智能型住宅自动控制与管理系统应用研究_土建水利论文

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1、 智能型住宅自动控制与管理系统应用研究_土建水利论 文 土建水利论文 随着计算机技术、现代通信技术、自动控制技术的迅速发展，智能化建筑在 世界应运而生。智能小区在智能化大楼基础上扩展和延伸出来的，人们通过对小区建筑群 的四个基本要素（结构、系统、服务、管理）进行优化考虑，提供一个投资合理，又拥有 高效率、舒适、温馨、便利以及安全的人居环境。为适应我国加快住宅建设发展，增强住 宅建设的科技含量的要求，我国 在继“解困” 、 “安居”工程后，又加大了小康工程的力度。 “智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”作为国家重大科技产业项目棗“2000 年小康城乡科技产业工程”的专题，就是这一背景下

2、提出的。“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”是哈尔滨工业大学（原哈尔滨建筑 大学）承接的项目，由哈尔滨工业大学和北京德达数据系统有限责任公司合作开发。该项 目采用 LNRKS 技术开发研究并在住宅示范小区工程中试运行。1、对住宅居住环境（湿度、 湿度）及设备进行监控；2、住户三表（水表、电表、煤气表）远传；3、住户三防（防火、 防灾、防盗） ；4、厨房设备监控；5、卫生间排风控制。这些功能用 LN 总线一节点实施， 即每一住户为一 LN 节点，然后再用棗服务器管理各个用户的节点构成 LN 总线系统。该项 研究已在北京翌景嘉园示范小区通过试运行，下面对其自评估如下：一、攻关的任务、考

3、核目标及主要技术指标：经过论证，我们在专题合同中将各种指标定位在：本专题的攻关任务：研究智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统，该系统包括两项任务， 其一是开发家用管理软件，其二是开发家庭智能控制装置，实现对居室温度、湿度进行自 动调节；对厨房用具进行时序控制；对卫生间的排风进行控制。而家用电脑管理软件要对 家庭设施进行管理并提供若干家政服务程序。 本专题的考核目标：提供具有居室空调、厨房监控、卫生间自动排风功能的微机控管装置 一套；提供家用电脑管理软件一套；住宅温、湿度等参数应满足智能住宅规定标准；在示 范工程中应用该项成果。 本专题的技术经济指标：温度、湿度等主要被控参数应满足智能小康住宅标

4、准（温度1828，湿度 3070） ；系统运行可靠。 在进行该项专题的进一步研究的过程中，结合当前先进技术的发展以及我国智能住宅发展 状况，在原有的合同的基础上，我们对家庭智能控制器又增加了三表远传、安防等功能。二、专题执行情况评价本专题按两个部分实施，即家庭智能控制器和家用电脑管理软件的研究：1、家庭智能控制器（1）功能本专题所开发的家庭智能控制器即智能节点具有 4 路模拟输入，12 路数字输入，12 路数字输出，其所实现的功能如下：通过对室内温度监测，得到实际温度与设定温度比较：当实际温度低于设定温度一定值时， 在夏季关空调，在冬季开暖气；当实际温度高于设定温度一定值时，在夏季开空调，在冬

5、 季关暖气。温度控制达到智能小康住宅规定标准：1828。 通过对室内湿度监测，得到实际湿度与设定湿度比较：当实际温度高于设定温度一定值时， 关加湿器；当实际湿度低于设定湿度一定值时，开加湿器。湿度控制达到智能小康住宅规 定标准：3070 。 对三表实行脉冲计数，并发送到上位机。 当门磁或红外报警时，在设防状态下，声光报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上 位机。 玻璃破碎报警时，声光报警启动；在设防状态下，自动拨号器启动：有报警信号传到上位 机。 紧急按钮报警时，自动拨号器启动，并有报警信号传到上位机。 排风扇按钮控制排风扇，排风扇运行一段时间自动关闭。 烟感探头报警时，煤气闭阀器关闭，声光

6、报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上位， 此外，通过判断烟感探头输入信号可识别探头是否有故障。 煤气泄漏报警时，排风扇启动，煤气闭阀器关闭，声光报警和自动拨号器启动，并有报警 信号传到上位机。 探头复位输入控制火灾探头掉电复位及开启煤气闭阀器。 通过上位机运作，可以控制厨房设备按一定时序启动。 温度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。 湿度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。 与本专题预期目标相比，我们在设备监控的基础上，增加了安防功能，三表远传功能；我 们经过认真研究，考虑研发产品的应用和推广，我们单片机来完成这些功能，而是采用了 先进的现场总线棗 LN 总线。（2）应用的 LNRK

7、S 技术特点本专题采用了 LNRKS 技术进行开发，该技术有如下特点：开放性：网络协议开放，对用户平等； 通信媒介的多样性：可采用任何媒介进行通信，如双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无 线电波、红外等，并且同一网络可以有多种通信媒介； 互操作性：其通信协议 Lntalk 是符合 IS 定义的 SI 模型，任何制造商的产品都可以实现互 操作性； 网络拓扑：有星型、总线型、环型以及自由型； 网络结构：主从式、对等式或客户/服务式结构； 通信的每帧有效字数可从 0 至 228 个字节； 通信速率可达 1.25B/S，此时有效距离为 130；78KB/S 的双绞线，直线通信距离可达 2700； 其技术

8、核心器件棗 Neurn 芯片内部装有三个 8 位微处理器、34 种 I/对象和定时器以及 LNTALK 通信协议等。该芯片具有通信和控制功能。 近年来，该技术在国内外的智能建筑领域都得到了应用和发展，其开发工具平台强大，开 发者在短期内就可以完成开发工作；在韩国、日本、澳大利亚、加拿大等国都已经利用该 技术完成多项工程；并且，总体来看，该技术适用于中国，而且还在无线扩频等方面有继 续加强的潜力，能在家庭智能系统上有更大的突破。（3）解决的技术关键功能集成：在目前智能住宅产品中，实现单一功能（如抄表、安防）的产品很多，本装置 将三表收费、三防、厨房设备监控、室内环境监测、卫生间排风扇控制等功能集

9、成在一起， 真正实现了功能集成。 采用了 Lnrks 技术：Lnrks 技术作为先进的总线技术，在本专题得以采用，将会更有利于家 庭智能控制装置的推广。 模拟量的引入：从长远来看，将模拟量引入智能住宅将是必然，而目前国内几乎没有智能 住宅产品将其引入，本装置将模拟量引入，也体现装置的前瞻性。 软件编程语言采用 Neurn 语言，利用该语言事件驱动任务的特点，增强了装置的实时性。 本装置可灵活组态：如果用户不需要该模块中的模拟输入，我们就会在设计硬件电路时预 留出端口，而不焊接模数转换模块，这样可为用户省下投资，也为其将来扩展做好准备； 12 路数字输入点被开关量或脉冲信号来触发，其可以配置成电

10、表水表煤气表输入，可以配 置成安防信号输入，也可以是二者结合；12 路输出只是一个开关信号，也可根据实际情况 进行灵活配置。 与目前系统集成商所提出智能小区方案相比，本专题将家用电脑引入家庭智能控制系统来 管理家庭设施。 住宅节能：我们认为，智能住宅在提供给人们安全、舒适的环境的同时，也应将节能的概 念引入智能住宅中。在本专题中，我们对卫生间排风采取实时控制，使其在满足室内排风 要求的同时做到节省电能；我们通过对室内温度的设定，在不同季节内对空调或供暖设备 进行控制，使其在一定的条件下工作，当达到预期要求时，立刻停止工作，进而达到节能 的目的。 模数转换通信匹配问题：在本专题中，我们利用 ax

11、186 芯片对采样的温湿度信号进行模数 转换。ax186 芯片具有 12 位精度，其与 LNRKS 技术的 neurire 方式进行通信需要匹配，本 专题解决了这个问题。 本专题所开发出来的家庭智能控制器比较成熟，可作为产品投入市场，并且，该家庭智能 控制器已经在北京翌景嘉园使用。与目前国内同类产品相比，其性能价格比是最优的（具 体情况见效益分析） 。2、家用电脑管理软件家用电脑管理软件是在 Delphi5.2 平台上开发而成，其功能、设计特点如下：（1）功能提供家庭生活服务信息。主要有：医疗保健知识、家庭菜肴、点心制作方法及饮食科学知 识、女性美容装饰常识、花鸟鱼种值饲养方法、旅游知识、保险

12、知识及家庭生活中的一些 常用信息等。 提供家庭事物管理手段。这部分主要内容有：家庭财务、亲友通讯录、个人档案管理。 该软件通过网卡直接对家庭设施进行管理：三表计费、设备状态显示、厨房设备时序控制、 温湿度设定。 （2）软件特点：是软、硬件技术成功结合的典范：考虑到“小康住宅”的特点，将计算机硬件、软件技术 相结合，通过 LN 控制模块成功地实现了对住宅内的环境监测及设备监控。 实用性强：在本软件中，我们以科学实用为原则，从医学、美食、旅游、保险、美容装饰、 花鸟鱼种植饲养、财务管理、通信录管理等方面为用户提供了及其丰富的生活服务信息， 以便为用户的工作、学习提供更多的方便。 易学易用：在软件开

13、发过程中，我们在不影响功能及生动性的前提下，尽量使界面简洁、 直观，并具有逻辑性，从而使得用户容易掌握软件的思路及操作方法。 三、成果应用前景及效益分析建筑业是国家的支柱产业，住宅建设占总房产建设投资的 80左右，国家十分关注住宅建 设，继“解困” 、 “安居”工程后，又努力实施“小康”工程。为了加大“小康”工程力度， 国家把“2000 年小康城乡科技产业工程”列为国家重大科技产业项目。可见，投身于住宅 小区智能化以及相关产品的研发，既有利于推动建筑业的发展，又能带来可观的经济效益 和社会效益。1、国内智能小区市场预测随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术等高新技术的延伸，智能建筑应运而生

14、。 智能小区是智能大厦的基本含义中扩展出来的。以 1999 年为例，国家在 99 年对住宅的投 资 17001800 亿元人民币，根据建设部对小区初、中、高三个等级的划分，小区智能化 为住宅小区总投资的 13。以此比例计算，则仅 99 年度对小区智能化的需求就达 1754 亿元人民币，而随着住房体制改革的不断深入及人们对住宅环境要求的不断提高， 该数值还会将大幅度提高。由此可见，小区智能化市场前景广阔。2、本专题的实用性及前瞻性“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”作为 2000 年小康城乡科技产业工程 “的一个专题，该项研究应用 LNRKS 技术开发并在住宅示范小区工程中试运行。该

15、家庭智 能控制器具有很强的灵活必一，根据用户需要，可以进行灵活配置，例如：如果用户不需 要该模块中的模拟输入，我们就会在设计硬件电路时预留同端口，而不焊接模数转换模块， 这样可为用户省下投资，也为其将来扩展做好准备；12 路数字输入点被开关量或脉冲信号 来触发，其可以配置成电表水表煤气气输入，可以配置成安防信号输入，也可以是二者结 合；12 路输出只是一个开关信号，也可根据实际情况进行灵活配置。总之，该家庭智能控 制器即适合现在智能住宅的要求，也会在一定程度上满足将来发展的需要。我们开发的家庭智能控制器再加上各种传感器构成的控制系统，其价格为 4000 元左右，即 每个住户用于智能化投资在 4

16、000 元左右，与当前国家制定普及型智能住宅价格（5000 元） 相比，相对价位下降 20；而从长远来看，随着人民生活水平的提高以及家庭智能控制器 各类相关器件价格的下调，大多数用户对智能化的投资是可以接受的，并且其所带来的各种效益是无法估量的。4、本专题的社会效益本专题是以小康住宅智能化宗旨，旨在为人们提供舒适、安全、健康的环境。这一方面提 高了人们生活水平，另一方面也为人们的高效率快节奏提供了条件。智能住宅设施的自动控制和管理，既需要相关行业的支持，也促进相关行业的发展。智能 住宅建设的兴起，将使许多相关企业投入建筑市场，又为许多人提供了就业机会。此外，对于生产智能控制器的厂商来说，他们在推广应用这项成果中，将会获得可观的经 济效益。四、专题调协的科学性和合理性的后评估本专题设置的科学性和合理性可从以下几方面反映出来：1、专题在智能小区的地位智能小区在智能化大楼的基础上扩展和延伸出来，人们通过对小区建筑群的四个基本要素