智能大厦电源系统设计

智能大厦电源系统设计（共12篇）

智能大厦电源系统设计 篇1

摘要：本设计以MP430低功耗单片机为核心, 通过光敏传感器感应阳光强度, 经处理后送至单片机I/O口, 进而控制电机的正反转, 根据外界光照强度, 白天自动打开, 夜晚自动关闭。

关键词：低功耗芯片,光敏传感器,智能窗帘

1 总体设计方案

核心处理芯片为MSP430G2211, 利用硅光电池2DU5将外界的光照度转换成电压信号, 并将该电压信号经过一级跟随器电路输入到G2211模拟比较器的正输入端, 并通过与负输入端的内部参考电压作比较, 使得比较模块寄存器的CAOUT端置“1”或清零来控制单片机的P1.2和P1.3口输出高低电平, 进而控制电机的正反转, 实现窗帘的打开与关闭。

2 硬件设计

2.1 最小系统板

采用TI公司出品的MSP430G2系列Launchpad, 搭载超低功耗型单片机MSP430G2211, 它有5种节电模式, 从待机模式唤醒仅需1us, 且具有一个强大的16位RISC CPU、16位寄存器和常数发生器, 高效率的代码和低功耗的特性满足了家居系统的要求。

2.2 电源电路

3.3V和5V电源电路主要是给所用芯片供电使能以及逻辑电平的选择。本方案用LM2940将12V降为5V, 用GM1117将5V降为3.3V, 为单片机I/O口的按键检测提供高电平 (其实也可以直接用单片的电源给按键供电) 。由于电机和运放 (27L2) 的供电电压均选择为12V, 所以将交流电通过适配器直接转换成了12V, 而电机驱动芯片 (L298n) 的逻辑供电电压Vss (9脚) 最大值为7V, 典型值为5V, 而且使能高电平Ven (11脚) 的取值大于2.3V小于Vss, 故选择5V给9脚和11脚供电。

2.3 传感器选择

本设计选用硅光电池2DU5, 它有两个优点: (1) 在可见光范围内, 该器件的输出电流与外界光照强度有良好的线性关系, 这样我们就可以方便地通过一个运放将其转换成电压信号; (2) 具有良好的灵敏度, 即使光照强度仅有微弱的改变, 运放的输出电压也能随之改变。

实际上, 只要是硅光电池就可以, 不同型号的硅光电池只是输出电流 (一般为微安级或毫安级) 的大小不同, 当然必须保证所选的型号能感应你要控制的窗帘所处环境的光 (例如, 可见光) 。因为该方案采用的是硬件校准的方法, 即通过调节运放反馈电阻的大小来调节输入单片机模拟器正端的电压值, 所以如果你所选的硅光电池输出电流比较小, 可将反馈电阻调大, 从而提高输出电压值, 反之亦然。

2.4 光电转换电路

光电转换电路主要由27L2芯片组成, 将光信号转换为电压信号经过跟随器接到单片机的P1.1口。这里需要注意的是, 实际上, 电路中的RP2, R6和RP1, R5只需任选一路即可, 之所以这样设计是为了在画板子时多一路备用。6和7脚相连构成一个电压跟随器, 它的作用是将光电转换电路与单片机隔离开来。最终的输出电压大小等于硅光电池产生的电流与所选一路电阻的乘积。

2.5 电机驱动电路

本设计采用的是L298n芯片对电机进行驱动, 包含了两个H桥电路, 10和12脚连接单片机的I/O口, 13和14脚连接电机的两端, 4脚连接电源。该芯片的最大输入电压为46V, 本设计采用的是12V。8脚接地, 11脚充当第二个H桥工作的使能端, 高电平 (2.3V到Vss, 本设计选取Vss为5V) 有效。

2.6 硬件安装调试注意事项及方法

(1) R6, RP2和R5, RP1只需焊一组即可, 本方案焊的是R6, RP2。

(2) 焊接时一定要注意硅光电池2DU5的正负, 接反的话27L2的6脚是没有电压值的。

(3) 在将单片机和硬件电路连接在一起之前, 一定要进行硬件校准, 即通过调电位器的大小来改变27L2的6脚的值, 将电路置于你作为参考光照度的环境下, 调节RP2让6脚的值为0.9V (这跟你的程序有关, 因为我是将27L2的6脚的值作为单片机模拟比较器的正输入端, 负输入端为单片机内部参考0.25Vcc) , 一定要注意单片机模拟比较器的输入端最大输入电压为2.6V。

(4) 在将单片机和自己画的硬件电路连接之前, 先给硬件加上电源, 测一下和单片机I/O口相连的端子的电压, 看其是否正常, 因为硬件的错误连接 (比如短路) 可能导致跟单片机连接的端子的电压异常, 超过单片机的最大电压范围 (3.6V) , 可能烧坏单片机。

3 软件设计

本设计的程序采用的是“状态机”的思想, 它分为四个状态:电机正转状态, 电机反转状态, 窗帘打开状态, 窗帘关闭状态 (程序的默认状态) 。如果光照强度高于参考值, 同时窗帘处于关闭状态, 电机正转, 从而打开窗帘;如果光照强度高于参考值, 但是窗帘已经处于打开状态, 则电机不转。如果光照强度低于参考值, 同时窗帘处于打开状态, 电机反转, 从而关闭窗帘;如果光照强度低于参考值, 但是窗帘已经处于关闭状态, 则电机不转。

4 总结

本设计以低功耗处理器为核心, 用光敏传感器感应光照强度, 实现了窗帘的自动打开和关闭, 检测快速准确, 实时性能良好, 工作可靠且功耗低, 满足了智能家居的要求。

智能大厦电源系统设计 篇2

设计方案

小区智能化工程设计所包含的子系统如下： 1可视对讲及门禁系统 2视频监控系统 3出入口控制系统 4电子巡更系统 5背景音乐系统 6周界报警系统

建设目标

智能化工程的建设目标是：建设实用先进的智能化系统，建设现代化、信息化、数字化、网络化、智能化的建筑群，使其成为同行业一流水平的住宅小区。小区智能化系统按照高规模、高起点、科学性、先进性、和实用性相结合的原则进行统一规划设计，具体要求如下：

1、先进性：采用国内通用的先进技术；

2、成熟性：以适用为原则，采用成熟且具有成功使用经验的产品；

3、开放性：采用开放的技术标准，以免系统互联发生障碍；

4、标准化：采用标准化的设计和标准化的产品；

5、可扩展性：为适应信息时代科技进步的发展，系统的规划设计和实施中必须充分考虑系统的可扩展性，对此，技术方案的选择上，要有一定的超前性和扩容余地，系统实施方案必须考虑冗余和灵活性；

6、安全性：包括系统物理安全和信息应用及传输安全；

7、服务意识：强调以人为本的设计思想，为小区用户提供安全、舒适、方便、快捷、高效、环保、节能的生活工作环境。

一、可视对讲及门禁系统 1.1系统概述

近年来，楼宇可视对讲系统作为楼宇智能化的一部分已成为住宅建设的一个有机组成，在住宅小区的安全防范中起到积极的作用。

可视对讲门禁系统为小区内的住户、物业管理部门提供了内部通讯、视频监控和遥控开关门等功能，每个来访者在进入小区时，经保安人员通过可视对讲系统联络确认后方可进入小区；在小区单元门口处，再通过可视门口主机与室内住户联络，住户与其通话并监视，确认许可后，住户遥控开启电磁锁让来访者进入；同时，门口主机、管理中心机与室内分机三方之间都可以双向通话。这一过程都在管理中心的监管下，并有信息记录储存，保安管理人员在中心可实时看到来访者，并把图像存放在管理中心的电脑上。

1.2需求分析

作为智能化小区，采用先进的数字化技术传输介质，整个小区要实现数字化、网络化功能，楼宇可视对讲是占小区智能化系统投资较大的系统，其选用系统的定位应为高端且物美价廉、数字化、易用、可扩展性。

1)物业管理中心

在物业管理中心或消防控制室安装1台中心管理机，中心管理机通过局域网可以与其联网的住宅公共大门终端和室内终端连接。管理中心可与住户进行可视对讲，实现用户、中心双方的互相呼叫、通话功能；也可对梯口大门终端或区口大门终端/小区摄像头进行监视，实现对本小区的全方位监控。

2)小区门口

在小区的入口安装一台大门终端，安装联网门禁。供用户确认来访者身份，也可与管理中心直接通话，还可监视该小区门口的情况。可设置个人开锁密码。业主可刷IC/ID卡及输入用户密码实现门禁开门。

3)楼栋单元门口

在每个楼栋单元门口安装一台大门终端。供用户确认来访者身份，也可与管理中心直接通话，还可监视该单元门口的情况。可设置个人开锁密码。业主可刷IC/ID卡及输入用户密码实现门禁开门。

4)用户室内终端

在每户住宅内安装室内终端，此终端具有可视对讲，远程开锁，监视，户户通 话等功能。住户可以在免提的情况下，直接呼叫管理中心；管理中心也可主动呼叫住户。

5)系统布线

全面采用数模结合的传输介质，用户室内机到门口机通过总线制，门口机和围墙机通过网线和光纤实现高质量、快速的数据传输。

整个系统可以随着技术的发展和进步，具有更新、扩充和升级的能力；遵循开放性原则，软件、硬件、通信接口、网络操作系统和数据库管理系统等符合国际标准，使系统具备良好的兼容性和扩展性。

1.3详细设计

1.3.1总体设计

住宅配套项目可视对讲管理系统，设置一套安保彩色半数字化联网的对讲系统。整个小区在物业管理中心放置中心管理机1台，信息实时上传到可视对讲门禁系统管理电脑；管理电脑安装在小区总控中心；同时预留敷设管、线到位于消防控制室。

在园区出入口，设1台围墙机，单体住宅楼每个单元首层设置1台可视联网带刷卡门口主机，如首层大堂或地下电梯前室有多个出入口，只首层大堂正门设置可视联网带刷卡门口主机，其他门设置门禁刷卡机，实现封闭管理；门禁的锁具采用电磁锁。每户设置1台可视带安防可视分机，支持信息发布；每台主机及每台围墙机分别配1台专用电源。

1.3.2对讲子系统

智能家居系统包括：家居智能终端（室内智能终端）、公用大门智能终端(梯口大门终端、区口大门终端)、管理员机（中心管理机、管理员机软件）、中心服务器软件和小区网络布线等构成。

（1）室内智能终端

单体住宅楼每户设置1台室内智能终端。

室内智能终端配合模块可实现：楼宇可视对讲、信息管理（社区信息、访客留言留影等）等功能。

监视、对讲：

实现与门口机、公共大门终端的可视对讲与监视；与中心机的双方通话。（2）公用大门终端（梯口大门终端、区口大门终端）

在园区的出入口的大门共设1台区口大门终端，每台区口大门终端设置1个门锁及1个出门按钮。单体住宅楼每个单元首层大门终端，其他的副门安装普通门禁，门禁的锁具采用电磁锁。

公用大门终端的功能有: 呼叫功能

访客在小区入口/单元梯口可呼叫住户并伴有回铃声，室内终端响起铃声，提示有访客呼叫同时显示访客图像；此时住户可通过按“通话键”与访客进行双向通话；在通话过程中，住户可以通过按“开锁键”开启区口/梯口大门终端电锁。

访客在小区入口/单元梯口也可呼叫管理中心机进行对讲，管理中心机可以显示访客图像信息，并开启区口/梯口大门终端门锁。

密码、刷卡开门功能

住户可通过输入正确的密码来开启电锁，也可通过经授权的IC卡刷卡开门。(3)管理中心设备

管理中心具备信息处理与发布功能，对外提供开放的软硬件接口，方便与其它厂商的软硬件接入，设备部分主要有：中心管理主机、管理员机软件、中心服务器及软件（包含有住户管理模块、事件管理模块、设备管理模块、参数管理模块，IC卡门禁管理模块，广告服务模块，信息发布模块）。

管理终端它是采用中心管理主机+管理软件来实现管理中心机的功能，主要有呼叫管理子系统、报警处理子系统、区口大门终端监视，它不仅具有传统管理机的对讲，监视，呼叫，开锁，报警事件处理，电子地图的功能，而且具有方便升级维护，系统更新等功能。

(4)系统供电

智能终端采用住户自己供电，公用大门终端采用就近供电，中心设备采用UPS供电。

1.3.3门禁子系统

智能终端具有门禁功能，住户可通过输入正确的密码来开启电锁，也可通过经授权的IC卡刷卡开门。

系统包括IC卡单元门口主机和电锁、电源部分。

二、视频监控系统 2.1系统概述

在小区安全防范中，通过视频监控系统，小区的管理及保卫人员能够方便、及时地了解、掌握各处的实时动态，包括人员流动、工作及安全情况。为物业管理提供现代化的手段；通过对各重点部位的监控，实现对为小区内各种环境状态和人员活动多方位的监视，有效地震慑和预防盗窃物品等治安问题的发生，极大提高了物业管理效率和住户的人身、财产安全。同时利用系统的防盗、监控联动功能，使管理人员能快速反应各类突发事件，并提供准确的资料给相关安全部门备案，以满足治安管理和突发事件的处理要求。

2.2系统总体设计

本次智能化小区安防工程采用成熟、稳定的模拟监控系统，为了小区视频安保工作做好了一道视频屏障。

视频监控系统主要由前端图像采集、信号传输、终端控制、存储、显示等几部分组成。

在小区的周界、主要通道及出入口，小区园区内及广阔区域，小区停车场出入口及各单元电梯内等重要的公共区域等处设置摄像机，中心设置视频矩阵、监视器、数字式硬盘录像机。将前端视频信号接入矩阵和数字硬盘录像机，实现图像信息的处理、控制及录像。并与周界防越报警系统报警实现联动录像。

三、出入口管理系统

随着科技和经济的发展，非接触式智能卡的广泛应用已渗透到各个领域，智能停车场收费管理系统是现代化停车场车辆及设备自动化管理的统称，是将停车场置于计算机管理下的高科技机电一体化产品。

3.1系统总体概述

车辆采用远程刷卡及智能识别进出停车场，作为本小区设置的智能停车场管理系统，此系统是结合实际情况而设计的一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场管理手段，是停车场对于车辆实行动态和静态管理的综合。系统可完成车辆出入自动控制、记录实时监控、防跟车机制、车位引导、数据统计分析等功能。

3.2用户进场说明：用户进入停车场，在5-10米远处用户持卡在窗口处读卡，入口控制机进行长期卡片识别，为合法卡则道闸开启，如果是未续费或者非法卡道闸不动作，车辆驶进后，道闸下落至挡车状态。

3.3用户出场说明：用户驶离停车场，在5-10米远处用户持卡在窗口处读卡，出口控制机进行长期卡片识别，为合法卡则道闸开启，如果是未续费或者非法卡道闸不动作，车辆驶离后，道闸下落至挡车状态。

四、电子巡更系统 系统设计原则

住宅配套项目采用离线式巡更系统，整个系统主要由信息钮、巡更棒、通信座、系统管理服务器（包括软件）四部份组成。

巡更系统所需控制电脑与可视对讲门禁系统管理电脑共用，该电脑需选择带多串口卡的电脑。

要求各楼宇单元每个单元设置一个巡更点，人防地下室、园区、周界及小区出入口设置巡更点。

小区内部的巡更由当地物业部门根据小区防护需要设定具体线路和巡更点位置设定。

无线巡更系统要求功能强大，有灵活、安全、迅速、简便的特点。可按班次、巡检地点、巡检人员三种不同要求查询；可配合用户实际设定班次，每班始末时间，并可随时更改；可任意增减、变更人员名字及巡更点名称。软件配有加密狗和管理员密码双保险，无关人员不能运行软件，有良好安全保密性，且巡更输入数据不可更改，但可备份，可打印。查询记录及时了解巡更人员到达各巡更点的日期、时间、班次、圈次，并显示漏检的巡更点和异常信息，问题集中反映，查询效率大大提高。另外软件操作简便，运行可靠，反映准确。巡更资料可贮存在电脑内，供随时查询，并作考勤记录。可实现巡更路线的设定并可修改。

五、周界报警系统 系统需求分析

在小区围墙上方采用主动红外对射式探测器进行防范，一旦小区周边有非法侵入，小区管理处的管理机和电脑就会发出报警，指出报警的区域、时间、探头编号、电子地图等，通知安保中心及时处理。当报警信号传到管理中心时产生声光报警，并在连接电脑的屏幕上显示电子地图、电子报警区段，打印机自动打印信息。与管理中心计算机联网，可以随时查询报警信息。

系统的设计原则及依据

小区周界的围墙，防止有人攀登和跨越，当布防时如果有人侵入则发生报警，实时的将本防范区域的报警信号、警情类型显示到报警主机键盘上，并触发报警信号，使操作人员能及时、准确地掌握警情，及时调动保安人员进行处理。

在监控中心安装一台报警控制主机，报警控制主机接收上述所有探测器的报警信息，可以将报警信号以声光的方式报警，并可通过电话线将警情发送给当地的110报警中心。

六、背景音乐及紧急广播

小区实施背景音乐与公共广播系统,在小区道路旁、公共绿地、休闲处四周设置造型草坪音箱；平时播放背景音乐，为整个小区所有地方营造和谐、舒适环境，减少噪音烦扰，让业主能够轻松愉快的生活，各个区域可以实现分区自动广播。在地下停车场按不同的防火分区设置音柱音箱，可实现广播寻呼功能，通过公共广播实现对业主宣传小区政策、公告公布、寻物找人、通知广播等，智能广播系统提供优美、舒缓的音乐会带给人们精神上的快感，可以起到放松紧张的心情和消除疲乏的作用，特殊情况下还可作紧急广播使用。

智能远传水表系统设计探讨 篇3

1. 系统原理概述

带有传感器的基表在工作时发出脉冲信号，这些信息脉冲信号通过网络传输到计算机中进行数据储存、变换、处理，我们就能实时得到基表准确读数。因此，一个远传系统，可以所是由两部分构成，第一部分是带有传感器的基表，第二部分是网络处理设备。前者是整个系统稳定可靠的工作基础，后者是系统强大功能的体现，相辅相成，缺一不可。

2. 系统设计一般性要求

1) 选用系统应计量准确、运行稳定可靠、维护简单方便以及技术成熟先进。

2) 智能远传水表系统正式使用前，须进行试验，试验合格后方可投入使用。试验时间一般不少于1年。

3) 智能远传水表的结构应为整体式，加装的传感器装置不应妨碍机械指示装置的计数和读数，即不影响机械表的计量精度和读数。

4) 智能远传水表的累积流量应以基表机械计数累积流量数值为基准，而不是电子读数值。

5) 智能远传水表电子计数信号转换形成的累积流量电子数值与机械计数累积流量数值之间产生的误差应≤±1m³，否则为机电转换部分质量不合格。

6) 采用以小区为单位的现场集中抄表方式，系统远传抄表出错率应≤2.00% ，抄表成功率应≥99% ，否则选用系统为不合格。

3. 系统设计技术要求

3.1基表技术要求：

基表长度、连接端的螺纹或法兰、压力损失及流量技术参数等应符合国家标准GB/T778-1996《冷水水表》中的相关规定，并具有B级以上精度等级。基表应具有制造厂家名称或注册商标以及产品名称、型号。

3.2传感器技术要求：

传感器是智能远传水表系统中最关键的组成部分，是选型和使用的重点部分。

(1)传感器按信号转换方式可分为：1、实时转换式：该类传感器机电转换单元的信号元件一般连续运动不断产生机电转换信号。2、直读式：该类传感器机电转换单元在远传抄表时才直接从基表的机械指示装置中读取累积流量信号。

(2)传感器使用寿命应≥7年。

(3)在选型和使用中，宜优先选用直读式传感器。

(4)传感器应有较好的防电磁场、辐射、水锤等外界干扰能力。在静电放电、射频电磁场辐射、静电场、电快速瞬变脉冲群、浪涌（冲击）等电磁环境干扰下，传感器不应损坏，有数据处理和存储功能的传感器不应丢失内存数据。

(5)在干热、低温、湿热等气候条件下，传感器不应损坏，有数据处理和存储的，不应丢失内存数据，并能正常工作。此外，应有防雨淋、防晒能力。

(6)传感器信号引线应预留1米长并套不锈钢软管保护，与外接信号线连接应在接线盒内并采用专门的压接端子。

3.3 信号采集器、主采集器、手抄器及终端计算机技术要求：

(1)信号采集器和主采集器在炎热、低温、潮湿等气候条件下不应损坏、不应丢失内存数据。

(2) 信号采集器和主采集器的电路主板与接线板宜采用插孔(卡)式连接，以便维修更换操作。

(3)应有数据处理、信息存储和通讯功能。存储的信息应包括信号采集器编号和远传水表的安装地点、编号、类型、累积水量。必要时应增加其它工作状态，如断线、出错、大水量等信息。

(4)应具备数据的非正常中断保护功能。外部电源中断、更换内部电池或通讯失败不应丢失内存数据，恢复后能正常工作。

(5)一台信号采集器的最大驱动能力应不小于32只远传水表，一台主采集器的最大驱动能力应不小于64台信号采集器 ，一台手抄器能存储不小于15000只远传水表数据信息。

3.4通讯技术要求:

系统的通讯方式分为二类：1、以小区为单位的区域内通讯，2、手抄器与计算机终端的通讯。区域内通讯又分三种形式：1、智能远传水表与信号采集器之间的通讯，2、智能远传水表、信号采集器、主采集器三者间的通讯，3、信号采集器或主采集器与手抄器之间的通讯。

(1)通讯中使用的技术参数、数据传输状态、电气特性及光学特性（如传输波特率、驱动电压、驱动电流、无线电频率等），应符合国家现行使用的标准。

(2)区域内通讯可采用RS-485、M-BUS、RS-232、光电式及无线式等方式。智能远传水表与信号采集器之间的通讯距离不小于100米。信号采集器与主采集器之间采用的RS-485、M-BUS及无线式时的通讯距离不小于1200米。RS-232通讯式距离不小于5米。光电式通讯距离不小于2米。通讯应安全可靠、数据准确及时，抄表成功率应≥99% 。基于RS-485总线的远传抄表网络设备是较成熟、实用的网络系统设备，具有安全性好、可靠、性价比高等特点，目前被广泛使用。

(3)通讯协议应符合抄表系统设定的各项技术参数和要求，能正常通讯，数据准确。

3.5线路要求:

(1)信号线、通讯线、电源线应根据系统要求进行选型，并留有备用线。

(2)线路需独立穿线管线槽保护，不得与强电线路同穿一条线管线槽，并与强电线路有50厘米以上安装间距。

3.6电源要求:

(1)信号采集器和主采集器的AC220V电源应独立设置，统一供电，不得与其他无关设备共用，防止无规则停电影响系统正常运行。另外，每个信号采集器和主采集器AC220V电源处应设接地线和漏电开关。

(2)应保证外部电源发生故障时，故障前的内存数据不应丢失，并至少一年内可读取。另外，电源中断不应影响系统的各项性能和参数。

(3)使用电池时，应标明电池的规格型号和更换日期以便日后更换工作。

3.7防雷要求：

(1)系统应具有内部防雷装置，特别是信号采集器和主采集器应有较好的防雷能力，信号采集器和主采集器的接地线电阻在采用共同接地装置时应不大于1Ω，在采用专用接地装置时应不大于4Ω。

(2) 在信号采集器和主采集器等设备电源进线处外加电源避雷器，在信号进线处外加信号避雷器。为进一步做好防雷措施保护设备，应提供外加防雷器时的各项技术参数，防止外加防雷器后改变设备的性能，使系统不能正常运行和抄表。.

4. 系统试验方法

1)系统正式应用前需进行试验，可成套系统试验，也可局部单独试验 。

2)传感器机电转换误差试验。试验结果应符合要求，即电子计数信号转换形式的累积流量电子数值与机械计数累积流量数值 之间产生误差应≤±1m³。

3)传感器机电转换可靠性试验。实时式智能远传表试验应选择在较恶劣环境情况下进行，检查环境对传感器的影响。直读式智能远传表试验至少选择在各字轮进位最不利的情况下进行，如经过从9跳至0的阶段，跳变过程要求不小于3个字。读取试验前后机械读数和电子读数，将数据进行比较，判断其相同性和关联性，要求读数一致，不出现错码、乱码及盲点等。

4)信号采集器、主采集器及手抄器试验。检验装置的功能、性能和参数是否符合要求。远传通讯试验可同步进行，终端计算机通讯方式可采用GPRS、CDMA、GSM及电话线等方式。通讯应安全可靠、数据准确及时。

5)抄表周期为每天一次。记录故障现象，并做好分析。每月进行一次技术总结。

6)每三个月进行一次小结。一年后进行一次全面分析和总结，检验系统传感器的计量准确性和可靠性，检验系统装置的各项功能、性能和参数是否符合要求，系统的稳定性是否符合要求。对系统进行判断是否可选用。

5. 系统供货商的选择及其服务要求：

1) 供货商宜优先选择技术领先、质量稳定、规模较大的生产企业。

2) 供货期不应超过15天。

3) 系统安装时，供货商技术人员应到施工现场进行技术指导、安装调试及系统验收。免费培训安装单位2—3名技术人员、安装人员和软件操作人员。

4) 系统设备应免费保修若干年，终生技术支持。系统设备因质量原因所致损坏，2年内免费更换。系统出故障需维修时，供货商应及时提供技术服务和维修备件。

5)系统硬件或软件更新时，应及时进行免费更新换代。

智能通卡系统设计 篇4

随着科技的进步, 越来越多的企业为了工作便利推出智能通卡管理系统。企业智能通卡是一套以人为中心, 以网络数据传输为通道, 以IC卡的数据为存储介质的信息系统。它利用生物识别和IC芯片技术, 并结合数据库、网络和通信等计算机技术, 实现对企业诸如考勤、门禁多方面的管理和控制, 并实现一卡多功能, 以提高企业的科学化管理水平[1]。本系统主要由计算机软件系统、各种读卡机器如门禁机、考勤机、生物识别设备、IC卡片等硬件组成。

1 功能需求分析

1.1 考勤需求

灵活、实用、准确的考勤数据, 编排班灵活, 操作简单, 易于维护, 灵活处理频繁倒班、调班、停工待料、中途请假等情况的出勤管理, 对事假、病假、产假、工伤假、调休等有薪、无薪假管理, 支持年假处理, 随时查询年休假情况, 节假日灵活设置, 可按企业的实际工作日历设置节假日, 出勤报表自动汇总平时加班、周末加班、请假、迟到、早退、旷工等状况, 所有报表均支持导出Excel, 可以对考勤数据进行查询、汇总、分析。

1.2 门禁需求

灵活规划各门禁允许进出的人员名单、时间段及进出方式, 查询各个门禁的出入人员、进出次数与时间, 保障公司财产安全, 可以自动生成员工进出的日报表、月报表等, 实现对指定区域分级、分时段的通行权限管理, 完善灵活的门点组合功能, 方便把所有门点分为不同的组, 便于同时控制各组中门的开关, 实现总公司具有相应权限的员工的一卡畅通。

2 总体设计思路

以平台化为设计导向, 以模块化为基础, 开发考勤系统和门禁系统等应用模块。采用Silver Light/WPF+WCF+Linq+数据库的多层构架方式, 搭建灵活的、可扩展的应用平台。Silver Light/WPF为交互层 (展示层) , 负责与用户交互信息, WCF或WebService为业务逻辑层, 数据库 (Sql Server) 为数据存储层, Linq为数据映射。

3 系统功能模块设计

3.1 考勤机模块

此模块主要对考勤机进行管理。操作人员在“基础管理”菜单中进入此功能模块, 选择相应的考勤机地点, 点击添加按钮, 在新增对话框中填入或选择相应的考勤机数据。例如:机器名称、机器型号、IP地址、端口号、通讯波特率等信息。信息输入完毕后点击保存按钮, 系统将数据保存到数据库。如果考勤机信息有所更改, 选择考勤地点, 选择考勤机, 点击修改按钮, 弹出修改对话框 (类似新增对话框) , 然后对相应的参数或信息进行修改, 修改完成后点击保存按钮。如果需要删除某一台考勤机, 选择考勤地点, 选择考勤机, 点击删除按钮, 在弹出的确认对话框中选择“是”, 则所选择的考勤机将从系统中删除。

3.2 IC卡模块

此模块主要是把智能卡信息注册到相应的考勤机, 使相应的持卡人可以进行考勤。操作人员在“基础管理”菜单中进入此功能模块。如果员工信息已录入到人事系统:点击员工查询按钮, 输入员工ID号或者工号或者姓名, 点击查询, 选中要进行发卡的员工信息, 点击发卡按钮, 完成发卡任务。如果员工信息还未录入:点击“直接发卡”按钮, 在发卡对话框中录入相关信息, 点击发卡按钮, 完成发卡任务。当人事系统中录入了该员工的信息后, 卡信息将自动对应到持卡人的人事信息。当持卡人离职后系统会自动停止对此卡片的考勤, 此时可以更改卡片信息, 将卡片发放给其他员工。当持卡人将卡遗失时, 操作人员点击智能卡挂失按钮, 在挂失对话框中输入持卡人的工号和姓名, 点击挂失按钮, 完成挂失操作。

3.3 门禁模块

需安装门禁的所有区域, 如办公区、生产区、仓存区、住宿区。操作人员通过“门禁基础设置”菜单进入此功能模块点击添加按钮, 录入划分的区域信息, 如区域名称、附加信息等, 系统自动生成区域编码, 点击保存按钮, 系统将数据保存到数据库中。在区域范围内规划添加门点位置, 操作人员通过“考勤管理”菜单进入此功能模块。选择相应的区域, 点击添加按钮录入相应的门禁点位名称和门禁机信息。

4 数据库设计

(1) 考勤机表

定义考勤机的信息, 主要包括ID号 (由数据库自动生成) , 用于在系统内部唯一标识一台考勤机;考勤机编号 (KQ_xx_xxx, KQ为考勤的简拼, xx为公司简拼, xxx顺序数字) , 用于标识考勤机;考勤机名称 (由维护人员命名) ;考勤机型号;考勤机IP;考勤机PORT;考勤机通讯波特率;考勤地点ID;维护人员的系统内部ID号;考勤机所属公司的ID号, 是否生效等信息。

(2) 智能卡表

定义智能卡的相关信息, 主要包括智能卡的物理编号 (智能卡自带的, 固化在卡中的出厂编号) , 用来唯一标识一张智能卡;对应的员工的ID;员工的工号;员工的姓名;发卡人ID号;员工所属公司的ID号;卡是否生效等信息。

(3) 原始考勤数据表

存储从考勤机中读取出来的原始数据, 主要包括员工ID号、员工工号、员工姓名、打卡时间、员工所属公司的ID号。

(4) 操作类型

存储员工对功能具有的操作形式, 比如读取、修改、删除等等, 主要包括类型名称、是否生效等信息。

(5) 员工功能表

存储员工和相应功能的对应关系, 即员工对哪些功能具有相应的权限, 主要包括员工的系统内部ID号码, 功能的内部ID号码。

(6) 员工操作权限表

存储员工对相应功能具有什么样的权限, 主要包括员工功能表的内部ID号, 操作类型表的内部ID号。

(7) 班组表

存储公司中为了方便员工的管理而划分的所有员工组合, 比如A班、B班、职员班等等。主要包括员班组名称, 标识班组是否生效的“是否生效”字段等信息。

(8) 员工分班表

存储员工信息和班组的对应关系, 即员工被划分到哪个班组。主要包括班组内部ID, 人员内部ID等信息。

(9) 班次调整表

存储某些员工进行班次调整的记录。主要包括员工内部ID号, 现班组内部ID号, 调整后的内部ID号, 调整开始时间, 和谁调整, 是否临时调整, 如果是临时调整则调整多长时间等等信息。

(10) 休假类别表

存储公司的假期信息, 比如国家的各种节假日, 公司内部的制度假等等。主要包括节假日名称, 开始时间, 结束时间等等信息。

(11) 员工调休表

存储员工每次调休的详细记录。主要包括员工内部ID号, 调休的开始时间, 调休的结束时间, 和哪个休假时间/加班时间调, 员工实际休息时间和调休时间的时间差等信息。

(12) 请假类别表

存储公司的请假类别, 主要包括类别名称, 是否有薪, 是否生效等信息。

(13) 员工请假表

存储所有员工的请假信息, 主要包括员工的内部ID号码, 请假开始时间, 请假结束时间, 请假类别ID[2], 员工实际休息时间和请假时间的差等信息。

(14) 加班信息表

存储员工的加班信息, 主要包括员工的内部ID号码, 加班开始时间, 加班结束时间等信息[2]。

(15) 员工签卡表

存储员工的签卡信息, 主要包括员工的内部ID号码, 所签的时间等信息。

5 结束语

通过智能通卡管理系统的设计实现, 公司能够通过信息化手段更有效的进行管理。随着数字化技术的广泛的应用, 智能通卡的数据库将得到不断的更新。智能通卡加快了企业信息化程度, 提高了企业管理水平, 增强了对用户的管理控制能力, 高效便捷的管理功能使其必将成为社会信息管理的主流[3]。

参考文献

[1]邓胡滨.一卡通管理系统的设计和开发[J].计算机与现代化, 2003, (03) :76-78.

[2]迪娜尔·阿地里江.乌市农信社考勤管理系统的设计与实现[D].大连:大连理工大学, 2013.

智能无线防盗系统的设计 篇5

1.1 主机电路

如图1所示，主机电路由射频接收模块接收传大吃一惊器发来的.报警信号，通过解码器(PT2272)解码后得到报警传感器的地址和数据类型只有主机和传感器地址相同时才能被主机接收。解码输出的数字代表传感器类型解骊输出信号进入CPU的INT1，触发中断处理程序。中断处理程序通过DTMF收发电路，拨打用户预先设好的电话号码(如手机号码，办公室号码)进行远程拨号报警;同时，启动语音电路，将预先录制好的语音信号通过电话线传给主人，实现语音提示通信功能。CPU输出警笛触发信号，经放大后推动警笛或喇叭，以驱赶和震胁盗贼。用户还可通过电话线进行远程设/布防，及输入远程控制信号，通过8路控制输出端控制有线连接的电器设备，也可通过编码电路和射频发射模块控制无线连接的电器设备。显示部分采用RT12232A图形点阵LCD模块，实现汉字显示功能;显示报警时间与报警类型。键盘可实现密码修改、语音录入和信息查看功能。

物业管理中心的接收主机具有家庭报警主机的功能外，还可以通过RS232实现与物业管理中心的通信 功能，实现联网和小区控制。

1.1.1 DTMF收发电路

要实现电话线远程通信，关键部分为DTMF收发电路。它将实现自动拨号、忙音识别、铃声识别、远程接键数字信号识别等功能。我们选用MT8888双音多频(DTMF)收发器，与单片机及音频放大电路组合，实现各种信号音的检测及DTMF信号的产生，并将DTMF信号送到电话线上，如图3所示。

MT8888是采用CMOS工艺生产的DTMF信号收发一体的集成电路。它的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号。接收部分用于完成DTMF信号的妆收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。

图3

选择中断模式时，当接收或发送了有效的音频信号后IRQ/CP脚输出低电平，产生中断信号供给CPU，在延迟控制电压的跳变缘将数据锁存至输出端;当选择呼叫过程(CP)方式

智能追踪调速风扇系统的设计 篇6

【关键词】单片机 温度检测 热释红外传感器 智能控制

1. 设计背景

1880年，美国人舒乐首次将叶片直接装在电动机上，再接上电源，叶片飞速转动，阵阵凉风扑面而来，这就是世界上第一台电风扇。

近年来，随着空调业的价格水平不断下降，其风头早已超过了风扇，但空调的强大制冷效果以及高耗电量、且封闭空间的弊端，使得传统的借助空气流动降低热量但通风效果和功耗低的风扇仍然存在很大的市场。部分风扇企业考虑到两者之间的差异性，就在现有的功能上借鉴并创造设计出了一些更具人性化和个性化的功能，形成了空调、风扇两者互补的局面，使两者相得益彰，共同发展，透过当今千姿百态的电风扇市场，我们可以预言：今后的电风扇一定会继续吹着创新设计风和人性功能风。

分析了人们的实际需求后，我们设计研发出这款自动追踪调速风扇。

2. 系统方案

本系统采用AT89S52单片机为控制器，分为主控台和工作区两部分。系统通过热释红外传感器定位人群信息，在主控台设置阈值温度、转速与温度的对应关系。通过主控单片机将信息发送至工作区，工作区电机工作并将DS18B20温度传感器检测到的温度回传给主控台，单片机将接收到的信号进行处理，进而控制直流电机的转速和舵机的转角。使人在一定范围内都能够一直吹到凉爽的风，使用起来更加方便灵活。

整个温度自动散热系统有检测模块 、环境温度采集模块、供电模块、主控制模块以及电机模块，显示模块这六大模块组成。

检测模块：采用热释红外传感器检测，它具有传输距离远，可靠性强，且能准确的进行人体移动探测。

环境温度采集模块：选用美国DALLAS公司生产的数字温度传感器DS18B20，它具有测量范围广，且测量精度高，可采用单片机直接进行温度的读取，使用方便。

供电模块：供电模块采用220V＼50Hz经变压器得到5V直流电给主控模块供电，由主控模块给其他功能模块供电；

主控模块：整合处理控制各功能模块，STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器它带有32个I＼O口，三个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量二级中断结构），全双工串行口，性价比高。

电机模块：采用舵机同直流电机搭配，舵机具有扭力大容易控制。小型直流减速电机，减速电机控制精度低，且速度均匀性好，控制简单，电源要求低，易于实现。

显示模块：采用12864液晶显示，此液晶显示器界面简洁，控制简单，在显示数字和汉字方面符合实际需求。

3.硬件电路设计

（1）驱动电路的设计

电机/舵机由STC89C52单片机控制。当进入工作状态后，热电释红外传感器检测人群的范围，单片机输出PWM信号，调节其占空比，可以改变舵机转动的角度。占空比越大，舵机转角越大；占空比越小，舵机转角越小。

温度传感器DS18B20将采集到的环境温度与设置的参数进行比对，然后由单片机输出PWM信号，调节占空比，改变直流电机的转动速度。电机的转速与PWM信号的占空比成正比关系，即占空比越大，转速越快。

（2）热释红外传感器电路的设计

热释红外传感器主要用来检测人群所处的位置信息。本系统共采用6个HC-SR501型热释红外传感器，按半圆形排列，每一个传感器感应30°范围内的人群信息。HC-SR501配有菲涅尔透镜，检测距离达到7米，在6个传感器的共

同作用下，最大检测扇角为180°，满足实际应用的需求。

（3）测温电路的设计

本系统采用DS18B20温度传感器检测工作区的环境温度信息。DS18B20是一种数字输出形式的温度传感器，所以抗干扰能力较强。本系统中DS18B20主要有两方面的作用，首先是在系统启动前检测环境温度，并将其与事先设定的阈值温度比较，当达到阈值温度时，系统开始运行。另一方面，当系统处于运行状态时，将实时的环境温度与设定好的转速调节温度相比较，根据不同等级，改变电机转速。

4.软件设计

软件部分重点在于主控台可以通过按键对工作区阈值温度、温度和转速的对应关系等信息进行设置。难点在于驱动电路方面，主要包括电机驱动和舵机驱动两部分。根据人群位置的信息，计算改变舵机的转角；根据环境温度的高低，调节风扇电机的转速。本系统程序主要包括主程序、DS18B20和红外热释电传感器的初始化、读传感器子程序、参数设置子程序、驱动电路子程序等等。由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格保证初始化及读写时序，否则将无法读取测温结果。

5.结束语

本系统是采用热释红外传感器定位人群位置，并用DS18B20实时采集环境温度，单片机STC89C52为数据处理中心，电机/舵机作为动力单元，加上显示单元构成的，设计难点在于电机转速根据温度变化的调节以及转向机构的实时精确控制。通过调节舵机转角和电机转速实现风扇只在人群的范围内转动，并根据环境温度开启关闭电源、调整风扇转速等。

【参考文献】

[1]郭天祥.51单片机C语言教程，2009

[2]韩九强，周杏鹏.传感器与检测技术[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3]基于DS18B20的温度测量模块设计.周润景.2010

黄淮学院2014学生科研项目

智能饮水系统的设计 篇7

目前, 饮水机功能仍然停留在简单的加热功能中, 费电、水温不好控制、长时间反复加热, 没有考虑到聋哑人、老年人等特殊人群的需要。这样不仅耗电量大, 不符合绿色节能环保的要求, 而且反复烧水会产生亚硝酸盐, 对人体的危害很大, 也不符合人们对健康生活品质的追求。

2 系统的总体设计方案

本系统的操作流程如图1所示, 用户通过蓝牙模块实现手机端和主控制模块的连接, 发送指令打开系统电源, 使之正常工作, 然后精确设定水温, 等水温达到预设温度后, 系统自动语音提示。红外模块可以检测到用户水杯放到饮水机下, 实现感应取水, 水杯取出, 水阀自动关闭。

3 硬件设计

本系统主要包括MCU处理器、蓝牙模块, 红外光电开关传感器, 温度传感器, 语音芯片, 继电器模块, 电磁阀模块, LCD1602液晶显示屏。系统的硬件框图如图2所示。

3.1 MCU处理器

本设计中采用Atmel公司生产的STC89C51系列单片机。该类型单片机具有高集成度, 低电压, 低功耗, 高性能的特点。它有4KBFlash、128KBRAM、4个8位双向可寻址I/O口、2个16位定时/计数器等资源, 满足了控制多个器件的需求, 价格低廉。故此设计采用AT89C51。

3.2 红外感应模块

红外感应模块通过发射管发射出一定频率的红外线, 当检测方向遇到障碍物时, 红外线反射回来被接收管接收, 经过比较器电路处理后绿色指示灯亮起, 同时信号输出接口输出低电平。该模块检测角度35°, 检测距离2~30cm可调, 满足了设计要求。

3.3 电磁阀模块

电磁阀通电时, 电磁线圈产生电磁力把活塞提起, 阀门打开;断电时, 电磁力消失, 弹簧把活塞压在阀座上, 阀门关闭。该款电磁阀采用工业最高绝缘等级材料封装, 防水防潮, 适合用于饮水机。

4 总结

在现代智能家居快速发展的的大背景下, 本设计考虑到聋哑人, 老年人等特殊人群的需要, 体现了人文关怀。经试验证明, 该系统能够完成设计要求, 满足应用要求, 运行良好。

摘要：普通饮水机缺乏人性化的设计, 对于饮水和安全存在诸多的不便。在这种背景之下, 本设计可以通过手机蓝牙实现智能控制, 红外线感应实现智能取水, 附加语音提示和水温实时显示等多种功能, 极大方便了人们的使用。

关键词：单片机,蓝牙,感应出水

参考文献

[1]任海萍.光电传感器的应用与发展[J].科技风

[2]高玉芹.单片机原理与应用及C51编程技术[M].机械工业出版社

无线智能抄表系统设计 篇8

随着住户对居住环境及物业管理水平的要求的日益提高, 人工抄表的弊端越来越突出。

而智能抄表则是利用先进技术, 集表具计量、数据采集、后台处理等功能于一体, 将居民用水、用电、用气等数据加以综合处理的自动化系统。借助该系统不仅可以提高工作效率, 还可以提高水电气计量的准确性及数据统计的实时性。

一、系统总体设计

1.1系统功能说明

主要功能如下:

(1) 对水表的水量脉冲进行准确计数。

(2) 小区集中抄表器能定时和定量通过无线方式采集各用户的水表水量。

(3) 对水量采集模块采用电池供电, 并实现电池低压报警功能。

(4) 通过液晶显示屏显示楼栋内所有用户实时水量。

(5) 通过键盘设置房号、初始水量、校准日期时间、抄表等。

(6) 掉电数据保护。

(7) 本地保存前两个月历史用水记录。

(8) 时钟和日历功能。

(9) 操作蜂鸣器提示功能。

1.2系统整体设计方案

系统的软、硬件设计主要集中在楼栋集中器上。集中器通过无线单收模块接受水表的数据, 通过无线双向模块与抄表中心连接。数据传输的路径有两条:一是集中器被动接收水表的数据, 并将该数据存储到铁电存储器中;二是集中器与抄表中心, 采用被动数据传输, 集中器接收到上层抄表中心的抄表命令, 通过无线双向模块接收和发送数据。

二、硬件设计

2.1楼栋集中器硬件结构

如图2, 集中器硬件由微控制器模板、人机接口模板、存储模板、抄表接口模板、电源模块组成。

2.2微控制器模块

图3, 微控制器模板采用Ateml公司产的8位单片机芯片AT89S8252, 它完全与MCS-51系列单片机兼容, 且内部集成了8KB的Flash, 可满足整个设计需要

P1.0~P1.3用来控制LCD的片选、背光、数据传输和时钟;P0.0~P0.7用于按4*4的键盘;P2.2和P2.3用于处理器与铁电存储器之间的数据传输;P2.7用于控制蜂鸣器;P3.2作为外部中断使用, 与转换芯片相连。

2.3存储模块

为了实现掉点数据的保护功能, 最后选定铁电存储器FM3130作为系统的存储设备, 同时可以实现实时时钟功能。

FM3130没有使用后背电池, 小区抄表器每隔3分钟会对所有楼栋集中器进行校时, 以保证时间准确性。

2.4人机接口模块

此模块包括LCD显示、4*4键盘输入、蜂鸣器提示。

1. LCD模块

LCD (液晶显示器) 模块是嵌入式设备常用的显示模块, 其采用了OCMJ4*8C液晶显示模块, 主要特征如下:

(1) 具有绘图及文字画面混合显示功能, 对于汉字可显示4行, 每行8个。

(2) 提供三种控制接口, 分别是8位微控制器接口, 4位微控制器接口及串行接口。

处理器与LCD的连接选择串行方式。相对于并行传输方式, 串行方式下数据传输速度稍慢, 但较稳定;硬件接口电路较简单;节约处理器的硬件接口资源。

2. 键盘模块

(1) 键盘上的ON/OFF为液晶显示屏的背光开关键;TIME为时间显示键;PAS为密码校验键;SHIFT和上、下、左、右为功能组合键。每行和每列各有一根信号线相连, 当按键按下时, 相应的行和列导通。再根据引脚的值得出那个按键按下。

(2) 蜂鸣器主要用于按键提示和错误报警, 软件编程控制, 如图6。蜂鸣器使用PNP三极管Q2进行驱动控制, 当P2.7控制电平输出0时, Q2导通, 蜂鸣器蜂鸣;当P2.7控制电平输出1, Q2截止, 蜂鸣器停止蜂鸣。

2.5抄表接口模块

楼栋集中器主板需要两个UART口, 而微控制器SC16IS752内部仅有一个UART组件, 所以本系统选择SC16IS752芯片, 实现与无线模块的连接。

2.6无线模块

无线模块的选择与使用直接影响着无线抄表系统的性能。

(1) 无线单发模块:

为了实现无线智能抄表, 需要在普通水表的基础上加装无线水表单发模块。此模块应具有采集、计量、无线通信、电源管理等功能。

(2) 无线单收模块:

无线单收模块选用深圳市华奥通信技术有限公司生产的HAC-LM, 用于接收HAC-uT空中发来的数据, 并通过UART口以1200N81的个数送到楼栋集中器的微控制器中。

三、软件设计

3.1楼栋集中器系统软件流程

图7所示, 开机提示音通过控制蜂鸣器实现。铁电中读取楼栋集中器信息主要包括系统标识、集中器号、集中器地址、集中器存储的用户数和集中器所在的小区号。此后主程序进入一个无限循环。主程序中有一个变量叫g_DisplayStatus, 它表示LCD屏显示界面, g_DisplayStatus变量值不同, 代表的显示界面不同, 即功能不同。无限循环主要读取键盘, 并根据当前LCD屏显示内容和按键值进行不同的操作。g_DisplayStatus共有11个有效值, 即0~10, 分别代表的界面和功能如下:

(1) 管理员界面-楼栋集中器系统的主界面, 用于显示各子菜单, 根据按键值的不同进入到各子菜单中, 子菜单包括初始化水表、设置管理员密码、水量显示、日期时间显示、设置集中器、设置按键声音、格式化铁电、设置日期时间、恢复出厂值和水量查询。

(2) 初始化水表界面-包括表号、脉冲常数、水量和接收此水表数据的集中器号。

(3) 密码设置界面—设置和更改管理员密码。在LCD屏上以*显示, 更改密码需要输入旧密码, 通过验证后才可输入新密码。

(4) 水量显示界面—滚动显示各用户的水表号、用户号和水量。

(5) 日期时间显示界面—读取实时时钟寄存器的值, 并将年、月、日、时、秒显示在LCD屏上。

(6) 设置集中器—设置集中器号、管理的用户数、小区号、集中器地址、用户号, 房间号、各用户对应水表的初始水量等, 将此信息写入铁电中。

(7) 设置按键声音—关闭或打开按键声音。

(8) 铁电格式化界面—将存入铁电中的所有参数信息全部清除, 以0代替。

系统中还使用了一个外部中断INT0, 当SPI-UART转换芯片SC16IS752收到无线模块发送来的数据, 会通过外部中断通知处理器AT89S8252, 处理器通过SPI接口将数据读出。无线循环和中断的配合实现了系统的整个功能。

四、结束语

本系统是基于单片机实现无线智能抄表。使用该系统有抄表快速、准确、使用方便、成本低, 安装方便、集中抄表范围广等好处, 非常适合用于城市小区建设和电表、燃气表等智能仪表的无线抄取, 具有广阔的市场前景。

参考文献

[1]朱世华.程控数字交换原理与应用[M].西安:西安交通大学出版社, 1993.

[2]李延文.中文版Visual Basic 6.0控件高级编程[M].北京:人民邮电出版社, 2002.

电梯智能测控系统设计 篇9

1、电梯控制系统结构[1]

电梯控制系统由PLC控制的逻辑部分和变频器控制的调速部分组成如图1所示。

PLC接收来自操纵控制盘和每层呼梯的呼叫信号、轿厢和厅门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号, 经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时, 根据随机逻辑控制的要求, 向变频器发出运行方向、启动、加速、减速和制动停梯等信号。由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机。其控制流程图如图2。

2、数字PID控制算法

在PID调节中, 由于PID算式不同, 会得到不同的控制效果, 特别是算法中某些参数选择得不妥时, 会引起控制系统的超调或震荡, 这对电梯运行过程十分有害。为了避免这种有害现象的发生, 分析和研究PID算法, 确定合理的PID参数是十分必要的。

PID调节器由比例调节器 (P) , 积分调节器 (I) 和微分调节器 (D) 构成, 它通过对偏差值的比例积分和比例微分运算后, 用计算所得的控制量来控制被控对象, 如图3所示。

图3中:R为设定的期望值, y为控制变量, s为实际输出量, e为控制偏差 (e=R-S) , 其数学模型

式 (1) 中:KP为比例系数, Ti积分常数, Td为微分常数, y0为偏差e等于零时调节器的输出值。

数字PID控制系统是时间的离散系统, PLC对生产过程的控制是断续的过程.即在每一个采样周期内, 传感器将所测数据转换成统一的标准信号后输送给调节器, 在调节器中与设定植进行比较后得出偏差值, 经PID运算得出本次的控制量, 将控制量输入到执行体后, 才完成了本次的调节任务。

对式 (1) 进行离散处理, 可得到数字PID控制算法的表示函数为:

式 (2) 中:e (k) 为第k个采样时刻输入的偏差值;KP比例系数;KI积分系数;KD微分系数。

从式 (2) 中可见, 当调整参数改善控制性能时, 只需调整KP、KI、KD的大小即可。

3、数字PID控制算法的可编程控制器PLC实现

3.1 基于可编程控制器PLC的数字PID控制算法模型

典型的基于数字PID的闭环控制系统如图4示, 其中虚线部分在PLC内部实现。结合式 (2) 可见:第K次采样时控制器的输出为

其中:s (k) 为过程变量, R (k) 为给定植, y (k) 为输出值, e (k) 为s (k) 与R (k) 之差值, KP为比例常数;KI为积分系数;KD为微分系数。

3.2 PLC的硬件配置[2]

根据电梯运行控制要求 (以五层楼电梯控制为例) , 计算出输入、输出I/O点数分配, 具体分配见表1。

从表1可以看出:输入有开关门按钮、上下行按钮厅外呼唤按钮、选层按钮、超载压力传感器、防夹红外线传感器、上下平层位置感应器、检修开关、基站开关、上下强迫开关、开关门极限行程开关和上下行极限行程开关共12类控制信息, 需要31个I点。输出有开关门继电器、上下行指示、选层信号指示、呼唤信号指示、上下行启停信号、加减速信号和楼层显示共8类控制信息, 需要26个O点。输入、输出信号均为开关量信号, 不需要模拟量模块[3]。选择S7-300系列的CPU313, 加上数字输入量模块SM321及数字输出量模块322就能满足控制要求。[3]

3.3 可编程控制器PLC的软件设计[4]

由于乘客对电梯的呼叫是随机的, 为了提高电梯的响应速度, 缩短PLC的扫描和逻辑运行时间, PLC程序设计采用分部编程。

1) 组织块 (主程序) :组织块OB1用于调用逻辑功能, 实现电梯的逻辑控制功能。根据电梯的设计使用情况, 逻辑功能FC应由7块组成, 即:开关门FC1、楼层信号FC2、内选信号FC3、外呼信号FC4、定上下行指示FC5、停层FC6、启停、运行FC7, 并把实参赋给逻辑功能块。下面以楼层信号为例, 梯形图如图5所示。

2) 逻辑功能 (子程序) :是用户程序子程序, 用来完成某项具体控制功能。以楼层显示为例, 梯形图如图6所示。

当电梯位于某一层时, 应产生位于该层的楼层信号, 以控制楼层显示器显示楼层处的位置, 离开该层时, 该信号应被新的楼层信号 (上一层或下一层) 取代。电梯的楼层数存放在MW20中。“#xsq”是上强迫行程开关的形参, 当电梯到达5楼时, 使MW20为5。“#sxq”是下强迫行程开关, 当电梯到达1楼时, 使MW20为1。在中间, 电梯上行时, 每上一层, MW20加1;电梯下行时, 每下一层, MW20减1。如果层显有误, 只要将电梯开到顶层或1层, 马上就能显示正常楼层序号。

4、结论

在电梯的自动控制系统中引入了先进的PID控制技术和PID控制算法, 给出了系统模型和实现方法, 给出了关键程序设计梯形图。实践证明, 该系统波动小、响应块、控制精度高, 具有良好的控制效果, 提高了电梯的工作效率、运行平稳性和可靠性。由此研究的电梯, 可广泛应用于智能楼宇和公共交通场所。

摘要：在现代都市中, 电梯成了都市人重要的生活、工作交通工具。为了尽可能地提高电梯运行的可靠性、安全性和舒适性, 利用PLC技术和数字PID算法, 对传统的电梯控制系统进行了智能化的改造, 研制智能电梯成为必然。理论分析和实验结果表明:该系统可对电梯运行实施测控任务, 实现电梯的智能化控制, 从而提高了电梯的工作效率和可靠性, 可广泛应用于高层楼宇和商场。

关键词：可编程控制器,PID,智能测控系统,智能电梯

参考文献

[1] 王少华.PLC、变频器在电梯中的应用[J]

[2] S7可编程控制器.系统手册[M] .西门子 (中国) 公司.2004

[3]胡学林.可编程控制器教程[M]北京:高等教育出版社.2005

无线智能灌溉系统设计 篇10

国内园林、草坪、农田、大棚等的灌溉主要还是以传统的人工灌溉为主,灌溉方法有多种,如滴灌、盘灌、沟灌、喷灌等[1]。传统的灌溉方法存在的缺点主要为:人员活动容易破坏和影响作物的生长;人工灌溉不容易准确控制,容易过量灌溉或者灌溉不充分;很难提取作物生长环境的相关信息;成本比较高。传统灌溉方法不但可能影响作物的生长,而且容易造成水资源的浪费。为了改进传统的灌溉方法,提高水利资源的利用率[2],本文设计了基于ZigBee无线传感器网络和GPRS的智能灌溉系统,系统不但可以准确获取作物生长环境信息,还可以根据所获取的生长信息对作物进行更精确、更合理的灌溉,避免人工灌溉所存在的灌溉过量或者不足。该系统可以降低作物生长过程中所需要投入的人工成本,可以广泛应用于大棚种植、草坪、园林等的灌溉,可以根据灌溉面积自由增减灌溉节点,新增加的节点可以自动搜寻并加入ZigBee网络,系统维护方便。

1 ZigBee基本知识

ZigBee技术是一种集短距离、低复杂度、低数据传输率、低功耗、低成本等特点于一身的双向无线通信技术,是基于IEEE802.15.4无线通信标准研制开发出来的有关组网、安全和应用方面的无线通信技术。它具有3个通信频段,分别是868MHz,915MNz和2.4GHz。868MHz频段的主要使用范围是在欧洲,915MNz频段主要是在澳大利亚和美国等北美国家使用,而2.4GHz频段是可以在全球免费使用的。在本系统中,所用的频段是2.4GHz,其通信速率可以达到250kbit/s。在IEEE802.15.4中定义有两种器件,它们分别是全功能器件和简化功能器件,符号分别是FFD和RFD。在无线传感器网络中,FFD可以用来作为无线传感器网络的协调器或者网络路由器,而RFD只能作为无线传感器网络的终端节点,它不具有路由器和协调器的功能[3,4]。

2 灌溉系统的整体结构

基于ZigBee协议的无线传感器网络的组网方式主要可以分为星形网络、树状网络和网状网络。在本系统的设计中,传感器节点的处理器选择TI公司的CC2430无线单片机,为了适合不同面积的灌溉区域,使系统可以自由扩展,网络拓扑结构选择树状网络,传感器节点既可以作为终端节点又可以作为路由器。灌溉现场无线传感器网络的控制中心是协调器。协调器对整个无线传感器网络进行组网并为无线传感器网络中的传感器节点分别分配一个唯一的16位网络地址,协调器与其它节点是根据网络地址来进行通信的[5,6]。

基于ZigBee协议的无线传感器均匀分布在需要灌溉的现场,整个无线传感器网络包含多个终端节点和一个负责数据传输和处理的中心处理器—协调器,以及与中心处理器通过基于RS232协议进行通信的GPRS模块。中心处理器和GPRS模块共同组成农田现场灌溉系统的控制中心(下称中心处理器)。在管理员的工作室内,放置1台安装了基于Visual C++开发环境编写的带有数据库的服务器控制软件的计算机,通过该软件可以实时地接收农田中各个节点所在位置的土壤湿度、空气温度、喷水装置的开关状态等信息,并负责作为客户端控制软件和控制现场中心处理器之间进行通信的中转站,对数据进行传输和存储。系统的整体结构图如图1所示。

整个系统的总体设计可以分成两大部分:基于ZigBee协议的近距离无线传感器网络的硬件和软件设计;服务器端和客户端计算机控制软件的开发。

3 硬件设计

3.1 中心处理器硬件设计

中心处理器是整个ZigBee无线传感器网络的控制中心,对于ZigBee网络来说它是网络协调器,对于整个控制系统,它是控制对象的网关。中心处理器的组成部分主要包括CC2430单片机、GPRS模块SIM300、控制键盘、LCD显示屏和电源模块等。CC2430与SIM300之间的通信是基于RS232协议的串口通信,CC2430的P0.2和P0.3分别作为串口通信的RX和TX,在与SIM300的连接时必须交叉连接,也就是接收方的RX与发送方的TX连接。用户可以通过中心处理器的控制键盘直接对ZigBee网络中的节点进行控制,LCD与控制键盘相结合可以查询各个节点的详细信息,包括节点的16位网络地址、温度值、湿度值和灌溉喷头阀门的开关状态。SIM300在系统中起到中间件的作用,它使得整个ZigBee网络在整个互联网中成为一台具有IP地址的“计算机”,可以与远程的服务器进行基于TCP/IP的网络通信。中心处理器的结构图如图2所示。GPRS模块之所以选择SIM300模块,是因为该模块内嵌了TCP/IP协议栈,不需要我们对它进行TCP/IP的代码编写,直接使用标准AT指令就可以对它进行初始化和数据的传输,可以节约开发时间。

3.2 传感器节点硬件设计

无线传感器网络的传感器节点是分布在灌溉现场的硬件设备,主要的部件是湿度传感器、温度传感器、CC2430无线单片机、灌溉用的喷水装置及其控制电路等。这些喷水装置的开关可以通过远程服务器控制软件、客户端控制软件或者在管理现场通过中心处理器的键盘进行控制。传感器节点的主要功能是实时地对温湿度进行采集和处理,再把处理后的土壤湿度值、空气温度值及灌溉喷头阀门的状态通过无线射频的方式发送给本地的中心处理器;另一方面,控制单元也接受本地的中心处理器所发送过来的控制指令,对指令进行判断并处理灌溉喷头。无线传感器终端节点的结构图如图3所示。P0.0及P0.1是作为A/D的采集端口,P1.3控制电磁阀控制电路的继电器实现对灌溉喷头的开与关操作。

4 软件设计

对于该系统,软件设计部分可以分成两大块,分别是无线传感器网络协调器与传感器节点的基于ZigBee协议的程序设计;基于Visual C++开发环境的可视化编程,也就是服务器控制软件和客户端控制软件的设计编写。

4.1 中心处理器程序设计

无线传感器网络的协议栈使用的是TI公司的Z-Stack,本系统运用Z-Stack里面的例程SimpleApp来进行开发,使用现有的例程来开发程序可以节约很多时间和人力成本。其中,终端节点使用SimpleSensor文件编写,而协调器使用SimpleCollector文件编写。要做的工作主要是在应用层里面根据所设计的硬件要求对SimpleSensor.c,SimpleCollector.c,sapi.c,sapi.h和SimpleApp.h进行相关程序的编写。由于在同一个协议栈中,sapi.c,sapi.h和SimpleApp.h这3个文件是由协调器和传感器节点共用的,所以要对协调器和终端节点的应用程序区分清楚,在只有协调器用到的地方、或只有终端节点用到的地方,要使用条件编译指令对协议栈进行编程。例如,在本工程程序中,协调器会用到串口通信,那么可以在sapi.c文件中的初始化函数void SAPI_Init( byte task_id )中加一段条件编译程序:

#ifdef XIETIAOQI

uartConfig.configured

= TRUE;

uartConfig.baudRate

= HAL_UART_BR_115200;

uartConfig.flowControl

= HAL_UART_FLOW_OFF;

uartConfig.flowControlThreshold

= SERIAL_PORT_THRESH;

uartConfig.rx.maxBufSize

= SERIAL_PORT_RX_MAX;

uartConfig.tx.maxBufSize

= SERIAL_PORT_TX_MAX;

uartConfig.idleTimeout

= SERIAL_PORT_IDLE;

uartConfig.intEnable

= TRUE;

uartConfig.callBackFunc

= rxCB;

HalUARTOpen( HAL_UART_PORT_0,&uartConfig );

#endif

这样,就只有协调器可以使用串口通信,而终端节点是用不到的。使用条件编译可以避免协调器和传感器节点程序在编译的时候产生编译错误或运行的过程中产生预想不到的后果。其它串口相关的常量定义也用条件编译指令在sapi.h中进行编写。由于串口只有协调器会使用到,所以串口通信的回调函数rxCB( )可以放在SimpleCollector.c文件中定义。在SimpleCollector.c文件中,各个函数或者变量的定义就不再需要用条件编译指令来区分了。

在控制现场,协调器是整个控制现场的控制核心,如果协调器不能正常工作的话,那么整个系统将没法工作,所以协调器的程序设计要考虑到的因素比较多,也要全面,既要顾及到控制现场的终端节点的控制,也要顾及到数据的处理等等。协调器的程序执行流程图如图4所示。

受移动网络影响,GPRS的网络通信存在延时,GPRS发送数据给远程的服务器时,有可能多次发送的数据在服务器端是集中在同一时间接收;从服务器发送过来的数据也可能集中在同一时间被GPRS所接受。为了解决这个问题,使数据准确被接收,减少数据的误处理和对ZigBee网络节点的误控制,必须对收发的数据定义相应的数据格式。协调器打包后的数据格式如图5所示,帧头和帧尾都是3个相同的字节0xaa。远程服务器发送给ZigBee网络的控制指令的数据帧格式如图6所示。帧头和帧尾都是0xff,控制指令包含2个字节的节点网络地址和1个字节的实际控制指令,0x00和0x01分别表示关闭和打开对于节点的灌溉喷头。

图5 发送给服务器的数据帧

Fig.5 The data frame sent to the server

图6 发送给ZigBee网络的控制指令

Fig.6 The control command sent to the ZigBee network

4.2 传感器节点的程序设计

传感器节点是整个系统的“神经末梢”,它实时地采集土壤湿度、空气温度和电磁阀开关状态,并每隔30s时间把采集的数据通过无线的方式传输给中心处理器。传感器随时等待接收中心处理器发送过来的控制指令,接收到控制指令时就按照要求控制灌溉装置的电磁阀。传感器程序 运行的流程图如图7所示。

4.3 服务器控制软件设计

服务器控制软件和客户端控制软件是基于Visual C++ 6.0开发环境所设计开发的。服务器的主要功能是把控制现场发送过来的数据帧进行解析,然后存进数据库并显示在软件的控制界面,服务器控制软件可以根据时间、节点序号或节点地址等信息查询相关节点的历史数据和当前数据,方便管理人员分析。如果有客户端控制软件连接在服务器上,那么服务器还要把所接受的数据帧发送给客户端计算机。在编写服务器控制软件的时候,定义了一个链表指针用于存放GPRS的套接字和其他客户端计算机的套接字,链表如图8所示。

在链表中,定义GPRS的套接字存放在第一个位置,其他的位置存放客户端控制软件的套接字。系统正常运行的时候,服务器控制软件接收到第1个套接字发送过来的数据后,按照前面的过程处理后把数据帧发送给除了GPRS之外的其他客户端;当服务器接收到链表第2个或者第2个指针之后的客户端所发送过来的控制指令时,服务器控制软件直接把该控制指令转发给链表中第1个客户端,也就是发送给控制现场的GPRS,GPRS通过RS232传输给ZigBee网络协调器,由协调器对该指令进行相应的操作。服务器控制软件的流程图如图9所示。

整个控制软件系统是以服务器控制软件为中心,控制现场和客户端控制软件之间的通信要经过服务器中转,所以控制软件系统中,服务器控制软件起到核心的作用,设计开发的时候要考虑到的方面很多,各种性能指标的要求也比较高。

5 结束语

在当前全球水资源越来越紧张,节约水资源不断被提倡的时代,这样的灌溉系统将会为节约水资源、节约人力成本和精确监控作物的生长环境等起到很大的作用。农业生产实现无人化、智能化将是农业发展的一个趋势。将来的农业生产将会是一个个集智能化、机械化、网络化于一身的复杂、高效及节约资源的农业生产控制系统。这样的控制系统对灌溉管理人员的素质要求也会越来越高。

参考文献

[1]任振江.园林树木的灌溉方法及灌溉水源[J].河北林业科技,2010(1):49-50.

[2]冯友兵,张荣标,沈敏.面向精确灌溉的无线传感器网络构建[J].农业机械学报,2009(1):56-59.

[3]金纯,罗祖秋,罗凤,等.ZigBee技术基础及案例分析[M].北京:国防工业出版社,2008:2-4.

[4]高守玮,吴灿阳.ZigBee技术实践教程—基于CC2430/31的无线传感器网络解决方案[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009:48-49.

[5]ZigBee Alliance.ZigBee Specification-2006[S].

浅谈家居智能安全系统设计 篇11

关键词智能家居；智能安全；无线控制

中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)081-0192-01

1家居智能化的发展现状

家居的智能化在发达国家，特别是美国、日本、欧洲那些电子产业先进的国家应用都比较普遍，并且非常受欢迎。我国虽在这方面起步比较晚，但是从事此类产品开发的企业还是很多的，直到目前为止，家居智能产品在我国市场上的普及率还是比较很低的。究其原因，有以下几个方面：

1）虽然出现在市场上的智能产品很多，但还只是智能产品没有成为智能系统，当然这从智能产品也不能使人们充分的感受到智能产品的优越，家居智能化的好处。

2）当然市场上也出现了一些智能系统，它们似乎成了奢侈品的代名词，少则几万元一套，多则几十万元一套。对于这样昂贵的价格不是一般老百姓所能承受的。这可能是普及不开的重要原因之一。

3）现在的智能产品大多缺乏人性化，不实用，对普通消费者来说花了大价钱购买的产品并不能让消费者觉得物有所值，这可能就是普及不开的另一重要原因吧。

目前，家居的智能化主要由两大部分组成，一部分是家居生活智能化：主要以减轻家居劳动、改善家居环境、增强家居舒适度为目的，属于追求精神享受。这部分应用的前提条件是家庭经济条件较好，对于整天为生活而忙碌的人们，这个部分可能是不必要的。另一部分是家居安全智能化：主要是以保障家居中的生命及财产安全为目标，这种产品虽不是什么必须品，却可以有效的保护家的安全，对于整天为生活而忙碌的人们，只要条件允许他们会考虑的。因此，后者是家居智能化在当前的一段时间甚至以后的好长一段时间直至普通百姓的生活水平大幅提高之前的发展重点，本文研究的就是这种系统。

2家居智能安全系统的设计

对于家居智能安全系统的设计一般由四个部分组成：检测部分，家居网络通信部分，远程通信控制部分以及执行部分。

2.1检测部分

检测部分负责检测家中出现的各种危险信号，属于系统的关键部分，但是这部分实现起来不难，它的检测主要靠各种传感器来完成。一般从以下几方面考虑。

烟火有害气体的检测：这部分主要是为发现、防止火灾的发生和室内有毒有害气体超标的检测。这部分所用的传感器按原理分有温度型、烟雾型和光电型。就目前资料来看，大多数报警器的设计是采用温度传感器或者烟雾传感器完成的。

非法入侵的检测主要防止入室盗窃、入室抢劫这类恶性事件的发生。这类检测方式按原理来分也有三类：

第一类通过红外线对管检测，当有人非法入侵，挡住光线，产生信号实现报警。但是这种检测方式有一定的缺陷，首先对安装精度要求较高。其次是不管发射部分还是接收部分均需要电源，必须有线连接，这样不利于推广。再者是对于熟悉情况的人员或发现检测器的人员，完全可以避开被检测到，使安全系统形同虚设。

第二类是热释电红外探测技术。此技术是通过检测人在常温下向外的红外辐射进行报警。但在实际的应用过程中，由于人体所辐射出的红外能量太过微弱，这就导致了传感器的灵敏度很低。如果在设计中采用这种方法，最好在设计时就选用菲涅尔透镜把微弱的红外线能量进行“聚焦”，这样就可以把传感器的探测距离大大增加。这种检测方式的缺陷是不容易区分人与动物，如果家中养有宠物容易产生误动作。

第三类是门磁窗磁检测。按通常的逻辑有人要想进入房间，不管是非法还是合法都只有门窗可以通过。门磁窗磁传感器就是通过检测门窗是否有位移发生来判断是否有人非法入侵。

对智能系统来说，还有一些专门针对弱势人群的安全保护设计，这也是其它普通安全产品所不具备的。比如长时间未动作检测，可以用来检测老人不慎摔倒不能动，还可以检测老人不舒服躺在床上不想动等等，这可以让在外工作的子女随时了解家中的异常情况。这部分也可以通过热释电技术来实现。还有应急事件检测，当老人在家意外摔倒、扭伤，或者有外人入室作案时实现轻松报警。并且这部分所实现的报警信号一般都会与视频监控连接以便能在第一时间保存图像信息。

2.2家居内部网络通信部分

目前对于家庭内部的联网方式按采用的传输介质分为有线和无线两种方式。有线联网技术在应用时有很大的局限性，正在慢慢地被淘汰。无线联网技术可以提供更大的灵活性、流动性，省去了花在综合布线上的费用和精力，应用于家庭网络已成为必然趋势。目前在家居领域中常用的无线联网技术主要包括蓝牙、ZigBee、红外线、UWB和射频等技术。下面来介绍这几种常用的无线技术。

蓝牙技术是通过把一块无线电收发芯片嵌入到传统的电子设备中而实现通信功能。蓝牙通信使用射频信号，它使用的无线电频段在2.4－2.48GHz之间，其射频信号可以穿透大多数固体物质。蓝牙无线收发器采用频技术。跳频是在一次传输过程中，信号从可用频段的一个频率跳到另一个频率，这样蓝牙传输不会长时间保持在一个频率上，也就不会受到该频率信号的干扰，这一点特点非常适用于家居智能系统。其优点是体积小、功耗低，通信的干扰小，可靠性高，其缺点是成本太高。

ZigBee技术是现在新兴的无线组网技术。主要应用在短距离范围内以及数据传输速率不高的各种电子设备之间，所以非常适用于家电和小型电子设备的无线控制指令传输。其设计的目标功能就是自动化控制。其主要特点包括省电、可靠、时延短、网络容量大、安全、高保密性。

红外通信的技术非常成熟，在家居的控制中扮演着重要的角色：从家电遥控器，到电梯、门禁系统，乃至便携式电脑，都可以见到红外通信的身影。由于其价格低廉，使用方便，解决了有线连接的诸多不便，在家居无线通信中占有很大的市场。但是由于红外线有方向性，不能绕过物体传播等特点，使红外控制在某些方面力不从心，大有被其它无线技术替代的迹象。

超宽带UWB技术是一种时域通信技术，与以上的无线通信技术截然不同，它不使用载波，将信号以0或1的方式直接通过纳秒级脉冲发送出去，其特点是在很宽的带宽上发送低功率信号。它最引人注目的特点是具有很高的数据传输速率，每秒传送数据可达100Mb。并且UWB技术的实现远比其它无线技术简单，功耗极低，具有很高的安全性。另外，UWD信号抗干扰和抗多径衰落能力强，具有多个可利用的信道，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。随着家居智能化的进一步发展，人们要追求更高家居娱乐目标，对信号的传输速率提出了更高的要求。则低成本、低功耗、高传输速率的UWB技术也越来越多受到关注。

这部分的设计是智能产品的重中之重。整个系统的工作是否可靠、性能是否稳定，全由这部分决定。在进行这部分设计时，不管实现什么功能，原则上不能改变家居内部原有产品，这就要求在设计时可能会采用多种通信方式共存的方式，以适应不同家居的不同环境。

2.3远程通信部分

家居内部的网络通信只能解决内部各传感器与主机之间的通信，保证准确的检测出危险信号，并采取相应的安全措施。但对智能安全系统来说还要与相关关系人进行通信，让相关关系人能够了解、控制现场情况。这部分是市场上普通的安全产品做不到的，常用的远程通信方式有基于网络通信和基于电话通信两种方式。

通过网络通信是通过一个网关将相关关系人与家联系到一起。它的特点是只要能上网，无论何时何地，都可以对家进行了解、控制。其优点是工作性能稳定、可靠，缺点是危险的发生不一定发生在能上网时候，并且家居安全系统需要一天24小时连接到网络上，这样的话网络安全就成了不容忽视的问题，处理不好反被利用可能会造成更加严重的后果。

基于电话控制是现在比较常用的方式，其主要是GPRS/GSM技术的应用。目前，移动电话的业务在不断的增加，GPRS/GSM技术已经比较成熟，它具有覆盖范围广、传输速度快、通讯质量高和永久在线等优点，在德国、日本、新加坡等地的家居智能化系统中都得到了广泛的应用，我国一些地方的110联动报警也采用这种方式。目前同时伴随着3G网络的大力推广，移动通信对图像以及视频的传输能力大大增强，这也会极大的促进移动电话在家居智能化中应用。

2.4执行部分

执行部分主要是负责处理各种危险信号，比如各种燃气阀门机械手，当出现火情警报信号时可以关闭燃气。现在市场上的各种类似的器件很多，只要我们做一个小电路，给它个信号就能实现既定的功能。

3总结与展望

家居智能系统是人类科技发展智慧结晶，能给人们提供安全的保障，更重要的能让人们的生活智能化，提高人们的生活质量。随着时间的推移，经济的发展，智能家居必将更多的走进普通百姓的家中。这将会成为以后很长一段时间新的研究热点。

参考文献

[1]丁兆威,智能家居离我们还有多远.人民公安报,2010,8:9-007.

[2]欧阳书,賈玉英.独生子女"代"所带来的家庭结构变化[J].四川文化产业职业学院学报.2009,1:61-63.

[3]邓和莲.热释电红外防盗系统的设计[J].机械工程与自动化.2008,137(2):143-145.

[4]张延鸿.基于WCDMA的智能家居系统设计与实现[D].北京邮电大学,2009.

[5]雷梁.基于ZigBee无线传感网络的嵌入式智能家居监控系统研究[D].西华大学,2009.

[6]莫晓明,陈静.智能家居的无线组网技术[J].微处理机,2007,1:62-66.

作者简介

百度大厦电气系统设计简介 篇12

关键词：限额设计,电气设计,照明设计,自测试机房,办公建筑

项目简介

百度大厦工程位于北京海淀区东北旺乡上地信息产业基地, 为综合性研发及办公楼。总建筑面积91500m2, 其中地上建筑面积59000 m2, 地下建筑面积32500 m2, 地下2层, 地上7层, 建筑高度30m。地下2层为汽车库和设备用房, 地下1层为汽车库、自行车库、物业用房、职工餐厅、厨房及设备用房, 地上1!7层均为科研办公用房。

百度大厦建成后运行效果良好, 受到业主和公众的普遍好评, 很好的实践了适用、经济美观的设计方针, 赢得了百度公司高层的信任和认可。

本工程项目由中国建筑设计研究院设计, 并获2011年度全国优秀工程勘察设计行业奖——建筑工程设计一等奖。

1 引言

本工程功能相对简单, 从技术上讲应该没有什么难点, 但由于本工程是一个限额设计工程, 作为百度公司未来总部及研发办公场地, 建筑品质和投资控制均非常重要。业主要求各专业在设计过程中充分考虑控制造价, 要在满足国家有关设计规范的前提下尽可能地节省投资, 对于重大设计方案应经过多方案技术经济比较并向业主、管理公司汇报后确定。而且特别明确:建筑电气各系统的配置和设备选型, 要考虑专业技术和建筑功能扩展的可能性。设计要以安全可靠、节能环保、经济适用、舒适先进为原则, 综合考虑环境保护, 积极采取各项节能措施, 尽可能减少资源损耗和环境污染。根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备的特点等因素合理设计供配电系统, 使系统尽量简单可靠, 操作方便。因此, 工程以此要求作为设计指导思想, 用心考虑各系统配置。

由于篇幅所限, 下面就对各电气系统的设置、做法等较有特点的部分加以简单叙述, 给同行工程师在类似工程设计时做一个参考。

2 10/0.4kV供配电系统

2.1 市电电源

本工程供电电源为二路10kV高压电源, 每路均能承担全部负荷。根据本工程建筑布局及负荷分配情况, 在地下1层设置南、北两个变配电室 (变压器装机容量均为2×2000kVA) , 位置见图1。两个变配电室均匀地布置于负荷中心, 以缩短电缆供电距离, 降低造价, 提高供电质量。

2.2 应急电源

本工程地下2层设置有500m2的自测试机房, 测试设备用电量约为1000kW, 需要设置UPS电源, 在正常市电断电时, 保证满负荷供电120min。综合考虑到其用电性质的重要程度、市电可靠程度、UPS供电时间、投资造价、运行管理等多重因素, 并与业主方多次沟通讨论, 最终决定不设固定柴油发电机组, 而采用租用柴油发电车的方式, 在室外预留柴油发电车车位并预留接入井, 室内配置电缆到位。

消防负荷采用双路市电电源末端互投, 采用区域集中设置EPS作为应急照明及疏散照明的备用电源。

3 380V/220V低压配电系统

3.1 配电间的设置

结合本工程平面布局, 本设计设置了多个配电间, 使每一个功能单元配电设备的位置都尽可能处于一个相对合理的位置, 以此减小分支线路的供电距离, 降低造价, 提高供电质量, 且方便管理, 具体位置见图1。

3.2 配电系统的配电方式

配电系统采用放射式与树干式相结合的方式, 对于单台容量较大的负荷或重要负荷如:冷热机房配电, 水泵房、电梯机房、自测试机房、消防控制室、厨房等采用放射式供电;对于一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式;较为分散的负荷采用电缆供电;办公层采用封闭式插接母线供电。

3.3 地面线槽

为了节省投资, 业主不想在大开间办公全国工程勘察设计行业获奖项目案例精选专辑2室做网络地板。经多次沟通比较后, 决定在大开间办公室沿墙、柱均匀布置220V插座, 同时以地面配电线槽方式为办公区域工位配电。地面线槽按一定间隔预留出线口, 以便于办公位设置电源终端, 电源线路由出线口引出后接入办公家具内, 强、弱电共用线槽, 采用双槽布线。地面线槽布局见图2。

3.4 照明设计

大开间办公室的照明灯具布置及光源选型结合建筑吊顶分格、吊顶材质、办公工位布置、照度要求、照明质量、照明功能、建筑师对美观的要求等等多重因素, 采取在办公工位上方设置格栅荧光灯灯带、周圈及走道上设置嵌入式筒灯, 并零散布置部分筒灯作为火灾时的应急照明及平时非办公时间的保卫照明。综合考虑了管理及节省投资的要求, 办公照明采用就地设置照明开关的控制方式, 不纳入建筑设备监控系统管理, 而将应急照明 (保卫照明) 纳入建筑设备监控系统统一管理, 此部分照明在发生火灾时由消防控制室控制强制点亮。大开间办公室照明平面图见图3。

4 防雷、接地

4.1 防雷等级

本工程防雷等级为二类。建筑的防雷装置满足防直击雷、侧击雷、防雷电感应及雷电波的侵入, 并设置总等电位联结。建筑物电子信息系统雷电等级为B级。

4.2 接地方式

本工程防雷接地、变压器中性点接地、电气设备的保护接地、电梯机房、消防控制室、自测试机房等的接地共用统一接地体, 要求接地电阻不大于0.5Ω。

4.3 自测试机房接地

工程自测试机房的接地由于由机房的深化设计完成, 故只需预留接地条件即可。本设计采取在机房内设置局部等电位连结端子箱并在多处预留接地引上线的接线盒, 接地引上线采用VV-1×150mm2 PC50, 其下端与基础接地极连结。并用VV-1×150mm2 PC50将局部等电位连接箱与变配电室MEB箱连接以满足测试机房工艺的要求。自测试机房预留接地做法见图4。

5 结束语