引論：我們?yōu)槟砹?3篇遠(yuǎn)程控制技術(shù)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
1.1 成本管理與控制
降低工程造價(jià)是工程管理中的一項(xiàng)重要問題，也就是說(shuō)要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行成本的控制。成本控制指在工程項(xiàng)目完成的過(guò)程中對(duì)消耗的人工、機(jī)械、材料的費(fèi)用等進(jìn)行監(jiān)督、指導(dǎo)、調(diào)節(jié)和限制的過(guò)程。盡量把費(fèi)用降到合理范圍，并保證園林工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行。一個(gè)工程的成本主要體現(xiàn)的是企業(yè)的綜合管理水平，是企業(yè)能否在激烈的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟的關(guān)鍵，是在企業(yè)不斷發(fā)展的過(guò)程中產(chǎn)生的[1]。
1.2 質(zhì)量管理與控制
為了確保園林工程的質(zhì)量，需要對(duì)工程的質(zhì)量進(jìn)行管理，建立一種健全的質(zhì)量保證管理體系。質(zhì)量不過(guò)關(guān)的工程會(huì)嚴(yán)重影響使用功能。對(duì)工程質(zhì)量管理我們提出了如下要求：專業(yè)人員要對(duì)工程的質(zhì)量進(jìn)行全面的檢查和分析，然后，結(jié)合數(shù)量統(tǒng)計(jì)等技術(shù)完成工程質(zhì)量的管理工作[2]。
2 安全生產(chǎn)和進(jìn)度協(xié)調(diào)的管理及控制
2.1 安全生產(chǎn)管理與控制
安全生產(chǎn)管理的主要內(nèi)容包括：首先要提高全體管理人員對(duì)安全生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)，在對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行管理時(shí)遵循“安全第一，防患于未然”的原則；其次，要嚴(yán)加防范，建立健全的制度。每個(gè)部門都要建立一定的責(zé)任制度，讓每一個(gè)員工都擔(dān)起安全生產(chǎn)的責(zé)任，按照規(guī)章制度進(jìn)行操作；第三，根據(jù)不同分項(xiàng)的情況，在工程施工之前，對(duì)施工班組進(jìn)行安全技術(shù)交底，掌握生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的安全問題，防止隱患的發(fā)生；最后，編寫施工組織設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)施工中存在的安全隱患問題進(jìn)行預(yù)防分析。
2.2 進(jìn)度協(xié)調(diào)管理與控制
對(duì)園林工程的合同要加強(qiáng)監(jiān)督的力度，工程的費(fèi)用要根據(jù)工程的進(jìn)展情況進(jìn)行合理的支付。防止出現(xiàn)多報(bào)、漏報(bào)、重報(bào)和早報(bào)的現(xiàn)象，嚴(yán)格控制好工程項(xiàng)目的總費(fèi)用。在進(jìn)度的管理方面，要做好施工進(jìn)度和計(jì)劃控制的管理工作。一般情況下會(huì)按照規(guī)劃好的時(shí)間開工，不會(huì)拖延，并且要有詳細(xì)的年度、季度和月度的計(jì)劃，要有進(jìn)度計(jì)劃才能控制好施工的進(jìn)度，把工作落實(shí)到具體的人員和設(shè)備上[3]。提高人員的勞動(dòng)生產(chǎn)效率，保證項(xiàng)目的按期完成，也要考慮到隊(duì)伍中出現(xiàn)過(guò)高施工壓力的現(xiàn)象，對(duì)于沒有按時(shí)完成工程的單位，要分析沒完成任務(wù)的原因，追究相關(guān)人員的責(zé)任，在下一個(gè)工作周期內(nèi)趕上總的施工進(jìn)度。
3 園林工程的現(xiàn)場(chǎng)施工管理與控制
工程的現(xiàn)場(chǎng)管理是施工管理的重要部分，在整個(gè)的工程中，現(xiàn)場(chǎng)管理水平的高低直接影響整個(gè)工程的發(fā)展，影響工程的質(zhì)量和工程施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。但很多單位經(jīng)常忽略現(xiàn)場(chǎng)管理的影響，對(duì)其不重視，造成經(jīng)營(yíng)管理工程項(xiàng)目中的高消耗、浪費(fèi)多、質(zhì)量差、技術(shù)落后等現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)管理中，操作的不正確不規(guī)范，造成了規(guī)章制度的形同虛設(shè)，因此，造成生產(chǎn)力下降，效益差，制約了企業(yè)的發(fā)展速度。現(xiàn)場(chǎng)施工的主要工作是：首先，施工的準(zhǔn)備階段。包括施工條件的落實(shí)，物資苗木的訂購(gòu)及施工任務(wù)的落實(shí)工作；其次，正式施工階段。主要工作是綜合施工的組織，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)組織的措施進(jìn)行落實(shí)，跟蹤檢查計(jì)劃的實(shí)施，做到及時(shí)反饋，對(duì)施工的質(zhì)量和進(jìn)度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保證施工的數(shù)量進(jìn)行；第三，竣工驗(yàn)收階段和養(yǎng)護(hù)管理階段。這2個(gè)階段的工作有：預(yù)檢、隱檢及簽證的工作，做好養(yǎng)護(hù)前的技術(shù)交底，編寫?zhàn)B護(hù)計(jì)劃，落實(shí)養(yǎng)護(hù)的任務(wù)等。
4 建立科學(xué)的園林工程管理規(guī)范
4.1 自我抓起，做好管理規(guī)范
施工單位是園林工程建設(shè)的具體的實(shí)施者。工程項(xiàng)目的管理層的管理方法、方式及人員的素質(zhì)會(huì)直接影響到工程管理的質(zhì)量，因此，施工單位在園林工程管理中應(yīng)做到：提高管理層的素質(zhì)，擺正管理者的位置；建立健全的管理制度，明確規(guī)章制度；逐級(jí)考核，分清職務(wù)，發(fā)揮創(chuàng)造空間。
4.2 規(guī)范施工行為，提高員工的素質(zhì)
員工的素質(zhì)和行為直接影響到園林施工項(xiàng)目的管理和質(zhì)量，因此對(duì)員工的培養(yǎng)應(yīng)注意以下問題：首先，要樹立一種“質(zhì)量第一”的觀念，對(duì)員工進(jìn)行組織培養(yǎng)，明確施工的要求和計(jì)劃，制定詳細(xì)的考核細(xì)則和辦法，建立賞罰制度；然后，要注重建設(shè)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，要從根本上控制問題的出現(xiàn)；對(duì)土方采取一票否決制，建立土方監(jiān)督員制度，通過(guò)合理的土壤改良和處理，保證土方的質(zhì)量。制定病蟲害發(fā)生的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)制度，嚴(yán)格控制病蟲害的發(fā)生。園林工程的實(shí)施不僅僅是簡(jiǎn)單的“種地種菜”，作為施工單位的管理者還應(yīng)該鼓勵(lì)員工對(duì)新技術(shù)、新材料和新工藝的使用，來(lái)改善苗木的成活率和景觀的整體效果。對(duì)土壤的酸堿度、環(huán)境等進(jìn)行定期的檢測(cè)工作。最后很好的把園林工程的技術(shù)性、科學(xué)性和藝術(shù)性結(jié)合到一起，打造出既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的美觀的園林作品。
參考文獻(xiàn)
篇2
隨著可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)的逐漸發(fā)展，很多工業(yè)生產(chǎn)要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的功能，都采用PLC來(lái)構(gòu)建自動(dòng)化控制系統(tǒng)，尤其是對(duì)于一些電氣控制較為復(fù)雜的電氣設(shè)備和大型機(jī)電裝備，PLC在電氣化和自動(dòng)化控制方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，如順序控制，可靠性高，穩(wěn)定性好，易于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程化控制，以及實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守等眾多優(yōu)點(diǎn)。基于此，PLC技術(shù)逐漸成為工業(yè)電氣自動(dòng)化控制的主要應(yīng)用技術(shù)。
本論文主要結(jié)合數(shù)控機(jī)床的電氣化功能的改造，詳細(xì)探討數(shù)控機(jī)床電氣化改造過(guò)程中基于PLC技術(shù)的應(yīng)用，以及PLC技術(shù)在實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化控制功能上的應(yīng)用，以此和廣大同行分享。
2 數(shù)控機(jī)床的電氣化改造概述
2.1 數(shù)控機(jī)床的主要功能
數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工、制造和生產(chǎn)中應(yīng)用的最為廣泛的一類機(jī)電設(shè)備。數(shù)控機(jī)床依托數(shù)控化程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的自動(dòng)切削和加工。但是目前我國(guó)仍然有超過(guò)近1000萬(wàn)臺(tái)的數(shù)控機(jī)床，主要依靠手動(dòng)控制完成切削加工，無(wú)法實(shí)現(xiàn)基本的電氣化和自動(dòng)化控制。為此，本論文的主要的目的是基于PLC控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的電氣化改造，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：
（1） 數(shù)控機(jī)床的所有電機(jī)、接觸器等實(shí)現(xiàn)基于PLC的自動(dòng)化控制；
（2）數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由PLC控制自動(dòng)完成，無(wú)需人工手動(dòng)干預(yù)；
（3） 自動(dòng)檢測(cè)零部件切削過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)，如加工參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等等；
（4） 結(jié)合上位機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程控制，以達(dá)到無(wú)人值守的目的。
2.2 電氣化改造的總體方案
結(jié)合上文對(duì)于數(shù)控車床的電氣化、自動(dòng)化改造的功能要求，確定了采用上位機(jī)與下位機(jī)結(jié)合的自動(dòng)化改造方案。該方案總體結(jié)構(gòu)分析如下：
（1） 上位機(jī)借助于工控機(jī)，利用工控機(jī)強(qiáng)大的圖像處理能力，重點(diǎn)完成數(shù)控車床的生產(chǎn)組態(tài)畫面顯示，以及必要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸、保存、輸出，同時(shí)還要能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)控制指令的下達(dá)，確保數(shù)控車床能夠自動(dòng)完成所有切削加工生產(chǎn)任務(wù)。
（ 2）下位機(jī)采用基于PLC技術(shù)的電氣控制模式，由傳感器、數(shù)據(jù)采集板卡負(fù)責(zé)采集數(shù)控車床的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)等所有參數(shù)，由PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，并傳輸給上位機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的圖形化顯示和保存；另一方面，PLC控制系統(tǒng)還接收來(lái)自于上位機(jī)的控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控車床的遠(yuǎn)程控制。
（3） 對(duì)于數(shù)控車床最為關(guān)鍵的控制――進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制，利用PLC+運(yùn)動(dòng)控制板卡的模式實(shí)現(xiàn)電氣化和自動(dòng)化的控制。具體實(shí)現(xiàn)方式為：選用合適的運(yùn)動(dòng)控制板卡，配合PLC的順序控制，對(duì)進(jìn)給軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)伺服運(yùn)動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)化控制。
3 數(shù)控車床電氣化自動(dòng)控制改造的實(shí)現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
數(shù)控車床的電氣化自動(dòng)控制改造，其整體結(jié)構(gòu)如下圖1所示，其整體結(jié)構(gòu)主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：
3.1.1 底層設(shè)備
底層設(shè)備主要包括兩個(gè)方面，首先是實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床自動(dòng)切削加工運(yùn)轉(zhuǎn)等基本功能的必要電氣、機(jī)電設(shè)備，如電源模塊、電機(jī)模塊等，這些機(jī)電設(shè)備能夠保證數(shù)控車床的基本功能的穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)；其次，底層設(shè)備還包括各類傳感器，比如監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度的速度傳感器和溫度傳感器，監(jiān)測(cè)進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)進(jìn)給量的光柵尺等，這些傳感類和數(shù)據(jù)采集類設(shè)備為實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床自動(dòng)化控制提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。
3.1.2 本地PLC站
本地PLC站主要負(fù)責(zé)接收底層傳感設(shè)備傳送過(guò)來(lái)的傳感參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)及其他檢測(cè)參數(shù)，通過(guò)內(nèi)部程序的運(yùn)算，判斷整個(gè)數(shù)控車床的工作狀態(tài)，并將其中的重點(diǎn)參數(shù)上傳到遠(yuǎn)程控制終端進(jìn)行數(shù)據(jù)的圖形化顯示、存儲(chǔ)、輸出打印等操作；另一方面，本地PLC站同時(shí)還接收來(lái)自于遠(yuǎn)程控制終端所下達(dá)的控制指令，比如停機(jī)、啟動(dòng)等控制指令，PLC站通過(guò)對(duì)相應(yīng)執(zhí)行器（比如電機(jī)）的控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的功能。
3.1.3 遠(yuǎn)程控制終端
遠(yuǎn)程控制終端主要是依賴于工控機(jī)實(shí)現(xiàn)的上位機(jī)數(shù)據(jù)管理和狀態(tài)監(jiān)控，需要專門開發(fā)一套面向數(shù)控車床加工、生產(chǎn)和自動(dòng)控制的軟件程序，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控車床的遠(yuǎn)程化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化控制，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的功能。
基于PLC的數(shù)控車床電氣自動(dòng)化改造框圖
3.2 PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
本研究論文以CK6140普通數(shù)量機(jī)床為具體研究對(duì)象，詳細(xì)探討其電氣化、自動(dòng)化控制的改造。通過(guò)上文對(duì)機(jī)床改造方案和結(jié)構(gòu)功能的分析，可以確定整個(gè)機(jī)床電氣化、自動(dòng)化改造，一共需要實(shí)現(xiàn)14個(gè)系統(tǒng)輸入，9個(gè)系統(tǒng)輸出。結(jié)合控制要求，這里選用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，輸入回路采用24V直流電源供電方式。根據(jù)對(duì)數(shù)控機(jī)床的各模塊控制功能的分析，選用合適的接觸器、繼電器、開關(guān)、輔助觸點(diǎn)等電氣控制元件，與PLC共同實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的控制，比如PLC通過(guò)接觸器控制電機(jī)模塊，PLC通過(guò)繼電器控制電磁閥等部件，從而完成基于PLC控制的數(shù)控車床電氣化改造。
4 結(jié)語(yǔ)
篇3
克拉瑪依石化工業(yè)園區(qū)污水處理廠目前主要采用曝氣生物濾池工藝，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。但是在進(jìn)入廠區(qū)前，因?yàn)閰捬醐h(huán)境，伴生有大量的有毒氣體，尤其是硫化氫等[1，2]。通過(guò)在源頭加入空氣，建立有氧環(huán)境。針對(duì)加氣環(huán)節(jié)，擬實(shí)施方案如下：（1）該廠是工業(yè)污水和白堿灘的生活污水混合處理，首先將工業(yè)污水在排入地下管網(wǎng)前，先進(jìn)行曝氣，在生活污水支管未端曝氣，使來(lái)水管網(wǎng)形成一個(gè)有氧環(huán)境。（2）從原溶氣釋放器處引出一支曝氣管到旋流沉砂池后，同時(shí)適當(dāng)投加輔助轉(zhuǎn)化藥劑，并延長(zhǎng)沉砂池與氣浮池之間管線的長(zhǎng)度和管徑，并在此管道內(nèi)加裝涂有催化劑的格柵，并延長(zhǎng)管道，增加有氧水在管道內(nèi)的停留時(shí)間；同時(shí)還增加原曝氣量（可考慮曝純氧氣）。污水中的硫化物在此管道內(nèi)在催化劑的作用下，利用氧氣，轉(zhuǎn)化成為單質(zhì)硫、亞硫酸鹽及硫酸鹽等，形成的單質(zhì)硫在氣浮間隨著油污一起進(jìn)入污泥里，去除，亞硫酸鹽和硫酸鹽已經(jīng)無(wú)害化，進(jìn)入后續(xù)流程。同時(shí)，利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)[3-5]，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制回路的網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程控制。
1 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路
為了確保設(shè)計(jì)合理，本論文提出一個(gè)先導(dǎo)性試驗(yàn)，確定了較為適宜的工藝流程，試驗(yàn)系統(tǒng)擬建立一個(gè)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。加氣工藝，見圖1。
控制系統(tǒng)包括壓力控制和流量控制，具有流量檢測(cè)與供氣量閉環(huán)控制回路。檢測(cè)數(shù)據(jù)包括：含氧量、有毒氣體含量、水質(zhì)分析參數(shù)等。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，設(shè)計(jì)了一套遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測(cè)遙控和設(shè)備啟停控制、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)取?/p>
由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，現(xiàn)場(chǎng)人工操作不便，盡管系統(tǒng)規(guī)模不大，但是在設(shè)計(jì)時(shí)充分利用無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停控制和回路控制，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)見圖2。現(xiàn)場(chǎng)部分由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、執(zhí)行器數(shù)據(jù)采集單元和無(wú)線RTU組成；通信部分由基于無(wú)線數(shù)傳技術(shù)的無(wú)線RTU、中控室收發(fā)器和Internet網(wǎng)絡(luò)組成；中控室由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和遠(yuǎn)程終端組成。
1.1 傳感器及RTU
現(xiàn)場(chǎng)RTU與中控室數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。針對(duì)遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，控制回路見圖3。
主要由壓力傳感器、流量計(jì)及信號(hào)調(diào)理模塊以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。壓力傳感器檢測(cè)空壓機(jī)及供氣管道壓力，流量計(jì)負(fù)責(zé)檢測(cè)污水流量和氣體流量。根據(jù)來(lái)水量來(lái)調(diào)節(jié)控制氣體供應(yīng)量。各個(gè)傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理后送數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，同時(shí)也把遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)送執(zhí)行器調(diào)節(jié)氣體供應(yīng)量。
1.2 無(wú)線通信及網(wǎng)絡(luò)管理
試驗(yàn)系統(tǒng)中，通信與網(wǎng)絡(luò)由2部分組成：RTU串行通信與無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊、中控室收發(fā)器及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。
現(xiàn)場(chǎng)RTU除了信號(hào)調(diào)理功能外，還有數(shù)據(jù)處理、啟停與調(diào)節(jié)控制以及雙向通信功能。無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)與RTU核心板通過(guò)串行通信口進(jìn)行信息交流，利用無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)透明傳輸實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程雙向的數(shù)據(jù)通信。
中控室收發(fā)器與現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線RTU模塊通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)，實(shí)現(xiàn)雙向通信后收發(fā)的數(shù)據(jù)，再通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)入到Internet網(wǎng)絡(luò)，為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)終端提供數(shù)據(jù)交換。
1.3 中控室及遠(yuǎn)程控制終端
中控室設(shè)備包括無(wú)線收發(fā)器、Internet接入網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。中控室與現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)直線距離約12km，選擇合適的無(wú)線通信模塊與天線極為重要。盡管是透明傳輸，但是在兩端通過(guò)簡(jiǎn)單加密可以實(shí)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)傳輸，確保端到端的數(shù)據(jù)安全。在數(shù)傳系統(tǒng)的兩端實(shí)現(xiàn)加密要比鏈路加密和節(jié)點(diǎn)加密相比簡(jiǎn)易可靠，實(shí)現(xiàn)和維護(hù)也更加可行。
中控室IO服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取遠(yuǎn)程線程的壓力、流量、液位、啟停狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、查詢井房監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及工作參數(shù)；支持加藥泵的啟動(dòng)柜遠(yuǎn)程手動(dòng)/自動(dòng)控制，控制模式轉(zhuǎn)換等；當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障和超限控制時(shí)，系統(tǒng)會(huì)聲光報(bào)警。
2 應(yīng)用情況及結(jié)論
2012年11月9日-2013年1月8在克拉瑪依石化園污水站2號(hào)提升泵進(jìn)行了為期1個(gè)月的試驗(yàn)。設(shè)計(jì)排氣量為10 L/h，處理水量為1.0 L/min，經(jīng)過(guò)一個(gè)月的試驗(yàn)，污水在封閉管道傳輸有良好的改善，達(dá)到了預(yù)期效果。遠(yuǎn)傳控制系統(tǒng)能根據(jù)來(lái)水量自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣量，達(dá)到控制含氣量的目的，管道在經(jīng)過(guò)近8小時(shí)的封閉管道輸送，毒氣發(fā)生量明顯減少。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，為下一步工業(yè)化生產(chǎn)提供設(shè)計(jì)有力依據(jù)，設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)工藝的目的是改善污水廠的環(huán)境，保護(hù)工人的身心健康，減少勞動(dòng)保護(hù)方面的投入。同時(shí)，硫化物的減少，也減少了下游處理環(huán)節(jié)的設(shè)備腐蝕及對(duì)構(gòu)筑物的損害。為此該污水處理廠每年可節(jié)約大量的流程管線和設(shè)備的維護(hù)費(fèi)，且大大減少有毒氣體對(duì)人體傷害，降低勞動(dòng)保護(hù)成本
參考文獻(xiàn)：
[1]尤子敬.曝氣生物濾池處理生活污水的試驗(yàn)研究[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2009，11.
[2]張靜，張，陳明.抑制城鎮(zhèn)污水處理廠惡臭氣體的產(chǎn)生和遷移[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2012，2.
[3]趙彩霞.數(shù)傳電臺(tái)無(wú)線遠(yuǎn)程控制方案研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2013，7.
[4]鄔春學(xué)，郭賢輝.遠(yuǎn)程N(yùn)CS的QoS調(diào)度策略研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2009，5.
篇4
在實(shí)際應(yīng)用中，變頻調(diào)速技術(shù)主要應(yīng)用于變頻恒壓供水系統(tǒng)。恒壓供水系統(tǒng)基本控制原理是：基于可編程控制器（PLC）和變頻調(diào)速器構(gòu)成供水的整體性控制系統(tǒng)。其基本的工作原理是通過(guò)PLC自動(dòng)調(diào)整供水泵運(yùn)行數(shù)量，完成整個(gè)供水系統(tǒng)的壓力閉環(huán)控制，使得供水管網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)水流量壓力變化穩(wěn)定可控，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
一、PLC和變頻調(diào)速技術(shù)的特點(diǎn)
1 可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)
可編程控制器是專門針對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)而研究設(shè)計(jì)的一款數(shù)字化電子操作系統(tǒng)，隨著實(shí)踐的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，PLC形成以計(jì)算機(jī)、儀器儀表設(shè)備、電器控制的“三機(jī)一體化”。在操作中具體有可靠性、經(jīng)濟(jì)性、便捷性、維護(hù)維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中由于自身的優(yōu)點(diǎn)加上PLC在系統(tǒng)升級(jí)改造上，產(chǎn)品逐漸形成連標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)業(yè)化，集成化，使得操作控制更加簡(jiǎn)單，而且效率極高，在未來(lái)發(fā)展中具有非常好的市場(chǎng)前景。
2 變頻調(diào)速技術(shù)的特點(diǎn)
變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展主要基于電子科技的創(chuàng)新和發(fā)展。作為一種新型的自動(dòng)化控制設(shè)備，在自動(dòng)化控制行業(yè)中，以現(xiàn)代控制為基礎(chǔ)，融入了模糊控制盒神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，加上電子技術(shù)的進(jìn)步，電機(jī)控制技術(shù)進(jìn)步，推動(dòng)了變頻控制技術(shù)的發(fā)展，主要未來(lái)發(fā)展特點(diǎn)是市場(chǎng)前景廣闊，功率器件加速變革，微電子技術(shù)不斷應(yīng)用。
二、卷煙廠恒壓供水系統(tǒng)的控制方案選擇
該卷煙在供水系統(tǒng)中，供水管網(wǎng)相對(duì)封閉，泵站的供水流量主要根據(jù)各生產(chǎn)部門和生活部門的實(shí)際用水量決定，供水的出口壓力和管網(wǎng)中供水壓力的壓力損失值P和流量Q之間用數(shù)學(xué)函數(shù)表示：P=KQ2（K為系數(shù)），假設(shè)P1為兩者之間壓力最不利點(diǎn)的最小值，那么泵站出口總壓力就可以表示為P=P1+P=P1+KQ2，此時(shí)可以滿足用水壓力，并達(dá)到最佳的供水效果，可以得出整個(gè)供水系統(tǒng)中出口的壓力是不會(huì)隨著水流量的變化而變化，這種以泵站出口水壓力恒值不變的技術(shù)稱為變量恒壓供水技術(shù)。
供水控制系統(tǒng)主要保證水泵出口壓力恒值不變，主要實(shí)現(xiàn)途徑是通過(guò)安裝壓力傳感器、管內(nèi)流量傳感器，通過(guò)變頻控制技術(shù)將管內(nèi)和出口管壓力、水流量等數(shù)據(jù)，通過(guò)電量信號(hào)傳入PLC控制系統(tǒng)中，電量信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)中央處理器運(yùn)算處理，結(jié)合之前設(shè)定電量信號(hào)進(jìn)行比較分析通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算，得出最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)，并通過(guò)終端控制技術(shù)輸出邏輯控制指令和數(shù)據(jù)變頻器，對(duì)每一臺(tái)水泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)控制，每臺(tái)供水水泵根據(jù)計(jì)算機(jī)中央處理指令實(shí)施調(diào)整、切換及變頻實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。PLC還針對(duì)卷煙廠的實(shí)際用水量的變化情況，實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化控制水泵的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)水資源的有效運(yùn)用，提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性及整個(gè)供水質(zhì)量和效率。
三、恒壓供水系統(tǒng)的系統(tǒng)功能
該卷煙廠恒壓供水系統(tǒng)選用選用Siemens S7-300PLC可編程控制器和Danfoss VLT5000變頻器。PLC主要工作是對(duì)供水系統(tǒng)的泵組、出水和進(jìn)水閥門監(jiān)測(cè)控制，通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)供水系統(tǒng)的恒壓控制。
PLC控制變頻調(diào)速供水系統(tǒng)主要有三種種工作模式。第一，遠(yuǎn)程控制。整個(gè)系統(tǒng)控制主要取決于系統(tǒng)上位，通過(guò)上位位控制達(dá)到PLC系統(tǒng)的運(yùn)行和停止。這種遠(yuǎn)程控制通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行切換來(lái)完成整個(gè)操作流程。第二，本地程控控制。PLC具有整個(gè)系統(tǒng)控制權(quán)和決定權(quán)。因?yàn)镻LC實(shí)現(xiàn)的是自動(dòng)控制，主要取決于主控制柜的系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)模式的開啟或者停止，這個(gè)時(shí)候上位機(jī)手動(dòng)操作是沒有效果的。第三，PLC手動(dòng)控制。供水系統(tǒng)控制與PLC 控制不存在關(guān)系，整個(gè)操作通過(guò)手動(dòng)裝置完成， 這樣的目的在于方便工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作和進(jìn)行設(shè)備檢修操作。
供述系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分主要有三個(gè)方面，分別是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制、過(guò)程控制和信息管理。
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制，采用Profibus-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)完成， 把現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到系統(tǒng)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。并需要保證現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和真實(shí)性，為系統(tǒng)決策提供依據(jù)。
過(guò)程控制層，采用工業(yè)以太網(wǎng)，快速準(zhǔn)確的提供各系統(tǒng)之間的高速信息傳輸，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)采集。控制層通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)接入監(jiān)控中心， 保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐〞场?/p>
信息管理，采用100兆寬帶連接以及以太通訊網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通路， 實(shí)現(xiàn)操作人員可隨時(shí)監(jiān)測(cè)供水系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題，并適時(shí)的改變參數(shù)數(shù)據(jù)保證供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并對(duì)提供的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)管理控制，保證數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)有效性。通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息共享和信息公開，保證供水效果。
本系統(tǒng)利用PLC系統(tǒng)上位計(jì)算機(jī)可以監(jiān)測(cè)和控制供水系統(tǒng)內(nèi)電壓、電壓頻率、水泵轉(zhuǎn)速并通過(guò)變頻器的參數(shù)，以及供水系統(tǒng)中設(shè)備的工作狀態(tài)和具體的運(yùn)行參數(shù)。此外，系統(tǒng)還具有故障預(yù)警、數(shù)據(jù)顯示、供水流量查詢等全方位的功能，實(shí)現(xiàn)煙廠供水系統(tǒng)的控制管理，達(dá)到優(yōu)化管理效果，實(shí)現(xiàn)供水的經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、快速。
結(jié)語(yǔ)
在供水系統(tǒng)中PLC控制變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，具有非常大的市場(chǎng)前景，它能夠保證供水系統(tǒng)中各數(shù)據(jù)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制，調(diào)節(jié)水泵內(nèi)水量的大小和管內(nèi)壓力，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化供水目的。具有自動(dòng)化控制，經(jīng)濟(jì)節(jié)能，方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]劉慶明. PLC在卷煙廠自動(dòng)供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 科技風(fēng)， 2010（05）：272-273.
篇5
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.09.017
0 引言
由于我國(guó)的地理位置情況，我國(guó)的氣候受季風(fēng)影響較大，降水量的地區(qū)、時(shí)間分布不均勻，從而導(dǎo)致河流的流量和水位變化較大。以我國(guó)秦嶺淮河以北、黃河流域下游地區(qū)為例，每年七八月份，由于亞熱帶季風(fēng)影響，降雨量驟升，河流水量劇增，水位快速上升，從而會(huì)引發(fā)洪澇災(zāi)害，從而導(dǎo)致大量的生命、財(cái)產(chǎn)損失。產(chǎn)生洪澇的原因除了降雨之外，還有一些其他的氣象和水文因素，例如：溫度、濕度、降水間隔、水流流速、風(fēng)速、風(fēng)向等。而隨著氣象技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展與成熟，人類已經(jīng)可以獲取到持續(xù)的氣象和水文數(shù)據(jù)；同時(shí)，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)的成熟，對(duì)長(zhǎng)期的氣象、水文數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘已經(jīng)成為了可能，從歷史的信息中挖取和洪澇災(zāi)害有關(guān)的信息，從而進(jìn)行防洪預(yù)警已經(jīng)成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
氣象與水文是洪澇災(zāi)害的客觀原因，同時(shí)，洪澇災(zāi)害往往也由一些人為原因造成，比如排水能力差，排水不及時(shí)，防洪工程響應(yīng)不及時(shí)，質(zhì)量不過(guò)關(guān)等因素。針對(duì)質(zhì)量不過(guò)關(guān)等問題，政府需要加強(qiáng)對(duì)水利T程質(zhì)量的監(jiān)管力度。而針對(duì)響應(yīng)不及時(shí)等問題，即可通過(guò)數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)方法配合防洪設(shè)備的遠(yuǎn)程控制等技術(shù)來(lái)解決。以泵站為例，可用本論文設(shè)計(jì)的泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)水泵的遠(yuǎn)程啟動(dòng)與調(diào)整，調(diào)整排水量，從而減輕洪澇災(zāi)害的影響。
針對(duì)洪澇災(zāi)害這一問題，本文提出了基于結(jié)構(gòu)化支持向量機(jī)（Structured Support Vector Machine）的泄洪聯(lián)動(dòng)技術(shù)研究。通過(guò)歷史的洪澇信息訓(xùn)練學(xué)習(xí)模型，并根據(jù)觀測(cè)到的水文信息對(duì)洪澇災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)，生成各水泵的工作策略向量。并根據(jù)該向量通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行水泵的控制與調(diào)度，盡可能預(yù)防洪澇災(zāi)害。
1 基于結(jié)構(gòu)化支持向量機(jī)的泄洪聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)
防洪泄洪作為水利水文監(jiān)控系統(tǒng)的重要功能需求之一，如何準(zhǔn)確地進(jìn)行洪澇信息的預(yù)測(cè)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)其智慧化是目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。目前較為經(jīng)典應(yīng)用較廣的洪水預(yù)測(cè)調(diào)度模型主要包括流域水文模型（如新安江模型）、河道演算水文學(xué)和水力學(xué)模型（如Muskingum Method、動(dòng)力波演進(jìn)模型）和據(jù)流域特制模型（如陜北模型、河北雨模型）。在“新安江模型”中檢測(cè)站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流域溫度、相對(duì)濕度、河流徑流量等；然后對(duì)所采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘處理，通過(guò)各種擬合方法確定該地區(qū)植被覆蓋面積、土壤滲透系數(shù)、飽和蓄水量等相關(guān)水文參數(shù)的置信區(qū)間；最后在已確立的模型基礎(chǔ)上對(duì)水文數(shù)據(jù)（如降水量、水位等）進(jìn)行演算，修正模型參數(shù)。目前來(lái)說(shuō)，國(guó)外的河流代表模型有TOPMODEL模型（Topography BasedHydrological Model）和SWAT模型（Soiland WaterAssessment Tool）等。
結(jié)構(gòu)化支持向量機(jī)（Structured Support VectorMachine）是一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，它泛化了機(jī)器學(xué)習(xí)中支持向量機(jī)（Support Vector Machine）的分類器（classifier），從而使得其可以預(yù)測(cè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)化支持向量機(jī)可以用于預(yù)測(cè)樹狀結(jié)構(gòu)（Tree），有序表結(jié)構(gòu)（Sequence），當(dāng)然也可以用于預(yù)測(cè)向量（Vector）。在實(shí)際的水文信息分析中，往往需要考慮到眾多的影響因素，比如上文提到的降雨量、降雨間隔、水位、濕度、溫度等，這些影響因素也被成為分析問題的指標(biāo)。
而對(duì)于氣象和水文信息而言，這些指標(biāo)往往存在以下兩大特征：
指標(biāo)規(guī)模龐大：
對(duì)于水文數(shù)據(jù)而言，由于每時(shí)每刻的氣象和水文情況都在改變，即每時(shí)每刻都有新數(shù)據(jù)產(chǎn)生，數(shù)據(jù)規(guī)模龐大。而且對(duì)于氣象和水文信息而言，一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)才對(duì)分析工作有著重要作用，往往需要分析一年，十年甚至一世紀(jì)的數(shù)據(jù)才能得到有效分析結(jié)果，因此，對(duì)于指標(biāo)而言，數(shù)據(jù)規(guī)模龐大是一個(gè)明顯的特征。
指標(biāo)之間存在重疊：
水文數(shù)據(jù)指標(biāo)間往往不是獨(dú)立的，而是存在重疊的，比如降雨指標(biāo)會(huì)影響水位指標(biāo)，也會(huì)影響濕度指標(biāo)。這些重疊的指標(biāo)一方面會(huì)導(dǎo)致分析問題變難，分析工作變重，也會(huì)導(dǎo)致大量的計(jì)算浪費(fèi)。
針對(duì)以上問題，本文首先采用主成分分析法來(lái)降低數(shù)據(jù)的維度，即只選取關(guān)鍵的指標(biāo)，從而減少重疊指標(biāo)造成的影響，也可以顯著的減少計(jì)算量，再引入結(jié)構(gòu)化支持向量機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)處理。本方法旨在利用降維的思想，把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)。其步驟如下：
2 基于結(jié)構(gòu)化支持向量機(jī)的泄洪聯(lián)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)
本文設(shè)計(jì)的泄洪聯(lián)動(dòng)技術(shù)主要涉及到以下兩部分工作：1）通過(guò)主成分分析法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維，從而減少計(jì)算量和由數(shù)據(jù)重疊問題造成的結(jié)果不準(zhǔn)確；2）通過(guò)結(jié)構(gòu)化支持向量機(jī)根據(jù)歷史的氣象、水文信息對(duì)水泵策略進(jìn)行預(yù)測(cè)。而這兩部分則均為數(shù)據(jù)分析任務(wù)，計(jì)算量較大，計(jì)算速度較慢，因此本文將以上兩個(gè)算法作為離線程序，每天定時(shí)運(yùn)行，生成相應(yīng)的結(jié)果，便于管理員進(jìn)行決策。數(shù)據(jù)的輸入系統(tǒng)包括：
（1）泵站采集數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
泵站采集數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)泵站數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，功能主要包括：統(tǒng)計(jì)和記錄主要電氣設(shè)備的動(dòng)作（將系統(tǒng)采集到的泵機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理并保存）；事故及異常統(tǒng)計(jì)記錄；參數(shù)越限統(tǒng)計(jì)（對(duì)參數(shù)越限等異常進(jìn)行必要的統(tǒng)計(jì)，同時(shí)在必要時(shí)進(jìn)行警示，并可根據(jù)需求生成報(bào)表）；運(yùn)行日志及報(bào)表打印。
（2）遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)
可通過(guò)本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)開發(fā)出的主體水利信息化管理軟件來(lái)對(duì)泵機(jī)進(jìn)行啟停控制。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，按照預(yù)設(shè)控制參數(shù)和模型實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站機(jī)組的自動(dòng)控制。站點(diǎn)泵機(jī)的控制可通過(guò)切換開關(guān)轉(zhuǎn)換到“手動(dòng)操作”或者“遠(yuǎn)程控制”。
當(dāng)控制方式被切換到遠(yuǎn)程控制方式時(shí)，除了站點(diǎn)值守人員操作站點(diǎn)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的控制外，中控室和有權(quán)限人員也可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)站點(diǎn)設(shè)備的相應(yīng)控制，從而實(shí)現(xiàn)泵站的少人甚至無(wú)人操作，大大減輕人員工作量。
在現(xiàn)場(chǎng)安裝的傳感終端遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)模塊，完成對(duì)站內(nèi)機(jī)組、電氣設(shè)備及周邊設(shè)施環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)提供和管理上位機(jī)的遠(yuǎn)程通訊接口。通過(guò)485串行總線等通信方式，站點(diǎn)管理人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)該站點(diǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和了解各操作中的主要工作過(guò)程。
站點(diǎn)監(jiān)測(cè)的對(duì)象主要包括：機(jī)組電壓、電流；機(jī)組溫度；水位等。
站點(diǎn)上位機(jī)對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可以以數(shù)字和圖形兩種形式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，它通過(guò)各種動(dòng)態(tài)的圖文來(lái)表示整個(gè)泵站各種設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，給人以生動(dòng)、直觀的操作效果。
（3）泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件系統(tǒng)
泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)抗旱與排澇泵站組成的泵站集群的信息化、智能化的開發(fā)、管理，因此是整個(gè)系統(tǒng)的核心組成部分之一。通過(guò)該軟件系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示各個(gè)分站的運(yùn)行情況，如泵機(jī)電壓電流、泵機(jī)溫度、進(jìn)水口水位、排灌量等重要信息。遠(yuǎn)程控制機(jī)組的啟、停轉(zhuǎn)換；且能對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行白診斷，能有效地保護(hù)機(jī)組的安全運(yùn)行，進(jìn)而幫助運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)事故隱患等。
基于主成分分析法的水文信息降維法關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn)：
1.標(biāo)準(zhǔn)化矩陣：
function std=cwstd（vector）
cwsum=sum（vector.1）；%對(duì)列求和
[a，b]=size（vector）；%矩陣大小，a為行數(shù)，b為列數(shù)
for i=l：a
for j=l：b
std（i，j）=vector（i，j）/cwsum（j）；
end
end
2.計(jì)算主成分：
Function result=cwfac（vector）；
std=CORRCOEF（vector）%計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣
[vec，val]=eig（std）%求特征值（val）及特征向量（vec）
newval=diag（val）；
[y，i]=sort（newval）；%對(duì)特征根進(jìn)行排序，y為排序結(jié)果，I為索引
For z=1：1engm（y）
newy（z）=y（1ength（y）+l-z）；
end
rate=y/sum（y）；
newrate=newy/sum（newy）
sumrate=0：
newi=[]；
for k=length（y）：-l：l
sumrate=sumrate+rate（k）；
newi（length（y）+l-k）=k；
if sumrate>0.85 break；
end%記下累積貢獻(xiàn)率大85%的特征值的序號(hào)放入newi中
end
基于結(jié)構(gòu)化支持向量機(jī)的泵站策略預(yù)測(cè)關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn)如下：
pann.pattemS=pattems；
pann.1abels=labels；
pann.10ssFn=@lossCB；
parm.constraintFn=@constraintCB；
pann.featureFn=@featureCB；
parm.endIterationFn=@iterCB；
parm.dimension=10；%經(jīng)過(guò)主成分分析法后的數(shù)據(jù)維度為10
pann.verbose=l；
篇6
近年來(lái)隨著人民生活水平和知識(shí)層次的不斷提高，人們也將注意力越來(lái)越多的放在了生活環(huán)境的安全性、舒適性和便利性上，因此也就產(chǎn)生了對(duì)家居智能化的需求；與此同時(shí)，在科學(xué)技術(shù)方面，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與電子信息通訊技術(shù)的飛速發(fā)展也促成了智能家居系統(tǒng)的出現(xiàn)。開發(fā)智能家居相關(guān)產(chǎn)品不僅能夠滿足人們生活的需要，對(duì)整個(gè)社會(huì)信息化進(jìn)程的推動(dòng)作用也不可忽略。
我們基于上海未來(lái)伙伴機(jī)器人有限公司創(chuàng)新套件設(shè)計(jì)了一套智能家居控制系統(tǒng)，利用結(jié)構(gòu)部件、連接部件和傳動(dòng)部件以及傳感器完美得組合在一起，通過(guò)能力風(fēng)暴控制器、單片機(jī)系統(tǒng)、無(wú)線模塊、GSM模塊等，實(shí)現(xiàn)了家居的無(wú)線控制、遠(yuǎn)程控制、溫控、安防控制等功能，使人們的生活更加便捷、安全、舒適。
2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
家居智能的基本目標(biāo)是，將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家庭安防裝置連接到一個(gè)家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中或者異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的協(xié)調(diào)。根據(jù)智能家居所需要的功能，我們按照與家庭所處位置的遠(yuǎn)近，將系統(tǒng)歸納為遠(yuǎn)程控制、無(wú)線遙控控制和本地集中控制三種控制方式。
遠(yuǎn)程控制通過(guò)手機(jī)發(fā)送短信形式進(jìn)行控制，此方案主要用到GSM模塊和單片機(jī)，手機(jī)發(fā)送指令到GSM模塊的SIM卡，然后根據(jù)用戶的指令來(lái)控制家電設(shè)備或者接收?qǐng)?bào)警信號(hào)并向用戶報(bào)告。使人們身在外地就可了解家中的各種狀態(tài)。
無(wú)線控制功能是通過(guò)無(wú)線發(fā)射接收模塊實(shí)現(xiàn)近距離控制功能，主要包括對(duì)家電的近距離控制和接收?qǐng)?bào)警信號(hào)，節(jié)省了無(wú)線通信不必要的費(fèi)用，也省去了花在綜合布線上的費(fèi)用和精力。其主要電路由51單片機(jī)模塊電路、無(wú)線發(fā)射接收電路、能力源控制器、AS-UⅢ智能機(jī)器人組成。
“自動(dòng)+手動(dòng)”控制包括路燈、太陽(yáng)能草坪燈、走廊燈控制的自動(dòng)控制，可節(jié)約能源。空調(diào)、花園澆水、窗簾是采用“自動(dòng)+手動(dòng)”控制，既可以自己通過(guò)按鍵控制開關(guān)，也可以自動(dòng)控制。
3.硬件電路設(shè)計(jì)
3.1 無(wú)線控制系統(tǒng)
用戶通過(guò)終端控制器發(fā)射指令，由接收系統(tǒng)對(duì)電飯煲、熱水器、排風(fēng)扇進(jìn)行開關(guān)控制。用戶通過(guò)終端控制器發(fā)射相關(guān)指令，接收系統(tǒng)對(duì)大門、車庫(kù)門、房門也可進(jìn)行開關(guān)。采用AT89C51單片機(jī)，通過(guò)功能按鍵選擇以上的開關(guān)控制，由12864液晶顯示器進(jìn)行顯示相關(guān)狀態(tài)，同時(shí)蜂鳴器起到報(bào)警的作用，使用2400bit/s無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)近距離無(wú)線控制。無(wú)線終端控制器的框圖如圖1（左圖）所示。接收系統(tǒng)通過(guò)解碼實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器、門等控制。同時(shí)門上安裝磁敏傳感器檢測(cè)門的位置，使門實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)功能。接收系統(tǒng)的框圖如圖1（右圖）所示。
無(wú)線終端器的電路原理圖見圖2所示，電源為5V直流電，12864液晶顯示器中RP1可以調(diào)節(jié)顯示器的亮度，S1-S6為無(wú)線終端控制器的功能選項(xiàng)按鈕，S7為單片機(jī)復(fù)位按鈕。AY1為蜂鳴器，當(dāng)單片機(jī)20腳輸出低電平時(shí)，Q1導(dǎo)通，蜂鳴器開始鳴響。2400bit/S為無(wú)線模塊，當(dāng)接收到無(wú)線信號(hào)時(shí)，單片機(jī)進(jìn)行解碼，并通過(guò)12864與蜂鳴器顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。
3.2 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
用戶通過(guò)手機(jī)發(fā)送短信，GSM模塊接收到手機(jī)的指令，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制電飯煲、浴室熱水器、浴室換氣扇等的開關(guān)。控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。
手機(jī)發(fā)送指令給GSM指定號(hào)碼，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。指令表見表1。
3.3 “自動(dòng)+手動(dòng)”控制
3.3.1 溫控系統(tǒng)
臥室內(nèi)，用戶可以“手動(dòng)”設(shè)定空調(diào)的溫度，使室內(nèi)的溫度控制在人體舒適度范圍之內(nèi)，當(dāng)室內(nèi)溫度和設(shè)定溫度有偏差時(shí)，就會(huì)“自動(dòng)”啟動(dòng)空調(diào)開關(guān)，并且會(huì)自動(dòng)進(jìn)行制冷或制熱的選擇。控制框圖如圖4所示。
3.3.2 自動(dòng)灑水系統(tǒng)
通過(guò)傳感器檢測(cè)土壤濕度，土壤干燥時(shí)啟動(dòng)灑水系統(tǒng)為花草澆水，當(dāng)濕度達(dá)到一定值時(shí)，灑水機(jī)停止工作，或人為進(jìn)行灑水系統(tǒng)的開關(guān)。控制系統(tǒng)的框圖如圖5所示。
3.3.3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
當(dāng)風(fēng)力達(dá)到一定時(shí)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)自動(dòng)工作，由存儲(chǔ)裝置儲(chǔ)存電能，供電給用電器。
3.3.4 自動(dòng)太陽(yáng)能草坪燈系統(tǒng)
白天，通過(guò)屋頂上的4塊太陽(yáng)能板進(jìn)行蓄電，晚上，電池給草坪燈進(jìn)行供電，控制器采用5251專用芯片進(jìn)行光線檢測(cè)、升壓驅(qū)動(dòng)。
3.3.5 燈光控制系統(tǒng)
利用光敏傳感器檢測(cè)太陽(yáng)光，當(dāng)白天接收到太陽(yáng)光時(shí)，路燈滅。晚上接收不到太陽(yáng)光時(shí)，路燈點(diǎn)亮；利用聲音傳感器檢測(cè)走廊聲響，當(dāng)有人走過(guò)發(fā)出聲音時(shí)，傳感器接收到信號(hào)，走廊燈亮，延時(shí)10秒后，走廊燈熄滅；利用光敏傳感器檢測(cè)環(huán)境明亮程度，當(dāng)早上接收到太陽(yáng)光時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾打開；晚上光線比較弱時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾關(guān)閉，框圖如圖6所示。
3.4 安防系統(tǒng)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安防系統(tǒng)包括防火系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)和緊急求救系統(tǒng)。框圖如圖7所示。
利用溫度傳感器檢測(cè)室內(nèi)溫度，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，溫度升高，啟動(dòng)報(bào)警功能，房屋周圍4個(gè)LED燈閃爍，喇叭聲音報(bào)警，同時(shí)滅火系統(tǒng)（噴水）啟動(dòng)。并通過(guò)無(wú)線模塊向終端控制器發(fā)送一個(gè)信號(hào)，終端控制器報(bào)警以及時(shí)提醒房主，同時(shí)，GSM模塊也向房主發(fā)送短信進(jìn)行提示。
利用紅外反射、接收裝置安裝在門上，當(dāng)大門關(guān)閉時(shí)，如果有人進(jìn)入，啟動(dòng)報(bào)警，無(wú)線控制終端顯示盜賊進(jìn)入，并報(bào)警，提醒房主及時(shí)處理，同時(shí)，GSM模塊也向房主發(fā)送短信。
當(dāng)別墅內(nèi)人員（尤其是弱勢(shì)群體的老人和小孩），出現(xiàn)緊急情況時(shí)，按下呼叫按鈕，啟動(dòng)緊急呼叫系統(tǒng)，報(bào)警器會(huì)發(fā)出“嗚嗚～”的報(bào)警聲，同時(shí)GSM模塊也向房主發(fā)送短信，表示家中有緊急情況。
4.軟件程序設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)用的軟件主要采用上海未來(lái)伙伴機(jī)器人有限公司提供的VJC流程圖編程和單片機(jī)C語(yǔ)言編程相結(jié)合，VJC流程圖編程更加直觀形象，流程圖采用模塊化編程的形式，接近人類自然語(yǔ)言，流程圖程序的形式與標(biāo)準(zhǔn)流程圖完全一致，簡(jiǎn)單易學(xué)，是學(xué)習(xí)單片機(jī)C語(yǔ)言編程的基礎(chǔ)。編譯好的流程圖下載到能力源控制器，然后進(jìn)行程序的調(diào)試，最后實(shí)現(xiàn)其功能。
4.1 走廊燈路燈程序
4.2 風(fēng)力發(fā)電與自動(dòng)灑水
5.制作和調(diào)試
本系統(tǒng)利用上海未來(lái)伙伴機(jī)器人有限公司創(chuàng)新套件設(shè)計(jì)了一套智能家居控制系統(tǒng)，將結(jié)構(gòu)部件、連接部件和傳動(dòng)部件以及傳感器完美得組合在一起，搭建成一套家居系統(tǒng)的框架，再通過(guò)能力風(fēng)暴控制器、單片機(jī)系統(tǒng)、無(wú)線模塊、GSM模塊等，實(shí)現(xiàn)了智能家居控制系統(tǒng)。實(shí)物如圖10所示，經(jīng)過(guò)調(diào)試，系統(tǒng)都完成了以上功能。
6.總結(jié)
本套智能家居控制系統(tǒng)具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：
（1）無(wú)線控制和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合，既能進(jìn)行近距離無(wú)線遙控控制也能進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。
（2）具有太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電裝置，為晚上草坪燈供電，起到了很好的節(jié)能作用。
本套智能家居控制系統(tǒng)通過(guò)模擬實(shí)物制作和調(diào)試，都能達(dá)到智能家居的功能，達(dá)到預(yù)期的效果。在應(yīng)用到實(shí)際家庭中，也能實(shí)現(xiàn)這些功能。因此對(duì)開發(fā)智能家居控制系統(tǒng)有一定的借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
[1]潘慶浩，古鵬.智能家居控制系統(tǒng)技術(shù)問題的研究與探討[J].計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)，2008（6）.
[2]張周.ZigBee技術(shù)研究及其在智能家居中的應(yīng)用[D].廈門大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.
篇7
Smart Home Based on SCM Remote Control System Design and Implementation
XU Wen-bin, SUN Guang-da, HUANG Jian, HE Xian-yang, YAN Xi
(GuangZhou College of South China University of Technology, Guangzhou 510800, China）
Abstract: Home remote control system was implemented in this paper, can be achieved the widows opening and shutting by send? ing messages , water heaters warming up, rice cooker cooking; besides controlling the public light through the Infrared body sensor.
Key words: Infrared body sensor; SCM; GSM; smart home
智能家居是通過(guò)綜合采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)（3C），建立一個(gè)由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)和家庭自動(dòng)化系統(tǒng)組成的家庭綜合服務(wù)與管理集成系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)全面的安便利的通訊網(wǎng)絡(luò)以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。為了實(shí)現(xiàn)智能家居，提高生活質(zhì)量，在工作回家時(shí)也可以預(yù)先預(yù)熱熱水器、煮飯，特殊天氣情況下，在外也可以遠(yuǎn)程控制窗戶的開關(guān)。人離燈亮的這個(gè)問題一直困擾著很多人，就如公共樓梯的路燈，如果沒人的時(shí)候，路燈可以熄滅，節(jié)省電力，當(dāng)有路人經(jīng)過(guò)時(shí)，路燈自動(dòng)點(diǎn)亮，人走了，路燈再熄滅，這樣就能夠很好的節(jié)省了電力資源，而且不影響正常的使用。
1總體設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總體功能如圖1所示。該智能家居是通過(guò)終端控制器發(fā)出控制指令，經(jīng)過(guò)無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)，處理后再由不同指令控制家居中不同的設(shè)備。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作流程為：通過(guò)發(fā)送短信到GSM模塊上，GSM模塊輸出信號(hào)到單片機(jī)，利用單片機(jī)控制熱水器的預(yù)熱功能，另外，給普通的電飯鍋安裝上預(yù)約的功能，通過(guò)單片機(jī)接收到GSM模塊輸出的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)預(yù)先煮飯的功能；在落地窗戶的兩邊安裝一個(gè)電機(jī)，通過(guò)滑輪與落地窗的底滑輪連接，通過(guò)單片機(jī)接收GSM模塊輸出的信號(hào)，在窗戶的兩端安裝行程開關(guān)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)窗戶的功能。
圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1硬件總體設(shè)計(jì)
本論文設(shè)計(jì)中，采用到STC12C5A60S2單片機(jī)、TC35iGSM模塊、直流電機(jī)、繼電器、人體感應(yīng)模塊HC-SR501等硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。系統(tǒng)硬件連接原理圖如圖2所示。
系統(tǒng)總體功能如下：
①在電飯鍋電路板連接上繼電器，繼電器連接到電飯鍋的開關(guān)上，單片機(jī)控制繼電器開關(guān)。
②把直流電機(jī)與落地窗的滑輪連接，利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制窗戶的開與關(guān)。
③路燈的開關(guān)與獨(dú)立的繼電器相連，單片機(jī)控制繼電器開關(guān)。
④熱水器的開關(guān)與獨(dú)立的繼電器相連，單片機(jī)控制繼電器開關(guān)。
2.2單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目采用51的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾
的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。如圖3所示是單片機(jī)最小系統(tǒng)。
2.3人體感應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
人體的溫度與環(huán)境溫度不同，一般要高于環(huán)境溫度，而溫度不同發(fā)出的紅外線也不同，開關(guān)內(nèi)部有熱釋電傳感器，它能準(zhǔn)確檢測(cè)到人體所發(fā)出的特定波長(zhǎng)的紅外線，經(jīng)電路放大過(guò)濾處理后就可以用于控制開關(guān)。
2.4 GSM TC35I模塊
TC35I通信模塊具備GSM無(wú)線通信的全部功能，并提供標(biāo)準(zhǔn)的UART串行接口，支持GSM07.05所定義的AT命令集的指令因此，MCU能夠非常方便地通過(guò)UART接口與GSM模塊連接，并直接使用AT命令就可以方便地實(shí)現(xiàn)短信息的收發(fā)、查詢和管理。單片機(jī)與GSM模塊的連接圖如圖4所示。
2.5電機(jī)控制
當(dāng)窗戶上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時(shí)，撞桿轉(zhuǎn)向右邊，頂下推桿，使微動(dòng)開關(guān)中的觸點(diǎn)迅速動(dòng)作，開關(guān)馬上輸出信號(hào)到單片機(jī)上，命令電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械返回時(shí),在復(fù)位彈簧的作用下,各部分動(dòng)作部件復(fù)位，輸出信號(hào)到單片機(jī)上，命令電機(jī)工作。發(fā)送短信到GSM模塊上，通過(guò)識(shí)別短信的內(nèi)容，輸出信號(hào)到單片機(jī)上，單片機(jī)分析后，控制電機(jī)工作正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)（開窗/關(guān)窗），當(dāng)連接在窗上的行程開關(guān)觸碰到窗框，立即反饋信號(hào)到單片機(jī)，單片機(jī)控制電機(jī)停止工作。其原理圖如圖5所示：
圖2系統(tǒng)原理圖
圖3單片機(jī)最小系統(tǒng)
圖4單片機(jī)與GSM模塊的連接圖
圖5電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理圖
3軟件設(shè)計(jì)方案
3.1 AT指令
用手機(jī)發(fā)送指定的短信息到GSM模塊上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，以下是指定的AT指令。
發(fā)送指令步驟：
1）輸入AT+CMGF=1(設(shè)置短信文本)
返回OK后
2）輸入AT+CMGS=“13912340010”(設(shè)置對(duì)方號(hào)碼)
指令：
①AT+CMGC=“0x00”（開窗）
②AT+CMGC=“0x01”（關(guān)窗）
③AT+CMGC=“0x02”（煮飯）
④AT+CMGC=“0x03”（熱水器預(yù)熱）
3.2串口通信
串口通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個(gè)地傳送，此時(shí)只需要一條數(shù)據(jù)線，外加一條公共信號(hào)地線和若干控制信號(hào)線。因?yàn)橐淮沃荒軅魉鸵晃唬詫?duì)于一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，至少要分8位才能傳送完畢。發(fā)送時(shí)，要把并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)發(fā)送到線路上去，接受時(shí)，要把穿行信號(hào)變成并行數(shù)據(jù)，這樣才能被計(jì)算機(jī)及其它設(shè)備處理。以下是部分通信程序：
void init_serialcom( void )
{SCON = 0x50 ;
TMOD |= 0x20 ;
PCON |= 0x80 ;
TH1 = 0xFD ;
IE |= 0x90 ;
TR1 = 1 ;
TI=1; }
void send_char_com( unsigned char ch)
{ SBUF=ch;
while (TI== 0);
TI= 0 ; }
3.3單片機(jī)程序設(shè)計(jì)
采用C語(yǔ)言，通過(guò)Keil軟件進(jìn)行編程。C語(yǔ)言既具有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。C語(yǔ)言對(duì)編寫需要硬件進(jìn)行操作的場(chǎng)合，明顯優(yōu)于其它高級(jí)語(yǔ)言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用C語(yǔ)言編寫的與函數(shù)配合功能。部分函數(shù)如下：
TMOD=0X20; //設(shè)定T1定時(shí)器工作方式2
TH1=0Xfd；//T1定時(shí)器裝初值
TL1=0Xfd；//T1定時(shí)器裝初值
TR1=1；//啟動(dòng)T1定時(shí)器
REN=1；//允許串口接收
SM0=0;//設(shè)定串口工作方式
EA=1;//開總中斷
ES=1;//開串口中斷
4結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)本設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制家居的功能，有效地體現(xiàn)了智能家居的實(shí)用性與可靠性，為未來(lái)人們的家居生活質(zhì)量提高了一個(gè)新的層次。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)：
[1]連翔,張小軍.基于GSM模塊TC35i的機(jī)房溫度測(cè)控系統(tǒng)[J].電子工程師,2008(9).
[2]吳文通,蔣達(dá)國(guó).8051單片機(jī)教學(xué)的思考與探索[J].井崗山醫(yī)專學(xué)報(bào),2001(6).
篇8
1 前言
21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，人類對(duì)計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的依賴程度越來(lái)越高。智能家居是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將居室內(nèi)的各種設(shè)備（如家電、照明、窗簾、安防等）連接到一起，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程家電控制、照明控制、窗簾控制、防盜報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)等功能。但目前這些先進(jìn)的智能家居技術(shù)大都是應(yīng)用在城市高檔小區(qū)中，而在廣大農(nóng)村和偏遠(yuǎn)山區(qū)卻因?yàn)楦鞣N限制而難以推廣。但是隨著家電和手機(jī)在農(nóng)村的普及，利用GSM網(wǎng)絡(luò)可構(gòu)建簡(jiǎn)單的智能家居系統(tǒng)，讓廣大農(nóng)民享受信息技術(shù)所帶來(lái)的生活便捷。本文的主要內(nèi)容就是利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為農(nóng)村等互聯(lián)網(wǎng)不發(fā)達(dá)地區(qū)設(shè)計(jì)符合最基本要求、便捷實(shí)用的智能家居系統(tǒng)，作為推廣智能家居系統(tǒng)的一種過(guò)渡性設(shè)計(jì)。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的基本功能：正常情況下，用戶通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程向系統(tǒng)發(fā)短信，系統(tǒng)根據(jù)短信編碼，遙控家中電器（如空調(diào)、窗簾等）的啟停，也可撥打系統(tǒng)電話進(jìn)行環(huán)境監(jiān)聽，當(dāng)有盜賊闖入室內(nèi)或其它異常狀況出現(xiàn)時(shí)，啟動(dòng)大功率聲光報(bào)警器，自動(dòng)撥打報(bào)警電話和戶主電話并短信通知。
2.1 硬件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括STC89系列單片機(jī)作為控制模塊，西門子TC35模塊作為GSM遠(yuǎn)程通訊，315M超再生無(wú)線收發(fā)模塊作為室內(nèi)中短程通訊，紅外釋熱防盜模塊，HX1838紅外一體化接收及紅外發(fā)射二極管作為紅外學(xué)習(xí)及家電遙控模塊，其它傳感器電路（如溫度、濕度、煙霧等），聲光報(bào)警器電路，鍵盤輸入及1602LCD顯示電路。
2.2 遠(yuǎn)程控制通信模塊
全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)，具有普及度高，幾乎無(wú)網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)，只要會(huì)打電話、發(fā)短信就能操作，在使用飛信、微信等工具發(fā)短信控制的情況下更是無(wú)需任何額外開支。
TC35 GSM模塊具有成本低、技術(shù)成熟穩(wěn)定等特點(diǎn)，由供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口等組成。其核心基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有模擬和數(shù)字功能。引腳16～23為數(shù)據(jù)輸入/輸出，其接口是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合RS232接口標(biāo)準(zhǔn)，硬件握手信號(hào)用RTS0/CTS0，軟件流量控制用XON/XOFF，支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令集，與單片機(jī)通過(guò)串口進(jìn)行通訊，引腳24～29連接SIM卡，引腳35～38為語(yǔ)音輸入/輸出接口，連接話筒和揚(yáng)聲器。單片機(jī)通過(guò)AT指令對(duì)TC35模塊進(jìn)行初始化和短消息的接收/發(fā)送及撥打電話等操作。常用的AT指令如表1所示。
2.3 學(xué)習(xí)型紅外遙控電路
家用電器的遙控器絕大多數(shù)屬于紅外遙控器，為了避免遙控器間互相的干擾，每個(gè)廠商的紅外遙控器都具有其特定的編碼，包含廠商固定編碼和面板按鍵編碼。本系統(tǒng)中的紅外遙控部分要求能對(duì)居室內(nèi)所有家電進(jìn)行遙控，故必須預(yù)先對(duì)所有家電紅外遙控編碼進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后存儲(chǔ)、回放。雖然市面上的遙控器的編碼格式各不相同，但是最終都是高低電平組成，所以只要利用單片機(jī)對(duì)遙控器的發(fā)射信號(hào)的波形進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量的數(shù)據(jù)回放即可，由于只關(guān)心發(fā)射信號(hào)波形中的高低電平的寬度，不管其如何編碼，因此做到了真正的萬(wàn)能。
本系統(tǒng)使用HX1838紅外模塊，設(shè)置按鍵啟動(dòng)一個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，設(shè)置LED指示學(xué)習(xí)型紅外模塊狀態(tài)，紅外接收頭在與單片機(jī)連接時(shí)，將接收來(lái)的紅外遙控信號(hào)反相，其正向信號(hào)接外部中斷0，反相信號(hào)接外部中斷1，通過(guò)記錄2個(gè)中斷間的間隔時(shí)間來(lái)測(cè)量紅外遙控信號(hào)高低電平的脈寬值。
2.4 紅外防盜及近程無(wú)線通信模塊
人體體溫恒定37度，會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)為10微米左右的紅外線，使用HC-SR501探測(cè)人體發(fā)射的紅外線，內(nèi)部的熱釋電元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
室內(nèi)無(wú)線通信選擇315M超再生無(wú)線收發(fā)模塊，具有功耗低、傳輸距離長(zhǎng)、可靠性高等特點(diǎn)，利用PT2262編碼芯片對(duì)HC-SR501產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行編碼，送給315M超再生無(wú)線發(fā)送模塊，控制端的315M超再生無(wú)線接收模塊負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，利用PT2272解碼芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，然后送單片機(jī)處理，控制聲光報(bào)警器工作，并啟動(dòng)TC35 GSM模塊撥打報(bào)警電話、向戶主發(fā)送短信等操作。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 主程序流程
系統(tǒng)首先對(duì)設(shè)備初始化，然后檢測(cè)TC35工作是否正常，接著判斷是否進(jìn)行家電紅外編碼學(xué)習(xí)，然后通過(guò)按鍵掃描方式查詢是否打開防盜模式，進(jìn)而查詢是否觸發(fā)紅外人體感應(yīng)模塊，條件滿足時(shí)，單片機(jī)啟動(dòng)聲光報(bào)警器并通過(guò)AT指令控制TC35模塊撥打設(shè)定的手機(jī)號(hào)碼（或報(bào)警電話），同時(shí)向戶主發(fā)短信提示有盜賊闖入。
因?yàn)門C35模塊收到的短信文本格式是固定的，在收到短信時(shí)只要檢測(cè)特定位置的串口數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)數(shù)值對(duì)比，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)短信指令的判斷，從而執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。當(dāng)判斷收到短信為預(yù)設(shè)的指令時(shí)，單片機(jī)通過(guò)拉低P2.2的電平控制學(xué)習(xí)型紅外遙控模塊發(fā)射已學(xué)習(xí)的相應(yīng)紅外編碼，從而實(shí)現(xiàn)遙控家電的目的。圖2為主控單片機(jī)程序流程圖。
3.2 學(xué)習(xí)型紅外模塊程序設(shè)計(jì)
利用單片機(jī)的兩個(gè)外部中斷可以測(cè)量出紅外遙控編碼的脈沖寬度，將發(fā)射信號(hào)中高、低電平的時(shí)間寬度進(jìn)行存儲(chǔ)。當(dāng)要發(fā)射紅外信號(hào)時(shí)，從存儲(chǔ)區(qū)中還原出相應(yīng)的紅外遙控編碼，并調(diào)制到38KHz的載波信號(hào)上，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)型紅外遙控的功能。其流程圖如圖3。
4 結(jié)束語(yǔ)
本智能家居系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)物測(cè)試，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能完善、運(yùn)行可靠、成本低廉、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)，特別適合于互聯(lián)網(wǎng)普及率較低的廣大農(nóng)村和偏遠(yuǎn)山區(qū)，是廣大農(nóng)村地區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程中非常合適的智能家居系統(tǒng)的過(guò)渡替代品，具有廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
[1]卓承軍.家庭自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011（04）.
[2]周濤.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居安防系統(tǒng)[J].太原理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010（05）.
[3]張俊.SMS短消息傳輸?shù)倪h(yuǎn)端控制技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2003，24（4）.
[4]張玉蓮.傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011（6）.
[5]鄧凱.智能化住宅安防系統(tǒng)的應(yīng)用[J].冶金礦山設(shè)計(jì)與建設(shè)，2000（3）.
作者簡(jiǎn)介
張景虎（1975-），男，漢族，山東省茌平縣人，碩士，講師，研究方向?yàn)樾盘?hào)與信息處理。
孔芳（1976-），女，山東省曲阜人，現(xiàn)供職于曲阜少年兒童競(jìng)技體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校。
篇9
一、引言
隨著人們生活的提高和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以前老式水廠人工，半自動(dòng)的水廠控制系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代企業(yè)運(yùn)行的需要。以多個(gè)PLC子站為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制技術(shù)，圖形顯示技術(shù)和冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布集散控制系統(tǒng)可處理污水。
為了使污水能夠達(dá)標(biāo)排放，一些企業(yè)（如酒廠、化工廠等）都建有自己的污水處理工程。本文以天津某大型污水廠為例，詳細(xì)介紹了可編程序控制器在污水處理中的使用，該工程占地面積約為350M2，污水處理能力為950M3/d。采用循環(huán)式活性污泥法工藝（ CASS ），該工藝具有能耗低，管理方便，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)污水工程的全自動(dòng)運(yùn)行，電氣上采用了以為核心的控制系統(tǒng)。
二、主要設(shè)備控制介紹
污水處理廠為各工藝設(shè)備提供了以現(xiàn)場(chǎng)控制箱或者M(jìn)CC柜為基礎(chǔ)，PLC控制為主導(dǎo)的自動(dòng)化控制方式。具體控制方式如下所述：
現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)模式：設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程”開關(guān)選擇“就地”方式時(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的啟/停、開/關(guān)操作。
遙控模式：即遠(yuǎn)程手動(dòng)控制方式。現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程”開關(guān)選擇“遠(yuǎn)程”方式，操作人員通過(guò)控制站操作面板或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標(biāo)器或鍵盤選擇“遙控”方式并對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟/停、開/關(guān)操作。
自動(dòng)模式：現(xiàn)場(chǎng)控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程”開關(guān)選擇“遠(yuǎn)程”方式，且操作人員通過(guò)控制站操作面板或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標(biāo)器或鍵盤將“自動(dòng)/遙控”設(shè)定為“自動(dòng)”方式時(shí)，設(shè)備的運(yùn)行完全由各PLC控制站根據(jù)污水處理廠的工況及生產(chǎn)要
求來(lái)完成對(duì)設(shè)備的運(yùn)行或開/關(guān)控制，而不需要人工干預(yù)。
控制方式設(shè)計(jì)為：就地手動(dòng)控制優(yōu)先，此基礎(chǔ)上，設(shè)置遠(yuǎn)程遙控和自動(dòng)控制。控制級(jí)別由高到低為：現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、遙控控制、自動(dòng)控制。
粗,細(xì)格柵的控制：粗，細(xì)格柵其作用是將進(jìn)水中較大的懸浮物和飄浮物清除，避免后續(xù)進(jìn)水泵葉輪被堵塞及纏繞。
粗格柵間設(shè)置為2臺(tái)回轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)和1臺(tái)皮帶輸送機(jī)，粗格柵單臺(tái)最大過(guò)柵流量為1504L/s，細(xì)格柵單臺(tái)最大過(guò)柵流量為752L/s。2臺(tái)粗格柵和2臺(tái)細(xì)格柵同時(shí)工作，事故檢修時(shí)1臺(tái)工作。格柵運(yùn)行（開/停）由控制器根據(jù)液位差計(jì)測(cè)得格柵水頭損失，然后與上位機(jī)設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)格柵前后水位差達(dá)到0.15m，格柵。或采用定時(shí)自動(dòng)控制，每隔30分鐘格柵運(yùn)行10分鐘，也可由現(xiàn)場(chǎng)控制箱由人工手動(dòng)操作。
提升泵運(yùn)行控制以遠(yuǎn)程控制為主。在泵房設(shè)置了液位計(jì)和浮球開關(guān)，又有液位計(jì)測(cè)量泵房的水位，浮球開關(guān)對(duì)泵進(jìn)行低水位保護(hù)，另外為了達(dá)到節(jié)能低耗和調(diào)節(jié)進(jìn)水流量的目的，該廠的提升泵全部采用變頻器控制。在泵房設(shè)立了一臺(tái)PLC站，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，保護(hù)，與變頻器通訊，數(shù)據(jù)采樣，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)。
CASS池分為4組，每組安裝有2個(gè)潷水器用于實(shí)現(xiàn)出水，每個(gè)潷水器由S7-200PLC控制，通過(guò)液位來(lái)控制出水動(dòng)作。
脫水機(jī)房的設(shè)備主要擔(dān)負(fù)由剩余污泥泵將儲(chǔ)泥池的剩余污泥和污泥絮凝劑按比例混合進(jìn)行脫水處理的任務(wù)，污泥與溶解成一定濃度的絮凝劑混合后，污泥中的固體顆粒被凝聚成絮團(tuán)，并分離成自由水，然后被輸送到帶式脫水機(jī)，經(jīng)濃縮脫水后形成濾餅后排出。設(shè)備的控制是一時(shí)序邏輯控制為主，污泥和絮凝劑混合的比例是通過(guò)污泥電磁流量計(jì)和投藥泵實(shí)現(xiàn)。
三、控制系統(tǒng)的軟件配置及功能
1. 控制系統(tǒng)的軟件配置
該系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控部分是用Wonderware 公司的InTouch7.0軟件開發(fā)完成的InTouch是創(chuàng)建運(yùn)行在MicrosoftWindows操作系統(tǒng)下的人機(jī)界面的工控組態(tài)軟件，利用InTouch可以開發(fā)出強(qiáng)大而功能齊備的應(yīng)用程序，以充分利用Microsoft Windows的主要特點(diǎn)如動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)對(duì)象鏈接與嵌入及圖形界面等。
2. 上位機(jī)的監(jiān)控功能
該廠污水處理生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)中所有主要儀表和運(yùn)行設(shè)備以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等均在人機(jī)界面中得到體現(xiàn)，創(chuàng)建的窗口畫面主要有3大類：主畫面、報(bào)表和曲線。在畫面上有動(dòng)態(tài)的工藝顯示、實(shí)時(shí)、歷史的報(bào)警記錄窗和曲線記錄窗，以及各種參數(shù)設(shè)定的彈出窗，主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：
（1）主畫面能顯示全廠所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和測(cè)量的各種參數(shù)值。主畫面主要包括兩個(gè)部分：水處理部分和泥處理部分。部分共有8個(gè)監(jiān)控畫面，泥處理部分共有6個(gè)監(jiān)控畫面，另外還設(shè)立5個(gè)監(jiān)控畫面來(lái)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)控制中心及總變電站的運(yùn)行狀況。上述各個(gè)畫面中都實(shí)時(shí)顯示了所有受PLC系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)備的運(yùn)行狀況與數(shù)值，通過(guò)利用InTouch的動(dòng)畫鏈接功能，改變對(duì)象或符號(hào)的外觀來(lái)反映標(biāo)記名或表達(dá)式的變化，如一個(gè)泵的符號(hào)，當(dāng)它運(yùn)行時(shí)顯示綠色，當(dāng)它關(guān)閉時(shí)顯示紅色，當(dāng)它故障時(shí)閃爍顯示黃色。
（2）共創(chuàng)建了7個(gè)報(bào)表畫面：包括水處理在線儀表、泥處理在線儀表、報(bào)警記錄表、上位機(jī)可改變參數(shù)表、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間記錄表、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間清零表和累計(jì)流量報(bào)表，可以方便快捷地查看各種儀表測(cè)量值、設(shè)備故障記錄和設(shè)備的各種運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并可以通過(guò)上位機(jī)修改泵房的液位限值、風(fēng)機(jī)頻率、溶解氧限值及判別等待時(shí)間等參數(shù)。通過(guò)報(bào)表編輯器，可以實(shí)現(xiàn)定期或隨機(jī)的相關(guān)信息的打印輸出。
(3)利用InTouch 的實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)功能，以曲線的形式顯示了進(jìn)水泵、鼓風(fēng)機(jī)、回流污泥泵、前濃縮污泥泵等主要設(shè)備的電流變化和曝氣池溶解氧變化，以便更好地掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并可記錄各設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，運(yùn)用實(shí)時(shí)趨勢(shì)功能動(dòng)態(tài)地顯示當(dāng)前時(shí)間以前的各設(shè)備的電流變化情況，運(yùn)用歷史趨勢(shì)功能動(dòng)態(tài)顯示在當(dāng)前時(shí)間以前1個(gè)月內(nèi)各設(shè)備的電流變化情況，同時(shí)還創(chuàng)建了全廠進(jìn)線電壓、電流和功率的顯示曲線。
(5)報(bào)警功能
InTouch 的通知系統(tǒng)能通知操作人員有關(guān)的過(guò)程和系統(tǒng)的情況，當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，畫面上出現(xiàn)“報(bào)警”字樣，并且代表該設(shè)備的圖形將閃爍。在報(bào)警記錄中出現(xiàn)故障發(fā)生時(shí)間、故障設(shè)備名稱及報(bào)警原因等，因此能及時(shí)通知操作人員，以便最快地排除故障，恢復(fù)生產(chǎn)運(yùn)行。
四、結(jié)語(yǔ)
污水廠建廠以來(lái)，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，保證了污水廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，由于是全自動(dòng)運(yùn)行，節(jié)省了人力及運(yùn)行費(fèi)用。
篇10
智能家居控制系統(tǒng)以家居電器及家電設(shè)備為主要控制對(duì)象，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施進(jìn)行高效集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的控制管理系統(tǒng)，提升家居智能、安全、便利、舒適，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保控制系統(tǒng)平臺(tái)。其中家居電器控制采用弱電控制強(qiáng)電方式，既安全又智能，可以用遙控、定時(shí)等多種智能控制方式實(shí)現(xiàn)對(duì)在家里飲水機(jī)、插座、空調(diào)、地暖、投影機(jī)、音像設(shè)備以及新風(fēng)系統(tǒng)等進(jìn)行智能控制，用以避免飲水機(jī)在夜晚反復(fù)加熱影響水質(zhì)，在外出時(shí)斷開插排通電，避免電器發(fā)熱引發(fā)安全隱患等等。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)正是在這樣的背景下產(chǎn)生，并以家居音頻設(shè)備為控制對(duì)象。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是通過(guò)隨身攜帶的智能手機(jī)利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和家庭無(wú)線路由對(duì)嵌入式ARM為核心的音樂播放器進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。下文是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)過(guò)程的詳細(xì)論述。
一、總體方案設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)由智能手機(jī)、路由器、開發(fā)板三個(gè)部分組成。智能手機(jī)通過(guò)連接無(wú)線信號(hào)實(shí)現(xiàn)與開發(fā)板的通信，這里由于所使用的mini2440開發(fā)板缺少無(wú)線網(wǎng)卡的支持，所以路由器充當(dāng)了無(wú)線網(wǎng)卡的作用，負(fù)責(zé)發(fā)射無(wú)線信號(hào)：
1.1 硬件方案
硬件平臺(tái)選用友善之臂提供的mini2440開發(fā)板，處理器采用基于ARM9內(nèi)核的Samsung S3C2440。由于S3C2440內(nèi)部配有64M SDRAM，256M NandFlash，所以完全可以勝任內(nèi)部的音頻解碼任務(wù)。另外，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，采用了專業(yè)的CPU內(nèi)核電源芯片和復(fù)位芯片。相對(duì)來(lái)說(shuō)，手機(jī)的選擇比較自由，只要是安卓系統(tǒng)的智能手機(jī)都可以，在APP測(cè)試時(shí)，要求手機(jī)的安卓操作系統(tǒng)是Android2.3版本或以上。
1.2軟件方案
要將硬件設(shè)備連接并且工作，關(guān)鍵是軟件的開發(fā)，因此軟件開發(fā)環(huán)境的選擇很重要。整個(gè)系統(tǒng)的軟件開發(fā)主要包括操作系統(tǒng)的裁剪和移植、音頻播放程序的開發(fā)、Android應(yīng)用的開發(fā)三個(gè)部分。音頻解碼采用軟件解碼。主要是利用CPU進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的解碼，這需要在Linux操作系統(tǒng)下移植一個(gè)開源音頻解碼庫(kù)--madplay。采用軟件解碼雖然增加了CPU的開銷，但大大縮短了開發(fā)時(shí)間，而且不需要考慮解碼芯片的選擇和驅(qū)動(dòng)問題。
智能手機(jī)選用了安卓的操作系統(tǒng)，主要考慮到安卓系統(tǒng)是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，且市場(chǎng)占有量較高，2011年第一季度，Android在全球的市場(chǎng)份額首次超過(guò)塞班系統(tǒng)，躍居全球第一。 2013年的第四季度，Android平臺(tái)手機(jī)的全球市場(chǎng)份額已經(jīng)達(dá)到78.1%，全世界采用這款系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量已經(jīng)達(dá)到10億臺(tái)，2014年第一季度Android平臺(tái)已占所有移動(dòng)廣告流量來(lái)源的42.8%，首度超越iOS（運(yùn)營(yíng)收入不及iOS）。
二、軟件開發(fā)
2.1 操作系統(tǒng)裁剪
操作系統(tǒng)的裁剪是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，一個(gè)精簡(jiǎn)的操作系統(tǒng)不僅可以加快系統(tǒng)的開機(jī)時(shí)間，還能減小CPU的開銷，使系統(tǒng)運(yùn)行的更加流暢。操作系統(tǒng)由uboot、內(nèi)核、文件系統(tǒng)組成，需要裁剪的部分包括內(nèi)核（去掉不必要的配置）以及文件系統(tǒng)
2.2 音頻解碼數(shù)據(jù)庫(kù)的移植
madplay是linux下的開源音樂播放器，利用開源解碼庫(kù)libmad實(shí)現(xiàn)音頻的編解碼，目前該播放器除了不支持網(wǎng)絡(luò)歌曲的播放外，其余功能都支持，如快進(jìn)、暫停、繼續(xù)等。開發(fā)人員需要自己開發(fā)一個(gè)自己的可視化界面或者播放器的管理程序，這樣使用起來(lái)才方便、快捷。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要在開發(fā)板的ARM內(nèi)核上運(yùn)行madplay可執(zhí)行文件，所以移植madplay也是本次設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。
2.3 音樂播放器設(shè)計(jì)
播放器的核心代碼就是音樂的播放程序，在整個(gè)行程序運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部主控流程：
父進(jìn)程負(fù)責(zé)接收按鍵信息或者socket信息。監(jiān)聽部分由select（）函數(shù)完成，當(dāng)按鍵或者socket文件描述符發(fā)生變化的時(shí)候，父進(jìn)程首先判斷按鍵或者socket信息，根據(jù)不同的信息向子進(jìn)程或者孫進(jìn)程發(fā)送不同的信號(hào)。如，父進(jìn)程收到的按鍵信息是“暫停”，調(diào)用kill（）函數(shù)向子進(jìn)程和孫進(jìn)程發(fā)送SIGSTOP信號(hào)就可以暫停音樂的播放。
2.4 Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
Android操作系統(tǒng)下設(shè)計(jì)控制軟件可簡(jiǎn)可繁，這里的界面的設(shè)計(jì)由于缺少專業(yè)UI的支持，所以設(shè)計(jì)的比較簡(jiǎn)單。用到的控件主要有Button、TextView、ScrollView、ListView、TabHost，其中前面4個(gè)采用常規(guī)控制，調(diào)用簡(jiǎn)單，只需在activity_main.xml文件中調(diào)用并設(shè)置相應(yīng)的屬性（如長(zhǎng)、寬、在頁(yè)面中的位置等）即可。TabHost用起來(lái)有點(diǎn)麻煩，這里需要注意兩點(diǎn)：
在開發(fā)自己的app過(guò)程中，主要難點(diǎn)在于新的線程接收服務(wù)器返回的信息，其主要的代碼如下：
Android部分的設(shè)計(jì)邏輯明了，算法簡(jiǎn)單。作為客戶端或者命令發(fā)送端，只需向服務(wù)器發(fā)送自己的指令即可。
三、性能測(cè)試
系統(tǒng)的運(yùn)行需要開發(fā)板、路由器以及APP三者的配合，路由器和開發(fā)板之間通過(guò)網(wǎng)線連接。需要設(shè)置路由器和開發(fā)板在同一個(gè)網(wǎng)段。測(cè)試中，路由器IP為192.168.1.10，開發(fā)板IP為192.168.1.22。經(jīng)測(cè)試，播放器可以通過(guò)按鍵或者APP實(shí)現(xiàn)歌曲切換、音量調(diào)節(jié)、歌曲信息顯示、播放模式的切換。并且經(jīng)過(guò)裁剪的操作系統(tǒng)啟動(dòng)速度快，從系統(tǒng)上電到程序運(yùn)行僅需要20秒。
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于操作系統(tǒng)的裁剪移植以及加入了手機(jī)APP的控制。省去了QT以及內(nèi)核中不必要的模塊，使播放器的開機(jī)速度更加快，同時(shí)也減小了CPU的資源消耗；加入手機(jī)APP的控制，符合目前智能家居的發(fā)展趨勢(shì)，使得播放器使用起來(lái)更加的方便、人性化。
系統(tǒng)還存在一個(gè)問題未能很好解決。歌曲播放完畢并且切換到下一首后，手機(jī)APP測(cè)并不能實(shí)現(xiàn)播放曲目的更新。
目前，APP上顯示的歌曲信息只有三種情況會(huì)更新：點(diǎn)擊上一首或者下一首、暫停后繼續(xù)、點(diǎn)擊開始播放。試著修改代碼，子進(jìn)程在實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存更新后將歌曲信息發(fā)送給APP，但是問題來(lái)了，APP和開發(fā)板的通信是基于UDP協(xié)議，即無(wú)連接，通俗的說(shuō)，每次通信過(guò)程，只有當(dāng)APP發(fā)送數(shù)據(jù)給開發(fā)板，開發(fā)板收到數(shù)據(jù)后同時(shí)記下了客戶端（APP）地址信息，通過(guò)地址信息將數(shù)據(jù)返回給APP。所以如果系統(tǒng)上電后APP并未接入網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)板發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)將會(huì)報(bào)錯(cuò)。感興趣的讀者可以在APP發(fā)送數(shù)據(jù)給開發(fā)板后設(shè)定一個(gè)標(biāo)志位，然后根據(jù)這個(gè)標(biāo)志位判斷播放下一首歌曲的時(shí)候是否要將歌曲信息發(fā)送給APP。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] Matt Welsh & Lar Kaufman，linux權(quán)威指南[M] 中國(guó)電力出版社 2000 年3月
篇11
原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope，AFM）是繼掃描隧道顯微鏡（STM）之后迅速發(fā)展起來(lái)的一種原子級(jí)分辨率掃描顯微鏡[1]。它通過(guò)監(jiān)測(cè)待測(cè)樣品表面與一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間作用力來(lái)研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)。由AFM原理和原子力作用規(guī)律可知，只有當(dāng)AFM針尖與待測(cè)樣品表面的間距達(dá)到納米級(jí)時(shí)，樣品表面原子與微探針之間才能產(chǎn)生穩(wěn)定的原子力，使微懸臂發(fā)生偏轉(zhuǎn)[2]。樣品向探針逼近直至進(jìn)入穩(wěn)定的原子力狀態(tài)稱為AFM的逼近狀態(tài)，此過(guò)程如果通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)械裝置很難達(dá)到原子級(jí)定位精度。調(diào)節(jié)不夠，AFM針尖與樣品表面間距在一定的范圍之外，無(wú)法使懸臂梁正常工作，調(diào)節(jié)太深往往又會(huì)使探針與樣品接觸而直接導(dǎo)致樣品或探針損傷。而且工作在液相下的原子力顯微鏡在掃描細(xì)胞或其它生物結(jié)構(gòu)時(shí)要求操作環(huán)境最好不要受到外界干擾或污染[3]，這就要求人在操作原子力顯微鏡時(shí)最好遠(yuǎn)離操作地點(diǎn)，為了盡量排除外界干擾同時(shí)為了減少探針逼近時(shí)不必要的浪費(fèi)，提高逼近系統(tǒng)的自動(dòng)化性能，本研究通過(guò)無(wú)線通信與現(xiàn)代控制技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)近距離無(wú)線控制步進(jìn)電機(jī)從而實(shí)現(xiàn)樣品與微探針逼近，而且可以實(shí)時(shí)觀察探針操作結(jié)果。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
無(wú)線控制AFM正常工作的前提是，保證無(wú)線通信正常，其次是探針充分逼近樣品進(jìn)入原子力狀態(tài)，使微懸臂發(fā)生一定量的偏轉(zhuǎn)，通過(guò)特定的檢測(cè)裝置，將微懸臂的偏轉(zhuǎn)量轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的偏置電壓值。因此，通過(guò)無(wú)線控制電路發(fā)送數(shù)據(jù)，然后通過(guò)對(duì)比電壓的采集，分析和處理，可以無(wú)線控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)AFM的自動(dòng)逼近。系統(tǒng)由PC機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、數(shù)據(jù)采集、無(wú)線收發(fā)模塊。基本原理是：首先通過(guò)上位機(jī)設(shè)置參考電壓值VREF，即預(yù)置一個(gè)微懸臂偏轉(zhuǎn)量，然后通過(guò)PC發(fā)送操作指令，經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸，當(dāng)VIN不等于VREF時(shí)，表明探針還在接近樣品過(guò)程中，原子間無(wú)相互作用力，步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直到采集到的電壓值與預(yù)設(shè)值相等為止。接下來(lái)AFM開始對(duì)樣品進(jìn)行掃描。掃描的過(guò)程需要將下位機(jī)掃描的各種數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)。以便對(duì)掃描結(jié)果進(jìn)行觀察及操作。為了能實(shí)時(shí)傳輸各種數(shù)據(jù)需要對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和圖像數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行優(yōu)化[4]。
2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 A/D轉(zhuǎn)換芯片
對(duì)于A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，本文采用北京中泰公司的USB-7648B型號(hào)，A/D卡USB-7648A/7648B系列是真正即插即用USB數(shù)據(jù)采集模塊，USB-7648系列帶有8路并模擬輸入、3路16位計(jì)數(shù)器、24路可編程數(shù)字量輸入輸出、8路固定數(shù)字量輸出。
原子力顯微鏡系統(tǒng)中，力檢測(cè)普遍采用懸臂梁光電偏轉(zhuǎn)法。探針與樣品間的作用力使得懸臂梁產(chǎn)生形變，懸臂梁形變是通過(guò)光電探測(cè)器檢測(cè)激光器投射在懸臂梁上的反射光點(diǎn)偏移量確定的。需要對(duì)光電探測(cè)器輸出的信號(hào)進(jìn)行解碼，解碼可得出懸臂梁的縱向形變信號(hào)（正壓力信號(hào)）、橫向扭轉(zhuǎn)變形信號(hào)（摩擦力信號(hào)）和光電探測(cè)器四象限的總強(qiáng)度信號(hào)這三路信號(hào)。反饋控制系統(tǒng)需要同時(shí)對(duì)這三路信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)、高速、高精度、同步數(shù)據(jù)采集[5]。所以A/D轉(zhuǎn)化器至少有3通道的同步采集，分辨率不低于14位，每通道采樣速率最好高于100 Ksps。
2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
本文采用電控平移臺(tái)豎直放置方法實(shí)現(xiàn)探針在垂直方向的升降。電控平移臺(tái)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)位移調(diào)整自動(dòng)化，由于AFM針尖與樣品表面之間的距離必須達(dá)到納米級(jí)才驅(qū)能使原子之間發(fā)生作用力，繼而導(dǎo)致微懸臂偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生偏置電壓，因此，首先對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行粗調(diào)使探針接近樣品表面，然后通過(guò)精細(xì)進(jìn)針使AFM針尖與樣品逼近。要達(dá)到納米級(jí)的定位精度，必須對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行步距細(xì)分。
PI公司生產(chǎn)的M-126電控平移臺(tái)其行程為25 mm，精度為3.5 nm，最小增量為0.1 um，螺距0.5 mm。電控平移臺(tái)與PI公司的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器C-663相連，其細(xì)分精度為16（6400步/圈）。這樣的參數(shù)使可以滿足對(duì)原子力探針的逼近。
2.3 無(wú)線傳輸系統(tǒng)
無(wú)線控制系統(tǒng)是以通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的一門先進(jìn)技術(shù)。正是由于通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得無(wú)線控制技術(shù)得以快速的發(fā)展[6]。無(wú)線控制系統(tǒng)可以劃分為：上位機(jī)控制端、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)與控制系統(tǒng)。無(wú)線控制上位機(jī)采用一臺(tái)PC機(jī)作為無(wú)線遠(yuǎn)程控制工作站，由于本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸量比較大以及對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高。在比較了各種無(wú)線傳輸方式后采用無(wú)線網(wǎng)卡TP-LINK TL-WN851N 802.11g無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器，其傳輸速率最高可達(dá)到300 Mbps。納米機(jī)器人控制系統(tǒng)組成本地控制系統(tǒng)，其控制PC機(jī)也采用TP-LINK TL-WN851N無(wú)線網(wǎng)卡。這樣我們就組件一個(gè)小的局域網(wǎng)。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境
在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，我們以納米動(dòng)機(jī)器人為控制對(duì)象，在Windows環(huán)境下開發(fā)基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的控制平臺(tái)實(shí)例，平臺(tái)采用上位機(jī)下位機(jī)和TCP/IP協(xié)議，無(wú)線控制端為客戶機(jī)，以納米機(jī)器人端的控制器為服務(wù)器。由系統(tǒng)的硬件架構(gòu)可知兩端都采用了PC機(jī)，因此，我們采用客戶端服務(wù)器的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制，一方面現(xiàn)場(chǎng)操作人員可以不受遠(yuǎn)端操作人員控制來(lái)控制納米機(jī)器人；另一方面遠(yuǎn)端操作人員也可以控制以及對(duì)AFM納米機(jī)器人操作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理[7]。
3.2 程序設(shè)計(jì)
客戶端可以通過(guò)服務(wù)器控制步進(jìn)電機(jī)，觀察控制信號(hào)輸出及數(shù)據(jù)采集與發(fā)送。
前面提到服務(wù)器是由納米機(jī)器人端的PC機(jī)來(lái)承擔(dān)的，因?yàn)樗彩菣C(jī)器人本地控制系統(tǒng)的客戶端，所以服務(wù)器程序啟動(dòng)后首先是作為AFM本地控制系統(tǒng)的客戶端與AFM位操作服務(wù)系統(tǒng)建立連接，并獲取所需要的相關(guān)信息，然后它才作為遠(yuǎn)程服務(wù)器端進(jìn)行工作。在此之后不斷在客戶端和服務(wù)器端來(lái)回交換角色，一是為了接收無(wú)線控制端的命令數(shù)據(jù)并向AFM傳送控制命令；二是為了向AFM請(qǐng)求其相關(guān)狀態(tài)信息并傳送給遠(yuǎn)程控制端。
VC++程序設(shè)計(jì)大部分是借助Socket實(shí)現(xiàn)的。Socket是Microsoft公司提供的主要用于網(wǎng)絡(luò)通信編程的ActiveX控件。同時(shí)采用了應(yīng)用于無(wú)線控制平臺(tái)中的多線程編程技術(shù)。
4 結(jié)論
本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)原子力顯微鏡的無(wú)線操控，可以遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)液相下原子力顯微鏡對(duì)生物細(xì)胞的掃描納米操縱等試驗(yàn)。該系統(tǒng)結(jié)合了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)的無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，其控制端能正確地將數(shù)據(jù)傳送出去；同時(shí)，接收端也能正確接收并顯示數(shù)據(jù)。此外，該系統(tǒng)采用了比較完善的軟件、硬件設(shè)計(jì)以及抗干擾措施，這樣就可以保證系統(tǒng)工作的安全性和可靠性，并具有通用性，便于投入實(shí)際應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] BINNIG G，OUATE C F，GERBER C. Atomic force microscope[J].Phys. Reu. Lett.，1986，56（9）：930-933.
[2] TAFAZZOLI A，PAWASHE C，SITTI M. Atomic force microscope based two-dimensional assembly of mico /nanoparticles[C].Proc. IEEE Int. Symp. on Assembly and Task Planning，2005：230-235.
[3] Xie， H.，Haliyo， S.，R'egnier， S.：A versatile atomic force microscope for threedimensional nanomanipulation and nanoassembly[J]. Nanotechnology，2009（21）：215-301.
[4] S.Fatikow（Ed.）.Automated Nanohandling by Microrobots.Springer Series in Advanced Manufacturing[M].Springer，2008.
篇12
1. 智能家居的概念
智能家居（Smart Home）是以家為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ⒆詣?dòng)化，智能化于一體的高效、舒適、安全、便利的家居環(huán)境。家居智能化技術(shù)起源于美國(guó)，最具代表性的是X-10技術(shù)，通過(guò)X-10通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備便可實(shí)現(xiàn)資源的共享。因其布線簡(jiǎn)單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。至今，X-10技術(shù)產(chǎn)品的銷售已超過(guò)兩億個(gè)，僅在美國(guó)一個(gè)國(guó)家，便有超過(guò)600萬(wàn)個(gè)家庭在使用。自動(dòng)化的智能家居不再是一幢被動(dòng)的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時(shí)間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報(bào)警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程定時(shí)控制及計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和安全。
2. 智能家居中的總線技術(shù)
要實(shí)現(xiàn)家居的智能化，就必須實(shí)現(xiàn)家居的網(wǎng)絡(luò)化，使家居內(nèi)的大部分電器設(shè)備能夠通過(guò)一定的方式連入網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)控制。家居電器的上網(wǎng)實(shí)質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)最后接入的1公里之內(nèi)的問題，此類問題要求網(wǎng)絡(luò)可靠性高、信心量少，多個(gè)設(shè)備之間的互操作性強(qiáng)。就智能家居而言，如何把結(jié)構(gòu)和性能不一的電器設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，如何能夠?qū)崿F(xiàn)這些設(shè)備的相互通信是在構(gòu)建智能家居時(shí)主要考慮的問題，所以說(shuō)，智能家居的關(guān)鍵技術(shù)其實(shí)就是網(wǎng)關(guān)技術(shù)和總線技術(shù)。文章主要討論的是其中的總線技術(shù)。
總線技術(shù)在智能家居行業(yè)當(dāng)中，目前可以算是應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)手段。在總線技術(shù)下生成的智能家居系統(tǒng)，最大的特點(diǎn)是具有可擴(kuò)展性，工程安裝也不是很復(fù)雜。由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新生成許多總線協(xié)議下的智能家居系統(tǒng)的價(jià)格也不是很高，目前市場(chǎng)的銷售情況也很不錯(cuò)。
智能家居中的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)家居燈光、電器及報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)以及信號(hào)傳輸，采用分散型現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)，控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各功能模塊只需要就近接入總線 即可，布線比較方便。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線類產(chǎn)品都支持任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的布線方式，即支持星型與環(huán)狀結(jié)構(gòu)走線方式。燈光回路、插座回路等強(qiáng)電的布線與傳統(tǒng)的布線方式完全一致。"一燈多控"，在家庭應(yīng)用比較普遍，以往一般采用"雙聯(lián)"、"四聯(lián)"開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，走線復(fù)雜而且布線成本高。若通過(guò)總線方式控制，則完全不需要增加額外布線。是一種全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其產(chǎn)品模塊具有雙向通信能力，以及互操作性和互換性，其控制部件都可以編程。典型的總線技術(shù)采用雙絞線總線結(jié)構(gòu)，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以從總線上獲得供電（24V/DC），亦通過(guò)同一總線實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間無(wú)極性、無(wú)拓?fù)溥壿嬒拗频幕ミB和通信，最高的信號(hào)傳輸速率和系統(tǒng)容量則分別為10KBPS和4G，完全能夠滿足現(xiàn)代智能家居的需要。
3. 主要的總線技術(shù)比較
目前，國(guó)際上家庭總線的標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾種：前述的X-10，日本的家庭總線(Home Bus)，歐洲標(biāo)準(zhǔn)安裝總線(EIB)和BatiBus，美國(guó)Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。其中，最受業(yè)界關(guān)注，應(yīng)用最廣的是X-10、LonWorks和消費(fèi)總線（CEBus）這三種。
3.1 X-10技術(shù)
X-10技術(shù)是世界上最早出現(xiàn)的，也是最簡(jiǎn)單的智能家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的出現(xiàn)標(biāo)志著家居智能化技術(shù)的成熟。在智能家居20多年發(fā)展過(guò)程中，X-10技術(shù)得到了極大的應(yīng)用。它在美國(guó)的發(fā)展已經(jīng)25年的歷史了，到目前為止美國(guó)的X-10用戶已經(jīng)達(dá)到1000萬(wàn)以上，X-10控制規(guī)格已成為當(dāng)今美國(guó)家庭自動(dòng)化控制規(guī)格的主要領(lǐng)導(dǎo)者。歐洲版的X-10發(fā)展也相當(dāng)迅速并得到普及，漸漸的，這一技術(shù)開始進(jìn)入亞洲。可以說(shuō)，X-10是二十世紀(jì)最具代表性的家庭智能自動(dòng)化產(chǎn)品。
X-10采用電力線作為其網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)，系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備直接掛在電力線上就可以相互通信，X-10技術(shù)基于X-10協(xié)議，由發(fā)射器發(fā)出X-10控制信號(hào)，通過(guò)現(xiàn)有電力線網(wǎng)轉(zhuǎn)輸X-10信號(hào)到接收器，然后由接收器再對(duì)各燈具、用電器等用電設(shè)備進(jìn)行控制。
但X-10采用的是電力線通信方式，容易受到干擾，系統(tǒng)的抗干擾性能比較差，且尋址空間小，對(duì)模擬量支持不夠，只能提供非常有限的功能。如果只要求這些有限功能，使用X-10可能是很合算的，但在需求日益豐富的今天，X-10有逐漸被取代的趨勢(shì)。
3.2 LonWorks
LonWorks是美國(guó)Echelon公司于1991年推出的，LonWorks技術(shù)為設(shè)計(jì)、創(chuàng)建、安裝和維護(hù)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)方面的許多問題提供解決方案：網(wǎng)絡(luò)的大小可以是兩個(gè)到32385個(gè)設(shè)備，并且可以適用于任何場(chǎng)合。LonWorks提供從收發(fā)器到協(xié)議到軟件API的一個(gè)完整的、端到端的控制網(wǎng)絡(luò)解決方案。
LonWorks網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的通信是采用一種稱為L(zhǎng)onTalk的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的。LonTalk協(xié)議由各種允許網(wǎng)絡(luò)上不同設(shè)備彼此間智能通信的底層協(xié)議組成。LonTalk協(xié)議提供一整套通信服務(wù)，這使得設(shè)備中的應(yīng)用程序能夠在網(wǎng)絡(luò)上同其他設(shè)備發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文而無(wú)需知道網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者網(wǎng)絡(luò)的名稱、地址，或其他設(shè)備的功能。LonWorks協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報(bào)文確認(rèn)、報(bào)文證實(shí)和優(yōu)先級(jí)發(fā)送，以提供規(guī)定受限制的事務(wù)處理次數(shù)。對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)的支持使得遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理工具能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備相互作用，這包括網(wǎng)絡(luò)地址和參數(shù)的重新配置、下載應(yīng)用程序、報(bào)告網(wǎng)絡(luò)問題和啟動(dòng)/停止/復(fù)位設(shè)備的應(yīng)用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線，雙絞線，無(wú)線（RF），紅外（IR），同軸電纜和光纖。
LonWorks也有其弱點(diǎn)，主要是價(jià)格太高，光電開關(guān)的體積太大，對(duì)此，Echelon公司開發(fā)了一個(gè)智能型收發(fā)器－－PL3120芯片組，其中整合了Echelon公司的PLT－22電力線實(shí)體層和8位的Neuron芯片核心，這使得LonWorks被越來(lái)越多的高級(jí)建筑所采用。
3.3 CEBus
消費(fèi)總線（CEBus）起源于1984年美國(guó)電氣工業(yè)協(xié)會(huì)的消費(fèi)電器小組制定的家電互聯(lián)的規(guī)范，1992年，它被正式命名為CEBus規(guī)范(EIA600)。消費(fèi)總線出現(xiàn)后，迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等國(guó)際著名公司的支持，在智能住宅和住宅自動(dòng)化領(lǐng)域具有舉足輕重的影響。
消費(fèi)電子總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型、樹型或混合型。總線中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位是平等的，不需要一個(gè)主控設(shè)備。對(duì)于多節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)訪問網(wǎng)絡(luò)資源的解決方法是采用沖突檢測(cè)和沖突解決，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的控制關(guān)系通過(guò)綁定來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而使整個(gè)家庭中的電器系統(tǒng)能成為一個(gè)智能的整體。
參照ISO的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議建議書，消費(fèi)電子總線可劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。CEBus在應(yīng)用層定義了一種面向?qū)ο蟮摹?yán)格的設(shè)備描述語(yǔ)言CAL（Common Application Language），簡(jiǎn)稱公共應(yīng)用語(yǔ)言，其內(nèi)容涵蓋了家庭中可能擁有的家電。公共應(yīng)用語(yǔ)言采用了面向?qū)ο蟮姆椒ǎ讶我庖粋€(gè)家電設(shè)備按照功能分解成幾個(gè)預(yù)定義的對(duì)象模型。在面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言中，一個(gè)對(duì)象由數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的函數(shù)組成。在消費(fèi)總線中，這些對(duì)象也由數(shù)據(jù)（稱為實(shí)例變量）和操作（稱為方法）組成，不同的設(shè)備可以采用相同的對(duì)象，用相同的方法操作，但是控制結(jié)果隨設(shè)備的不同而有不同的意義。
CEBus以其簡(jiǎn)便的協(xié)議、日臻完善的技術(shù)正日益成為消費(fèi)電子設(shè)備互操作的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，CEBus通訊的低層功能已實(shí)現(xiàn)了芯片化，所以接入設(shè)備比較便宜。目前，市場(chǎng)上此類芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。隨著載波通訊技術(shù)的進(jìn)一步成熟，CEBus將在儀器儀表、家庭自動(dòng)化、智能樓宇建設(shè)、智能小區(qū)建設(shè)以及工業(yè)廠區(qū)建設(shè)中得到更為廣泛的應(yīng)用。但由于CEBus接口技術(shù)比較復(fù)雜，價(jià)錢非常昂貴，因此CEBus在中國(guó)的應(yīng)用也不多見。
4. 小結(jié)
隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，智能家居技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的重點(diǎn)之一，而利用總線技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能家居又是智能家居技術(shù)發(fā)展的重要方向。文章中介紹的幾種主流總線技術(shù)都有各自的特點(diǎn)，就本項(xiàng)目而言，LonWorks網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，是我們以后研究的重點(diǎn)方向之一。
篇13
1 轉(zhuǎn)爐干法除塵控制系統(tǒng)中存在的問題
1.1 除塵控制系統(tǒng)中的靜電電場(chǎng)管理混亂
在轉(zhuǎn)爐干法除塵控制系統(tǒng)當(dāng)中的靜電電場(chǎng)不管是在工作狀態(tài)還是非工作狀態(tài)一直處于高電壓高電流的狀態(tài)，這種狀態(tài)的保持使大量的電能因得不到有效的利用而浪費(fèi)，同時(shí)高電壓狀態(tài)的保持使整個(gè)系統(tǒng)始終處于滿負(fù)荷的工作狀態(tài)，使變壓器中的油溫始終處于高溫狀態(tài)，增加了系統(tǒng)當(dāng)中電纜發(fā)生故障的可能性，使整個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)混亂不易控制，另外電場(chǎng)電路設(shè)計(jì)不合理，一旦其中一個(gè)電場(chǎng)出現(xiàn)故障，其他所有的電場(chǎng)都會(huì)受其影響而出現(xiàn)掉站現(xiàn)象，進(jìn)而影響整個(gè)冶煉生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的正常運(yùn)行。
1.2 除塵控制系統(tǒng)中煤氣回收系統(tǒng)不夠完善
轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的最重要標(biāo)志是煤氣回收系統(tǒng)，轉(zhuǎn)爐干法除塵控制系統(tǒng)中的煤氣回收系統(tǒng)主要是通過(guò)回收杯閥及放散杯閥的液壓控制系統(tǒng)進(jìn)一步完成控制與調(diào)節(jié)工作，根據(jù)煉鋼生產(chǎn)工藝的實(shí)際需求，通過(guò)調(diào)節(jié)伺服閥的控制狀態(tài)來(lái)改變放散杯閥的位置與運(yùn)行速度，但是在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，伺服閥的控制狀態(tài)會(huì)時(shí)刻受到液壓油的影響，因?yàn)樾掠瓦M(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)候一般是沒有經(jīng)過(guò)全面的過(guò)濾的，因沒有經(jīng)過(guò)過(guò)濾的新油對(duì)液壓油產(chǎn)生一定的污染，進(jìn)而要影響整個(gè)伺服閥卡死，使煤氣回收系統(tǒng)無(wú)法正常的運(yùn)行與工作[1]。
1.3 除塵管道的管理及使用中存在極大的弊端
轉(zhuǎn)爐干法除塵控制系統(tǒng)主要是利用除塵管道來(lái)進(jìn)行除塵工作的，除塵管道的管理工作給相關(guān)的工作人員帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)，因?yàn)橐话愕某龎m管道都比較長(zhǎng)，而且風(fēng)機(jī)的壓頭非常小，容易出現(xiàn)大量積灰而且無(wú)法對(duì)積灰進(jìn)行完全的清理，這些情況不僅會(huì)大大增加除塵管理工作的工作量同時(shí)也會(huì)給環(huán)境造成極大的污染，相關(guān)企業(yè)的管理人員應(yīng)該重視除塵管道的管理工作，在管道內(nèi)部安裝自動(dòng)控制的氮?dú)鈬姶甸y對(duì)積灰進(jìn)行處理[2]。
2 對(duì)轉(zhuǎn)爐干法除塵控制系統(tǒng)中的問題進(jìn)行優(yōu)化
2.1 優(yōu)化除塵系統(tǒng)中的靜電電場(chǎng)
要想對(duì)除塵控制系統(tǒng)當(dāng)中的靜電電場(chǎng)進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化，首先要對(duì)其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化改善，針對(duì)電場(chǎng)電能浪費(fèi)的現(xiàn)象，相關(guān)的工作人員可以及時(shí)的對(duì)電場(chǎng)內(nèi)的控制柜進(jìn)行基本改造，實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐吹煉間隙節(jié)能模式控制，這樣在減少電能浪費(fèi)的同時(shí)還可以有效的減少電纜故障的發(fā)生，另外對(duì)靜電電場(chǎng)中的電源系統(tǒng)進(jìn)行改造，把控制柜當(dāng)中的DP網(wǎng)與PLC連接起來(lái)，對(duì)電場(chǎng)內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，在靜電電場(chǎng)當(dāng)中，大部分通訊信號(hào)是由通訊主板利用通訊中的主從結(jié)構(gòu)發(fā)出的，所以通訊主板對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，要及時(shí)對(duì)原有的通訊主板進(jìn)行改善，改變電源系統(tǒng)，保證即便其中一個(gè)電場(chǎng)發(fā)生故障，其他的電場(chǎng)也可以正常工作，來(lái)提供工業(yè)生產(chǎn)的基本需求，為通訊主板提供充足的電源供給，使工業(yè)生產(chǎn)可以正常運(yùn)行。
2.2 優(yōu)化放散杯閥和回收杯閥控制系統(tǒng)
轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行直接影響著整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率，同時(shí)煤氣回收系統(tǒng)的正常運(yùn)行可以有效的減少排放量，增大煤氣回收量，轉(zhuǎn)爐干法除塵控制系統(tǒng)主要就是利用自身的液壓控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的放散杯閥及回收杯閥進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的煤氣回收工作，但是由于生產(chǎn)工藝的需求，放散杯閥的控制系統(tǒng)是由伺服閥控制的，油過(guò)濾不夠充分的時(shí)候，極易引起伺服閥的阻塞，給煤氣回收工作帶來(lái)極大的困難。相關(guān)的管理人員對(duì)這類現(xiàn)象重視起來(lái)，增加了換向閥控制，對(duì)放散杯閥與回收杯閥進(jìn)行嚴(yán)格的改善與控制，降低了設(shè)備故障率。在控制系統(tǒng)當(dāng)值提高風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，利用風(fēng)機(jī)機(jī)后的壓力中和控制柜中的壓力，使各個(gè)壓力處于平衡的狀態(tài)，有效減少伺服閥和換向閥的阻塞現(xiàn)象，增加煤氣回收的效率[3]。
2.3 對(duì)除塵控制系統(tǒng)中的除塵管道進(jìn)行優(yōu)化
