机电一体化技术的应用与发展前景 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业;机电一体化;数控;模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。 在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电 一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处 理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下 几方面着手。 (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵 敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰 有着直接的关系。为了避免电干扰,目前 有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信 息传感器来说,目前主要发展非接触型检 测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、 信息处理设备(特别是微型计算机)的普 及应用紧密相连。为进一步发展机电一体 化,必须提高信息处理设备的可靠性,包 括模/数转换设备的可靠性和分时处理 的输入输出的可靠性,进而提高处理速 度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但 在快速响应和效率等方面还存在一些问 题。目前,正在积极发展内部装有编码器 的电机以及控制专用组件-传感器-电 机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据 传递的格式标准化、规格化。接口采用同 一标准规格不仅有利于信息传递和维修, 而且可以简化设计。目前,技术人员正致 力于开发低成本、高速串行的接口,来解 决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕 器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为 了减少软件的研制成本,提高生产维修的 效率,要逐步推行软件标准化,包括程序 标准化、程序模块化、软件程序的固化、推 行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40 年的发展,在结构、功能、操作和控制精度 上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即 采用多C PU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功 能模块具有层次性、兼容性、符合接口标 准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、W O P技术和智能化。系统能提供 面向车间的编程技术和实现二、三维加工 过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊 控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模 块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也 加强了C N C系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具 有一台机床同时完成多个独立加工任务 或控制多台和多种机床的能力,并将刀具 破损检测、物料搬运、机械手等控制都集 成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统 组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专 用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(CIMS) C IM S的实现不是现有各分散系统 的简单组合,而是全局动态最优综合。它 打破原有部门之间的界线,以制造为基干 来控制“物流”和“信息流”,实现从经营 决策、产品开发、生产准备、生产实验到生 产经营管理的有机结合。企业集成度的提 高可以使各种生产要素之间的配置得到 更好的优化,各种生产要素的潜力可以得 到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系 统,主要由计算机、数控机床、机器人、料 盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。 它可以随机地、实时地、按量地按照装配 部门的要求,生产其能力范围内的任何工 件,特别适于多品种、中小批量、设计更改 频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人, 它们只能根据示教进行重复运动,对工作 环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活 性;第2代机器人带有各种先进的传感元 件,能获取作业环境和操作对象的简单信 息,通过计算机处理、分析,做出一定的判 断,对动作进行反馈控制,表现出低级智 能,已开始走向实用化;第3代机器人即智 能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂 的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独 立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状 和高新技术的发展动向,机电一体化将朝 着以下几个方向发展。 (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自 动化的主要区别之一,也是21世纪机电 一体化的发展方向。近几年,处理器速度 的提高和微机的高性能化、传感器系统的 集成化与智能化为嵌入智能控制算法创 造了条件,有力地推动着机电一体化产品 向智能化方向发展。智能机电一体化产品 可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取 代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体 系结构进一步采用开放式和模式化的总 线结构。系统可以灵活组态,进行任意的 剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调 控制和综合管理。表现特征之二是通信功 能大大加强,一般除R S232等常用通信 方式外,实现远程及多系统通信联网需要 的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一 体化更加注重产品与人的关系,如何赋予 机电一体化产品以人的智能、情感、人性 显得越来越重要。机电一体化产品还可根 据一些生物体优良的构造研究某种新型 机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微 机械技术、微电子技术和软件技术,是机 电一体化的一个新的发展方向。国外称微 电子机械系统的几何尺寸一般不超过 1cm 3,并正向微米、纳米级方向发展。由于 微机电一体化系统具有体积小、耗能小、 运动灵活等特点,可进入一般机械无法进 入的空间并易于进行精细操作,故在生物 医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国 防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利 用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在 实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个 发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由 于机电一体化产品种类和生产厂家繁多, 研制和开发具有标准机械接口、电气接 口、动力接口、信息接口的机电一体化产 品单元是一项复杂而重要的事,它需要制 订一系列标准,以便各部件、单元的匹配 和接口。机电一体化产品生产企业可利用 标准单元迅速开发新产品,同时也可以不 断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化 有重大影响,使其朝着网络化方向发展。 机电一体化产品的种类很多,面向网络的 方式也不同。由于网络的普及,基于网络 的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而 远程控制的终端设备本身就是机电一体 化产品。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒 适的同时也使资源减少,生态环境受到严 重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化 是时代的趋势,其目标是使产品从设计、 制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极 小,资源利用率极高。机电一体化产品的 绿色化主要是指使用时不污染生态环境, 报废时能回收利用。绿色制造业是现代制 造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化是众多科学技 术发展的结晶,是社会生产力发展到一定 阶段的必然要求。它促使机械工业发生战 略性的变革,使传统的机械设计方法和设 计概念发生着革命性的变化。大力发展新 一代机电一体化产品,不仅是改造传统机 械设备的要求,而且是推动机械产品更新 换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业 的必由之路。 参考文献: 1、李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003. 2、芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004. 3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化,2006(6). 4、章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006(7). 5、梁俊彦,李玉翔.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯,2007(9).
是一个类型。应该可以独立系统或集成在一体
智能楼宇的核心是5A系统，智能楼宇就是通过综合布线系统将此5个系统进行有机的综合，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，使建筑物具有了安全、便利、高效、节能的特点。智能楼宇是一个边沿性交叉性的学科，涉及计算机技术、自动控制、通讯技术、建筑技术等，并且有越来越多的新技术在智能楼宇中应用。通过楼宇自控系统(这里指通常所说的小BA系统或狭义BA系统，采用先进的计算机控制技术，以丰富灵活的控制、管理软件和节能程序，使建筑物机电或建筑群内的设备有条不紊、综合协调、科学地运行，从而达到有效地保证建筑物内有舒适的工作环境、实现节能、节省维护管理工作量和运行费用的目的。 早期的楼宇自动化系统通常只有楼宇设备自控系统。随着计算机技术、数字通信技术、控制技术以及微电子技术的发展，其他楼宇设备的自动控制系统也逐渐地被集成到楼宇自动化系统中，如火灾自动报警与消防灭火设备自动控制系统、智能卡设备自控系统等。现代智能建筑的楼宇自动化系统是一个高度集成、和谐互动、具有统一操作接口和界面的“高智商”的自动化系统。 信息技术的飞速发展使楼宇自动化系统发生了本质的变化。在以往的智能建筑中，楼宇自动化系统通常与IT系统是分离的。随着企业级管理日益流行，开放系统技术以及Internet技术的发展，单纯的物业管理必将会纳入企业管理之中；专有通信协议的自动化系统将被开放通信协议的自动化系统所取代，并在整个楼宇自动化系统内实现完全互操作，Internet将会成为管理系统的基础设施之上，形成网络化的楼宇系统，真正成为企业级信息系统的一个子系统。网络化楼宇系统使楼宇自动化系统不仅具有统一的操作界面，而且使包含物业管理在内的企业管理更加高效。 随着社会与科技的进步与发展，只有楼宇自动化系统所提供的建筑环境已无法适应信息技术的飞速发展和满足人们对建筑环境信息化、智能化的需求。1984年1月在美国康涅狄格州Hartford 竣工的 City Place 大楼的宣传材料中，第一次出现“智能建筑”一词，标志着“智能建筑”概念的形成。该大楼以当时最先进的技术来控制空调设备、照明设备、防灾和防盗系统、垂直交通运输（电梯设备）、通信和办公自动化等，除可实现舒适、安全的办公环境外，还具有高效、经济的优点。大楼的用户可以获得语音、文字、数据等各类信息服务，而大楼内的空调、供水、防火防盗、供配电等系统均为计算机控制，实现了自动化综合管理，为用户提供了舒适、方便和安全的建筑环境，引起全世界的关注。随后，智能建筑及其“建筑智能化系统”蓬勃发展，以美国和日本最为突出。此外，法国、瑞士、英国等欧洲国家和新加坡、马来西亚、香港等国家和地区的智能建筑也迅速发展。据有关统计，美国的智能建筑超过万幢，日本新建大楼中60%以上是智能建筑。我国智能建筑起步较晚，直到20世纪80年代末期才有较大的发展，但其迅猛的发展势头令世人瞩目。近几年来，在我国的北京、上海、广州、深圳等城市，相继建成了一批具有相当水平的智能建筑，如北京的发展大厦、上海的金茂大厦、深圳天安数码城等。当前国内的智能建筑开始转向大型公共建筑，例如会展中心、图书馆、体育场馆,乃至城市信息化小区。据国外媒体预测，近期在中国兴建的大型建筑将占全球的一半，21世纪全世界的智能建筑将有一半以上在中国建成。
基于嵌入式技术楼宇智能化控制系统*摘要:为了解决智能楼宇控制点种类和数量多的问题,设计了基于嵌入式技术的智能楼宇控制系统,系统采用MODBUS通讯协议,485/232总线结构,最大通讯距离达1200m,通过区域控制器与控制模块数目自由组合组成控制网络的方法成功解决这个问题,效果良好。关键词:智能楼宇 MODBUS协议 485/232总线 区域控制器0 引 言智能楼宇最早出现在美国,我国的智能楼宇起源于20世纪90年代,楼宇智能化是现代工业高科技的结晶,是未来“信息高速公路”的主节点,是进入“数字时代”新兴的产物。所谓楼宇自动化系统是对中央空调系统、通风系统、给排水系统、照明系统、变配电系统、电梯系统进行监控。随着高新信息技术和计算机网络技术的高速发展,对建筑物的结构、系统、服务及管理的最优化组合的要求越来越高[4]。系统控制的方式由过去的中央集中监控,转而由高处理能力的现场控制器所取代的集散控制系统,本文设计的楼宇自动化智能控制系统是专门为楼宇智能化所设计,同霍尼韦尔、西门子等楼宇控制产品相比结构灵活,控制简便,并且易于针对个体需求进行软件的二次开发。1 网络结构控制系统结构如图1所示,分为三个控制层。上层为PC远程集中监控,下层为控制模块,中间层为现场区域控制器。层与层之间通过RS232/485总线联网。远程集中监控平台主要功能为提供即时的数据显示、历史数据的保存维护和查询显示、故障报警和故障历史查询、参数修改和查询。PC远程监控平台为主要人机界面,所以上位机软件设计体现了如下三个优点:一是将控制网络WEB化,可以将不同来源、不同格式的信息转变为统一的格式,供具有统一界面的客户机浏览器浏览,以更好地适应信息化社会的使用需要;二是建立了基于SQL SERV-ER数据库的管理信息系统,提高了信息管理的功能;三是采用开放式设计的网络结构,可以更方便地与其他系统(如安保系统、消防系统)进行集成。软件基于delphi平台开发,加载大量图形操作,简单方便。控制模块包括四种,即数字量输入模块(Digital In-put)、数字量输出模块(DigitalOutput)、模拟量输入模块(Analog Input)、模拟量输出模块(AnalogOutput)。控制模块是控制系统的主要执行机构,即采集数字量信号和模拟量信号,也输出数字量信号和模拟量信号。因此每种模块各自拥有单独的控制芯片,既接受现场区域控制器的控制命令,又需要根据控制命令完成模块的输入输出功能。中间层现场区域控制器既与PC远程监控平台进行通讯,接受控制命令并上传实时数据,又通过控制模块采集数据、执行控制命令。显然,现场区域控制器是整个控制系统的核心枢纽,其重要性不言而喻,因此整个区域控制器的软硬件设计无疑成为整个系统的重点和难点。2 区域控制器硬件电路区域控制器硬件电路主要由CPU、上下位机通讯接口、EEPROM和时钟、键盘和触摸屏、液晶以及数字量/模拟量输入输出单元组成。硬件结构如图2所示。区域控制器CPU选用STC89C516RD2,这是一款新一代抗干扰/高速/低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机[1-3]。区域控制器自身带有一定数目的数字量/模拟量输入输出单元,可以在智能楼宇控制系统中作为控制模块的补充,同时也可以使区域控制器单独作为产品配套控制器使用,灵活多变。时钟和EEPROM通过I2C总线与区域控制器CPU连接。I2C总线用两条线(SDA和SCL)在芯片和模块间传递信息。SDA为串行数据线, SCL为串行时钟线,这两条线必须用一个上拉电阻与正电源相连,其数据只有在总线不忙时才可传送。CPU是主设备,时钟和EEPROM是从设备[9]。上位机通讯接口由控制器CPU通过SPI总线访问异步通讯芯片MAX3100来实现。SPI总线采用三线同步接口。主要特点是可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等;下位机通讯接口以串行口中断的方式实现半双工通讯。为了满足多种输入方式,控制器同时带有键盘和触摸屏,即可以以按键方式键入控制命令,也可以直接点击触摸屏实现。键盘采用独立式键盘;触摸屏选用电阻式触摸屏,电阻式触摸屏屏幕主要由两个导电层组成,当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发生变化,在X和Y两个方向上产生信号,然后由触摸屏控制器侦测到这一接触点并计算出(X,Y)的位置。软件流程智能楼宇控制系统所控制的点位种类多样,如温度、湿度、流量、开关等。硬件电路依据数字量、模拟量以及输入、输出提供了通用的接口,因此具体识别控制每个点位则完全由软件完成。现场区域控制器作为整个系统的控制核心,既要检测自身输入输出单元,完成显示,报警等功能,又要根据上位机(PC)、控制模块提供信息发出控制决策。因此软件流程包括初始化、故障检测与处理、控制算法实现、上下位机通讯等(图3),初始化包括数值初始化、中断初始化,通讯初始化,显示初始化;故障检测包括通讯故障,反馈故障,逻辑故障等;控制部分主要是程序算法的实现,对输入输出的智能控制,包括键盘/触摸屏输入及液晶输出,上位机通讯即远程PC与区域控制器通讯,而下位机通讯则是区域控制器与控制模块之间通讯[5-6]。楼宇自动化控制系统故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。楼宇自动化控制系统故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。表中分5列,第一列为故障号;第二列为故障处理方法,如1(停机),2(关机), 3(重启)···;第三列判断是否联动,如0(否), 1(是),主要判断一些相互有关联的部分出现故障是否需要同步处理;第四列所谓的报警延时主要指某一现象视为故障的重复出现时间,目的是为了消除抖动引起的误报;第五列延迟寄存器则存放报警延时,如1(秒级延时寄存器), 2(秒级延时), 3(分级延时)。每条故障都要对应于表中的一条,实际应用中只需填写表格,快捷方便。上下位机通讯程序都采用MODBUS通讯协议[7-8],Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。控制器通信使用主—从技术,即仅一设备(主设备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。此系统中当主设备为上位PC机时,现场区域控制器为从设备,当现场区域控制器为主设备时,控制模块为从设备。Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。从设备回应消息也由Mod-bus协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误,或从设备不能执行其命令,从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。例如:当主设备(现场区域控制器)发送如表2请求时,此控制器连接的所有控制模块都接受这请求,但是只有地址为1的控制模块对此请求应答,其他地址的控制模块自动丢弃这帧数据,经CRC检验数据正确后,根据功能码来处理此帧数据,此例中功能码为06,即向此寄存器地址写寄存器数据,完成后从设备需回应与主机请求相同的信息。置区域控制器和各种控制模块数量,结构灵活多变,可以适应多种输入输出信号,根据用户的实际需求开发控制软件,真正达到量身定做成为一大特色。本智能控制系统已经在多个楼宇智能化控制中使用,控制准确,运行稳定;另外,区域控制器也可单独使用,作为产品配套控制器,成功应用于除湿机、冷干机、Vocs气体清除装置等。参考文献1于洪洲·51系列单片机软件抗干扰设计[J]·集成电路通讯·2007,25卷,2期:16-182汪文,陈林·单片机原理及应用[M]·华中科技大学出版社3Yu ShouqianWang Jianhua Kou Jinqiao. Embedded Integrated Servo-controllers for IntelligentModularActuators[J]·HIGH B. Surrogate·Developmentofan IntelligentEnergyManagementNetworkforBuilding Automation, PROGRAMMABLE CONTROLLER FAC-TORY AUTOMATION(PLC FA)·2005,3:28-305黄鑫,宋洋·软件抗干扰技术及其在单片机上的应用·现代电子技术,2007年9期:90-926朱国飞·单片机在工业控制上的应用[J]·中国科技信息, 2005年18A期:77-797田拥军,赵光强,曾健平·基于RS485总线技术的PC机与单片机多机通讯设计[J]·湖南工程学院学报:自然科学版, 2007年17卷2期:19-238肖凯,张贤斌·Modbus协议在串口通讯中的研究及应用[J]·长江工程职业技术学院学报,2007年1期:30-329赵学军·RS485总线测控模块的MODBUS扩展协议设计[J]·自动化与仪表,2007年2期:37-40
不知道你还需要吗？？？要的话，我这多的很
智能楼宇的核心是5A系统，智能楼宇就是通过综合布线系统将此5个系统进行有机的综合，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，使建筑物具有了安全、便利、高效、节能的特点。智能楼宇是一个边沿性交叉性的学科，涉及计算机技术、自动控制、通讯技术、建筑技术等，并且有越来越多的新技术在智能楼宇中应用。通过楼宇自控系统(这里指通常所说的小BA系统或狭义BA系统，采用先进的计算机控制技术，以丰富灵活的控制、管理软件和节能程序，使建筑物机电或建筑群内的设备有条不紊、综合协调、科学地运行，从而达到有效地保证建筑物内有舒适的工作环境、实现节能、节省维护管理工作量和运行费用的目的。 早期的楼宇自动化系统通常只有楼宇设备自控系统。随着计算机技术、数字通信技术、控制技术以及微电子技术的发展，其他楼宇设备的自动控制系统也逐渐地被集成到楼宇自动化系统中，如火灾自动报警与消防灭火设备自动控制系统、智能卡设备自控系统等。现代智能建筑的楼宇自动化系统是一个高度集成、和谐互动、具有统一操作接口和界面的“高智商”的自动化系统。 信息技术的飞速发展使楼宇自动化系统发生了本质的变化。在以往的智能建筑中，楼宇自动化系统通常与IT系统是分离的。随着企业级管理日益流行，开放系统技术以及Internet技术的发展，单纯的物业管理必将会纳入企业管理之中；专有通信协议的自动化系统将被开放通信协议的自动化系统所取代，并在整个楼宇自动化系统内实现完全互操作，Internet将会成为管理系统的基础设施之上，形成网络化的楼宇系统，真正成为企业级信息系统的一个子系统。网络化楼宇系统使楼宇自动化系统不仅具有统一的操作界面，而且使包含物业管理在内的企业管理更加高效。 随着社会与科技的进步与发展，只有楼宇自动化系统所提供的建筑环境已无法适应信息技术的飞速发展和满足人们对建筑环境信息化、智能化的需求。1984年1月在美国康涅狄格州Hartford 竣工的 City Place 大楼的宣传材料中，第一次出现“智能建筑”一词，标志着“智能建筑”概念的形成。该大楼以当时最先进的技术来控制空调设备、照明设备、防灾和防盗系统、垂直交通运输（电梯设备）、通信和办公自动化等，除可实现舒适、安全的办公环境外，还具有高效、经济的优点。大楼的用户可以获得语音、文字、数据等各类信息服务，而大楼内的空调、供水、防火防盗、供配电等系统均为计算机控制，实现了自动化综合管理，为用户提供了舒适、方便和安全的建筑环境，引起全世界的关注。随后，智能建筑及其“建筑智能化系统”蓬勃发展，以美国和日本最为突出。此外，法国、瑞士、英国等欧洲国家和新加坡、马来西亚、香港等国家和地区的智能建筑也迅速发展。据有关统计，美国的智能建筑超过万幢，日本新建大楼中60%以上是智能建筑。我国智能建筑起步较晚，直到20世纪80年代末期才有较大的发展，但其迅猛的发展势头令世人瞩目。近几年来，在我国的北京、上海、广州、深圳等城市，相继建成了一批具有相当水平的智能建筑，如北京的发展大厦、上海的金茂大厦、深圳天安数码城等。当前国内的智能建筑开始转向大型公共建筑，例如会展中心、图书馆、体育场馆,乃至城市信息化小区。据国外媒体预测，近期在中国兴建的大型建筑将占全球的一半，21世纪全世界的智能建筑将有一半以上在中国建成。
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用PLC实现智能交通控制 1 引言 据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。 智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。 比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。 2 车辆的存在与通过的检测 (1) 感应线圈(电感式传感器) 电感式传感器其主要部件是埋设在公路下十几厘米深处的环状绝缘电线(特别适合新铺道路，可用混凝土直接预埋，老路则需开挖再埋)。当有高频电流通过电感时，公路面上就会形成如图1(a)中虚线所形成的高频磁场。当汽车进入这一高频磁场区时，汽车就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少。当汽车正好在该感应线圈的正上方时，该感应线圈的电感减到最小值。当汽车离开这高频磁场区时，该感应线圈电感逐渐复原到初始状态。由于电感变化该感应线圈中流动的高频电流的振幅(本论文所涉及的检测工作方式)和相位发生变化，因此，在环的始端连接上检测相位或振幅变化的检测器，就可得到汽车通过的电信号。若将环状绝缘电线作为振荡电路的一部分，则只要检测振荡频率的变化即可知道汽车的存在和通过。 电感式传感器的高频电流频率为60kHz，尺寸为 2×3m，电感约为100μH.这种传感器可检测的电感变化率在％以上[1，2]。 电感式传感器安装在公路下面，从交通安全和美观考虑, 它是理想的传感器。传感器最好选用防潮性能好的原材料。 (2) 电路 检测汽车存在的具体实现是在感应线圈的始端连接上检测电感电流变化的检测器, 并将之转化为标准脉冲电压输出。其具体电路图由三部分组成:信号源部分、检测部分、比较鉴别部分。原理框图如图2所示, 输出脉冲波形见图1(b)。 (3) 传感器的铺设 车辆计数是智能控制的关键，为防止车辆出现漏检的现象，环状绝缘电线在地下的铺设我们设采取在每个车行道上中的出口地(停车线处)以及在离出口地一定远的进口的地方各铺设一个相同的传感器，方案如图3(以典型的十子路口为例)，同一股道上的两传感器相距的距离为该股道正常运行时所允许的最长停车车龙为好。 3用PLC实现智能交通灯控制 控制系统的组成 车辆的流量记数、交通灯的时长控制可由可编程控制器(PLC)来实现。当然，也可选用其他种类的计算机作为控制器。本例选用PLC作为控制器件是因为可编程控制器核心是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有高可靠性丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力;它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程;它采用模块化结构，编程简单，安装简单，维修方便[3]。 利用PLC，可使上述描叙的各传感器以及各道口的信号灯与之直接相连，非常方便可靠。 本设计例中,PLC选用FX2N-64，其输入端接收来自各个路口的车辆探测器测得的输出标准电脉冲，输出接十字路口的红绿信号交通灯。信号灯的选择:在本例中选用红、黄、绿发光二极管作为信号灯(箭头方向型)。 车流量的计量 车流量的计量有多种方式: (1) 每股行车道的车流量通过PLC分别统计。当车辆进入路口经过第一个传感器1(见图3)时，使统计数加1，经过第二个传感器2出路口时，使统计数减1，其差值为该股车道上车辆的滞留量(动态值)，可以与其他道的值进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。 (2) 先统计每股车道上车辆的滞留量，然后按大方向原则累加统计。如，将东西向的(见图3)左行、直行、右行道上的车辆的滞留量相加，再与其它的3个方向的车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。 (3) 统计每股车道上车辆的滞留量后按通行最大化原则(不影响行车安全的多道相向行驶)累加统计。如，东、西相向的2个左行、直行、右行道上的车辆的滞留量全部相加，再与南北向的总车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据(下面的例子就是按此种方式)。 以上计算判别全部由PLC完成。可以把以上不同计量判别方式编成不同的子程序，方便调用。 程序流程图 本例就上述所描述的车流量统计方式,就图3中的十字路口给出一例PLC自动调整红绿灯时长的程序流程图如图5所示，其行车顺序与现实生活中执行的一样[4]，只是时间长短不一样。 (1) 当各路口的车辆滞留量达一定值溢满时(相当于比较严重的堵车)，红绿灯切换采用现有的常规定时控制方式; (2) 当东、西向路口的车辆滞留量比南、北向路口的大时(反之亦然)，该方向的通行时间=最小通行定时时间＋自适应滞环比较增加的延时时间(是变化的)，但不大于允许的最大通行时间。其中最小定时时间是为了避免红绿灯切换过快之弊;最大通行时间是为了保障公平性，不能让其它的车或行人过分久等。进一步的说明在后面的注释中。 (3) 自适应滞环比较(本例的核心控制规律)增加的时间的确定若东、西向车辆滞留量≥南、北向一个偏差量σ(如30辆车或其它值)时，先让东、西向的左转弯车左行15s(定时控制，值可改)，再让直行车直行30s(直行时间的最小值，值可改)后再加一段延时保持，直至东、西向的车辆滞留量比南、北向的车辆滞留量还要少一个偏差量σ，才结束该方向的通行，切换到其它路上，否则一直延时继续通行下去，直至到达最大通行时间而强制切换。滞环特性如图6所示。实际应用时σ的值需整定，过小则导致红绿灯切换过频，过大又不能实现适时控制。 流程图注释 (1) 流程图中的15s、30s、75s等时间分别为交管部门定的车辆左转弯时间、直行最小时间、允许的最大通行时间;σ为车流量的偏差量。以上值及其4个路口车流量的满溢值均可在程序初始化中任意更改。 (2) 车辆左转弯是造成交通堵塞很重要的一个方面，应加以适当限制，故车辆左转弯始终采用最小定时控制，以减小系统的复杂程度，提高可靠性。 (3) 车辆通行的时间中包含绿、黄灯闪烁的时间，红、黄、绿各灯的切换与现用的方式相同，不再赘述。 (4) 人行道的红绿灯接线与现用的方式相同，其绿灯点亮的时刻与该方向车辆直行绿灯点亮的时刻同步一致，但要较车辆直行绿灯提前熄灭，采用定时控制，如绿灯定时亮18s。其目的是不让右转弯车辆过分受人行道灯的限制。若人车分流，右转弯车辆不受限制。较简单，流程图中略。 (5) 车流量的计量是不间断的，与控制呈并行关系，该系统属多任务处理，编程尤其应注意。 4 结束语 比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低，特别适合繁忙的、未立交的交通路口，更适合于四个以上的路口，也可方便连网。 参考文献 [1] 黄继昌等. 传感器工作原理及应用实例[M]. 北京:人民邮电出版社,1998. [2 ]张万忠. 可编程控制器应用技术[M]. 北京:化学工业出版社,2001. [3] 英.索尔特. 道路交通分析与设计[M]. 张佐周等译. 北京:中国建筑工业出版社,1982. 不是很完整，您可以拿去做借鉴， 希望对您有帮助。
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研究性学习代表成果
研究课题：“物联网时代”的特点及其在日常生活中的体现
成果简介：
本文首先介绍了“物联网”的概念及其在国内外的发展，并指出“物联网”概念已经是一个“中国制造”的概念，已被贴上“中国式”标签。伴随云计算日益普及以及人工智能（AI）技术日益成熟，物联网时代已经从 时代悄然迈入 时代。
物联网时代具有显著的特点，一是“物联网即服务”走向落地，二是物联网呈现局域化、功能化、行业化互联化，三是物联网技术设备升级，四是物联网的安全性引起重视。
随着物联网技术的不断发展，它已悄无声息地融入到人们的日常生活，并简单介绍了物联网 在物流、交通、家居、安防、医疗、建筑、零售等日常生活中的应用场景，展望了物联网的发展趋势。
“ 物联网时代 ” 的特点及其在日常生活中的体现
摘要 通过对“物联网”的概念介绍，引出物联网时代 的基本内涵，总结出物联网 时代的基本特点，并简单介绍了物联网 在物流、交通、家居、安防、医疗、建筑、零售等日常生活中的应用场景，并展望了物联网的发展趋势。
关键词 物联网 人工智能 云计算
物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，能够使我们的社会更加自动化，能够让我们的生活更加便利，能够整体提高社会的信息化程度，将在提升信息传送效率、改善民生、提高生产率、降低管理成本等社会各方面发挥重要作用。
本文系统介绍了物联网的起源、概念及其发展，阐述物联网时代 的一些特点，并简要叙述了物联网在交通、医疗、建筑等日常生活中的应用情况。
一、 “ 物联网时代 ” 基本内涵
1 物联网
1999 年，美国麻省理工大学教授凯文·阿什顿(Kevin Ashton)最早提出了物联网（IoT）的概念。阿什顿认为，计算机最终能够自主产生及收集数据而无需人工干预，因此将推动物联网的诞生。简单来说，物联网的理念在于物体之间的通信，以及相互之间的在线互动。
2005 年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟发布了《ITU 互联网报告 2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念，将物联网定义为通过各种信息传感设备。
如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外线感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息。
与互联网结合形成的一个巨大网络，其目的是实现物与物、物与人、所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间：环境以及状态信息实时的共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。
物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了 1999 年 Ashton教授和 2005 年 ITU 报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。
2 物联网时代
伴随云计算日益普及，以及人工智能（AI）技术日益成熟，推动信息科技向物联网时代转变，特别在IoT＋AI 融合下，使得万物具有感知能力，物理设备不再冷冰冰，而是具有生命力，让物理世界和数字世界深度融合，继此行业边界越来越模糊，人类进入全新的智能社会。
物联网时代是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络时代。
物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。
随着“物联网”的概念从提出到发展，从实践到创新，物联网时代已经从 时代悄然迈入 时代。物联网 可以理解为 IoE（Internet of Everything），而物联网 是 IoT（Internet of Things），前者范围比后者更大，囊括的范围也更加广泛。
IoE 强调的万物互联概念是任何设备、事物都能通过网络连接起来，并在网络中彼此之间进行通讯。“万物互联”(IoE)的时代，所有的物（Everything）将会获得语境感知、增强的处理能力和更好的感应能力。
二、 “ 物联网时代 ” 的特点
与互联网时代相比，物联网时代具有显著的特点：
1、“物联网即服务”走向落地
既然叫做物联网 时代，当然是和物联网 时代有较明显的进步的。所以，物联网 时代的一个明显特征就是邬贺铨院士曾提到的“物联网即服务”走向落地。
2、物联网呈现局域化、功能化、行业化互联化
物联网既然要通过服务的方式落地，那么如何落地？此时承担落地职责的便是真正的物联网企业——物联网平台企业。物联网的人连物、物连物具有局域化、功能化、行业化互联化，各个行业应用在应用中形成对网络层的具体需求，并逐渐行业标准化。
3、物联网技术设备升级
上层应用逐渐与物联网网络层剥离开来，物联网网络支撑技术（NB-IoT、Lora 等）充分发展、百花齐放。在感知层将传感器升级为“传感器+执行器”，使“眼手”能够协调一致，发挥其更大的功能和作用。
4、物联网的安全性引起重视
物联网的安全性自这个概念提出以来，一直备受人们关注，今后，物联网的安全性将做为一个相对独立的研究领域，得到足够的重视与发展。
未来的物联网 应该通过人工智能、大数据、云计算、5G 等技术的完善，不断提升人工智能的水平，完善语言助手技术，加强物联网的安全性与信任感，外在体现就是操控方式的迭代升级。
也就是说，未来的物联网设备不再单纯依靠语音控制来进行操作，而是整合并运用人工智能、大数据、云计算、5G 等技术，这样即便我们的一个动作、一个眼神、一个想法，甚至即使我们面无表情，物联网也可以了解我们的想法。
三、 “ 物联网时代 ” 在日常生活中的体现
近些年，随着物联网技术的不断发展，它已悄无声息地融入到我们的生活中，小至路由器、智能音箱、冰箱，大到汽车、工业设备，越来越多的物品都接入了物联网。
智慧物流
智慧物流指的是以物联网、大数据、人工智能等信息技术为支撑，在物流的运输、仓储、运输、配送等各个环节实现系统感知、全面分析及处理等功能。当前，应用于物联网领域主要体现在三个方面:仓储、运输监测以及快递终端。
通过物联网技术实现对货物的监测以及运输车辆的监测，包括货物车辆位置、状态以及货物温湿度、油耗、车速等。物联网技术的使用能提高运输效率，提升整个物流行业的智能化水平。
2 智能交通
智能交通是物联网的一种重要体现形式，利用信息技术将人、车和路紧密的结合起来，改善交通运输环境、保障交通安全以及提高资源利用率。运用物联网技术具体的应用领域，包括智能公交车、共享单车、车联网、充电桩监测、智能红绿灯以及智慧停车等领域。
3 智能安防
安防是物联网的一大应用市场，因为安全永远都是人们的一个基本需求。传统安防对人员的依赖性比较大，非常耗费人力，而智能安防能够通过设备实现智能判断。
目前，智能安防最核心的部分在于智能安防系统，该系统是对拍摄的图像进行传输与存储，并对其分析与处理。一个完整的智能安防系统主要包括
三大部分：门禁、报警和监控，行业中主要以视频监控为主。
4 智慧能源环保
智慧能源环保属于智慧城市的一个部分，其物联网应用主要集中在水能、电能、燃气、路灯等能源以及井盖、垃圾桶等环保装置。
如智慧井盖监测水位以及其状态、智能水电表实现远程抄表、智能垃圾桶自动感应等。将物联网技术应用于传统的水、电、光能设备进行联网，通过监测，提升利用效率，减少能源损耗。
5 智能医疗
在智能医疗领域，新技术的应用必须以人为中心。而物联网技术是数据获取的主要途径，能有效地帮助医院实现对人的智能化管理和对物的智能化管理。
对人的智能化管理指的是通过传感器对人的生理状态(如心跳频率、体力消耗、血压高低等)进行监测，主要指的是医疗可穿戴设备，将获取的数据记录到电子健康文件中，方便个人或医生查阅。
除此之外，通过 RFID 技术还能对医疗设备、物品进行监控与管理，实现医疗设备、用品可视化，主要表现为数字化医院。
6 智慧建筑
建筑是城市的基石，技术的进步促进了建筑的智能化发展，以物联网等新技术为主的智慧建筑越来越受到人们的关注。当前的智慧建筑主要体现在节能方面，将设备进行感知、传输并实现远程监控，不仅能够节约能源同时也能减少楼宇人员的运维。
目前，智慧建筑主要体现在用电照明、消防监测、智慧电梯、楼宇监测以及运用于古建筑领域的白蚁监测。
7 智能制造
智能制造细分概念范围很广，涉及很多行业。制造领域的市场体量巨大，是物联网的一个重要应用领域，主要体现在数字化以及智能化的工厂改造上，包括工厂机械设备监控和工厂的环境监控。
通过在设备上加装相应的传感器，使设备厂商可以远程随时随地对设备进行监控、升级和维护等操作，更好的了解产品的使用状况，完成产品全生命周期的信息收集，指导产品设计和售后服务。厂房的环境主要是采集温湿度、烟感等信息。
8 智能家居
智能家居指的是使用不同的方法和设备，来提高人们的生活能力，使家庭变得更舒适、安全和高效。物联网应用于智能家居领域，能够对家居类产品的位置、状态、变化进行监测，分析其变化特征，同时根据人的需要，在一定的程度上进行反馈。
9 智能零售
行业内将零售按照距离，分为了三种不同的形式：远场零售、中场零售、近场零售，三者分别以电商、商场/超市和便利店/自动售货机为代表。物联网技术可以用于近场和中场零售，且主要应用于近场零售，即无人便利店和自动(无人)售货机。
智能零售通过将传统的售货机和便利店进行数字化升级、改造，打造无人零售模式。通过数据分析，并充分运用门店内的客流和活动，为用户提供更好的服务，给商家提供更高的经营效率。
0 智慧农业
智慧农业指的是利用物联网、人工智能、大数据等现代信息技术与农业进行深度融合，实现农业生产全过程的信息感知、精准管理和智能控制的一种全新的农业生产方式，可实现农业可视化诊断、远程控制以及灾害预警等功能。
物联网应用于农业主要体现在两个方面，即农业种植和畜牧养殖。农业种植通过传感器、摄像头和卫星等收集数据，实现农作物数字化和机械装备数字化(主要指的是农机车联网)发展。
畜牧养殖指的是利用传统的耳标、可穿戴设备以及摄像头等收集畜禽产品的数据，通过对收集到的数据进行分析，运用算法判断畜禽产品健康状况、喂养情况、位置信息以及发情期预测等，对其进行精准管理。
四、物联网未来的发展趋势
物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展，已被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。
从智能安防到智能电网，从二维码普及到“智慧城市”落地，作为被寄予厚望的新兴产业，物联网正四处开花，在许多行业和领域得到应用，并悄然影响着人们的生活。
伴随着技术的进步和相关配套的完善，在未来几年，技术与标准国产化、运营与管理体系化、产业草根化将成为我国物联网发展的三大趋势。
以上内容参考 百度百科——探究性学习
我晕 5姐怎么还学习了？？ 家庭智能化系统, 报警主机使用说明 , 微机灯光控制系统, IC卡片介绍 ADSL 路由功能的配置
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.铝工业电气自动化的现状与发展趋势
随着科学技术向生产力逐步转化，机电一体化产品的设计已经涉及到机械、电气和控制等众多领域。单领域、分散建模的设计方法已经很难满足产品综合设计的要求。以下是学术堂整理的机电一体化毕业论文题目，希望对你有所帮助。1、基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究2、基于实验教学的机电一体化系统探析3、MEMS加速度计与读出电路的研究4、基于LM628的运动控制器的研制5、机电一体化的物流培训模型-机械手搬运系统模块的设计6、国家骨干高职院校兼职教师现状与对策研究7、立体仓库实训系统信息管理的研究设计8、机电一体化精确定位装置及其控制系统的研究9、空间机械臂机电一体化关节的设计与控制10、基于SolidWorks&LabVIEW的虚拟原型机电一体化设计技术研究11、机电一体化新型旋转式海流计设计与开发12、橡塑工业循环温控技术机电一体化的设计与研究13、人民币防伪鉴真机电一体化设计实验研究14、高职机电一体化专业项目驱动课程体系研究15、基于UGNX的机械臂式三维扫描仪概念设计的研究
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下面中达咨询为大家介绍智能建筑楼宇自控系统及发展趋势，以供参考。建筑设备监控系统通过对大厦内的各种机电设施进行全面的计算机监控管理，利用分散控制和集中管理技术，为建筑物用户提供良好的工作环境，为建筑物的管理者提供方便的管理手段，从而减少建筑物的能耗、延长设备使用寿命、提高劳动生产率并降低劳动力管理成本。目前的楼宇自控系统尽管发展到一定程度，无论是硬件上还是软件比较先进可靠，但真正要达到预期的目的，还有很多的工作要做。笔者根据多年的工作经验，在此提供一些新的认识和看法。1、基于楼宇自控系统的投资和效果的认识自2000年以来，智能建筑的楼宇自动化系统的初投资大幅度下降，从BA控制检测点2000元/点，下降到不到1000元/点，还处于不断的下降趋势中，而房产的价格却不断上涨，至今平均上涨幅度为3倍，目前尚处于高位运行。从中可以看出智能建筑的楼宇自动化系统的初投资占整个大楼投资比重越来越少，而且现代高楼的平均寿命为百年以上，尽管楼宇自动化设备将会不断落后，但整个布线框架是存在的，升级改造将非常方便。智能建筑的楼宇自动化系统是节能的一种重要手段，一定要认识到其紧迫性，首先应加强建筑节能的宣传力度，使所有人都认识到，节能不仅仅是钱和环境的问题，而是国家能否持续稳定发展的前提。目前的智能建筑楼宇自动化系统运行的节能效果不是很理想，原因是多方面的，首先部分管理者由于认识上的偏差，以为楼宇自控系统没有用，还不如几个人手动开开就可以了。这就走入了一个误区，实际上依靠人的手动控制，根本无法实现建筑设备的节能、高效、安全运行。因此认识上一定要加以转变，加强物业队伍的培训和建设，对设备的管理可以在保修期到期后，委托专业公司打理，提高设备的运行寿命，最大限度的发挥系统的作用。否则由于设备管理的水平低下使运行费用居高不下，造成投资的浪费。楼宇自控系统的节能一定要从细节做起，养成一种习惯，说到节能的设计，电气设计人员通常会想到选择合适的变压器、变频器、软启动器、给灯具配节能镇流器，盘管系统采用三速风机加电动阀，这是楼宇自控系统中普遍设计的内容。此外，节能设计还体现在因地制宜的细节中，比如对宾馆客房设计节电开关，人在时将电源接通，人离开时把电源切断，以达到节能目的。2、智能化的楼宇自控系统对大楼机电设备提出更高的要求智能建筑楼宇自控系统需要各种专业的配合，楼宇自动化的节能不仅是某一个专业的事情，它需要智能化、建筑结构、暖通通风、电力、给排水等专业共同参与合作，提出有节能潜力的方法。照明系统作为大楼一个独立的子系统，包括公共区域的公共照明（比如停车场、大堂、走廊、餐厅照明、室内照明（办公室、会议室等），室外照明（装饰照明、道路照明、泛光照明）等。大楼照明的耗能占整个楼宇的20%左右，照明系统有这样特点：第一，在电力输送过程中，要以较高的电压输送确保终端设备的工作电压，随着设备运行的负荷下降，输出电压将会上升，因此通过楼宇自控系统进行动态调压控制方式，达到节电目的。第二，对照明功能的需求，每天的时间段是不同的，特别是可以结合室外照度传感器结合起来，对公共区域进行分组，分片控制方式或直接全部关闭方式，比如地下车库灯光的控制。第三，随着新照明源的发展，新型节能照明灯具不断涌现，代替传统发热的荧光灯、节能灯、白炽灯、金卤灯等多种灯具的开关控制，采用数字技术及计算机技术充分结合起来的智能控制采用软启动的方式，能控制电网冲击电压和浪涌电压，使灯丝免受热冲击，灯具寿命又得到延长。智能照明系统通常能使灯具寿命延长2-4倍，不仅节省大量灯具，而且大大减少更换灯具的工作量，有效地降低了照明系统的运行费用，对于大量使用灯具和安装困难的区域具有特殊的意义。此外，智能照明系统还有潜在的价值回报，使整个系统工作在使人们最舒适的状态，从而保证了人们的身心健康，提高了工作效率。空调系统又是另一个子系统，它分为空气处理末端设备如新风机组、空调机组、VAV变风量，另一部分为冷源系统，它的电耗一般占整个大楼的70%左右，如何运行及管理空调的相关设备比较重要，采用先进的楼宇自控系统，在满足房间的舒适度的情况下，既可以节约电能，延长设备寿命，又可以减少设备管理人数，现逐一进行分析阐述；（1）新风系统主要功能是根据楼层的面积大小，输送一定温度的的新鲜空气量，保证房间的空气质量，新风系统的自控设计一般确定一个送风温度点，如果有湿度要求高的话需要增加一个湿度点，空调管道如采取二管制的话，冬天通热水夏天通冷水，选用一个电动调节阀。对于温湿度要求高的建筑，空调管道一般采取四管制，冷热水管单独安装，并各安装一个电动调节阀，为了防止冬天的冷凝器冻裂，安装防冻开关和新风电动阀，碰上室外温度低，空调没有使用直接关闭新风门或将热水循环泵启动，热水在小流量下运行。在空调运行时，控制的目标参数为送风温度和送风湿度，与设定值比较，得到的偏差值经DDC运算输出信号，控制冷（热水）电动二通阀的开度。对于新风机组的温度设定值楼控系统可以结合室外温度的大小，自动进行调整，冬天为30-32℃，夏天为18-20℃。（2）对于公共区域（大堂、餐厅）的温湿度环境改善是主要通过空调机组的空气处理方式来实现的，它的工艺流程图比新风机复杂，增加回风管道。一般自控配置的设备为冷热水阀、加湿阀、新回风阀、送风温度、回风温度，有些还要安装公共区域内的温度传感器，送风量通过变频能够进行调节，对于目标控制参数的确定一般以回风温度为准，但也不一定合适，比如回风口离门口较近，取样的数据就很不准确，也可以在公共区域布设多个温度传感器，然后取平均值，因此具体工程要具体分析，全面进行考虑。对于控制策略它比新风机送风温度控制来得复杂，它本身的特点是纯滞后的，反应慢，如果采取常规的PID控制必将造成控制的阀门频繁开关，温度随之将大幅波动。因此采取非常规的控制策略，比如死区方式，当目标参数进入与设定值认可的偏差范围DT1（一般为度）时，冷（热）水阀将保持不变。变PID控制方式，就是当目标参数与设定值大时，控制作用强一些，当目标参数与设定值小时，控制作用弱一些。还可以采取根据温度偏差及上升或下降快慢的模糊控制方式，当温度与设定值处于正偏差DT2（1度）以内时，但处于下降过程中，水阀将慢慢开大，当温度与设定值处于负偏差DT2以内时，但处于上升降过程中，水阀将慢慢关小。总之，对于目标参数的控制，充分考虑温度测量值、设定值、单位时间内的温度偏差值，“多看少动”才能真正将目标参数控制好。为了节能，根据室外温度的大小，冬天有条件将温度设定值下降1度，夏天有条件将温度设定值提高1度，同时充分利用新回风阀的连锁功能，在过渡季全开新风阀，在盛夏或严冬将新风阀可以关到最小，这样可以节能达到12%.楼宇自控系统不仅具有丰富的控制功能，而且有强大的管理功能，人性化的界面设计，过滤网堵塞和风机故障会发出声光报警，提醒管理人员清冼和维护，统计设备的运行时间，定期进行设备的保养，在使用过程中，充分利用楼控系统的功能以及新风机组空调机组的特点，根据时间程序进行节能启/停运行，具体体现在：间歇运行：使设备合理间歇启停，但不影响环境舒适程度和工艺要求。最佳启动：根据人员使用情况或生产工艺情况，预先开启空调设备，夏天采取大风量低温度；冬天采取大风量高温度；房间温度稳定以后，在低风量下运行。最佳关机：根据人员下班情况或生产工艺情况，提前停止空调设备。（3）变风量系统（VAV）是一种新型的空调方式，在智能楼宇的空调中被越来越多地应用。当室内环境温度发生变化时，改变送风的温度和改变送风量大小两种控制方式都可以达到相同结果。采用变风量系统的中央空调系统可节能40%，而且系统只在冷热负荷达到峰值时才使用最大风量，因此可以大大降低能耗。VAV系统一般由带变频调节电机的空调机组和变风量可调风阀末端装置组成。监控内容包括控制风机的启停，并监视风机的运行状态，根据室内温度的大小，自动调节新回风门的大小和水阀的开度来实现对温度的控制，使室温保持稳定。带有VAV装置的空调系统各环节需要协调控制，其内容主要体现在以下几个方面：① 由于各房间的负荷是不一样，那么送入各房间风量是变化的，空调机组的风量将随之变化，因此应采用调节变频的大小对送风机进行控制。② 送风机速度调节时，可以采用定静压或变静压控制方式，使各房间的压力保持稳定，保证装置正常工作。③ 对于VAV系统，需要检测各房间风量，温度及风阀位置等信号，并经过综合的分析处理后才能给出送风温度设定值。④ 在进行送风量调节的同时，还应调节新、回风阀，以使各房间有充分的新风量，保证房间的空气品质。（4）冷源系统是暖通系统的核心部分，如何协调管理至关重要，对能耗影响相当巨大，一般体现为量调和质调两种调节方式，量调就是根据负荷的变化，调节冷冻水泵的开启台数，或通过水泵的变频进行水量调节，然后根据冷源系统总负荷量（供回水温差与总流量的相乘）进行冷水机组台数控制。质调就是调节冷冻水的出口温度，一般在低负荷的情况下，适当将冷机的出口温度提高几度，实现机组最优启停时间控制，使设备交替运行，优化设备的运行时间。以某一大楼为例，冷冻站系统中有四台冷冻机组，5台冷冻水泵（备用一台），5台冷却水泵（备用1台），4个冷却塔及膨胀水箱，采用楼宇自控系统通过安装在冷冻机房内的直接数字控制器DDC来完成对冷冻机组的控制要求：对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、冷却塔进水阀及相关的设备实现联动控制，同时监视其运行状态及故障状态。检测冷冻水供回水温度、供回水压力和流量，冷却水进回水温度、压力，计算空调系统的冷负荷。实现联动控制：冷冻水阀门开→冷冻水循环水泵开（延时1分钟）→冷却水阀门开→冷却水循环水泵开→冷却塔风扇开→冷水主机开。联动停止顺序：冷水主机关→（延时5分钟）冷却塔风扇关→冷却水循环水泵关（延时20分钟）→冷却水阀门关→冷冻水循环水泵关→冷冻水阀门关。除了上述的严格连锁外，在运行过程中，为了保护冷冻机，一旦冷冻水泵发生意外，水泵停止运行，冷冻机必须停止运行，冷却水泵也必须停止运行。楼宇自控系统完成上述的基本功能外，更主要对冷冻机实现优化控制，中央站采集现场DDC的数据进行统筹计算，不断分析确定每一时间段大楼负荷实际情况，确定冷机运行台数，通过通信模式对现场DDC发命令，目前着重解决下列问题。① 如何确定冷水机组运行初始台数在系统投入初期由人工手动设定系统运行的冷水机组初始运行台数，系统自动记录所有操作当日的气候条件以及逐时的冷量负荷，并开始执行负荷预测和优化控制软件，在积累到一定程度以后，监控系统将按照负荷预测结果，并对之前的气候条件、负荷情况以及系统运行数据的经验数据进行分析，取得一定规律，并逐渐实现对冷水机组系统运行控制进行优化。从而确定冷水机组运行的初始台数。② 如何实现冷水机组运行台数的增减控制第一，增开冷水机组控制方法当系统负荷增加，监控系统监测到供回水两端的压差减少，冷冻水量增加，此时机组根据自身负荷能进行调节，当该台冷水机组的系统负荷上升到其电流百分比FLA的95%时（可根据实际情况调整），则说明单台机组的满载运行和水泵的满载运行已不足以满足系统负荷值，且冷冻水出水温度不会稳定在出水温度设定值上，这样第二台机组的电动阀门马上开启，经过一定的阀门开启时间之后，第二台机组迅速开启。下面的K计算很突兀，应该明确是什么样的规则，从而判定开启。其中：△T= ; 冷冻水出水温度 ; 冷冻水出水温度的设定值（7℃）即设定冷冻水出水温度值为7℃，当△T≥℃（可根据实际情况调整）时，同时冷水机组的电流百分比FLA≥95%时，第二台机组（运行时间最短的）自动开启。第二，自动减机策略假设两台机组正在运行，当系统负荷变小时，供回水二端的压差增加，即反应到机组的负荷相应减小，当两台机组的负荷总量仅有甚至小于一台机组的负荷总量时（设两台机组的FLA < 50%，可根据实际情况调整），冷水机组群控系统适当延时后关掉其中一台机组，以使得另一台机组在高负荷效率状况下运行同时满足负荷的要求。根据冷水机组的综合效率曲线，将冷水机组控制在最佳能效范围内运行，是冷水机组群控的目的。3、智能楼宇设备自动化系统的最新发展趋势最初，人们在大楼里引进自动控制的目的，在于解决一些具体的实际问题：温度的控制、设备的启动。随着大楼的智能设备不断增多，自动控制系统局限性不断显现出来了：第一，传统的楼宇系统还是一个相对封闭的系统，表现在通信协议上，各厂家还是各自为政，互不兼容，系统设备之间的连接不能做到无缝连接。因此，对于一个封闭的系统来说，要将大楼内的所有设备集成在一个系统平台上将会有很多的工作要做，不仅成本高，而且性能差；第二，由于系统是封闭的，从设计、供货、安装、调试、升级只能由厂家垄断，业主无能为力，只能被动接受，因此，初投资将得不到保护；第三，当今世界计算机的发展日新月异，产品的更新周期越来越短，楼宇自控的新产品也必将层出不穷。对于一个封闭系统来说，产品的更新必将受到厂家的抵制和垄断，阻止技术的发展，实际上以低成本跟踪先进技术的发展是不可能的。因此，采用开放的、标准的通信协议是楼宇自控系统的发展趋势，需要所有厂家共同执行，才能彻底改变现状。真正意义上的开放系统，必须采用标准的通信协议，而且该协议必须是主流的，要被各厂家接受认可。目前在楼宇自控系统中用得很普遍的是美国Echelon公司推出的LonWorks 技术协议，一般采用双绞线连接，通信速率为，采用手拉手总线方式通信距离可达2500m，若采用自由拓扑结构也可以达到500m，LonTalk是唯一的点对点通信，它的使用为完全实现开放性和互操作性提供了解决途径，使整个大楼的自控系统更现代化、高效化。现场的设备（比如阀门及传感器）也可以采用网络化传输的方式，减少现场的管线及施工的工程量。对于目前那些还是非标的设备，可以限定一个过渡期，只要能够提供有关设备的相关协议，楼控中央站本身具有Modbus、BACnet、DDE、OPC等接口插件功能，通过编程接口软件，将相关的设备，比如锅炉及冷冻机，连接至楼宇自控系统中，随着Internet的普及，通过密码管理的方式既可以在办公室也可以在家里，或只要能上网的地方都可以浏览整个大楼设备的运行情况，管理既简单又可以节约能源。由于采用先进开放的楼宇自控系统，符合国际的最新潮流，产品选择更加多样性，在系统维护及升级方面可以有多种设备选择余地，包括各厂家的DDC控制器，路由器等产品，有效控制运行成本，保护现有投资，发挥更大的作用。同时在认知，设计，工程施工等细节方面多做文章，采取综合管理的方法，楼宇自动化的作用将会充分地发挥，有利于整个大楼的管理、节能，真正造福于人类，前景将会越来越广。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：
随着科技的发展和时代的进步，楼宇智能化得到了迅速的发展，智能楼宇逐渐融入到了我们的日常生活中。楼宇智能化必将有着较好的发展前景，会使人们的生活更加丰富多彩。文章主要围绕现代建筑，分析楼宇智能化在其中的应用及发展。随着科技的不断进步与发展以及我国经济水平的逐年提高，人们生活水平得到日益改善，幸福指数也有着较大地提升。与此同时，人们对物质以及精神上的需求也越来越高，这样一来也就促使我国的建筑往智能化的方向发展。在多数大中型城市，大部分建筑都已融入了最新的高科技产品，为城市增添了别样的色彩。1智能楼宇的含义智能楼宇就是在建筑内，安装有以下几个方面系统的智能建筑，第一是安装有建筑机电设施能效管控系统，第二是安装有信息化应用系统，第三是安装有公共安全系统等，将服务于管理以及系统等组合成一体，以满足建筑达到以下几个方面的功能，首先，能够使建筑的设备实现自动化（BA），其次，实现通讯自动化（CA），第三能够实现办公自动化（OA），第四能够实现安全防范自动化（SA）。通过实现这几方面功能，从而使得建筑具有以下几方面特点，一是保障了建筑内能源与设施的安全性、可靠性、经济性，二是简化了物业巡检人员工作量，提高了运营效率，三是使得建筑更加环保节能，达到绿色建筑的标准。2智能楼宇的应用（1）建筑机电设施能效管控系统。建筑机电设施能效管控系统是通过深度集成技术，将智能配电系统、能源管理系统、电气安全管理系统、冷站群控系统、智能照明系统、设备自动化系统等深度集成入机电设施能效管控系统。不仅实现原建筑设备监控系统（BAS）全部功能，还通过对能源、用能设施和用能过程相关参数的全面实时测量和分析，并通过“监测———分析———管控”，形成闭环的技术手段，对负载设施的能源效率和能源消耗过程及时管控，在满足人们生活与工作环境安全性及舒适的前提下，真正达到建筑的智能化，进而实现节能降耗的目的。（2）通讯自动化系统。通讯自动化在智能楼宇中有着极其重要的作用，它能够对建筑物以下几个方面的数据进行管理与控制，第一方面是图像，大部分建筑内都装有摄像头，通过通讯系统，可以很清楚地看到有哪些人到访，这样也使得建筑的安保系统更加牢固可靠，保障了建筑使用者的安全。第二方面是数据，第三方面是语音。在建筑内经常会装有局域网，方便公司办公及相应自动化系统的安全使用，通过通讯自动化系统的使用，能够极大地方便建筑使用者的工作及生活，为其提供可靠的信息服务，例如语言文本的通信服务，图形图像的通信服务，以及多媒体的通信服务等。通过该系统，能够保证建筑物与外部通信网相互连接，从而实现与外界的信息互通。（3）办公自动化系统。该系统主要是采用以下三种技术，第一是计算机技术，第二是通信技术，第三是多媒体技术，通过办公自动化系统使得人们在工作时所借助的办公设备能够与办公人员相互构成一种服务的人机信息系统。该系统主要由办公设备、网络设备以及一些相应的工作软件组成，包括多功能电话机、高性能传真机、各类终端、个人电脑、存储设备等。（4）火灾报警系统。该系统在智能楼宇中有着极其重要的作用，因为该系统能够保证人员与建筑设施的安全。该系统是智能楼宇中的一个子系统，但是该系统又完全脱离其他系统，能够独立运行，能够自身去完成防灾以及灭火的功能，在各大系统中有着绝对的优先权。通过建筑物的烟感以及温度感应探测设备来提供信号，经过确认后进行报警操作，与此同时会开启火灾联动系统，包括以下方面，第一是关闭空调，第二是开启排烟装置，第三是进行消防系统的运作，第四是通过广播传达疏散人群的通告。这样一来，能够尽最大限度地减少人们的生命安全，减少财产的损失。（5）安全保卫系统。该系统主要是通过以下几种系统来对建筑周边的事件进行整理研究，通过将图像、声音传送给管理人员，第一是一卡通系统，第二是公共应急广播系统。该系统能够对建筑物进行全方位的监控，并且依据事件的具体情况来做出相应的反应，进而将各专业联系在一起，这样能极大地节约人力和物力，从而真正地实现系统的自动化。3楼宇智能化的发展历程在20世纪80年代中期，我国的计委和科委共同进行立项工作，由中国科学院来进行研究工作，承担《智能化办公大楼可行性研究》的工作，并且在二十世纪九十年代初期提出报告，在1991年，由日本进行投资，设计工作由北京市建筑设计院担任，进行北京发展大厦设计，该大厦采用以下几种系统，第一是建筑设备的自动化系统，第二是采用了通信网络系统，第三是采用了办公自动化系统，该建筑可以说是我国智能建筑的雏形。而在1993年建成的广东国际大厦可以算得上是我国的第一座智能化的商务大厦，该建筑有着比较完善的建筑智能化系统，并且有着高效的国际金融信息网络，能够通过卫星去接受国际经济信息，并且该建筑拥有舒适的办公环境以及居住环境。在20世纪90年代初期，我国的智能楼宇主要还是一些涉外的酒店，或者是较为特殊的工业建筑，因为这些特殊的工业建筑需要特殊的设备。尽管智能楼宇的普及度不高，但是我国人民对其中的热情非常高涨，得到了专家以及设计单位的响应。随之我国国民经济得到了高速的发展，我国的房地产行业也有着较大程度的发展，因此加快了我国智能楼宇市场的发展。智能楼宇在以下几方面较为突出，第一方面是低碳环保方面，第二是节能方面。与此同时，智能楼宇能够使人们的生活更加舒适，所以得到了人们的一致推崇。例如我国的鸟巢建筑、水立方、环球金融中心等等智能楼宇不断涌现。随着我国经济的高速发展，目前建筑的智能化在我国许多一线城市应用普遍，成为了各大城市建筑设计的新潮流。在各大建筑中，通讯、监控等自动化的程度有着极大地提升。通过不断的研究与探索，我国的建筑智能化无论是在理论上，还是在法律法规上，乃至设计实施上都有着飞跃式的发展。4智能楼宇的发展趋势我国每年都会新增许多建筑，加上我国政府对建筑的智能化越来越重视，并且对其进行规范引导，所以智能楼宇在我国的发展前景被业内人士看好。例如在21世纪10年代，上海世博会就为我们充分展示了智能楼宇的理念，在其中有许多新技术、新产品成为了亮点，比如其中的LED照明，地源热泵、气动垃圾回收等，充分展示了将来低碳环保的城市建筑。那么在这个趋势下，我国将来的楼宇智能化将会从深度以及广度上发展。（1）通信技术。在今后的建筑中，会将数据卫星通信技术与移动通信系统相结合，从而实现以下几方面的功能，第一是电视会议的功能；第二是能够实现远程监控的功能，即使身处外地也能够对自己的办公环境或是居住环境、能源与设施情况、人员状况了如指掌；第三是实现远程医疗的功能；第四能够实现远程教学。（2）网络技术。在今后的智能楼宇发展中，要改善建筑内的自控系统与火灾报警系统等一系列构成网络环境的联动机构，用控制网络的方式，来实现建筑管理的自动化，从而能够通过控制网络来使得建筑的机电设备能够自动运转，并且能够利用网络应用集成，对建筑的机电设备以及安全系统进行数据收集。（3）建筑机电设施运营监控系统。建筑机电设施运营监控系统采用Modbus通讯协议，以物联网+人工智能相关技术，构建机电设施运维智慧平台与SAAS服务，帮助实现建筑设施高效集约化运维。通过建筑机电设施运营监控系统对楼宇以下几个方面设施或系统的运行以及安全状况进行监控管理，第一是楼宇内的配电设施，第二是楼宇内的暖通设施，第三是楼宇内的给排水设施，第四是楼宇内的中央空调，第五是楼宇内的照明设施，第六是楼宇内的电梯设施以及其他设施或子系统等，不但能够为建筑营造一个安全舒适的环境，还能够实现建筑的各耗能设施管控一体化、各子系统监控统一化、智能化，即采用统一系统平台即可实现所有设施或子系统的全部功能，且优于现有能源与设施管控技术手段，真正实现智能化建筑内能源与设施的安全性、可靠性、经济性、智能性。5结语楼宇的智能化发展是时代发展的趋势，是建筑与信息技术的有效结合。在今后的建筑发展过程中，传统的建筑模式必然会被逐步淘汰，智能楼宇将会有着良好的发展前景，因为这是时代以及社会发展的必然趋势。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：