時(shí)間：2022-05-07 16:17:45
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇遠(yuǎn)程控制技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:掘進(jìn) 遠(yuǎn)程控制 懸臂 煤巖識別
1、引言
我國是一個(gè)產(chǎn)煤大國。到2010年底,全國年產(chǎn)120萬噸及以上大型煤礦661處,產(chǎn)量18.8億噸,占全國的58%,巷道掘進(jìn)工程量巨大。煤礦要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展,采掘平衡至關(guān)重要,但我國煤炭企業(yè)管理上依然存在著嚴(yán)重的“重采輕掘”問題。掘進(jìn)機(jī)是實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械化掘進(jìn)的關(guān)鍵設(shè)備。掘進(jìn)技術(shù)、裝備和工藝水平,直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的采掘接續(xù)、生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)效益。正因如此,我國綜合機(jī)械化掘進(jìn)程度正逐步提高,綜合機(jī)械化掘進(jìn)已成為我國煤炭生產(chǎn)和安全高效礦井建設(shè)必不可少的技術(shù)支撐。近年來,我國煤礦掘進(jìn)技術(shù)裝備得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,適應(yīng)煤巷及半煤巖巷的掘進(jìn)范圍越來越廣,并開始研制巖巷掘進(jìn)機(jī),機(jī)型種類齊全,并向著連續(xù)切割、框架結(jié)構(gòu)、控制模塊化方向發(fā)展。
2、掘進(jìn)技術(shù)裝備新進(jìn)展
2.1 掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)
目前普通掘進(jìn)機(jī)還是主要靠人工操作,操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大和安全保障性較差。國家“863計(jì)劃”重點(diǎn)項(xiàng)目“掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)及監(jiān)測系統(tǒng)”課題,綜合應(yīng)用自動(dòng)化、智能化和信息化等高新技術(shù),研制了掘進(jìn)機(jī)任意斷面自動(dòng)截割成形控制系統(tǒng),可自動(dòng)截割出任意巷道形狀的規(guī)整斷面,提高了巷道成形質(zhì)量;提出了掘進(jìn)機(jī)機(jī)身位姿絕對誤差檢測原理及方法,實(shí)現(xiàn)了高精度定向掘進(jìn);研制了掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程無線遙控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制、遙控和狀態(tài)監(jiān)測;研制了掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與顯示,并具有遠(yuǎn)程故障診斷和報(bào)警等功能。該項(xiàng)目的研制成功,填補(bǔ)了國內(nèi)采掘監(jiān)控技術(shù)空白,帶動(dòng)了我國掘進(jìn)裝備整體技術(shù)的提高,對我國實(shí)現(xiàn)煤礦井下無人工作面開采具有深遠(yuǎn)意義。
2.2 巖石掘進(jìn)機(jī)
巖巷掘進(jìn),就是在巖石層開掘巷道。在以前,開掘巖巷只能采用先打眼放炮,再人工清理渣石的辦法,不僅效率極低,而且放炮產(chǎn)生的粉塵對職工的健康造成極大危害。石煤機(jī)公司于2009年向市場推出了系列巖石掘進(jìn)機(jī),該類掘進(jìn)機(jī)截割巖石過程中不用放松動(dòng)炮就可直接進(jìn)行截割,具有性能穩(wěn)定、故障率低、智能全遙控功能、可實(shí)現(xiàn)巷道的自動(dòng)截割成形等特點(diǎn),可有效保證礦工安全、降低礦工勞動(dòng)強(qiáng)度、有效提高掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速度。解決了我國煤巷掘進(jìn)巖石硬度高、開采難度大、相關(guān)設(shè)備落后、依賴進(jìn)口等難題,填補(bǔ)了我國大功率、橫軸、智能化截巖掘進(jìn)機(jī)的空白。EBH300(A)型巖石掘進(jìn)機(jī)在開灤集團(tuán)東歡坨礦井下進(jìn)行巖巷掘進(jìn)中,創(chuàng)造了22個(gè)工作日進(jìn)尺200.2米的佳績,巖巷掘進(jìn)速度屬于國內(nèi)領(lǐng)先。該型掘進(jìn)機(jī)在新汶礦業(yè)集團(tuán)、鶴崗礦業(yè)集團(tuán)、內(nèi)蒙長城集團(tuán)等公司中使用良好。新礦集團(tuán)協(xié)莊煤礦自主研發(fā)設(shè)計(jì)、自主制造生產(chǎn)、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的EBZ230大功率硬巖綜掘機(jī)在＋24°的2202回風(fēng)巷一舉創(chuàng)出了月進(jìn)尺800米的驚人佳績,大大提高了該礦井的掘進(jìn)機(jī)械化水平。
2.3 多功能掘進(jìn)機(jī)
中煤集團(tuán)所屬石煤機(jī)公司自主研發(fā)的國內(nèi)首臺多功能掘進(jìn)機(jī)可實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用。在巷道掘進(jìn)過程中,能夠根據(jù)巖石硬度決定采取機(jī)掘作業(yè)還是鉆孔炮掘作業(yè),并能快速實(shí)現(xiàn)兩種功能的互換。不僅有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了巷道掘進(jìn)速度及工作效率,而且降低了對作業(yè)空間的要求,擴(kuò)大了巷道適用范圍,為煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)提供了一種安全高效的新型煤機(jī)裝備,為國內(nèi)掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)品首創(chuàng)。
2.4 懸臂式掘進(jìn)機(jī)
開灤集團(tuán)與上海科煤機(jī)電有限公司共同研發(fā)的EBH120懸臂式掘進(jìn)機(jī)采用了分節(jié)可折轉(zhuǎn)切割臂型式的創(chuàng)新技術(shù),結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計(jì)合理、切割斷面大、切割效率高,裝煤效果好,有利于煤巷、半煤巖巷單進(jìn)效率的提高,適用于硬度f≤6的煤巷與半煤巖巷掘進(jìn)。解決了鏟板與切割臂干涉、切割臂挑頂、臥底、挖支架柱窩、擺動(dòng)不靈活、司機(jī)視野不開闊、裝煤效果差等主要技術(shù)難題。
2.5 煤巷自動(dòng)化快速掘進(jìn)自動(dòng)糾偏與煤巖識別技術(shù)
潞安集團(tuán)王莊煤礦聯(lián)合國內(nèi)有關(guān)科研院所、煤機(jī)廠家等單位合作完成的國家863重點(diǎn)科技項(xiàng)目“煤巷自動(dòng)化快速掘進(jìn)自動(dòng)糾偏與煤巖識別技術(shù)研究與實(shí)踐”,先進(jìn)可靠、自動(dòng)化程度高,達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。該技術(shù)應(yīng)用后,掘進(jìn)機(jī)平均月進(jìn)尺達(dá)670米,最高月進(jìn)尺達(dá)690米,工作面用人每班由10人減少到5人,掘進(jìn)工作效率比原來提高了一倍,原煤品質(zhì)也得到了改善,年掘進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益可增加1300多萬元。
關(guān)鍵詞:維護(hù);遠(yuǎn)程;桌面技術(shù);多媒體;計(jì)算機(jī)
中圖分類號:TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(2010)05-1249-02
隨著計(jì)算機(jī)的日益普及,為提高教學(xué)質(zhì)量,許多學(xué)校都建有數(shù)量眾多的多媒體教室和機(jī)房,多媒體教室和機(jī)房的使用給教學(xué)帶來了很多的方便,但同時(shí)增加了日常的計(jì)算機(jī)維護(hù)工作量,系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障,上課老師都希望能及時(shí)得到解決,時(shí)效要求非常高。這些教室分布在不同的樓棟、樓層,計(jì)算機(jī)管理員疲于奔跑,效果卻不理想。利用遠(yuǎn)程桌面控制技術(shù),為上課老師進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)助,傳遞數(shù)據(jù)文件,進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù),可以有效地解決該問題,給計(jì)算機(jī)管理員帶來計(jì)算機(jī)維護(hù)的福音。
1 遠(yuǎn)程桌面介紹
遠(yuǎn)程桌面必須有遠(yuǎn)程桌面連接組件,微軟公司從Windows 2000 Server開始提供遠(yuǎn)程桌面連接組件,但在Windows 2000 Server中它不是默認(rèn)安裝。該組件一經(jīng)推出就受到了很多用戶的擁護(hù)和喜好,所以在Windows XP和2003中微軟公司將該組件的啟用方法進(jìn)行了改革,通過簡單的勾選就可以完成在XP和2003下遠(yuǎn)程桌面連接功能的開啟。
當(dāng)某臺計(jì)算機(jī)開啟了遠(yuǎn)程桌面連接功能后,我們就可以在網(wǎng)絡(luò)的另一端實(shí)時(shí)操作和控制這臺計(jì)算機(jī),如在上面安裝軟件,運(yùn)行程序等,所有的一切都好象是直接在該計(jì)算機(jī)上操作一樣。這就是遠(yuǎn)程桌面的最強(qiáng)大的功能,通過該功能網(wǎng)絡(luò)管理員可以在家中安全地控制單位的服務(wù)器,可以在辦公室控制教室里的主機(jī),而且由于該功能是系統(tǒng)內(nèi)置的,所以比其他第三方遠(yuǎn)程控制工具使用更方便、更靈活。
2 遠(yuǎn)程桌面服務(wù)端設(shè)置
把接受遠(yuǎn)程桌面控制的電腦稱為服務(wù)端。要能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程桌面控制,必須對服務(wù)端做簡單的設(shè)置,才能讓其他電腦(客戶端)登錄。本文選擇Windows XP系統(tǒng)截圖,其他系統(tǒng)類似。
第一步:為主機(jī)添加一個(gè)用于遠(yuǎn)程登錄的用戶。包括設(shè)置他的用戶名和密碼,權(quán)限屬性等,如圖1和圖2所示。設(shè)置用戶名tangmeiyu,隸屬于Administrators和Users組,其中默認(rèn)是隸屬于Users組。
第二步:在桌面“我的電腦”上點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵,選擇“屬性”;在彈出的系統(tǒng)屬性窗口中選擇“遠(yuǎn)程”標(biāo)簽;在遠(yuǎn)程標(biāo)簽中找到“遠(yuǎn)程桌面”,在“啟用這臺計(jì)算機(jī)上的遠(yuǎn)程桌面”前打上勾,再選擇“選擇遠(yuǎn)程用戶”,在遠(yuǎn)程桌面用戶里點(diǎn)擊“添加”,選擇“立即查找”,找到用于遠(yuǎn)程登錄的用戶后確定即可看到如圖3所示界面,其中tangmeiyu是用于遠(yuǎn)程訪問的用戶,Administrator是系統(tǒng)默認(rèn)的用戶,但密碼為空時(shí),Administrator也不能遠(yuǎn)程訪問。
最后點(diǎn)擊確定,就完成Windows XP系統(tǒng)下遠(yuǎn)程桌面連接功能的啟用。
3 遠(yuǎn)程桌面客戶端登錄
1)Windows XP和2003操作系統(tǒng):
這兩個(gè)系統(tǒng)將遠(yuǎn)程桌面連接程序內(nèi)置到附件中,我們不用安裝任何程序就可以使用遠(yuǎn)程桌面連接。
第一步:通過任務(wù)欄的“開始->程序->附件->通訊->遠(yuǎn)程桌面連接”來啟動(dòng)登錄程序。如圖4所示。
第二步:在圖4界面中的“計(jì)算機(jī)”處輸入開啟了遠(yuǎn)程桌面功能的計(jì)算機(jī)IP地址。
第三步:點(diǎn)擊“連接”按鈕后我們就可以成功登錄到該計(jì)算機(jī)上了,如圖5所示。和操作自己計(jì)算機(jī)一樣方便和快捷。
2)其他Windows操作系統(tǒng):
Windows 2000及以前的Windows系統(tǒng)沒有將登錄工具放到附件中,我們有兩個(gè)方法獲得登錄器并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程桌面的連接功能。
方法一:使用XP光盤登錄器――MSRDPCLI
在XP系統(tǒng)光盤盤符\SUPPORT\TOOLS目錄下有一個(gè)叫做MSRDPCLI.exe的程序,該程序?qū)嶋H上是一個(gè)遠(yuǎn)程桌面連接登錄器,在Windows 98/2000機(jī)器上運(yùn)行XP光盤目錄下的MSRDPCLI.exe,將自動(dòng)安裝遠(yuǎn)程桌面連接程序。安裝過程非常簡單,直接選擇“下一步”即可。完畢以后通過“開始->程序->附件->通訊->遠(yuǎn)程桌面連接”就可以登錄網(wǎng)絡(luò)開啟遠(yuǎn)程桌面功能的計(jì)算機(jī)了。
方法二:第三方登錄器
網(wǎng)絡(luò)中有很多站點(diǎn)都提供了遠(yuǎn)程桌面登錄器的下載,我們在Windows 98系統(tǒng)或Windows 2000系統(tǒng)上下載該登錄器就可以完成登錄遠(yuǎn)程桌面的功能。
4 多媒體教室維護(hù)
利用Windows 的遠(yuǎn)程登錄,我們給需要遠(yuǎn)程操作的多媒體的計(jì)算機(jī)主機(jī)固定一個(gè)IP地址,提前添加一個(gè)可以遠(yuǎn)程登錄的帳號,如果需要對多媒體計(jì)算機(jī)進(jìn)行維護(hù)的話,我們只需要計(jì)算機(jī)管理員通過任何一臺計(jì)算機(jī)連接到多媒體教室和機(jī)房的主機(jī),就可以對其進(jìn)行像本地電腦一樣的操作,所有的問題也就可以迎刃解決,而且計(jì)算機(jī)管理員也從手忙腳亂中解脫出來,可謂一舉兩得。
參考文獻(xiàn):
[1] 常永昌.馮新喜.王芳.一種遠(yuǎn)程控制軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2003,3.
Abstract: The fan coil system is currently the most widely used form of an air conditioner. Some domestic and international study conducted by researchers is often the case for a number of projects, from an analysis perspective, does not have universal significance. Energy saving is the theme of this era, air-conditioning systems in hospitals spent a lot of power. In this paper, fan coil air conditioning system controller status of a comprehensive energy analysis, put forward some energy through and methods. The proposed energy-saving methods and measures for new public buildings and old buildings energy-efficient air conditioning system design, transformation and operational management and promotion of a certain reference value.
Keywords: networking; fan coil; energy saving; control; management
中圖分類號：S210.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
一、空調(diào)的使用分析和管理模式
在中央空調(diào)的日常使用中存在著很多問題。在醫(yī)院中，因?yàn)橄胍宰羁斓乃俣仁故覂?nèi)溫度達(dá)到最合適，一般會把空調(diào)溫度調(diào)整到最高或最低，且把風(fēng)速調(diào)整到最大。可是溫度一般是不會達(dá)到所設(shè)溫度。比如在夏季最熱的時(shí)候，把溫度設(shè)置為攝氏18度，但實(shí)際溫度根本不可能達(dá)到。設(shè)置完溫度，一般醫(yī)務(wù)工作人員或者住院患者及家屬，是不會再去設(shè)置溫度的。或冷或熱，通常使用人員是會去開窗戶和門的，卻不是再次調(diào)整溫度或風(fēng)機(jī)的設(shè)置。離開辦公室或者病房時(shí)，通常也會不關(guān)閉空調(diào)的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。若是在這樣的情況下，造成中央空調(diào)主機(jī)不間斷的工作，給各個(gè)風(fēng)機(jī)盤管不間斷輸出冷或熱能，形成人走空調(diào)開的現(xiàn)象，這樣造成了極大的能源浪費(fèi)。
還有，中央空調(diào)的使用計(jì)量大多是按照面積進(jìn)行分化，但是在實(shí)際當(dāng)中，占用面積大的中央空調(diào)使用量卻不一定是最多。有的科室或病房雖然面積大，但使用人員少或者經(jīng)常出門。這種會造成大面積的屋子會比面積小而人員多的屋子空調(diào)的使用率高。結(jié)果，有些使用空調(diào)少的屋子的使用人員也沒有節(jié)能意識，將空調(diào)設(shè)置在不合理的使用狀態(tài)，并且離開屋內(nèi)時(shí)也不關(guān)閉空調(diào)，這樣造成了能耗的浪費(fèi)。
就此可以看出，通過對風(fēng)機(jī)盤管的有效管理和控制，對于中央空調(diào)的節(jié)能具有重要的意義。
管理模式和方法：
通過對醫(yī)院內(nèi)中央空調(diào)的管理和控制，可以大大降低盤管系統(tǒng)的冷能或熱能的輸出，最終降低給空調(diào)主機(jī)帶來的過大負(fù)荷。
通過對醫(yī)院內(nèi)中央空調(diào)的風(fēng)機(jī)盤管的聯(lián)網(wǎng)控制，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的管理和控制，從根本上消除人走空調(diào)卻開的現(xiàn)象、溫度設(shè)置不合理等等使用不合理情況
通過醫(yī)院風(fēng)機(jī)盤管的聯(lián)網(wǎng)管理和控制，對各個(gè)室內(nèi)中央空調(diào)的實(shí)際使用情況進(jìn)行有效合理的計(jì)量，可為能耗的合理分化提供有效的管理手段，從而為醫(yī)院的空調(diào)的節(jié)能環(huán)保提供輔作用。
其他，聯(lián)網(wǎng)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)還可設(shè)置傳感器和自動(dòng)控制技術(shù)，可以通過測量監(jiān)測屋內(nèi)的溫度、使用人員數(shù)量等情況分析，使中央空調(diào)自動(dòng)管理和控制，從而使整個(gè)醫(yī)院的中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
二、中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管耗能和節(jié)能分析
醫(yī)院內(nèi)的中央空調(diào)運(yùn)行大多都使用室內(nèi)電動(dòng)閥和控制面板電動(dòng)閥進(jìn)行控制，目的是為了使建筑物內(nèi)溫度平衡、節(jié)約能耗。但這種控制方法的使用效果卻不佳。究其原因，在于控制的方式由于使用人員對控制方式的不了解和沒有節(jié)能意識，使控制器的使用達(dá)不到預(yù)期的效果。
中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的能耗損失：
設(shè)定值過低或過高
風(fēng)機(jī)速度過高
使用人員開門窗散熱。
風(fēng)機(jī)盤管的控制器大多是根據(jù)設(shè)定的溫度值對水管上的閥門進(jìn)行控制，風(fēng)機(jī)的風(fēng)速是也是使用人員設(shè)定的，而不是隨室內(nèi)溫度變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)速的，這就造成了中央空調(diào)風(fēng)機(jī)電能損耗。還有就是，使用者為了快速使屋內(nèi)溫度降低或提高，通常將控制器的溫度值設(shè)定極高或極低。但是當(dāng)屋內(nèi)的溫度達(dá)到適宜溫度時(shí)，卻又不將控制器的溫度調(diào)回正常值，這就造成了大量能源消耗。加上有些使用人員沒有節(jié)能環(huán)保意識，在感覺冷或熱時(shí)開窗開門，做造成的能源消耗會更大。
經(jīng)調(diào)查計(jì)算，在制冷模式下，當(dāng)控制器的設(shè)定值升高1℃能耗會降低8%；在制熱模式下，當(dāng)控制器的設(shè)定減低1℃能耗會減少12%。當(dāng)改進(jìn)問題的控制器和使用人員的合理的控制，一臺風(fēng)機(jī)盤管一天可以減少能源消耗的費(fèi)用是一到兩元人民幣，如果醫(yī)院的一幢有五百臺風(fēng)機(jī)盤管，一天可以省五百到一千元人民幣，全年節(jié)省180000 元~360000元。
三、 中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能
⑴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：空調(diào)區(qū)域內(nèi)的繼電器輸出模塊和通訊顯示溫控器輸出模塊，經(jīng)雙絞線將全部的輸出模塊和溫控器一起鏈接，再通過程序組態(tài)，最后將數(shù)據(jù)發(fā)到護(hù)士站，護(hù)士站的電腦再通過瀏覽器進(jìn)行控制、訪問。
⑵中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的節(jié)能技術(shù)
①總線制風(fēng)機(jī)盤管就地控制
將擁有溫度傳感器的區(qū)域控制器Evos301和Evos307通過M-BUS總線連接在一起，控制器Evos307的溫度傳感器，與設(shè)定值進(jìn)過系統(tǒng)運(yùn)算后，最后將結(jié)果輸出到繼電器模塊來控制電動(dòng)二通閥和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。Evos307除了擁有原有控制器全部功能還具有定時(shí)關(guān)機(jī)和風(fēng)速自動(dòng)控制功能。在把設(shè)定控制器自動(dòng)檔時(shí)，中央空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以隨著設(shè)定溫度與溫度的差值自動(dòng)調(diào)節(jié)，大大的降低了風(fēng)機(jī)的能量消耗。
②風(fēng)機(jī)盤管的遠(yuǎn)程控制
風(fēng)機(jī)盤管區(qū)域控制器可以支持RS485、Lonworks 、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)三種通訊方式，可以經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入中央的控制系統(tǒng)，能與大多的自控系統(tǒng)進(jìn)行兼容。應(yīng)用智能控制系統(tǒng)，可以便捷地控制整個(gè)醫(yī)院的中央空調(diào)。中央控制的主機(jī)電腦上圖可以顯示出醫(yī)院內(nèi)每個(gè)屋子的風(fēng)速、設(shè)定值、溫度等參數(shù)。當(dāng)屋內(nèi)的溫度值超過設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，然后控制人員可以遠(yuǎn)程控制，重新設(shè)定風(fēng)速、溫度等。設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間表，在醫(yī)院的辦公室等屋內(nèi)無人的時(shí)間段，將風(fēng)機(jī)盤管關(guān)閉，從而杜絕無人空調(diào)卻開的現(xiàn)象。
③自動(dòng)控制
在系統(tǒng)末端設(shè)置溫度傳感器、人體感應(yīng)器等設(shè)備，然后根據(jù)屋內(nèi)實(shí)際使用情況進(jìn)行節(jié)能控制。在感知屋內(nèi)的人員是，根據(jù)屋內(nèi)溫度，無人的時(shí)間等實(shí)際情況，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)盤管，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
⑶中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)主要功能
①自動(dòng)控制
通過各種設(shè)備自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)盤管的電磁閥等，還可加裝適用的傳感器，根據(jù)實(shí)際使用情況，經(jīng)過系統(tǒng)的監(jiān)測運(yùn)算自動(dòng)控制末端風(fēng)機(jī)盤管。
② 計(jì)量功能
可以時(shí)刻計(jì)量每個(gè)屋子空調(diào)的運(yùn)行時(shí)間及狀態(tài)，并通過區(qū)域控制器，測量風(fēng)機(jī)面板的運(yùn)行狀態(tài)。通過聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控運(yùn)算，時(shí)時(shí)能了解每個(gè)屋子的空調(diào)使用情況，杜絕各種空調(diào)不合理使用情況，為系統(tǒng)的管理提供精確有效的幫助，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能。
③監(jiān)控空調(diào)及風(fēng)機(jī)面板
經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看中央空調(diào)時(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)及各類信息溫度，設(shè)定溫度、風(fēng)速等等，對風(fēng)機(jī)面板遠(yuǎn)程監(jiān)控。
④遠(yuǎn)程控制
對風(fēng)控面板經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，設(shè)置溫度、定時(shí)、模式等。如，下班后，工作人員可以關(guān)閉醫(yī)務(wù)人員沒有關(guān)閉的空調(diào)面板。上班時(shí)，工作人員可以遠(yuǎn)程觀察各個(gè)醫(yī)院內(nèi)的辦公室、病房等的溫度和空調(diào)的設(shè)置溫度，看是否符合空調(diào)節(jié)能使用標(biāo)準(zhǔn)，不符合的可以遠(yuǎn)程對其進(jìn)行控制，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
⑤ 空調(diào)使用計(jì)量統(tǒng)計(jì)和分析
通過網(wǎng)絡(luò)和軟件對控制器和面板收集的空調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)計(jì)量和分析功能。這樣可以為管理、結(jié)算提供依據(jù)。
⑥空調(diào)面板控制遠(yuǎn)程托管
空調(diào)面板擁有遠(yuǎn)程托管功能，管理人員經(jīng)網(wǎng)絡(luò)下達(dá)命令，進(jìn)行遠(yuǎn)程托管。在此狀態(tài)下，空天面板不能被本地操控，只由遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)主機(jī)控制空調(diào)面板。此功能可以給醫(yī)院的管理提供有力的支持。如醫(yī)院規(guī)定夏季空調(diào)設(shè)定溫度不能低于24℃，運(yùn)用遠(yuǎn)程托管后，空調(diào)使用者不能直接操作，只接受遠(yuǎn)程控制，從而實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能管理，減少能耗。
⒉聯(lián)網(wǎng)風(fēng)機(jī)盤管控制系統(tǒng)的主要設(shè)備
聯(lián)網(wǎng)風(fēng)機(jī)盤管控制系統(tǒng)主要由三種設(shè)備組成：風(fēng)機(jī)盤管繼電器輸出控制器、風(fēng)機(jī)盤管控制面板和智能控制器。
⒊ 聯(lián)網(wǎng)風(fēng)機(jī)盤管節(jié)能分析
聯(lián)網(wǎng)風(fēng)機(jī)盤管實(shí)現(xiàn)在不影響使用人員舒適度的情況下，通過聯(lián)網(wǎng)控制手段，降低中央空調(diào)主機(jī)的過大負(fù)荷，從而為中央空調(diào)主機(jī)的節(jié)能系統(tǒng)擴(kuò)大了節(jié)能的空間。
中央空調(diào)主機(jī)節(jié)能空間主要由設(shè)計(jì)中央空調(diào)時(shí)的設(shè)計(jì)余量和現(xiàn)實(shí)使用與全負(fù)荷之差值決定。若風(fēng)機(jī)盤管全部在最大值運(yùn)行，則使中央空調(diào)的整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能空間變小。若是經(jīng)中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的聯(lián)網(wǎng)控制，可以對系統(tǒng)末端進(jìn)行有效的管理控制，降低風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的能耗，從而降低中央空調(diào)主機(jī)的負(fù)荷，進(jìn)而擴(kuò)大了中央空調(diào)主機(jī)的節(jié)能的空間。
四、結(jié)論
醫(yī)院的中央空調(diào)使用率非常高，且耗能也高。為了減少能源的損耗和浪費(fèi)，醫(yī)院的開支。作為中央空調(diào)節(jié)能的重要一環(huán)，聯(lián)網(wǎng)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的節(jié)能控制顯得尤為重要。
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論文摘要：文章介紹一種應(yīng)用當(dāng)前最先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的用于教學(xué)培訓(xùn)的柔性制造系統(tǒng)。
1引言
隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代自動(dòng)生產(chǎn)加工系統(tǒng)中的控制和操作技術(shù)越來越復(fù)雜，往往綜合了機(jī)械、氣動(dòng)、液壓、傳感器技術(shù)、PLC及伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、通信技術(shù)、柔性制造及計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)等多門學(xué)科，因此對于工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用技術(shù)人員也提出較高的要求。對于培養(yǎng)生產(chǎn)一線的技術(shù)應(yīng)用型人才的高等職業(yè)技術(shù)教育院校來說，提供模擬自動(dòng)化生產(chǎn)加工系統(tǒng)的綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程應(yīng)用能力，滿足現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)的需求是我們的教學(xué)理念。在教學(xué)中我們引入了德國某公司的F’MS50系統(tǒng)，也稱為柔性制造系統(tǒng)機(jī)電一體化培訓(xùn)設(shè)備。
2系統(tǒng)的組成和功能
此柔性制造系統(tǒng)是一套模擬實(shí)際工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中不同復(fù)雜程度控制過程的柔性加工中心。根據(jù)系統(tǒng)的不同運(yùn)行狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)加工過程的改變和控制。圖1所示為該物流系統(tǒng)的平面示意圖，整個(gè)系統(tǒng)由以下13個(gè)工作站組成:①供料站;②檢測站;③提取站;④加工站;⑤圖像處理站;⑥裝配站;⑦暫存站;⑧提取站;⑨成品分裝站;⑩閉環(huán)柔性輸送裝置;⑧柔性加工系統(tǒng)上下料機(jī)器人;⑩數(shù)控車床;⑩數(shù)控銑床。
該系統(tǒng)的生產(chǎn)過程模擬短行程氣缸的裝配，其中包括的零件有:缸體、活塞、彈簧和端蓋。整個(gè)加工系統(tǒng)的流程為:工件由送料站送人檢測站~檢測站檢測工件的狀況~將合格零件放人傳送帶上的工件運(yùn)送車上~由提取站中的機(jī)械手上下料裝置將工件放人加工站進(jìn)行加工~再將工件放回傳送帶上~工件經(jīng)過圖像處理站時(shí)由工業(yè)圖像處理系統(tǒng)檢測將要進(jìn)行裝配的工件形狀是否合格~合格工件進(jìn)人下一個(gè)站(不合格工件將被剔除)~裝配站中的五軸機(jī)器人對氣缸進(jìn)行組裝(其中缸體由傳送帶運(yùn)送，活塞儲存在裝配站的貨盤上，端蓋和彈簧儲存在料艙中)~暫存站將裝配好的工件暫存于高層倉庫中(可按需要將工件放回到傳送帶上)一由提取站中的機(jī)械手上下料裝置按工件的顏色將工件從傳送帶上放人成品分裝站中~成品分裝站完成成品輸出。
此系統(tǒng)是一個(gè)可以擴(kuò)展的可以連接多個(gè)工作站的系統(tǒng)，并在生產(chǎn)過程中可柔性地面對運(yùn)行狀態(tài)且可以按相應(yīng)的情況控制物流。其主要單元是負(fù)責(zé)向系統(tǒng)內(nèi)個(gè)工作站間輸送零件的閉環(huán)柔性輸送裝置。每個(gè)工作站中都帶有由STEMENS S7一300系列控制器和數(shù)字量vo模塊組成的控制板，控制板與工作站的連接通過一根標(biāo)準(zhǔn)的vo電纜連接。傳送系統(tǒng)的控制也由SIEMENS S7實(shí)現(xiàn)。工作站之間的通信由vo接口定義，傳送系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送由AS一1(執(zhí)行器和數(shù)字傳感器組成的網(wǎng)絡(luò))總線實(shí)現(xiàn)。工作站與傳送系統(tǒng)之間的通信通過vo接口定義。在FMSSo中使用SIEMENS的WinCC對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，控制以及數(shù)據(jù)采集。為了實(shí)現(xiàn)WinCC和PLC之間的數(shù)據(jù)交換，該系統(tǒng)采用了Profibus一DP現(xiàn)場總線。WinCC發(fā)送數(shù)據(jù)到PLC，同時(shí)從PLC接收數(shù)據(jù)信息。通過WinCC在主機(jī)中按照級別的優(yōu)先權(quán)監(jiān)控每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況，并且通過一根電纜即可完成在線對PLC S7編程和故障診斷。
該系統(tǒng)包含實(shí)際生產(chǎn)加工的主要功能:來料分配、工件檢測、工件操作(機(jī)械手上下料)、工件加工及處理、質(zhì)量控制(圖像處理)、自動(dòng)裝配(五軸機(jī)器人裝配)、立體倉庫(料倉)、工件輸出、工件分揀、閉環(huán)柔性輸送裝置、數(shù)控加工等。使用該系統(tǒng)應(yīng)可以完成不同復(fù)雜程度、各種主要課題的教學(xué)培訓(xùn)，如:氣動(dòng)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械手技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、電氣/電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)、物流技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和系統(tǒng)管理等。
3模塊化工作站
構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)FMS50中的各工作站均包括獨(dú)立的電氣和可編程控制器單元，帶有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)vo接口用于與PLC板的連接。機(jī)械和氣動(dòng)單元按照各工作站的不同生產(chǎn)功能可以由標(biāo)準(zhǔn)模塊組裝而成，靈活性較大，氣動(dòng)系統(tǒng)的控制原理相似。
以工件提取站為例，該站完成將工件從傳送帶上提取并將其放置在加工站上的分度盤上的任務(wù)。它的主要組成模塊是完成x軸運(yùn)動(dòng)(運(yùn)送工件)的無桿氣缸A、完成:軸運(yùn)動(dòng)(提放工件)的扁平氣缸(提升缸)B，氣動(dòng)平行抓手C(抓取工件)和由3片緊湊型閥組成閥島CPV10及滑槽模塊。氣動(dòng)控制回路圖如圖2所示。圖中A缸和B缸控制回路中的單向節(jié)流閥用于控制兩缸的行進(jìn)速度;A缸控制回路中的兩個(gè)氣控單向閥在回路中形成氣動(dòng)鎖，是一種安全措施，可使氣缸在系統(tǒng)斷電或停氣時(shí)在任意位置保持不動(dòng)。閥島中的3個(gè)電磁閥C，M，M分別控制氣缸A，B，C。其中C型電磁閥由兩個(gè)常斷式單電控二位三通電磁閥組成;M型電磁閥是單電控二位五通電磁閥。
模塊化工作站的特點(diǎn)是工作站中的小型模塊應(yīng)該能夠體現(xiàn)生產(chǎn)加工中的各種單獨(dú)功能或組裝加工，采用的控制模式與實(shí)際生產(chǎn)中相同，每個(gè)工作站均包含獨(dú)立的電氣及可編程序控制器單元且采用標(biāo)準(zhǔn)的電氣接口，每個(gè)工作站本身可以單獨(dú)用于教學(xué)實(shí)訓(xùn)，每個(gè)模塊都具有相應(yīng)的培訓(xùn)內(nèi)容，各工作站之間通過電纜或總線連接可以形成不同形式的柔性制造系統(tǒng)。
4該系統(tǒng)的教學(xué)培訓(xùn)理念
FMS50系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，可以單獨(dú)訓(xùn)練PLC編程和機(jī)器人操作技術(shù)及各工作站，如工件自動(dòng)裝配、自動(dòng)輸送、緩沖倉儲等。在教學(xué)實(shí)踐中，采用模塊化教學(xué)方法，教學(xué)的過程從基礎(chǔ)簡單的操作和控制逐步擴(kuò)展到復(fù)雜操作的控制，具體操作是將學(xué)生分組訓(xùn)練，每組學(xué)生要完成從模塊的機(jī)械、氣動(dòng)與電氣元件組裝安裝到工作站的氣動(dòng)與電氣回路連接，再根據(jù)工藝要求進(jìn)行PLC編程，調(diào)試、操作、維修及故障排除。在工作站之間的連接和工作站與傳送系統(tǒng)的連接過程中，學(xué)生可以了解到vo通信和總線控制技術(shù)。并且通過監(jiān)視、控制以及數(shù)據(jù)采集軟件vvn}rcc，了解系統(tǒng)的物流和信息流運(yùn)行情況。在整個(gè)訓(xùn)練過程中可以使學(xué)生將所學(xué)過的專業(yè)知識加以綜合應(yīng)用，并能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考能力及團(tuán)隊(duì)合作精神。由于該系統(tǒng)是開放式的，學(xué)生可以在訓(xùn)練中加人自己的創(chuàng)新思想，重新組合或開發(fā)新的工作站，組成不同的機(jī)電一體化系統(tǒng)。在高層次的訓(xùn)練中，可以對學(xué)生進(jìn)行諸如遠(yuǎn)程控制、圖像識別、機(jī)器人、交互式仿真系統(tǒng)COS/MIR軟件(提供建模、運(yùn)動(dòng)仿真及三菱機(jī)器人編程仿真)等知識的培訓(xùn)。
論文摘 要在國家推進(jìn)信息化建設(shè)的大潮中,智能社區(qū)的構(gòu)建成為信息化建設(shè)不可忽視的一部分。從構(gòu)建智能社區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的目的出發(fā),分析論證構(gòu)建智能社區(qū)需要遵循的原則,并提出智能社區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建的幾點(diǎn)建議。
我國社區(qū)智能化起步比較晚,隨著近年來國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平逐漸提高,對住宅小區(qū)的智能化也提出了越來越高的要求。目前,我國智能化小區(qū)的技術(shù)水平還處于初級階段,其相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)也還停留在單一功能階段。因此,大力發(fā)展智能社區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建,使小區(qū)智能化產(chǎn)品向集成化發(fā)展,由單一功能的專用產(chǎn)品向多功能集成化、一體化系統(tǒng)發(fā)展成為社區(qū)建設(shè)的重點(diǎn)。
1構(gòu)建智能社區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的目的
智能社區(qū)系統(tǒng)是將現(xiàn)代建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行密切結(jié)合,為小區(qū)提供更完善的服務(wù)和管理,為居民生活提供智能化管理手段,提高社區(qū)的物業(yè)管理水平,以實(shí)現(xiàn)快捷、高效的物業(yè)服務(wù),為居民提供更便捷、更安全、更舒適的居住環(huán)境。
1)物業(yè)服務(wù)與管理。包括如下幾項(xiàng):物業(yè)的綜合信息服務(wù),如收費(fèi)、結(jié)算等信息服務(wù);遠(yuǎn)程抄表及管理,如水、電、煤氣、暖氣的抄表與收費(fèi)等;車輛的出行、停放管理;公用設(shè)備的監(jiān)控和管理,如垃圾儲運(yùn)、園林澆灑、排污等;電子公告牌的管理、小區(qū)廣播或音樂播放的管理等。
2)安全防衛(wèi)。小區(qū)出入管理、社區(qū)周界防衛(wèi)、電子巡邏、電視監(jiān)控、對講與門禁控制、防盜防宰報(bào)警、緊急求救等。
3)多元信息服務(wù)。綜合信息網(wǎng)絡(luò),如電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、internet等;公共電視、vod點(diǎn)播;開關(guān)的遠(yuǎn)程控制等。
4)家庭辦公智能化。家庭遠(yuǎn)程辦公、室內(nèi)環(huán)境的調(diào)控、家電智能化控制等。
2構(gòu)建智能社區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要遵循的原則
從構(gòu)建智能社區(qū)的目的可以知道,社區(qū)的智能化就是為了綜合提高居民居住環(huán)境的質(zhì)量。因此,構(gòu)建智能社區(qū)網(wǎng)絡(luò),應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則:
1)前瞻性原則。住宅智能化建設(shè)是以適應(yīng)社會發(fā)展水平和居民生活要求為前提的,因此,構(gòu)建智能社區(qū)要有前瞻性。例如,在上世紀(jì)80年代以前,中國家庭的家用電器是非常缺乏的,住宅建設(shè)也就無需考慮電氣設(shè)備的所需的配套設(shè)施及放置空間,而近些年來,電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)等家用電器已經(jīng)普及到家家戶戶,因此,住宅建設(shè)中就要通盤考慮相應(yīng)的配套措施。如電話、電腦的布線及相關(guān)信息的接收平臺等,都需要考慮在內(nèi)。此外,小區(qū)是一種使用壽命很長的大件商品,所以,要選擇具有一定超前性的智能化系統(tǒng)技術(shù)和智能設(shè)備,以免因?yàn)榧夹g(shù)的落伍造成智能化社區(qū)性能太低而被淘汰。
2)成熟性原則。在考慮技術(shù)設(shè)備前瞻性的同時(shí),也要注意所選技術(shù)的可靠性和成熟性,保證智能設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)最大的投資效益。
3)兼容性原則。作為依托與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化設(shè)備系統(tǒng),因其技術(shù)更新?lián)Q代升級比較快,所以,無論是系統(tǒng)設(shè)備還是操作軟件,都要具有很強(qiáng)的兼容性,以避免因?yàn)橛布N類的不同而系統(tǒng)不兼容。
4)升級性原則。伴隨著社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步,社區(qū)智能化系統(tǒng)的規(guī)模、技術(shù)水平、功能都將不斷的提高,居民對住宅社區(qū)的智能化需求也將不斷變化,因此,智能社區(qū)系統(tǒng)要把未來的可能性和系統(tǒng)的適應(yīng)性放在一起考慮,以滿足智能化小區(qū)服務(wù)的升級發(fā)展要求。
3構(gòu)建智能社區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建議
構(gòu)建智能社區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不但是企業(yè)單方面關(guān)注的課題,也是政府加快信息化建設(shè)的重要內(nèi)容,而且構(gòu)建智能化社區(qū)也要綜合社會發(fā)展的各種因素,要統(tǒng)觀全局、科學(xué)規(guī)劃,加速發(fā)展社區(qū)的智能化。
1)政府與企業(yè)形成聯(lián)盟,共建智能化社區(qū)。社區(qū)智能化是政府推進(jìn)社會信息化發(fā)展的重要內(nèi)容,也能夠更好的滿足居民的生活需求,提高人們的生活水平和生活質(zhì)量。同時(shí),社區(qū)智能化建設(shè)也為企業(yè)開辟了一片新市場。如果政府能夠積極引入企業(yè)投資,在相關(guān)項(xiàng)目上鼓勵(lì)企業(yè)積極參與,并給予企業(yè)以政策支持,不但可以減輕政府信息化建設(shè)的負(fù)擔(dān),還能壯大社區(qū)信息化建設(shè)的隊(duì)伍,為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多的機(jī)會。
2)因地制宜,科學(xué)合理的選擇發(fā)展模式。因?yàn)槊總€(gè)國家的具體狀況不同,因此,各個(gè)國家的社區(qū)智能化發(fā)展模式也不盡相同。中國是個(gè)幅員遼闊的人口大國,地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、居民生活質(zhì)量及地域特點(diǎn)有很大的差距,所以,在構(gòu)建社區(qū)智能化系統(tǒng)的發(fā)展模式時(shí),絕不能一概而論。一定要根據(jù)不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和地域特點(diǎn),制定相適應(yīng)的發(fā)展模式。可以根據(jù)不同地區(qū)的具體情況,借鑒國外的某些比較成熟的社區(qū)智能化發(fā)展模式,會起到事半功倍的效果。
3)完善宣傳模式,加大宣傳力度。目前,我國很多地區(qū)都已開展了社區(qū)信息化服務(wù)工作,如社區(qū)網(wǎng)站、社區(qū)娛樂系統(tǒng)等,為市民提供了各種智能化服務(wù)(餐飲、教育、維修、家政等)。但是因?yàn)闆]有健全的宣傳系統(tǒng),宣傳方式單一,宣傳力度不夠,很多居民并不了解社區(qū)所提供的這些服務(wù),這就使得很多社區(qū)的智能化設(shè)備形同虛構(gòu),沒能充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用,導(dǎo)致參與企業(yè)投資效益很低。這樣,肯定會影響企業(yè)參與的積極性和熱情,也未能夠達(dá)到社區(qū)信息化利國利民的目的。所以,應(yīng)該加大社區(qū)智能化的宣傳力度、完善宣傳模仿,讓社區(qū)居民都能夠了解并意識到智能化服務(wù)帶給他們的便利和好處,并促使其嘗試使用。
4)利用智能化設(shè)備提供教育學(xué)習(xí)機(jī)會。隨著我國計(jì)算機(jī)網(wǎng)路技術(shù)的發(fā)展和信息化產(chǎn)品的普及,網(wǎng)絡(luò)成為最便捷、信息量最豐富的媒介。如果能夠通過社區(qū)服務(wù)網(wǎng)站提供居民所需要的信息,將會迅速的促進(jìn)社區(qū)智能化的發(fā)展。針對我國目前部分中老年居民缺乏使用互聯(lián)網(wǎng)能力的現(xiàn)狀,還可以通過社區(qū)智能設(shè)備,為居民提供網(wǎng)絡(luò)教育培訓(xùn),給居民提供學(xué)習(xí)的機(jī)會,這將會培養(yǎng)社區(qū)居民使用互聯(lián)網(wǎng)的能力和習(xí)慣,促進(jìn)社區(qū)智能化的普及和應(yīng)用。
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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，防護(hù)技術(shù)，研究
隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為我們生活中所不可缺少的概念，然而隨之而來的問題----網(wǎng)絡(luò)安全也毫無保留地呈現(xiàn)在我們的面前，不論是在軍事中還是在日常的生活中，網(wǎng)絡(luò)的安全問題都是我們所不得不考慮的，只有有了對網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)的深入了解，采用有效的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)技術(shù)，才能保證網(wǎng)絡(luò)的安全、暢通，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)信息在存儲和傳輸?shù)倪^程中的保密性、完整性、可用性、真實(shí)性和可控性，才能使我們面對網(wǎng)絡(luò)而不致盲從，真正發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)的作用。
一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)技術(shù)構(gòu)成
（一）被動(dòng)防護(hù)技術(shù)
其主要采用一系列技術(shù)措施（如信息加密、身份認(rèn)證、訪問控制、防火墻等）對系統(tǒng)自身進(jìn)行加固和防護(hù)，不讓非法用戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，從而達(dá)到保護(hù)網(wǎng)絡(luò)信息安全的目的。這些措施一般是在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和使用的過程中進(jìn)行規(guī)劃設(shè)置，并逐步完善。因其只能保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的入口，無法動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地檢測發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的破壞和攻擊的行為，所以存在很大的局限性。
( 1 )信息保密技術(shù)
密碼技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)安全最有效的技術(shù)之一, 信息加密過程是由形形的加密算法來具體實(shí)施，它以很小的代價(jià)提供很大的安全保護(hù)。它通過信息的變換或編碼，將敏感信息變成難以讀懂的亂碼型信息，以此來保護(hù)敏感信息的安全。在多數(shù)情況下，信息加密是保證信息機(jī)密性的惟一方法。信息加密的主要目的是保護(hù)網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)、文件、口令和控制信息，保護(hù)網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)加密常用的方法有：鏈路加密、端點(diǎn)加密和節(jié)點(diǎn)加密3種。密碼體制主要有分組密碼體制和序列密碼體制。論文參考網(wǎng)。
( 2 ) 信息認(rèn)證技術(shù)
認(rèn)證技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)安全的一個(gè)重要方面，屬于網(wǎng)絡(luò)安全的第一道防線。其認(rèn)證機(jī)制是接收者接收信息的同時(shí)還要驗(yàn)證信息是否來自合法的發(fā)送者，以及該信息是否被篡改過，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是基于收到的識別信息識別用戶。認(rèn)證涉及多個(gè)步驟：收集認(rèn)證信息、安全地傳輸認(rèn)證信息、確定使用計(jì)算機(jī)的人（就是發(fā)送認(rèn)證信息的人）。其主要目的是用來防止非授權(quán)用戶或進(jìn)程侵入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，保護(hù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全
其主要技術(shù)手段有：用戶名/密碼方式；智能卡認(rèn)證方式；動(dòng)態(tài)口令；USB Key認(rèn)證；生物識別技術(shù)。
( 3 ) 訪問控制技術(shù)
訪問控制是保證網(wǎng)絡(luò)安全最重要的核心策略之一，是一種基于主機(jī)的防護(hù)技術(shù)。訪問控制技術(shù)通過控制與檢查進(jìn)出關(guān)鍵服務(wù)器中的訪問，保護(hù)服務(wù)器中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，其利用用戶身份認(rèn)證功能，資源訪問權(quán)限控制功能和審計(jì)功能來識別與確認(rèn)訪問系統(tǒng)的用戶，決定用戶對系統(tǒng)資源的訪問權(quán)限，并記錄系統(tǒng)資源被訪問的時(shí)間和訪問者信息。其主要目的是保證網(wǎng)絡(luò)資源不被非法使用和訪問。
其主要方式有：自主訪問控制、強(qiáng)行訪問控制和信息流控制。
( 4 ) 防火墻技術(shù)
防火墻是一種網(wǎng)絡(luò)之間的訪問控制機(jī)制，它的主要目的是保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)免受來自外部網(wǎng)絡(luò)非授權(quán)訪問，保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全。
其主要機(jī)制是在受保護(hù)的內(nèi)部網(wǎng)和不被信任的外部網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)立一個(gè)安全屏障，通過監(jiān)測、限制、更改、抑制通過防火墻的數(shù)據(jù)流，盡可能地對外部網(wǎng)絡(luò)屏蔽內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的信息和結(jié)構(gòu)，防止外部網(wǎng)絡(luò)的未授權(quán)訪問，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)與外部網(wǎng)的可控性隔離，保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全。
防火墻的分類主要有：數(shù)據(jù)包過濾型防火墻、應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)型防火墻和狀態(tài)檢測型防火墻。
（二）主動(dòng)防護(hù)技術(shù)
主動(dòng)防護(hù)技術(shù)主要采取技術(shù)的手段如入侵取證、網(wǎng)絡(luò)陷阱、入侵檢測、自動(dòng)恢復(fù)等，能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攻擊行為并及時(shí)地采取應(yīng)對措施，如跟蹤和反攻擊、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)陷阱、切斷網(wǎng)絡(luò)連接或恢復(fù)系統(tǒng)正常工作。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并采取保護(hù)措施，以提供對內(nèi)、外部攻擊和誤操作的實(shí)時(shí)保護(hù)。
( 1 )入侵取證技術(shù)
入侵取證技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，按照符合法律規(guī)范的方式，對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)入侵、破壞、欺詐、攻擊等犯罪行為進(jìn)行識別、保存、分析和提交數(shù)字證據(jù)的過程。
入侵取證的主要目的是對網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中發(fā)生的攻擊過程及攻擊行為進(jìn)行記錄和分析，并確保記錄信息的真實(shí)性與完整性（以滿足電子證據(jù)的要求），據(jù)此找出入侵者或入侵的機(jī)器，并解釋入侵的過程，從而確定責(zé)任人，并在必要時(shí)，采取法律手段維護(hù)自己的利益。
入侵取證技術(shù)主要包括：網(wǎng)絡(luò)入侵取證技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)入侵證據(jù)的識別、獲取、保存、安全傳輸及分析和提交技術(shù)等）、現(xiàn)場取證技術(shù)（內(nèi)存快照、現(xiàn)場保存、數(shù)據(jù)快速拷貝與分析技術(shù)等）、磁盤恢復(fù)取證技術(shù)、數(shù)據(jù)還原取證技術(shù)（對網(wǎng)上傳輸?shù)男畔?nèi)容，尤其是那些加密數(shù)據(jù)的獲取與還原技術(shù)）、電子郵件調(diào)查取證技術(shù)及源代碼取證技術(shù)等。
( 2 ) 網(wǎng)絡(luò)陷阱技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)陷阱技術(shù)是一種欺騙技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)安全防御者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在的安全弱點(diǎn)，采取適當(dāng)技術(shù)，偽造虛假或設(shè)置不重要的信息資源，使入侵者相信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中上述信息資源具有較高價(jià)值，并具有可攻擊、竊取的安全防范漏洞，然后將入侵者引向這些資源。同時(shí)，還可獲得攻擊者手法和動(dòng)機(jī)等相關(guān)信息。這些信息日后可用來強(qiáng)化現(xiàn)有的安全措施，例如防火墻規(guī)則和IDS配置等。
其主要目的是造成敵方的信息誤導(dǎo)、紊亂和恐慌，從而使指揮決策能力喪失和軍事效能降低。論文參考網(wǎng)。靈活的使用網(wǎng)絡(luò)陷阱技術(shù)可以拖延攻擊者，同時(shí)能給防御者提供足夠的信息來了解敵人，將攻擊造成的損失降至最低。
網(wǎng)絡(luò)陷阱技術(shù)主要包括：偽裝技術(shù)（系統(tǒng)偽裝、服務(wù)偽裝等）、誘騙技術(shù)、引入技術(shù)、信息控制技術(shù)（防止攻擊者通過陷阱實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)攻擊）、數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)（用于獲取并記錄相關(guān)攻擊信息）及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析技術(shù)等。
( 3 ) 入侵檢測技術(shù)
入侵檢測的基本原理是從各種各樣的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)資源中采集信息（系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)流經(jīng)的信息等），對這些信息進(jìn)行分析和判斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)入侵和異常的信號，為做出響應(yīng)贏得寶貴時(shí)間，必要時(shí)還可直接對攻擊行為做出響應(yīng)，將攻擊行為帶來的破壞和影響降至最低。它是一種主動(dòng)的入侵發(fā)現(xiàn)機(jī)制，能夠彌補(bǔ)防火墻和其他安全產(chǎn)品的不足，為網(wǎng)絡(luò)安全提供實(shí)時(shí)的監(jiān)控及對入侵采取相應(yīng)的防護(hù)手段，擴(kuò)展了系統(tǒng)管理員的安全管理能力，提高了信息安全基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的完整性。入侵檢測系統(tǒng)已經(jīng)被認(rèn)為是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的第二道閘門。
其主要目的是動(dòng)態(tài)地檢測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)生的攻擊行為或異常行為，及時(shí)發(fā)現(xiàn)攻擊或異常行為并進(jìn)行阻斷、記錄、報(bào)警等響應(yīng)，彌補(bǔ)被動(dòng)防御的不足之處。
入侵檢測技術(shù)主要包括：數(shù)據(jù)收集技術(shù)、攻擊檢測技術(shù)、響應(yīng)技術(shù)。
( 4 ) 自動(dòng)恢復(fù)技術(shù)
任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)都無法確保萬無一失，所以，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被入侵或破壞后，如何盡快恢復(fù)就顯得非常關(guān)鍵了。這其中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是自動(dòng)恢復(fù)技術(shù)，他針對服務(wù)器上的關(guān)鍵文件和信息進(jìn)行實(shí)時(shí)地一致性檢查，一旦發(fā)現(xiàn)文件或信息的內(nèi)容、屬主、時(shí)間等被非法修改就及時(shí)報(bào)警，并在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行恢復(fù)。論文參考網(wǎng)。其性能的關(guān)鍵是資源占有量、正確性和實(shí)時(shí)性。
其主要目的是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)受到攻擊的時(shí)候，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)的安全。
自動(dòng)恢復(fù)技術(shù)主要包括：備份技術(shù)、冗余技術(shù)、恢復(fù)技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、文件掃描與一致性檢查技術(shù)等。
二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)過程模型
針對日益嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)安全問題和愈來愈突出的安全需求，人們在研究防黑技術(shù)的同時(shí)，認(rèn)識到網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)不是一個(gè)靜態(tài)過程，而是一個(gè)包含多個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)過程，并相應(yīng)地提出了反映網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)支柱過程的P2DR模型，其過程模型如圖1所示。
圖1 P2DR模型體系結(jié)構(gòu)圖
其過程如下所述：
1．進(jìn)行系統(tǒng)安全需求和安全風(fēng)險(xiǎn)分析，確定系統(tǒng)的安全目標(biāo)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全策略。
2．應(yīng)根據(jù)確定的安全策略，采用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)如身份認(rèn)證技術(shù)、訪問控制、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，選擇符合安全標(biāo)準(zhǔn)和通過安全認(rèn)證的安全技術(shù)和產(chǎn)品，構(gòu)建系統(tǒng)的安全防線，把好系統(tǒng)的入口。
3．應(yīng)建立一套網(wǎng)絡(luò)案例實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，主動(dòng)、及時(shí)地檢測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全漏洞、用戶行為和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)漏洞、發(fā)現(xiàn)用戶行為或網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警。
4．當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)應(yīng)及時(shí)分析原因，采取應(yīng)急響應(yīng)和處理，如斷開網(wǎng)絡(luò)連接，修復(fù)漏洞或被破壞的系統(tǒng)。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們的生活中越來越離不開網(wǎng)絡(luò)，然而網(wǎng)絡(luò)安全問題也日趨嚴(yán)重，做好網(wǎng)絡(luò)防護(hù)已經(jīng)是我們所不得不做的事情，只有采取合理有效的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)手段才能保證我們網(wǎng)絡(luò)的安全、保證信息的安全，使我們真正能夠用好網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)為我們的生活添光添彩。
【關(guān)鍵詞】智能化 低壓電控配電系統(tǒng) 現(xiàn)場總線
處于信息技術(shù)時(shí)代，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及智能化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被高度綜合化利用，促進(jìn)了知識經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的態(tài)勢。作為市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的高級階段產(chǎn)物，智能化信息技術(shù)以其傳遞高速化的特點(diǎn)覆蓋面越來越廣。低壓電控配電系統(tǒng)面對新的挑戰(zhàn)，在現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)施了革新，為低壓電器產(chǎn)品注入了新的生命力。
一、現(xiàn)場總線技術(shù)
現(xiàn)場總線技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上的，可以對于現(xiàn)場檢測控制信息進(jìn)行就地采集并使用。其以數(shù)字化、開放式的通信控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)化測量控制設(shè)備之間的數(shù)字通信，并以雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)來完成。現(xiàn)場總線技術(shù)可以完成故障診斷，并且實(shí)施報(bào)警和數(shù)據(jù)記錄功能，而且在參數(shù)設(shè)定上，可以實(shí)施遠(yuǎn)程操作，并給予修改，以此提高了系統(tǒng)維護(hù)功能的同時(shí)，還使系統(tǒng)的可靠性更強(qiáng)。數(shù)字信號通信技術(shù)的應(yīng)用，使現(xiàn)場總線的測量精度有所提高，而且能夠?qū)嵤┯行У目刂谱饔谩ｈb于實(shí)施遠(yuǎn)程控制的電氣操作要對電網(wǎng)運(yùn)行過程中的電氣狀態(tài)以及參數(shù)實(shí)施控制管理，因此現(xiàn)場總線技術(shù)在智能化低壓電控配電系統(tǒng)中得以應(yīng)用。
二、智能化低壓配電系統(tǒng)
智能化低壓配電系統(tǒng)是通過通信網(wǎng)絡(luò)連接起來的智能型開關(guān)柜，主要有計(jì)算機(jī)智能化綜合管理，應(yīng)用了微電子、計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)通信等等高端技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控、分析和調(diào)度方面都采用了集中處理技術(shù)，具有“四遙”功能，即遙控、遙測、遙訊、遙調(diào)功能。目前國內(nèi)所采用的智能化電控配電系統(tǒng)適用于各種功率等級的電力系統(tǒng)中，通過主配電以及分配電設(shè)備將信息傳送到馬達(dá)控制中心。開關(guān)柜可以根據(jù)用戶的需求組裝生產(chǎn)。如果用戶在使用的過程中需要調(diào)整功率，只要將其變換成為補(bǔ)充組件就可以實(shí)現(xiàn)了。電控配電系統(tǒng)在開關(guān)柜的設(shè)計(jì)上，采用了功率補(bǔ)償模塊，因此用電費(fèi)用可以降低。單元設(shè)計(jì)上采用了抽出式設(shè)計(jì)，以利于滿足系統(tǒng)變化需求。操作設(shè)計(jì)上忽略了單元大小，而是一律采用相同的操作，在抽出單元或者移動(dòng)斷路器的時(shí)候，就會避免誤操作現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，而且安全性強(qiáng)。
三、智能化低壓電控配電系統(tǒng)的現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用
智能化低壓電控配電系統(tǒng)中，被廣泛使用的現(xiàn)場總線包括Profibus總線、CAN總線、DeviceNet總線、Modbus總線等等。
（一）Profibus總線。Profibus總線（全稱“Process Field Bus”）屬于是開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，并不需要對制造商有所過高要求，可以根據(jù)自己需要設(shè)計(jì)軟硬件解決方案。Profibus包括有三個(gè)兼容版本，即Profibus-DP、Profibus-FMS和Profibus-PA。Profibus-DP作為一種高速通信連接設(shè)計(jì)，已經(jīng)實(shí)施了優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)以及設(shè)備級分散I/O之間的有效通信。在智能化低壓電器中應(yīng)用Profibus總線技術(shù)，是通過Profibus-DP網(wǎng)關(guān)建立起連接。控制信號以及處于低壓電控配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在傳輸過程中，只要光纖電纜就可以完成。
（二）CAN總線技術(shù)。CAN總線（全稱“Controller Area Network”）是目前最有前途的總線之一，為具備國家標(biāo)準(zhǔn)的控制器局域網(wǎng)。CAN總線的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，能夠支持分布式控制，發(fā)送信息的功能性之強(qiáng)，體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的任何節(jié)點(diǎn)都可以隨時(shí)傳送信息，對于各種傳送方式，包括點(diǎn)對點(diǎn)的傳送、一點(diǎn)對多點(diǎn)的傳送等等都能夠支持。由于采用了非破壞性總線仲裁方式，因此即便是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載嚴(yán)重，也會支持網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)運(yùn)行。仲裁完成之后，就可以報(bào)文，保證了通信效率。CAN協(xié)議為通信數(shù)據(jù)編碼，因此并不會因網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的問題而受到限制。此外，由于其可以對差分收發(fā)有所支持，并且糾錯(cuò)力較強(qiáng)，因此即便是傳輸距離較遠(yuǎn)，也能夠克服各種抗干擾環(huán)境。CAN標(biāo)準(zhǔn)的總線型網(wǎng)絡(luò)，是通過CAN接口適配卡，將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及智能化低壓電控配電系統(tǒng)使用雙絞線連接起來，并掛在一條總線上，形成了底層通信網(wǎng)絡(luò)。需要注意的是，當(dāng)CAN總線在使用的過程中發(fā)生電源短路或者斷線的時(shí)候，其傳輸信息的功能并不會被迫停止。
（三）DeviceNet總線技術(shù)。DeviceNet總線是底層設(shè)備現(xiàn)場總線，其符合開放型通信網(wǎng)絡(luò)，如果需要，將現(xiàn)場的智能設(shè)備使用一根電纜連接起來即可使用。DeviceNet總線為低端控制網(wǎng)絡(luò)，其傳輸數(shù)據(jù)的能力有限，而且通信的速率較低，但是其在故障診斷以及抗干擾能力上顯示出極大的威力，同時(shí)，短報(bào)文幀傳輸以及總線仲裁技術(shù)中所呈現(xiàn)出的無破壞性，都是其他總線所無法實(shí)現(xiàn)的，因此可以用于適時(shí)傳輸和數(shù)據(jù)控制。DeviceNet總線控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由上位機(jī)、DeviceNet總線、智能電器節(jié)點(diǎn)三個(gè)部分組成，其中上位機(jī)為主機(jī)，包括DeviceNet接口卡，負(fù)責(zé)職能電控配電系統(tǒng)的調(diào)度和管理工作，通過智能電器與主機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)交換來實(shí)現(xiàn)。智能電器節(jié)點(diǎn)為從站，包括微處理器基本系統(tǒng)、系統(tǒng)監(jiān)測與保護(hù)、采集控制邏輯以及DeviceNet通用I/O等，主要用于連接現(xiàn)場設(shè)備，以完成檢測信號以及控制任務(wù)。DeviceNet具有低成本、可靠性高的性能，而且工作效率很高。
（四）Modbus總線技術(shù)。Modbus總線作為一種通信語言，其通常被用于電子控制器上，實(shí)現(xiàn)控制器之間以及控制器與網(wǎng)絡(luò)之間的信息傳輸，包括控制器與其他設(shè)備之間的信息傳輸也可以通過Modbus總線設(shè)計(jì)完成。由于其低成本而且用途廣泛，因此被廣泛應(yīng)用于低壓電控配電系統(tǒng)中。Modbus總線起初在工業(yè)控制領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，因此其自身的設(shè)計(jì)特點(diǎn)與電力系統(tǒng)不太相匹配，甚至于會映射出一些功能上的問題。但是可以通過分析裝置中的參數(shù)，選擇使用合適的功能碼，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)對Modbus協(xié)議的適應(yīng)性。同時(shí)，還要注意一些具有特殊性的應(yīng)用功能，以使低壓電控配電系統(tǒng)具有良好的操作性能。
綜上所述，迅速發(fā)展的以太技術(shù)成為了較為成熟的總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其以高效傳輸并實(shí)現(xiàn)不同傳輸協(xié)議在同一總線上運(yùn)行的特點(diǎn)，被更多地應(yīng)用到智能化低壓電控配電系統(tǒng)當(dāng)中，并將成為主流技術(shù)。
參考文獻(xiàn)：
論文摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源瓶頸問題將更加突出，但如果只增加電力基礎(chǔ)設(shè)施投資。不進(jìn)行節(jié)能。將造成能源的極大浪費(fèi)。特別是近10年來。負(fù)荷的增長速度大于電量的增長。使得電網(wǎng)的負(fù)荷率下降。峰谷差加大，為電網(wǎng)調(diào)峰及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來困難。并且影響了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性及經(jīng)濟(jì)性。從實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和社會系統(tǒng)資源利用最優(yōu)出發(fā)，必須高度重視電力需求側(cè)管理的研究和開發(fā)。加大電力需求側(cè)管理的運(yùn)用和發(fā)展。
1 引言
電力需求側(cè)管理是以市場需求為導(dǎo)向，以優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，運(yùn)用電力需求側(cè)管理技術(shù)提高電能在終端能源消費(fèi)中的比重。隨著以廠網(wǎng)分開、建立區(qū)域電力市場為特征的電力工業(yè)市場化改革的深入以及電力供應(yīng)緊張形勢趨緩、負(fù)荷率將越來越低、峰谷差越來越大，以同時(shí)提高用戶用電效益和電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益，成為迫切需要研究和解決的問題。
目前DSM已成為國際上先進(jìn)的能源管理活動(dòng)和發(fā)達(dá)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要手段，在法國、德國、韓國、美國、加拿大等30個(gè)國家和地區(qū)取得了成功實(shí)施，并越來越受到關(guān)注。國際能源署(IEA)2004年報(bào)告顯示，發(fā)達(dá)國家自石油危機(jī)以來，通過實(shí)施DSM等多種措施，使單位GDP能耗降低了約50％。我國也于90年代初開始研究并實(shí)施DSM項(xiàng)目。目前已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
2 國內(nèi)電力需求側(cè)管理現(xiàn)狀
近年來，國內(nèi)供電公司堅(jiān)持改革和發(fā)展，開展了一系列有關(guān)加強(qiáng)電力需求側(cè)管理的活動(dòng)，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。建立與之相適應(yīng)的管理機(jī)制作深入探討。目前電力需求側(cè)管理在國內(nèi)電力公司中的主要應(yīng)用方面有：
(1) 移峰填谷。通過對工商業(yè)用戶實(shí)行分時(shí)計(jì)量電量，實(shí)行尖峰、峰谷平分時(shí)電價(jià)措施引導(dǎo)工商業(yè)用戶調(diào)整生產(chǎn)運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)移高峰時(shí)刻的用電負(fù)荷，降低高峰用電需求，提高電網(wǎng)供電設(shè)備的負(fù)荷率和利用率，緩和高峰時(shí)刻的供用電矛盾。
(2) 無功補(bǔ)償。對配變變壓器就地?zé)o功補(bǔ)償和變電站集中無功補(bǔ)償相結(jié)合的方式，降低了電網(wǎng)無功損耗。
(3) 電力負(fù)荷管理系統(tǒng)。通過遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對5000KW以上的大用電用戶進(jìn)行24小時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，在供電緊張時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的情況，有序的控制用戶的用電負(fù)荷。
(4) 節(jié)能。對終端用電戶，鼓勵(lì)采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)改造配電系統(tǒng)。
(5) 落實(shí)有序用電方案動(dòng)態(tài)管理。在電力緊缺的情況下，需要對供電用戶實(shí)行拉閘限電時(shí)，通過現(xiàn)有的技術(shù)手段，制定落實(shí)有序用電方案，結(jié)合負(fù)荷的動(dòng)態(tài)變化，實(shí)行方案動(dòng)態(tài)管理。
3 實(shí)施電力需求側(cè)管理的策略
3.1 加強(qiáng)電力建設(shè)，增加電力供應(yīng)
供電企業(yè)加強(qiáng)電力安全生產(chǎn)監(jiān)督管理，指導(dǎo)各發(fā)、供電企業(yè)建立可靠的電力事故應(yīng)急機(jī)制，落實(shí)保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的各項(xiàng)組織措施。嚴(yán)防大面積停電事故的發(fā)生，同時(shí)，深入開展依法治電，依法護(hù)電，嚴(yán)厲打擊盜竊電能和破壞電力設(shè)施犯罪，遏制違章建筑，違章作業(yè)等各類危害電力設(shè)施安全的行為，確保電力設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行。
加快電網(wǎng)建設(shè)，解決電網(wǎng)供應(yīng)瓶頸現(xiàn)象，對今年在建的電網(wǎng)建設(shè)工程加強(qiáng)調(diào)度及時(shí)協(xié)調(diào)解決建設(shè)中存在的問題。
積極協(xié)調(diào)所在地區(qū)范圍內(nèi)的企業(yè)自備電廠、地方電廠多發(fā)、滿發(fā)’充分發(fā)揮這些電廠的積極作用，千方百計(jì)增加地方電力供應(yīng)。
3.2 電價(jià)手段
電價(jià)制度的確定，要考慮電價(jià)水平和電價(jià)結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。在電價(jià)結(jié)構(gòu)方面，主要是制定一個(gè)面向電力用戶多種可供選擇的激勵(lì)性電價(jià)，如容量電價(jià)、峰谷電價(jià)、分時(shí)電價(jià)、季節(jié)性電價(jià)、可中斷負(fù)荷電價(jià)等，其目的主要是激發(fā)電力用戶在削峰、填谷和移峰填谷方面的主動(dòng)性。
建立多種結(jié)構(gòu)有選擇性的電價(jià)制度，為供電企業(yè)開拓電力市場，促進(jìn)電力商品化創(chuàng)造了條件。它增強(qiáng)了電力用戶在削減電網(wǎng)負(fù)荷尖峰、增加填谷電量、進(jìn)行移峰填谷和減少用電的內(nèi)在動(dòng)力，同時(shí)也是調(diào)節(jié)需求側(cè)管理效益在供電企業(yè)和電力用戶之間合理分配時(shí)的一種手段。
3.3 針對大用戶采用可中斷負(fù)荷管理
根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)，對可中斷負(fù)荷容量超過一定數(shù)量的大工業(yè)用戶，實(shí)施可中斷負(fù)荷管理是最具成效的。因此，在當(dāng)前很多城市缺電嚴(yán)重，峰谷電價(jià)影響存在滯后現(xiàn)象的情況下，對大用戶實(shí)施可中斷負(fù)荷就成為了必要手段。
可中斷負(fù)荷管理是指電力公司與用戶簽訂可中斷負(fù)荷協(xié)議，在電力公司需要時(shí)，中斷和削弱用戶的電力供應(yīng)的一種負(fù)荷管理的技術(shù)手段。對可中斷負(fù)荷管理中，電價(jià)的折扣率和相關(guān)優(yōu)惠措施是該辦法能否順利實(shí)施的關(guān)鍵。
3.4 加強(qiáng)宣傳推廣
充分利用電視、報(bào)紙、廣播等媒體廣泛宣傳當(dāng)前的電力供應(yīng)緊張形勢，號召人民群眾在不影響正常生活的前提下節(jié)約用電，隨時(shí)關(guān)閉不必要的用電設(shè)備，適當(dāng)提高空調(diào)的制冷溫度，最終使廣大市民深刻意識到節(jié)約用電的重要性并對當(dāng)前的供電形勢給予理解和支持。
印制大量電力需求側(cè)管理的宣傳彩頁分發(fā)到社區(qū)、企業(yè)和街頭，以加強(qiáng)需求側(cè)管理和推廣蓄能、節(jié)能技術(shù)為核心的展板放置于各營業(yè)所的顯著位置，大力推廣使用綠色節(jié)能照明和蓄冰制冷等新技術(shù)節(jié)電措施，提高用電負(fù)荷率；充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)杠桿作用，大力推行峰谷分時(shí)電價(jià)，鼓勵(lì)用戶在電網(wǎng)低谷時(shí)段多用電。
3.5 節(jié)電設(shè)備使用優(yōu)惠
(1)免費(fèi)安裝激勵(lì)。免費(fèi)安裝激勵(lì)被視為需求側(cè)管理相當(dāng)成功的一個(gè)激勵(lì)工具。由于電力用戶不必或僅支付少許費(fèi)用。減輕了電力用戶節(jié)電的投資風(fēng)險(xiǎn)和資金籌措的困難，因此很受電力用戶的歡迎。
(2)借貸優(yōu)惠激勵(lì)。供電企業(yè)在選擇貸款對象時(shí)，在可能的條件下要使節(jié)電所帶來的收益超過提供貸款而減少的利息收入。
4 結(jié)論
需求側(cè)管理是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及整個(gè)社會、每個(gè)領(lǐng)域，涉及國家電價(jià)政策和各種管理體制。以往各供電公司進(jìn)行需求側(cè)管理的經(jīng)驗(yàn)，充分說明了需求側(cè)管理系統(tǒng)的優(yōu)越性，它可以把缺電造成的影響和損失減到最小，從而保障廣大人民群眾的生活用電，促進(jìn)社會有序用電。
參考文獻(xiàn)：
1.曾鳴.電力需求側(cè)管理.北京：中國電力出版社，2000.
2.蘇寧.電力價(jià)格政策的實(shí)施對電力需求側(cè)管理的影響.華北電力技術(shù)，2005(10)：33—35.
關(guān)鍵詞：變頻器，PLC，工藝除塵，風(fēng)力送絲除塵，節(jié)能
1、 概述
隨著我廠生產(chǎn)能力的增大和技術(shù)改造升級，原有除塵系統(tǒng)已不能滿足卷接包裝車間設(shè)備增加后其生產(chǎn)所需的負(fù)壓和除塵要求，為此必須改進(jìn)卷接除塵設(shè)備，以滿足生產(chǎn)要求，改進(jìn)的卷接除塵設(shè)備系統(tǒng)采用本地控制+集中控制模式，其集中模式接入動(dòng)力車間的中央監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2、除塵系統(tǒng)的組成及工作原理
集中工藝除塵、風(fēng)力送絲除塵系統(tǒng)由卷接包裝機(jī)組集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)FC1、FC2和FCB（備用），卷接包裝機(jī)組風(fēng)力送絲除塵系統(tǒng)FS1、FS2，粉塵收集系統(tǒng)YC三部份組成。卷接包裝機(jī)組集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)FC1 、FC2或FCB（備用），由集中風(fēng)力系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)供給機(jī)組卷煙、接嘴生產(chǎn)和除塵所需的工藝風(fēng)力，將工藝風(fēng)力和除塵有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)卷煙工藝風(fēng)力和除塵風(fēng)力集中供給的方式。FC1、FC2或FCB（備用）除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，主風(fēng)管上設(shè)置壓力傳感器，根據(jù)風(fēng)壓變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，控制風(fēng)壓波動(dòng)，從而達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)風(fēng)壓的目的。各卷煙機(jī)臺有風(fēng)壓平衡器與氣動(dòng)風(fēng)力平衡閥，根據(jù)卷接機(jī)組的設(shè)備運(yùn)行狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)力，確保系統(tǒng)在不同工況下風(fēng)力穩(wěn)定并合理分配到每臺卷煙機(jī)和接嘴機(jī)上，完全滿足卷接機(jī)組的生產(chǎn)要求。系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷（開機(jī)臺數(shù)）變化后，主風(fēng)管上風(fēng)壓變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及執(zhí)行閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在不同生產(chǎn)負(fù)荷條件下卷接工藝風(fēng)力恒壓供給。
卷接包裝機(jī)組風(fēng)力送絲除塵系統(tǒng)FS1、FS2，由物料輸送和除塵兩部份組成，當(dāng)設(shè)置于系統(tǒng)尾部的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，系統(tǒng)內(nèi)形成負(fù)壓，煙絲和空氣從送絲機(jī)一端被吸起，煙絲在料管中經(jīng)過風(fēng)力加速后配給卷煙機(jī)，而含塵空氣則沿回風(fēng)管經(jīng)除塵器凈化后排入大氣。FS1、FS2除塵風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，主風(fēng)管上設(shè)置壓力傳感器，各卷煙機(jī)臺有風(fēng)送控制儀TP170A，可從控制儀上實(shí)時(shí)監(jiān)控本機(jī)風(fēng)送狀態(tài)并對本機(jī)的送絲風(fēng)速設(shè)定值進(jìn)行設(shè)定。系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)控制手段，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)在不同生產(chǎn)負(fù)荷條件下，送絲風(fēng)力速度、壓力的穩(wěn)定，可靠。
粉塵收集系統(tǒng)YC，將集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)FC1、FC2或FCB（備用）與風(fēng)力送絲除塵系統(tǒng)FS1、FS2四臺除塵器卸灰電機(jī)卸下的粉塵通過螺旋輸送管道連接至除塵壓棒室。
3.電控系統(tǒng)的組成及各部分的功能
3.1電控系統(tǒng)的硬件組成
控制系統(tǒng)主要由西門子S7-300系列的PLC、ET200S分布式I/O、Profibus-DP 現(xiàn)場總線控制技術(shù)和人機(jī)界面MP370和風(fēng)送控制儀TP170A等組成。控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對整個(gè)風(fēng)力系統(tǒng)的設(shè)備啟停，風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速調(diào)節(jié)，系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)檢測，故障信息報(bào)警等功能。MP370人機(jī)界面、變頻器及PLC所控制的電機(jī)啟動(dòng)器、接觸器安裝在電控柜內(nèi)，電控柜內(nèi)還安裝電控系統(tǒng)所需的電源開關(guān)，電壓、電流顯示儀表，各種信號指示燈，各種狀態(tài)的選擇開關(guān)，起、停按鈕，報(bào)警裝置、接觸器、繼電器、過載保護(hù)元件，除塵器控制元件等。ET200S分布式I/O、風(fēng)送控制儀TP170A、壓力檢測元件、電動(dòng)執(zhí)行元件分別安裝在12組卷接機(jī)組上。。
3.2電控系統(tǒng)的軟件組成
系統(tǒng)由西門子STEP7 語言和iFIX 組態(tài)軟件開發(fā)而成。。作為上位機(jī)的MP370 人機(jī)界面顯示現(xiàn)場機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)及控制畫面，可以進(jìn)行系統(tǒng)相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置和啟停控制，并通過Profibus-DP 網(wǎng)與除塵系統(tǒng)的變頻器、各現(xiàn)場I/O站（風(fēng)送控制儀TP170A）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)中主要設(shè)備的重要信息均可在MP370 人機(jī)界上顯示，如變頻器參數(shù)、卷接機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以及除塵系統(tǒng)的壓力等工藝參數(shù)信息等。
5 變頻器的選用和節(jié)能效果
FC1 、FC2和FCB（備用）除塵電機(jī)的具體參數(shù)為功率132kW，頻率50 Hz，電壓380 V，2 極，額定電流238 A；FS1、FS2風(fēng)送電機(jī)功率為45 kW，額定電流為83A。DANFOSS變頻器功能強(qiáng)大，性能優(yōu)越，調(diào)試和運(yùn)行簡單。VLT5000系列變頻器在VVC控制基礎(chǔ)上發(fā)展為VVCplus控制方式，使得變頻器在低速（0~10 Hz）范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)特性得到了改善，速度精度也得到了提高。變頻器選用型號為VLT5152PT5C20 ST RO F10，變頻器接受來自安裝在管道上的壓力傳感器、I/O 箱及PLC 的信號，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)整管道負(fù)壓的大小，來完成送絲和除塵任務(wù)。在變頻器的控制上分壓力控制和頻率控制，壓力控制是PI 閉環(huán)控制，系統(tǒng)以恒定的壓力來控制；頻率控制是開環(huán)控制，風(fēng)機(jī)以固定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。如果卷接集中工藝除塵系統(tǒng)反映風(fēng)力不夠，可以在“設(shè)定參數(shù)”畫面中調(diào)高變頻器的運(yùn)行頻率或者調(diào)高設(shè)定壓力；如果沒有風(fēng)力，則檢查變頻器是否跳閘或防火閥關(guān)閉。如果是變頻器跳閘，則記錄故障代碼，用“停風(fēng)機(jī)”斷電后重新上電在PLC及人機(jī)界面出現(xiàn)故障時(shí)，為了不影響卷包車間的生產(chǎn)，可以采用變頻器手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)，將變頻器從“REMOTE”模式切換到“LOCAL”模式，可在面板上控制實(shí)施。。本系統(tǒng)具備卷接機(jī)組遠(yuǎn)程控制風(fēng)機(jī)啟停功能，即通過判別卷接機(jī)組是否運(yùn)行，決定工藝風(fēng)力系統(tǒng)啟/停，節(jié)省能源。
本系統(tǒng)拆除了卷接機(jī)組本身的風(fēng)力發(fā)生裝置，不再需要購置小風(fēng)機(jī)，電機(jī)等備件，并且免除了與此有關(guān)的維修工作，從而節(jié)約了大量的備件和維修費(fèi)用。系統(tǒng)的總裝機(jī)容量小，運(yùn)行耗能和運(yùn)行費(fèi)用低，以一個(gè)系統(tǒng)布置4組PROTOS70卷接機(jī)組為例，集中除塵要一臺37KW的大風(fēng)機(jī)，加上卷接機(jī)組本身的8臺小高壓風(fēng)機(jī)52KW（卷煙機(jī)5.5KW，接嘴機(jī)7.5KW）系統(tǒng)總裝機(jī)容量89KW，則12組卷接機(jī)組除塵系統(tǒng)總裝機(jī)容量應(yīng)在356KW以上，而采用集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)僅由兩臺132KW的大風(fēng)機(jī)作為動(dòng)力，系統(tǒng)總裝機(jī)容量301KW，系統(tǒng)的裝機(jī)容量減小約60KW，另外，采用風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速，系統(tǒng)恒壓控制方式，系統(tǒng)實(shí)際功率運(yùn)行70~~110KW左右，節(jié)能效果非常明顯，這一點(diǎn)，在目前我國提昌節(jié)能減排尤為重要。本系統(tǒng)自調(diào)試成功通過驗(yàn)收，經(jīng)過一年的平衡運(yùn)行表明，采用PLC、現(xiàn)場壓力檢測裝置及VLT5000 系列變頻器構(gòu)成的閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，是卷煙機(jī)組除塵系統(tǒng)中一次全面的智能升級，具有以下優(yōu)點(diǎn)。與未改造前的手動(dòng)系統(tǒng)相比，系統(tǒng)節(jié)電效果明顯，F(xiàn)C1、FC2電機(jī)額定電流由238A降為160 A 左右，F(xiàn)S1、FS2 電機(jī)額定電流平均由83 A降為60 A 左右。通過一年運(yùn)行，從系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況來說，每年就能比改造前節(jié)省大約40%以上的電能，節(jié)能效果顯著。自采用了變頻調(diào)速技術(shù)調(diào)試完畢投入運(yùn)行后，卷接工藝采用風(fēng)力平衡和恒壓供給，改善了卷接設(shè)備工藝風(fēng)力性能，降低了車間噪聲水平，改善了車間作業(yè)環(huán)境；集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)，采用自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在目前的煙草行業(yè)中，少人值守，無人值班的要求越來越高，采用PLC、變頻器、風(fēng)壓檢測裝置組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，做到了在線監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解和掌握變頻器等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，完全能滿足上述要求。
關(guān)鍵詞：ZigBee；PLC；GPRS；豬舍；無線監(jiān)控系統(tǒng)
中圖分類號：TU264.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20151032019
引 言
為了提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，合理利用資源，將現(xiàn)代化的電子，通信，計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等技術(shù)應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)中是現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展的必然趨勢[1]。本文采用分散測量控制加集中管理，也就是以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)集散監(jiān)控模式。具體來說，這一模式就是以PLC可編程邏輯器件、ZigBee模塊和傳感器件等作為下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)生豬養(yǎng)殖環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測； 同時(shí)再以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為實(shí)施的現(xiàn)場監(jiān)控上位機(jī)，并通過GPRS無線遠(yuǎn)傳等方式與下位機(jī)實(shí)現(xiàn)其連接。上述監(jiān)控方式解決了由于豬舍養(yǎng)殖環(huán)境的復(fù)雜性帶來的布線困難，并且線路容易遭到破壞或腐蝕老化，監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性差，運(yùn)營成本高； 監(jiān)控區(qū)域有限，多數(shù)不具備網(wǎng)絡(luò)功能，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控等問題 [2]。對大型豬舍的生產(chǎn)需求具有重要意義，本設(shè)計(jì)已投入實(shí)際使用，并且也取得了良好效果。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)是根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的分層體系思想和數(shù)據(jù)傳輸特性，將豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)劃分成5個(gè)層面，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。在傳感層，傳感器的布置和環(huán)境調(diào)控以單棟豬舍為一個(gè)獨(dú)立監(jiān)控區(qū)域。同一豬舍內(nèi)飼養(yǎng)的通常都是同一類型的豬，且他們對環(huán)境的要求基本相同。不同類型的傳感器通過有線或無線的方式組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò) [3]。在近距離傳輸層，也就是ZigBee拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層。不同編號地址的采集節(jié)點(diǎn)通過事先確定好的測量點(diǎn)將該點(diǎn)的溫度、濕度、光照、氣體等傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳遞給ZigBee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。在控制層，PLC主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳遞和對上位機(jī)發(fā)出的報(bào)文的處理來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制部分。在遠(yuǎn)距離傳輸層，數(shù)據(jù)通過485物理接口與GPRS-DTU連接，通過SIM卡以走流量的方式將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)。在應(yīng)用層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用。使用組態(tài)軟件做監(jiān)測界面，使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理采集到的數(shù)據(jù)，搭建數(shù)學(xué)模型調(diào)控豬舍環(huán)境，控制方法通過軟件編程實(shí)現(xiàn)。模型根據(jù)環(huán)境信息的輸入產(chǎn)出對應(yīng)的控制輸出，控制系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行，調(diào)節(jié)豬舍環(huán)境。
2 監(jiān)測系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)
硬件系統(tǒng)是整個(gè)生豬養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，以此為平臺，可使得硬件系統(tǒng)在支撐生豬養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測的功能要求得以滿足的同時(shí)，還需要將系統(tǒng)的精確度、無線傳感網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離以及傳輸速度等重要指標(biāo)實(shí)現(xiàn)無損、高效的傳輸。本文即是將圖1所示的系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)中的感知層、傳輸層、控制層的無線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)備和環(huán)境監(jiān)控設(shè)備劃歸入硬件系統(tǒng)中，這4層設(shè)備的作用主要是負(fù)責(zé)生豬養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)的傳輸、以及對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。硬件總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.1 環(huán)境監(jiān)測感知設(shè)備
豬舍環(huán)境條件惡劣，粉塵多，相對濕度較高、硫化氫氣等惡臭氣體具有一定的腐燭性，傳感器安裝不當(dāng)，還有可能被動(dòng)物破塊。因此豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)傳感器的選擇除了要考慮量程、精度、價(jià)格和接口等幾個(gè)常見的指標(biāo)外，還要結(jié)合豬舍環(huán)境的特點(diǎn)，綜合考慮傳感器在相應(yīng)環(huán)境條件下的耐久性和可靠性[3]。下面就幾種不同類型傳感器的選擇作簡要介紹。
溫濕度傳感器選擇SHT11，屬于Sensirion溫濕度傳感器家族中的貼片封裝系列[4]。傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一塊微型電路板上，輸出完全標(biāo)定的數(shù)字信號。該傳感器響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高，具有較高的可靠性和長期的穩(wěn)定性。
光照傳感器選擇光敏元件為ON9658光敏管，是一個(gè)光電集成傳感器[3]。典型入射波長為520nm，內(nèi)置雙敏感元件接收器，可見光范圍內(nèi)高度敏感，輸出電流隨照度呈線性變化。
二氧化碳傳感器選擇的是藍(lán)月科技制造的B-530[5]。用的是紅外NIRD檢測原理，量程范圍為0～5000ppm，精度/分辨率為10ppm，使用壽命可達(dá)10a以上。
氨氣傳感器選擇的是美國RAE Systems公司制造的4NH3-100傳感器[6]。量程范圍為0～100ppm，分辨率為0.5 ppm，響應(yīng)時(shí)間小于10min，靈敏度高，穩(wěn)定性可靠。
2.2 無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備
本文中對無線數(shù)據(jù)的傳輸主要采用了2種方式。近距離傳輸采用ZigBee拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)距離的傳輸采用GPRS上傳服務(wù)器。為此系統(tǒng)則具有免布線、運(yùn)營維護(hù)簡單的特點(diǎn)，并且特別需要一提的就是，還非常適合于對老舊生豬養(yǎng)殖場所實(shí)現(xiàn)二次改造[2]。
ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱（又稱紫蜂協(xié)議）來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層（PHY）、媒體訪問控制層（MAC）、傳輸層（TL）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層（APL）等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定[7]。
近地端數(shù)據(jù)傳輸過程選擇的ZigBee模塊是深圳隔壁科技生產(chǎn)的GB-SMA-10系列的無線傳輸模塊。它的特點(diǎn)是底板結(jié)構(gòu)清晰、擴(kuò)展通道數(shù)量較多、網(wǎng)絡(luò)自組織、數(shù)據(jù)傳輸透明、簡單易用。
GPRS （General Packet Radio Service） 通用分組無線業(yè)務(wù)，是一種基于包的無線通訊服務(wù)。它將使得通訊速率從56一直上升到114Kbps，并且支持計(jì)算機(jī)和移動(dòng)用戶的持續(xù)連接。較高的數(shù)據(jù)吞吐能力使得可以使用手持設(shè)備和筆記本電腦電腦進(jìn)行電視會議和多媒體頁面以及類似的應(yīng)用。GPRS是基于Global System for Mobile（GSM），并且能完成現(xiàn)有的一些服務(wù)，例如：蜂窩電話電路交換（circuit-switched）連接和短消息服務(wù)（SMS）。本文即是根據(jù)GPRS與移動(dòng)客戶端的連接將采集的幾種參數(shù)通過資費(fèi)流量的方式傳送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫。
遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸過程選擇的GPRS模塊是北京天同誠業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的無線通信模塊COMWAY WG-8010，該模塊具有性能可靠、使用簡單、兼容性好等特點(diǎn)。
2.3 系統(tǒng)控制執(zhí)行設(shè)備
PLC（Programmable Logic Controller）可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。將邏輯控制設(shè)備應(yīng)用于本系統(tǒng)中，主要是從它的高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、靈活，易學(xué)易用、體積小、重量輕、以及因近幾年技術(shù)的更新?lián)Q代使得一些低端PLC的價(jià)格比較低廉的特點(diǎn)出發(fā)。實(shí)現(xiàn)了畜牧業(yè)生產(chǎn)與工業(yè)控制的一次完美結(jié)合。
該系統(tǒng)通過詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)和控制要求。從以下幾個(gè)方面對PLC進(jìn)行選型：估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性，較高性價(jià)比。最后選擇了S7-200CN系列的CPU 226 CN。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括ZigBee組網(wǎng)的程序設(shè)計(jì)、PLC邏輯控制梯形圖的設(shè)計(jì)、GPRS驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)及上位機(jī)監(jiān)測軟件設(shè)計(jì)。
3.1 ZigBee組網(wǎng)的程序設(shè)計(jì)
3.1.1 模塊的組網(wǎng)方式
每個(gè)模塊都有其自己的組網(wǎng)方式，有如下幾種：廣播、組播、點(diǎn)播。本設(shè)計(jì)主要以廣播為主。一般在一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的n個(gè) CC2530 模塊，有一個(gè)協(xié)調(diào)器（也就是俗話說的 zigbee 總節(jié)點(diǎn)），和 n 個(gè)終端模塊（俗話說的就是子節(jié)點(diǎn)）。而協(xié)調(diào)器一般被設(shè)置為廣播，就是協(xié)調(diào)器可以向其他 n 個(gè)所有終端模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。進(jìn)一步解釋就是協(xié)調(diào)器廣播數(shù)據(jù)，其他 n 個(gè)終端都可以收到數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)。而終端一般被設(shè)置為向協(xié)調(diào)器單播，就是所有的 n 個(gè)終端，都向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器，終端組好網(wǎng)了，那下面就是如何發(fā)數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)了。
3.1.2 如何發(fā)送數(shù)據(jù)
在 EnddeviceEB.c 中我們調(diào)用了無線發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù) AF 函數(shù)。部分程序如下：
AF_DataRequest（ &GenericApp_DstAddr， &GenericApp_epDesc，
GENERICAPP_wenshidu_CLUSTERID，
5，//這個(gè)參數(shù)為發(fā)送數(shù)據(jù)的長度
strTemp， //這個(gè)參數(shù)為發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容
&GenericApp_TransID，
AF_DISCV_ROUTE，
AF_DEFAULT_RADIUS ） ；
3.1.3 如何接受數(shù)據(jù)并處理
協(xié)調(diào)器收到終端發(fā)送來的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。部分程序如下：
static void GenericApp_MessageMSGCB（ afIncomingMSGPacket_t *pkt ）
{
unsigned char str_uart[5]；
switch （ pkt->clusterId ）
{
case GenericApp_wendu_CLUSTERID：
str_uart[0] = 'w'；
osal_memcpy（&str_uart [1]，pkt->cmd.Data，3）；
HalUARTWrite（0， str_uart， 4）；
HalUARTWrite（0， "＼n"， 1）；
break；
}
}
3.2 PLC邏輯控制梯形圖的設(shè)計(jì)
本文中PLC的作用是與主協(xié)調(diào)器進(jìn)行通訊，將數(shù)據(jù)傳送到PLC的存儲映射區(qū)，最后通過RS485傳送至上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)命令也可以通過上位機(jī)回傳給PLC并對其執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。由于梯形圖與功能碼在邏輯編程中的含義相同，此處將控制部分梯形圖轉(zhuǎn)化為功能碼，程序如下：
3.3 GPRS驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)
智能DTU內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議，提供了RS232/485接口，可以廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集，工業(yè)監(jiān)控，遠(yuǎn)程遙測等領(lǐng)域。因此對GPRS的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行簡單的編寫就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GPRS通訊程序流程圖如圖3所示。
3.4 上位機(jī)監(jiān)測軟件設(shè)計(jì)
上位機(jī)系統(tǒng)管理軟件，是必備的用于生產(chǎn)操作和監(jiān)視的控制軟件包，是整個(gè)控制系統(tǒng)的重要組成部分。文中應(yīng)用了亞控科技的組態(tài)王kingview6.53，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫（KingHistorian）的支持[8]。且具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。其主要功能為：對邏輯控制器PLC各控制站的狀態(tài)信號進(jìn)行監(jiān)控：利用直觀的動(dòng)態(tài)畫面來模擬控制對象的工作狀態(tài)：可以通過計(jì)算機(jī)控制被控對象的啟、停等工作狀態(tài)，并可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：可以進(jìn)行各工作參數(shù)（溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等）的趨勢曲線圖顯示或累計(jì)值顯示及報(bào)表打印功能；可以進(jìn)行操作歸檔，以保證操作的安全性；可進(jìn)行故障報(bào)警與顯示；參數(shù)的修改。實(shí)現(xiàn)操作人員對生產(chǎn)過的人工干預(yù)，如修改給定值、控制參數(shù)和報(bào)警限等。
4 結(jié)束語
基于ZigBee/GPRS技術(shù)以可編程邏輯控制器PLC為核心的生豬養(yǎng)殖遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，是可以實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控相結(jié)合的多參數(shù)環(huán)境監(jiān)控的系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)不僅為畜牧業(yè)生產(chǎn)與工業(yè)控制的結(jié)合開辟了新的思路，而且還非常適合于對老舊生豬養(yǎng)殖場所實(shí)現(xiàn)改造升級，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
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[7]劉玉梅，張長利，王樹文等.基于ZigBee技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2011（3）：50-53.
[關(guān)鍵詞]知識經(jīng)濟(jì)；會計(jì)假設(shè)；會計(jì)本質(zhì)
知識經(jīng)濟(jì)是相對于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)新時(shí)代概念。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)在1996年題為《以知識為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)》的報(bào)告中所提出的定義是：“知識經(jīng)濟(jì)是建立在知識和信息的生產(chǎn)、分配和使用上的經(jīng)濟(jì)”，其主要特征是以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化為基礎(chǔ)。以信息和通訊技術(shù)為條件。以人力資源和知識資本為首要生產(chǎn)要素等。知識將在社會生產(chǎn)和社會資源配置中發(fā)揮主體作用。并為社會創(chuàng)造出巨大的財(cái)富。人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展歷史中的任何一次變革都會引發(fā)會計(jì)的變革。“會計(jì)主要是適應(yīng)一定時(shí)期的商業(yè)需要而發(fā)展的，并與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。”(M?查特菲爾德《會計(jì)思想史》)由于知識經(jīng)濟(jì)導(dǎo)致世界產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)從物質(zhì)型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向知識和信息型經(jīng)濟(jì)，信息與通訊技術(shù)的空前發(fā)展和全球網(wǎng)絡(luò)的形成，將創(chuàng)造出許多過去完全想象不到的新產(chǎn)業(yè)、新產(chǎn)品、新技術(shù)、新服務(wù)。知識經(jīng)濟(jì)對會計(jì)理論的沖擊是全方位的，包括會計(jì)思想、會計(jì)目標(biāo)、會計(jì)管理體制、會計(jì)技術(shù)方法和會計(jì)政策規(guī)范。國內(nèi)學(xué)者在研究知識經(jīng)濟(jì)對會計(jì)影響時(shí)，往往多集中于闡述知識經(jīng)濟(jì)對傳統(tǒng)會計(jì)主體、持續(xù)經(jīng)營、會計(jì)分期、貨幣計(jì)量四大假設(shè)的沖擊影響。研究的邏輯起點(diǎn)無非是從會計(jì)的內(nèi)、外部環(huán)境變化出發(fā)，闡述它的不適用性。有的學(xué)者如殷志剛、邱景忠提及到其對會計(jì)目標(biāo)、歷史成本、資產(chǎn)概念的沖擊。但都淺嘗輒止。對作為會計(jì)研究重要方面的會計(jì)本質(zhì)，卻很少有文章系統(tǒng)論述知識經(jīng)濟(jì)帶來的影響。
一、我國會計(jì)理論界對會計(jì)本質(zhì)的三種認(rèn)識
本質(zhì)是決定一事物區(qū)別于另一事物的根本屬性。會計(jì)本質(zhì)是由會計(jì)的內(nèi)在矛盾所決定的，是會計(jì)這一事物比較深刻的一貫的和穩(wěn)定的方面，它從整體上規(guī)定會計(jì)的性能和發(fā)展方向。會計(jì)本質(zhì)也是確定和解釋其他會計(jì)概念的依據(jù)，會計(jì)研究首先應(yīng)解決會計(jì)本質(zhì)問題。這一觀點(diǎn)從20世紀(jì)50年代就開始風(fēng)靡我國，并在會計(jì)研究實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。目前存在于我國會計(jì)理論界的對會計(jì)本質(zhì)的三種認(rèn)識即“會計(jì)信息系統(tǒng)論”、“會計(jì)管理活動(dòng)論”和“會計(jì)控制論”，這是對其進(jìn)行長期研究的邏輯起點(diǎn)。人們對會計(jì)本質(zhì)和內(nèi)涵的探討一直沒有停止過，迄今為止仍是三派鼎立，沒有能夠達(dá)成一致。隨著知識經(jīng)濟(jì)的到來和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日新月異，會計(jì)信息使用者對信息需求的多樣化以及人們價(jià)值意識的轉(zhuǎn)變，都迫切要求我們對會計(jì)本質(zhì)重新加以思考。
(一)會計(jì)信息系統(tǒng)論
余緒纓教授自20世紀(jì)80年代從國外引進(jìn)并主張會計(jì)是一個(gè)信息系統(tǒng)，他認(rèn)為：“根據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)及其今后的發(fā)展，應(yīng)把會計(jì)看作是一個(gè)信息系統(tǒng)，它主要通過客觀而真實(shí)的信息，為管理提供咨詢服務(wù)”(金緒纓，1980，1982)。此后，這種觀點(diǎn)得到了葛家澍教授等人的支持。他們給會計(jì)所下的定義是：“旨在提高企業(yè)和各單位活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)效益，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)管理而建立的一個(gè)以提供財(cái)務(wù)信息為主的經(jīng)濟(jì)信息系統(tǒng)”(葛家澍等，1983)。
(二)會計(jì)管理活動(dòng)論
“管理活動(dòng)論”這一觀點(diǎn)是我國學(xué)者首創(chuàng)的提法，由楊紀(jì)琬教授利閻達(dá)五教授率先提出。1980年，在中國會計(jì)學(xué)會成立大會上。兩位教授合作發(fā)表了題為“開展我國會計(jì)理論研究的幾點(diǎn)意見――兼論會計(jì)學(xué)的科學(xué)屬性”的論文，首先提出了“會計(jì)的本質(zhì)是一種管理活動(dòng)”的觀點(diǎn)，并認(rèn)為：會計(jì)管理在微觀經(jīng)濟(jì)中是企業(yè)管理的重要組成部分，是一種重要的價(jià)值管理；在宏觀經(jīng)濟(jì)中是國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。在社會主義條件下。企業(yè)的價(jià)值運(yùn)動(dòng)就是個(gè)別資金的運(yùn)用，會計(jì)管理是對這種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行管理的一種重要形式。
(三)控制活動(dòng)論
“控制活動(dòng)論”是20世紀(jì)90年代初為調(diào)和上述兩派的論戰(zhàn)而出現(xiàn)的一個(gè)新興學(xué)派，其代表人物是楊時(shí)展和郭道揚(yáng)兩位教授。楊時(shí)展教授的會計(jì)控制論側(cè)重于會計(jì)微觀領(lǐng)域，其建立的基礎(chǔ)是受托責(zé)任觀，并在此基礎(chǔ)上提出了會計(jì)控制論。他認(rèn)為：自古以來，會計(jì)最根本的目的就在于反映、控制經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，離開現(xiàn)代會計(jì)這一控制系統(tǒng)的運(yùn)行，要提高經(jīng)濟(jì)效益是根本不可能的。郭道揚(yáng)教授的會計(jì)控制論側(cè)重于宏觀會計(jì)領(lǐng)域，他從會計(jì)史學(xué)視角出發(fā)，縱觀世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀，提出了現(xiàn)代會計(jì)的全面控制觀點(diǎn)。他認(rèn)為：會計(jì)是人類為實(shí)現(xiàn)對社會經(jīng)濟(jì)的控制所進(jìn)行的一項(xiàng)基本活動(dòng)，因而現(xiàn)代會計(jì)的本質(zhì)是一個(gè)全面控制系統(tǒng)，必須把過去、現(xiàn)在與未來結(jié)合在一起；必須把事前、事中、事后的控制結(jié)合在一起。尤其到了現(xiàn)代社會，會計(jì)更是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)控制工程中的重要組成部分，是信息社會中通過對包括財(cái)務(wù)信息在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)信息的優(yōu)化與利用，以期對即定目標(biāo)的控制和最終目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。將會計(jì)界定為一種控制活動(dòng)，優(yōu)勢在于：從外延和內(nèi)涵兩方面揭示了會計(jì)的本質(zhì)，闡明了現(xiàn)代會計(jì)是一個(gè)控制系統(tǒng)。并且將受托責(zé)任與會計(jì)控制系統(tǒng)相結(jié)合，同時(shí)明確了受托責(zé)任與決策的關(guān)系。
二、知識經(jīng)濟(jì)下對會計(jì)本質(zhì)三種觀點(diǎn)的辨析
(一)按照會計(jì)信息系統(tǒng)論的觀點(diǎn)，會計(jì)活動(dòng)確實(shí)是生產(chǎn)制造信息的行為，但知識經(jīng)濟(jì)環(huán)境下這種信息的內(nèi)涵卻在不斷地?cái)U(kuò)大
具體表現(xiàn)為：1、知識經(jīng)濟(jì)下，信息的使用者不僅要了解財(cái)務(wù)信息，還要了解企業(yè)的背景信息和前瞻性信息。另外，非財(cái)務(wù)信息的地位越來越重要，如企業(yè)的核心技術(shù)、管理團(tuán)隊(duì)的背景、產(chǎn)品的市場占有率、產(chǎn)業(yè)的競爭形式等，這些信息單純依靠財(cái)務(wù)信息是不能充分反映出來的，而這些信息往往只是信息使用者進(jìn)行決策時(shí)考慮的重要因素。2、在知識經(jīng)濟(jì)環(huán)境下誕生的新的信息記錄、采集、聚合、分析、整理、傳輸、公示技術(shù)等均產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)使海量的信息能夠得到處理，并且能夠即時(shí)為使用者所取得。大大提高了信息的質(zhì)量和時(shí)效性。3、知識經(jīng)濟(jì)下單純認(rèn)為會計(jì)是確認(rèn)、計(jì)量和傳遞經(jīng)濟(jì)信息的過程的看法只體現(xiàn)了會計(jì)的反映職能，忽略了監(jiān)督、預(yù)測和分析等控制職能。因?yàn)樨?cái)務(wù)人員每天要依靠自己的職業(yè)判斷去分析確認(rèn)各種資產(chǎn)，選擇不同資產(chǎn)的計(jì)量屬性等等，這種判斷性決策本身就是一種管理活動(dòng)。
(二)會計(jì)被界定為一種管理活動(dòng)
會計(jì)是管理經(jīng)濟(jì)的一種工具，這是對會計(jì)本質(zhì)認(rèn)識上的一次質(zhì)的飛躍，它強(qiáng)調(diào)了會計(jì)具有反映和監(jiān)督的雙重職能，是我國進(jìn)行會計(jì)改革以來。體現(xiàn)在會計(jì)基本理論問題研究中的一個(gè)歷史性的進(jìn)步。在知識經(jīng)濟(jì)下。擴(kuò)大了企業(yè)管理的范圍。也深化了管理的內(nèi)涵。企業(yè)信息化程度的提高更加豐富了管理的手段。所以。原有的會計(jì)本質(zhì)的認(rèn)識有點(diǎn)模糊，范圍過大，無法區(qū)分會計(jì)管理和其他管理的界限。因?yàn)闀?jì)管理畢竟不同于企業(yè)的人力資源管理、戰(zhàn)略管理、生產(chǎn)管理、知識管理等等，會計(jì)管理也非財(cái)務(wù)管理，所以該概念應(yīng)該予以深化、細(xì)化。
(三)會計(jì)被界定為一項(xiàng)控制活動(dòng)
控制只是會計(jì)所表現(xiàn)出的重要特征，它在逐漸成為會計(jì)的重要職能之一，但是并不能用控制去概括會計(jì)的本質(zhì)。知識經(jīng)濟(jì)的發(fā)展豐富了控制手段，擴(kuò)大了控制邊界。由于互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，管理越來越扁平化，控制的界限早已超越地域的限制，使遠(yuǎn)程控制成為可能。所以，這種直接的控制技術(shù)的產(chǎn)生其實(shí)弱化了企業(yè)財(cái)務(wù)控制在企業(yè)經(jīng)營控制中的作用，片面地強(qiáng)調(diào)會計(jì)控制職能只會以偏概全。應(yīng)該對其加以深化。
第1章 緒 論 1
1.1照明智能控制的背景、目的及意義 1
1.1.1 背景 1
1.1.2 目的及意義 2
1.2 設(shè)計(jì)的任務(wù)及論文完成的主要工作 2
1.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 2
1.2.2 論文完成的主要工作 3
第2章 照明智能控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 4
2.1 照明智能控制器系統(tǒng)工作過程簡介 4
2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案 5
2.3 方案論證 6
2.3.1 中央處理器的選擇 6
2.3.2 人數(shù)監(jiān)測模塊設(shè)計(jì) 7
2.3.3 人員數(shù)量顯示模塊設(shè)計(jì)方案 8
2.4 小結(jié) 8
第3章 照明智能控制器系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 9
3.1 教室小系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 9
3.2人數(shù)監(jiān)測模塊設(shè)計(jì) 10
3.2.1 “人體運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)”的工作原理 10
3.2.2 系統(tǒng)及工作流程設(shè)計(jì) 12
3.2.3 熱釋電紅外傳感器輸出信號的處理 12
3.3 燈具控制模塊設(shè)計(jì) 14
3.3.1手動(dòng)強(qiáng)制按鈕接口電路設(shè)計(jì) 14
3.3.2 繼電器改進(jìn)電路 15
3.4 人數(shù)顯示電路設(shè)計(jì) 16
3.5小結(jié) 16
第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 17
4.1 教室小系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 17
4.2 智能繼電器主程序設(shè)計(jì) 19
4.3 手動(dòng)強(qiáng)制按鍵的主程序設(shè)計(jì) 19
4.4 手動(dòng)按鍵掃描子程序 20
4.5 小結(jié) 21
第5章 系統(tǒng)模塊驗(yàn)證調(diào)試 22
5.1 硬件模塊檢測 22
5.2 人數(shù)監(jiān)測模塊調(diào)試驗(yàn)證 22
5.3 人數(shù)監(jiān)測模塊程序設(shè)計(jì) 24
5.4 模塊的仿真與測試 26
5.5 小結(jié) 27
總 結(jié) 28
致 謝 29
第1章 緒 論
1.1 照明智能控制的背景、目的及意義
1.1.1 背景
近年來，盡管我國的電力建設(shè)取得了很大的發(fā)展，但這并不意味著我國的電力資源己經(jīng)過剩，事實(shí)恰恰相反，電力供應(yīng)不足和能源短缺的現(xiàn)象十分嚴(yán)峻。翻開2003年的新聞，電荒二字十分搶眼：12月26日，湖北武漢市拉閘限電；長沙市從11月30日起首次按照“開三停一”的原則限電；從11月5日開始，湖南的14個(gè)地區(qū)己陸續(xù)開始計(jì)劃用電：1-0月，山西省累計(jì)拉閘限電56600條次，日均限電100萬千瓦時(shí)以上……2004年6月16日，國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理趙希正表示，夏季電網(wǎng)將面臨八十年代以來最為嚴(yán)峻的缺電局面，全網(wǎng)電力供應(yīng)的缺口將達(dá)到三千萬千瓦左右；2005年7月30日以來，由于煤電矛盾并未根本化解，新增機(jī)組上半年投產(chǎn)不足，全國最大電力缺口將出現(xiàn)在三季度，缺口約為2500萬千瓦，缺電最嚴(yán)重的地區(qū)仍在華東[1]。
目前，國內(nèi)大、中、小學(xué)校教室的照明燈具控制大多采用手動(dòng)開關(guān)，即使嚴(yán)格管理，仍不可避免地出現(xiàn)忘記關(guān)燈的時(shí)候，特別是在白天，情況更是如此，從而造成大量的能源浪費(fèi)。另外，各種照明燈具都具有一定的使用時(shí)限，在光線充足的情況下仍繼續(xù)使用，必然會縮短燈具的使用壽命。
從節(jié)能的角度觀察教室照明系統(tǒng)的使用，浪費(fèi)現(xiàn)象屢見不鮮。教室中的開關(guān)雖然也分區(qū)控制照明燈，但不會有人花費(fèi)時(shí)間去研究他所坐的那排的燈是由哪個(gè)開關(guān)控制的；有些不負(fù)責(zé)任的管理員甚至只控制一個(gè)總閘，晚上拉下來，早上推上去，這也就意味著在早上幾乎沒有人上自習(xí)的六、七點(diǎn)鐘，整個(gè)自習(xí)樓的燈就全亮了。這樣，一年下來，無形中所浪費(fèi)的電能是非常驚人的。
現(xiàn)在國內(nèi)外稱為室內(nèi)照明智能開關(guān)分兩種：一種是定時(shí)開關(guān)，它通過對開燈和關(guān)燈的時(shí)間設(shè)定，以達(dá)到定時(shí)開燈和關(guān)燈的效果，它無法根據(jù)室內(nèi)的照度進(jìn)行自動(dòng)開燈和關(guān)燈，也無法根據(jù)室內(nèi)人員的多少確定開燈數(shù)量。另一種是紅外感應(yīng)開關(guān)，它雖然可以根據(jù)白天黑夜和人員流動(dòng)控制燈具，但它只能是簡單邏輯狀態(tài)開關(guān)式接通電源，經(jīng)過整定時(shí)間延遲后自動(dòng)切斷電源。兩種開關(guān)實(shí)際上沒有實(shí)現(xiàn)智能化，并且不能對多燈進(jìn)行選擇控制。國內(nèi)外室內(nèi)照明“智能”開關(guān)現(xiàn)狀還不能達(dá)到片區(qū)照明智能控制和節(jié)約用電的目的。
1.1.2 目的及意義
本設(shè)計(jì)根據(jù)室內(nèi)的照度情況和人員分布情況，通過照明管理的智能控制系統(tǒng)來決定燈的亮滅，達(dá)到節(jié)約用電的目的。片區(qū)照明智能控制系統(tǒng)借助各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制組件，對不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這種自動(dòng)調(diào)節(jié)照度的方式，充分利用室外的自然光，只有當(dāng)必需時(shí)才把燈點(diǎn)亮或點(diǎn)亮到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節(jié)電效果十分明顯，一般可達(dá)30%以上。
當(dāng)今節(jié)能和保護(hù)環(huán)境已成為世界各國普遍關(guān)注的社會問題，并直接關(guān)系到社會的持續(xù)發(fā)展。在我國，照明用電量占總發(fā)電量的10%以上：在英國，應(yīng)用在照明上的能量大約占總消耗能量的5%，如果有效地利用照明用電，這個(gè)數(shù)量可以減少。我國電力主要是來自燃煤，照明節(jié)電就意味著減少CO2，SO2等有害氣體排放，可減少對大氣環(huán)境的污染。
如果我校教學(xué)樓采用“照明片區(qū)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)”，將使我校教學(xué)樓不再出現(xiàn)學(xué)生進(jìn)教室將教室燈全部開啟，離開時(shí)又沒有關(guān)燈，出現(xiàn)白天教室燈與太陽比亮度；晚上開長明燈；教室無人或只有一兩個(gè)人都會出現(xiàn)將燈具全部開啟的現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)約用電，減少開支，降低教育成本的目的，同時(shí)又可遠(yuǎn)程控制和管理，提升管理水平。
本系統(tǒng)的開發(fā)研究，既能實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能，又能提高人們的生活質(zhì)量，有廣泛的應(yīng)用需求和市場前景，可望獲得較好的社會經(jīng)濟(jì)效益。
1.2 設(shè)計(jì)的任務(wù)及論文完成的主要工作
1.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)根據(jù)室內(nèi)自然光的照度決定照明片區(qū)是否開燈和關(guān)燈。當(dāng)室內(nèi)的自然光照度低于室內(nèi)最低照度要求時(shí)，該系統(tǒng)將自動(dòng)接通電源，使所有燈具處于待開狀態(tài)。系統(tǒng)還能根據(jù)室內(nèi)有無人員，人員的多少及人員的分布等情況決定是否開燈，開多少燈，開什么位置的燈，當(dāng)室內(nèi)光的強(qiáng)度超過多少照度時(shí)，關(guān)閉多少燈，關(guān)閉什么位置的燈，始終保持室內(nèi)的照度在某一正常范圍內(nèi)。杜絕無人時(shí)開燈，人多人少都將所有的燈開啟及開長明燈的現(xiàn)象，真正做到人少少開燈，人走燈滅，即以高度的智能化來提高用電的管理水平。
1.2.2 論文完成的主要工作
針對設(shè)計(jì)任務(wù)的要求,本論文完成的主要工作有：
（1）以單片機(jī)為控制中心，對模塊電路的采集信號進(jìn)行判斷、處理。
（2）進(jìn)行熱電釋紅外傳感器的測試實(shí)驗(yàn)，確定實(shí)現(xiàn)人數(shù)監(jiān)測的傳感器的型號。
（3）設(shè)計(jì)人數(shù)監(jiān)測模塊，監(jiān)測房間內(nèi)部人員數(shù)量，單片機(jī)據(jù)此判斷教室的使用效率。
（4）向上層控制中心匯報(bào)室內(nèi)各分區(qū)人員分布的數(shù)量。
（5）執(zhí)行上層整體調(diào)整命令，顯示指定的房間號。
第2章 照明智能控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
照明智能控制系統(tǒng)要完成房間內(nèi)部照明燈具的自動(dòng)控制及與上層系統(tǒng)通訊等任務(wù)，針對任務(wù)要求，本章將進(jìn)行工作過程簡介和總體方 案設(shè)計(jì)。
2.1 照明智能控制器系統(tǒng)工作過程簡介
根據(jù)照明控制器[2]的設(shè)計(jì)原理：將小區(qū)分為三個(gè)不同的層次，即小區(qū)層，棟層和房間層。
房間層是管理的最底層，如圖2-1所示，房間層采集到信息后，向棟層傳送本房間內(nèi)的人員監(jiān)測數(shù)量，同時(shí)在接收到棟層傳來的整棟之間的協(xié)調(diào)信息時(shí)，關(guān)閉本教室的照明燈具，并顯示出開燈的房間號，間分布人數(shù)過少情況下的用電浪費(fèi)。
圖2-1 房間層工作流程圖
棟層的主要工作是接收到所有房間層的信息后，經(jīng)判斷作出該棟合理分布開燈房間的決策，并向小區(qū)層匯報(bào)。小區(qū)層則用于協(xié)調(diào)各棟層的工作，棟層和小區(qū)層的詳細(xì)敘述見《照明片區(qū)網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)》[3]，本設(shè)計(jì)著重介紹房間層的實(shí)現(xiàn)。
2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案
照明控制器的照明控制原理：將教室分為0～5六個(gè)區(qū)，如圖2-2所示，屋頂中央圓盤上固定6個(gè)人體檢測模塊，傳感器位于圖2-2中傳感器1的位置，朝向6個(gè)分區(qū)，分別對6個(gè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視，其中在1和4區(qū)放置照度檢測模塊，分別檢測靠門側(cè)3個(gè)區(qū)和靠窗側(cè)3個(gè)區(qū)的照度。在教室的進(jìn)門處加一個(gè)“雙元型”熱釋電紅外傳感器，位于圖2-2中傳感器2在位置，對實(shí)驗(yàn)室的人數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，達(dá)到系統(tǒng)的完整。本系統(tǒng)控制的總體框圖如圖2-3所示，照明智能控制器控制分區(qū)的照明燈具，單片機(jī)讀入人數(shù)監(jiān)測的監(jiān)測值，送入上一級（棟層控制器）。原理框圖如2-3所示：
圖2-3 原理總框圖
在以上的模塊設(shè)計(jì)中，照度檢測、人體檢測上屆學(xué)長已完成，本設(shè)計(jì)以人數(shù)監(jiān)測模塊為重點(diǎn)，并對系統(tǒng)的抗干擾做進(jìn)一步處理。
2.3 方案論證
對于一項(xiàng)設(shè)計(jì)而言，找到合理的設(shè)計(jì)方案是至關(guān)重要的，因?yàn)樗粌H決定著設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與否，還決定著設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2.3.1 中央處理器的選擇
房間層中央處理器主要作用是做簡單的邏輯控制，并不涉及復(fù)雜的算法。
AT89S51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O 口線，看門狗（WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路[4]。同時(shí)，AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇AT89S51單片機(jī)作為房間層中央處理器，如圖2-4所示。
89S51相對于89C51增加的新功能包括：
1、工作頻率為33MHz， 89C51的極限工作頻率只有24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。
2、內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。
3、具有雙工UART串行通道。
4、雙數(shù)據(jù)指示器。
5、電源關(guān)閉標(biāo)識。
新增加了許多功能，性能有了較大提升，價(jià)格卻基本不變，甚至比89C51更低！
2.3.2 人數(shù)監(jiān)測模塊設(shè)計(jì)
方案一：人體識別方法：
在屋頂中央圓盤上固定6個(gè)人體檢測模塊，在最中央安放一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的攝像機(jī)，首先依據(jù)人體感應(yīng)模塊得到的人員分布情況，利用電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)攝像機(jī)到有人員分布的區(qū)域，進(jìn)行圖像采集，經(jīng)過圖象處理得出室內(nèi)人員的數(shù)量。原理框圖2-5如下：
圖2-5 人體識別原理框圖
此方案操作不方便，反應(yīng)時(shí)間長，不宜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，而且誤差較大，價(jià)格昂貴，不宜進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
方案二：人數(shù)監(jiān)測方法：
將雙元型熱釋電紅外傳感器[3]安裝在門框的同一側(cè)，相互間隔適當(dāng)?shù)木嚯x。人體經(jīng)過傳感器時(shí)，人體的運(yùn)動(dòng)方向不同，傳感器輸出的信號也不同，進(jìn)而判斷是進(jìn)入房間還是離開房間[5]。系統(tǒng)原理框圖2-6如下：
圖2-6 人數(shù)監(jiān)測原理圖
通過以上分析比較，本設(shè)計(jì)采用方案二，方案二的實(shí)現(xiàn)成本較低，容易實(shí)現(xiàn)；但熱釋電紅外傳感器的安放位置還是比較困難的，而且人經(jīng)過門的速度也是不盡相同的，故在本設(shè)計(jì)中有一定的理想化處理成分，在實(shí)踐中總結(jié)其最好的距離和位置，以達(dá)到最好的監(jiān)測效果。
2.3.3 人員數(shù)量顯示模塊設(shè)計(jì)方案
方案一：液晶顯示器(LCD)是一種低功耗的顯示器件，在袖珍式儀表或低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器有標(biāo)準(zhǔn)段式液晶顯示器、字符點(diǎn)陣液晶顯示器和全點(diǎn)陣圖形液晶顯示器三種。液晶本身并不發(fā)光，而是借助自然光或外來光源顯示數(shù)碼，它的優(yōu)點(diǎn)是工作電壓低、耗電極省，但在黑暗中顯示需加背景光，相應(yīng)刷新速度低，而房間號的顯示需要醒目，液晶顯示的字符較小，只有近距離才較易看清，成本也較高。
方案二：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示，用一片七段譯碼芯片CD4511驅(qū)動(dòng)4片LED，直接用單片機(jī)I/O口接數(shù)碼管公共端做片選信號，使用芯片數(shù)量少，但占用I/O口數(shù)量多。
方案三：采用串入并出移位寄存器驅(qū)動(dòng)顯示。使用兩片移位寄存器74LS164驅(qū)動(dòng)兩片數(shù)碼管，僅需兩個(gè)I/O口，但顯示需做軟件譯碼[6]。
通過以上分析，本系統(tǒng)中由于I/O口占用數(shù)量較多，為節(jié)約單片機(jī)I/O口同時(shí)考慮成本，采用方案三。
2.4 小結(jié)
本章簡要的描述了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程，并通過比較分析，確定了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方案。
第3章 照明智能控制器系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)
單元電路的設(shè)計(jì)包括了小系統(tǒng)、照度檢測模塊、人體感應(yīng)模塊、人數(shù)監(jiān)測模塊、繼電器觸發(fā)電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電源電路和顯示模塊。本文將對人數(shù)監(jiān)測模塊、繼電器觸發(fā)電路和顯示模塊做詳細(xì)闡述。
3.1 教室小系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)
教室小系統(tǒng)原理圖如圖3-1所示，通過編程完成房間層的數(shù)據(jù)處理及智能控制。
89S51端口分配（見表3-1）
表3-1 I/O口的分配
P1.0，P1.1 用作照度檢測
P1.2,P1.3 分別對房間內(nèi)部的1,2,3區(qū)和4,5,6區(qū)進(jìn)行控制
P1.4～P1.7, 用做步進(jìn)電機(jī)控制
P2.6 智能按鍵控制
P2.7 對教室內(nèi)的人數(shù)進(jìn)行監(jiān)測
P0.0～P0.5 人員分布檢測信號輸入
P0.6,P0.7 4位LED 模擬串口顯示
P2.0～P2.5 繼電器觸發(fā)控制信號輸出
P3.0,P3.1 用做無線通信（詳見《照明片區(qū)網(wǎng)絡(luò)化》）
3.2 人數(shù)監(jiān)測模塊設(shè)計(jì)
人數(shù)監(jiān)測模塊關(guān)系到主機(jī)對房間的開關(guān)是否做出調(diào)整，教室內(nèi)的學(xué)生人數(shù)是調(diào)換教室的依據(jù)，是對教室資源的優(yōu)化處理的依據(jù)。
本設(shè)計(jì)中人數(shù)監(jiān)測模塊采用熱釋電紅外傳感器中的“雙元型”(或稱“對偶型”) 器件作為探頭，利用后繼的信號處理電路對傳感器信號進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對物體運(yùn)動(dòng)方向的判斷，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)出門人數(shù)的計(jì) 數(shù)，通過比較進(jìn)出門的人數(shù)，得出房間內(nèi)有多少人的判斷。這個(gè)方案無論室內(nèi)的環(huán)境多么復(fù)雜，安裝時(shí)只需將探頭固定在門口處即可，比較方便[7]。
3.2.1 “人體運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)”的工作原理
人體監(jiān)測計(jì)數(shù)模塊能否有效工作，關(guān)鍵在于傳感器對人體運(yùn)動(dòng)方向的判斷。本設(shè)計(jì)采用“雙元型”熱釋電紅外傳感器作為探頭，就是要利用其結(jié)構(gòu)上所具有的與單元型器件不同的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對人體運(yùn)動(dòng)方向的判斷。單元型熱釋電紅外傳感器由于只有唯一的一個(gè)熱電敏感單元，因而對不同方向運(yùn)動(dòng)物體只能輸出同樣的反應(yīng)信號。而雙元型熱釋電紅外傳感器具有兩個(gè)完全相同的熱電敏感單元，它們按照極化方向反向串聯(lián)或并聯(lián)，其中只有一個(gè)熱電敏感單元是用來檢測紅外線，而另一個(gè)要在表面蒸上紅外反射膜，它的作用是補(bǔ)償噪聲。在實(shí)際當(dāng)中，紅外反射膜是不可能達(dá)不到全反射的效果，一般較佳的是達(dá)到70 %反射，因此兩個(gè)熱電敏感單元對整個(gè)傳感器的信號輸出都有貢獻(xiàn)。由于市場上大部分產(chǎn)品為串聯(lián)方式，故下面就以反向串聯(lián)方式為例，利用圖解來定性說明雙元型熱釋電紅外傳感器判斷人體運(yùn)動(dòng)方向的基本原理。人體運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)法的原理分析示意圖，如圖3-2所示：
圖3-2 運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)原理框圖
無論反向串聯(lián)型傳感器中的兩個(gè)熱電敏感單元的幾何形狀和相互位置關(guān)系如何，都可以用圖3-2（a）來表示（假設(shè)a為檢測元件，b為噪聲補(bǔ)償元件）。現(xiàn)在假設(shè)有人體從熱釋電紅外傳感器的前方沿著兩個(gè)熱電敏感單元反向串聯(lián)的方向從左向右經(jīng)過，根據(jù)人體與敏感單元相對位置的不同可對傳感器的輸出信號做出分析。如圖3-2（b）所示，當(dāng)人體剛剛進(jìn)入雙元熱釋電紅外傳感器視野的時(shí)候，由于人體到兩個(gè)熱電敏感單元的距離及角度不同而造成入射到兩熱電敏感單元上的能量變化速率不同，具體是a > b，因此雙元熱釋電紅外傳感器輸出信號應(yīng)以a的信號為主，可設(shè)符號為“+”。如圖3-2（c）所示，當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)到雙元熱釋電紅外傳感器視野中央位置附近時(shí)，對于兩個(gè)熱電敏感單元來說一個(gè)是離開一個(gè)是接近，于是各自產(chǎn)生的信號符號不同，但由于兩個(gè)敏感單元反向串聯(lián)，因此熱釋電紅外傳感器輸出信號應(yīng)是二者信號的反向疊加的結(jié)果，其值比任意一個(gè)敏感單元單獨(dú)產(chǎn)生的信號都要大，故符號為“- -”。如圖3-2（d）所示，當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)到即將離開熱釋電紅外傳感器視野時(shí)，兩個(gè)熱電敏感單元上的能量變化情況是b > a，因此熱釋電紅外傳感器輸出信號應(yīng)該以b為主，由于對于b來說人體離開且它的串聯(lián)方式與a相反，故符號為“+”。由于熱釋電紅外傳感器輸出信號波形是連續(xù)的，根據(jù)以上分析，可以得出熱釋電紅外傳感器輸出的波形大致如圖3-2(e) 所示，波形的第二個(gè)正峰值低于第一個(gè)正峰值是由于熱電敏感單元b為噪聲補(bǔ)償元件，蒸有紅外反射膜，因此它產(chǎn)生的輸出信號比較小。如果人體的運(yùn)動(dòng)方向相反，則分析同理進(jìn)行，而得到的結(jié)果恰好相反，如圖3-2(f )所示。這樣，根據(jù)上面的分析就可將不同方向通過熱釋電紅外傳感器的輸出信號波形區(qū)分開。再利用信號處理電路將傳感器輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌谶M(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)字信號“人體運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)”法就可以順利工作了[8]。
3.2.2 系統(tǒng)及工作流程設(shè)計(jì)
整個(gè)人數(shù)監(jiān)測模塊的工作過程如下：熱釋電紅外傳感器探測到人體發(fā)出的紅外線后產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的輸出信號；該信號經(jīng)過信號處理電路的處理后，信號轉(zhuǎn)變成為利于計(jì)數(shù)的數(shù)字信號，同時(shí)人體的運(yùn)動(dòng)方向被判斷出來[10]；這個(gè)數(shù)字信號輸入到計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)通過程序運(yùn)行比較房間內(nèi)的人數(shù)是否低于預(yù)定值，根據(jù)比較結(jié)果做出是更換教室還是不更換教室的決定[9]。下圖3-3給出了一個(gè)基本的系統(tǒng)框圖。
圖3-3 系統(tǒng)框圖
3.2.3 熱釋電紅外傳感器輸出信號的處理
通過前面對雙元型熱釋電紅外傳感器對人體運(yùn)動(dòng)方向判斷工作原理的分析，已經(jīng)知道從傳感器的輸出信號波形來看是可以判斷出人體的運(yùn)動(dòng)方向。但是，從傳感器輸出的信號顯然是不可以直接作為人數(shù)監(jiān)測模塊的控制信號，因此傳感器的輸出信號必須經(jīng)過一個(gè)專門的信號處理電路，使得傳感器輸出信號的不規(guī)則波形轉(zhuǎn)變成適合于計(jì)數(shù)的數(shù)字信號。
本設(shè)計(jì)中采用的是P2288-02型熱釋電紅外傳感器，是由雙熱電敏感元件、低噪聲阻抗匹配電路構(gòu)成的雙元型結(jié)構(gòu)器件，采用TO - 5 封裝，其紅外窗口為矩形，基本性能參數(shù)列于表3-2中。
表3-2 傳感器性能參數(shù)表
型 號 敏感面積（mm2） 敏感元件數(shù) 封 裝 窗口材料
2288-02 2*1 2 TO-5 帶通濾波器
工作溫度（℃） 存儲溫度（℃） 光譜響應(yīng)（μm） 敏感度
（1Hz,10Hz）
（V/W） NEP
（500，1，1）
(W/Hz1/2)
-40～60 -55～125 7-15 6500，1000 1*10-9
工作電壓（V） 信號提升時(shí)間
(0~65%) (ms) 溫度系數(shù)
(%/℃) 偏移電壓
(RL=22kΩ) 噪聲
（Μv/Hz）
3~15 100 0.2 0.4 15
根據(jù)以上傳感器基本性能參數(shù)，這里給出一種適合的信號處理電路[11]，如圖3-4 所示。整個(gè)電路由傳感器、濾波電路、放大電路、窗口電壓比較器組成。
圖3-4 信號處理電路
當(dāng)人體輻射的紅外線被聚焦在熱釋電紅外傳感器的熱電探測元上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號先通過一個(gè)由C1、C2、R1、R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率 ，同理下限截止頻率為0.16Hz。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱(通常僅為幾毫伏)，而且是一個(gè)變化的信號，輸出信號的頻率由被測物體的移動(dòng)速度決定，通常為0.1～10Hz左右，所以應(yīng)對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進(jìn)行放大。本設(shè)計(jì)運(yùn)用通用集成運(yùn)算放大器LM324來進(jìn)行兩級放大，如圖3-4所示，第一級放大器增益 ，輸出信號有微弱的工頻干擾，經(jīng)R5，R6，C3，C4組成的帶通濾波器后送入第二級放大器，第二級放大器增益可由RW1調(diào)節(jié)，最大為31。調(diào)節(jié)RW2，將窗口電壓比較器的電壓窗口范圍設(shè)定為相對零電壓。
3.3 燈具控制模塊設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)繼電器模塊用來直接控制照明設(shè)備供電線路的開啟與關(guān)閉，它是一種執(zhí)行裝置。通過接收智能主機(jī)或智能按鍵發(fā)來的命令，經(jīng)過微控制器CPU的控制程序分析、解碼、計(jì)算后來驅(qū)動(dòng)各路繼電器線圈，從而達(dá)到控制繼電器吸合與斷開的目的。它具有本地手動(dòng)開啟、輸出狀態(tài)顯示等功能。
3.3.1 手動(dòng)強(qiáng)制按鈕接口電路設(shè)計(jì)
根據(jù)需要只在門口的單一位置安放智能手動(dòng)按鈕（便于管理員察看教室的情況），送至單片機(jī)的I/O端口。當(dāng) AT89S51單片機(jī)的I/O端口空載時(shí)，其引腳電壓在邏輯1的時(shí)候接近電源電壓Vcc，在邏輯0的時(shí)候接近0 V，每個(gè)I/O端口的驅(qū)動(dòng)能力為灌入或拉出25mA[13]。
所以在使用I/O端口時(shí)，必須設(shè)計(jì)ESD保護(hù)電阻，一般所選ESD電阻范圍100Ω-10 K 之間，而且該電阻的引入不能引起輸入輸出狀態(tài)的改變。
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)手動(dòng)按鈕信號的輸入，利用單片機(jī)端口的P2.6來檢測按鈕的狀態(tài)。輸入信號由10 K的上拉電阻和按鈕串聯(lián)組成，并在單片機(jī)的P2.6引腳連接330Ω的ESD保護(hù)電阻，其原理如圖3-5所示。
圖3-5 手動(dòng)強(qiáng)制按鈕電路圖
3.3.2 繼電器改進(jìn)電路
繼電器觸發(fā)電路如圖3-6 所示，其中RQ1為直流電磁繼電器，最小觸發(fā)電流約55mA，所以圖中用NPN三極管接成共射放大電路，起到驅(qū)動(dòng)的作用。為安全起見，單片機(jī)控制信號輸出采用6N137光電耦合器件進(jìn)行光電隔離。RQ1的3，5可接入220V市電，用做照明燈具開關(guān)，也可用做傳感器檢測模塊啟動(dòng)開關(guān)。
在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，把教室分為6個(gè)區(qū)域，故設(shè)計(jì)了6路繼電器輸出，采用AT89S51的PC端口P20，P21，P22，P23，P24，P25來驅(qū)動(dòng)，如前一節(jié)所述，I/O端口的拉電流和灌電流有限，而且繼電器線圈有很大的電感，會產(chǎn)生極高的反向感應(yīng)電壓，這對I/O引腳是致命的損壞，就算在外面加了續(xù)流二極管來保護(hù)，由于其二極管的導(dǎo)通延時(shí)的原因，根本無法抑制瞬間的高壓。因此設(shè)計(jì)了光渦來驅(qū)動(dòng)繼電器線圈，起到了與單片機(jī)I/O端口隔離的作用，也消除了強(qiáng)電回路對單片機(jī)系統(tǒng)的影響[14]。
圖3-6 繼電器驅(qū)動(dòng)電路
電路中，繼電器線圈兩端均反相并聯(lián)了一只二極管，它是用于保護(hù)集成塊的，不可省去，否則在繼電器由吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)為釋放時(shí)，由于電感的作用線圈上將產(chǎn)生較高的反電動(dòng)勢，極容易導(dǎo)致集成塊擊穿。并聯(lián)了二極管后，在繼電器由吸合變?yōu)獒尫诺乃查g，線圈將通過二極管形成短時(shí)間的續(xù)流回路，使線圈中的電流不致突變，從而避免了線圈中反電動(dòng)勢的產(chǎn)生，確保了集成塊的安全。
繼電器常安裝在電器設(shè)備的內(nèi)部，其工作狀態(tài)不直觀，本設(shè)計(jì)將其作如圖3-6改進(jìn)。在線圈兩端接發(fā)光二極管VD，當(dāng)控制電壓為正時(shí)，繼電器吸合，同時(shí)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，表明繼電器線圈已加上電源。發(fā)光二極管可裝在外殼顯眼之處。
3.4 人數(shù)顯示電路設(shè)計(jì)
由于教室的容量有限，故用兩位數(shù)碼管顯示人數(shù)，電路如圖3-7所示，圖中數(shù)碼管是共陰極的，與移位寄存器74LS164連接要加接200Ω的限流電阻，避免亮度過高造成數(shù)碼管使用壽命縮短。CLK接至P0.6，TXD接至P0.7，P0.6上升沿時(shí)P0.7發(fā)送一位數(shù)據(jù),依此類推，按照BCD 碼先發(fā)送高位后發(fā)送低位，可實(shí)現(xiàn)兩位顯示[15]。
圖3-7 人數(shù)顯示電路
3.5小結(jié)
根據(jù)上一章的總體方案設(shè)計(jì)，本章著重介紹了人數(shù)監(jiān)測模塊的硬件電路設(shè)計(jì)方法，并分別分析了其工作原理，要實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，還須編寫相應(yīng)的控制程序。
第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，以便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。本系統(tǒng)程序主要分為主程序、步進(jìn)電機(jī)控制子程序、顯示子程序等。
4.1 教室小系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)
當(dāng)環(huán)境自然光能滿足人眼所需最佳光照度時(shí)，不管教室是否有人，燈都不亮。當(dāng)自然光不能滿足要求時(shí)，則根據(jù)室內(nèi)外光照度和教室人數(shù)開啟相應(yīng)燈具。當(dāng)教室里的人都離開后，則自動(dòng)關(guān)閉燈具電源，實(shí)現(xiàn)教室燈光實(shí)時(shí)智能監(jiān)控的目的。房間層程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4-1所示，電路有2種工作狀態(tài)：自動(dòng)控制狀態(tài)和強(qiáng)制狀態(tài)。
1、自動(dòng)控制狀態(tài)
系統(tǒng)電路上電復(fù)位后，默認(rèn)工作在自動(dòng)控制狀態(tài)，程序運(yùn)行開始后首先對房間號進(jìn)行初始化，即讓數(shù)碼管顯示本房間房間號和人數(shù)為初值零，P2口清零，讓P2.7電機(jī)使能端為低電平，處于無效狀態(tài)，P2.0～P2.5控制照明燈具處于關(guān)閉狀態(tài)。如果有一個(gè)人進(jìn)入教室，人數(shù)監(jiān)測模塊熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到后，熱釋電紅外傳感器輸出電平信號，此信號經(jīng)過人數(shù)監(jiān)測模塊處理后，數(shù)碼顯示器顯示當(dāng)前的人數(shù)加1；同樣再有人進(jìn)入，則顯示2，3，……；若有人出教室，人數(shù)監(jiān)測模塊感應(yīng)到后，將顯示統(tǒng)計(jì)的人數(shù)自動(dòng)減1。當(dāng)系統(tǒng)電路統(tǒng)計(jì)的人數(shù)大于0(即教室內(nèi)有人)，然后開始照度檢測，先對靠門側(cè)進(jìn)行查詢，P1.0為“1”則啟動(dòng)0～2區(qū)傳感器，并調(diào)用電機(jī)控制子程序，控制熱釋電紅外傳感器檢測0～2區(qū)情況，據(jù)此控制相應(yīng)區(qū)域的照明開關(guān)，再查詢P1.1，若出現(xiàn)低電平就啟動(dòng)3～5區(qū)傳感器檢測，開始控制整個(gè)房間的照明開關(guān)。在此過程中時(shí)時(shí)將房間人員分布情況和人員總數(shù)輸入工作寄存器組，供棟層控制中心讀取該房間人員分布的情況和人員數(shù)，同時(shí)通過讀取棟層中調(diào)整房間的房間號（十六進(jìn)制代碼），執(zhí)行棟層整體協(xié)調(diào)命令，調(diào)用十六進(jìn)制—BCD碼轉(zhuǎn)換程序，再調(diào)用顯示子程序顯示出房間號。當(dāng)教室里的最后一個(gè)人離開后，延時(shí)30S，在延時(shí)期間指示燈不斷閃爍，蜂鳴器發(fā)出將要關(guān)燈的提示音，然后熄燈。此后，如果出現(xiàn)意外情況，假如從教室內(nèi)再有人出來，則蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，人數(shù)顯示數(shù)碼顯示E[16]。
2、強(qiáng)制工作狀態(tài)
在電路正常工作的情況下，當(dāng)管理員需要對教室進(jìn)行打掃，以保持教室的清潔衛(wèi)
圖4-1 主程序流程圖
生時(shí)，便可通過按下強(qiáng)制按鈕，使系統(tǒng)進(jìn)入強(qiáng)制狀態(tài)，就能對燈進(jìn)行強(qiáng)制開關(guān)的控制，通過該按鈕也能使電路切換回自動(dòng)控制狀態(tài)。在自控狀態(tài)或強(qiáng)制狀態(tài)下，電路的人數(shù)統(tǒng)計(jì)功能都可以正常進(jìn)行。
4.2 智能繼電器主程序設(shè)計(jì)
智能繼電器用來直接控制照明設(shè)備供電線路的開啟與關(guān)閉，它是一種執(zhí)行裝置。智能繼電器主要是通過接收和發(fā)送主機(jī)和按鈕的信息，完成開關(guān)燈的功能，并實(shí)現(xiàn)本地手動(dòng)功能。其主程序框圖如圖4-2所示。
圖4-2 繼電器主程序流程圖
4.3 手動(dòng)強(qiáng)制按鍵的主程序設(shè)計(jì)
手動(dòng)強(qiáng)制按鍵的功能相對簡單，硬件軟件設(shè)計(jì)也比較容易，其核心控制芯片AT89S51。
其主程序框圖如4-3所示。
圖4-3 手動(dòng)按鍵程序流程圖
4.4 手動(dòng)按鍵掃描子程序
采用CPU對按鍵進(jìn)行掃描的方式，對所有的按鍵進(jìn)行監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)有鍵按下，CPU通過程序識別，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)鍵的處理程序，實(shí)現(xiàn)該鍵功能。CPU檢測到有鍵按下時(shí)，先延時(shí)20ms去除抖動(dòng)，再次對按鍵進(jìn)行掃描，如果仍然檢測到有鍵按下，則進(jìn)入按鍵識別程序。
按鍵識別出來后，進(jìn)入按鍵的處理子程序。圖4-4為按鍵掃描子程序流程圖。
圖4-4 手動(dòng)按鍵掃描子程序流程圖
4.5 小結(jié)
本章介紹了房間層主程序，智能繼電器子程序設(shè)計(jì)，智 能按鍵子程序設(shè)計(jì)及按鍵掃描子程序設(shè)計(jì)思想及流程圖。
第5章 系統(tǒng)模塊驗(yàn)證調(diào)試
5.1 硬件模塊檢測
在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，從硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)幾乎是開發(fā)者針對本系統(tǒng)特點(diǎn)要求親自完成的。這樣雖然可以降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性，但是每個(gè)模塊的調(diào)試卻占去了總開發(fā)時(shí)間的決大部分。當(dāng)硬件設(shè)計(jì)從布線到焊接安裝完成之后，就開始進(jìn)入硬件調(diào)試階段，把調(diào)試分為以下幾步進(jìn)行（各模塊的實(shí)物圖見附錄4）：
1、檢查邏輯錯(cuò)誤
這類錯(cuò)誤往往由于加工制板過程中失誤錯(cuò)誤所造成的。主要包括錯(cuò)線、開路、短路。首先將制作的電路板認(rèn)真對照原理圖，看兩者是否一致。特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查各模塊的線路是否存在相互之間短路或與其它信號線路短路。必要時(shí)利用數(shù)字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。
2、檢查傳感器元件失效
造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：其中一個(gè)熱釋電紅外傳感器買來時(shí)就已壞了，無論如何調(diào)試都沒信號；還有熱釋電紅外傳感器是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞。采取檢查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯(cuò)誤。
3、排除電源故障
在上電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。由于電源引起的故障可能會導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果，所以要特別注意。電源短路產(chǎn)生的原因也很多，如電容的焊反、設(shè)計(jì)的失誤等，提前發(fā)現(xiàn)就可以減小損失。加電后檢查各插件上引腳的電位，首先檢查VCC與GND之間電位，若在5V～4．8V之間屬正常。若有高壓，聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí)，將會損壞仿真器等，有時(shí)會使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞[17]。
5.2 人數(shù)監(jiān)測模塊調(diào)試驗(yàn)證
按照如圖3-4所示電路原理圖進(jìn)行連線，檢查模塊電路線路是否正確。確認(rèn)無誤后接通電源，進(jìn)行模塊調(diào)試。用手作為傳感器的感應(yīng)對象，在傳感器的上方來回?cái)[動(dòng)，觀察其輸出信號的變化以確定最優(yōu)的手動(dòng)方向得出最大的輸出波形。
經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)，得到對應(yīng)于不同運(yùn)動(dòng)方向的輸出信號波形區(qū)別最大的方向，即可以認(rèn)為是敏感元件反向串聯(lián)的方向[18]如圖5-1所示。
圖5-1 傳感器反向串聯(lián)示意圖
由于輸出信號變化很快，因此只記錄了信號的波形。
確定好方向后，在該方向上，手?jǐn)[動(dòng)的幅度要大，速度快慢不一，同時(shí)觀察信號輸出波形，當(dāng)達(dá)到最好的觀察效果時(shí)，進(jìn)行記錄。當(dāng)人體在傳感器前不同方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出波形如圖5-2所示（由于輸出波形是變化的，而且變化的速度較快，拍照的效果不是很好）：
圖5-2信號輸出波形
從圖5-2波形圖中可以看出，前面對“雙元型”傳感器工作原理的分析是基本正確的。從輸出信號的波形可以看出，當(dāng)人體在傳感器前運(yùn)動(dòng)的方向不同時(shí)，輸出的信號波形也就不同，驗(yàn)證了人體運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)的原理是正確的，達(dá)到了人體監(jiān)測所需波形的要求，為下一步的方向判定提供了依據(jù)。
傳感器輸出信號經(jīng)過放大和濾波處理之后，根據(jù)輸出波形，檢測輸出的高電平，確定序列值為00100和01010，兩個(gè)序列值分別代表兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生的信號，通過數(shù)字邏輯電路對序列進(jìn)行檢測，達(dá)到計(jì)數(shù)的目的。
5.3 人數(shù)監(jiān)測模塊程序設(shè)計(jì)
1、序列檢測
傳感器的輸出信號經(jīng)過信號處理的出兩組數(shù)字邏輯：00100和01010，把得到的邏輯數(shù)字接入GW48實(shí)驗(yàn)箱的I/O接口，進(jìn)行序列檢測，其工作狀態(tài)圖如5-3所示：
圖5-3 序列檢測狀態(tài)機(jī)圖
2、加減計(jì)數(shù)設(shè)計(jì)
所設(shè)計(jì)十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器具有不依賴于時(shí)鐘而有效的清零信號，有兩路數(shù)據(jù)，一路進(jìn)行上升沿計(jì)數(shù)加，另一路進(jìn)行上升沿計(jì)數(shù)減。
計(jì)數(shù)器的RTL級電路如圖5-4所示：
圖5-4 計(jì)數(shù)器的RTL電路
5.4 模塊的仿真與測試
1、序列檢測設(shè)計(jì)
所設(shè)計(jì)的序列檢測時(shí)鐘信號其工作時(shí)序如圖5-5所示：
（1）TA信號為經(jīng)過比較器處理后的數(shù)字信號，時(shí)鐘信號頻率為數(shù)據(jù)信號的兩倍。
（2）復(fù)位信號高電平進(jìn)行復(fù)位，AD加計(jì)數(shù)和DD減計(jì)數(shù)清零。
（3）當(dāng)數(shù)據(jù)序列DATA為00100時(shí)DD輸出高電平；當(dāng)DATA為01010時(shí)AD輸出高電平。
圖5-5 序列檢測仿真圖
2、加減計(jì)數(shù)設(shè)計(jì)
所設(shè)計(jì)十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器具有不依賴于時(shí)鐘而有效的清零信號，其工作時(shí)序如圖5-6所示：
(1)當(dāng)RST為高電平，EN為低電平時(shí)，CQ輸出為0。即計(jì)數(shù)清零，并禁止計(jì)數(shù)。
(2)當(dāng)RST為低電平，EN為高電平時(shí)，每一個(gè)AD的上升沿后，CQ輸出加1，每一個(gè)DD的上升沿后，而CQ輸出減1，形成人數(shù)的統(tǒng)計(jì)。
(3)當(dāng)EN為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器保持原有的計(jì)數(shù)0，當(dāng)EN為高電平則繼續(xù)計(jì)數(shù)。
圖5-6 計(jì)數(shù)器工作時(shí)序
5.5 小結(jié)
通過FPGA實(shí)驗(yàn)板的測試，能夠達(dá)到預(yù)定人數(shù)統(tǒng)計(jì)目標(biāo)的要求。介紹了硬件調(diào)試方面的一般步驟和調(diào)試心得，得出了信號處理電路輸出的波形，經(jīng)過聯(lián)機(jī)調(diào)試，達(dá)到了人數(shù)監(jiān)測的預(yù)期效果。
總 結(jié)
本文研究了智能控制技術(shù)在照明控制中的應(yīng)用。介紹了智能照明的發(fā)展概況，并針對電力資源浪費(fèi)嚴(yán)重的問題，提出了研究智能照明控制系統(tǒng)的必要性。通過對雙元熱釋電紅外傳感器工作原理的分析，提出了一種室內(nèi)人數(shù)監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)方案，并設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的信號處理電路。通過聯(lián)機(jī)調(diào)試，達(dá)到了人數(shù)監(jiān)測模塊的預(yù)期效果。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，傳感器位置的選擇至關(guān)重要，決定著系統(tǒng)是否能正常工作和系統(tǒng)的精度，應(yīng)予以高度重視。
由于知識水平相當(dāng)有限，設(shè)計(jì)中還存在許多不足之處：
首先，設(shè)計(jì)未考慮2人并排入教室的情況，經(jīng)設(shè)計(jì)者長期觀察，如非有意，這種情況極少發(fā)生。并且通過合理安排紅外傳感器的位置，也可使該問題得到改善或解決。
其次，為了設(shè)計(jì)及演示的方便，假定教室只有一扇門。若考慮2扇門的情況下，只需再加上第2路同現(xiàn)有熱釋電紅外傳感器一樣的P2288-02型熱釋電紅外傳感器，利用CPU的冗余資源處理這路傳感器。
第三，需進(jìn)一步解決裝置的抗干擾問題以及產(chǎn)生的電磁干擾，有待研究該系統(tǒng)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化等技術(shù)規(guī)范與技術(shù)措施，使其具有開放性、可升級性。
智能照明控制技術(shù)要實(shí)現(xiàn)更高級的智能并非一件很容易的事情，國內(nèi)外從事智能照明控制十多年來，也只能算剛剛起步。要實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的智能控制與管理，它需要一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它不再是簡單地實(shí)現(xiàn)燈具的開啟和關(guān)閉，也不是僅僅調(diào)節(jié)光源的光通量輸出，它需要采集人們活動(dòng)場所的照度信息、溫度濕度信息等，根據(jù)人們此時(shí)此刻的活動(dòng)需求以及當(dāng)前電網(wǎng)電參數(shù)等諸多因素來綜合分析與計(jì)算 ，得出最優(yōu)化地調(diào)節(jié)光源光通量的輸出大小，從而滿足人們最佳的光環(huán)境需求，并通過圖形界面或聲音等設(shè)備提示人們了解自己的周邊環(huán)境。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制過程，不僅包括控制學(xué)科所研究領(lǐng)域，它還包括照明學(xué)、美術(shù)學(xué)、環(huán)境學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等眾多學(xué)科的交叉邊沿學(xué)科。
致 謝
在論文即將完成之際，我首先想感謝我的導(dǎo)師韓雪梅，感謝導(dǎo)師給了我一個(gè)參與項(xiàng)目的良好鍛煉機(jī)會，感謝她對本論文的選題、研究工作及論文撰寫過程中給我的悉心指導(dǎo)和鼓勵(lì)。
其次，我想感謝蔡波、李俊國老師，在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中，他們都給予了我很大的幫助和支持。
還有我在實(shí)驗(yàn)室一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們，感謝汪文科、王志強(qiáng)、楊敬國、何善亮、龍祺等同學(xué)，有了他們在生活和學(xué)習(xí)上對我的幫助，使我愉快的完成了本科階段的學(xué)習(xí)，這四年的生活會成為我一生中最難忘的時(shí)光。
最后，還要感謝我的家人，來自家庭的溫暖、關(guān)愛和支持，是我不斷前進(jìn)的動(dòng)力源泉。
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