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1、调研报告0 引言我反复的阅读了单片机原理及应用教程，及其在自动化控制中的应用相关的期刊和书籍。查阅了我设计的课题在国内外研究状况的期刊杂志和文献资料。通对期刊杂志和文献资料的阅读和分析，我对基于单片机的地下车库通风控制系统构成原理有了初步的了解。并且知道了自己的题目在控制系统设计中的地位和作用。在对单片机的地下车库通风控制系统有了一个宏观的把握后。我又重点阅读了单片机的软件仿真的书籍，以及智能诱导通风控制系统的期刊和资料。对智能诱导通风控制系统结构原理有了一定的了解。最后我把重点放在了单片机控制理论的学习和控制电路的设计方面上。由于我的时间及精力有限，现在我只能对他们有一个比较宏观的把握，大略
2、的知道自己的思路是什么，对于具体的细节我还需要进一步的调研。下面我将从以下四个方面说说本次调研的收获。 1 课题的研究背景、意义、任务近年来，随着我国现代化建设的不断发展，城市机动车辆数量飞速增长，停车成了城市交通的一大难题。这就要求城市建筑工程向大型化、多层次化、多功能化发展，以减少占用土地资源。地下车库以其面积大、节约建筑用地、管理集中等优势而越来越受到业主的青睐。因此，目前许多高层建筑都设有地下车库，以解决存车用地紧张的矛盾。因此，地下停车库的建设也将随之而发展，以解决汽车存放与城市用地日益矛盾的问题。对于地下停车库，保证适当的温度和一氧化碳浓度不超过规定标准，是衡量地下车库空气环境质量
3、的两个主要指标。由于地下车库在土壤的包围之中，而土壤具有较好的热稳定性，受大气温度变化的影响不大，在我国大部分地区，地下车库的温度都是符合要求的。汽车在库内启动、行驶和上下坡道时都要排出废气，主要有害气体是一氧化碳。因此，地下车库内一氧化碳的浓度应严格控制。我国虽然从国外引进了为数不少的现代化地下车库通风控制系统，但都是国外现成的产品，其控制策略并不一定适用于我国具体条件。如何发挥先进地下车库“绿色”通风控制系统的示范作用和现代化智能通风控制系统的推广还需要更多的研究。1.1 课题技术研究背景在地下停车库使用诱导通风系统的过程中，由于无法了解到汽车尾气发生的具体时间、位置及总量等参数。因此，现
4、有的诱导通风系统都是管理人员凭经验对诱导通风系统及主排风机进行开关控制。对于地下车库来说，汽车尾气的污染物质发生有其不连续性及尖峰负荷明显等特点，这使得现有诱导通风系统的优势并未被很好的体现出来，其主要原因是：诱导通风系统拥有高效的换气方式，如何准确地减少系统的开启时段，同时不影响通风效果，使其比传统换气方式更加节能，这是管理人员凭经验管理是难以做到的。诱导通风系统具有分布点均匀的特点，可快速稀释较为集中的汽车尾气，不必为排放部分点的污染物而开启全部通风设备，但是现有诱导通风系统尚无法对污染物质的发生进行有效、准确的追踪，灵活地自动控制个别风机的开启；所以为确保通风效果只能采用连续开启的办法。
5、但地下停车库中的主要处理的污染物质为汽车尾气，在汽车尾气发生的局部点的有害物质浓度大于有关部门的允许值，但平均到整个汽车库空间内有害物质的浓度就很低了。因此使用诱导通风系统的连续开启来排放汽车尾气连续进行全面的通气换气，显然会造成很大能量的浪费及机械设备的磨损。所有，研发出一套智能的诱导通风系统显得尤为重要。1.2 课题意义随着人们消费水平的不断提升，车库已经成为人们在选择居家时的一个不小的考虑因素，当然也是小区物业提升品质的一个方面；而大型公共场合的车库通风联网控制则更是需要一套专业化的设施来进行控制。传统诱导风机一经打开就一直处于耗电工作状态，地下车库中一氧化碳浓度的变化也与车辆的进出、流
6、量等多种因素有关。关于CO 的释放量计算，由于地下车库的汽车类型和各种类型汽车的数量较难准确确定，在大大提倡能源保护、能源节省的今天，车库通风的耗电工作在电力使用上显然不够合理，而投入大量的人力资源来测量、处理地下车库的浓度超标问题也往往事倍功半。由此，特提出该车库诱导风机方案，解决车库CO 浓度的自动化测量以及报警通风问题。诱导风机智能控制的目的，就是为了有效节能，使诱导排风系统更安全可靠、经济地运行。同时该项目的启用也是为了提高整个楼宇的智能等级。1.3 课题任务通过主控制器与诱导风机智能控制器联网（RS-485 总线），传感器探测地下车库中空气中的一氧化碳的浓度，当达到或超过一定的指标时
7、，实现报警功能，并自动开启智能诱导风机系统实现排气通风功能，降低有害气体的浓度；在每台诱导风机智能控制器中设置温度传感器，当车库发生火灾，温度超标或骤然升温时，温度传感器会将信号传送到主控制器中，由主控制器关闭所有的智能型诱导风机，直至温度正常后自动恢复。实现全自动测控，节能、高效的目标。2 课题国内外研究现状（诱导通风系统的国内外研究现状）无风管诱导通风系统（jet inducting system）源于欧洲，发展于日本，已有30 余年的历史，尤其在欧洲，东南亚，日本等地使用相当广泛。 但是，由于进入中国的时间较短，尽管已有不少应用实例，无风管诱导通风系统不论在设计方法还是通风效果上，都缺乏
8、相关的理论验证。近年来国内厂家也先后投入开发研制射流诱导通风技术工作，并有类似产品推出，其应用呈上升趋势。喷流诱导通风技术，在国内最早应用在公路、铁路等的隧道通风中，所使用的射流风机，一般为风量在1 万m3/h 以上的大中型风机。近几年借鉴国外的经验，将此项技术也扩展到地下车库、仓库、场馆的通风中，所采用的喷流诱导器、射流风机更为小型化、轻型化，一般风量在6001500m3/h，其中箱式的不超过1000m3/h。例如北京目前有数十个地下车库工程采用了喷流诱导通风系统，2001 年广州开始建造的70 万m2 的国际会展中心（一期），也采用了此项技术。目前面临着的一个重要问题，就是如何正确地设计、
9、合理地布置该系统，并确保今后在使用中达到良好的效果。该系统引入国内后，由于有关设备己经完全国产化，并加以了改进，同时国内执行的是自己的设计规范和标准，因此设计方法需要相应更新。在中国，目前国家有关部门尚未制定出正式的设计计算公式，现在的设计都是设计师根据个人经验，按大的建筑类型作类比设计。总体感觉设计都很粗略。虽然实际应用的无风管诱导型通风系统不少，但缺乏相应的理论研究，与国际先进水平相比，还有较大差距。而国内的实际使用效果如何，不但是空调专业人士，也是广大用户关心的事情。目前，国内外新建的地下停车库逐渐采用了诱导射流的通风方式，尤其在日本，地下停车库的应用面积已达到80。建设部建筑设计院编著
10、的建筑设计专业设计技术措施中的3.6和4.6条特别提出：停车库机械通风系统宜采用喷流诱导通风方式，以保证车库内的良好换气，并减少通风管占用车库的有效层高。3 课题核心内容（诱导风机智能控制系统的设计）诱导风机智能排风控制系统是用来排除地下车库内汽车尾气的自动排风系统。随着社会经济的不断发展，汽车保有量越来越大，很多建筑物都设计了很大的地下停车场。当汽车在地下车库启动时，发动机排放的尾气中含有大量CO有毒气体，这些气体积残留在地下车库内，将会对人的生命造成很大的威胁。诱导风机排风系统的主要功能是使地下车库内的汽车尾气形成气流，使地下车库和室外形成气流。3.1 状态分析及方案介绍早期的诱导风机排风
11、系统主要是对整个地下车库内若干个防火分区的诱导风机进行人为的操控，当闭合诱导风机的电源时，防火分区内的诱导风机全部打开；当断开诱导风机电源时，防火分区内诱导风机全部关闭 。但这种控制系统在实际运行时存在一些缺陷，其主要缺点有： 由于没有气体检测装置，操作人员不能准确判断地下车库内汽车尾气浓度，造成能源的极大浪费或对人体的伤害。如，当操作人员打开风机时，此时地下车库的尾气浓度很低，而当车库内防火分区的尾气浓度超过国家规定时，由于操作人员没有及时打开风机，由此对人体造成危害。 当一部分风机检测到CO有毒气体后，部分单台启动，不能高效地形成气流，同样造成能源的浪费。智能诱导风机排风系统通过RS485
12、通信，把每台诱导风机的工作状态和所处的环境信息都传送给集中控制器。集中控制器按照预先设定的策略，判定某些风机是否运转，把这些信息再通过RS485通信网络传递给每台风机。这样从根本上克服了传统诱导风机排风系统的缺点，既能够及时稀释地下车库内CO气体的浓度，又能够节能降耗。智能诱导风机排风系统主要分成两部分：集中系统控制器和诱导风机控制器。诱导风机控制器通过CO传感器获取CO气体浓度信息值，通过温度传感器获取环境的温度值信息。当温度值在单位时间内迅速上升到一定值时，表示有可能有火灾发生或电路产生了故障，元器件温度迅速升高，这时诱导风机控制器将快速切断诱导风机电源，防止事态进一步扩大。当CO传感器检
13、测到CO气体浓度升高，且超过设定的浓度值时，诱导风机控制器将处于报警状态，并根据集中控制器预先指定模式执行动作，即时把信息传递给系统集中控制器并启动诱导风机或仅把信息传递给系统集中控制器。集中系统控制器的主要任务是把所辖分区内的诱导风机控制器的各类信息集中，并依据控制策略进行控制。集中控制器与区内的诱导风机控制器进行通讯获取地下车库的CO气体分布情况，并控制诱导风机控制器的工作模式，通过诱导风机控制器直接启动或停止诱导风机的运行。另外，集中控制器还具备火灾信号的输入端口，当其他系统的火灾信号输入时，集中控制器将紧急关闭所辖分区的诱导风机的电源。当集中系统控制器所辖分区内的诱导风机控制器报警数量
14、满足一定条件时，集中控制器可以提供启动信号给排风机和送风机，实现排风机和送风机联动。集中系统控制器同时也通过RS485接口把所辖分区的诱导风机控制器的CO气体浓度信息、诱导风机工作状态等信息传送给BA等其他系统。系统智能控制模型如图1所示。智能诱导风机排风系统如图2所示。图1智能控制系统模型图图2 智能诱导风机排风系统示意图3.2 功能模块设计3.2.1 诱导风机控制器的组成及工作原理诱导风机控制器主要由电源模块、CO气体浓度采集模块、温度采集模块、显示模块、风机驱动模块、通讯模块组成。诱导风机控制器的主控单元采用基于AVR RISC结构AT mega 8单片机。该单片机工作在16 IVII-
15、I时性能高达16 MIPS，内置AD转换器，8 k的程序空间，512 B的EEPROM 。诱导风机控制器内部所需要的电源是直流单电源，电压为5 V，功率约3 w，工作电源是交流220 V，50 Hz。考虑到性价比，电源模块首先采用8 V的变压器进行降压，再使用整流二极管进行整流，最后使用三端稳压管7805稳压得到5 V的直流电源。CO气体浓度采集采用MQ-7半导体式CO传感器。MQ-7型CO传感器的敏感层是由非常稳定的二氧化锡制成的，稳定性好，检测的CO范围是101 000ppm。在正常使用条件下，其使用寿命可达5年。MQ- 7型CO传感器的高加热电压为(502)V，低加热电压为(154-01
16、)V。通过对传感器的电压进行测量，运算出CO浓度值，MQ-7属于半导体传感器，在-4080 环境内无需进行补偿。虽然MQ-7对H，等气体也比较敏感，但是在空气中的汽车尾气中，等气体的含量可以忽略不计，因此也不需要矫正电路。CO传感器电路如图3所示。图3 Co传感器电路图温度采集模块使用DS18B20数字温度传感器，测量范围-55125 摄氏度，增量值为05 摄氏度。DS18B20只有一个引脚进行数据通讯。可以把DS18B20并联在一根总线上进行温度数据采集。显示模块使用4位LED共阳极数码管轮流显示CO气体浓度值和温度值信息。驱动芯片采用TM1620数码管专用扫描芯片。TM1620最多可动态显示6位8段数码管，其管脚最大可提供20mA 的驱动电流
