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1、天津工业大学毕业论文 楼宇自动化虚拟平台的设计与实现姓 名 杨倩兰 学 院电气工程与自动化专 业 自动化 指导教师 张亮 职 称 讲师 2016年 6 月 6 日摘 要在科技不断进步的今天，智能应用越来越广泛。智能建筑逐年增加，楼宇自动化越来越重要。学校开设楼宇自动化相关实训课题，可以让学生在步入社会之前简单接触与之相关的内容，为之后的工作学习做好准备。虚拟平台可以在没有实物的情况下，进行仿真、模拟实际的控制系统。所以设计一个虚拟的仿真平台可以在没有实物的情况下进行仿真学习。设计虚拟平台时需要考虑到楼宇自动化系统中各个系统的功能，以及他们相互之间的联系。设计虚拟平台需要使用到matlab/si
2、mulink仿真平台，同时要结合eclipse编写后台程序。本文就楼宇自动化虚拟平台的设计与实现结合各个系统要求进行研究。依据不同系统的功能特点、仿真结果要求，提出并构建了基于matlab/simulink的仿真结构框图以及基于eclipse的程序、虚拟平台。论文首先介绍了楼宇自动化课题研究状况、智能建筑概念、不同仿真软件概况、仿真系统的应用等。其次对基于matlab/simulink的不同系统的仿真简要介绍，并且验证仿真系统性能指标。最后对基于eclipse的程序、虚拟平台、虚拟设备以及虚拟环境进行测试验证。保证虚拟平台的正常工作。关键词：Simulink；eclipse；楼宇自动化；仿真；
3、虚拟平台ABSTRACTIn todays technological advancements, intelligent applications more widely. Intelligent building increases every year, building automation increasingly important. The school opened building automation-related training issues, allows students into the community prior to the contact associ
4、ated with simple contents, after learning to prepare. Virtual platform in the absence of physical circumstances, simulation, simulate the actual control system. So the design of a virtual simulation platform can be restricted simulation study.Virtual design platform to take into account features of
5、each system, building automation system, and the links between each of them. Design of virtual platforms need to use matlab / simulink simulation platform, while combining eclipse write daemon. In this paper, the various system requirements Design and realization of building automation on the virtua
6、l platform. Based on features of different systems, simulation requirements, proposed and constructed based on the block diagram simulation matlab / simulink and eclipse-based programs, virtual platform. Paper introduces the research status of building automation, intelligent building concept, diffe
7、rent simulation software before, application simulation system and so on. Secondly simulation of different systems based on matlab / simulink a brief introduction, simulation and verification system performance. Finally, eclipse-based programs, virtual platforms, virtual appliances, and virtual envi
8、ronments for testing verification. To ensure the normal work of the virtual platform.Keywords: Simulink; eclipse; building automation; simulation; virtual platform目 录第一章 绪论11.1 智能建筑简介11.2 楼宇自动化简介11.2.1楼宇自动化控制系统组成11.2.2楼宇自动化控制系统原理21.2.3 楼宇自动化发展历史31.3 国内外研究状况及成果31.4 Simulink仿真软件41.5 Simulink仿真软件在自动控制系
9、统中的应用实例51.6 小结6第二章 基于Simulink仿真软件的楼宇自动化控制系统72.1 仿真软件72.1.1 仿真软件定义72.1.2 仿真软件功能72.1.3 常用仿真软件72.2 仿真控制系统性能82.3 小结9第三章 楼宇自动化各控制系统103.1 暖通空调系统的监控(HVAC)103.2 给排水系统监控133.3供配电与照明系统监控173.4火灾报警与消防联动控制183.5电梯运行管制203.6防火防爆报警系统203.7出入口控制及门禁系统213.8安保人员巡查系统223.9小结23第四章 楼宇自动化虚拟平台的设计与实现244.1虚拟平台的特点与流程244.2控制系统结构设计2
10、5 4.3系统主要功能设计与实现264.3.1主程序设计实现264.3.2仿真运行控制功能设计实现264.3.3仿真结果数据事后分析功能设计实现274.4小结28第五章 楼宇自动化虚拟平台的测试与应用295.1系统功能测试295.1.1虚拟设备功能测试295.1.2仿真运行功能测试305.1.3虚拟环境功能测试305.2仿真平台性能测试315.3系统实际应用345.4小结34第六章 总结35参考文献36附录137附录240谢辞75第一章 绪论1.1 智能建筑简介在20世纪末智能建筑的概念在美国诞生了。在1984年，美国哈特福德 （Hartford）市建成了第一个智能大厦，他是智能家居控制系统，
11、利用的是手机Personal Digital Assistant。90年代初，在中国开始出现智能大厦，并且发展的速度令世人刮目相看。优化组合建筑物的管理、设备、服务和结构，条件要按照用户的需求，提供给用户的是一个高效、舒适、便利的以人为本的建筑环境，这样的建筑称为智能建筑。集中现代的很多科技形成了智能建筑。智能楼宇的技术基础：现代电脑技术、现代建筑技术、现代控制技术、现代通讯技术。 随科学技术的发展，建筑物智能化程度逐步提高，智能建筑是信息化的时代产物。现代世界科学技术发展的主要标志：4C技术（Control控制技术、CRT图形显示技术、Communication通信技术、Computer计算
12、机技术）。在建筑物内建立计算机网络综合系统并将4C技术结合应用之中，使建筑物智能化。4C技术在智能楼宇建筑中是指建筑的结构化、系统化。通过对建筑物的4个基本要素判断确定智能建筑的性质（4要素：结构、系统、服务、管理）。高效率、优雅、舒适又具有快捷便利、安全性高且费用适宜的环境空间需要考虑4要素之间的内在联系，通过最优化的设计来实现。建筑的用户，资金的所有者和经营者等可以通过楼宇自动化察觉到他们在：消费开支、日常生活、商业沟通、生命安全等方面得到最大程度的回报。 建筑智能化结构组成部分：楼宇自动化系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)、通信自动化系统(CAS)修订版的智能建筑设计标准是智能建筑
13、概念的国家标准。1.2 楼宇自动化简介楼宇自动化控制通常利用上位计算机进行画面的监控和管理，这是采用Direct Digit Control,即直接数字控制器( DDC)。曲线、动画、脚本、文本、各种专用控件和数据库等是他的主要手段。这就是Decentralized centralized control（分散控制集中管理），所谓分散控制集中管理也是计算机集散控制。1.2.1楼宇自动化控制系统组成图1.1 楼与自动化系统组成需要很多的电器机械设备之间相互联系，形成较为完善的自动化管理系统。通过对各种设备进行综合管理、 调度、监视、操作和控制建立机电设备管理系统。1.2.2楼宇自动化控制系统原理
14、 分散控制集中管理是楼宇自动化控制系统的特性。被控对象的实时监测和控制任务由分布在现场被控装置处的直接数字控制器（DDC）完成，对于常用仪器仪表控制功能简单的局限性、计算机集中控制高度会集的风险性的不足，都可以通过这种控制方法加以克服。中央管理计算机功能:CRT显示、打印输出、丰富的软件管理、较强的数字通讯。 具有这些功能的计算机要安装在中央控制室，要在避免了常规仪器仪表分散控制后人机联系困难、无法统一管理的缺陷的情况下能够完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务。保证系统在最佳状态下运行。distributed control systems （简称 DCS）是集散型计算机控制系统，即
15、分布式控制系统，他采用的是基于现代控制理论的控制方法。1.2.3 楼宇自动化发展历史到目前为止以有了四代楼宇设备自动化系统的相关产品:表1-1 四代产品对比名称第一代第二代 第三代第四代CCMS中央监控系统DCS集散控制系统开放式集散系统网络集成系统时间20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代21世纪产品原理采用计算机键盘和CRT构成中央站，打印机代替记录仪表，散设于建筑物各处的信息采集站DGP通过总线与中央站连接在一起组成中央监控型自动化系统。DGP分站安装CPU，发展成直接数字控制器DDC并配有微处理机芯片，BAS由4级组成，分别是现场、分站、中央站、管理系统DDC分站连接传感器、执行器的输人输出模块，应用现场总线，形成分布式输入输出现场网络层建筑设备自动化系统采用Web技术，BAS网络集成系统(EDI)是采用Web技术的建筑设备自动
