智能家居控制系统展望（共12篇）
智能家居控制系统展望 篇1
0 引言
纵观中国电网调度自动化技术的发展,一直伴随着电网的发展而不断进步。近30年来,大体经历了三个阶段:一是消化吸收阶段,解决了各级调度技术支撑之急需;二是发展创新阶段,满足了全国联网初期调度控制的需要;三是赶超先进阶段,支撑了建设世界一流的坚强智能电网调度机构[1,2,3,4,5,6,7,8,9]。
第一阶段自20世纪80年代中期开始。为了满足跨省区域电网调度运行监控技术的需求,电力部组织从国外引进了“四大网”(华北、华东、华中、东北)能量管理系统(EMS)及开发技术,主要基于通用小型计算机VAX、专用操作系统VMS、专用网络协议DECnet等。当时的中国电力科学研究院和南京自动化研究所(现国网电力科学研究院)等开发单位,以引进工程为依托,以引进技术为基础,进行了全面消化吸收和技术再创新,并研制了适用于各级调度的数据采集与监控(SCADA)系统。
第二阶段为20世纪90年代中后期。为了满足全国互联电网初期调度运行的需要,经过十余年的消化吸收和技术积累,开始奋起直追。恰值精简指令计算机(RISC)、开放操作系统(UNIX)、因特网技术等在国际上迅速发展,为中国奋起直追提供了重大技术机遇。中国电力科学研究院开发了新一代调度自动化系统CC-2000(荣获2000年国家科技进步一等奖),国电自动化研究院(现国网电力科学研究院)研发了SD-6000,OPEN-2000调度自动 化系统 (后来于2005年升级为OPEN-3000系统,荣获2007年国家科技 进步二等 奖)。这2个系统推 出后,迅速占领了国内市场的大部分份额,其技术水平总体上与国际业内巨头西门子公司的SPECTRUM系统、ABB公司的SPIDER系统等持平,在适应中国国情的应用方面已经超过了上述国外系统。
第三阶段始于21世纪初。2003年8月14日北美大停电事故发生后,各国都开始研究大电网在线安全稳定分析预警技术,国家电网公司于2004年立项开展了基于大规模并行计算技术的大电网动态稳定分析和预警的研究,验证了多路多核集群服务器可适应电网调度控制业务需求。2008年初,中国大范围冰灾对电网造成严重破坏,“5·12”汶川地震更是对电力设施造成毁灭性破坏,但当时的调度自动化系统难以满足多级调度联合处置重大电网事故的要求,调度中心也缺乏异地容灾备用的能力。地震发生后,国家电网公司快速决策,立即着手新一代调度控制系统的研发。根据全球电网发展趋势,国家电网公司于2009年全面启动智能电网发展战略, 在调度控制领域重点推动智能电网调度控制系统 (其基础平台简称D5000平台)的技术研发与集成应用。2010年底,10家试点单位的智能电网调度控制系统上线运行。至2013年底,智能电网调度控制系统已部署到国家电网公司全部32个省级以上调度控制中心,并迅速推广应用到59个地市调度控制中心,覆盖了国家电网公司范围内全部国家等级保护四级系统,实现了特大电网多级调度控制业务一体化协同运作,促进了大规模可再生能源有效消纳, 为特大电网调度提供了须臾不可或缺的重要技术手段,已成为坚强智能电网的重要组成部分。
1 系统总体结构
智能电网调度控制系统由国家电网公司总部统一组织、集中研发,中国电力科学研究院和国网电力科学研究院等科研单位负责具体研制,各级调度控制中心参加总体设计和功能设计。总体技术路线 是:立足安全性高的软硬件,采用多核计算机集群技术提高系统运行可靠性和处理能力,采用面向服务的体系结构(SOA)提升系统互联能力,将原来一个调度中心内部的10余套独立的应用系统,横向集成为由一个基础平台和四大类应用(实时监控与预警、调度计划、安全校核和调度管理)构成的电网调度控制系统,如图1所示。同时,纵向实现国、网、省三级调度业务的协调控制,支持实时数据、实时画面和应用功能的全网共享,如图2所示。
智能电网调度控制系统在世界上首次研究并实现了满足特大电网调度需求的大电网统一建模、分布式实时数据库、实时图形远程浏览等关键技术,攻克了多级调度协同的大电网智能告警及协调控制、全网联合在线安全预警等重大技术难题。
随着智能电网调度控制系统成功开发和规模化应用,推动了电网调度控制技术的升级换代,实现了电网调度业务的“横向集成,纵向贯通”,实现了特大电网的实时监测从稳态到动态、稳定分析从离线到在线、事故处置从分散到协同、经济调度从局部到全局的重大技术进步,提高了调度机构驾驭大电网的能力、大范围资源优化配置能力以及应对重大电网故障的处理能力,保障了电网的安全、稳定、经济、环保运行。
2 重大技术突破与应用成效
智能电网调度控制系统之所以能够开发成功并快速实现规模化应用,主要得益于以下几个方面: 1目标明确,满足了智能电网调度控制的业务需求; 2勇于创新,在技术层面取得重大突破;3团结协作,统一组织全行业技术力量联合攻关。该系统完成的大量技术突破和应用成效如下。
2.1 特大电网的可观测性大幅提高
针对特大电网多级调度中心的全网实时数据共享和调度业务协同需求,制定了多项行业、国家和国际标准,研发了分布式实时数据库、图形界面高效远程浏览和大电网统一建模等关键技术,研发了支撑电网调控业务、统一标准的一体化D5000平台,率先解决了特大电网多个控制中心实时工况共享的重大技术难题。其中,实现的技术突破主要包括如下几个方面。
1)研发了开放安全的D5000平台,实现了调度控制业务的横向集成和纵向贯通,支撑了特大电网多级调度的协调运作。
2)研发了高效的安全服务总线、动态消息总线、跨安全区邮件总线和广域流转的工作流引擎,实现了电网调控中心内部以及电网调控中心之间的安全高效数据传输与交换。
3)研发了面向电力系统设备、支持公共信息模型(CIM)标准、广域分布、直接定位的实时数据库技术,建立了覆盖国家电网220kV以上设备的分布式实时数据库,解决了多级调度高效共享实时数据的世界级难题。
4)研发了支持海量数据存储的时间序列实时库和无损压缩的时间序列历史库,实现了大电网动态数据的高效存储与访问。
5)提出了国际标准IEC 61970-555“CIM Based Efficient Model Exchange Format(CIM/E)”,研发并应用了特大电网统一建模技术,实现了电网模型数据在多级调度中心的源端维护、全网共享和在线使用。
6)提出了国际标准IEC 61970-556“CIM Based Graphic Exchange Format(CIM/G)”,研发并应用了多级调度及变电站图形界面远程浏览技术,实现了可视化与地理信息系统(GIS)融合的图形界面通用集成环境,极大地提升了图形生成、交换、浏览和维护的效率。
2.2 特大电网的可控制性得以加强
通过研究多级调度协同的大电网实时监控、综合智能 告警和安 全控制技 术,实现了国 家电网500kV及以上电网故障的全网联动实时告警,率先解决了特大电网多级调度协调控制和故障联合处置的世界性难题。其中的技术突破主要包括如下几个方面。
1)研发并应 用了面向 电网事件 及统一支 持IEC 61970,IEC 61968和IEC 61850等多种对象模型的电网运行实时监控功能,有效支撑了大电网调度的一体化协调运行和分布式备用。
2)研发了基于安全标签、数字证书和硬件加密的安全远方控制功能,实现了人机登录、服务链接、命令传输、命令执行的全过程安全通信和访问控制。
3)研发并应用了考虑电网安全约束、多区域、多目标的自 动发电控 制 (AGC)和自动电 压控制 (AVC)技术,实现了特大电网多级调度的有功无功协调控制。
4)提出了多级调度协同的大电网综合智能告警方法,构建了面向全网的电网故障实时告警体系,实现了多级调度告警信息的实时共享,增强了大电网故障的全景感知和协同处理能力。
5)提出并建 立了基于 服务的广 域测量系 统 (WAMS)分布式应用体系,构建了世界上规模最大的电网动态监测系统(覆盖1 500多个厂站),实现了电网实时监测从稳态到动态、从局部到全局的重大技术突破。
2.3 多调度中心协同运行和在线安全预警的能力 大大提升
研发了基于特大电网实时实测运行工况、事件触发、多级调度互动的在线动态安全预警技术,提高了特大电网安全状态评估的及时性,解决了长过程多重连锁故障预警处置的重大难题[10]。其中的技术突破主要包括如下几个方面。
1)研发并应用了国、网、省三级调度联合互动的在线动态预警功能,建立了大规模跨区潮流数据在线共享、任务并行处理和计算分布协同机制,解决了特大电网动态预警分析的数据快速准备和多级调度协同计算的技术难题。
2)研发并应用了基于事件触发和周期启动的大电网多重相继故障动态跟踪预警功能,实现了跨区电网静态安全、暂态稳定、电压稳定、短路电流和小干扰稳定的在线计算,为调度应对多重相继故障提供了技术手段。
3)研发并应用了低频振荡预警和在线小干扰稳定分析相结合的低频振荡综合分析功能,提高了低频振荡在线监测与分析的精准性。
4)研发并应用了综合考虑电压水平、开机方式和负荷分布等多种因素的输电断面裕度在线分析功能,实现了电网断面稳定水平的在线校核。
5)研发并应用了基于轨迹灵敏度法[11]、考虑发电机动态功角特性的暂态稳定辅助决策功能,实现了调度对大电网及时有效的预防预控。
2.4 电网运行经济性和新能源消纳能力持续提高
研发了适应节能与经济等多种调度模式、考虑新能源消纳、兼顾安全与经济的发电计划模型与方法,开发了日前、日内和实时发电计划优化决策软 件,实现了自适应负荷变化的多目标发电计划优化决策和精细化安全校核,解决了大规模间歇性可再生能源发电的有效消纳和节能发电调度等重大技术难题,填补了国内技术空白。
1)研发并应用了多目标、多时段的安全约束机组组合(SCUC)和安全约束经济调度(SCED)关键技术,解决了时空耦合、兼顾安全与经济的特大电网发电计划协调优化难题。
2)研发并应用了多时间尺度母线负荷预测关键技术,采用多模式自适应方法,提升了预测精度,为发电计划和安全校核提供了高质量的基础数据。
3)提出了发电计划静态、动态和暂态三位一体的安全校核方法,实现了对发电计划的功角稳定、电压稳定和小干扰稳定安全校核,实现了大电网安全运行的预防预控。
4)研发并应用了日前、日内和实时发电计划的自适应滚动优化技术,结合短期和超短期风电/光伏功率预测,提高了大电网消纳可再生能源发电能力。
5)提出并建立了国、网、省三级调度计划协调优化机制,研发了多级调度计划编制的协调优化技术, 提升了特大电网运行的经济性、安全性、节能性和可再生能源消纳能力。
2.5 电网调度抵御重大自然灾害和集团式网络攻 击的能力显著增强
按照国家等级保护四级结构化安全要求,基于安全可靠软硬件研发了电网调度控制系统,创造性地构建了省级以上分组分布式备调体系,基于分层虚拟专用网(VPN)建立了调度专用数据网双平面, 构建了更加坚强的电力二次系统纵深安全防护体系。
1)研发并应用了满足国家等级保护第四级安全要求的电网调度控制系统,研制了基于椭圆曲线密码体系(ECC)的调度数字证书、调度安全标签、内网安全监控、新型安全通信网关等专用安全设施,提高了调度控制系统抵御集团式网络攻击的能力。
2)建立了基于VPN的大规模调度专用数据网络,骨干网采用独立双平面组网,多层接入网采用双归方式接入骨干网,网络覆盖了各级电网调度机构、110kV及以上主要变电站和发电厂,保障了电力生产控制业务实时数据通信和控制指令的安全传输。
3)研发并应用了“国调网调异地互备、省级调度异地共备,地县调数据独立采集、业务上为下备”的分布式备调核心技术,已建成省级以上协调运作的分布式特大型备调系统,实现了数据、系统、业务、场所和人员等5个层面的容灾备用,提高了电网调度抵御重大自然 灾害、重大事 故及外部 攻击破坏 的能力。
3 技术展望
虽然智能电网调度控制系统取得了一系列重大的技术突破和显著的应用成效,但是,特大电网的安全经济运行、大规模可再生能源的高效消纳、市场化改革的步伐加快、快速发展的IT技术、不断恶化的网络安全形势等,都不断对调度控制业务提出新的要求,调度控制技术本身也在不断发展,因此还有许多技术需要进一步深入研究。
1)平台与应用的集群化和服务化技术。虽然D5000平台的体系结构是按集群化目标设计的,在线稳定分析(DSA)实现了数百、上千个处理器的大规模并行计算,离线稳定分析和次日调度计划安全校核也采用了大规模集群服务器,网关服务器和前置服务器也采用了任务动态分担的自动均衡技术。然而,还有一些传统应用程序如SCADA/AGC、计量、水电、计划、调度运行管理系统(OMS)等,仍然是单进程运行于双机或多机热备用服务器,既没有发挥本机多核的处理能力,也没有利用多机集群的冗余能力。后续可以考虑首先实现传统应用进程的多线程化,然后实现多机集群的功能分担和负载均衡,继而优化调整系统架构,进而实现基于集群的并行处理和冗余备用,大幅提高系统可靠性和处理能力。另一方面,虽然D5000平台和应用功能都是按照SOA设计和开发的,而且专门为应用功能提供了标准化的服务总线,大大简化了应用程序的服务化改造。但是仍有不少安全Ⅱ区和安全Ⅲ区的传统应用程序尚未完成服务化改造,有的改造还很不彻底,造成这些应用程序之间难以相互协同,多级调度之间难以 纵向贯通。 因此,下一步将 加快推进D5000平台上所有应用程序的服务化改造。根据业务性质和接口标准,各类应用均可改造为以下三种类型的服务之一:自动提供式服务(如SCADA等)、订阅推送式服务(如事件告警等)和请求响应式服务 (如画面浏览等)。
2)变电站模 型与电网 模型互动 映射技术。IEC 61970定义了电力系统设备和网络结构公用模型,IEC 61850定义了变电站一次设备和二次设备的分相详细模型。多年来相关专家一直试图实现这两个标准模型之间的相互转换。实际上,IEC 61970描述的是整个电网模型,主要为电网运行控制服务, 而IEC 61850描述的是设备分相模型,主要为变电站设备运行服务,两者之间的关联是电网一次设备, 因此直接映射即可,不需转换。但是,如何实现变电站模型与电网模型的映射与互动,还有待进一步研究,特别是如何将变电站配置文件(SCD)中的电网模型提炼出来实现电网和变电站的模型与图形的 “即插即用”、模型与图形的相互转换以及如何建立相应技术标准等。
3)实时通用服务协议。在SOA中,主要以文 本方式进行服务访问,效率较低,难以支持实时服务;而实时数据通信的应用层 协议众多,包括IEC 60870-5-101,IEC 60870-5-102,IEC 60870-5-103, IEC 60870-5-104及TASE.2等,需要统一;变电站的IEC 61850系列标准具有自描述特性,定义了变电站详细模型和60类典型服务,已经广泛应用,但也暴露出实时效率低、与模型关联太紧、单个数据编码没有面向对象等问题。实时通用服务协议正是为了解决这些问题而开发的,其基本原理是将从IEC 61850继承并扩展的几十类服务及报文结构直接映射到TCP/IP上,采用面向对象的二进制M编码技术,实现服务和报文数据结构的动态自定义,机制简单、容易实现、实时性强、可靠性高,并能兼容以往各类实时通信协议。
4)基于NoSQL的集群数据库技术。近年来关系型数据库技术发展很快。在数据库访问方式 方面,传统结构化查询语言(SQL)主要是为方便事务 (transaction)处理的原子性而设计的,非常接近自然语言,语法灵活,但解析复杂,效率较低。目前业界正从Old SQL发展到New SQL,进而发展 到NoSQL。对于电网调度控制业务而言,关系型数据库和SQL主要应用于历史数据、调度计划、能量计量和OMS等非实时业务处理,确实存在库体结构性差和访问效率低等问题,需要继续跟踪研究进行优化。在数据共享方式方面,主要有3种方式受到关注:共享磁盘方式、无共享方式和两者相结合方式。目前,在电力系统应用中,多采用基于磁盘阵列的双机热备用方式,切换时间较慢,可靠性不高,处理效率较低,急需研究开发NoSQL的集群式关系数据库,大幅提高系统可靠性和处理效率。
5)可信计算和安全免疫技术。电力二次系统安全防护体系由结构安全、本体安全、基因安全、物理安全和安全管理等5个方面构成,细分为11个层次。其中,结构安全分为4个层次,包括安全分区、网络专用、横向隔离和纵向认证;本体安全分为4个层次,包括业务无恶意软件、软件无恶意漏洞、整机无恶意芯片和芯片无恶意指令;基因安全是基于可信计算技术实现全系统的安全免疫和版本管理;物理安全是对核心业务系统进行数据、系统、场所和业务等冗余备份;安全管理是对核心业务进行全系统、全过程、全环节和全人员的安全管理。安全防护技术非常重要,但“三分技术,七分管理”,一些技术上做不到或近期难以实现的安全措施,只有依靠更加严密的安全管理来弥补。随着网络攻击和安全防护技术的不断 发展,一个时期 是“道高一 尺、魔高一丈”,另一时期是“魔高一尺、道高一丈”,安全防护是一个永无休止且攻防互长的发展过程,因此安全防护体系也要不断发展并逐步完善。
6)实时数据采集的整秒同步和分级闭环时间同步监测。目前各级调度SCADA稳态数据的时间同步性不是很高,大多采用变化传输,基本上是随来随送,多级转发的总体时延可能达10s以上,这意味着稳态实时潮流数据并不是严格同一时刻的实测数据,尤其是联络线两端功率的不同时性表现得尤为明显,容易对后续的电网在线稳定分析造成不利影响。此问题不仅与全网时钟同步精度有关,更与厂站数据采集方式及调度数据转发方式密切相关。其实,目前变电站侧合并单元输出的4kbit/s数据流中,已经对采样 值 (SV)数据帧进 行了编号 标识, 0ms时刻对应于0编号,但后续处理模块并没有对此重要信息予以利用。不同厂站内及同一厂站内不同合并单元的时间同步性可通过基于乒乓原理(三时标或四时标)的分级闭环监测体系实现在线监视, 即各级调度控制中心监测管理直调厂站和下级调度的时间同步状况,厂站监控系统监测管理站内主要二次设备的时间同步状况,从而实现电力系统时间同步的闭环管理,进而提升不同厂站内及同一厂站内不同合并单元的时间同步性。另外,部分调度机构前置系统转发程序的定时器设置方式过于简单, 大多没有考虑整分整秒问题。这些问题解决后,有望实现全系统稳态实时数据采集的整秒同步。
7)数值天气预报技术深化应用。目前数值天气预报主要用于风电功率预测和光伏功率预测,空间分辨率已达5km×5km,时间周期 达到15 min。除了风电和光伏之外,数值天气预报还可以用于水情预报;宏观尺度的数值天气预报可用于系统级负荷预测,微观尺度的数值天气预报可用于母线负荷预测;与雷电定位系统相结合可用于电网故障的快速判断等。
8)保护定值单的标准化及导入导出。传统继电保护定值单为纸质盖章的文本文件,正本由直接调度机构下发到继电保护运维管理单位,由其人工输入继电保护装置,同时由调度台将副本传真到厂站运维单位,用于进行定值核对。显然这种方式已经难以适应技术进步和业务需求,急需将继电保护定值单电子化。可以依据IEC 61850的规则统一继电保护装置名称和定值项目 名称,采用CIM/E技术实现定值单的标准化描述,利用调度数字证书和安全标签对定值单进行数字签名,包括制单、审核、批准、执行和校核等各环节,通过安全Ⅰ区传输到保护装置,保护装置根据预先存入的相关调度机构和人员的公钥鉴别并导入包含数字签名的定值单,同时保护装置导出装置定区中的定值单,以便于定值校核。
9)配电网数据通信技术。目前的调度数据网络是建立在基于同步数字序列(SDH)技术的电力特种光缆(OPGW等)传输网之上的调度控制专用业务网络。之所以采用SDH技术,是由于继电保护的快速响应和等时延的特殊需求所决定的。然而在10kV配电网上,继电保护的响应速度比主网低,在随电缆沟道铺设的光纤传输介质上不再建设SDH设备,转而采用无源光以太网(EPON)或工业以太网交换技术。在统计复用的技术体制下,如何确保调度控制业务与其他业务的安全隔离,需要深入研究。同时,还需要进一步研究如何将汇集到35kV变电站的多条EPON线路转接到调度机构,至少存在电路层、网络层和应用层等3种方式需要进行深入论证。
10)在线稳定计算的动态解耦技术。目前,大电网潮流的分网解耦计算技术已经非常成熟[12,13],大电网稳定的分网解耦计算已用于故障集不大的离线计算。实验 表明,在万兆以 太网上,将电网分 为14块时隐式积 分法计算 速度最快,加速比为7.4倍,但分网更多时,计算速度反而下降,当分网到24块以上时,计算速度比不分网时还低。因此,该方法还不适应于故障集很大的在线应用。另一方面,电网等值技术已经应用于潮流计算,但无法适应电网稳定计算。为了支持在线稳定分析,目前的措施是全网共享220kV及以上电网模型和实时数据,各级调度重点分析自身所关心的故障集,计算结果全网共享。但是该方式对实时数据和模型数据的汇集、传输、存储和维护的要求较高,同时对电网分析计算程序速度、收敛性等的要求也较高,运行压力较大。因此,需要进一步研究在线稳定计算的动态解耦技术,实现根据电网地理位置的动态解耦,同时还需要进一步研究故障集过滤技术,仅对临界故障进行详细时域仿真计算。
11)运行方式自描述及动态解析技术。电网运行方式是指导调度运行控制的主要技术依据。目 前,年度运行方式(含夏季方式和冬季方式)、月度方式和特殊方式等,均为纸质盖章的运行控制管理规定,调度计划人员据此安排发电计划、交易计划和检修计划等,调度运行人员据此进行实时调度指挥和控制操作。现在的运行方式是给人看的,由人执行的。然而,随着电网规模的不断增大,运行约束日益复杂,大规模可再生能源带来更多的随机性,传统纸质的运行方式越来越难以适应,迫切需要电子化的运行方式描述,在保留人可读的基础上,实现机器可读,进而实现电网运行状态的动态识别、运行方式的动态解析以及两者的动态匹配,同时也可完成在线稳定分析中实时断面与安控策略的自动匹配,对保障电网安全稳定运行意义重大。
12)短期电力市场的多级多时段优化技术。中国电力市场的发展几起几落,总体上落后于欧美的电力市场。虽然智能电网调度控制系统中设计了支持日前电力市场和实时电力市场的模块,省级以上调度控制系统具备了支持短期电力市场运行的能 力,但毕竟还没有实际测试验证的环境,也没有明确的市场规则,缺乏实际电力市场运行考验。特别是, 中国多级电力市场的空间结构和多时段电力市场之间协调配合等问题,都需要密切结合电力市场的实际情况加以逐步研究与完善。
4 结语
智能电网调度控制系统是智能电网运行的神经中枢。本文阐述了智能电网调度控制系统的总体结构,从大电网可观测性、可控制性和多级调度的协同性、电网运行经济性及提升新能源消纳能力、系统自身安全性等方面系统总结了智能电网调度控制系统取得的主要技术突破与应用成效。结合未来电网的 发展需求,从基础平台、基础数据、分析与计算、电力市场发展、配电网等方面全面阐述了智能电网调度控制系统迫切需要进一步研究的技术问题,并展望了相关技术的应用前景。
智能家居控制系统展望 篇2
人工智能的发展前景展望
人工智能对现代社会的影响有多大?工业领域,尤其是制造业,已成功地使用了人工智能技术,包括智能设计,智能调度,仿真和规划等。人工智能还影响了人们的文化和娱乐生活,引发人们更深层次的精神和哲学层面的思考, 《终结者》、《黑客帝国》、《人工智能》等电影都有意无意的提出了同样的问题:我们应该如何看待人工智能?如何看待具有智能的机器?会不会有一天机器的智能将超过人的智能?问题的答案也许千差万别,我个人认为上述担心不太可能成为现实,因为我们研究人工智能并不是让它取代人类智能,而是让它模拟人类智能,从而更好的为人类服务。当前人工智能技术发展迅速,从万维网到智能网格的研究正如火如荼的开展。我国的人工智能研究虽然起步较晚,但发展空间广阔。我觉得将来，人工智能技术的发展将会给人们的生活、工作和教育等带来更大的影响。
智能医疗产品设计展望 篇3
本文从个人医疗产品设计的角度，站在产品设计人员的视觉，思考从以下几个方面对智能医疗产品的设计方向进行探索和展望。首先，从医疗现状分析入手，对目前现有智能医疗产品进行分析，寻找设计缺口。其次，在人机关系、用户体验、信息化设计的角度对设计方法进行梳理，最后提出创新设计的展望方向。搭建由智能医疗产品构建的绿色医疗体系，营造医疗新格局。
关键词：
智能医疗产品 交互设计 绿色医疗
中图分类号：J0-03
文献标识码：A
文章编号：1003-0069 （2015） 02-0078-02
随着医疗信息化发展步伐加快，未来针对医疗产品的设计将会向个性化、移动化方向发展。智能医疗产品的发展推进了信息医疗的脚步，通过互联网实现患者、医护人员、医疗设备、医疗机构、之间的互动沟通，构建一个以患者为中心的医疗保健系统。目的都是围绕患者，通过智能化，网络化的手段提供医疗服务，达到在服务成本、服务质量和服务效率三方面的和谐发展。然而，智能医疗的过快发展造成市场上的产品种类良莠不齐，难以形成体系，不能满足消费人群需求细化的趋势。同时产品个性服务不突出，局限了智能医疗产品的发展，也减慢了医疗信息化建设进程。如此现状使我们不得不重新思考：智能医疗产品如何提供个性化服务，如何满足不同年龄层次、不同健康状况下用户的使用需求，如何才能达到医疗资源的合理应用。
一 医疗现状
我国人口众多，公共医疗资源不足，医疗体系欠发达，医疗资源分布不均。是目前面临的医疗问题。此外，随着人们对待健康的态度发生变化，人们的保健防病的意识也在不断加强，医疗模式由传统的住院就医向个人医疗产品转型，同时依附于日渐成熟的互联网技术，医疗产品正迎来一个属于自己的智能化时代，“智能医疗”应运而生。
作为设计师理应对针对社会问题和产品诉求做出自己的思考和回应。思考在信息化时代下的智能医疗产品应该如何发展；思考怎样才能让患者感受到技术进步所带来的产品人性化与多元化；让患者也能够在家中使用医疗产品进行自查、康复，享受到医院救助以外的救助，并且能够在医院远程监护的帮助下，完成临床治疗前的检测、预防、观察与病后的反馈、康复和保健等护理措施。因此，智能医疗产品的智能化，个性化，多角度的系统整合设计，将成为满足广大家庭新的诉求点，同时也意味着对智能医疗产品的使用功能、使用方式的创新设计将提出更高的设计要求。
二 智能医疗产品
智能医疗是将物联网技术应用在医疗领域，借助数字化、可视化模式实现医疗资源共享。智能医疗已被列入《物联网“十二五”发展规划>中，在新型医疗改革的推进下，我国更加重视智能医疗产品及医疗信息化在公共医疗卫生领域的投入。未来的智能医疗产品在设计上将会表现出更强的个性化、移动化趋势。预计，到201 5年将会有约50%的用户通过手机或各种移动终端使用智能医疗应用。
三 智能医疗产品的设计缺口
目前，我国智能医疗产品市场具有广阔前景，各种具有前瞻意识的产品不断推陈出新。但由于我国数字医疗建设起步较晚，大部分市场上的智能医疗产品还都停留在数据测量，保健记录的功能层面，没有将智能医疗产品与信息化的公共医疗系统接轨，导致用户所使用的智能医疗产品没有完全发挥其功能效用，仅仅是作为一种监测工具的智能医疗产品不能满足信息医疗的发展趋势。只有将家庭用的智能医疗产品与就医系统结合，完善系统设计中各环节的信息架构，才能激活智能医疗的价值。
四 智能医疗产品的发展方向
智能医疗产品的发展可以总结为以下几个层次：一、产品设计更加注重人机关系的体现。二、产品向信息化方向发展。三、关注产品使用时的用户体验，以人的需求为根本出发点，使家用智能医疗产品的共性功能中形成针对不同年龄层次、不同病症表现的患者提供差异化服务。四、更加注重交互设计的表现形式。五、重点在于构建区域医疗信息网络。
五 注重人机关系
由于医疗产品本身的特殊性和其所针对的使用人群的特殊性，因此，营造良好的人机关系在家用医疗产品的设计中不容小觑。信息化的智能医疗产品通过远程医疗的手段，缓解就医过程中检测过程繁琐、等待时间过长的问题，在设计时更加需重视信息的易读性。其针对的用户是医疗知识或经验欠缺的普通用户，此类智能医疗产品在设计和使用上应本着易用性至上的人性化设计原则，使人机操作界面简化，考虑到各个年龄段的普通用户群体的需要。
六 注重用户体验
用户体验的定义是“人们对于针对使用或期望使用的产品、系统或者服务的认知印象和回应”。通俗来讲就是“这个东西好不好用，用起来方不方便”。因此，用户体验是主观的，是人通过经历或尝试某一事物的感受。用户体验这一领域的建立，正是为了全面地分析和透视一个人在使用某个事物或系统时候的体会。其研究重点在于内心产生的愉悦度和价值感，而不是使用物品的性能。智能医疗产品的发展愈加重视用户体驗的感受，无论是从信息界面还是使用流程，用户体验成为未来智能医疗产品探索的中心。
七 注重产品的信息化设计
构建一个信息化，智能化的个人医疗产品，需要以“云计算”平台为基础，使“家庭”、“医院”、“医疗”、“服务”构成相互作用的个体。使“产品、患者、医院”在直接进行信息交换沟通。信息化医疗平台的搭建，使得医疗产品的功能不再局限于护理、保健的范畴。家庭中个人使用的智能医疗产品作为信息化医疗系统的“源头”，起到信息沟通的纽带作用。通过信息化智能医疗产品的信息共享，使医生能够直观掌握患者的健康状况，并且建立起患者的电子病历档案，开具电子处方，进行远程医疗指导。患者（患者家属）即使足不出户也可以在第一时间通过互联网实现即时得到医生的健康指导和医疗救助。（图1为智能医疗产品信息架构图）
nlc202309040908
八 发展条件
智能医疗产品目前还处于事物发展的新生阶段，各方面的配套服务还不成熟，走进干家万户还需要一定的时间，更需要社会各个层面的配合。
首先，信息化的医疗产品的建设和推广需要政策层面的有力保障。不仅在政策上开辟通道，还需在公共医疗和信息化平台等硬件设施建设上提供支持。《物联网“十二五”发展规划》中明确表示重视智能医疗在公共卫生领域的应用。针对区域医疗资源短缺的情况，由政府出面进行资源整合，推行区域医疗合作。同时在新医改的进程中，加强对医疗信息化建设，打造智能平台。并出台相关政策对信息化的医疗产品进行规范。
其次，医疗机构和社区的通力合作为构建信息化医疗平台提供了物质纽带。通过信息和云计算技术，打造信息化的医疗服务，信息系统将患者、社区医院、各级专科医院串联起来，推行电子处方和数字化病历，实现信息陕速分享和搜索。同时重视社区医院在医疗体系中发挥的作用，提高社区医院的医疗水平，为大型专科医院分担基础患者的治疗。
最后，医疗器械产商为新产品的研发提供技术支持。未来五年，我国医疗健康服务市场将以每年15%—30%的速度增长，广阔的市场前景刺激着医疗器械产商的生产动力，传统家用医疗产品也向智能化、信息化转型。利用医疗产品实现实时通讯，获取数据、图像，声音等已经成为基本诉求。随着远程医疗已经成为新的就医方式，医疗产品开始增加视频通讯功能并向移动、可穿戴设备转型。医疗器械产商应重视产品的技术革新，以适应市场。
九 結语
随着网络的数字化发展，科学技术的革命推动着医疗领域变革。智能化终端在公众生活中扮演着越来越重要的角色。医疗产品向智能化终端的形式发展也成为一种可以被清晰预见的趋势。医疗信息云端化也必将成为家庭医疗工程的重要组成部分。家庭智能医疗产品的创新设计趋向信息化、透明化，承担着对患者日常健康状态的监测任务。有效利用医疗产品及网络信息共享，对于响应低碳医疗的理念有极大的推动作用。最终目的是要做到以人为本，整合医疗卫生资源，最大程度降低对医疗资源的浪费。
通过构建新型家用智能医疗产品能够填补目前所普遍使用的上一代家用医疗产品的功能空白。能够及时准确地发现患者的潜伏症状，使患者得到及时救助和健康咨询，实现“治未病”的效果。另外，由于信息化的医疗平台理念的建立，整合了医疗资源，对患者实现“分流”救治的作用，对于消除盲目就医，简化就医流程有着积极正面的影响。由此可见，智能家用医疗产品系统的创新设计能够缓解现有医疗系统存在的就医流程繁复和等待时间长的问题，就当前我国急需建立的新型医疗模式提供可行的解决方案，推动低碳医疗进程。
智能家居控制系统展望 篇4
关键词：智能电网调度控制系统,特大电网,安全性
0 引言
电网调度自动化技术在近三十年的发展中, 主要经历了三个发展阶段, 一是消化吸收阶段, 这阶段开始于20世纪80年代, 主要任务是提供各种调度技术所需要的材料;二是发展创新阶段, 这阶段开始于20世纪90年代, 主要工作是满足全国联网初期调度控制需要;三是赶超先进阶段, 这阶段开始于21世纪初期, 主要任务是建立了世界一流坚强智能电网调度机构。
1 系统总体结构
智能电网调度控制系统的组织者是国家电网公司总部, 研制单位是中电科学院与国网电力科学院, 参与智能电网调度控制系统设计的则是各级调度控制中心。在进行智能电网调度控制系统的总体技术路线时, 设计的基础是采用安全性较高的软硬件和计算机集群技术, 以确保系统在运行中具有较高可靠性。这一控制系统的建立不仅满足了现阶段特大电网调度统一建模的需求, 还解决了多级调度协同大电网智能告警等难题[1]。
2 关键技术的创新与应用效果
2.1 有效提升了特大电网的可观测性
智能电网调度系统建立以后有效提升了特大电网调度的可观测性, 其创新表现在以下几方面:一是建立了开放式D5000平台, 这种平台具有极高的安全性, 它的应用不仅使调度控制业务实现了横向集成与纵向贯通, 还为特大电网的多级调度的协调运作提供了支持;二是扩大了时间序列库范围和职能, 对于时间序列库的研究主要包括实时库和历史库, 在时间序列实时库研究中扩大了数据存储空间, 在时间序列历史库的研究中实现了无损压缩, 这两项研究显著提升了大电网动态数据的存储能力与访问能力[2]。
2.2 提升了电网调度抵抗自然灾害能力
根据国家电网的实际安全需要, 建成了省级以上分布式备调体系, 这一体系建成以后, 有效提高了电网调度对于重大自然灾害的抵抗能力, 使电网调度免于受重大事故或外部力量的攻击, 保证电网调度能够正常运行。
2.3 有效减少了电网运行成本, 提高新能源消耗能力
在智能电网调度系统研发过程中, 加入了适用节能与降低电网运营成本的多种调度模式, 同时还加入了新能源消纳材料, 实现了安全发电与经济发电并行。在研发中添加了滚动优化技术并将短期与超短期风电光伏功率的预测功能加入其中, 有效提升了大电网消耗接纳可再生能源的发电能力。
3 技术展望
尽管我国智能电网调度控制系统在技术上已经取得了很大进步, 并在实际应用中取得了显著成效, 但由于特大电网对于安全运行、新能源消纳提出了新的发展要求, 又随着市场化改革步伐的加快和网络技术的发展, 网络安全形势受到严重威胁, 这样就对电网调度控制提出新要求, 为解决这一问题就需要对智能电网调度控制系统技术进行深层研究。
3.1 可信计算与安全免疫技术
电力二次系统的安全防护体系主要有结构安全、物理安全、本体安全、安全管理等几方面共同构成[3]。在整个安全防护体系中技术固然重要, 但是单纯依靠技术是远远不够的, 还要有管理的加入, 这主要是考虑到现有技术不能完成部分操作, 这就需要用安全管理弥补这些缺失。此外, 随着网络技术的发展, 网络攻击能力也在增强, 这就要求应不断提升安全防护技术, 以使安全防护技术体系能够长久保护智能电网控制体系不受侵害。
3.2 短期电力市场的多级多时段优化技术
我国电力市场的发展经历了几次大起大落, 却一直达不到欧美电力市场水平。尽管我国智能电网调度控制系统已经加入了能够支持现阶段电力市场所需要的先进模块, 省级以上的调度控制系统也可以满足电力市场运行需求, 但这项技术并没有得到实际应用, 又由于缺乏一定的市场规则, 导致这项技术在实际电力市场中的运行受到了一定阻碍。
3.3 运行方式自描述及动态解析技术
电网运行方式通常是指导调度运行控制技术的重要依据。现阶段, 电网运行方式主要有年度、月度以及特殊运行方式, 这些运行方式具有同一特点就是都要按照纸质盖章运行控制管理规定, 负责电网调度计划人员要根据此规定合理组织发电、交易以及检修等计划, 负责电网调度运行的工作人员要根据此规定及时进行调度指挥及操作控制。目前的运行方式基本都是给人看并由人执行操作的。但随着电网规模的逐渐扩大, 运行方式的约束条件也随之变得复杂, 大量可再生能源的随机性也在增多, 使得纸质运行方式难以适应电网调度需求。这就需要使用电子运行方式, 在确保人可读的同时, 还要实现机器可读, 之所以有这样的要求, 主要是为实现电网动态识别能力, 准确解析运行方式动态效果, 保证电网调度安全运行[4]。
4 结论
智能电网运行的中枢系统是智能电网调度控制系统。本文通过对电网调度系统的发展历程进行研究, 阐述了电网调度控制系统的整体结构, 讨论了职能电网调度控制系统所取得的技术创新, 并讨论了这些创新型技术应用以后所带来的有效成果, 最终提出了对智能电网调度控制系统的技术展望, 希望能为我国智能电网调度事业做出贡献。
参考文献
[1]刘克权.基于服务视角的S省智能电网调度控制系统设计研究[D].兰州大学, 2011.
[2]杨清波, 李立新, 李宇佳, 严亚勤, 狄方春, 花静, 韩魏.智能电网调度控制系统试验验证技术[J].电力系统自动化, 2015 (01) :194-199.
智能家居控制系统展望 篇5
南京工业大学智能建筑研究所所长
中国智能建筑专家网秘书长 亚洲智能建筑学会执行委员
陆伟良 教授
摘 要：本文综合介绍中国智能建筑发展动态，并着重讨论智能建筑未来十年发展趋势。关键词：智能建筑、发展动态、展望
引言
随着信息化、网络化以及电子商务时代的到来，人们对建筑物的高效化和多功能的要求也随之提高，智能建筑应运而生。智能建筑虽然历史很短，但前景广阔，在世界各国发展迅猛，已呈21世纪建筑发展主流之势，如何推动智能建筑健康有序地发展，是我们当前面临的重要任务。
关于智能建筑，国际上尚无统一的定义。人们普遍认同美国“智能建筑学会”（AIBI）的定义，即智能建筑是将建筑、设备、服务和经营四要素各自优化、互相联系、全面综合并达到最佳组合，以获得高效率、高功能与高安全的建筑物。智能建筑的构成至少必须具备三大系统：即设备管理自动化系统（BMS）、通信网络系统（CNS）及办公自动化系统（OAS）。这就是通称的“3S”大厦。智能建筑从概念上可分为智能大楼、智能小区（国外称社区）及公共建筑三大类，本文着重讨论智能大厦，兼顾讨论小区与公共建筑。
一、中国智能建筑发展简史
国内智能建筑建设始于1990年，随后便在全国各地迅速发展。北京的发展大厦可谓是我国智能建筑的雏形，随后建成了上海金茂大厦（88F）、深圳地王大厦（81F）、广州中信大厦（80F）、南京金鹰国际商城（58F）等一批具有较高智能化程度的智能大厦。据不完全统计，国内已建成的智能建筑约有三千多幢：上海约上千幢，北京约六百幢，广东约八百幢，江苏约四百幢。其中已建成的180米以上的建筑，在1999年底已达35余幢。基本按相关标准设计、施工与管理。目前各地在建的智能建筑大厦已转向大型公共建筑，如会展中心、图书馆、体育场馆、文化艺术中心、博物馆等，其投入也不菲。如深圳文化中心（图书馆和音乐中心），总投入约16亿元，智能系统占1亿元左右。深圳市民中心（市政府办公大楼群）有21万平方米，投资20亿，智能系统占2亿左右。
中国政府有关部门对智能建筑的发展比较重视，并采取了相应的部署和措施。1995年7月，上海华东建筑设计研究院率先推出上海地区的“智能建筑设计标准”（DBJ-47-95）。百万字的巨著《智能建筑设计技术》由温伯银总工等编著出版。同年，南京建筑工程学院（现改为南京工业大学）成立了“建筑智能化研究所”，并招收了智能建筑方向本科生。同时，该院已编出国内最早出版的大学教材《智能化建筑导论》。1996年1月，在上海召开的国内首届智能建筑研讨会，对智能建筑的发展起到了积极的推动作用。上海、北京、江苏、四川先后建立了智能建筑专业委员会及学术研究机构。1996年2月，成立了建设部科技委智能建筑技术开发推广中心，协助有关部门对全国智能建筑的技术进行协调、指导与管理。推广中心组建了智能建筑技术专家组，有关智能建筑技术与技术政策已分别列入了国家经贸委制定的《国家“九五”重大技术项目指南》和技术部《中国建筑技术政策》。1996年《智能建筑》杂志正式面世。
为了加强市场管理，保障建筑智能化系统工程的质量，建设部于1997年10月发布《建筑智能化系统工程设计管理暂行规定》，建设[1997]290号，该文件是一个历史性纲领性文件，对建筑智能化系统工程设计走向有序化指定了方向。江苏省建委及时组织一批专家编写《江苏省建筑智能化系统工程设计标准》（DB32/181-1998），于1998年3月10日正式发布，该标准已获建设部1999年科学技术进步三等奖。1998年初成立《建设部建筑智能化系统工程设计专家工作委员会》，第一批聘任59位专家。1998年4月10 日许熔烈博士创建中国建筑业协会智能建筑专家网。1999年底江苏省推出了第二批标准：
《建筑智能化系统工程实施及验收规范》DB32/365-1999 《建筑智能化系统工程检测》DB32/365-1999 《建筑智能化系统工程评估标准》DB32/T367-1999
以上已于2000年3月1日实施。专家组审定认为，该三个标准填补了国内空白。达到了国内领先水平。千禧年10月1日《智能建筑设计标准》（国家标准GB/T50314-2000）正式批准出台，标志着我国智能建筑业已走向成熟。
二、中国智能建筑学术活动的经验和成绩
随着整个社会经济的飞速发展，中国智能建筑有了飞跃，北京、上海、江苏、浙江走在全国前列，现以华东地区智能建筑发展情况为例谈一点经验和体会。
1.学会健全，学术活动活跃。
以上海华东建筑设计研究院温伯银总工为首的上海专家，在全国率先于1994年成立上海智能建筑工程研究会。这是全国第一个智能建筑学会组织，成员有高校、设计院及企业技术人员几百人，它集中了上海智能建筑界科技精英。在组织报告会、展览会（上海历届举办的智能建筑大型展览会）、验收评估上海甲级智能化大厦（如上海久事复兴大厦等八幢获此评价）起了巨大作用。温总和上海同济大学程大章教授（正副会长）的贡献已载入中国智能建筑历史，功不可没。以陈众励、瞿二澜、赵济安、王东伟高工及上海大学赵哲身教授等为代表的中青年骨干专家已经成长，在国内也有较大影响。
1996年，以南京建筑工程学院（现改为南京工业大学）建筑智能研究所、江苏省建筑设计院及东南大学建筑设计院为主体成立的江苏省土木建筑学会智能建筑学术委员会，在国内也是较早成立的智能建筑学术组织，成员有二百多人，每年举办学术年会，奉行“技术开放，市场开放” 方针。常年举办学术报告会及国内外厂商新产品报告会，学术活动活跃。自办了省内杂志《智能建筑信息》。
2001年以浙江省建筑设计院为主体成立的浙江省土木建筑学会智能建筑学术委员会。虽成立时间不长，但青年一代学会领导骨干力量成长很快，成员已发展到几百人。在组织浙江省智能建筑报告会、展览会方面，做了大量的工作。
2.编写出台智能建筑标准
1995年上海市出台智能建筑设计标准（DBJ08—47—95），它是以上海华东建筑设计院内部标准修改而成，是中国历史上第一个智能建筑标准，为全国规范智能建筑设计市场起了示范与指导作用。2000年在建设部领导下，以温伯银总工为首的编制组率领团结全国专家编制出台了我国（乃至世界上）第一个智能建筑设计标准（GB/T50314—2000）开创了中国智能建筑新纪元，填补了空白。评审专家认为该标准已达到国内领先、国际一流的水平。
3.撰写论文、编写著作，成果丰厚
1995年上海华东建筑设计院首先汇编出智能化建筑论文选，其中温总、瞿二澜、赵济安高工等论文在国内影响很大，开创了全国建筑建筑论文集的先河。1996年上海华东设计院温总为首的编写组又出版了大型经典著作—《智能建筑设计技术》。目前已经修订出了第二版，将是全国注册电气工程师（建筑电气专业）必读教材。
上海举办了历届高水平智能建筑报告会，如中国超高层建筑技术研讨会具有国际影响。上海同济大学程大章教授等编写出版了《住宅小区智能化系统设计与工程施工》（同济大学出版社2001.6）以及《智能化大楼的建筑设备》（中国建工出版社1997.11）。
上海九海金狮物业公司诸建华总经理在总结上海久事复兴大厦兴建及物管经验与陆伟良教授合作于2002年8月编写出《智能建筑物业管理》一书（电子工业出版社出版）。江苏省智能建筑学术委员会组织专家先后编写出《建筑智能化工程监理》.谢秉正.江苏科技出版社2002；《智能小区与智能住宅》.陆伟良等.高等教育出版社2001。
浙江省建筑设计院杨绍胤教授级高工先后编写出二本著作：《智能建筑—原理、规划和设计》（1999.2）以及《智能建筑实用技术》（2001年）。
三、中国智能建筑未来十年发展展望
智能建筑的发展不仅为人们提供安全、舒适、节能、高效的工作和生活空间，还能运用现代高新技术，把有限的资金和有限的建筑空间进行综合的开发利用。国际上普遍认为未来十年是中国智能建筑飞速发展的十年。
(一)未来十年智能建筑发展数量
经济在增长，人们的生活水平越来越高，对公用和专用设施的要求程度也越来越高。全国各地的智能建筑也不断的增加。
中国智能建筑是1995年开始，由于一开始是处于探索的阶段，增长速度比较缓慢。随着中国整个社会经济的不断发展，特别是能够保持高百分点的增长速度，智能建筑也因人们生活水平的提高而迅速发展起来。由于北京申奥成功，到2008年，北京的体育场馆及各类智能建筑大量兴起，其数量和投资额都将达到空前规模。上海市申办成功2010年世博会，预计2008年，上海高层智能建筑将达4000幢。江苏目前正兴建南京地铁工程（8个站，投入72亿），南京玄武湖隧道工程（3公里），由于江苏省2005年将举办全国第十届运动会，目前正在南京新建奥体中心。相应的体育场馆新建22个，将在江苏省无锡、苏州、常州等地新建。南京在河西区投入120亿，兴建中央商务区（CBD）。
浙江省智能建筑近两年后来居上，已兴建上百栋智能大厦，近期还兴建杭州大剧院、杭州市民中心、浙江电力大厦、利群大厦等均以大量巨额资金投入，近期新建智能工程发展之快、数量之多已名列全国前列。
人们不仅对大厦有很多的要求，而且对个人居住的场所也需要智能化。智能小区在智能大厦发展的带动下，也逐步的发展起来，目前，举国上下正掀起小区建筑热潮。据预测，智能小区将是智能建筑发展的又一个亮点。随着人们物质生活水平的提高，人们开始讲究小区的环保、绿色、节能。中国是一个人口众多的国家，就需要较多的智能小区，在智能大厦高速发展的同时，智能小区也将逐步发展起来，而且智能小区的建设数量达到世界之最。
（二）智能建筑的政策、管理及质量。
由于智能建筑是多学科、多专业、多技术综合运用的整体建筑物业产品，它的技术发展必须是多个行业、多个部门的综合协调，同步发展。智能化建筑技术不同于传统技术领域，它是新兴的高新技术领域，技术发展还不成熟完善，正处于变化极快之中，智能建筑的发展需要政府的正确指导。智能建筑技术发展是实现产业化而不是看作一项应用技术。目前，国内智能建筑市场仍由国外技术系统产品设备占主导，要大力扶持发展国产化的技术产品。
为了确保智能建筑建设整体工程质量，保障投资效益，减少浪费损失，提高智能建筑技术发展的总体水平，就必须通过智能建筑的有关政策来实现这一目标。这里提出以下方面建议：
智能建筑发展技术政府必须符合我国政府发表的《中国21世纪进程》中所指出的可持续发展战略的总方向。
着手建立健全建筑物的智能化系统工程实施的技术监理制度，确保工程质量。
建筑设计必须与建筑智能化相适应，这就要求建筑设计与智能化系统规划协调同步，建筑环境平台必须能够支撑建筑的智能化。
智能建筑的物业管理人员必须经过系统的全面专业技术培训取得合格证才能上岗，以确保建筑智能系统的正常运营。
虽然智能建筑的市场规范不够完善，但是也有很多的优质工程出现。其中有上海博物馆、上海久事复兴大厦（上海首幢甲级智能办公大楼）、上海金茂大厦、上海期货大厦及上海科技城，北京有中华世纪坛、国贸中心，南京中信银行大厦（江苏省首幢甲级智能大厦）、南京军区总院新病房大楼，不仅配备了大量先进的机电设备，而且配备了多项智能控制系统，是当时较为成功的智能化集成系统。
（三）根据整个社会经济的发展，智能建筑技术未来十年发展趋势可以概括为以下十三个方面：
1、智能建筑建设方法论研究
智能大厦的设计和建设是一项系统工程，急需创立方法论。智能大厦既然是一个智能化系统，可以、而且应当应用系统工程开发方法。如系统分析、系统设计、系统实施及安装调度，以及在系统分析、设计、实施过程中的支持环境等。智能大厦的系统集成已是目前研究的热点。
2、建立开放式的智能化建筑结构
智能建筑是一个动态的、发展的系统，在一个智能建筑的生命周期中，建筑结构具有最长的生命周期（约四十年）。一般的硬件和软件设备有5到7年的生命周期，而办公自动化系统仅有两至三年的生命周期。如果智能大厦系统做成开放式系统，它就能不断吸收新的技术，更新旧的设备，从而使整个智能化系统设施运行得更好。因此，智能建筑结构工程的研究引起了国内外专家的广泛关注，认为这些研究对于保证智能化技术在建筑中安全使用和正常运行，提高智能化设备的工作效率具有十分重要的作用。
3、多媒体技术的广泛应用
从文本文件和声音的传送到静止和动态图片传送，多媒体技术与通信技术日趋交叉一起，形成多媒体通信。与此同时要进行人机接口（多媒体终端）的设计、开发和应用。多媒体会议电视在智能大厦得到广泛应用。
4、互联网技术
未来互联网技术在智能建筑中的应用包括：
（1）采用开放的网络传输协议TCP/HTTP，用浏览器服务器体系结构取代客户/服务器模式，降低信息系统软硬件投资与维修成本，热性能不断提升。
（2）提高建筑物内员工的工作效率和管理质量，提高建筑物物业管理层的决策与全局事件协助处理的能力。以实现远程监控和操作，以及对综合信息数据库的访问。
（3）能够增强自动化控制系统（如防火系统）与信息系统（如办公自动化系统、物业管理系统）之间的信息与数据交换能力，与Internet可通过防火墙实现无缝连接。
（4）信息与控制系统集成可直接使用建筑物中的综合布线系统，网络互联与扩展很容易实现，且维护和培训工作量小。
5、网络控制技术
从现场控制总线走向控制网络是一个必然趋势。网络控制技术在智能建筑中应用包括：
（5）改善智能建筑内楼宇自控系统（BAS）、综合保安系统（SMS）、火灾报警（FAS）等异构网络环境的控制与联动结构。增强楼宇各实时监控计算机系统之间的互操作性与集成的相关信息。
（6）用控制网络的分布式和嵌入式智能化技术为楼宇管理自动化（BMS）提供新的管理模式。同时也为自动化管理提供大量的相关信息。
（7）利于智能化的控制管理系统选择客户机、图形服务器，以及嵌入式服务器的系统结构模式。通过控制网络通信实现数据管理与机电设备运行过程控制。
（8）利于信息网络的应用集成，智能建筑内的所有设备和安全监控信息均可以进入各种计算机平台和桌面系统，大大改进对智能建筑内监控信息的利用和共享“群体环境”的综合数据。以实现对智能建筑内的机电设备与安全报警管理的远程控制监控和数据采集。
6、智能卡技术
智能卡技术在智能建筑中的应用目前已较为成熟，主要有保安门警系统的应用、安保巡逻管理系统和应用、停车场付费与管理系统的应用、专业收费与管理系统的应用、商业收银系统的应用、人事考勤管理系统的应用。
7、流动办公技术
流动办公就是利用网络技术、通信技术以及可视化技术，向异地或移动的办公人员提高一个办公环境。移动办公技术是多项现代科技的综合。应用移动办公技术可以使在家或旅行途中的办公人员如同在自己的办公室里一样，可以随时随地进入公司是办公流程，及时处理文件和阅读资料，参加公司召开的电视会议，参与发言和讨论，甚至通过家庭智能化技术，远程操作办公室内的办公器材或遥控家中的设备。
8、家庭智能技术
通过家庭智能化技术，可以实现家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭安保装置通过家庭总线技术（HBS）连接到一个家庭智能化系统上，进行集中的或异地监视、控制和家庭事物管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。
家庭智能化技术提供的是一个家庭智能化系统构成的高度安全性、生活舒适性和通信快捷性的信息化与自动化居住空间，从而满足21世纪信息社会中人们追求快节奏的工作方式，以及与外部世界保持完全开放的生活环境的要求。
随着网络时代的到来，随着信息技术和传统家电制造技术的融合及技术进步，网络家电的发展将成为必然趋势，前景广阔。
网络家电产品概括起来，具有以下几个功能：
（1）通过远程电脑，或电话、手机，便可以对家中的电器进行操作。（2）通过远程电脑，可以查询到家中电器的工作状态。
（3）在家中，通过电冰箱，微波炉可以登陆到网上超市，进行电子购物。没有电脑也可实现这些功能。（4）家电网络升级，可以让用户花较少的钱，享受更多、更新的功能，更新的研究成果，通过网络，使自己家里的家用电器随着世界家电技术的进步，不断升级。
（5）数字、网络化技术使得每种家电都可以与其它家电进行数据交换，因此很容易实现集中控制。可以故障信息自诊断、自反馈并可以享受远程维护。
（6）可以根据主人的生活规律和生活习惯，通过自动起停、自动改变运转状态。还可以照看家人的生活情况。
9、无线局域网技术
无线局域网技术也称计算机无线技术，是90年代兴起的一项具有实用价值的新技术。该项新技术利用微波、激光、红外线作为传输媒介，摆脱了线缆端接的不可靠性，同时又可以满足计算机在一定范围内可以任意更换地理位置的需要，特别是无线局域网与移动通信和卫星通信的结合，将发挥更大的作用。因而其技术的发展正日益受到人们的关注和重视。
无线局域网技术在智能建筑中的应用：
（1）商业POS系统的应用：在智能建筑内的餐饮、娱乐、购物等商业POS机的无线局域网的连接。（2）信号转换器的应用：在智能建筑内可实现移动电话、传呼机信号转发的功能。（3）无线会议电视及视像信号的传输、交互和接入服务。
10、数据卫星通信技术
数据卫星由称为小型数据卫星站（VSAT:Very Small Aperture Terminals）。VSAT的出现，将通信终端延伸到办公室和家庭，其发展的本质是将通信卫星技术引向多功能、智能化、设备小型化，同时综合应用卫星多波束年覆盖、星载处理技术、地面蜂窝移动通信和计算机软件技术。在21世纪数据卫星通信技术的发展将会有新的飞跃。数据卫星通信技术在智能建筑中的应用：供Internet/Intranet网络的接入；供与ISDN网络的互联；提供专业局域网网络的接入，如证券、期货、银行；实现与移动通信系统的组合；实现远程多点电视会议；实现远程医疗和远程教学。
11、智能建筑的个性化设计
智能建筑是为了支持建筑内的所有活动，增强对使用变化的应变能力，并保证建筑空间的安全、健康和节能，智能建筑的基础和出发点在于结合每一个具体建筑的特征和性能，智能建筑的设计必须提倡个性化设计。个性化设计就是坚持以大系统、动态运行的角度进行建筑对象和使用对象的系统分析，针对特定建筑的具体需求，根据系统运行状态，深入到特定细节的设计。以大系统的角度进行个性化设计就是贴近环境条件的差异性，贴近用户能力的差异性，贴近应用需要的差异性，还要贴近管理的差异性，对不同管理模式采取不同设计，还应该细化到对同一幢建筑里不同功能区域的差异性。以动态运行的角度进行个性化设计就是研究实际运行的数量特征，不停留在一般的定性分析层面，立足最激烈的量的变化，也就是立足实际运行的离散性，注意把握无序状态和随意性。
12、智能建筑的节能
智能建筑应该强调节能，节约能源，不污染环境，保持生态平衡，才能体现出持续发展战略，在这个意义上智能建筑也一定是绿色的、生态的建筑。生态智能建筑就应该处理好人、建筑和自然三者之间的关系，它既要为人创造一个舒适的空间环境，同时又要保护好周围的大环境（自然环境）。这就要做到节能、自然通风、节水以及绿化四个方面。考虑到建筑的可持续发展和综合以往人们对IB的各种智商的评定，可以将所有的智能需求分成四类：单个用户的需求、机构的需求、当地环境的需求、全球的环境的要求。
13、智能建筑的绿色环保
绿色智能建筑就是基于“安全—舒适—方便—节能—环保”的原则下提出的。“节能”：智能居住小区为节省能源而在小区和居住建筑物中采用的各种措施，包括节电、节水（如二次循环水的利用等）、自然能源利用（太阳能取暖、风能利用和自然通风等）。为了使这些措施实施有效而采取的各种自动化、智能化的技术。“环保”：智能居住小区为保护周边环境而在小区和居住建筑物中所采取的各类措施，包括污水收集与排放、小区内外绿化保护、污染气体和噪声的隔离等。同时，为了使这些措施实施而采取各类自动化、智能化的技术。建造绿色智能建筑需要在以下五项原则下进行：（1）节约能源，减少建筑耗能
（2）设计结合气候，通过建筑形式和构件来改变室内外环境（3）能源、材料的循环
（4）尊重用户，体现使用者的愿望
（5）运用整体的设计观念来进行绿色建筑的设计和研究
也许不止以上十三个方面，由于智能建筑的发展是全方位的，这些看法谨供大家参考，错误之处请指正！
参考文献：
1、陆伟良.中外智能建筑发展动态及21世纪展望.智能建筑信息 2001年第6期
2、建设部科技委智能建筑技术开发推广中心.我国智能建筑的发展与对策的研究.智能建筑技术与应用
3、祝敬国.智能建筑要重视个性化设计.智能建筑技术与应用
4、陈振明.试论智能建筑与可持续发展.智能建筑技术与应用
智能家居控制系统展望 篇6
[关键词]智能电网；变电站；电力系统保护；配置；集中保护
[中图分类号]F407.61 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0395-02
随着现代技术的发展，智能变电站的应用逐渐增多。相对于传统的变电站，继电保护引用了许多新技术。与传统变电站相比，智能变电站的采样、跳闸把传统的电缆替换成光缆、把原来传输的模拟量和开关量电信号替换成经过数字编码的光信号，采样回路和跳闸回路得到了较为可靠的实时监视。笔者将对智能变电站继电保护配置进行展望和探讨，以期为同行提供参考。
一、智能变电站继电保护配置
在智能变电站继电保护配置方案中，把变电站设备分为过程层、变电站层独立配置主保护。这里需要区分的情况是一次设备本身就是智能设备，保护设备安装在智能设备的内部；如果是由老的设备改装而成，就要将保护、合并器和测控等功能就近安装于一次设备附近的汇控柜中，这种做法有利于简化设备的运行和维护。采样值和GOOSE都要通过全站统一以太网进行传输，全站统一采用IEEE1588对时，分布式保护间的数据同步并不依赖全站统一对时系统。智能变电站继电保护配置图如（图1）：
这种全站分布式配置方案有利于简化全站保护，使得保护控制等二次设备、被保护的二次设备之间的距离最短，不会发生由于跳闸、采样等通信链路不可靠造成保护功能失效的情况。
二、过程层
过程层继电保护主要配置是快速跳闸的主保护功能，如变压器差动、线路纵联保护和母线差动保护，后备保护功能被转移到变电站层的集中式保护装置当中。下面对具体保护来讨论保护的实现问题。
1、线路保护
过程层的线路保护配置是以纵联差动或纵联距离作为主保护，后备保护放置在集中式保护装置中。对于单断路器方式主接线，线路保护装置主要是通过主保护的光纤通信口和对侧线路保护装置进行通信，从而实现纵联保护的功能。如（图2）所示。
从纵联差动保护原理上来讲，保护装置不需要电压量的引入，但是对于特定的某些运行方式和特殊的保护原理应引入电压量。这时，电压量可以进行独立采样，把它接入主保护通信通道，与电流量共同完成同步采样。如果是同一条线路，2个开关电流也可以独立采样，由主保护通信口完成采样同步调整。
2、变压器保护、电抗器保护和母线保护
变压器保护装置过程层主要采用分布式配置，实现差动保护功能，后备保护采用集中式的安装。非电量保护要单独安装，通过电缆把它引入断路器跳闸中，与此同时，跳闸命令通过光缆引入采样、GOOSE的共同网络上。
电抗器保护和变压器保护的原理是相同的。
变电站内母线保护装置是按分布式设计的，每个间隔内的保护单独实现母线保护的功能，并且只跳本间隔的断路器。失灵保护则由集中保护完成。
3、采样同步方法
变电站内的变压器保护、母线保护可以看成一个多端的线路保护。采用线路保护的同步解决方案可以实现站内保护装置的同步采样。
为了简化设计，采用的是基于乒乓原理的同步技术。乒乓同步技术要求线路两端保护装置必须用相同的采样频率，独立的进行采样，并且要求两端收发的数据在通道中传输的时间必须完全相同。国内采用的基于乒乓原理的同步技术有采样数据修正法、采样时刻调整法2种。
为简化保护装置设计，把保护装置的同步分成3个步骤：
（1）把保护装置向光纤通道的数据发送中断、数据采样中断分开。对于传统保护的装置，二者是同一中断。如果是电子式互感器，数据采样发生在采集部分，数据发送在保护装置部分，可以测得两者的延时。
（2）调整两侧数据发送时刻。可以通过乒乓同步原理，采用采样时刻调整法，将两侧的数据发送中断进行同步，最后做到两侧保护装置发送数据的时刻完全一致。
（3）补偿发送时刻、采样延时。把两侧保护装置的数据发送时刻进行同步后，可以结合下图进行分析。在保护中，将保护定值通过光纤通道，发送到所有保护中，各侧保护装置综合所有的保护定值做相应的延迟，在这个过程中，能够进行数据同步，进行差动保护的计算（图3）。
4、分布式保护间通信
分布式保护通信可采用SDH系统，保护的通信设计成1个通信环。以下图为例，把一侧作为3/2主接线，另一侧作为单断路器主接线的线路保护（图4）。
在这个同步通信环中，主要有两种设计模式。
第一种模式，站内的同步通信只考虑同步用。在这种情况下，对同步通信的带宽要求降低。由于保护的采样值通过以太网传输数据，任何一个装置都可以从网上获取数据。这种模式是同步冗余设置。
第二种模式，除了完成同步功能外，还要进行采样值数据的传输。对一个母线上的最大间隔数需要进行考虑，在1ms内交换所有间隔数据。这种模式具备了数据传输、同步双重冗余的特性。
同步机制能够固定一个保护为主机，其他的保护顺次和它进行发送中断的同步。
3、变电站层继电保护
变电站层配置的是集中式后备保护，全站所有电压等级进行集中配置，集中式后备保护所采用的技术是自适应、在线实时自整定技术，还具备广域保护的接口，可以实现广域保护的功能，即双重化配置。
后备保护系统可以为本变电站元件提供近后备、开关失灵保护的功能，同时为相邻的变电站元件提供远后备保护的功能。因此，每个变电站的保护范围都分为两个部分：一个是远后备保护范围，主要包括直接出线的对端母线和与对端母线所连的所有线路；另一个是近后备保护范围，主要包括该变电站内所有母线以及直接出线。
独立的后备保护系统对本变电站元件的断路器状态信息、电压和电流信息、主保护动作信号进行采集，并对相邻变电站元件的断路器状态信息、故障方向信息和主保护动作信号进行接收。根据实时的信息，判别在远后备范围内元件的故障，同时做出最佳的跳闸策略。
此外，结合离线定值整定算法，根据运行方式的不同，可以预先确定几套定值整定方案。根据实时的电网参数，站内的集中保护装置确定系统运行在某种运行方式后，同时保护相应切换到预先设定的那一套定值区，这样可以优化保护动作性能。
对低频/低压减载、过负荷联切、备用自投装置等自动装置功能也可以进行集成。
4、结束语
笔者通过分析智能变电站特点，提出这样的全站保护配置方案：两层结构一层网络。将传统线路、母线保护、变压器进行统一设计，根据分布式保护的形式把它安装到智能一次设备中，大大简化保护类型，简化了保护运行维护的工作。与此同时，提出全站集中保护装置不必按照电压等级分开，全站集中配置，实现全站保护的配合。
参考文献
[1]李锋，谢俊，兰金波，夏玉裕，钱国明，智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J]，电力自动化设备，2012（2）
[2]谭志杰，智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J]，经营管理者，2012（12）
悬臂式巷道掘进机智能控制展望 篇7
关键词：悬臂式掘进机,智能控制,方向
有关的研究中指出:对于矿产资源丰富的国家而言, 矿山机械的现代化水平在很大程度上反应了整个国家的工业化水平。在国外, 电牵引采煤机凭借其优良的性能参数, 较高的自动化程度, 以及完善的检测保护功能而被广泛应用于矿山开采的实践活动当中。经过不断的努力, 当前国内矿山机械开采技术的发展已经开始逐步缩小与西方国家的差距。为了能够更好的应对在煤矿开采方面存在的挑战, 需要工作人员将相关机械设备的智能控制作为最关键性的发展方向之一, 采取各种措施与方法, 促进掘进机械的智能化发展。
1 悬臂式巷道掘进机智能控制发展成果分析
当前技术条件支持下, 世界范围内各个国家与地区使用掘进机进行掘进的巷道占巷道总长的比例不断提升, 基本达到了40~50%。特别是在对软岩巷道的掘进过程中, 悬臂式掘进机的应用是非常广泛的。同时, 中等硬度的半煤岩巷道掘进工作中应用悬臂式掘进机也有比较好的技术以及经济效果。在近年来的发展中, 悬臂式巷道掘进机的智能控制技术取得了相当显著的进步, 主要取得了以下几个方面的发展成果:
1.1 切割功率能力逐步提升
在当前技术条件支持下, 最大的悬臂式巷道掘进机自身重量达到160t以上, 正常运行状态下的切割功率达到430k W以上, 定位切割断面面积近30m�.在我国, 悬臂式巷道掘进机智能控制的发展也非常显著, 随着EBZ-260A、EBZ-260D等重型巷道掘进机的开发与应用, 国产巷道掘进机已经可支持对80MPa单位以上抗压强度岩体结构的切割作业。同时, 在自主研发巷道掘进机方面, 制造技术全面发展, 原材料以及零部件的加工获得了更加优越的国际协作条件, 对保障并提高主机质量水平起到了非常重要的作用。
1.2 PLC电控系统广泛应用
随着PLC可编程控制器下电控系统在悬臂式巷道掘进机中的应用不断发展与推广, 巷道掘进机控制技术及其可靠性均呈现出了相当显著的提升趋势。由于PLC技术支持下, 悬臂式巷道掘进机的体积明显减小, 运行功耗有所降低, 可靠性水平持续提升, 故而其运行性能更加理想。除此以外, 悬臂式巷道掘进机对各种恶劣环境条件的适应性也得到了明显的改善, 即便是在高温, 振动强烈, 以及冲击强烈的环境下, 悬臂式巷道掘进机也能够满足持续, 不间断运行的要求。同时, PLC技术支持下整个系统的编程难度较低, 维护方便, 有进一步应用的价值。
1.3 配套设备多样化发展
为了能够使悬臂式巷道掘进机的综合运行效能得到充分的发挥, 各个国家与地区都将综合采掘作业线配套设备的研究工作摆在了非常关键的位置上。为了合理缩短巷道掘进工作面的支护时间, 在中等稳定顶板条件下, 成功研制了一种全新的悬臂式半煤岩巷掘进机, 此类掘进机设备的可切割的煤岩单向抗压强度在小于110MPa范围内都可使用, 既适用于煤及半煤岩巷的掘进, 又适用于条件类似的其它矿山及工程巷道的掘进, 有非常好的推广性。
2 悬臂式巷道掘进机智能控制发展方向分析
2.1 断面成型控制技术
在巷道掘进过程当中, 对截割断面的成形控制有助于获得更加规整的断面形状, 满足精确的断面要求, 对于减少无用掘进以及填充工作量而言有重要价值, 是提高巷道掘进机综合运行性能的重要手段之一。当前, 国外已经成功研制出了一种能够对断面成型进行精确控制的掘进机设备, 通过对激光导向技术的应用, 将激光发生器悬挂在掘进机后面巷道顶部, 使激光束分裂形成两个垂直工作面, 由激光接收器在激光束面上捕捉激射光, 同时将信号传输至计算机终端进行处理, 远程操作下对掘进机标准位置下所对应的平行偏差以及推进方向下的角度偏差进行合理控制。以此为基础, 还可以通过引入三维比例显示器的方式, 配套光电传感器以及逻辑线路, 对巷道掘进中切割头的运行动作进行实时控制, 从而达到对断面成型情况进行控制的目的。
2.2 记忆截割控制基础
从悬臂式巷道掘进机智能控制的角度上来说, 典型的记忆截割技术是指在操作规程的要求下, 由掘进机操作人员先进行断面截割的循环作业, 然后在程序控制下, 使掘进机能够按照预先设置的操作轨迹进行断面截割作业。为了能够使这一过程中的截割质量得到更加有效的控制, 实现对截割轨迹的可视化处理 (兼顾对截割轨迹的模拟在再现) , 可尝试在智能控制系统中引入PLC技术以及建立在组态软件基础之上的触摸屏控制技术, 通过对断面截割轨迹的记忆与再现, 促进工作面掘进效率的提升, 同时达到控制巷道掘进成本的目的。
3 结束语
对于软岩巷道而言, 由于其工作面比较特殊, 故而对于掘进设备及其工作性能所提出的要求更加的严格。为此, 悬臂式巷道掘进机的智能控制发展必须引起各方人员的高度关注与重视。本文即尝试总结近年来国内外悬臂式巷道掘进机智能控制的发展成果, 并就其未来的发展方向进行了概括, 希望相关研究能够引起各方人员的高度关注与重视。
参考文献
[1]刘健, 刘泽功, 石必明等.低透气性突出煤层巷道快速掘进的试验研究[J].煤炭学报, 2007 (08) :827-831.
[2]吕有厂.穿层深孔控制爆破防治冲击型突出研究[J].采矿与安全工程学报, 2008 (03) :337-340.
[3]宗琦, 孟德君.煤系高岭土岩石巷道掘进爆破技术优化[J].岩土力学, 2004 (06) :984-987.
智能家居控制系统展望 篇8
1 TCSC与SVC交互影响概述
TCSC可以等效为在一定范围内连续变化的可变阻抗, 除了用来补偿线路电抗, 提高传输能力外, 还应用于抑制低频振荡和次同步谐振, 提高系统的静态和暂态稳定性。SVC主要功能是保证动态无功功率的快速调节, 并具有事故时的电压支持、维护电压水平、消除电压闪变和平息系统振荡等作用。
当TCSC和SVC同时投入系统联合运时, 其传统控制器设计不能保证系统实际运行的控制性能与闭环稳定性。单独设计效果良好的TCSC和SVC, 在联合运行时控制性能恶化, 由于强烈的负交互产生高频振荡, 所以有必要对两种FACTS装置进行协调设计。
2 智能控制方法
智能控制结合了人工智能理论, 具有自主学习能力, 适合处理非线性、不确定性问题。近年来, 其在电力系统中的应用得到重视并获得大量研究成果。
2.1 遗传算法。
遗传算法是一种基于自然选择和遗传机制的搜索算法, 其主要强调自适应迭代式随机化搜索。优点是可并行计算和强大的全局搜索能力, 缺点是计算时间长, 寻优速度慢, 局部搜素能力差等。
2.2 免疫算法。
免疫算法是通过借鉴生物免疫系统特征而形成的一种智能优化方法, 其利用自适应调节特征和抗体多样性来保持群体的多样性, 从而克服寻优过程过早收敛, 最终找到全局最优解。
2.3 模拟退火算法。
模拟退火算法作为一种随机的启发式搜索方法, 适用于处理非线性规划问题, 能以较大概率求得优化问题的全局最优解。优点是全局收敛性好, 缺点是所需间过长, 且随系统规模扩大及复杂性提高而增加。综上所述, 用于解决协调控制参数优化问题的智能算法都有各自的优势, 同时也存在不少问题。迄今为止, 没有一种通用的最优的求解算法在处理实际问题的时候, 需要考虑具体的情况, 选择适合的优化算法。
3 多目标粒子群优化算法 (MOPSO)
粒子群优化 (PSO) 算法是近年来出现的一种依赖经验参数少、收敛速度快的仿生智能优化算法, 具有良好的优化性能, 其操作原理简单、收敛速度快, 适合求解需要满足一定精度和速度要求的电力系统组合优化问题。其优点在于是算法简洁, 易于实现, 没有很多参数需要调整, 且不需要梯度信息, 非常适合工程应用。
MOPSO相对于其他算法具有原理简单, 编程容易实现等特点, 在收敛性和多样性上与其他几种典型优化算法相比都有较好的竞争力。
结束语
针对TCSC与SVC联合运行时的交互影响问题中的多目标特性, 采用多目标粒子群算法, 为优化目标函数提供了一种性能较好的算法。
参考文献
[1]刘兰霞.多目标粒子群优化算法研究[D].湘潭:湖南科技大学, 2010.
智能家居控制系统展望 篇9
关键词：智能建筑,系统集成,因特网,通信协议
1 引言
智能建筑是多学科和高新技术的巧妙集成。大量高新技术在此竞相应用,使得高层建筑不再是一个城市“孤岛”,而成为一个充满活力的、具有高工作效率的、有利于激发人们创造性的环境。
智能建筑主要考虑建筑物的结构和机电系统、通信系统、办公系统等,通过良好服务和物业管理,进行优化组合,来提供一个投资合理且高效、舒适、节能、便利的环境,更好地为进驻用户服务。
系统集成是智能大厦和智能小区的核心技术。智能建筑内的各个系统都不是完全独立的,各个系统通过计算机通信网络连接在一起,互相交换数据,共同管理大楼。而且,智能建筑的关键特征在于其智能化,智能化的实质是信息、资源和任务的综合共享与全局一体化的综合管理。可以这样说,没有系统集成的智能建筑就不是真正意义上的智能建筑。
所谓系统集成,根据国家《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2000)定义如下:它是将智能建筑内不同功能的智能化子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起,以实现信息综合、资源共享。智能建筑进行系统集成的主要目的是信息与资源共享、方便管理与决策、提高服务质量,其根本目的是营建一个安全、健康、高效、便利、节能、环保的建筑空间环境。
通过对楼宇自动化系统(BAS)、通信自动化系统(CAS/CNS)、办公自动化系统(OAS)三大智能化系统进行集成,将建筑智能化系统最终集成为真正意义上的智能建筑系统。建立应用于智能建筑的综合人机系统,以实现系统内各类信息资源高度共享,并在统一操作平台之下进行调度和利用,为进驻的智能建筑用户提供优质服务。
为了使楼宇自动化系统的集成技术不断向更高一层的智能建筑系统发展,也为了更好地把握楼宇自动化系统集成技术的发展方向,应对建筑智能化系统的集成技术进行研究。
2 以太网及TCP/IP协议已经构成集中智能和系统集成的基础
智能建筑系统尽管有其特殊性,但归根结底应该是计算机网络系统集成的重要组成部分,所以在讨论智能建筑系统集成技术发展展望时,不能脱离计算机网络及其系统集成的发展与展望。
随着因特网的普及,TCP/IP协议也得到了广泛应用。TCP/IP为Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写,译为“传输控制协议/因特网互联协议”,又名网络通讯协议,是Internet最基本的协议,也是Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP定义了电子设备如何连入因特网以及数据如何在它们之间传输。协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言,TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据均安全正确地传输到目的地为止。而IP是给因特网的每一台联网设备规定了一个地址。由于TCP/IP协议的开放性,它可以把现行的各种局域网互联,并统一地址规则、IP地址、域名的唯一性与高层协议标准化等,目前,TCP/IP协议已成为事实上的国际标准。
随着因特网技术的日益完善、普及和发展,人们已开始着手将其应用于构建企业集团内部的信息管理系统即企业内网(Intranet)中。它是一个使用与因特网同样技术的计算机网络,通常建立在一个企业或组织的内部,为其成员提供信息共享和交流等服务,例如万维网、文件传输、电子邮件等。可以说Intranet是Internet技术在企业内部的应用,它的核心技术是基于Web的计算技术。Intranet的基本思想是:在内部网络上采用TCP/IP作为通信协议,利用Internet的Web模型作为标准信息平台,同时建立防火墙把内部网和Internet分开。当然,Intranet并非一定要和Internet连接在一起,它完全可以自成一体作为一个独立的网络。一般来说,企业内网均采用统一的TCP/IP协议。利用企业内网,企业对内可以提供一个灵活、高效、宽松、可靠的办公环境,便于企业内部进行信息交流和共享,对外可以提供企业内网的一切商务活动,并开展以下一些基于标准的服务:文件共享、信息浏览、电子邮件、远程登录、文件传输、网络管理等,进而实现企业管理的科学化和自动化。
近年来,网络通信已从10Mbps(Mbps=Mbit/s即兆比特每秒,是Million bits per second的缩写,传输速率是指设备的数据交换能力,也叫“带宽”,单位是Mbps、100Mbps)发展到现在的1000Mbps。对于构成每一座智能建筑的因特网,全部采用TCP/IP协议的千兆位以太网已成为可能。现场总线技术的不断发展进一步促使以太网从管理层、控制层向现场层延伸。随着以太网技术的发展,在建筑自动化领域中也可能出现以太网一网到底,因特网与控制网融为一体的局面。
3 浏览器/服务器模式将成为建筑智能化系统集成的主要模式
由于个人计算机的普及和发展,使计算机网络的计算模式从大型机集中计算模式过渡到客户机/服务器计算模式。由于浏览器的创立和发展,使计算机网络技术的计算模式开始向浏览器/服务器模式转变。
3.1 浏览器/服务器模式
在计算机网络的初始阶段,通常采用大型计算机作为主机,众多的终端用户共享大型机的CPU资源和数据存储功能,这种模式称为“集中计算模式”或“分时共享模式”。这种模式的主要缺点是主机负担太重、设备昂贵,系统可靠性和可用性过分依赖于主机,系统功能扩展困难。随着个人计算机(PC)的普及和发展,客户机/服务器(C/S)计算模式逐步取代了集中计算模式。在C/S计算模式下,一个或多个的客户机与一个或多个服务器相连,组成一个“分布计算机系统”。在该计算模式下,其应用可以分为前端的客户机部分和后端的服务器部分。客户端负责与用户的交互、收集用户信息,还可以请求服务器完成大型计算机的应用,然后把服务器返回的结果提交给用户,因此,计算机模式优化了计算机网络的利用率。
3.2 中间件技术与产品将成为建筑智能化系统集成的桥梁
相对于传统的以大型计算机为中心的集中计算模式而言,C/S计算模式确实具有人所共知的优点。但在后来的发展过程中,C/S计算模式并没有导致大量的应用,其主要原因如下:缺乏必要的和有效的开发工具;应用于C/S计算模式的操作系统复杂多样;复杂多变的网络环境;数据分散处理带来的不一致性等。
这些问题实际上与用户的业务没有多大关系,但又必须很好地得到解决,只有这样才能清除妨碍C/S计算模式大量推广应用的障碍。解决问题的思路是将应用软件所面临的共性问题进行提炼、抽象,在操作系统之上形成一个“可复用的部分”,该部分构成一个加在客户机和服务器之间的中间件,它可以供应用软件重复使用。
通常所说的中间件技术,最基本的有通用网关接口(CGI)或应用程序编程接口(API)两种。API能够直接访问或调用外部程序来访问数据库,可以提供与数据库相关的超文本标记语言页面,或执行用户查询,同时将查询结果格式化成THML页面,并通过web服务器返给用户浏览器。GCI允许web服务器运行外部应用程序,并通过外部程序来访问数据库资源,以产生HTML文档,同时返回浏览器。CGI向用户提供一种与数据相连的简单方法。
中间件已成为智能建筑系统集成的桥梁,大大地提高了智能建筑系统集成技术的发展。
3.3 OPC技术及ODBC技术为建筑智能化系统集成开辟了新途径
网络互连的硬件设备已实现了标准化和商品化,所以在思考系统集成时,主要面临的问题是软件集成问题,即如何通过标准的通信协议达到互操作的目的。随着智能建筑的功能需求不断增长,使建筑内各种机电设备监控系统的种类不断扩大,它们可能采用不同的网络平台和不同的通信协议。在实现建筑智能化系统集成时,为了理想解决不同系统之间互联和互操作问题,可采用以下的技术手段:采用统一通信协议,实现系统的集成;采用协议转换,实现系统的集成;采用OPC技术,实现系统的集成;采用ODBC技术,实现系统的集成。
3.3.1 采用统一通信协议,实现系统的集成
建筑智能化系统属于多学科范畴,它涵盖了信息系统、自动控制和现代通信等领域。在通信协议方面,由于长时间没有建立统一的、国际性的标准通信协议,这种局面严重阻碍了智能建筑技术的发展及向深层次推广应用。1995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一个开放式标准通信协议———BACnet。由于BACnet的诞生,为智能建筑的系统集成开创了十分有利的局面。
3.3.2 采用协议转换,实现系统的集成
具有不同协议的网络互连,可以采用协议转换器。协议转换器通常分为专用的协议转换器和标准的协议转换器。专用协议转换器是指在两种协议之间采用专用的转换器进行协议转换,如果系统要连接多个不同类型的网络,则需要多个符合协议连接的转换器,其缺点是很明显的。标准协议转换器可连接到局域网上的任何站点,只需要使用简单的会话/传送协议,而所有协议转换器之间的通信,只使用同样的传送层协议和IP,就解决了互联网的匹配问题。不过,随着技术的发展和进步,协议转换器技术将逐步被OPC技术和ODBC技术所替代。
3.3.3 采用OPC技术,实现系统的集成
对象连接与嵌入(Object Linking and Embedding),简称OLE技术。OLE不仅是桌面应用程序集成,而且还定义和实现了一种允许应用程序作为软件“对象”(数据集合和操作数据的函数)彼此进行“连接”的机制,这种连接机制和协议称为组件对象模型(COM)。
OLE是用于应用程序之间数据交换及通信的协议,它允许应用程序链接到其他软件对象中。用于过程控制的OLE,称为OPC(OLE for Process Control),即用于过程控制的对象链接和嵌入。OPC重点用来解决应用软件与过程控制设备之间数据读取和写入的标准化及数据传输问题,它提供信息管理域应用软件与实时控制域进行数据传输的方法。当设备通过OPC互联时,图形化应用软件、趋势分析应用软件、报警应用软件等均应基于OPC标准。在统一的OPC环境下,各应用程序可以直接读取现场设备的数据,而不需要一个一个地编址专用的接口程序,各现场设备也可以直接与不同应用之间互联。
OPC的重要作用在于,它能使设备的软件标准化,使不同网络平台、不同通信协议、不同厂家的产品实现互连和互操作。OPC技术的完善和推广应用,为智能建筑系统在实时控制域和信息管理域之前实现集成创造了良好的软件环境。
3.3.4 采用ODBC技术,实现系统的集成
开放数据库互连(Open Database Connectivity,ODBC)是开放服务结构(WOSA,Windows Open Services Architecture)中有关数据库的一个组成部分,它建立了一组规范,并提供了一组对数据库访问的标准API(应用程序编程接口)。这些API利用SQL(结构化查询语言Structured Query Language,简称SQL)来完成其大部分任务。ODBC本身也提供了对SQL语言的支持,用户可以直接将SQL语句送给ODBC。开放数据库互连(ODBC)是数据库访问接口的标准。开放数据库互连定义了访问数据库API的一个规范,这些API独立于不同厂商的DBMS,也独立于具体的编程语言(但是Microsoft的ODBC文档是用C语言描述的,许多实际的ODBC驱动程序也是用C语言编写的)。ODBC规范后来被X/OPEN和ISO/IEC采纳,作为SQL标准的一部分。该技术标准已被世界上大多数的数据库厂商所接受。ODBC适应于各种数据库,与ODBC兼容的应用软件,通过结构化查询语言,可查询和修改不同类型的数据库和不同格式的文件。因此,ODBC向人们提供了一个开放的,向个人计算机、小型机、大型机数据库中存取数据的方法。系统开发者利用ODBC可开发出对于多个异种数据库进行并行访问的应用程序。现在,ODBC已成为客户端访问服务器数据库的API标准。对于任何支持ODBC技术规范的数据库,无论其类型如何,均能进行信息交换。显然,采用ODBC及其他开放式数据库技术实现系统集成,也是建筑智能化系统实现集成的重要方式。由于目前OPC技术比ODBC技术表现得更为成熟,产品也更多,所以如果将这两种技术进行融合与补偿,将会加快信息系统集成技术的发展。
对于智能建筑而言,要想使建筑智能化系统实现高度集成化,系统必须具备以下一些基本条件:计算机网络;计算机应用软件;机电设备单机及子系统智能化;系统集成技术等。当系统具备了这些基本条件后,才有可能真正实现建筑智能化系统的高度集成。近年来,由于因特网技术的发展及千兆位以太网的成功应用,建筑智能化系统具备了计算机网络化条件。由于单片机控制技术、现场总线技术的发展,使各种机电设备(或子系统)的智能化越来越高,这为其参与系统集成创造了极好的条件。系统的管理层与系统的控制层之间实现集成已成为大势所趋。随着OPC技术与ODBC技术的推广应用,这种集成将会逐步达到所谓的“无缝集成”的新高度。
参考文献
[1]王再英,韩养社,高虎贤.智能建筑—楼宇自动化系统原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
[2]曹晴峰.电气学科概论[M].北京:中国电力出版社,2014.
智能家居控制系统展望 篇10
将光电混合处理系统应用于机器人视觉目标识别,由于光计算具有并行、高速和大容量的特点,可提高机器人视觉系统的速度。国外已有将小型化光电混合处理系统安装于导弹头部的报道[1],这种军事应用的技术难度显然超过机器人视觉应用的技术难度。本文以联合变换相关器(JTC)光电混合处理系统的制作技术研究为主,并展望其在智能机器人领域中的应用。
本文推荐一种具有回旋结构的JTC[1],作为机器人视觉的硬件平台。该JTC选用液晶电视为空间光调制器(SLM)作为输入面,并用CCD作为平方律探测器件记录输入信号的联合变换功能谱,探测到的图形再通过SLM显示出来,并用CCD探测相关输出。该系统由于采用回旋结构长度大为缩短,如果能实现光源小型化[1],其体积能控制在较小范围内,且该系统输入面、谱面均可用计算机进行预处理。该JTC硬件结构应用于机器人视觉目标识别示意图如图1所示。上述JTC光电混合处理系统,和传统基于个人计算机的机器人视觉识别系统相比较,可以看作是一种经过JTC光计算扩充的个人计算机系统。
我们知道经典JTC可以实现光学相关,假设JTC的输入面上有参考图像函数y(x+d,y)和输入图像函数t(x-d,y),沿x轴分开2d距离,输入联合图像函数f(x,y)可表示为:
经变换透镜作傅里叶变换后在谱面上产生功率谱(JPS),功率谱经变换透镜作逆傅里叶变换后产生相关输出为:
(2)式右边3、4项是参考图像函数和输入图像函数的互相关项,正是识别所需要的信号。当参考图像和输入图像相同时,可以得到我们所需的相关输出信号。
2 光电混合处理系统的制作
光电混合处理系统的制作涉及光学信息处理、光电技术,数字图像处理硬件和软件方面较深厚的基础,本文探讨光电混合处理系统的制作,并展望了它在智能机器人领域的应用。
2.1 摄像、显示系统制作阶段
我们使用敏通黑白CCD、大恒彩色图像卡作为JTC摄像系统;使用最新matrox双头显卡、VGA显示器、空间光调制器(Casio液晶电视)作为JTC显示系统。
关于摄像装置的制作,采用两路视频输入,使用CCD1摄取目标图像,它将和预存在计算机中的库图参考图像(任选一幅)并排播放到显示器和SLM上共同构成联合变换图像,使用CCD2摄取功率谱图像和相关输出图像。为降低费用,选用了大恒彩色图像卡摄取黑白图像,数据的实时传送是该卡的突出特点。
关于显示装置的制作,我们采用matrox双头显卡,将CCD、图像卡摄取的图像同时播放到VGA显示器和空间光调制器上,空间光调制器可用Casio液晶电视通过抽出液晶屏改装而成,播放由软件操纵。
最新matrox双头显卡同时支持两台独立的显示器输出,包括VGA显示器、模拟或数字平板显示器、电视。可替代VGA-TV接口,且功能大为增强。JTC摄像、显示系统示意图见图2。
2.2 光计算系统制作及提高系统稳定性阶段
我们使用激光器、扩束镜、准直镜、空间光调制器(液晶电视SLM)、傅里叶变换透镜(FTL)、CCD2构成光计算系统见图3,它和计算机一起构成后台运算装置,以识别CCD1摄入的目标。选用直径为Φ100的FTL,激光光斑的大小可根据激光器功率控制在Φ50～Φ100,实验中采用HJ—2B型He_Ne激光器,无需外置电源,体积小巧。
空间光调制器工作面是从液晶电视中抽出的液晶屏,由于液晶屏的背光源特性,用经扩束准直后的激光照射该屏后可以看到CCD摄入的图像。SLM上输入图像和参考图像的大小和距离各约为激光光斑直径的1/5,距离不宜太近。
为缩短系统长度,采用回旋结构JTC,要得到稳定的信号,摄入的联合变换图像的中心,功率谱图像的中心,相关输出图像的中心应始终位于显示器和SLM的中间位置。这就要求切换前激光光斑的中心、联合变换图像(在SLM上)的中心、傅里叶变换透镜的中心和功率谱图像(在接收屏上)的中心连线与切换后激光光斑的中心、功率谱图像(在SLM上)的中心、傅里叶变换透镜的中心和相关输出图像(在接收屏上)的中心连线重合,并与SLM工作面、接收屏面垂直。
由于光计算是用光学硬件进行计算,每个光学器件都有6个自由度,且要求SLM上的整个图像面进行光计算,因此SLM面和接收屏面的微小变化,都将引起信息丢失,所以对实验调试的水平要求较高。要得到稳定的信号,实验台上最好不放置微机以减小振动;可采用针孔滤波器改善激光质量;采用虚物成像方法摄取谱面,以减小摄取接收屏而导致的信息丢失;并可适当采用离焦采集谱[3]的方法。
2.3 操纵软件的制作
JTC有独特的工作方式,采用VC++6.0编写相应软件。系统工作时,既要进行光计算,又要进行数字计算,两者用软件协调。本文研制一种全屏切换软件,其软件框图见图4,其中联合变换图像由CCD1摄取的目标图像和预存在计算机中的库图参考图像(任选一幅)并排播放到显示器和SLM上构成(见公式(1))。
在该JTC系统中,CCD1和CCD2的切换和各种预处理、编码算法的使用,在实验调试阶段,采用半自动方式(人工干预)实现,从而能分步进行实验调试;在实际使用阶段,采用全自动方式实现,以提高计算速度。
软件制作中,首先进行图像卡初始化,然后进行切换和算法编程,软件对硬件的操纵是通过动态链接库函数完成的,要注意图像格式匹配。
值得一提的是如果采用市场上价格较低的彩色图像卡,黑白CCD,要进行24位真彩色图像到灰度图像的转换。可以从彩色图像中取出R或G或B值,构成单色图像;也可按关系式Y=0.299R+0.587G+0.114B将彩色图像转化为灰度图像。转化后的灰度图像经过相应的灰度图象处理后,用Windows函数Setpixel播放到屏幕上;也可以创建灰度位图DIB播放到屏幕上;也可以将灰度位图DIB创建成GDI对象,选入内存后播放到屏幕上。
半自动播放时,通过将图像数据缓冲区指针设置为全局变量,可以根据仿真结果选用相应算法对摄入的联合变换图像、功率谱图像、相关输出图像进行编码、预处理或取阈,点击各菜单项能分步进行实验调试。
全自动播放时,采用多线程编程或计时器编程,联合变换图像、功率谱图像和相关输出图像能快速切换到屏幕上,由于光计算几乎不需要时间,系统识别速度较数字计算快,硬件成本也不是太高,这正是机器人视觉低成本、高计算速度所希望的。
3 光电混合处理系统在智能机器人领域中的应用展望
采用光电混合处理系统[5,6]利用光计算并行性的特点提高微机的实时计算能力;采用适当的照明技术,以得到易于处理的图像;采用光全息存储、光盘存储技术存储大量参考图像以增强微机的图像存储能力等都是光电混合处理系统在机器人领域中具有生命力的原因。
JTC可用于机器人零件识别和定位。一般所说的机器人视觉,大多数指与机器人配合操作的工业视觉系统,本文以此作为机器人视觉的定义[2]。JTC光电混合处理系统基于光计算速度快,可以摄入待识别目标后从库图中找出相应目标,也可以不断摄入目标与某幅库图参考图像匹配比较。该特性可用于智能机器人中需要图像高速匹配识别的场合见图1。例如,JTC可用于工业视觉系统以高速识别工业零件:在生产线上不断摄入待识别目标,从库图中找到相应零件,然后决定机械手的操作。库图可以是一幅、多幅或上百幅。识别的目的是为机器人提供是否操作或进行何种操作的信息,定位的目的是导引机器人手爪实时准确地夹取零件。
JTC光电混合处理中使用的光计算技术不仅在模式识别的场合得到应用,而且有人已将它应用于产品检测中,如进行光纤缺陷检测系统的研制等[3];当然也可用于工业零件缺陷检测。
可用JTC进行智能机器人制导,将摄入的目标与库存储的参考图像(可存储上百幅)逐一进行图像匹配,以识别机器人行走路线,有人曾用Vander Lugt相关器进行过相应研究,研制出小车制导系统见图5[4],当小车机动行驶时,计算机便把摄像机摄得的图像同全息存储器中存储的库图图像进行比较,一旦发现一幅熟悉的图像,便引导小车沿着事先规定的若干路径中的一条路径行驶,每条路径定义为从存储器中取出的一系列图像,实验者在存储器中存储了1000幅图像,他们发现仅需53幅图像便可引导小车穿过建筑物中的若干房间进行行驶。该技术对行走、避障机器人的研究具有积极意义。
如果用JTC替代VanderLugt相关器,采用回旋结构JTC;用计算机替代光全息存储器存储库图,本文构建简易小车制导JTC系统示意图见图6,该系统较图5的VanderLugt系统易于调整并且避免了匹配滤波器的综合,长度缩短,采用计算机存储库图技术成熟稳定(但存储的库图数量受到一定限制),将使系统稳定性、准确性提高,因而研制基于JTC的制导机器人无疑具有重要意义。
4 结论
JTC光电混合处理系统应用于机器人领域可以发挥光计算和电子计算的各自优势,可在机器人识别与定位、工业零件缺陷检测、机器人制导等领域探讨其应用背景。本文进行了机器人光电混合处理系统的前期制作。
参考文献
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[2]周远清，张再兴，等．智能机器人系统[M]．清华大学出版社，1989．
[3]刘卫，刘艳格，张以谟．联合变换相关器在光纤检测中离焦影响的讨论[J]．光学学报，2001，21(2)：181-185．
[4]陶世荃，王大勇，江竹青，等．光全息存储[M]．北京工业大学出版社，1998．
[5]谭铁牛．智能视觉监控研究进展[M]．科学出版社，2003．
智能家居控制系统展望 篇11
【关键词】电网;规划;关键技术;展望
引言
在一个城市中，电网使其硬性的指标考核，同时也对于生命的生产生活有着十分重要的影响。怎样才能够更好的强化城市电网的供电能力，提高供电的质量，以及实现电能以及企业之间的可持续发展，因此就必须要对城市的电网进行规划，以此来满足经济增长以及社会不断的发展对于电力的需求。然而，在目前阶段我国有些电力企业在城市的电网建设过程中，仅仅是考虑眼前的问题，却忽略了生态环节以及可持续发展等问题，从而也使电力企业的投入成本增加，造成了一定的经济损失以及资源的浪费。
1.关于城市电网规划过程中关键问题的研究
对于城市电网的规划，对于提高电网的供电能力以及提高电能的质量有着十分重要的意义。在城市的电网规划过程中，怎样预测电网的负载、电网的规划以及城市电网的规划经济评价和用户介入电网的管理等问题都是城市电网规划过程中所要面临的问题。所以，对于城市电网的规划项目当中，对于存在的问题进行研究分析是电网规划能够有序的运行重要保证，同时也是电力企业提高综合实力以及竞争力必经之路。
1.1对于城市电网的负载预测必须要加强，其负载的预测是电力系统的运作有着十分重要的作用。电网的负载预测具有着比较强的不可预见性，所以其预测的精确性也是很难得到保证的。在目前阶段，对于我国电网预测影响的因素比较多，其主要是负荷水平、气象条件、经济环境以及季节因素等，对于这些阻碍电网预测的因素，是可以根据电力企业的实际特点来采取周期性的榆次，并且以最大限度来保证预测的准确性，更好的为城市电网规划提出十分有力的科学决策。
1.2对与城市电网规划已经是电网规划的必要性，在电力系统中，电网规划的有效性以及可行性有着十分重要的影响。为了能够更好的保证城市的供电能力以及供电的质量，要尽可能的保证该城市多年后电网发展的经济学以及安全性，因此就必须要加强电网的规划，以此为电网的运行以及投资提供出最好的决策，从而也能够提高电网的运行的安全性，使电气企业的投资成本得到有效的降低。所以，电力企业的规划对城市电网规划项目的有效实施有着决定性的作用。
1.3对于电网规划的加强已经是成必然性的趋势，由于我国经济的不断发展，人民的生活水平也在不断的提高，因此对于电力的需求也是越来越严格。在我国国民经济中，电力是其基础部分，十分收到社会以及国际的关注。在最近的几年来，城市电力系统由于在不断的改革以及完善，电力企业对于项目的投资以及经济效益已经是越来越重视。所以，在城市的电网规划过程中，不仅仅是要考虑到社会的效益，同时还要考虑到一些其他的经济效益。但是，要想使电网项目的经济效益得到提高，必须要加强电网规划的经济评价，从而使电力企业的每个部门领导能够清楚的认识到企业发展的方向，从而能够正确的做出决策，使企业的综合实力能够得到提高。
2.对城市电网规划的方法研究
根据以上可知电网规划的项目，并且也能够看出城市电网项目的规划对于城市运行的重要作用，同时也是电网项目建设过程中有序的保证。
2.1在城市的电网规划过程中，其预测负荷的方法主要是对电网中的负载有着准确的预测，并且对于电网的正常运作也是有着十分重要的意义。可以针对电网项目的一些实际特点，从而来制定出短期、中期以及长期的预测年限，同时根据该城市的负荷资料进行结合，通过认真的分析来采取相应的方法进行负荷预测。首先就是对该地区长期规划图的使用性质来设置相应的密度负荷指数，并且采取目的指标的方法来对电网中的电力负荷进行有效的预测，从而得出未来该城市用电量以及负荷的总数。其次就是通过采取数学的模式，并且根据长期电力以及负荷作为目标，同时对历史电脑了以及负荷中间相结合进行预测。最后就是根据预测的结果以及负荷的总数，通过采取远大近小的原则，来预测出近期比较准确的电力以及负荷量。与此同时，通过对这一期间的土地实用性来对负荷分布的情况近小预测。
2.2在进行城市电网规划项目的过程中，电网进行规划的方式能够在一定的程度上提供比较优质的决策，进一步的促进电力系统在运行过程中的安全性，所以要进一步对电网规划的研究力度进行不断的加强。在以前的电网规划工作中，一般都是规划的人员根据以往的经营，在很多的待定方案当中来选贼技术性以及经济性比较强的方案，对于这样的做法是存在着一定的经验型，但是却缺少着客观的判断，对于电网规划项目顺利完成是十分不利的。在电网的规划过程中，是可以采用数学优化模型的方法来满足电力系统的而要求，同时也能够选定最佳的规划方案。在规划过程中的决策变量、目标函数以及运行变量之间的关系，从而结合整个电力系统的运行性能的指标，进而科学的选择线路，并且得出相关的结论。
2.3尘世电网的规划项目中，其经济评价的方法主要是根据我国的相关标准来对电网过后过程中做出正确的经济评价。并且冲盈利的能力、财务生产的能力以及偿债能力等进行分析，从而能够更好的计算出电网项目中内部的经济收益、测算项目偿还贷款的能力以及投资回收的能力，同时还分析了电网项目爱中是否有着足够的现金流量来维持系统的正常运行。根据以上的分析，可以更好的做出科学的评价对电网规划的可行性以及经济学。
3.研究以及展望
在传统的电网规划过程中，其经济的评价主要是在技术确定可以选用的规范方案之后，在根据经济上对其进行评价。其实际就是电网规划的评价应该要贯穿在整个电网规划的始终，在电网的规划过程中其很多阶段的决策都是需要技术以及经济的相结合。对于造成先技术后决策的主要原因有两方面，第一方面就是以往内目前做电网规划的人员多数都是技术出身，并不具备着相关的经济评价知识，从而没有办法完成这项工作。第二个方面就是由于电网企业的运作模式以及产权结构等方面，使电力企业本身没有了积极性去做好相关的经济评价。但是，由于电网企业的不断改革，电网的企业成为了自负盈亏的企业之后，必然会对这个问题进行考虑。收益以，在以后的电网规划中经济的评价将会滲透到规划过程中的每个过程，从而真正的做到经济以及技术的最好结合。
结束语
根据以上内容可知，对于城市的正常运转和城市电网规划关键的问题有着重要的关系。所以，在城市的电网规划过程中他，规划的人员必须要不断的提高自身的专业水平，并且还全心全意的投入到电网的规划工作中。以此来保证规划的科学性以及准确性，从而也能够更好的促进我国电网事业的不断发展。
参考文献
物联网在智能家居领域应用展望 篇12
物联网是当前国际上备受关注、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。物联网 (The Internet of Things) 概念的提出被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮, 受到各国政府、企业和学术界的重视, 美国、欧盟、日本等国家甚至将其纳入国家和区域信息化战略。
1999年美国麻省理工学院 (MIT) 首次提出物联网的概念, 国际电信联盟 (ITU) 在2005年的年度报告中对概念的涵义进行了扩展。简而言之, 物联网是在计算机互联网的基础上, 利用RFID、无线数据通信等技术, 构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。物联网通过射频识别 (RFID) 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备, 按约定的协议, 把任何物品与互联网连接起来, 进行信息交换和通讯, 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的特征。
“全面感知”是指利用射频识别 (RFID) 、二维码、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量的技术手段随时随地对物体进行信息采集和获取;“可靠传送”是指通过各种通信网络与互联网的融合, 将物体 (Things) 接入信息网络, 随时随地进行可靠的信息交互和共享;“智能处理”是指利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术, 对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析处理, 提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力, 实现智能化的决策和控制。
2物联网的体系架构
现阶段物联网的应用是零散的, 还远未形成规模。为了突破应用规模化的障碍, 驱动物联网产业由启动期走向成长期, 整个产业链需要对技术及应用形成系统的、一致的认识, 迫切需要建立一套标准的、开放的、可扩展的物联网体系架构。
业内普遍认为物联网可划分为一个由感知层、网络层和应用层组成的三层体系, 如图1所示。
感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器和M2M终端、传感器网络和传感器网关等。这一层次要解决的重点问题是感知和识别物体, 采集和捕获信息。感知层要突破的方向是具备更敏感、更全面的感知能力, 解决低功耗、小型化和低成本的问题。
网络层首先包括各种通信网络与互联网形成的融合网络, 这被普遍认为是最成熟的部分;除此之外还包括物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分。也就是说网络层不但要具备网络运营的能力, 还要提升信息运营的能力, 如对样本库和算法库的部署等。网络层是物联网成为普遍服务的基础设施, 有待突破的方向是向下与感知层的结合, 向上与应用层的结合。
应用层是将物联网技术与行业专业技术相结合, 实现广泛智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合, 对国民经济和社会发展具有广泛影响。应用层的关键问题在于信息的社会化共享, 以及信息安全的保障。三层协同工作算法的发展也是一个重要方向, 能够显著提升物联网应用的智能化水平。
3物联网的发展前景
美国权威咨询机构forrester预测, 到2020年, 世界上物物互联的业务, 跟人与人通信的业务相比, 将达到3 0:1, 仅仅是在智能电网和机场防入侵系统方面的市场就有上千亿元。
自1999年中国科学院首次提出物联网的概念已过去10年时间, 在这1 0年中, 中国物联网的发展已经历了“培育期”和“初创期”两个时期, 目前开始进入“成长期”, 良好的政策环境继续推动着物联网稳步向前发展着。各大运营商、设备厂家纷纷提出了独立的解决方案, 这些融合应用方案涉及农业、交通、水利、环保、医疗等10多个行业, 进一步推动了物联网技术的落地。
据权威机构预测, 预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上, 我国传感器市场的增长率超过15%, 预计2009年为430亿元。2035年前后, 我国的传感网终端将达到数千亿个;到2050年, 传感器将在生活中无处不在。
4物联网在智能家居领域的应用
物联网作为一个应用概念, 把传统网络的概念扩展到更为宽广的领域, 从而产生了惊人的应用可能。这些新的应用深入到人们生活的方方面面, 并为人类生产和生活带来诸多好处。例如在工业方面可以提升效率、降低成本、提高自动化率、环保节能、安全可靠。在生活方面, 可以为人们提供更加方便快捷、灵活、丰富多样、个性化的业务体验。另外, 在提升国家和地区的竞争力、促进经济增长等方面也将发挥十分重要的作用。随着微电子技术、传感器技术、通信与网络技术、软件及信息处理技术的迅猛发展, 物联网技术不断成熟, 得到越来越广泛的应用。
从物联网在全球的发展情况来看, 其自身发展与社会整体信息发展水平以及人们的接受程度息息相关。从服务内容和服务对象角度, 物联网可以分为三大类:1、行业/企业应用;2、公共服务;3、大众服务;从应用的末端感知的核心技术角度, 可以分为以下三大类:1、基于传感器的应用;2、基于RFID的应用;3、基于M2M的应用。在我国, 物联网的发展主要集中在电力、交通、金融、物流、石油、电梯等行业, 近几年, 在家居安防和环境保护中的应用也逐渐发展起来。另外, 由于中国城市居家养老、护理服务的潜在市场相当大, 日后, 物联网在健康医疗方面的应用也会越来越受到重视。
基于移动网络的物联网相比固定网络更有竞争优势, 而目前移动运营商的物联网拓展更多集中在行业应用方面。面对庞大的家庭市场, 物联网也有很大的市场空间, 用户也需要适合家庭的物联网应用和业务, 相对行业应用而言, 社区、家庭和个人领域拥有更大的用户群。
目前, 我国已将建设智能化小康示范小区列入国家重点发展方向。按照国家建设部计划, 年以上的新房就具有一定的“智能型家居”功能。我国目前有高档收入家庭万, 其他城镇家庭万。有数据显示, 在年家庭市场传感网终端需求约达万户, 按平均每2010 60%1400 156002010 2500户投资元计, 市场规模达亿元。由以上数据可见, 智能家居业务为中国通信运营商进一步挖掘家庭应用市场提供了增长的空间。1000 250
下面列举智能家居的具体应用场景, 来体验一下物联网智能家居服务可以给人们的生活带来怎样的便捷:用户在下班回家的路上即可用手机启动“下班”业务流程, 将热水器和空调调节到预订的温度, 并检测冰箱内的食物容量, 如不足则通过网络下订单要求超市按照当天的菜谱送货, 场景示意图如图2所示。
以上只是智能家居的一个典型应用场景。智能家居实际上是一个互联的生态系统, 所有的设备都共同处于网络之中, 并且与外部参与者 (如医院、消防局、保险公司) 成为一体。除了更为方便快捷的家居服务, 智能家居还能提供以下服务:
1、智能计量:对能源消耗 (如照明, HVACR系统) 进行远程控制和管理;
2、老人或残疾人的紧急按钮:当摁下的时候医院将收到报警;
3、智能保险:保险公司调查家庭状况, 自动为客户量身定做保险险种;
4、智能设备:“可以说话”的设备在某些指标处于安全水准以下时发送警报 (例如, 电子冰箱就能指出该买什么) ;
5、火警或医院连接:家庭防火器直接与消防局通信, 救护数据也被实时传输到医院;
6、防盗系统/远程控制:通过录像监管注册系统进行远程监控, 自动拉响警报。
如图3所示, 通过物联网而实现的以上服务内容若能成功落地、顺利开展, 将在很大程度上提高人们日常生活的安全管控能力, 改善居民生活水平。如果能够有效解决布设成本, 特别是在一般家庭中的布设成本问题, 物联网在智能家居领域的应用前景相当光明。
5结论
“物联网”被称为继计算机、互联网之后, 世界信息产业的第三次浪潮。业内专家认为, 物联网一方面可以提高经济效益, 大大节约成本;另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。从以上内容中可以看到, 物联网将是未来网络的一种发展趋势, 作为其家庭应用分支, 物联网在智能家居领域的应用前景非常光明, 市场潜力巨大。
作为一种产品, 物联网智能家居服务以实现“智慧家居”为目标, 以不同家庭的多元化需求为导向, 重点突出日常家居智能化、安全化和快捷化。在其发展初期, 可以家庭安防、家庭关爱等为主要切入点, 集众家之力发掘需求, 培养用户使用习惯, 培育物联网家庭市场, 使得该领域的市场逐渐成熟起来。目前该类产品主要包括宜居通、关爱通、爱贝通等针对性较强的信息化产品。这类业务的推广情况可以为智能家居的顺利开展提供经验参考。我们有理由相信, 物联网智能家居业务将在不久的将来进入千家万户, 为人们的日常生活带来全方面的改变与提升。
参考文献
[1]Frank H.P.Fitzek.1, Stephan Rein.Convergence of Mobile Devices and Wireless Sensor Networks.
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