞丽，王硕.关于智能楼宇电气自动化发展模块的分析[J].科技创新与应用，2014，（9）：245.

智能建筑系统集成技术的发展 篇4

智能建筑系统集成是从20世纪90年代中期逐步发展起来的一门技术, 智能建筑的系统集成技术在整幢智能大厦的智能化建设中占有重要的地位。集成系统反映了智能建筑的机电设备, 物业管理和信息服务等内容, 并提供、共享大量数据, 这些实时的或历史的数据, 是大厦设备维护、管理决策和通信服务等所必需的, 由此可见, 大厦的智能化是建立在系统集成基础之上的。

2 系统集成的模式

目前, 国内外在智能建筑系统集成技术实现方面主要有两种模式:基于楼宇自动化BA系统的楼宇管理系统BMS模式和基于Internet/Intranet的智能楼宇管理系统IBMS模式。

2.1 BMS集成模式

BMS集成又称为BAS集成, 它是以开放的楼宇设备自动化系统 (BAS) 为核心, 广泛实现同火灾自动报警与消防联动控制系统 (FA S) 、安全防范系统、通道控制系统、IC卡系统以及车库管理子系统等公共安全综合管理系统 (SMS) 的综合集成系统。

为了解决互联和互操作的问题, BMS系统集成有几种实现方法, 采用的技术手段主要包括如下。

(1) 采用统一通信协议。199 5年美国暖通空调工程师协会推出了楼宇自动控制领域的第1个开放式标准通信协议——BACne[1]。该协议结合建筑工程特点, 定义了23种对象、39种服务、6种数据链路结构、三层网络架构, 正在向BACnet/IP方向发展。

(2) 采用协议转换。具有不同协议的网络互连, 可以采用标准的协议转换器, 在局域网内部通信采用了简单的通信结构, 包括物理层、链路层以及对应用层提供连接服务的会话/传送协议。

(3) 采用OPC技术。OPC[2,3]是微软定义用于过程控制的OLE, 它主要用于不同系统之间的数据传输, 例如BA与BMS之间的数据传输。它定义了各类系统与BMS连接的标准, 描述了OPC COM控件, 它们之间的界面由OPC服务器来完成。

2.2 IBMS集成模式

智能建筑管理系统 (IBMS) 集成属于一体化的网络集成模式, 是将楼宇自动化系统, 办公自动化系统, 通讯与网络系统的信息资源汇集到一个系统集成平台上, 通过对资源的收集、分析、传递和处理, 对整个大厦进行最优化的控制和决策, 达到高效、经济、节能、协调运行, 从而提高大楼的整体管理水平。

IBMS常见的设计方案有集中式监控系统、集散式监控系统、基于现场总线的分散控制系统三种。在BMS相关技术的基础上, 主要采用以下几种技术。

(1) 采用Intranet技术。采用Intranet网络和Web技术进行智能大厦系统信息集成, 使建筑物内的设备监控自动化和管理的实时监控信息经建筑物内的局域网和电信部门的公众宽带网传输。如美国花旗银行芝加哥银行大厦智能化系统已经采用了In tran et系统集成方式。

(2) 采用W e b技术。采用I 3 B M S (Integ ra ted Intelligen t In te rne t Bu ilding Management Systems) 系统集成方案即选用Microsoft的Interne t技术解决方案。目前进入I3BMS集成系统的有BAS、SMS、FAS、CCTV (闭路电视系统) 、SCS (综合智能卡系统) 和CPS (停车场管理系统) 等监控子系统的监视与运行信息, 实现与办公自动化、物业管理、酒店管理等系统数据库的互连。互联网上的综合信息和数据都可以在同一个Intra net平台窗口上显示和进行信息查询。再加上优化策略和历史记录功能, 可以达到优化监控和管理的目的。

(3) 采用开发系统集成协议转换网关。智能建筑的消防报警系统可以作为独立的系统, 也允许其他子系统单独设置、修改设备配置和扩充系统功能。IBMS的信息系统集成需要在FAS子系统提供RS-485/RS-4 2 2/R S-2 3 2工业串行数据接口及其通信协议。如果能提供以太网形式的接口和T C P/I P协议则更好。

3 智能建筑系统集成的发展

3.1 国际系统集成技术发展

根据欧洲智能建筑集团 (EIBG) 的分析报告, 国际上对智能建筑系统集成技术的发展, 大致划分成三个技术发展阶段。

1985年前为专用单一功能系统技术发展阶段, 形成了七个子系统:楼宇自控系统B A S、综合保安系统S M S、火灾报警系统FAS、停车场管理系统、文本与数据管理系统、无线通信系统、有线通信系统。1986年—1995年为多个功能系统技术向多系统集成技术发展阶段, 将上述七个子系统集成为三个系统进行运转, 这三个系统为:BMS楼宇管理系统 (把BAS、FAS、SMS集成在一起) 、OAS办公自动化系统、CNS通信与网络系统。

3.2 我国系统集成技术发展

我国智能建筑系统集成技术发展较晚。

2001年建成的厦门国际会展中心, 2003年建成的厦门税务大厦, 中国银行总行大厦, 南京奥林匹克体育中心等都采用了IBMS系统集成模式, 其中具有代表性的是即将建成的郑州国际会展中心, 它采用了一体化的IBMS集成模式, 主要包括楼宇自控系统、综合安防系统、火灾自动报警系统、通信网络系统、会展管理信息系统等, 具有较高的技术水平。

近几年我国在智能建筑系统集成方面做了不少工作, 但由于智能建筑系统集成是多学科、多技术的系统集成, 因而开放式可互操作性系统技术的开发、规范、标准化, 就成为了我国发展智能建筑系统集成技术的核心关键, 我国在开放式可互操作性系统技术的发展研究刚刚起步, 与国际先进水平相比还有较大差距。

4 结语

系统集成技术是实现智能建筑工程目标的主要技术手段, 是使智能建筑具有活力的重要途径, 它能够给用户提供安全舒适的工作环境和高效的办公条件。随着计算机网络、通信、多媒体等技术的发展, 系统集成技术将具有广阔的发展前景。

参考文献

[1]先柯桦.浅议智能大楼的组成及特点[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2009, 10.

[2]朱敏.浅谈智能建筑的发展和思考[J].森林工程, 2004, 5.

智能楼宇系统集成技术 篇5

引言

物联网是指通过各种信息传感设备，如射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

本文设计了一种基于物联网相关技术的区域智能车辆管理系统，实现缴费无人化，信息透明化、实时化，能够减少缴费时间，缓解交通压力，节省人力、财力，最终实现交通管理智能化。设计背景

电子不停车收费系统是目前世界上最先进的收费系统，是智能交通系统的服务功能之一，过往车辆通过道口时无须停车，即能够实现自动收费。车辆在通过收费站时，通过车载设备实现车辆识别、信息写入（入口）并自动从预先绑定的IC卡或银行帐户上扣除相应资金（出口），使用该系统，车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，高速费将从卡中自动扣除。这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。

ETC系统由后台系统、车道控制器、速度传感器装置和微波通讯设备等组成。

本文引入gprs提供了对车主的收费信息通知功能；并在此基础上，结合物联网中的其他关键技术，将之利用在车辆管理系统中。当代车辆管理系统大多依靠人工登记，在一个大型停车场中，入口和场内都需要有相关人员进行监护和登记，在车辆进出高峰期存在人员不足、调度失调、存在安全隐患等不足；在车辆数量的低谷时期又存在人员冗余的问题，所以一种无人值守的智能车辆管理系统亟须融入到现代物流管理系统中。

目前已经开发出来的比较先进的车辆管理虽然能够一定程度实现无人化管理，但是存在很多问题。首先，仅仅使用了射频识别技术，能够做到自动收费，但是在无人监管下存在收费不透明的问题。而我们设计的系统将语音播报和电话告知加入到停车收费中，这样大大增加了收费的透明度。其次，目前的系统对停车场所得监管缺少更全面的措施，有线监控设备存在线路容易被破坏的缺点，因此在安防中有很大盲区。而我们设计的系统采用无线通信方式传回图像信息，并且在车位安装了无线传感器网络节点，这样可以将监控措施具体到每一个车位，极大增强了停车区域的安全系数。

最后，出于安全考虑，在GPRS建立的人机交互中，增加了事故播报等功能。这样即便发生了事故，车主也能第一时间了解到情况从而做出最快的方案。设计原理

2.1 设计思路

出于完善和更人性化电子不停车收费系统、解决大型停车场以及小区停车场的车辆管理调度的目的，本设计以物联网为背景，将嵌入式技术、移动通信技术、检测与转换技术、数字控制等技术有效地集成运用于交通运输管理体系。

系统包含以下几个部分：车辆射频识别和信号处理部分、视频监控及图像传输部分、区域内部无线传感器网络部分、GPRS通讯部分、上位机综合决策部分，其系统总体结构如图2所示：

2.2 模块设计

2.2.1 RFID读写设备

RFID读写设备主要完成车上卡片与主机上的信息的交换，用于识别车辆信息以及完成收费等一系列服务，此部分要求模块稳定度高，灵敏度高，可以实现2米以上读卡，读卡速度可以设定，至少是10ms，相同ID信息输出时间间隔设定为2分钟以上，与上位机通信采用232接口，系统可以在很短时间内稳定地实现收费等系列服务。

无源RFID系统由无源RFID标签、天线、RFID读卡器组成，如图3所示：

2.2.2 视频监控及图像传输部分

摄像头作为RFID读写器的辅助设备，可以在缴费、登记时对车辆进行监控、抓拍，防止在无人值守情况下发生车辆作弊行为。

应用基于WIFI的无线IP摄像头作为监控设备。选用88W8510 WIFI模组来实现一个具有IEEE 802.11b/g功能的无线桥接设备，以构建无线传输环境，将摄像头DSP送出的数字信号经过打包分组，通过无线环境传送到电脑或无线网络，在上位机决策终端显示图像信息。图7为无线摄像头监控界面以及车库中反射式红外传感器的测量返回值，用以判定车辆是否进入。其工作原理图如图4所示：

2.2.3 无线传感器网络

项目中，每个车库或者车位都装有一套基于CC2530的无线传感器节点，以CC2530为核心，搭建温度、湿度、位置传感器等相关外设，可以实时采集车位信息，并以一定的时间间隔将数据互发送给子网的主机，再由主机发送给上位机决策端，在必要的情况下可以通过GPRS模块把车位信息迅速传给车主，保证了停车场及车主财产的安全。传感器节点模块如图

5、图6所示。

2.2.4 GPRS通信设备

采用MC52i 模块作为GPRS通信的核心，如图7所示。当车辆进出停车场时，可将RFID读写器对车主的射频卡进行的操作以短信或者语音播报的形式告知车主，这样可以将停车场的收费信息、停车场的车位情况、环境信息及时传达给车主，如图8所示。

2.2.5 综合决策终端

本文设计的上位机综合决策终端作为智能车辆管理系统的核心，软件采用C#语言编，写能够实时显示RFID读写器的工作情况，将读取的车辆信息、车辆停放时间、收费情况、停车场车位情况、环境信息等数据存入数据库，方便存档和调用。同时，和GPRS模块相连，能够由管理员在适当的时候向车主发送信息，或者预设好发送信息的时间，系统可以通过实时时钟定时给每一位进出停车场的车主报送相关信息。实现快速信息处理，缩短服务时间，提高工作效率。结语

智能收费系统关键技术研究及实现 篇6

【关键词】智能收费系统；车载系统；值守系统；射频识别

高速公路具有高通行承载力，通行效率高的特点，是现代经济发展重要的交通基础设施，为国民经济的发展发挥着非常重要的作用。随着科学技术的发展和应用，智能化交通系统得到开发和应用，逐渐发展成为一个新兴的综合研究体系，对我国交通运输管理实现高效话、安全化、系统化、信息化具有十分重大的意义，同时对实现绿色通信、提高能源利用率也具有积极的作用。智能收费系统是智能交通系统的重要组成部分，随着车流量的不断增加，交通压力的不断加大，设计一套高效的智能收费系统，节省停车收费的时间，提高车辆通过率的同时降低交通运营成本，对我国交通事业的发展具有重要意义。

1、智能收费系统的基本原理

高速公里智能收费系统主要由两部分组成，即车载系统和出入口系统。车辆进入到高速公路入口的限速区，司机通过将入口站编号和通道编号利用键盘输入进去，然后将车载系统启动向位于入口处的值守系统将车辆基本信息和编号信息发射过去，在发射的过程中车载系统在自身的内存中将信息存储。车载系统在通过高速公路的入口后关闭。入口守值系统对信息进行核查检验，以确定车辆自动交费功能是否正常，信息核查完毕确认无误后存储并抬杆允许车辆通行。车辆行驶到高速公路的出口处时，司机将出口站编号和通道编号利用键盘输入进去，并启动车载系统向出口值守系统发射信息，出口值守系统核查信息确认无误后抬杆允许通行。同时出口值守系统将车辆基本信息以及出口信息等资料提取并确定收费金额，再通过无线通讯想银行收费系统发送收费请求。银行收费系统扣除费用并向车主反馈收费信息。

2、智能收费系统的硬件模块

2.1微处理器技术

本文研究设计的智能收费系统，硬件模块中的微处理模块，选择以51为核心的单片机中的AT89S8252型号单片机。此款单片机具有较强的微处理器功能，同时具有较高的性价比，在本文系统中优先选用。其采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，在车载系统中应用，能够对键盘输入进行良好的识别、显示并与出入口值守系统完成有效的数据通信和处理。

2.2无线通讯技术

无线通讯技术相比较蓝牙技术而言，有效距离更长，频段更加自由，同时对多点通讯予以支持，并且传输速度更高，设计采用的是SOC方法，无需大量的外围元件就能够组成射频电路，应用非常简单方便。本文研究的系统采用Nrf2401无线收发一体芯片，省略了通信中复杂的协议，而是采用完全透明的方式，只要是同种类的产品都能够实现相互的自由通信。nRF2401通过SPI接口与89S8252进行通讯。

2.3GPRS技术

GPRS技术是智能收费系统的重要技术之一，在出口值守系统，GPRS模块会将用户的信息数据打成IP包的形式，通过GPRS的空中接口接入到无线网路，再通过移动服务上向Internet网络转接，最终到达银行的服务器，实现收费操作。

3、智能收费系统软件模块

视频采集处理控制器视频采集处理控制器连接视频车位检测单元和车位状态指示灯，内嵌的DSP单片机控制器，实现现场图像图片抓取和上传。每个控制器最多控N8路视频车位检测终端和指示灯。采用以太网TCP/IP协议向上连数据处理控制器上传图片。数据处理控制器主要完成车牌号码识别功能，可就近安装在墙上或柱子上，也可安装在管理控制室内，把识别的车牌号码、车位编码、车位空满状态和车辆图片等上传到中心数据服务器。通过以太网连接下层的现场控制器，可连接控～j rJ3台现场视频控制器，满足24个车位需求。网络交换机是数据处理交换机和中央服务器以及查询终端的以太网接入设备，为整个系统平台提供了高速、稳定的数据通讯服务。

本文研究的智能收费系统软件模块包括车载系统、入口守值系统、出口守值系统三部分，其中车载系统软件流程如下图1所示：

如果在高速公路入口处，同时有两辆车的车载系统向入口值守系统发送车辆基本信息，当基站受到一帧信息后会将接受自动中断。如果先收到的信息来自第一辆车，则系统正常对数据进行处理。如果先收到的信息来自第二辆车，第一辆车没有发送信息或者没收到信息就予以通行，当第一辆车到达出口值守系统时，会因为初始信息的缺失而无法正常通行，这时执勤人员会对第一辆车进行强制收费。

4、射频识别技术

基于射频识别技术（RFID）的智能收费系统，由自动车辆识别技术和实时监控系统组成。通过RFID技术获取车辆牌照号、车型、所属用户和银行专用账户等数据，并由实时监控系统通过摄像机获取车辆图像。数字化处理后核对实际牌照号与车载信息卡的牌照号是否相符。相符即为合法车辆，其通行费经计算机网络，从用户开户行的专用账户中自动交纳，从而实现不停车自动收费。反之则通过监控网络对违章车辆进行惩处。

4.1RFID的特点

RFID是自动识别技术AEI在无线电技术方而的具体应用与发展，其基本原理是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别的目的，并交换数据。与同期或早期的接触式识别技术不同，RFID的突出特点是可非接触识读，可识别距离达几十米的多个高速运动物体。RFID系统中，通过对RFID卡进行读写操作，实现对各类物体或设备在不同状态（移动、静止或恶劣环境）下的自动识别和管理。

4.2射频识别系统的结构

射频识别技术是一种自动识别技术，通过射频的方式以非接触的形式进行双向的数据识别和交换。射频识别系统由射频卡、应答器、读写器组成，二者之间的数据通信时通过无线电波、感应或者微波来实现的。射频卡安置于物体上，包含物体基本属性信息。应答器主要由耦合元件、微电子芯片组成，是数据的载体。应答器工作所需能量和时钟脉冲及数据采样，由耦合单元传输给应答器。读写器由发射、接收、信号处理控制和电源等组成。

4.3工作原理

射频识别系统的阅读器利用发射天线将一定频率的射频信息发出，射频卡进入到发射天线的工作范围内会有感应电流产生，其产生的能力能够激活射频卡；射频卡被激活后将编码信息利用内置的天线向系统发出，系统接收到载波信号后通过调节器向阅读器传送，同时对信号的编码进行解码送往后台主系统进行信息处理。主系统依逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

4.4射频识别技术

射频识别技术通过射频信号对目标实现自动识别，穿透性强，无需光源，能够对远距离数据进行非接触读取，在智能收费系统中应用，能够对高速运行的车辆进行识别，同时交易错误率低，能够实现较长距离的通讯。在高速公里的出入口处安放阅读器，配合地感线圈。当配有电子标签的车辆进入到地感线圈的范围之内，阅读器就会对电子标签的信号进行读取，射频识别系统就会对用户以及车辆的信息进行自动化识别，同时开始计算收费。只能收费系统根据收费标准直接将车辆通行的费用从卡中扣除。

智能化收费系统在高速公路收费中应用，有效的提高了交通运输的效率，改善了人工收费造成的停车时滞，提高了工作效率。随着各项技术的不断提高，新技术的不断涌现，智能收费系统必将越来越完善，功能越来越强大，在高速公路的运行中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1]何朝阳.高速高精度实时数据采集系统的设计与实现[J].国外电子测量技术，2013，23（3）：18—21.

[2]贺敬凯，徐建闽，撒元功.基于互联网的电子收费系统的设计[J].公路交通科技，2013（2）.

智能楼宇系统集成技术 篇7

1 智能配电系统中的关键技术

1.1 高级配电自动化技术

先进配电系统自动化在进行故障处理和自我恢复、分布式电源和可以平移负荷调度、通信网络技术以及计算机辅助决策等时, 通常需要制定在具备可自我恢复的配电网络结构前提下, 能够有效提升供电可靠性与稳定性, 降低非故障停电区域, 缩减停电恢复时间。而配电自动化系统中要求全面考虑分布式电源、储备能量系统、客户定制电力技术以及智能需求侧管理等诸多方面的影响。与此同时, 它的作用需要延伸至客户的室内网, 在确保用户用电可靠性要求的基础上, 不断提高电力设备的利用效率。

1.2 配电网快速仿真和模拟技术

配电网便捷高速的仿真和模拟技术是促使配电网自愈的非常重要工具, 它可以实现的主要作用包含配电网自适应保护、故障自动定位与处理、网络重新构建以及自动电压与无功控制等方面, 仿真工具由配电网状态评价、电网潮流评估与优化、电网动态安全性能评价、负荷预测等方面构成, 而建模工具是由网络拓扑分析模型、配电设备模型、负荷模型和发电模型等方面构成。与此同时, 运用数学分析工具与高端的预测技术, 基于配电网物理结构与电网运行情况, 最终实现配电网的精确状态估计于实时优化工作, 然后预测配电网潜在发生事件, 并且为系统运行工作人员带来更好的辅助决策建议与便捷决策服务, 从而达到配电网自愈的目的[2]。

1.3 分布式发电和智能微网技术

所谓分布式电源是指连接到配电网的小容量发电机或者储能设备。通常一个智能电网会具备一个更大容量与接入便捷的分布式电源。在该种状况下, 配电网将与一个小型的输电网相同, 它也要求考虑诸比如非辐射性潮流与较高的短路容量等输送电力网中经常出现的状况。除此之外, 配电网设计还要求考虑问题包含在孤岛条件下的运行能力问题、降低配电网优化潮流的限制情况以及分布式电源与具体电厂运行配合是否融洽的状况等。而集成多个分布式发电单元与负荷通常是一个单独的系统, 能够为用户带来电能与热能。

1.4 量测和通信技术

这项技术 (AMI) 是配电系统信息化与数字化的前提, 同时也是提高配电网总体工作与管理自动化水平的基础。基于高端量测与通信技术的配电系统先进量测体系是不断发展智能配电网的前提[3]。而AMI技术通常是由智能表计、信息收集组织、回程传输系统、双向通信网络以及计量数据管理系统与用户室内网络等技术构成。智能电表能够定期获取到用户带有时标的不同时间的用电量、使用电功率、电压以及电流等数据, 它是配电网的主要数据测量传感单元。

2 智能配电系统的结构组成设计

2.1 智能配电终端

智能配电终端通常是指用于开关站、配电室、配电变压器以及线路等配电装备的监测与控制设备。智能配电终端必须采用模块化设计, 这样才会具备较高的稳定性、安全性、可扩展性以及维护的便捷性。智能配电终端的作用要求适应不同可靠性与不同接线方式的一次网络架构。

2.2 智能通信系统

按照配电自动化系统的不同运行方式, 合理设计与建立配电自动化通信网络。智能配电主站和配电子站之间的通信网络作为主要骨干层, 智能配电主站与子站至配电终端的通信网络通常作为接入层。智能配电通信网需要实施与多种通信方式相联系的原则构建, 对于那些要求实现馈线自动化的地方适合采用光纤专网通信办法[4];而对于实时性与可靠性需求很高的具有遥控功能的配电终端, 要优先运用专网通信方式, 在运用公网通信方式时一定满足有关安全防护规定的要求。

2.3 智能配电主站

智能配电主站一定适应国家、行业的有关标准与要求。一定要具备可靠性、实用性、可扩展性与安全性, 而且能够按照各地区配电网架结构、配电自动化应用前提条件以及供电企业的具体要求, 合理选择与配置软硬件系统。智能配电主站和其它系统之间的互连相互连接, 如果具备综合数据平台, 能够作为按照数据库方式的应用系统而接入的信息交换总线设备。

3 结束语

配电与用电部分是整个智能电网把用户与电网衔接起来的重要部分, 同时也是实现双向互动的智能电网的关键一环。智能配电与用电系统通常包含两个组成部分, 即为智能配电系统与智能用电服务系统。而作为智能配电与用电系统重要的通信系统, 必须选择最佳的通信技术来实现配电自动化与用电信息收集, 分析与研究智能配电与用电的远程通信技术, 要选择最合适的通信构架, 这是全面建设坚强配电与用电网系统的重中之重。

摘要：作为电力系统到用户的最后一环, 配电系统和用户之间的关系是最为紧密的, 系统效率的高低将会对用户产生直接的影响。而随着配电要求的不断提高, 智能配电技术逐渐应用到了电力系统之中, 是对用户供电可靠性和安全性不断提高, 并进一步的拓展了电力设施的系统增值服务。基于此, 本文对智能配电系统的关键技术与系统结构进行了系统的分析, 旨在通过本文的工作, 为时下电力系统配电工作提供一定的可供借鉴的信息。

关键词：智能配电系统,关键技术,系统结构,电力系统

参考文献

[1]王成山, 王守相, 郭力.我国智能配电技术展望[J].南方电网技术, 2010 (1) :18-22.[1]王成山, 王守相, 郭力.我国智能配电技术展望[J].南方电网技术, 2010 (1) :18-22.

[2]杜伟, 朱尤智, 曹辉.智能配电、用电远程通信技术分析[J].光通信技术, 2011 (7) :27-20.[2]杜伟, 朱尤智, 曹辉.智能配电、用电远程通信技术分析[J].光通信技术, 2011 (7) :27-20.

[3]邓玲慧, 王志新, 沈剑鸣, 邹建龙.智能配电技术及其应用[J].电网与清洁能源, 2012 (3) :34-36.[3]邓玲慧, 王志新, 沈剑鸣, 邹建龙.智能配电技术及其应用[J].电网与清洁能源, 2012 (3) :34-36.

智能温室控制系统技术 篇8

关键词：温室环境,自动控制系统,多因素变量

近年来, 以自动化技术为代表的智能温室控制系统受到社会公众的高度关注, 转变传统温室智能化改造模式显得尤为关键, 为农业生产提供准确管理效益。在网络技术、计算机技术等高新技术的快速发展背景下, 结合农业生产的温度、光照、湿度、空气相等环境因素, 明确农作物生长过程中各个环境因子的影响情况, 提升温室控制系统的稳定性能显得尤为关键, 便于培养温室智能化、适应性特征。目前, 立足于温室智能化改造条件, 为满足农作物生长需求, 拟定合适的生长环境虚拟化方案, 以智能化程度较高的智能温室控制系统为典型代表, 也已成为当下农业控制的有效应用举措。

1 明确总体架构设计

目前, 我国智能温室面积达到588.4hm2, 其中以玻璃温室面积为典型特征, 占据世界温室面积的22.5%。在农业生产过程中, 智能温室控制系统结合西门子PLC上位机+下位机“人机交互”结构模式, 针对室内温度、湿度演变情况, 为农作物生长提供系统设定要求, 且大多情况下以现场手动控制、远程手动控制、自动控制为组建内容, 经由数据初始化—环境因子采集—数值比较分析实施流程, 围绕调节温室环境设计方案, 形成系统智能控制效应。

以玻璃连栋钢结构温室应用方案为例, 温室结构自动控制系统以顶层设置对光照的具体变化情况为主, 并结合天窗的辅助程序, 达到弥补光照度不足、空气流通、叶面灌溉等实际目的。结合智能温室系统功能要求, 该系统的上位机以PC+Kingview 6.55 (组态王) 控制为主, 通过动态监控观察情况, 综合分析整个温室的运行状况, 并与温度、湿度、光照度等因子相关联, 深入调整远程操作状态下的恒定参数, 实现上位机单独工作运行状态;此外, 该温室下位机系统主要以PLC控制器、传感机构为基本表征, 与-48MRPLC扩展模块共同联合, 通过扫描特殊功能模块演变信息, 比较温室内部的CO2、温湿度、水分源等情况, 完成遮阳网、天窗及其相关信号的总线传输工作。该种智能温室控制系统以计算机控制为主, 利用传感器测量、外围电路控制辅助工具, 自动运转温室环境的智能化控制机构, 便于监控温室环境因子变化情况, 且具有Zig Bee、Internet温室群体环境远程监控系统的监管性能 (参照温室内的温湿度要求:当湿度达到50-65%RH时, 土壤水分控制恒定为70-90%RH, 达到上限值完成温室补水操作) 。

2 结合多因素变量分析

在温室环境自动控制系统检测中, 多以日照、水分、温湿度、CO2等环境因素考虑对象, 立足于温室成本投入、控制效益、系统要求, 实现不同影响因素的内外联系。但由于农作生长对温室环境的具体要求并不明确, 结合传统PID控制技术所设定的参数要求, 对应遮阳系统、通风环境、温控系统、灌溉系统、补光系统等系统关系, 构建FIS (模糊推理系统) 方案, 为温室环境内部的温度、湿度转换提供参考研究对象, 可结合数学模型公式 (加热—通风模型) , 如下所示:

以温室环境控制系统的单片机控制方案为例, 该系统经过FELIXC-512系统的演变与转换, 由智能传感器、控制设备、前台机组等基本架构为设计要点, 通过A/D转换器—ARM控制器等工作流程, 以AVR单片机与RS-485总线通信为参考方向, 构成多输入、多输出的控制系统 (将PLC内部的8000步程序容量扩展至16000步) 。在温室系统控制环境下, 采用多因素变量模拟控制模型, 以4-20m A、-20+20m A的模拟量标准为模块可接受的恒定功率 (输出标准电流信号) , 联合PLC的FROM/TO应用指令, 相关采集系统具备远距离传输功效, 且长期稳定性能达到“湿度<1%RH/年”、“温度<0.1℃/年”标准, 辅助完成室内外环境因子的监测工作。

3 注重系统软件设计

立足于温室环境中的CO2浓度、温湿度、水分、光照情况, 不同农作物对温室环境的具体温度指标各不相同, 温室PLC控制系统的实际要求也会有所转变。在实践生产中, 智能温室系统软件设计主要以PLC编程情况为基本指标, 采用GX Developer Version 8.34编程软件, 辅助系统控制、数据处理、控制参数等配置结构, 结合WEB版本的B/S结构的便利特征, 拓展各个远程控制系统的实施监视功能, 以FX2N-4AD模拟量输入模块, 采集高性能网络节点, 便于控制具体温室参数。以RS-485通讯总线远程温室监控状态为例, 围绕风机、遮阳网、天窗、灌溉系统, 采用WEB版本组态王形态, 多以远程控制系统设计为参考对象, 选用合适的软件开放工具 (PLC可编程控制) , 提升自动控制系统的可靠性能 (采用4-20m A电流信号) , 具备输出信号线性较强、远距离传输快速等显著特征, 且设计成本不高, 便于辅助改造温室控制技术。

4 总结

综上所述, 智能温室控制系统作为农业生产的有利辅助条件, 具备经济效益高、设计成本低廉等特征。在温室环境研究中, 自动控制系统结合总体架构设计、多因素变量分析、系统软件设计等方面要点内容, 围绕温度、湿度、水分、CO2、光照等环境因子, 设计符合农作物生长的温室环境监控系统, 并在原有恒温基础上, 构建良性生长辅助恒温调节机制, 为农业生产提供技术支持。基于智能温室控制系统的实践应用, 可结合具体的环境而定, 适当应用PLC技术的便利性能, 以辅助农业生产所需的温室自动调节作用。

参考文献

[1]覃贵礼, 潘泽锴.基于PLC技术的智能温室控制系统研究与开发[J].河池学院学报, 2013 (02) :108-113.

[2]吴小伟, 史志中, 钟志堂, 武文娟, 张璐, 丁莉, 崔军.国内温室环境在线控制系统的研究进展[J].农机化研究, 2013 (04) :1-7+18.

智能楼宇系统集成技术 篇9

楼宇自动化管理系统由各类相关又相对独立的子系统构成,最基本的子系统是能源控制管理子系统和安防管理子系统。能源控制管理系统的功能主要是对空调、照明、供水等应用的管理,以使在控制成本的基础上实现楼宇内舒适的工作环境;安防系统的功能主要是防范火警和盗窃等事件[1]。

系统功能的实现需要获得大量环境数据作为调控基础,现阶段这些数据主要依靠各种功能的传感器获得。随着环境监测功能的增多,所需的传感器数量也急剧增加。使用有线传感器组成的监测网络布线量大、安装和维护费用高、可靠性差,并且在复杂建筑物中的某些地方无法布线。而无线传感器监测网络具有耗资小、安装和维护方便、运行和更新费用低等优势[2],相对于有线传感器网络,在楼宇内的环境监测方面具有更好的应用前景。

本研究结合无线传感器网络技术和ZigBee无线协议技术,设计一种楼宇环境监测系统。该系统通过获取建筑中温湿度、光强和红外等环境参数,为楼宇管理系统提供可靠信息。

1 设计方案

1.1 监测参数选择

建筑物环境信息监测的参数种类有很多,结合能源控制管理系统和安防系统的功能,本系统选择温(湿)度、光强、红外参数进行监测[3]。

温度和湿度采集为空调控制提供了房屋环境的详细信息,使其可以根据时段、区域等因素,采用合理的自控调节及一定的手动调节来实现对温湿情况的调节控制,满足建筑节能要求。例如,建筑物内部由于日照的关系,温、湿度分布多不均匀,北面房间相对湿冷,在接受到终端节点采集的数据后,管理系统可通过改变不同风口的送风量进行调节。系统还可通过温度数据的采集防范火灾险情。

光强采集模块能采集房间内的光线强度,红外模块能判断是否有人停留于房间中,两种参数结合,为管理系统调整室内的照明模式提供依据。如在非工作时间室内照明未关闭时,可在判断无人的情况下提醒控制系统关闭照明。此外红外数据的采集还可起到防盗作用。

1.2 系统架构

整个环境监测系统由监控主机和ZigBee网络组成,如图1所示。

ZigBee定义了3种设备类型:协调器、路由节点和终端节点,其中终端节点不具有路由功能,在不发射和接收数据时可以休眠。以此为基础,ZigBee网络构建了3种拓扑结构:星型拓扑、网状(mesh)拓扑和树状拓扑。星型拓扑中,所有终端节点都和惟一的路由节点通信,终端节点之间的通信需要通过路由节点的转发;树形拓扑是多个星形拓扑地集合;Mesh拓扑中,任意两个设备在有效通信距离内都能直接互相通信,节点有多条路径到达其他节点,有自组织、自修复的能力,当某条链路发生故障时,节点能寻找到其他路径进行传输,但星状网络功耗较大,因为节点需要不断监听网络路径信息,长时间处于工作状态[4]。

为延长节点的使用寿命和简化网络复杂性,系统终端节点和路由节点之间采用星型拓扑,而路由节点和协调器节点间采用mesh拓扑。

由于室内无线通信信道不同于室外信道,建筑物布局、建筑材料和其他干扰源会严重影响信号传输。在微波波段,砖和厚混凝土墙对信号有显著的吸收作用,大的金属障碍物会使信号衰减,而无线电话、蓝牙、Wi-Fi设备也会产生干扰。根据实验,户外收发距离达120 m以上的模块,在室内进行测试时,有一层普通砖墙阻碍时的收发距离是10 m,有一层混凝土墙阻碍时收发距离仅有5 m左右。为使传感器网络能较好地覆盖整个监测区域,需要合理安排传感器节点的数量和位置。

系统节点布置的一个示意图如图2所示。考虑到室内传输距离,易在每个房间内皆设置路由节点,整栋楼宇的路由节点组成一个mesh网络,与惟一的协调器相连。由于办公房间隔墙多是砖墙,楼层之间为钢筋混凝土,在同一楼层内通信的路由节点距离可布置较远,在不同楼层间通信的路由节点距离需布置较近。在本系统中,红外传感器设置在房间中心位置的节点上,远离温度变化频繁的区域,与菲涅尔透镜配套使用;光强传感器设置在窗户附近;温、湿度传感器设置在剩余节点上。

2 系统实现

2.1 电路设计

为了调试方便,节点的RF模块与数据采集模块分开设计,它们之间以排针的形式插连在一起。RF模块采用TI公司的CC2430芯片[5],它包含了一个CC2420射频收发器和一个8051微处理器内核。数据采集模块主要负责监测区域内信息的采集,将各种传感器采集的信号转变为数字信号并传送给RF模块[6]。

路由器节点和终端节点硬件结构相似,由相同的数据采集模块和射频模块组成,但终端节点通过电池供电,路由器使用USB供电和交流供电。路由器电源模块如图3所示。

直流电源插座通过二极管连接到电源开关,另一路5 V电源来自于USB接口,也通过二极管连接到开关。电源开关连接后,5 V直流电压首先通过发光二级管LED1,标志电源导通。再经滤波电容到达低压降线性稳压器芯片TPS79933,该芯片将5 V直流电压转化为稳定的3.3 V直流电压输出供电[7]。

人体红外监测模块选用的传感器是热释电红外传感器。热释电红外传感器能将检测到的人或动物的红外线转换成电信号输出。其原理为:当一些晶体受热时,在晶体两端会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化产生的电极化现象就是热释电效应。人体都有恒定的体温,会发出10 μm左右特定波长的红外线,被动式红外探头就是探测人体发射的红外线而进行工作的。本系统使用型号为RE200B的红外传感器,输出电压为1 mV左右,需要对输出信号进行处理。对传感器输出信号的处理系统中选用了红外热释电处理芯片BISS0001,配以热释电红外传感器和少量外接元件构成被动式的热释电红外信号处理电路。

人体红外监测模块的电路原理如图4所示,CC2430的P0.1端口通过一个电阻与BISS0001芯片的第2脚VO相连。当模块监测到有人体活动的时候,VO输出高电平,否则都为低电平。配置CC2430的P0.1口的I/O外部中断功能,有上升沿脉冲来临的时候,外部中断唤醒,进行相应的数据处理,并将数据发给路由器节点。

光强采集模块采用硫化镉型光敏电阻JY5516,它是一种光电导器件,具有光电导效应,受到光辐射以后,电导率会发生变化,引起其电阻值发生相应的变化,入射光变强,则电阻变小。光强采集电路如图5所示。

图5中,VCEN为控制端,接至CC2430单片机上的P1.0口。当P1.0输出为高电平时,Q1三极管2SC9013饱和导通,此时随着外界光强变化,A点电压亦发生变化。A1IN连接到CC2430单片机的P1.1口,A点光强信号所对应的特定电压信号,经R3与C14组成的消抖、低通滤波电路后送入P1.1口,再由CC2430启动内部ADC转变为数据信号。当P1.0输出为低电平,Q1三极管2SC9013工作于截止状态,此时R4与R5中无电流流过,可起到适当节能的作用。

温度传感器节点使用DS18B20数字式温度传感器,封装选用3引脚方式,将数字信号输入/输出端DQ,连接到CC2430的P0.0口,根据DS18B20时序图,对应写入其控制命令,就可完成温度的测量。

在本研究中,湿度传感器选用变容式相对湿度传感器HS1101。该传感器湿敏电容的电容值会随着环境湿度的变化而发生相应的变化,从而使555振荡电路的输出频率也发生相应的变化。555的引脚3的输出脉冲送到CC2430模块的T0脚,在设计该模块时,笔者将T0设为计数器,进行计算外部脉冲波形个数,将T1设为定时器,进行1 s计时。当单片机实现了1 s对脉冲波形的计数后,就得到了相应脉冲波形的频率。根据频率湿度对应表,就可计算出湿度值。

2.2 软件设计

整个系统的软件开发是在TI公司Z-Stack的基础上进行的。程序主流程图如图6所示。

网络协调器开始初始化,选择一个合适的信道。如果应用层已经确认了PAN ID参数,网络层将确保所给定的个域网络标识符PAN ID不会与所选择的现有网络PAN ID参数产生冲突。一旦合适的信道和个域网标识符PAN ID确定后,网络管理实体将选择0x0000作为16位的短MAC地址,并且告知MAC层[8,9]。

节点上电之后会自动地加入网络,如果需要设备在加入网络之前先处理其他事件,可定义HOLD_AUTO_START来实现。为了保持节点接入网络可靠性,节点将定时进行网络状态检查,将状态数据上报协调器,如果发现与上级设备连接丢失,节点将启动重新入网机制,从而再次加入网络,保证与协调器之间的联系稳定可靠。

为在不更换电池情况下延长节点使用寿命,在程序设计中笔者采用了休眠唤醒机制和阈值触发机制。休眠机制是降低节点功耗的常用手段,节点大部分时间都处于休眠状态,此时理论功耗小于1 μA,通过定时唤醒或外部异常情况唤醒,采集数据并进行发送,发送完成,又重新进入休眠模式。本系统的监测性质使得终端节点可以周期性地工作和休眠,设定成1 s唤醒一次。阈值触发机制是指是否发送监测数据取决于采集到的数据与触发门限的比较结果,当采集数据超出设定阈值时节点才发送数据。无线通信功耗是整个节点功耗的重要部分,而监测参数往往在异常情况下才有实用价值,如烟雾浓度的剧烈增加、温度的大幅下降等。合理安排数据传输能有效地降低节点功耗。

本系统的终端节点都是静态节点,位置固定,因此可以将某个节点采集到的数据与该节点位置一一对应起来,方便楼宇管理系统调控环境。Zigbee网络设备有两种网络地址:一个是64位的IEEE地址;另一个是16位的短地址。64位长地址是全球惟一的地址,并且终身分配给设备;短地址是当设备加入Zigbee网络时被协调器分配的。通过TI公司提供的Smart RF Flash Programmer软件修改网络设备的IEEE地址,可得到IEEE地址与单个传感器的对应关系。

3 实验结果

经过室内隔墙测试,本设计中的两个ZigBee射频模块在距离9 m内可以实现稳定传输,通信成功率达到97.8%,能够满足室内监测系统的组网要求。组网测试中,系统组网良好,子节点在上级路由节点失效时可成功转移到相邻的路由节点下。

在无数据传输时,终端节点两次休眠间工作时长为7.3 ms,平均电流约为18.1 mA;有数据传输时,节点两次休眠间隔为20.7 ms,平均电流约为23.9 mA;休眠时的电流仅为1.3 μA。节点每秒采集1次数据,约1小时传输1次有效数据,每日能耗为:

工作能耗:(7.3 ms×18.1 mA×3 599×24)+(20.7 ms×23.9 mA×24)=3.173 mAh

休眠能耗:1.2 μA×(1 000 ms/s×300 s×12-7.3 ms×11-20.7 ms)×24=0.028 77 mAh

使用容量为1 200 mAh的电池可供电11个月以上,满足了系统的低功耗需求。

4 结束语

目前,大规模地在智能建筑中使用无线传感器网络时面临着网络连通性和能量效率的问题。本研究设计的系统充分考虑了楼宇监测系统自身特性,通过选择混合拓扑网络,使用休眠机制和阈值触发机制,在保证良好鲁棒性的基础上,将系统功耗降到较低水平,极大地延长了终端节点的电池更换周期。进一步的研究可将监测系统与控制系统结合起来,根据监测数据自动进行控制。

摘要：为了实现节能、可靠的楼宇环境监测,提出了一种基于混合式拓扑结构的ZigBee无线网络系统,设计了以无线射频芯片CC3430为核心的传感器节点,使用阈值触发和休眠机制实现了节能,并对终端节点的电池使用时间进行了估算。实验结果表明,该楼宇环境监测系统的通信可靠,节点功耗低,能满足长时间工作的要求。

关键词：ZigBee,环境监测,智能楼宇

参考文献

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[2]白建波,张小松.ZigBee技术及其在楼宇自动化系统中应用的思考[J].智能建筑与城市信息,2006(1):102-104.

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[4]ZigBee Alliance.ZigBee Specification v1.0[M].America:ZigBee Alliance,2004.

[5]JONSRUD G E.Folded dipole antenna for CC2400,CC2420and CC2430[EB/OL].[2006-03-10].http://www.ti.com.

[6]吴键,袁慎芳.基于ZigBee技术的无线传感器网络及其应用研究[J].测控技术,2008,27(1):13-15,20.

[7]Texas Instruments.Low-dropout voltage regulators with inte-grated delayed reset function(TPS79933)[EB/OL].[2005-02-10].http://www.ti.com/wireless.

[8]董海涛,屈玉贵.ZigBee无线传感器网络平台的设计与实现[J].电子技术应用,2007(12):124-126.

智能楼宇系统集成技术 篇10

关键词：智能照明系统,无线传感网络,Zig Bee,CC2530

0 引言

在随着时代的进步人们生活水平的提高, 以及计算机技术迅猛的发展, 人们对楼宇的智能化程度要求也越来越高。在智能楼宇中, 照明设备的智能化是其中不可或缺的一个子系统。照明设备在日常生活与工作中是必不可少的, 无论是日常的照明还是生活中的装饰, 照明设备都扮演着无可替代的角色。随着时代的进步, 人们环保意识的提高, 在照明领域中, 节能和环保已是大势所趋, 人们开始采用各种新型的节能光源和材料来达到节约电能的目的[1]。如何通过控制各照明设备达到节约能源的目的已经成为目前这一领域的热点。在传统的基于有线的照明控制系统中, 存在诸多缺点, 包括:布线麻烦且复杂, 可扩展性差, 系统安装和维护成本高且移动性差等。

因此实现智能照明最理想的选择就是采用无线通信技术。目前市场上存在多种智能照明的解决方案。其中利用Zig Bee技术组网配合MCU控制的方案因其成本低, 功耗低和易于实现等优点而得到广泛应用。本文提出并实现了一种利用Zig Bee技术组建无线传感网络并通过8051MCU来实现实时控制的无线智能照明系统[2,3]。

1 Zig Bee技术

Zig Bee是一种低速短距离传输的无线网络协议。从2001年8月, Zig Bee Alliance成立, 到2004年Zig Bee V1.0诞生, 近十年来, Zig Bee因其低功、低成本、高安全以及网点多、体积小等诸多优点而被广泛应用于环境监测、无线抄表、智能小区、工业控制等领域。目前, 世界各大半导体公司都各自推出了符合Zig Bee标准的芯片和协议栈[4]。本文采用了TI的CC2530加Z-Stack协议栈的平台, 设计出了一种高校智能楼宇照明控制系统。通过声音传感器、光敏传感器和红外传感器检测出声音、光照强度以及人体红外信息等建筑环境参数, 并通过这些参数合理控制楼宇的照明系统, 最终达到优化节能的目的。

2 系统设计方案

2.1 系统结构

本系统的实现采用了由终端节点、路由节点和协调器节点组成的Mesh拓扑结构的无线传感器网络。其中, 分布在各教室、卫生间和储物间的信号采集终端节点作为单个无线传感节点, 采集相应的数据信息之后, 通过Zig Bee无线传输协议把采集的信号传输给路由器节点。整体结构布局及组网方式如图1所示。

2.2 硬件设计

本系统的无线控制器采用TI公司的CC2530芯片。TI公司推出的So C芯片CC2530是真正的片上系统解决方案, 支持IEEE802.15.4/Zig Bee/Zig Bee RF4CE标准。拥有庞大的闪存空间 (此系统Flash为256kb) , 更大RAM空间;允许芯片无线下载/空中升级;支持系统编程。此外, CC2530结合了一个完全集成的、高性能的RF收发器与一个增强型8051微处理器以及其他强大的支持功能和外设。CC2530提供了101d B的链路质量, 优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性, 四种供电模式以及一套广泛的外设集———包括2个USART、12位ADC和21个通用GPIO[3,5]。该系统使用的协调器节点带有4*4键盘用来设置系统的参数和发送相关的命令, 128*64点阵液晶模块用来显示网络状态信息。协调器输出开关量直接完成对系统终端节点的开关控制, 输出的数字量经过8位的数/模转换器后, 可以实现对照明灯的256级调光控制。另外, 各终端节点还带有声音传感器、光敏传感器和红外传感器, 用于感测现场的声音信息、亮度信息和红外信息。以声音传感器为例, 当各终端节点的声音传感器测得的声音信号微弱时, 即认为现场人员已经离开, 此时可以自动的关闭照明灯或者调暗亮度。当声音传感器测得声音信号较为强烈时, 即可开启照明灯或者调高照明灯的亮度。由于该系统的每个Zig Bee节点都安装了相关的传感器, 因此该系统可以感测到楼层不同位置的信息并控制楼层不同位置的照明情况, 实现了对整个照明系统的智能控制。

2.3 软件设计

该系统的软件设计基于TI公司推出的跟CC2530芯片配套的Z-Stack协议栈和IAR集成开发环境。系统软件的主流图见图2。

由于该系统采用了mesh网络, 在Zig Bee技术中实现mesh网络, 就需要先对各设备进行定义, 以此完成相互连接, 传输数据及控制信号等功能。Zig Bee技术中新建网络由协调器完成, 应用NIME-NETWORK-FORMATION.REPUEST原语, 启动网络建立。建网完成后, 网络管理层实体将找到合适的通道并为新网络定义的标示符PANID写为MAC层的mac PANID属性, 并选择一个16位的网络地址, 该地址等于需要设置的MAC层的mac Short Address PIB属性地址。而系统中的端点设备, 可以使用NINE-PERMIT-JOINING.request加入网络, 与协调器连接通信[6]。

系统设备在发送数据时, 将调用到AF_Data Request () , 此函数的原型为:

3 实验结果

本次实验是以高校典型的楼层布局为例, 楼层布局如图3所示, 通过对分布在每个房间的终端设备的传感器采集到的数据信息, 实时监控楼宇环境信息并对照明设备进行实时有效的控制, 相关传感器数据见图3。

声音传感器和红外传感器可以实时地感知室内的声音变化情况和人体红外信息。通过实验数据的变化, 可以选择最符合实际情况的一组阈值作为判定是否有人的标准, 当超过这一阈值时, 开启照明设备或者提高照明设备的亮度, 如果传感器反馈的数据一直低于这一阈值, 则控制照明设备保持关闭或者低亮度的状态。

光敏传感器主要用来检测室内环境的光照强度。照明设备的控制有以下几种情况:

①当终端设备检测到室内自然光光照强度较强, 且已经符合高校日常教学时的光照强度要求, 则给终端设备发送关闭室内照明设备的指令;②当室内光照强度较弱, 且声音传感器和红外传感器一直维持在低于阈值的状态, 则自动关闭该区域的照明设备。

另外, 在终端节点加上人为控制方式, 这样可以使照明设备的控制更为人性化, 更加符合实际应用。由于楼宇里的照明设备采用了闭环控制的方式, 通过此系统可以有效地节约电能, 避免电能不必要的浪费。

4 结语

Zig Bee无线传感网络技术因其低功耗、低复杂度、低成本、短距离和低速率等特点, 目前已经广泛应用于工业控制、智能家居、楼宇自动化、消费型电子等领域[7]。本研究通过在高校楼层建立Zig Bee无线传感网络, 对楼层里的实验室、办公室、卫生间、多媒体教室等位置的环境参数进行实时监控, 采集得到包括人体红外、光照强度、声音强度等信息, 并用得到的参数来优化控制照明系统, 实验证明, 在高校楼宇构建的物联网系统可以有效的降低楼宇的能耗, 让学习和办公更加舒适, 让生活更加低碳。该系统稍作更改, 便可应用于其他智能楼宇的构建, 具有较好的实用性和较强的通用性, 这将带来一定的经济效益。

参考文献

[1]周游, 方滨, 王普.基于Zig Bee技术的智能家居无线网络系统[J].电子技术应用, 2005, 31 (9) :37-40.

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[4]Zig Bee无线网络技术入门与实战[M].北京航空航天大学出版社, 2007.

[5]Li J B, Hu Y Z.Design of Zig Bee network based on CC2530[J].Electronic Design Engineering, 2011, 19 (16) :108-111.

[6]昂志敏, 金海红, 范之国, 等.基于Zig Bee的无线传感器网络节点的设计与通信实现[J].现代电子技术, 2007, 30 (10) :47-49.

智能楼宇系统集成技术 篇11

摘 要：在越来越复杂的电磁环境下，BIT故障预测系统技术对雷达装置零部元件状态的监测，以及雷达故障的及时预测、预警维护等具有非常重要的作用。本文从雷达故障发生机理及故障模式入手，通过对比筛选基于专家系统建立BIT故障预测系统，再最后模拟运行效果，探究在雷达领域BIT故障预测系统的技术问题。

关键词：雷达装置；BIT技术；故障预测系统

中图分类号： TN957.51 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）25-182-2

1 概述

雷达作为现代战场检测目标的重要电子设备，其作用对于战斗过程中作战方针的调整及战场结果的导向至关重要。雷达主要依靠发射和接受电磁波的形式，达到探测目标的位置、运动轨迹的作用。但是现代雷达装备因高度集成化和数字化，其内部是相当复杂的电子元件组成，一旦发生故障，其种类繁多，不易修复。而为了保障雷达装备在战场上的完好性、及时修复雷达故障，现代雷达科技提出了机内测试（Built-in Test， BIT）技术。通过BIT技术的智能故障预测，实现雷达装置的实时动态监控，对雷达设备进行准确预测，特别是雷达设备故障有更好的事前性，能够对故障进行更加准确的诊断和评估。本文针对雷达智能故障预测系统技术，对BIT技术进行探讨，希望通过对BIT技术的探讨提高BIT技术在雷达故障预测系统上的诊断性能。

2 BIT故障预测技术

航空电子装备的测试性设计是最早应用BIT技术的，随着集成电路和计算机的发展，从19世纪七十年代BIT技术发展至今，BIT也越趋向规范化、智能化、数字化、系统化的发展方向。

2.1 雷达装置故障机理

一般而言，雷达装置发生故障多数由于：一是雷达内部组成零部件的失效，比如集成电路板失效、电阻器电容器失效、连接控制元件失效等；二是设计缺陷，如电路设计缺陷、精密度设计缺陷、电波接受系统缺陷等；三是设计后雷达在制造工艺上的缺陷，比如原材料质量没有达到更高标准、制造流水线上的质量监控不到位、制造工艺技术人员技艺水平的高低问题等都可能造成最终组成原件的缺陷；四是雷达装置使用不当，维护不及时，客观环境因素等，如雷达操作人员使用不当、定期维护不及时、出现故障后维修不当等；上述这些常见原因都极有可能导致雷达装置故障的发生。

除此之外，雷达装置的组成零固元件的故障周期也是一个重要方面。就如食物有保质期，每一个雷达装置的元件在生产完成后投入使用当中都有一个使用寿命期间，然而在这段时间内，在正常使用过程汇总，每个元件都不可避免的会面临不得不发生的保养、更换等维修，发生维修的原因各种各样、不一而足，但都与自身设计制造的参数相关。此元件的使用寿命即为其故障周期。

通过对元件故障周期的了解，可在雷达装置BIT故障预测系统中进行有筛选的故障预测，避免重复无用的预测，提高预测效率。

2.2 BIT技术预测性维修

BIT故障预测系统技术通过对元件潜在的故障进行预测，并进行事前性调试、管理、保养维修，从而避免发生机械故障，使元件失去功能。该预测主要依靠的是P-F曲线（图1）。

图中，A-故障开始发生点，P-能检测到的潜在故障点，F-功能性故障点。在实际应用中，P-F间隔（T）的一半为最佳预测性维修时间段。其特点是能采取有针对性的事前措施，效率高，且紧密度高，高技术含量，独立完成检测预测工作。

2.3 预测信息的获取

雷达故障的预测的基础还是依靠对雷达装置的状态检测，目前获取的方式主要还是以计算机为载体，有单机系统检测和预测模式，结构简单、规模小、便捷快速、应用广等特点；还有分布式检测模式，分散式监控预测；以及与网络技术结合的远程网络化监测模式。

3 雷达智能BIT技术故障预测系统

雷达故障预测方法主要是基于雷达装置建立精准的数学模型，通过各种故障诊断预测方法进行智能的故障预测。智能BIT故障预测系统需对雷达各零部元件的工作状态进行自动监测和判断，若出现故障，系统自动分析故障原因并进行报警，指导故障维修，提高维修效率，缩短维修时间。

3.1 雷达智能BIT故障预测系统运行技术

对雷达故障的预测技术主要还是依靠软件系统技术及数据信息数学运行计算方法。而雷达故障预测系统目前主要有专家系统预测技术、故障树预测技术、模糊预测技术、模式识别预测技术、神经网络预测技术等。

通过比较，本文BIT故障预测系统模型是采用Visual C++6.0系统软件，而数据信息的处理则采用MATLAB软件，而系统的运算方法则采用智能遗传算法。通过模拟来论证专家系统技术的运行效果。

3.2 雷达智能BIT故障预测系统设计基础

系统设计基础首先需考虑到整个雷达装置故障预测系统的实时性，即对雷达设备原件进行实时有效的状态监测，及时发现潜在故障；还要考虑系统的智能性，即自动进行监测诊断预警，智能排查或维护；其次系统的可靠性，预测系统高度可靠，才能保障其做出的预测和对设备状态的判断准确有效；还要考虑实用性、先进性等其他设计要求。

在充分考虑上述设计要求后，在模型设计中还要实现预测系统的各种功能。一是雷达零部元件的状态监测，故障预测系统本就是根据对元件状态的监测来实现对故障的预测，一旦发现异常，系统将自动做出判断。二是系统诊断功能，对雷达装置的故障预测首先要基于系统对元件状态的准确判断，及最后呈现给维修人员的故障结果和维护指导都完全依仗与系统的诊断。三是系统的故障预测报警功能，在发现雷达装置出现故障后，系统应能够准确及时地进行预测和报警，使维修人员能够第一时间发现故障并及时有效地进行维修。四是系统智能扩充数据及不断自我学习，每一次故障排查维修后的数据，系统都应自动存档，通过网络及时更新元件数据和故障数据，丰富完善数据库，供设备维护人员不断自我学习。

3.3 雷达故障预测模型

在雷达装置基础上建立模型，本文主要采用专家系统技术和智能遗传算法及支持向量回归（SVR）知识建立模型，从而实现雷达设备的故障检测和维修。专家系统的基本结构包含解释机、推理机，通过这两个软件进行知识获取并建立相应知识库，其最主要的优势在于实时性高、可靠性强、灵活度高、适应性强。而智能遗传算法是基于遗传算法，对遗传算法汇中的选择、交叉算法进行智能化运算。

最后故障预测模型的建立，其流程图如图2所示。

其中，支持向量回归运算模型中的参数C、ε、σ的目标函数：

从式子中可以看出，对系统模型最关键在于对目前函数的优化，找到最适应度函数值，得到最佳的C、ε、σ值。

3.4 雷达智能BIT故障预测系统的建立

BIT技术智能故障预测系统的建立主要由硬件部分和软件部分组成（图3）。

3.5 雷达智能BIT故障预测系统运行效果

首先选取预测系统模拟所要监测的关键雷达装置元件，然后对待预测元件的状态数据进行更新与校对，利用模型系统对待预测元件的故障趋势进行预测，最后根据预测值，进行相应的故障判断。实现状态实时监测、故障智能检测、诊断预测预警等功能要求，并且拥有高度自动化、智能化。

4 总结

雷达作为未来战场上至关重要的作战工具，在当今复杂的电磁环境下，雷达工作效率的高低就显得尤为关键。而对雷达故障的检测若能做到及时性，无疑将大大缩减故障维修时间。本文通过对雷达智能BIT故障预测系统模型的建立，论证了在复杂的电磁环境下，BIT故障预测系统中专家系统技术对雷达故障预测的精准高效，到达了很好的预测效果，体现了其智能化、实时性、可靠性、先进性等特点，拥有非常广大的应用空间。

参 考 文 献

[1] 徐永成.BIT中智能故障诊断理论与方法研究[D].长沙.国防科技大学，1999.

智能楼宇系统集成技术 篇12

智能建筑属大系统工程范畴, 一般来说, 大系统的特点在于:多目标、高维数、关联性、分散性、不确定性和主动性。其中不确定性包括随机性、模糊性与发展性等;主动性则表现在因人参与后导致系统特征的变化。智能楼宇是采用系统集成方法将计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合在一起, 通过对建筑设备的自动监控、对建筑内信息资源的管理和对使用者的信息服务, 以及将设备监控技术、资源管理和信息服务与建筑要求优化组合, 建立一个投资合理、适应信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利与灵活特点的建筑物。

2 系统总体设计思想

系统集成大体上可以归纳为两个方面的内容:设备的集成和信息的集成。所谓设备集成是指通过相似或兼容的技术实现不同系统在同一技术平台上实现, 从而达到减少设备投入, 简化施工, 减少维护的目的, 比如综合布线、LONWORKS现场总线、BACnet等技术均可实现多个系统共用一个通讯平台。所谓信息集成是指不同系统之间往往需要交换信息, 或需要综合多个系统提供的信息做出判断, 这就要求不同系统之间的信息能够共享。

整个控制系统由就地计算机控制系统、中央操作站和现场显示触摸屏三个部分构成, 其中就地计算机控制系统称为下位机, 中央操作站称和现场显示触摸屏为上位机。下位机采用直接数字控制器 (DDC) , 上位机采用基于Windows2000Pro操作系统。就地计算机控制系统和中央操作站一起组成了完善的DCS集散控制系统。整个系统包括12个子系统, 分别是:中央空调、冷站、换热站、给水系统、排水系统、照明、高压配电、低压配电、消防、巡更安防、车库通风、可燃气体防护。

(1) 就地计算机控制系统。

就地计算机控制系统控制现场设备, 同时完成对各种接入传感器的数据采集, 然后通过通讯口向上位机传输所采集的模拟量、设备运行状态等重要运行数据。另外, 当设备运行出现异常时, DDC负责记录报警信息, 包括报警对象、报警时间、报警点的值、恢复正常的时间等, 并向上位机传送报警信息。概括的说, 就地计算机是整个控制系统中真正对设备直接控制的关键部分。

(2) 中央操作站。

中央操作站通过专门的工业通讯网络与就地计算机一起构成完整的集散控制系统 (DCS) , 一方面, 它接收来自DDC发送的实时数据, 利用自身的计算处理能力, 对采集来的数据进行统计处理, 形成完善的历史曲线、报警记录等统计数据, 并提供诸如报表打印等一系列管理功能;另一方面, 通过上位机可以完成所有下位机系统的远程参数整定 (Remote Setting) 、控制功能选择、设备远程操作 (Remote Operate) 等工作, 起到一个总管理者的作用。

中央操作站用完全图形化的界面直观地显示各下位机全部运行参数, 如图1所示, 在此基础上加以处理、记录。本系统软件建立在可靠的Windows2000Pro中文平台上, 且内核完全中文化, 非常易于学习使用。在中央操作站可对现场控制器 (DDC) 进行远程监控, 它们之间利用符合工业标准的现场总线网络系统进行数据交换, 具有高速、可靠、可扩充性好的特点。

(3) 数据交换的实现。

在中央操作站和DDC通讯时, 使用主从方式, 中央操作站作为Master发送指令给DDC, DDC作为Slave处于被动状态, 被传送的一组数据成为“帧”。

本协议每一个数据都是以无符号的8位数据传送, 每次只能传送0～255之间的数, 如果大于255就要将其分解传送, 先传送低位, 再传送高位, 传送结束后再还原;如果是字符, 则传送字符的ASCII码的值。其中, '@'作为通讯的起始符, 表示传送一组数据的开始;LenL表示传送数据长度的低8位, LenH是高8位。NodeNum是节点号, 当中央操作站和多个DDC相联时, 用来标识DDC;CodeNum表示命令码, 用来判断是向DDC读或写数据;Data是要传送的数据;ChkSum是校验和, 计算方法是从NodeNum开始累加到ChkSum前一个字节为止, 在累加过程中, 如果溢出将溢出部分丢弃。'$'是通讯的终止符, 表示传送一组数据结束。

其中, ChkSum (校验和) 是为了提高通讯的可靠性而设置的, 它被安排在终止符的前面, 以检查传送的数据是否正确。每次接收到一帧, 计算校验和, 若与帧中的校验和不相等, 就认为本次帧传送错误, 数据舍弃不用。

(4) 通信方式。

数据在通信线路上传输有方向性, 按照数据在某一时间传输的方向, 线路通信方式可以分为单工通信、半双工和全双工通信方式。系统采用485总线通信, 因此线路通信方式为半双工方式。传输速率是指单位时间内传输的信息量, 它是衡量系统传输的主要指标。调制速率是脉冲信号在经过调制后的传输速率。信号在调制过程中, 单位时间内调制信号波形变化次数, 也就是单位时间内能调制的调制次数, 其单位是波特 (Baud) 。调制速率和数据信号速率在传输的调制信号是二态串行传输时, 两者的速率在数值上是相同的, 否则就不一样。

3 系统集成中决策支持系统需要解决的问题

集成后的系统往往很庞大, 这个庞大的系统的复杂性并不是其组成的各个子系统的复杂程度的简单代数和, 往往是各个子系统复杂程度之和的几十倍甚至数百倍, 而我们常常面临着这样的大系统中的组织管理、协调、规划、预测和控制等重大决策问题。这些问题的特点表现在层次结构上越来越复杂, 空间活动的规模上越来越大, 时间尺度上越来越快, 后果和影响上越来越广泛和深远。

系统的复杂性和因素的模糊性, 给系统带来了新的问题。

3.1 知识获取的不完全性

由于受认知过程的复杂性和认识水平的制约, 此时人们获得的数据往往是不精确的, 即有所了解, 但不全面;有所掌握, 但不肯定;有所估计, 但不确切。

3.2 推理规则的过于经验化

此时, 决策所需的规则往往是经验式的。规则的前件或后件所包含的概念外延不清晰。用精确数学模型已经不能较好的描述这些大量存在的模糊概念了。

3.3 约束指标的不确定性

决策约束指标可能不是定量的指标, 往往是类似如“较大”、“很高”、“非常快”等自然描述语言。

4 结束语

作为建筑智能化系统集成的应用实例, 该系统构建了综合局域网络及现场控制总线网络, 通过智能建筑专用软件平台, 良好的实现了各相关功能子系统的互连、信息交换及资源共享, 并为日常管理提供了先进的智能化管理手段。

参考文献

[1]胡崇岳主编.智能建筑自动化技术[M].北京:机械工业出版社, 1999.