智能化控制系统范文

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1 概要

压缩机在现场生产运行中通过控制系统来进行机组性能的监测和调节，根据用户的工况条件，满足用户的生产需求。试车台控制系统有如下特点：

首先，齿轮压缩机的试车台控制系统中，虽然有六个试车台位，但只采用了一套控制系统来完成全部六个试车台位的控制内容。因为，在实际试车过程中， 六个台位的机组，不会有个或两个以上同时进行试车试验，试车台的控制系统，只要能完成一台压缩机的控制试验内容即可。

其次，因为压缩机的种类很多，每台压缩机的测点内容、试验内容不同， 要测试试车机组的全面性能指标，完成压缩机试验站产品试验提供在线监测、工况调节、辅机设备控制和试验数据分析处理及存储等功能，这样就需要，我们在进行控制系统设计的时候，在考虑控制系统的容量和测量内容方面，满足机组的最大化要求。即控制系统的控制设计，按最多测点，最高要求，最全面试车方案进行设计。必须要求控制测点完整，全面。试车台的控制系统才能更加完整，可靠。

第三，控制系统的测点选择问题，因为控制系统虽然按最大化要求进行设计，但不同的机组的检测内容不同，这样，每次进行机组试车之前，就必须要进行选择，不同的机组，不同的工况条件，选择不同的试验内容。以保证试验内容清晰，有条理。

第四，整个试车台系统，有好多共用的设备和测量内容，如油站，冷却水站，大气压力，温度，湿度等。这些部分作用每台机组都需要用的共用测点，不参与机组测点筛选，直接进入控制系统。

在试车台控制系统中，当一台机组试车的时候，在其它的控制台位上，还可以进行机组的安装，拆卸和检查工作，能够满足试车台台位的通用性和方便快捷性。

试车台机组的控制系统采用上下位机相结合的控制模式，运用中控室信号选通柜实现信号选通，满足了在产品试验站上一套系统可以对应试验站6个台位中任意一个台位上进行产品性能试验的要求。采用分散式采集、集中控制的系统结构，将均在同一硬件和软件平台的气动性能试验、机械运转试验和各工艺系统的辅机操作控制装置互联成一个整体，把设备控制、数据采集和处理有机地结合起来。而各试车台位的公用测点，如空气温度，油站信号，高低压控制测点等，不通过现场转接柜和选通柜，直接进入PLC控制系统进行控制检测。

2 试车台控制系统结构

本系统由信号采集箱、现场信号转接柜、中控室信号选通柜、PLC控制系统、振动分析系统、操作N站、信号传送电缆等组成，见试车台控制系统结构图：

现场设有机组试车信号的移动信号采集箱23个，大气参数信号采集箱1个，水站信号采集箱1个，采集箱内均包含信号传送、调理及变送单元；现场固定转接柜6个；中控室信号自动选通柜6个；PLC控制柜2个；振动分析系统柜1个；操作站1套；传输电缆1套。

齿轮试车台共有6个试车台位，按每个台位最大200个测点计算、加上油、水、电等辅机测点回路总数在1500点以上。会使系统投资成本大幅度增加（PLC的I/O模块、振动监控系统等数量均为6套）。而多台位试车台智能化控制系统研究，大大节省了5套控制系统的成本和5套振动位移振动监控系统的成本。多台位试车台智能化控制系统采用一套PLC系统对六个试车台位的信号和执行机构进行数据采集和控制，通过对6个台位的选通，只需将某一个正在开车的台位信号测点传入PLC即可，不但大大降低了设备投资和制作难度，而且减少了复杂线路的相互干扰，使整套系统可靠性、易维护性大大增加。

3 试车台控制系统功能

多台位试车台智能化控制系统的核心部分是PLC，系统结构采用类似DCS系统的特点形式，即分布式数据采集、信号集中控制的形式，与CAN总线系统相比，具有现场采集设备成本低廉、故障率极低、各路通道互不影响、安全可靠等一系列优点，绝不会出现现场与中控室通信中断、全部试车信号均不能上传的问题。本系统中即使个别测点回路出现问题，也不影响其它测点的采集，使试车效率、成功率极大提高。

多台位试车台智能化控制系统，现场信号转接柜和中控室信号选通柜内部设备采用模块化设计，各个模块具有统一的电路结构，互换性极强，完全通用，通过互换更容易查找故障，仪表工就能胜任维修工作。同时模块采用低功耗、高可靠元器件使得系统使用寿命有效延长。另外由于通用性强所以备件类型很少，可有效降低日后的维护成本。

多台位试车台智能化控制系统中的信号采集箱内部装有信号便送器，将各种物理变量转变成4-20mA标准电信号，整个信号传输通路传递的均为标准信号，这样一来提高了信号线路的抗干扰性，二来统一了回路结构，能够采用同一规格的信号传输器材，有利于故障判断和日常维护。

选通柜设有远方PLC/本地控制选择开关，可实现上位机选通操作。系统的模块数和通道数均设计了20%余量，扩展或临时更换信号通道均不成问题。由于试车台现场空间有限，现场转接柜设计为低矮结构，有利于压缩机吊装拆解，同时不阻碍望视线。

测控系统是为机械在产品试验站进行气动性能试验和机械运转试验。转试验主要检测压缩机在常压和抽真空条件下，各轴承的温度、振动、位移和键相位等，现场传感器数据经现场移动采集箱，连到机组旁对应的现场信号转接柜，经信号转接柜送到中控室信号选通柜，经过选通柜将某一个正在开车的台位信号测点传入PLC控制系统，最后通过上位机系统对数据进行显示、分析和处理。气动性能试验主要检测压缩机开式条件下和单缸两段闭式条件下的气动性能试验时，各段进出口气体的压力、温度、流量，各级气体冷却器进水流量、回水温度，机壳温度等。现场传感器数据经移动采集箱，连到机组旁对应的现场信号转接柜，经信号转接柜送到中控室信号选通柜，经过选通柜将某一个正在开车的台位信号测点传入PLC控制系统，最后通过上位机系统对数据进行显示、分析和处理。

对工艺系统中的油泵、水泵、加热器、阀门等辅助设备及其他调节装置进行满足试车工艺要求的实时控制，并能在计算机屏幕上进行工况的调节，并对调节和控制过程进行实时的跟踪显示（如在气动性能测试室内，根据计算机屏幕显示的压缩机性能参数，点动控制电动阀门的阀门位置进行工况调节，并显示阀位开度）。

4 总结

压缩机试车台控制系统的设计具有重大的意义，它进一步推进了压缩机组试车试验的发展，同时试车台建立在制造车间厂房内部，压缩机的试车试验在制造车间内部试车台上完成，避免了直接运往用户现场后存在故障问题的风险。通过在试车台上进行设备试验，这样就可以开展许多的故障模拟等试验内容，避免了在用户现场的实际运转后才能发现的问题和不足。

实践证明，多台位试车台智能化控制系统在我集团齿轮公司运转以来，系统性能可靠，操作方便，智能化程度高等优点。多台位试车台智能化控制系统的成功研制，对增加我集团自主研制试车台项目具有重大意义。

参考文献：

[1]程周.可编程序控制器技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.

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1 前言

人类社会与科学技术正在迅速发展，以网络化和数字化为基础的智能化平台进入人们的生活当中，社会上出现了智能化汽车、智能化机器人、智能化仪表等诸多不同程度的智能化产品，且以迅猛之势发展壮大。20世纪70年代末，家庭智能控制系统开始出现，经过10多年的技术完善，家庭智能控制系统于20世纪80年代进入各个国家并逐步发展起来。

2 家庭智能控制系统

家庭智能控制网络是信息技术领域中的研究热点，其在社会生活中的普及应用能够有效提高人们的生活质量和生活水平。网络数据终端是综合自动控制技术、通讯与网络技术、智能化技术和计算机技术的智能化一体设备。通过布线网络将网络数据终端与中央控制计算机相连接，在监控中心对网络终端进行管理和监控工作，建立相关数据库以保存用户数据。以网络数据终端为基础的智能控制系统是实现小区或家庭智能化管理的有效模式之一，通过智能控制系统可实现住宅楼宇的紧急求助、灾难报警、防盗报警、家用电器控制和水电气暖远程抄收等，其中计算机网络是构成整个家庭设备的重要管理控制系统。

3 家庭智能化控制系统的组网方式

组网方式可分为有线组网和无线组网两大类。

3.1 有线组网

3.1.1 以太网

以太网是现阶段局域网络应用最广的传输方式，通过传输设备和双绞线实现基带传输，以100M/1000M进行网络传输。现阶段的局域网均采用以太网进行数据传输，许多大型网络系统中的子网也组构为以太网。以太网在日常生活工作中应用十分广泛，家庭内部网及办公室自动化等各类应用均采用以太网进行数据传输。

3.1.2 有线电视

现阶段的有线电视数据通讯是以同轴电缆为基础的共享式数据系统，通过CABLE MODEM和ASK/FSK进行数据的传输工作，其中ASK/FSK传输速度较慢，适用于数据传输量少的控制系统，而CABLE MODEM则适用于各项数据传输，无限制性。

3.1.3 ISDN和ADSL

电信系统通过ADSL与ISDN技术，将话音、数据、传真等多项服务技术综合在一根电话线上进行。其中ISDN通过2B+D技术，将2路数据信号或电话的传输设置在一根电话线上，其最高传输速率为128K。ADSL技术更为先进，通过非对称传输技术为电话信道提供数据通讯，数据传输可达上行1M，下行7M。通过不间断的连接ADSL与ISDN技术，可实现系统的数据传输，具有较高的传输速率、传输性能和实用性，能够理想的运用于住宅小区的智能控制系统。

3.1.4 专用网络

专用网络是指运用于专业楼宇控制系统及智能大厦的通讯网络方式，例如CEBus和LonWorks等。此类操作系统含有整套关于控制系统的通讯控制规范。20世纪90年代楼宇控制技术的迅速兴起促进了此类技术的快速发展，现已得到广泛运用。

3.2 无线组网

无线组网技术主要为蓝牙技术（BlueTooth）、家庭电话线网络联盟技术（HomePAN）和有家庭射频技术（HomeRF）等。

3.2.1 蓝牙技术（BlueTooth）

蓝牙技术以近距离和无限连接为基础，是一种低成本的无线数据通信规范，具有开放性的特点，能够在固定设备与移动设备间建立起特殊的连接环境。蓝牙系统的应用可以省去繁琐的通讯电缆，通过无线建立起数据的传输工作，日常生活中的台式电脑、打印机、传真机、游戏操作杆和键盘等其他数字设备均可加入蓝牙系统。

3.2.3 家庭电话线网络联盟技术（HomePAN）

HomePAN是指通过现有的电话线，进行快速组网，以完成系统信息化与智能化的建设。此技术采用频分复用原理，在2芯电话线缆的基础上，通过频率将数据与声音分离，高频传输数字信号，以保证同一根线路传输数据与声音而互不干扰。此类技术广泛运用于各个中小型企业，例如生活小区的信息化、智能化建设和宾馆、酒店。

3.2.2 家庭射频技术（HomeRF）

HomeRF技术是无线局域网技术（WLAN）与无绳电话技术（DECT）共同融合所发展出来的新兴技术。无线局域网IEEE802.11采用CSMA/MA方式，适合于数据业务的传输；DECT使用TDMA方式（时分多路复用），适合于话音通信的传输。通过融合无线局域网技术和无绳电话技术，构成HomeRF的共享无线应用协议（SWAP）。SWAP使用TDM+CSMA/MA方式，能够适用于数据和话音传输业务，且针对性的优化为家庭小型网络。HomeRF能够实现家用电器设备间的数据和话音传送功能，可交互性连接互联网和公众交换电话网（PSTN）进行操作。

综上所述，随着科学技术的不断发展和完善，家庭智能控制系统得到更好的发展，为人们提供了更为舒适、安全、便利的日常生活环境。同时，新型家庭智能控制系统的应用具有价格低、性能高、实用性强的优点，大大提高了建筑开发商及广大用户的兴趣，积极的推动了家居环境的现代化建设。

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中图分类号：S625.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0026-03

1 绪 论

1.1 选题的背景和意义

现代温室极大地促进了设施农业的总体发展水平。随着大棚技术遍及范围越来越广，大棚数量也不断增多，因此如何更好地控制大棚内的环境便成为人们喜欢研究的一个新课题。传统的温度控制方法是把温度计挂在温室大棚内来获取里面的实际温度，而后依据测得的温度与标准温度相比较，看温度是否合适。这种方法不但必须人工来完成，而且效率也很低。况且照目前的实际情况，传统的温度控制方法就更加不可行。这些问题致使我国农业生产的效益很低，因此，智能化温室控制系统的研究显得至关重要。它能在生产成本很低的情况下给作物生长创造一个最佳的环境条件，有利于我国农业的快速发展。

1.2 国内外研究现状和发展趋势

温室栽培技术起源于我国，但我国的温室技术发展非常缓慢，到20世纪60年代仍然处在很低的生产水平。传统温室以塑料大棚、日光温室为主，这类温室成本低效益好，但设备相对简陋、环境调控能力差。

随着单片机技术和传感器的发展，逐步兴起了一种有利于资源节约的高效设施技术的智能温室控制系统。特别是随着20世纪70年代微型计算机的诞生，更使温室环境控制技术有了天翻地覆的变化。至20世纪80年代，以微型计算机为核心的温室智能控制系统在国外一些国家已经向完全自动化、无人化的方向发展。

总之，我国的智能温室控制系统研发较晚，全面的环境控制技术研发才刚开始。同国外先进化的水平比较，还滞留在初级阶段。

1.3 主要的研究内容

本设计主要完成了三方面的工作：

①确定整体的设计方案；

②是设计传感器的软硬件系统；

③是设计单片机及通信接口。

本文针对温室内存在的诸多相互影响和制约的因素，设计出了基于单片机AT89S52的智能化温室控制系统。该系统融合了信息采集技术、信息传输技术、信息存储技术及信息处理技术，可以对农作物的生长情况做到全面、实时监测，实现了温室环境检测智能化。

2 智能化温室控制系统的整体设计及相关技术研究

在外界环境中，温度作为影响植物生长环境的主要因素，植物在在生长过程中的一切生物化学作用，都应该在适宜温度条件下进行，温度因素在空间上随着纬度和海拔的变化而变化，在时间上会由于四季及昼夜的改变而变化，不同品种的农作物对环境温度的要求也有所不同，相同品种处在不同生长阶段农作物对温度亦有不同的要求，因而智能化温室控制系统的设计就显得尤为重要。

2.1 系统功能设计

智能化温室控制系统的主要功能有以下几方面：

①首先系统要实现对室内温度参数的实时采集；

②系统采用RS-232串行通讯方式，使得通信系统具有较高的可靠性和灵敏度、较好的实时性和较强的抗干扰能力；

③系统设备能够实现存储、远程通信等功能；

④在温度超限时实现报警；

⑤系统能够实现长时间测量数据并记录。

2.2 系统设计原则

温室控制系统的设计应保证系统具有可靠性、易于操作、高性价比等优点。

2.2.1 可靠性

在实际应用中，系统的可靠性是实际应用的前提，设计时提高系统的可靠性一般从以下几个方面着手：选用性能较好的元器件；在设计电路板时不要胡乱布线且接地处设计要合理；要在容易受干扰的地方采取适当的抗干扰措施来保证系统的可靠性。

2.2.2 易于操作

系统操作和维护方便在设计系统时，应想办法尽量将复杂的操作内置化，这样能方便不同阶层的人使用。

2.2.3 高性价比

系统控制芯片为单片机，单片机不仅体积小、功耗低，其最大的优势是其性价比高。性价比是决定单片机是否能够广泛使用的一个极为关键的因素。

2.3 系统设计方案

温室控制系统单片机为控制核心，其中测量温度采用DS18B20温度传感器作为测量元件，构成了智能温度控制系统。温室控制系统具有温度测量电路、数据的存储及显示电路，语音报警电路等。系统设计方案，如图1所示。

3 硬件设计

本系统是以单片机为核心，它可以完成温湿度的采集、处理、显示并自动控制等功能。其硬件电路由温湿度传感器、RS-232串口通信、单片机和计算机三部分构成。单片机通过对温度传感器DS18B20进行编程来获取温度值，并将数值通过串口通信传送给计算机。

计算机主要是进行编程，控制温度的显示和报警等。经过综合考虑，最终我们选用AT89S52为微处理器。

DS18B20的测温原理，如图2所示。

4 软件设计

能化温室控制系统的整体功能的实现是在程序的控制下完成的，温室控制系统采用模块化设计，温室控制系统的软件设计与硬件设计思想一致，系统针对不同的功能将系统分成各种不同的程序模块，并对其分别进行编程、修改与调试，系统通过主程序、中断处理程序来实现对各程序模块调用，最终其连接起来完成整个智能化温室系统的功能。

软件部分采用程序模块化的方法将程序分为几个程序模块，然后针对每个模块分别设计程序，使各模块结合起来实现协调工作，最终实现对温室中温度的实时控制。智能化温室控制系统由多个独立的子程序构成，各个子程序之间通过软件接口相连，这样既便于连接、调试，也便于修改和移植。智能化温室控制系统的软件部分主要完成数据的处理运算、实现通信联机、实时数据显示和采集，系统参数的设置、语音报警等。智能化温室控制系统测控软件主要与硬件系统相结合，共同完成对系统环境参数的实时采样、实时处理数据以及与PC或移动终端通信等功能， 软件系统也能够根据模块程序自动将结果与设定的阀门报警值进行比较， 若检测的值超过设定的阀门值， 系统将启动报警电路报警。

主程序模块的主要功能是调用各种数据处理子程序和实现智能化温室控制系统的自检功能，通过主程序对子程度的调用来实现打开湿帘泵、启风机和关闭遮阳网等降低温度措施。在温度低于程序对温室控制系统设定值后，通过主程序对子程度的调用来实现打开遮阳网和补光灯等措施。这样就使得各程序模块有清晰架构，无论是维护还是修改都非常便捷。主程序程序框图，如图3所示。

5 仿真与调试

绘制完电路图后，需要Keil已编译写好的AT89S52的设计程序，将鼠标移动至AT89S52 芯片上，双击即可完成程序的添加。当双击时，会进入一个设置的对话框，在对话框中可以设置单片机系统的晶振频率，在这同时可以设置输入程序的路径，单击OK键就能够完成输入设置，并将已编译好的程序添加到AT89S52中，当再回到Proteus设计电路界面时，左键点击位于Proteus主界面左下方的开始按钮，这样就可以进行电路仿真。Proteus实现的是交互式仿真，在仿真进程中能够根据系统的需要操作各开关、控制按钮等器件，系统会真实地反映出仿真结果。在仿真开始后，通过程序编译来设置上下限温度，当温度值超出或低于所设定的范围时，就会启动报警系统。

设置温度上限为25 ℃，温度下限为10 ℃，如图4所示，此时温度是43 ℃，高于上限温度，此时启动报警系统，看到警灯亮报警。

6 结 语

本文针对温室大棚测控系统的研究，运用了单片机技术、通信技术、传感器技术、电子技术和自动化等专业知识。在设计和开发的过程中，综合目前一些先进的测控理念并紧密结合温室大棚的实际情况。本文遵循系统的需求，进行总体分析与设计、模块化设计、详细设计，并对系统的可靠性和抗干扰进行了设计。

参考文献：

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当前信息化技术的高速发展伴随电气自动化控制技术也实现了飞速发展。通过电气自动化控制结合通信技术、计算机技术等使得电器行业进入一个高速发展的时期，很多智能化电气控制系统相继完成和应用，全国智能化电气控制系统正逐渐走入世界先进水平之列。

一、电气综合自动化系统设计满足的基础要求

变电站电气综合自动化控制系统进行运行中除了要确保各控制保护单元保留紧急的手动操作跳、合闸之外，其它用于对系统进行全部控制、监测和报警功能都是通过计算机系统进行实现的。变电站应用电气综合自动化控制系统后无需再行设置其它设备，就能实现和满足遥信、遥测、遥控、遥调的功能，电气综合自动化控制系统可以满足变电站无人值班的智能化需求。从满足系统设计要求来看，电气自动化控制系统有以下的几个特点：

（一）分布式设计

电气综合自动化系统采用了模块化、分布式的开放结构，电气综合自动化控制系统运行中所有的控制、监测以及报警等信号均在就地单元内进行处理后经光纤总线传输至变电站主控室的监控计算机，电气综合自动化控制系统可以确保个单元之间不产生影响，从而实现各就地单元的相互独立。

（二）可扩展性和兼容性

可扩展性是指在进行电气自动化控制系统的设计时应充分考虑到用户未来进行变电站规模及功能的扩充需求；系统兼容性主要是指进行电气自动化控制系统设计时能够满足与变电站其它设备标准化运行的融合，能够对其他设备进行标准的串行通讯接口或者I/O接口，用户能够通过自动化控制系统根据客户需求进行灵活配置，系统也能够满足和适应计算机技术和软件更新的要求和发展。

二、电气自动化控制系统的设计思想

（一）集中监控方式

集中监控方式最大的优点体现在运行维护方面，由于其维护方便对于系统控制站的防护要求也不高，因此，在进行系统设计时较为简单。但由于将系统的各个功能要进行集中到一个处理器中进行集中处理，因此，加大了处理器的任务，从而影响了处理速度。另外，由于电气设备要确保全部进入监控范围之内，随着监控设备的急剧增加会带来主机冗余的下降、以及布设设备的电缆数量相应增加，过长距离的电缆引入的干扰也对系统可靠性形成了一定的影响。

（二）现场总线监控方式

现代的变电站综合自动化系统中，已经普遍在应用互联网以及现场总线等计算机网络技术，应用现代化的计算机技术以后，给变电站带来了根本性的变化，一方面不仅为自身的工作积累了丰富的工作经验，大大提高了工作效率，另一方面为不仅证实了网络控制系统用于发电厂电气设备的可行性，而且大大推进了智能化电气设备的发展。现场总线监控方式帮助系统设计大大提高了工作的细化程度和工作效率，节省了工作时间。现场总线监控方式还具有另外一个优点，从根本上节约了很多设备的成本，比如，端子柜、模拟量送变器等的隔离设备都可以取消。另外节省了人力资源，比如因为现场总线监控方式采用的是智能设备，安装方便，使用方便，节省了工作中的一些不必要的环节，从而从人力物力都大大降低了工作成本。另一方面由于采用的智能设备本身具有采用互联网的方式独立工作的特点，因此如果工作的任何一个环节出现故障都不会影响其他部分，并且维修方便，具有灵活性，因此也必然会有效的提高工作效率和质量。

三、电气自动化控制系统的发展

一批具有国内领先水平的电器智能化技术设备，主要采用的是电气系统集成技术，被实际应用于工程建设之中，从使用的成效来看，不仅提高了整个工程建设的质量很效率，而且工作效果得到了相关权威部门的肯定。采用电气系统集成技术有其必要性，它可以使智能电气系统内的每个子系统充分做到资源共享，避免只有通过各自的操作站才能完成预期工作的弊端，从而达到方便管理，提高效率的作用。在系统的集成过程中，受一些因素的影响，会出现不同的集成模式，具体因素有集成所选择的系统平台、网络结构、子系统范围等。系统集成方式的由来也是一个自然的过程，首先要有先进的计算机技术、网络技术、控制技术和显示技术，然后通过智能化设备使各个子系统互相连接，资源共享。电气设备管理系统（BMS）是利用开放的协议以达到各相关子系统之间的联动控制和信息共享，从而达到提高管理效率、提高处理突发事件的能力以及节能节省的目的，系统集成是提高工作效率，推动企业发展的良好工具，使用系统集成要做到在技术成熟、系统可靠、投资合理、管理高效等前提下，按需集成，从客观实际需求出发。

四、总结

随着OPC技术的出现和发展以及IEC61131的颁布，另外，随着Windows平台的广泛应用，未来，在电气自动化系统设计中，电气技术将向充分与计算机进行结合的趋势进行发展。

参考文献：

[1]刘风华.浅析电气自动化控制系统设计及应用[J].科技风，2011，（19）：75-75.DOI：10.3969/j.issn.1671-7341.

2011.19.069.

[2]王家林.电气工程及其自动化[J].北京电力高等专科学校学报（社会科学版），2010，27（12）：283-283.DOI：10.3969/

j.issn.1009-0118.2010.12.188.

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中图分类号：TP212.6文献标识码： A

酒店是城市形象和对外开放的窗口，它们以风格不同的高档装饰、齐全方便的各项设施设备、完备的服务功能和经营流程，使客人置身在完善服务和享受环境之中。客房控制系统可以称之为酒店智能化系统中的特色系统，它可以对系统对空调、地暖、灯光、窗帘、门锁 、 DND/MUR 门铃和酒店管理系统等的综合控制。通过不同的控制策略，可以体现各个酒店的特点，让客人对酒店留下深刻的印象。

客房控制系统是采用微处理器控制技术，使其具有一定的智能和逻辑判断能力，并具有系统通讯功能。可以控制室内的灯具、空调、风机、呼叫、时间、免打扰、音响控制、遥控电视机的选台和音量，具有组网功能，可以通过网络监视器观察房态。实现电脑网络互连，把客房信息直接引到前台，为客人选房带来方便并可以扩展保安、能源管理、房态、紧急呼叫等功能。

客房控制系统设置必须要防止进入误区，必须考虑强大的功能通过简单的操作来得以实现，酒店住客入住酒店一定不是为了学习怎么操作数十个按钮和操作盘的床头控制板。但是酒店住客又确实存在一些房间控制上的需求，所以通过墙上跷板开关的方式实现对房间设备和状态的管理是非常合理的方式，另外客房控制系统可以考虑采用与酒店门锁、楼宇自控系统集成和联动，与酒店信息管理系统（PMS）进行数据通讯。

标准的客房控制系统主要由以下几个方面组成：

空调控制策略、数字温控器

红外探测与节能

灯光控制模块

与电子门锁系统接口

门铃、门口多功能面板、窗帘控制

与酒店信息管理系统(以下简称PMS)接口

客房控制系统软件管理要点

1、空调控制策略

客房控制系统可以对客房内的空调进行控制：1）控制房内每台风机盘管；2）控制3速或变速风机马达的功率达0.5HP；3）控制辅助电加热或热水加热（称二次加热）；4）系统提供每间房间的冷热自动切换，当需要供热/冷时，系统会通知开启热/冷阀以满足房内的温度要求。

客房控制系统应包括但不限于以下组件：

a.取电开关

b.阳台门磁性开关

c.数字温控器

主要控制设备

温控器：每套客房应配有温控器以满足客人设定温度，控制开关，调节冷/暖风及高中低三档风速的要求。风机盘管应为开关阀控制类型。

继电器控制器及软件：该组件装配于客房控制系统中央控制器（以下简称RCU） 控制板上，用于控制空调开关及冷热水阀。

主要控制功能

通过取电开关检测，当系统确认为未插卡时，可自动转换至节能模式。

酒店操作人员可对客房温度进行集中控制和标准化管理，标准化的范围为24 摄氏度到26 摄氏度。

空调系统的温度控制为开关阀控制方式，当客人在前台进行入住登记时，系统可通过与PMS 的接口获得该信息，并按照自动处理流程在客人进入房间前将客房温度调整到舒适的范围。

客房温度也可由客人根据需要进行手动调节。

当客人不在房间取卡时准确、及时地转入节能模式，实现节能目标。

在客房未插卡时，风机盘管应保持低速运行。

当阳台门打开时应自动完全关闭空调。

三速风速控制

风机速度包括高速、中速及低速，客人可手动调节速度。

除客人通过温控器手动调节外，风机速度应一直以低速运行。

连通房、套房控制

系统能支持多房间的套房得一体化控制。例如，对于没有门分隔的房间，系统可以通过连接温控器及控制面板实现控制一体化。这样可以确保没有错误产生（如一间制热，另一间制冷）。

房间控制报告

系统能保存每间房间运行的历史。如温度、阀门、风机、压缩机的运行状况（数据能保存一个月）。此功能对日后的空调系统维护和保养起到了非常重要的作用。

数字温控器

每间客房控制系统需配置墙装的、具有备光照明LCD 显示的数字化温控器。此温控器能显示室内温度、设定温度和风速。

温控器应操作简便，能以每1℃或2 F 来调节和显示温度。当空调系统关闭时界面显示为室内温度及设定温度。

温控器支持多控一和一控多方式；即可由2 个及以上温控器控制一个风机盘管，也可由一个温控器控制2 个以上风机盘管。在多控一方式下，一个温控器设置温度改变，可显示在另一温控器上。

温控器通过客房内双绞线或共享的以太网平台连接到客房控制系统单元（RCU）。

节能降耗

系统可提供优化的节能流程和手段，力求在对客人影响最小的情况下实现酒店节能目标。系统至少可提供两种以上节能策略，包括两种在客房未出租情况，时节能策略和另外一种在客房已出租，时的节能策略。

系统可自动从PMS 系统获得客房出租状态，而无须手工信息输入对客房状态进行更新。

当门或窗被检测到开启，系统可以实施回温节能策略或逐步关闭空调设备。客房通向阳台或庭院的门须安装门磁，标准房阳台门为塑钢双扇对开趟门。

2、红外探测与节能

客房控制系统能根据门磁开关和红外线探头所接收的信号来判断房内是否有客人。另外，只要触动任何的房间内客房控制系接口如温控器、床头控制器、灯开关和手操遥控器等，也会被系统定义为有人。

当房间内有人时，温控器会根据设定值控制房间内温度，如果房间内没有人时，温控器会以“节能模式”运行。当运行“节能模式”时温控器会以“设定温度+/-X℃”来控制房间内的温度。每间房间的X值是可经编程调整的。例如，房间设定温度为22℃，X值为8℃，那么在夏季房间没人的情况下温度会被控制在30℃，在冬季房间温度会被控制在14℃。因此，系统能节省大量能源。

当阳台门或房内窗户被打开，系统会透过安装在门或窗上的门磁开关知道其状态，从而实行“节能模式”或关闭空调机组。安装在门或窗上的门磁开关可以是接线或无线。

检测系统检测到客房内无人后，在预定时间（业主另行指定）内，系统自动进入到无人节能模式：自动关闭欢迎模式灯组、卫生间灯光、床头阅读灯、夜灯、台灯、落地灯、衣柜灯及所有受控插座，空调系统进入预设节能模式，关闭窗帘等。

3、灯光控制

1）多点控制

系统所控制的灯能在多个接口顺畅的进行控制。如：有需要的话挂墙开关所关的灯能被床头控制面板或手操遥控器打开。

2）调光

系统能对白炽灯、卤素灯进行调光。客户可以从挂墙调光开关对灯光亮度进行调整。

调光的幅度和速度可以编程，可以以任何的数量形式组合以满足客户对每间房间的灯光要求。

灯开或关时最少有2秒延时柔和的淡开或关闭。当灯开启时，会自动达到上次关闭时的亮度。

3）主开关

系统在进厅配备一个主开关来开启指定灯组和关闭所有灯组，指定灯组可现场编程。

4）场景

系统最少能支持12个场景，场景是靠挂墙开关启动，并能根据某些情况自动开启。如：当客人晚上入住酒店时，欢迎模式便自动打开，场景可以现场编程。

5）欢迎模式

当客户走进房间时指定的灯组会开启或者当房间没有人时灯会自动关闭，为酒店节省电费。系统能支持时间控制模式，场景会根据时间做出调整。

6）房间没人时的场景

当房间没人时，首先，设定的灯组会立即关闭，其余的灯组会根据编程所设定的时间后才关闭。

7）夜灯

晚上的时候，当客人一下床，夜灯和洗手间的部份灯组便会自动亮起，避免客人摸黑。

4、与电子门锁系统接口

客房控制系统系统可以与选定的第三方电子门锁无缝集成,来创建一个中央电子锁控制系统。

不同品牌的客房控制系统与电子门锁的连接方式不同，通过来说，采用无线电的方式，在房间的天花上安装红外线探测器侦测房间内是否有人,在客房门锁以及客房内安装无线收发器。该通信应不受电视机遥控器，荧光灯,或任何系统组件,无线通信设备干涉。

通过与电子门锁系统的集成可以准确的判断房间内是否有人，并进行一系列的节能控制以及门锁的联动功能。

5、门铃、门口多功能面板、窗帘控制

窗帘控制

客房的窗帘可根据房内的情况如开关门进行自动控制,也可以人手透过按扭来控制窗帘的开关。例如，客人第一次入住开门的时候，欢迎模式的灯光和窗帘都会自动打开，美景尽收眼底。当客户离开客房后，窗帘都自动关闭，以达到节能和保护家具的功效。

门铃、门口多功能面板

客房控制系统包括了一组客房内的按钮和门外的显示,门钟和控制模块，其功能包括：

当室内按钮被激活，“请勿打扰”或“打扫房间”会显示在门外或终端电脑上；一但该客房“打扫房间”按纽被激活，终端电脑便通知客房部并开始检视该房间，直到打扫完毕为止。酒店人员可按门铃上的隐藏按钮来确定房内是否有客人

听力障碍

当有听力障碍的客人入住客房时，系统通过软件远程启动该客房的障碍模式，在客人在房间时，有人按下门铃开关后，客房内欢迎模式灯组会相应闪烁，以便提示客人。

连通房功能

连通房在分成两间房时，该客房管理系统能够独立的运行。连通房正常使用时，能够联合运行。

动态管理

可动态显示所有客房状态（有人/无人、客人/服务员、故障房/待修、请即清理/请勿打扰、服务请求、已出租/待租等）客房状态一旦发生变化,软件会自动切换不同图标显示。

6、与酒店信息管理系统(以下简称PMS)接口

客房控制系统管理电脑将通过RS232串行与PMS电脑连接。PMS将提供酒店当前的客房销售情况（出租/空闲或入住/退房）。这个信息必须在5秒内移交客房控制系统，将用于决定空调、灯光和房间其他工作的运作。

7、客房控制系统软件管理要点

显示房内出租/没出租/有人/无人。

故障房/待修:当客房进入无人状态时,电脑能自动立即提醒工程人员,上房维修或进行清洁,这样不但提高了酒店的管理效率,还避免打扰住客。

如果住客在太长的时间内(如12小时)没有移动,系统会提醒保安部。

能够实时显示客人打扫房间的请求。

能记录酒店响应打扫房间的时间.提高酒店的服务质量和效率

保险箱状态：显示保险箱是否上锁,客人退房时，能提醒前台是否有物品遗留在保险箱内。

小冰箱状态：可知道客人有没打开过小冰箱.如没有,服务生便不需要每天进入客房捡察.大大提高员工的工作效率。

门状态监控：系统能显示门开闭状态。

对门开启超过设定的时间(如30分钟)的客房发出警告.这功能对酒店安保起到很大帮助。

故障:显示空调故障状况。

系统能自动生成实时的空调风机,阀门,室内温度,等运行曲线。

自动生成客房的节能统计图表；帮助工程部进行能源管理和分析。

可从透过图表知道那个时段房内有人等数据。

软件能开/关每间房间预先设定的场景。

系统能透过网络对空调、灯控的参数进行升级或变更，不需要进入客房。

软件能以中/英文显示。

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Design of Intelligent PID Control System Based on PLC

yan chao

Abstract： This paper presented the intelligent PID control system including the construction of its hardware environment and software design. The upper computer used VisualC++6.0 software， which designed an auto-play interface to realize monitoring and management system. The lower compute used PLC， which collected the field data and control actions. The system uses scientific modularization management， and establish real-time database in the rear to realize data storage management. According to system features， an improved access mode to the database has been taken. The system was provided with stability and security.

Key words： PLC； intelligence； PID control； data collect

在现代工业企业的生产和管理中，大量的物理量、特性参数需要进行实时检测、监督管理和自动控制。这是现代化工业生产必不可少的基本手段。从单台计算机的直接监控到多级计算机监控系统，以及分布式、网络化、智能化的系统，在各种企业中都有应用。

计算机多级监控系统，是以监控计算机为主体，加上检测装置、执行机构，与被监测控制的对象（生产过程）共同构成的整体。在该系统中，计算机实现了对生产过程的检测、监督和控制。本文结合在沙盘控制系统中的实际应用，采用可编程控制器PLC与上位机构建多级集散控制网络，结合软件设计，实现了智能化沙盘控制系统设计。与原有同类型系统相比本系统集过程控制与智能化管理于一体，控制质量高、能耗低、系统更加稳定可靠。

一、智能化PID控制原理

智能PID控制就是将 智能控制与传统的PID控制相结合，其控制器参数可以实时地自动调整，不依赖系统精确数学模型，对系统参数变化具有较好的适应性，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力[1]。智能PID控制主要有模糊PID控制、专家PID控制和基于神经网络的PID控制等[2]。

本文是基于模糊的PID控制系统，利用模糊控制系统在控制过程中对不确定的条件、参数 、延迟和干扰等因素进行检测分析，采用模糊推理调整PID控制器的参数，使之适应被控对象的参数、结构以及输入参考信号的变化，并抵御外来扰动的影响，不仅保持了常规PID控制原理简单、使用方便、鲁棒性较强等优点，而且具有很大的灵活性[3]。

PID控制器完成对系统的控制，模糊控制系统实现对PID三个参数进行自动校正。PID算法数字控制规律为：

其中KP为比例系数；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数；u（k）为调节器的输出；e（k）为偏差值；Ts为采样周期。

根据PID参数自整定原则，用于校正PID参数的模糊控制器采用两输入三输出的模糊控制器，以系统误差和误差变化率为输入语言变量。控制系统原理如图1所示：

二、智能化控制系统的总体设计

2.1 系统软硬件平台的选择

上位计算机要实现稳定运行显示及各种参数设置，我们选用VC++6.0软件进行开发实现对现场的数据采集，并通过友好直观的画面显示出来。

考虑本系统多媒体智能化控制的现场要求，下位机选择台达公司的DVP系列的PLC。上位机与下位机之间通过PLC自带的PPI线相连[4]。

2.2 智能控制系统的主要功能

通过PLC于上位机的集散控制系统的建立，在触摸屏控制的可视化界面上，可以实时的看到现场多媒体播放软件的演示配合现场各种设备的动作展示。当系统出现异常信号传输时，系统可以自动识别纠错，实现了全自动化控制。通过系统的安全级别控制，可以防止非操作人员进入系统带来不必要的损失。

2.3 系统的整体方案

本系统采用监控主机逻辑处理、串行数据传输、现场数据采集的三层网络。

第一级网络：监控平台。它对要求进入系统的人员进行身份识别，只允许有权限的人员进入。通过友好的人机界面实现对整个智能化控制系统的监测及管理。系统监控主机可以对整个工作过程中的信息进行集中采集管理。

第二级网络：串行数据传输平台。通过串行数据通讯接口实现PLC与上位机的数据传输[5]。

第三级网络：信息采集系统。根据现场实际情况，PLC完成对现场设备的控制，状态信息的采集，计算机程序将PLC采集到的有用信息实时记录到数据库里。系统总体结构如图2所示：

三、智能化系统功能的实现

本系统软件设计采用标准C/C++语言，在Visual C++6.0集成开发环境下进行软件的开发。

3.1 可视化界面的主要功能

监控软件总体分为6个功能模块，分别为：系统管理模块，串口通讯模块，多媒体播放模块，数据存储模块，异常处理模块和帮助模块。

系统管理模块：分为用户登陆、系统用户管理和退出功能；其中系统用户管理功能包括添加新的系统用户、用户密码变革和注销用户。

串口通讯模块：完成PC机与PLC设备的实时通讯，从而对外部硬件系统进行控制[6]。

多媒体播放模块：通过串口传来的数据，根据需要播放相应的站点视频介绍与3D动画。

数据存储模块：把PLC采集到的数据通过串行通讯接口上传到监控主机后，通过数据处理模块把数据实时的存储在多媒体界面的后台，另一方面周期性的将实时数据保存到历史数据库中。

异常处理模块：当系统运行发生异常时，系统根据运行参数，产生报警信息，自动进行纠错处理。

帮助模块：分为关于和显示帮助文档功能。

系统软件分为普通用户登陆和系统管理员用户登陆，这种设计提高了系统的安全性。在系统管理员用户下，可以进行一些普通用户所无法操作的功能，比如：增加新的系统用户、密码变更、注销系统用户、出入权限设置等等。

3.2 系统管理模块的设计

安全保护是现场应用系统不可忽视的问题，对于有不同类型的用户共同使用的大型复杂应用工程，必须解决好授权与安全性的问题，系统必须能够依据用户的使用权限允许或禁止其对系统进行操作。给操作者分配访问优先级和安全区，运行时当操作者的优先级小于对象的访问优先级或不在对象的访问安全区内时，该对象为不可访问，即要访问一个有权限设置的对象，要求先具有访问优先级，而且操作者的操作安全区须在对象的安全区内时，方能访问。在用户管理界面中，可以进行用户登录、注销、修改密码、删除用户和退出等操作。其中删除用户是级别高的用户可以删除比自己级别低的任意用户，对于和自己级别相同的用户或者级别高于自己的用户则没有操作权限。

为了保障系统连续、安全、稳定运行，对于退出系统的权限也进行了设置，规定只有管理员级别的用户才有权利退出系统，而且为了防止误操作，又添加了操作确认提示框，为系统的运行增加了一个保障。

3.3 多媒体播放程序的实现

在多媒体播放模块的设计中，要充分考虑模块的适应性、使用简便、界面美观等方面的条件。经过综合比较，最后选用VC++6.0自带的ActiveX控件Windows Media Player ，它的优点是可以播放多种不同格式的音视频文件，而所需修改的代码量很少，不用针对不同格式的文件单独编写其调用程序，并且界面友好。

首先插入该控件，然后给它关联一个CWMPPlayer4类型的公有变量，这样这个类下面封装的所有函数就都可以使用了。

在设置播放文件的路径时，单个界面的应用程序主要有两种方法：在控件的属性选项卡中直接设置需要播放的多媒体文件，或者调用函数SetUrl（LPCTSTR lpszNewValue）进行设置。但当系统为含有多个界面的应用程序时，如果选用设置控件的属性选项卡这种方式，在调用过程中，第二个控件会默认播放之前一个控件的播放文件，所以在设计使用时必须采用调用函数的方法。另外，需要播放多媒体文件的界面在使用这个控件时，需要在相应的应用文件中包含定义这个函数类的头文件。

四、后台数据库的设计

在本设计中，由于系统对实时性的要求较高，采用SQL Server 2000关系型数据库。系统将数据库设计成实时信息数据库和历史数据库两大部分。

4.1实时存储模块的搭建

在本设计中，采用利用动态链接库来建立实时数据库。动态连接库是Windows中的一种特殊的程序单元，被称为非任务化的可执行模块，它们由调用者的任务所驱动。本文提出了利用动态连接库来建立系统运行的实时数据库，数据库接口由一组API函数组成，利用这些接口函数，I/O驱动程序和各个用户程序模块可以直接访问实时数据库，这样，系统便具有了全面的开放性和很强的实时性[7]。

根据地铁沙盘系统的运行要求，为系统定义数据库变量，并将数据库变量与PLC的物理I/O设备建立I/O连接。在数据库中所建的数据库点参数和所采集数据变量进行一一对应，从而可以动态的显示及存储设备的运行状态。

4.2 改进的数据库访问方式

传统的客户/服务器应用软件模式大都是两层结构应用软件。客户方软件不但要完成用户交互和数据显示工作，而且还要完成对应用逻辑的处理工作[8]。为了解决两层结构应用软件中存在的系统可伸缩性较差和安装维护困难的问题，在本设计中提出了的多层结构应用软件，把业务逻辑单独提取出来，构成了中间一层，形成真正的分布式应用系统。结构如图3所示：

五、结语

本文所介绍的智能化地铁沙盘控制系统，采用了上位机+PLC的分布式控制模式。PLC系统与传统的控制系统相比，自动化程度和可靠性有了大幅度提高，减少操作人员的工作量，而且操作简单，控制精度高。采用计算机进行数据处理，使整个过程实现了科学化、现代化。PLC系统的采用对能源和设备的合理利用，节约能源，降低能耗。系统现已正式投入使用，此项技术的研究，为今后此类控制系统的开发提供了良好平台。

参考文献

[1]舒迪前，饶立昌，柴天佑.自适应控制[M].沈阳：东北大学出版社，1999

[2]李卓，萧德云，何世忠.基于神经网络的模糊自适应PID控制方法[J].控制与决策，1996，11（3）：340-345

[3]金鑫. 典型工业过程鲁棒PID控制器的整定 [J].控制理论与应用，2005，22（6）：947-953

[4]DELTA COMPANY.DELTA DVP Series PLC COMMUNICATION PROTOCOL VER 1.0[Z]，2007

[5]龚建伟，熊光明.VisualC++/Turbo C 串口通信编程实践[M].北京：电子工业出版社，2006

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1.1智能化控制系统的概述。随着我国社会生产速度的加快，我国智能化控制生产技术水平不断提升。其智能性主要包括以下几个方面。（1）就当前而言，工业企业朝向大型化、一体化以及智能化的方向发展，而智能化生产技术极大程度地满足了工业企业这一生产要求。智能化技术的应用有利于实现安全、环保、循环发展的经济发展理念。（2）在企业生产过程中应用智能化生产技术，这有利于实现企业生产、经营管理信息的高度集成化与一体化。（3）智能化技术的应用有利于控制生产过程，通过网络技术就能控制装备的运行情况。（4）在生产过程中应用智能化技术，这有利于促进设计、生产以及经营过程都实现柔性化、虚拟化的目的。（5）实现科研、生产、工程、经营方式的数字化、自动化以及网络化。（6）促进公司供应商、合作关系以及客户之间业务之间的网络化发展。1.2智能化控制系统在工业生产过程中的实际应用。1.2.1促进生产过程自动化。社会经济在不断发展，工业化发展速度在加快，有效结合机械、电气以及自动化装置，这有利于推动我国工业实现全面自动化生产。在工业前进与发展过程中，我国出现了数控机床、自动化仓库以及智能化机器人等新生事物，这也提升了生产管理以及信息化管理的自动化水平。1.2.2促进工业生产实现自动化管理。推动工业生产实现自动化管理，这有利于推动企业人力资源、办公、财务管理工作的开展。在处理信息的基础上，将计算机、通信以及相关的控制学科融合起来，并应用到实际生产过程中，这有利于创造一个速度快、配置水平高以及具有大量信息处理能力的网络终端设备。实现工业生产的自动化管理有利于帮助企业管理人员做好企业决策工作，有利于企业工作顺利进行。

2企业智能化控制系统的发展特征

企业智能化控制系统的发展特征主要表现在以下几个方面：2.1智能化。工业自动化仪表实现智能化以及模块化发展，主要是在其中应用了微处理器、集成电路以及嵌入软件等一系列高科技手段，其能有效地调控与管理工业生产过程，具备智能化的特征，最终完成对各个生产过程中的控制与处理，促进生产过程更加正确与精准。2.2虚拟化。工业智能化化仪表的虚拟化主要是借助计算机等网络平台，以工业生产的实际情况与需要为基础，设计特殊的应用软件，结合应用虚拟化仪表硬件与软件，对生产过程进行模拟，最终确保数据采集、传输以及现实等工作得到充分地发挥，最终达到自动化控制的目的，顺利地完成各项生产任务。2.3网络化。在促进生产过程自动化管理的过程中，要实现局域网，不断地提升工业仪表的应用效率。扩展性好，具有相互连接的作用，这是自动化仪表的主要优势，其能进一步丰富产品结构，最终形成一个系统性比较强、操作性比较高，具有开放性的高效网络体系。

3智能化控制系统与企业信息化管理

企业信息化管理主要是企业实行信息化管理的过程。企业信息化管理主要包括企业运作管理、信息资源管理、信息设备管理以及企业运作方式管理等。在当代社会，企业在管理过程中仍然沿用传统的管理方式，这显然是不合时宜的。因此，企业需要实现顺应社会发展趋势，实现信息化管理，将电子商务以及网络技术等应用到企业信息化管理过程中去。在企业信息化管理过程中充分发挥自动化控制系统的作用，这有利于实现企业信息化管理的高效性。IJRP软件属于自动化控制系统的高层管理软件，这种管理软件能为企业信息化管理提供更多基础性的数据以及信息。通过智能化系统软件，企业高层管理人员就能详细地了解到企业的实际生产状况，并获得企业生产的重要数据信息。管理人员在掌握这些数据信息的基础上，结合企业的实际发展状况制定出更加长期的发展规划以及战略目标，最终促使企业实现可持续发展，提升企业的综合竞争能力。开放性高，具有较好的扩展性，这是自动化控制系统的主要发展优势，这能为企业信息化管理提供更多的数据信息。企业在获得更多数据的同时，有利于其建立以及丰富更加详细的信息化管理结构，这也为企业信息化管理提供更加有利的保障。企业信息化管理过程中应用智能化系统，这有利于促进企业业务流程的自动化，为其工作的顺利开展提供有利的动力支持。

4结语

综上所述，在经济、科技发展的新形势下，企业在管理过程中要顺应社会发展的步伐。在实现信息化管理过程中充分地利用智能化控制系统，充分发挥智能化控制系统的发展优势，实现企业信息管理的智能化，为企业发展与决策提供有效的借鉴意见，最终推动企业长远发展。

作者:梁晓龙 单位:四川省西南医科大学信息与统计部

参考文献

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1 现代建筑智能化控制系统的概念

现代建筑智能化控制系统就是以建筑物为平台利用系统集成方法采用计算机技术和通讯技术对建筑物的设备进行自动监控，对信息资源进行管理，为用户提供信息服务等。通过对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素以及它们之间的内在联系的最优组合来提供一个投资合理，适合信息社会需求并具有安全、高效、舒适、便利、人性化的环境，可自由高效地利用最新发展的各种信息通信设备、具备更自动化的高度综合性管理功能的高效率、高功能与舒适性建筑物。

2 建筑智能化控制系统的组成、基本功能和原理

2.1 建筑智能化控制系统的组成

建筑智能化控制系统通常由暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统组成。根据我国行业标准，建筑智能化控制系统又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。一般情况下，这两个子系统宜一同纳入建筑智能化控制系统考虑，如将消防与安全防范子系统独立设置，也应与建筑智能化控制系统监控中心建立通信联系以便灾情发生时，能够按照约定实现操作权转移，进行一体化的协调控制。

2.2 建筑智能化控制系统的基本功能

建筑智能化控制系统的基本功能可以归纳如下：

2.2.1 自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示或打印当前运转状态。

2.2.2 自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据。

2.2.3 根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态。

2.2.4 监测并及时处理各种意外、突发事件。

2.2.5 实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。

2.2.6 能源管理：水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化。

2.2.7 设备管理：包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等。

2.3 建筑自动化控制系统的原理

建筑智能化控制系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，也称分布式控制系统。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置(DDC)，完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。通过安装于中央控制室的中央管理计算机上的管理软件，系统地管理相互关联的设备，发挥设备整体的优势和潜力，提高设备利用率，优化设备的运行状态和时间，延长设备的使用寿命，降低能源消耗，降低维护人员的劳动强度和工时数量。安装于中央控制室的中央管理计算机还具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能，能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点，保证设备在最佳状态下运行，最终降低了设备的运行成本。

2.3.1 直接智能化控制系统(DDC)

直接智能化控制系统(DirectDigital Control简称DDC)。计算机通过模拟量输入通道(AI)和开关量输入通道(DI)采集实时数据，然后按照一定的规律进行计算，最后发出控制信号，并通过模拟量输出通道(AO)和开关量输出通道(DO)直接控制生产过程。因此DDC系统是一个闭环控制系统，是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式。DDC系统中的计算机直接承担控制任务，因而要求实时性好、可靠性高和适应性强。直接智能化控制系统主要由过程输入通道、过程控制计算机、过程输出通道三部分组成。

（1）过程输入通道由模拟量输入和数字量输入两部分组成。模拟量输入通道由变送器、采样开关、放大器、A／D转换器和接口电路组成。其中变送器的作用是将非电量信号变换成标准电信号，可将温度、压力、流量变换成0~10mA或4~20mA的直流电信号，它是通过A／D转换器来实现的；数字量输入通道由开关触点、光电耦合器和接口电路组成，反映生产过程的通／断状态的触点信号，经过光电耦合器和接口电路变换成数字信号送给计算机。

（2）过程控制计算机直接承担运算和控制任务，首先通过过程输入通道采集被控对象的各种参数信号，再根据预定的控制规律进行运算，然后向被控对象发出控制信号，再通过输出通道直接控制调节阀等执行机构。

（3）过程输出通道由模拟量输出和数字量输出两部分组成。前者把计算机输出的数字控制信号转换成模拟电压或电流信号，再经过放大器去驱动调节阀等执行器实现对生产过程的控制。这一部分由接口电路、D／A转换器，放大器和执行器组成。后者把计算机输出的开关信号，经放大器去驱动电磁阀和继电器执行器，它由接口电器、光电耦合器、放大器和执行器组成。

2.3.2 分布式控制系统的体系结构

分布式控制系统DCS将计算机技术、控制技术、图形显示技术和通信技术汇集于一体，可对分散在现场的设备进行控制，又可方便地集中管理、操作。与以往的控制系统相比，既避免了单台计算机集中控制的不足，又克服了常规仪表人机交互困难的缺点。分布式控制系统的多台微型计算机取代了集中控制系统的单台计算机，从体系结构上分散了危险性，提高了可靠性。现场控制站、数据采集站、工程师站、操作员站、监控计算机和管理计算机通过数据通信网络被有机地结合起来，组成分级分布控制系统。

（1）分布式控制系统的数据通信网络

数据通信网络是分布式控制系统的支柱，整个分布式控制系统的结构，实质上是一个网络结构。现场控制站、数据采集站、工程师站、操作员站、监控计算机等都是这个网络上的“节点”，都含有CPU和网络接口。它们都有自己特定的网络地址(节点号)，可以通过网络发送和接收数据。网络中的各节点处于平等地位，既能共享资源，又不相互依赖，形成既有统一指挥，又使危险分散的功能结构。网络的架构区具有极大的伸缩性，可扩性很强，可以满足分布式控制系统扩充与升级的需要，十分灵活、方便。

控制网络特点分布式控制系统的通信网络不同于通用计算机网络，与一般的通信网络比较，它有如下特殊要求：

有高可靠性和安全性，要求传递的信息绝对准确、可靠，为此常采用冗余技术、后备措施和自诊断功能。如：控制站采用双CPU板，双I/O板等。具有良好的实时性，对环境适应性强。

网络拓扑结构建筑设备智能化控制系统常用的有总线网和环网，在两种结构中任意两节点通信可直接通过网络进行，各节点处于平等地位。

（2）现场总线技术的应用――分布式控制系统的进一步分散化

现场总线(Fieldbus)是连接智能现场设备和智能化控制系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。不同的现场总线遵循的协议不同，接口标准不同，各具特色。现场总线技术具有如下一些特点：

以数字信号取代4～20mA的模拟信号，极大地提高了信号转换的精度和可靠性，因此现场总线具有很高的性能价格比。

现场总线把处于设备现场的智能仪表(智能传感器、智能执行器)连成网络，使控制、报警、趋势分析等功能分散到现场仪表，使控制结构进一步分散化，导致控制系统体系结构的变化。

符合同一现场总线标准的不同厂家的仪表、装置可以联网，实现互操作，不同标准通过网关或路由器也可互联，现场总线控制系统是一个开放式系统。

LonWorks技术LonWorks是一种完全分布式控制的局部操作网(LocalOperating Network―LON)技术。LonWorks网络节点由神经元芯片、收发器、固件和I／O接口电路组成。神经元芯片(Neuronchip)是这种智能节点的核心，它由媒体访问控制处理器、网络处理器和应用处理器组成，这就使得节点既能管理网络通信，又具有控制功能。LonWorks网络，可以采用多种通信媒体，如双绞线、电力线、同轴电缆、光缆、无线电、红外线，并且提供与上述多种媒体相适应的收发器，这使得同一网络中的信号可以在不同的媒体之间传输，因而可以根据需要组网，不同媒体之间以路由器进行连接。

分布式控制系统的进一步分散化传统的分布式控制系统在现场控制站这一级依然是一个集中式结构，而现在的分布式控制系统是在原有分布式控制系统的基础上，采用LonWorks现场总线的建筑设备智能化控制系统发展起来的新系统,标准LAN为原有的分布式控制系统，使用BACnet协议，以利于实现多种供应商的不同类型的子系统之间的通信信息交换，把具有控制功能的各个岛连成一个整体。新增的LonWorks现场总线使用LonTalk协议，把控制功能进一步分散到现场级仪表，标准LAN与现场总线之间的路由器相联。这样BACnet和

LonMark两项标准互相补充，互为依托，构成一个完全分散的、真正开放的建筑设备智能化控制系统。

3 直接智能化控制系统（DDC）

DDC是用于监视和控制系统中有关机电设备的控制器，它是一个完整的控制器，具有应有的软硬件，能完成独立运行，不受到网络或其它控制器故障的影响。根据不同类型的监控点数提供符合控制要求和数量的控制器。每处DDC具有10%～15%点数的扩充或余量。控制器构成符合以下要求：

3.1 以32位或16位微处理器的可编程DDC

3.2 具有可脱离中央控制主机独立运行或联网运行能力

3.3 具有电源模块

3.4 具有通信模块

3.5 DDC有在模板LED显示每个数字输入，输出点的实时变化状态。当外电断电时，DDC的后备电池可保证RAM中数据在60天不掉失。

3.6 当外电重新供应时，在无需人工干预的情况下，DDC能自动恢复正常工作。

3.7 当DDC存储的数据非正常丢失时，用户可通过现场标准串行数据接口和通过网络操作将数据重新写入DDC控制器。

4 结束语

随着网络互联技术的发展和因特网在全球范围的盛行，开放、互联和信息共享已成为信息时代的潮流，新一代建筑自动控制系统已成为业主、系统集成商和最终用户的迫切要求，也是我国建筑智能化系统开发生产与世界接轨和同步发展的最佳时机。因此开发中国自己的智能化系统，促使我国现代建筑市场走向良性循环和健康持续发展的道路。

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中图分类号：TL503.6文献标识码：A文章编号：

一般来说，智能建筑往往是从楼宇的智能化开始的，嵌入式技术的应用使得智能建筑内的各种电气设施如空调系统、通风系统、给排水系统、照明系统、变配电系统、电梯系统等等，通过网络技术、信息技术的应用进行实时监控，取代了分散管理，既节省了能源、节省了人力的浪费，又提高了建筑的舒适性与安全性。

一、嵌入式技术概述

嵌入式是一种专用的计算机系统，一般情况下，嵌入式系统是将一个控制程序存储在ROM中处理器控制板，是智能装置或设备的一部分。近年来，嵌入式技术被广泛应用于多个领域，如手表、微波炉、录像机、工控、多媒体、网关、汽车等，有的还植入了操作系统。

嵌入式技术的应用距今已有30多年的历史，主要以计算机技术为应用基础，由嵌入式微处理器、硬设备、嵌入式操作系统及应用软件等部分构成。在人们的工作、生活中，如工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境监测、机器人等领域应用广泛。随着我国房地产业的快速发展，嵌入式技术同样被广泛应用于智能建筑当中，为人们的生活带来更多舒适性体验。楼宇智能化的概念已经越来越深入人心，鸟巢、水立方，上海金茂大厦、世博会中国馆、环球金融中心等应用楼宇智能化的建筑不断出现。目前楼宇智能化在北京、上海、广州、深圳等一线城市高档住宅中应用普遍，成为高档物业新潮流，楼宇中通讯、监控、管理自动化程度越来越高。

二、基于嵌入式技术的智能楼宇的组成

1、建筑设备自动化系统（BA）

楼宇智能系统实现建筑物内的各种机电设备的自动控制，对建筑物内部的供水、变配电系统进行监控、测量，以保证大楼水电的正常供应，并能通过对空调、外墙照明等系统的综合控制达到节约能源、减轻管理人员劳动强度的效果。该系统通过信息网络组成分散控制、集中监视与管理集中系统对筑物内部的设备进行实时监管，能够随时按需调整建筑物内部的温度、湿度、照明强度和空气清新度，提供一个安全、舒适、高效而且节能的工作环境。

2、通讯自动化系统(CA)

通讯系统是保证建筑物内图像、数据、语音、传输的基础。该系统以数字程控交换机为核心的、以话音为主，兼有数据与通信的电话网，连接各种报告数据处理设备的计算机局域网、计算机广域网、公用数据网、卫星通信网、无线电话网和综合业务数字网等向使用者提供快捷、有效、安全和可靠的信息服务，包括语言文本、图形、图像及计算机数据等多媒体的通信服务。保证建筑物内语音、数据、图像传输的基础，同时与外部通信网相连，与外界互通信息。

3、办公自动化系统（OA）

办公自动化系统是运用计算机技术、通信技术、多媒体技术等先进技术，使人们的部分办公业务借助于各种办公设备，并由这些办公设备与办公人员构成服务于某种办公目标的人机信息系统。办公自动化系统由多功能电话机、高性能传真机、各类终端、个人电脑、文字处理机、服务器、存储设备等各种办公设备、信息传输与网络设备和相应配套的系统软件、工具软件、应用软件等组成。

4、火灾报警与消防联动自动化系统（FA）

火灾报警系统在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。火灾报警系统是智能建筑中的一个子系统但其又完全脱离其他系统或网络的情况下独立运行和操作，完成自身所具有的防灾和灭火的功能，具有绝对的优先权。通过建筑物内不同位置的烟感和温感探测装置提供的信号进行确认后报警，同时启动火灾联动系统，包括关闭空调、开启排烟装置、启动消防专用梯并且启动消防系统运作、紧急广播疏散人群，从而使得尽可能的减少生命、财产损失。

5、安全保卫自动化系统（SA）

安全保卫自动化系统是通过安全防范、一卡通、公共应急广播等系统对建筑物及周边内日常出现的事件进行分析整理，通过文字、图像、声音等方式传送到管理中心交管理人员处理，该系统能够对建筑物及周边各个方面不同种类的信息全方位监控，并能根据事件种类做出相应联动将各个相关专业紧密的联系在一起，能够很大程度上节约人力、物力，真正做到系统自动。

三、基于嵌入式技术的楼宇智能化的发展趋势

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。21世纪的住宅、居家新思潮――节能、环保、绿色、智能，在2010年上海世博会得到充分展示、各国场馆展示了大量城市家居生活的新理念、新技术、新产品、新工艺，尤其是节能、低碳、绿色、智能等技术成为亮点、众多场馆集中应用国际先进的太阳能、LED照明、冰蓄冷、地源热泵、屋面雨水收集利用、江水源循环冷却降温、气动垃圾回收、绿地节水灌溉和可再生材料使用等多项节能技术和手段，展示了未来低碳、绿色智能城市建筑的前景和成功范例。在这样的趋势下，未来的智能楼宇发展方向要从深度和广度方面来谈。

1、通信技术

数据卫星通信技术在智能建筑中的应用与移动通信系统的结合,实现电视会议、远程监控、远程医疗和远程教学。

2、网络技术

网络控制技术在智能建筑中的应用包括：改善智能建筑内楼宇自控系统、综合保安系统、火灾报警等异构网络环境的控制与联动结构；用控制网络的分布式和嵌入式智能化技术为楼宇治理自动化提供新的治理模式；通过控制网络通信实现实时数据治理与机电设备运行过程控制；利用信息网络的应用集成，以实现对智能建筑内的机电设备与安全报警治理的远程监控和数据采集。

3、节能控管系统

楼宇节能控管系统是将现代IT技术、智能楼宇控制技术及现代楼宇节能技术有机融合，采用开放的TCP／IP通讯协议，以BORRY专利技术――通用网络控制器(NDDC)为核心，实现机电设备的网络化．并创新性地将楼宇自控与节能管理融于一体的网络节能控制系统。通过网络对建筑物内的空调系统、供暖系统、给排水系统、变配电系统、照明系统及电梯系统等众多分散设备的运行状况、安全状况、能源使用状况实行集中监控、管理和分散控制，在满足楼宇舒适环境的同时，实现楼宇各耗能子系统的网络化、智能化及专家级的管理与服务，达到系统高效节能运行的目的。

4、物业治理技术

基于宽带的物业治理是充分应用信息与网络技术，将建筑智能化系统和计算机物业治理系统集成到综合信息服务平台上，实现具有集成性、交互性、动态性的物业治理模式。

5、无线网络技术

该项技术利用微波、激光、红外线作为传输介质，摆脱了线缆端联接受地理位置制约的局限性。其在智能建筑中的应用表现为：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，实现移动电话浏览网页，以及无线会议电视及视像信号的传输、交互和接入服务等功能。而广度是指随着时代的前进与发展，“智能建筑”的概念范围也在不断地发展与充实。早期智能大厦主要是指“楼宇自动化系统”。随着科技的发展，建筑智能化技术在住宅建筑中的大量应用，供人们居住的具有智能化、信息化、数字化功能的住宅小区不断涌现，智能小区改变了“智能建筑”原有的涵义，成为“智能建筑”的另一重要组成部分。“十二五”规划中，提出了建设智慧城市的理念，这又拓展了智能楼宇所能涉及的范围，通过技术革新和智能管理建设智能楼宇是智慧城市不可或缺的一部分。基于嵌入式技术的智能楼宇而构建起来的未来智慧城市将涉及多项智能服务领域，实现智能化电力、交通等公共服务，手机绑定一卡通，便能刷门禁、车禁、购物；无论身在何处，用手机都可开关电器、窗帘；企业用不着仓库存储，只需通过电脑控制物流……这些电影情节，将在智能城市中逐步上演。未来，城市服务将以创新的方式融入人们的生活；城市管理将变得更加快捷高效，将诞生更多新兴的产业形态，出现更新的科技服务托管模式。“智能+互联城市”的全新理念，意味着今后人们开始超乎想象的高新科技生活。

三、结语

基于嵌入式技术的智能楼宇是科技时代的必然产物，是信息技术与现代建筑的有机结合。在未来的建筑发展中，传统的建筑模式必将被楼宇智能化所代替，这也是社会发展的必然性，面对信息化时代的到来，智能化、自动化技术将深入渗透到建筑行业中，未来，智能化楼宇将大放异彩，拥有无限广阔的前景。

参考文献

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在我国的建筑设计中由于各个方面的原因，消防系统没有特别规定纳入到建筑的自动控制系统中。这种做法非常不利于建筑智能化系统和消防自动控制系统的结合，随着我国国民经济的快速发展加强消防自控制系统和建筑智能化的融合已经成为了社会发展的必然。特别是随着建筑智能化的不断发展，把消防自动控制系统纳入到建筑智能化系统对于提高建筑的自动化水平和管理水平具有重要的意义，也是当今社会发展的潮流。

1 消防自动控制系统简介

建筑智能化是建筑技术和信息技术结合的产物，也是人们生活方式不断变革的产物，同时也改变了人们的生活和工作方式。消防安全问题作为现代建筑使用过程中的重要问题，特别是对高层建筑的影响比较大。高层建筑具有人流量大、疏散困难等特点，因此其消防设施和安全控制就显得非常重要。消防自动控制系统能够有效的提高系统响应的可靠性，降低火灾所造成的损失[1]。消防自动控制系统作为高层建筑消防控制中的重要系统，在应用的过程中要求反应快速、灵敏，同时消防自动控制系统的作用有限，它在火灾发生的初步阶段有着比较好的效果。当火灾范围扩大，场面失去控制的时候消防自动控制系统可能不再发挥作用，因此除了消防报警系统，还应当和建筑智能化系统中的其它子系统结合起来，这对于争取人们的逃生时间具有重要的意义。

消防自动控制系统是在火灾自动报警的基础上利用探测器对火灾产生的烟雾和声光等进行检测，并且将采集到的信号传输给报警控制器，通过控制器对信号的判断和传输利用监控系统发出相关的指令并且组织相关人员及时的消除火情，从而降低火灾损失率的一种系统。消防自动控制系统一般具有低成本、方便管理的特点，它能够对火情进行准确的预报[2]。而且不需要专业人员进行操作，在安装完成之后只要通电就可以连续使用，维护方便。同时消防自动控制系统能够在火灾的初期进行及时的预报，对于争取救火时间、保护人民的生命和财产安全具有重要的作用。

2 消防自动控制系统在建筑智能化设计中的应用

消防系统作为建筑智能化的一个重要的分支，对于建筑的安全具有重要的保障作用。随着建筑智能化向网络化和总线控制结合的方向发展，消防自动控制系统也逐渐的实现了网络化，而且随着建筑智能化程度的不断提高，消防自动控制系统必然向建筑智能化连动的方向发展，从而提高了建筑的管理效率，同时也降低了建筑智能化设计的技术难度。

按照智能建筑的设计标准的要求，智能建筑需要将其中不同功能的智能化子系统中物理和功能上连接在一起，从而实现信息的综合、共享。建筑的智能化设计将不同系统和技术设备等有效的结合在了一起，从而实现综合管理的目标[3]。消防自动控制系统是火灾自动报警系统的执行结构，它能够使消防监控中心在接到报警信息之后通过自动或者手动的方式来起到消防设置，并且对设备的运行状态进行监控。在智能化建筑中消防自动控制系统包含了多个设备和附件，火灾报警控制器能够快速的接收、显示和传输火灾报警信号，并且根据系统的设置对自动消防设备发出信号。消防自动控制系统还能够根据发生火灾时人员距离火灾的远近而发生警报，组织人员进行疏散。消防自动控制系统在接收到火灾信号之后，切断非消防电源系统，并且接通火灾警报系统和火灾应急照明灯以及疏散灯。在建筑智能化的设计中其核心是系统的集成，消防自动控制系统作为建筑自动化系统的重要子系统，是智能建筑安全防火的关键系统。消防自动控制系统通过中心监控系统，和建筑物的配电、灯光、广播以及电梯等实现联动控制，从而和整个建筑物的通信、办公和保安系统联网，实现建筑物的智能化管理。消防自动控制系统能够独立的进行火灾信息的采集、判断和确认，从而实现自动报警和联动控制，同时还能够通过网络通信的方式和建筑物的安全保护中心已经产生的消防中心实现信息共享和联动控制[4]。

火灾探测器对于火灾自动报警系统具有重要的关系，在选择的过程中要考虑到火灾的发生规律，根据火灾探测区域内火灾的大小和发生的特点以及周围的环境条件来选择合适的类型。由于在建筑火灾中都属于引燃性质的火灾类型，它特征主要是烟雾，因此在选择上可以考虑使用感烟式火灾探测器。同时在火灾发生的过程中会产生大量的烟雾和热量，以及表现出火焰辐射，可以选择感温、感烟相结合的探测器[5]。在具有可能散发可燃性气体的建筑环境中，可以选择使用可燃气体探测器，例如在厨房以及建筑的燃气管道周围可以布设燃气泄漏探测器。当房间的高度大于12m的时候，感烟探测器的效果比较差。在房间高度超过8m时不应当使用一级感温探测器，当房间高度超过6m时不应当选择使用二级感温探测器，在高度小于4m的房间中可以使用三级感温探测器。火焰探测器在高度为20m以下的房间中都可以使用。

消防自动控制系统在火灾发生时执行的动作复杂，而且消防自动报警系统和建筑物中的其它控制系统实现联动是非常有必要的，因此在建筑智能化的设计中应当考虑到消防自动控制系统的重要作用。消防自动控制系统虽然包含的检测点和控制点比较多，但是在成本投入上相对比较低。这主要是由于消防控制系统的功能结构比较单一，因此在研发成本上也比较低。同时消防自动控制系统之考虑到了内部的数据处理，其数据数量比较少，传输协议也比较简单，在同一网络上可以连接多个传感器、控制器[6]。但是随着消防自动控制系统和建筑智能化综合系统的融合和结合，以及其功能外延性的不断增强，智能控制器在消防自动控制系统中得到了比较广泛的应用。智能控制器也有效的解决了消防自动控制系统和建筑智能系统的联动问题，使消防自动控制系统很好的融入到了建筑的智能化设计中。

3 结束语

消防自动控制系统不仅是建筑智能化设计中的关键内容，而且也是建筑智能化系统联动的必然要求。因此在进行建筑智能化的设计中，应当综合考虑消防自动控制系统和其它建筑智能系统之间的联系，使消防自动控制系统能够更好的发挥其在建筑安全防护中的作用。通过将消防自动控制系统融入到建筑的智能化设计中，对于提高建筑的管理效率，降低火灾的危害都具有重要的促进作用。

参考文献

[1]李颖.浅谈智能建筑楼宇自动控制系统[J].中国科技信息，2009，（4）：142-143，145.

[2]马守强，马劲松，姜再生等.潍坊学院消防自动控制系统雷灾分析及防护措施[J].山东气象，2009，29（z1）：53-55.

[3]胡亦军.消防报警及联动自动控制系统的设计与实现[J].电子世界，2012，（17）：128-129.

篇11

中图分类号：TP368 文献标识码：B

文章编号：1004-373X(2008)06-045-02

Application of MCU Control System in Intellectualized Meter

SUN Xiangguang，CHENG Jibing，SHI Chengjiang

(Mechanical Engineering College，Liaoning Shihua University，Fushun，113001，China)

Abstract：This article introduces the chief component of MCU control system，with the design of one kind of force′ testing device this article also introduces the data acquisition，data processing and keyboard dispose parts particularly.Some parameter and operating principle of the chief slug is given by this article.The software of this system is designed by using C51 and assembler.Some program of the software is given.With the testing showing this system has a stable performance and a high sensitivity.

Keywords：single chip microcontroller system；intellectualized meter；C51

1 单片微控制系统的主要模块

单片微控制系统是一种集数据的采集与处理、键盘、显示以及控制信号的输出为一体的微型控制系统。具有体积小、性价比高、稳定可靠、通用性强等优点，广泛应用于工业生产的各个领域。一个典型的单片微控制系统由如图1所示部分组成。

2 便携式力测试仪的开发

便携式力测试仪体积小、携带方便，变送器受压或受拉后将信号传入该测试系统，要求该系统有自动校零及能够存储多组数据的功能。要实现该测试仪器的功能，需完成以下几个模块的设计，如图2所示。

2.1 键盘显示接口的设计

该测试仪的键盘显示接口采用专用芯片HD7279实现，使用该智能化芯片可以缩短产品的开发周期，减化电路和应用程序的设计。HD7279A采用串行接口方式接收和发送数据，采用动态扫描的方式显示数据，可直接驱动8位LED数码管及64键键盘，内部含有译码器。该芯片控制指令十分丰富，能够满足多种LED显示状态的需要，典型的键盘显示连接图如图3所示。串行数据从DATA引脚送入芯片，并由CLK端同步。当片选信号变为低电平后，DATA引脚上的数据在CLK引脚的上升沿被写入HD7279的缓冲寄存器。KEY引脚用来检测是否有键按下，当有键按下时，KEY引脚自动置低，如果此时接收到“读键盘”指令，HD7279将自动输出按下键的代码，代码以10进制表示，键号即为键盘代码。键盘显示模块因实时性要求不高，故采用C51语言编程，可移植性好，经修改后可方便用于其他系统的键盘显示处理模块。

2.2 A/D转换接口的设计

该测试仪为量具类仪器，所需测试精度较高，应选用高精度A/D转换芯片ICL7135来实现该部分的设计。

2.2.1 ICL7135主要技术指标

(1) 在6 MHz晶振下，ALE输出稳定的1 MHz频率(不使用MOVX命令)，经CD4040B芯片4分频后，对ICL7135输入250 kHz的稳定频率，此时ICL7135的转换速率为每秒6.25次；

(2) 分辨率为 4位半，相当于14位二进制数，百分数表示为1/(212-1)*100%=0.006%；

(3) 转换精度为±1字；

(4) 转换形式为双积分形式。

2.2.2 ICL7135接口电路

ICL7135接口电路如图4所示。

2.2.3 转换过程及程序设计

ICL7135的BUSY信号接至单片机的(INT0)引脚上，并且将定时器T0的选通控制信号GATE置1。此时定时器T0是否工作将受BUSY信号的控制。当ICL7135开始工作时，ICL7135的BUSY信号自动跳高，定时器T0开始工作；当转换完成后，BUSY信号自动置低，在此时间内定时器T0的TH0，TL0所记录的数据与ICL7135的测试脉冲存在一定的比例关系。ICL7135在积分过程中的时间是固定的10001个时种脉冲，反积分过程的时间由测试的脉冲信号绝定，因此将TH0，TL0所记录的数据减去10001个脉冲即为所需数值。对ICL7135转换部分的程序设计，为了提高显示的灵敏度，要求该部分的程序代码最少，运行最快，因此采用了C51语言与汇编语混合编程的方式，对于关键的转换子程序部分采用汇编语言编写，并将其改写成可被C51语言调用的子函数形式，具体改写方式如下：

(1) 汇编语言程序必须以C51的方法建立参数传递段和全局变量段，并向其他模块公布局部数据段和局部数据位段的别名和全局变量名；

(2) 在C51语言程序中，必须将被调用的汇编子程序声明为外部(extern)函数，将所引用的由汇编语言程序定义的全局变量声明为外部变量；

(3) 建立项目工程文件，将上述可调用的汇编语言子程序以及调用汇编语言程序的C51高级语言程序都引入其中。进行编译、汇编和链接，即可生成可执行文件“*.HEX”文件。汇编程序改写部分如下：

NAME ICL7135；定义模块名

?PR?_a_func?ICL7135 SEGMENT CODE；定义程序代码段

?DT?_a_func?ICL7135 SEGMENT CODE OVERLAYABLE

?DT?ICL7135；定义全局数据段段名

；定义公共符号

PUBLIC chai；全局变量chai

PUBLIC ?_a_func?BYTE；局部数据段段名

PUBLIC _a_func；函数名

RSEG ?DT?_a_func?ICL7135；可覆盖局部数据段

?_a_func?BYTE：

RSEG ?RP?_a_func?ICL7135；程序代码段

_a_func：；超始地址

3 结 语

应用单片微控制系统研究开发的力测试仪是一种便携式的测试仪器，具有体积小、重量轻、测试结果精确、抗干扰能力强等特点。由于采用混合语言编程的方式设计系统的软件因此产生的目标代码小、运行速度快。用该测试仪器在学校的压力机上进行实际测试实验，实验结果表明，测试数据稳定可靠、重复性好、显示敏捷、测试精度符合要求。

参考文献

[1]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

[2]张大明，彭旭昀，尚静基.单片微机控制应用技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，1993.

[4]朱祥贤，葛素娟.单片机应用系统的抗干扰技术\[J\].现代电子技术，2007，30(11)：151-153.

作者简介

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中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

1.前言

人防工程是战时对人员和物资予以保护的重要场所，不仅能最大限度地保护了人民生命财产的安全，也是实施人民防空最重要的物质基础。为了保证内部人员和设施的正常工作和运行，需要设置必要设备。本文就人防工程智能化控制系统组成与功能进行简单的分析。

2.人防工程智能化控制系统组成与功能分析

2.1设备监控系统

2.1.1防护设备监控

防护设备主要指防护门及与之有关的出入口呼唤按钮，监测生化武器和核武器袭击的三防报警设备。

（1）三防报警主机。人防工程中使用的三防报警装置，主要是毒剂报警器和射线报警器，这是人防工程监视是否有核武器和生化武器袭击的“眼睛”。三防报警主机与设备自动化的接口，通过两种方式进行：IO接口方式和主机联网接口方式。IO接口方式：三防报警主机一般都有报警输出接点，一旦监测到敌人相关武器袭击，相应的报警接点闭合。主机联网方式：新型三防报警主机通常具有RS232或以太网联网功能，具有RS232接口的三防报警主机可以通过协议转换器连接到上级自动控制系统的控制网络上。

（2）电动防护门。在新建、改建人防工程中，主要出入口的防护门采用电动防护门。电动防护门的自动化，能在战争中敌人采用核生化武器袭击时，以速度最快的响应，使进入工程内部污染达到最少，并具有远程开关门和监视门的开关状态的功能。

（3）出入口呼唤按钮。出入口呼唤按钮功能通过自动化系统实现安全、有效的出入口控制非常必要。为了在战时达到工事密闭效果，电动防护门处于关闭状态。将出入口呼唤按钮接入自动化系统监控，当有人触动呼唤按钮，控制中心就会得到其口部位置，值班人员结合该口部的视频信息，选择拒绝进入或开启电动防护门允许其进入。

2.1.2通风空调设备及环境监控

通风空调系统需要自动控制的设备包括：口部的电动密闭风阀、进排风机、空调机组等，其中电动密闭风阀、进排风机是与工程的三防控制密切相关的设备，必须实现自动控制和远程监视。

（1）风机。清洁进风机、滤毒风机、排风机目的是进行通风方式切换并实现远程控制、集中监视。其实现方式简单，通过智能控制器的开关量输出接口就能实现风机启停控制。

（2）电动密闭通风阀门。在人防工程中，为了实现通风方式切换和三防需要，每个口部进排风系统中安装了数量不等的电动密闭通风阀门。在控制逻辑上跟风机相同，即根据三防通风的要求进行控制。

（3）除湿空调机。现代新型的除湿空调机组，一般都是自动化机组，空调机上自带控制器，根据回风管道上的温湿度和用户的设定值来自动控制机组的运行。

（4）超压控制。为了保证防毒通道的安全，在工程口部排风采用超压排风系统。通过切换通风系统中风机和电动通风密闭阀来保证口部工程内外差压。

（5）环境参数检测。在功能大厅、重要人员房间等位置设置温湿度和二氧化碳传感器；在口部及重要区域设置温湿度传感器，监视这些地方的温湿度情况。

（6）三防报警主机检测环境与通风方式控制系统联动。根据三防报警主机的检测数据，系统能自动控制相关的电动密闭阀和电动风机，使工事通风状态在清洁、隔绝、滤毒三种状态中适时切换，并控制通风方式信号箱提示工事内的人员。

2.1.3给排水设备监控。

水系统需要自动控制的设备主要是给水和污水排放的控制。

（1）给水系统自动控制。给水的自动控制包括坑道式工程外水源给水泵或掘开式工程的深井泵到各水库的水位控制，以及水库到各用水设备的生活供水设备的控制。从水库到用水设备这一过程中的水系统控制对象包括：生活给水泵、空调循环泵、电站冷却水泵控制。

（2）污水排水系统自动控制。污水池的水位控制本身比较简单，传统的控制装置都能完成。对污水排水系统的监控，体现在实现三防要求及污水池的水位及报警状态和污水泵的运行状态、故障状态的监视。

2.1.4发电及供配电系统监控

发电及供配电系统在人防工程设置专门的电站控制室，并安排值班人员，发电和供配系统的参数监视将更加全面并可控。

（1）发电机组。发电机组的自动化一般由机组本身的控制器完成，其控制器应提供一个用于系统集成的自能通信接口，便于将发电机的参数和状态集成到计算机系统中，实现电站计算机和中央控制室计算机的参数监视、记录以及控制。

（2）油箱油位。对于发电机的日用油箱及主油箱的油位，设置就地连续油位显示装置和连续液位变送器，送电站计算机和中央控制室计算机，使保障人员随时掌握油箱油位情况。

（3）变压器。目前人防工程中的变压器采用干式变压器，变压器往往自带温控器，因此对电压器的监控宜通过系统集成的方法实现。

（4）低压进出线。首先低压进线柜和母线联络开关柜的主开关运行状态、故障状态应进行监视，其次所有低压出线柜的全部符合开关的运行状态应进行监测，以便于在中央控制室和电站的监控站上随时掌握低压配电系统的运行状态和方式。

（6）照明系统的监控。实现照明监控的目的是节约能源和照明的集中管理，增加人防内部电源的供电时间。人防工程战时可由值班人员结合视频监控信息，操作自动化系统将没有掩蔽人员的人防区域照明灯具关闭。

2.2视频监控系统

视频监控系统可为值班人员提供可视化的工事信息。同时结合视频监控系统提供的信息，可对人防口部人员确认，控制电动密闭门开闭，以及照明系统进行远程自动控制。

2.3系统集成和智能化管理系统

2.3.1系统集成

人防工程的系统集成包括系统级集成和设备级集成。系统级集成中设备监控、联动控制、安全技术防范等子系统的集成，为实现工程的智能化管理提供信息基础。设备级的集成是各种智能设备的运行数据集成到设备监控系统中，实现各种设备运行的集中监视和控制，为工程的全面自动化、智能化控制提供基础。

2.3.2智能化管理系统

功能完善的智能化管理软件，除了集中监视和控制的功能外，一般还应包括设备运行信息管理，设备维护辅助管理、系统优化运行调度控制等功能。目前，由于各种因素的限制，至少应做到所有工程设备的集中监视和控制。

2.4电磁脉冲防护

为了尽量减少电磁脉冲对智能化控制系统的重要电子设备干扰,需要采取响应的电磁防护措施。电磁干扰的三要素为:电磁干扰源、干扰传播途径和敏感设备。防范措施一是分散配置人防信息系统网络，避免同时遭敌摧毁和杀伤。二是做好工事内外的电磁屏蔽，并尽量减少进出工事的电缆线路，对进出电缆进行屏蔽处理。三是通过与设备相匹配的电涌保护器对相关电子设备进行保护。

3.结语

人防工程是一个系统性的工程，人防智能化控制系统在只有依靠其他相关设备的完整性和可靠性，才能将其所有的功能和作用发挥出来，才能更好的为保障人身安全和国家财产的服务。