智能小区弱电系统设计

智能小区弱电系统设计（精选十篇）

智能小区弱电系统设计 篇1

智能建筑是以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合,向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境[1]。智能化小区是指以先进、可靠的网络系统为基础设施,将住户和公共设施连接成网以实现住户及社区的生活设施、服务设施完全自动化的智能管理。下面结合佛山三水区某智能小区的设计,浅谈智能化小区弱电系统设计。

2 小区弱电系统的设计原则

住宅小区智能化系统设计应体现“以人为本”的原则,做到安全、舒适、方便。

2.1 设计应遵循的原则

一次性完成工程弱电系统的总体规划与设计,并按计划进行施工。系统设计应在技术上达到先进性和成熟性的统一,性能上应具有很高的安全性,可靠性。使用上应具有可维护性和可扩展性。具有较高的性价比。

2.2 设备选择应遵循的原则

集成化原则。应选择高度集成的设备,以便控制,管理和维护。

模块化原则。应在软、硬件上都采用商业化、通用化、模块结构的设备,使系统具有较强的扩展能力。

可靠性原则。所选设备应具备抵御环境影响的能力,工作稳定可靠,并能适应室内、外昼夜全天候工作。

3 智能化小区弱电系统的设计

住宅小区智能化系统由安全防范子系统、管理与监控子系统和信息网络子系统组成。其功能框图如图1所示[3]。

小区内的弱电工程主要由以下几个系统构成:可视对讲系统,信息通信系统,三网(电视,电话,宽带)合一,智能一卡通,安全防范系统,停车场管理系统,火灾自动报警及消防联动系统。下面主要介绍几个系统:

3.1 可视对讲系统

联网式楼宇对讲系统是小区弱电系统中投入最小,前景最好,性价比最高的系统。小区楼宇对讲联网系统是根据我国实行封闭式管理住宅小区的特点专门设计的产品。本小区采用的是YA-98型小区联网式对讲系统。该系统的配置为:管理中心机(1台),围墙机(若干台),门口主机(若干台),联网控制器(1台主机配1只),解码器(8部分机配1只),室内分机(若干部),视频放大器(7只解码器配1只),不间断主机电源(1台主机配1台),不间断可视分机电源(12部分机配1台),电控锁或电磁锁(1个单元配1把),自动闭门器(1个单元配1把)。管理中心机安装在小区管理中心室或保安室,管理人员或保安人员可以通过它呼叫小区内任意一用户、监控各单元门口状况,接收各单元门口机、可入口围墙机、各用户分机的呼叫,接收各分机的报警信号。围墙机安装在小区的各个总入口,是为了防止闲杂人员进入小区,访客可以在围墙机上呼叫住户。单元门口主机安装在各单元门口处,访客可以通过门口机呼叫住户与其通话,也能呼叫管理中心与其通话,并能实现管理中心,住户,访客三方通话。室内分机的功能主要有对讲开锁,防区报警,反呼叫三大功能。解码器安装在单元楼层之间,主要在单元主机与用户分机之间起到信号的转换、视频的分配,同时使各用户分机之间相互隔离。当有某用户分机出现故障时不会影响到其他住户分机的工作。联网控制器安装在每个单元内对应每台主机,对整个联网系统的对讲、视频、数据等信号进行区分、处理,对各单元之间的各类信号进行过滤、隔离、保护。视频放大器对整个联网系统内的视频信号进行中继、放大,使视频信号传输得更远,提高各分机视频信号的质量保证整个联网系统视频信号的稳定性。整个联网系统中所需的电源由专用电源箱供给,分为12V和18V两种。12V电源主要供给围墙机、单元主机、解码器、电控锁等设备使用。18V电源主要供给管理中心机、可视分机、视频放大器等设备使用。其系统接线图如图2、图3、图4所示:

3.2 信息通信系统

在室内构建独立的计算机内部网、电话通信网,统一出口,实现多分机内部通话,自动共享外线,有线电视网络支持双向数据节目。光纤到户,宽带网络可给用户提供:10Mbps、100Mbps至1Gbps的INTERNET接入。

3.3 三网合一

电信网、广播电视网和计算机通信网合一。现阶段因为其管理和一些技术细节的原因,实际上很难合一,设计上不必多考虑。

3.4 智能一卡通

实现整个智能化系统集成的各项功能,始终离不开一项贯穿始终的关键技术棗智能身份识别技术。通过该项技术可以实现严格意义上的小区“一卡通”智能管理和保安控制、家居安防预警等功能。住户凭一张授权的IC卡,可用于停车场收费、电子信报箱、电梯楼层控制、出入单元大堂。

3.5 安全防范系统

小区安全防范的三种基本手段:人防、物防和技防。其中人力防范和实体防范是古已有之的传统防范手段,它们是安全防范的基础,随着科学技术的不断进步,这些传统的防范手段也不断融入新科技的内容。技术防范的概念是在近代科学技术(最初是电子报警技术)用于安全防范领域并逐渐形成的一种独立防范手段的过程中所产生的一种新的防范概念。技术防范包含:监控、报警、巡更等系统。

a)周边防范系统。对小区的周边进行实时监测,同时采用闭路监控系统进行实时监控。在小区围墙上方采用主动红外线对射式探测器进行防范,若有不速之客非法入侵,将及时报警,通知安保中心及时处理。周边防范系统主要由前端探测器部分和主控部分组成。前端探测器部分:根据小区周界各段直线部分的长度,选择探测有效距离为40米或100米的主动式红外对射探测器N对,N个边界接口。主控部分:安保中心的报警控制主机与楼宇对讲系统共用1台管理机,通过接口与电脑连接。闭路监控系统由前端、后端和传输部分组成。前端主要由摄像机、镜头、云台、支架和护罩组成。后端由硬盘录像机、录像机、画面处理器、监视器、显示器、控制系统、电视墙和操作台组成。传输部分有视频线、控制线和电源线组成。其系统原理框图如图5所示[4]:

b)电子巡更系统。该系统主要由信息钮、巡查棒、通信座、系统管理软件四部分组成。系统结构框架如下:

其工作原理是在每个巡查点设一信息钮(它是一种无源的只有钮扣大小不锈钢封装的存贮设备),信息钮中贮存了巡查点的地理信息,巡查员手持不锈钢巡查棒,到达巡查点时只须用巡查棒轻轻一碰嵌在墙上(或树上或其它支撑物上)的信息钮,即把到达该巡查点的时间、地理位置等数据自动记录在巡查棒上,巡查员完成巡查后,把巡查棒插入通信座,将巡查员所有的巡查记录传送到计算机,系统管理软件立即显示出该巡查员巡查的路线、到达每个巡查点的时间和名称以及漏查的巡查点,并按照要求生成巡检报告。

3.6 停车场管理系统

停车场管理系统配置包括停车场控制器、远距离IC卡读感器、感应卡(有源卡和无源卡)、自动道闸、车辆感应器、地感线圈、通讯适配器、摄像机、MP4NET视频数字录像机、传输设备、停车场系统管理软件等。该系统的功能有:图像对比功能、常用卡管理、自动切换视频,进出场无冲突、实时监视功能、支持永久卡和临时卡的工作方式,自动识别,记录存储、防砸车功能、满位检测功能、支持脱机运行,网络中断或PC故障时,停车场系统工作正常、手动控制功能,停电时道闸能正常使用、系统自动维护,数据自动更新,自动检测复位、停车场控制器支持局域网网络通讯功能,可实现多个出入口的联网、各种事件查询功能,提供摄像的图片时间查询、强大的报表功能,能生成各类报表,并提供多功能数据检索、具有延时、过压、欠压自动保护。

3.7 火灾自动报警及消防联动系统

火灾自动报警与消防联动控制系统是整个小区消防系统的心脏,由它向消防设备、非消防设备发出控制信号,并做出对火灾确认后的处理单元。消防联动控制系统这一职能决定了它的工作可靠性,直接关系到初期火灾扑救的成败。根据小区建筑规模,结合《高层建筑设计防火规范》和《火灾自动报警系统设计规范》,应采用控制中心报警系统,即采用区域-集中报警,分散与集中相结合的联动控制方式。该系统的职责为:控制中心对探测回路进行巡测,当某一探测区域内着火,该处的探测器采集到现场信号,并立即把信号发回控制中心的控制器,控制器将此信号进行判断,若确认着火,控制器则向火灾现场发出声光报警信号和火灾应急广播,通过联动控制器向需要联动的消防设备发出执行信号,并切断非消防电源,消灭初期火灾。

4 注意问题

4.1 市场定位

智能小区是向住宅市场提借助智能化住宅产品,具有明显的市场特征。符合市场需求的智能住宅和智能园区,能大大增加住房卖点。因此在考虑智能园区智能化系统功能设置的时候,首先必须确定园区销售市场定位,解决向什么人卖什么样的住房问题。

4.2 功能限额

小区智能化绝不是技术越高越好、功能越全越好应该有一个功能极限。它是以满足园区功能和经济性的需求来设定的。小区智能是让高科技走进民居,让生活更美好,更重要的是要系统可靠性和经济性,要防止功能和质量过剩。

4.3 防止技术陷阱

小区智能化设计应牢牢回避风险,防止技术陷阱要采用成熟技术,不能采用大量的正在开发的产品。

4.4 开放性原则

设计的现场总结结构是开放性系统,系统集成的主要内容是解决不同系统产品间接口和协议的“标准化”,使它们之间达到“互操作性”。接口应当提供标准的数据接口、网络接口、系统和应用软件接口,实现与未来设备的更多互连和互操作,且能方便地融于全球网络中。

4.5 先进性

小区智能化系统应尽量采用先进技术产品设备,保证系统与后继先进技术产品衔接,保证系统功能的完善和可持续发展。

4.6 可靠性

系统的可靠性是第一位的。方案设计中计算机网络系统的安全性和涉及家庭的安防产品应充分考虑。

4.7 经济性

系统的经济性是一个必须考虑的重要因素[2]。

5 结束语

随着人们的生活水平不断提高,对小区的智能化服务要求必然是越来越高。智能化小区建设必须通过业主,设计院,系统集成商,施工单位密切配合。才能实现建设一套先进,严密,实用,性能稳定的弱电系统的最终目标。

参考文献

[1]《智能建筑设计标准》[S].GB/T50314-2006)

[2]网页:http://www.jdzj.com/diangong/article/2009-4-18/7555-1.htm

[3]王佳主编《建筑电工学》[M].北京:机械工业出版社.

小区物业智能收费系统的设计 篇2

] 随着改革开放的不断深入，市场经济体制的日益完善，物业管理在我国由兴起到发展，已经成为现代居民生活中不可缺少的服务行业。因此，开发一套小区物业管理系统软件成为很有必要的事情。经过分析，我们使用Microsoft公司的Visual Basic等开发工具，利用其提供的各种面向对象的开发工具，尤其是数据窗口这一能方便而简洁操纵数据库的智能化对象；首先在短时间内建立系统应用原型，然后，对初始原型系统进行需求迭代，不断修正和改进直到形成用户满意的可行系统。本文通过用VB 6.0编写小区物业管理系统，利用软件工程原理实现了小区收费信息管理的查询和打印模块。在系统实施中，论述了程序编写的技术方案，包括设计的主要思想及技术，并提出系统的测试报告，找到新系统运行中出现的问题，并提出了改进意见。另外，本系统中还有许多不足之处，留待以后的学习中不断完善。[正文] 前 言生活小区的物业管理是物业管理公司都必须切实面对的工作,但一直以来人们使用传统的人工方式管理,这种管理方式存在着许多缺点,如:效率低且较为烦琐,另外随着物业管理项目的增加,工作量也将大大增加,这必然增加物业管理者的工作量和劳动强度,这将给物业管理信息的查找、更新和维护都带来了很多困难。目前我国有相当一部分物业管理公司还停留在人工管理的基础上,这样的管理机制已经不能适应时代发展,其管理方法将浪费许多人力和物力。随着科学技术的不断提高,这种传统的手工管理方法必然被以计算机为基础的信息管理方法所取代。在软件技术的应用中,软件的开发技术,尤其是应用型软件产品的开发技术成了重中之重。不断开发适应用户需求、市场需要的新型软件产品,参与市场竞争,获取最大利润是全球信息企业追求的目标。《小区物业收费管理系统》正是一个非常实用的应用型软件产品,不谈它的经济利益,单说它的应用范围就是十分广泛的,每个小区都要涉及收费,尽可能的提高工作效率。计算机的作用就是辅助人们完成那些烦琐的体力劳动和脑力劳动,使人们从劳动中解脱出来, 物业管理系统作为计算机应用的一个分支,有着手工管理所无法比拟的优点,如:检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、寿命长、成本低等。这些优点能够极大地提高物业管理的效率。因此,开发一套能够为用户提供规范化的事务管理、充足的信息和快捷的查询手段的小区物业管理系统成为很有必要的事情。本文所设计的《小区物业收费管理系统》就是可以有效地管理小区的物业收费。学习计算机知识的目的在于更加准确、快捷的解决现实生活中的各种问题。只有不断的更新和完善自己的知识、在实践中积累经验,才能做出好的软件为社会服务,为使用者提供便利。第一章 绪论 1.1 系统的开发背景随着市场经济的发展和人们生活水平的提高，住宅小区已经成为人们安家置业的首选，几十万到几百万的小区住宅比比皆是。人们不但对住宅的本身的美观、质量要求越来越高，同时对物业小区的服务和管理也要求很高，诸如对小区的维修维护，甚至对各项投诉都要求小区管理者做的好，做的完善。这样要求小区管理者对物业管理进行宏观的和微观的细致管理，其中最好的办法是用计算机操作的小区物业管理系统来实现对小区物业的管理，这就为设计小区物业管理系统提供了市场需要。

小区智能监控系统设计初探 篇3

关键词:智能监控;系统设计

中图分类号:TP315 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 09-0000-01

Community Intelligent Control System Design

Liao Kai

(Wuhan University of Technology,Art and Design College,Wuhan430070,China)

Abstract:With the improvement of people's living standards,people living environment for their own safety have continuously put forward new demands,as computer technology and automatic control technology. Intelligent buildings have entered our daily lives,in this paper,the intelligent control system for the district made a preliminary study.

Keywords:Intelligent control;System

伴随着人们生活水平的提高,大家越来越重视其生命、财产等的安全。这样便给小区的管理提出了很大的挑战。近年来由于计算机技术和制动化控制技术的发展,智能视频监系统逐步的被应用到小区。视频监控系统能对小区内的住户和进出小区的行人车辆或其他异常情况进行实时监控,及时地把一切可能发生的或即将发生的案件和险情的图像资料传送到监控中心,使监控中心的值班员可以把这些危害和隐患扼制在萌芽状态,杜绝财产损失、确保人员生命安全,达到维护社会治安和防止破坏的作用。本文就小区智能监控系统设计作一些初步的探讨。

一、小区智能监控系统的组成

智能监控系统主要由摄像、報警、传输、控制、显示四个部分组成。电视监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分。它可以通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等)直接观看被监视场所的一切情况。一般情况下,前端视频采集设备的选配直接决定了监控质量的效果,特别是摄像机的清晰度及图像的还原度尤为重要。

摄像部分的主体是摄像机,其功能为观察、收集信息。摄像机的性能及其安装方式是决定系统质量的重要因素。目前光导管摄像机目前已被淘汰,由电荷耦合器件简称CCD摄像机所取代;前端摄像机抓拍到的图像信号通过视频线传输到控制室,然后进入硬盘录像机。一般闭路电视系统采用独立的稳压电源供电,以保证系统运行的安全性和稳定性。该部分包括:视频线、控制线、电源电缆等设备;主控部分主要是矩阵控制主机和嵌入式硬盘录像机。该部分用于系统整体运作的控制。包括设置系统参数,确定系统响应方式和响应时间,可选择的监视现场全部或部分的画面等功能;显示该部分是将现场摄像机拍摄到的图像显示出来,根据需要,可在画面上叠诸如日期、时间、摄像机编号、监视器编号等文字说明信息并对这些图像画面进行录像及处理。

二、小区智能监控系统的设计原则

(一)先进性:监控系统需采用国内外先进、成熟的技术和设备,及市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软件硬件产品。具有先进的设计思想和设计理念,及一定的超前性,不仅要满足到当前的实际需要,而且要考虑将来的发展需求。

(二)实用性:贯彻“实用、可靠、先进、经济”的思想,以应用为导向,推进管理;应充分考虑资源、环境和人等因素,以人为本,进行智能化设计,减少系统操作的复杂性,使用户最方便地实现各种功能。

(三)可靠性和可用性:系统的可靠性取决于设备的质量水平,专业名牌设备能保证设备的系统化及稳定性。这就要求设计人员必须站在用户立场,尽可能在一个系统中选用与原有设备同一品牌的设备,使产品性能得以充分体现,以提高系统的可靠性和使用寿命。同时,也要考虑系统的维护保养以及管理工作的方便和简要。

(四)开放性:系统设计应采用现有的国际工业标准、开放结构和开放用户接口,支持远程图像传输和远程控制,同时利于今后的扩展和升级。

(五)系统的弹性和扩容性:整个系统应具有扩展功能,系统的设计与实施应考虑到将来系统在容量和功能上可扩展的实际需要,保持长时间技术先进地位。

(六)兼容性:新系统应该跟原系统兼容,原系统的设备应尽可能的应用到新系统里去,而且满足新系统的要求。

三、小区智能监控应实现的系统功能及特点

监控技术随着计算机技术的快速发展,多媒体图像语音处理和通信技术的不断创新和提高,使得监控系统日趋完善和成熟。管理人员在足不出户的情况下,即可观察到所内的监控现场的情况,方便了日常的管理活动。上述摄像机的信号全部送至控制中心嵌入式硬盘录像机进行录像,并通过监视器进行画面监视。系统录像主机可独立工作,又可通过LAN网络进行工作。

要实现以上的功能,则现代智能化的监控系统需实现以下功能:

(一)图像化操作界面,人性图形化菜单会话界面,可使菜单更加美观易操作,更具人性化;

(二)WEB预览,在网络端通过IE浏览器访问DVR,下载web控件。通过web软件登录DVR后可在web端点击鼠标右键进行多画面预览监控;

(三)网络多画面预览多路图像经过画面分割芯片处理成一路图像压缩后网传。优点是可同时监视多路图像且占带宽较小;

(四)秒级精度录像查询红色框内显示的为录像查询时间的选择区域,最高可以精确到秒;

(五)日历查询,点击录像查询菜单中日历图标会精确地显示出时间;

(六)电子放大功能和两路同时回放,可随时查看部分和局部监控画面;

四、对智能小区监控系统的展望

近年来,由于人们生活水平和自身素质的提高以及信息化社会日益提高,导致了人们对住房需求的变革。从以往追求居住的物理空间和豪华的装修向着享受现代化精神内涵与浪漫生活情趣的方向发展。目前,人们足不出户已经实现了网络购物、网上医疗诊断、参观虚拟博物馆和图书馆等功能。将来,人们必然要求能对家里的环境可进行实施监控,因此我们判断,将来小区的智能化监控系统会逐步的深入到各个家庭,甚至可以实现于在数千里之外遥控家里的电器。

五、结语

为适应国家快速发展的形势,增强小区住宅建设的科技含量,集成国内外先进的监测、控制和布线产品设备,推出适合我国国情的住宅小区智能化治理系统必然会成为新小区设计发展的趋势。

参考文献:

[1]谢惊涛.小区综合自动化系统的研究与设计[D].南京理工大学,2005

智能化小区集成系统设计 篇4

在我国步入信息社会和强调知识经济的今天, 随着社会进步、科技发展以及人类对生产、生活环境要求的提高, 智能住宅小区建设必将在我国得到很快的发展。住宅小区如何利用智能技术为千百万居民建造一个温馨舒适的环境已成为建筑业关注的热点。建设部十分关心小区的智能化建设, 在全国已试点建设了许多示范小区, 正准备逐步完善、推广。

智能小区是面向二十一世纪的住宅小区, 是信息时代的产物。它通过一个高度集成的通信和计算机网络, 把小区的安防、物业、服务及公共设施连接起来, 实现智能化和最优化, 为住户营造一个自由、安全、舒适、温馨、方便的居家生活环境。

1.1 智能小区的主要功能

1.1.1 安全防范;住户内安防报警;小区安防报警

1.1.2 物业管理:

水表、电表、煤气表的自动抄表;房产事业管理及维修;小区车辆出入管理;小区特殊场所门禁。

1.1.3 信息网络服务。

网上购物、音乐欣赏、视频点播系统、网上借书、远程教育、证券交易、远程医疗、家庭办公、家庭保健、远程看护服务等。

1.2 小区智能系统的基本组成

智能小区是一个高科技的综合系统, 按功能可分为小区智能化系统 (含闭路电视监控、小区门禁、物业管理和无线对讲系统) 、住宅智能化系统 (含户内安防、住宅门禁对讲、家电远程控制和三表远程抄送系统) 、多媒体信息服务系统 (含家庭多媒体电脑、小区信息亭、电子公告牌等) 和有线电视系统。

2 小区智能化建设方面的社会需求

小区业主对该建筑小区的智能化与信息化提出较高的要求, 主要包括对小区用户实行人身财产安全及生活环境质量的管理, 实现保安智能化;对小区公用设施设备实行自动监测, 采用计算机进行集中监控, 实现设备运行管理智能化;将市话局光纤电缆引入小区, 为用户提供现代化的通信设施及通信手段, 实现通信智能化;为综合写字楼区与小区物业管理中心配置计算机局域网, 提供现代化的经营与办公环境, 以实现经营、办公系统智能化;为高档住宅区住户提供家庭娱乐, 证券投资, 网上信息浏览及网上购物的现代化手段与相关信息服务;小区内实现一卡通, 在物业管理中心进行综合信息集中管理、统一结算, 实现综合信息管理智能化。

3 智能集成系统的设计方案

“世纪王朝建筑小区智能化集成系统”全面实现对建筑小区内各种设备 (如:空调、供热、给排水、变配电、消防、防盗报警、出入口控制) 、通信系统、办公自动化系统等综合集成管理和控制, 实现现有及未来应用于建筑物内的各个子系统的集成。本系统的主要几个功能子系统简述如下。

3.1 保安监控应急系统

保安监控应急系统是一套保证智能小区长期安全稳定运转的系统, 系统是闭路监控系统、保安报警防盗系统、煤气泄漏报警系统、门禁系统、可视对讲系统及应急救援系统等科学的集成。系统将闭路监控、报警、门禁与对讲信息集中到控制管理中心的控制台进行集中操作, 构成智能化、自动化的控制系统, 综合防范和自保能力强、操作简便。当紧急情况发生时, 系统自动启动相关的应急救援功能, 利用高科技安全保护技术, 配合社会连动的应急求护系统, 筑起安全防线, 确保整个住宅小区的安全和秩序。

3.1.1 闭路监控系统

该系统是安全防范工程的重要组成部分, 其性能稳定对于整个系统至关重要。因此系统中所有图像信号产生、传输、显示、记录和控制设备均选用稳定可靠的高科技产品。前端采用美观、隐蔽的半球形摄像机, 充分发挥闭路监控系统的监视作用, 后端采用手动云台/镜头控制器及四、九、十六画面分割得到几乎不丢帧的压缩录像, 使画面记录具有更高的可靠性。

3.1.2 报警系统

该系统是安全技术防范工程中最有效的防范措施, 本系统主要是针对:大厦或住宅楼周边的双束红外报警监控;户与户之间的阳台公共区之间的双束红外报警监控;住宅楼住户内的瓦斯漏气报警监控;在住宅卧室和卫生间安装的紧急报警按钮 (当非法进入者进入室内或家中突发事件需紧急救援时按动) ;住宅小区值班室的紧急报警按钮。当报警触发时报警信号通过电话线传至控制管理中心的计算机, 启动相应的应急救援功能。

3.1.3 可视对讲系统

该系统是安全技术防范工程的有效保证和通讯手段。用户通过室内机与室外来访人员可视对讲, 如允许进入, 则通知值班室开门。值班室可通过管理机与用户进行信息交流反馈。本系统性能稳定, 子系统如出现短路或故障不影响整个系统运作, 图像清晰, 水平清晰度达420线并具有多种呼叫铃声。

3.1.4 应急求援系统

该系统存储小区保安监控各子系统可能发生的事件及应急处理方案。如收到某种报警信号, 立即将闭路监控显示屏幕切换到出事点及相关位置, 关闭或打开某些电子门锁, 电话通知保安人员到场, 并在需要时启动社会救援连动系统。系统将监控、报警、门禁、可视对讲等子系统集中进行统一控制与管理。门禁通过通讯转换器, 保安报警通过电话线和接收机汇总于多媒体应急指挥救援子系统集中操作、控制与管理, 实现整个大厦或小区的安全防范。

3.2 小区水、电、气集中抄表结算控制系统

该系统是以计算机网络为基础, 将一个区域内的水表 (冷水表/热水表) 、电表、煤气表通过采集器、主控机与计算机相连, 实现水、电、气抄表自动化, 排除人工抄表的人为误差;系统通过与银行联网, 可实现各种费用结算的自动化, 并提供电话查询、转帐及催款等功能;系统可随时对水、电、气的使用进行控制, 为小区电力负荷的控制、平衡和调整水电气的供应量提供科学依据, 对不能及时交费的住户, 可停止水电气的供应。系统的使用, 将提高小区物业管理的工作效率, 提升住宅小区智能化、现代化的形象。

3.3 网络信息服务系统

小区的综合网络是指小区内各功能子系统的终端设备与监控中心及外部信息源相连接的线路网络, 用于传递各系统的信息和控制信号, 为用户提供电话、计算机信息、物业管理、日常生活等服务。

系统采用光缆进入小区, 与小区的布线系统相连接, 保证了小区与外界信息高速、便捷的交流。小区各家庭装上一台多媒体计算机, 通过智能小区的综合网络, 即可与Internet以及其它话音、数据图像信息服务终端相连, 享受各类信息服务。

此外, 在小区适当位置, 还可设置信息亭和电子公告牌。在信息亭可以拨打电话, 也可以通过计算机查询信息。电子公告牌用于发布小区住户关注的重要信息。

小区监控中心用于对小区各功能子系统进行监控与管理, 也是小区对外界信息连接的枢纽。在小区控制中心内, 设有各类综合显示控制台以及与电信公网通信的设备。

小区网络信息服务系统是一项促进智能化小区加快进入信息社会的系统工程, 它充分利用计算机网络及信息技术, 改变小区住户旧有的生活、学习与工作方式, 提高了生活质量。

3.4 物业管理系统

小区用户人手一卡, 进出系统允许的各类门禁 (小区门禁、楼道门禁、住户房门、停车场等) , 到小区各公共设施 (保健所、康乐中心、商场、信息亭等) 持卡消费。写字楼用户与物业管理员工的IC卡还可作为考勤卡, 方便公司对员工的管理。小区用户在小区内的各项消费都可用各自的IC卡统一计费、结算, 可通过计算机或电话对各项费用进行查询。

小区的物业管理是运用先进和科学的方法与手段, 对小区建筑的环境、安全保卫、租赁业务、机电设备运行与维护实施一体化的专业管理, 向小区的使用者与承租户提供高效和完善的优质服务, 实现小区内人、财、物的科学管理。

摘要：首先概述现代住宅小区建设的概况, 随后以一个具体工程为例, 分析现代住宅小区智能化建设方面的社会需求, 并论述该小区智能化集成系统的功能设计方案。

关键词：智能化小区建设,智能化集成系统,设计

参考文献

[1]刘志辉.住宅小区智能化集成系统设计[J].成都计算机应用, 1999

智能小区弱电系统设计 篇5

本科学生毕业论文

基于图像的小区智能道闸系统设计 王国昌 信息与通信工程学院 电子信息工程 吴健辉

2013 年 4 月 28 日

摘要

针对车辆出入仍采用人工管理方式的场所，尤其是车辆出入频繁的住宅小区，设计了这一种基于图像的小区智能道闸管理系统。该系统以STC12C5A60S2单片机为整个系统的控制核心，采用车牌智能识别技术，分别对业主与非业主车辆进行智能管理，实现车主不停车出入小区的功能。该系统包括车牌信息采集触发模块、车牌智能识别模块、单片机控制模块、道闸电机驱动模块以及电源稳压模块，用多种传感器及其控制电路，实现小区道闸系统的智能识别车牌、自动开启、智能报警等功能。经多次实验证明，正常光照(100～80流明)条件下，对车牌的综合识别概率不低于99.5%。可以满足智能道闸对于车牌识别等应用要求，具有一定的理论与现实意义。整个系统的电路结构简单，可靠性能高，测试结果满足功能要求。

关键词

图像；单片机；住宅小区；智能道闸；系统设计

I

Abstract

Gas concentrations are more sensitive to the occasion, especially in the environment of harmful gases, designed and implemented a gas concentration detection car.The car frame made of strong materials, for the entire system of control STC12C5A60S2 microcontroller core, through the ambient gas concentration detection,determine the orientation of harmful gases, complete the hazardous gas detection and alarm.The car include Rd tracking circuit, the drive motor circuit, the gas concentration data acquisition circuit, a power regulator-circ-ut,and the buzzer circuit, a variety of sensor and control circuit, the car automatically hunt, intelligent detection and alarm function.After repeated experiments proved that the detection error of less than ± 10cm.To meet the smart car for the gas concentration detection applicat-ion requirements, some theoretical and practical significance.The whole system is a simple circuit structure, high reliability, the test results meet the functional requirements.Key words

Image;STC12C5A60S2;Residential quarter;Intelligent barrier;System design

II

目录

摘要............................................................................................................................................I Abstract...................................................................................................................................II 绪论.......................................................................................................................................1 1.1 引言............................................................................................................................3 1.2 道闸概述....................................................................................................................4 1.3 道闸的发展历史及现状............................................................................................4 1.4 论文研究内容及章节安排........................................................................................3 2 小区智能道闸系统总体设计及工作原理...........................................................................3

1.1 小区智能道闸管理系统实现的功能........................................................................3 1.2 小区智能道闸系统所需要的硬件设备....................................................................4 1.3 基于图像的小区智能道闸系统总体设计................................................................4 3 基于图像的智能道闸系统硬件结构设计...........................................................................5

3.1 智能道闸硬件的基本结构........................................................................................4 3.2 车牌信息采集触发模块............................................................................................5

3.2.1 触发模块的主要原理.....................................................................................5 3.2.2 触发模块的分析与论证.................................................................................6 3.3 车牌智能识别模块设计............................................................................................7

3.3.1 车牌识别模块的组成.....................................................................................7 3.3.2 车牌识别模块的主要原理.............................................................................7 3.3.3 车牌识别模块的分析与论证.........................................................................8 3.4 单片机控制模块........................................................................................................9

3.4.1 单片机控制模块.............................................................................................9 3.4.2 点阵显示模块...............................................................................................10 3.4.3 声光报警模块...............................................................................................11 3.5 道闸电机驱动模块..................................................................................................12

3.5.1 道闸电机驱动模块.......................................................................................12 3.5.2 道闸电机控制电路.......................................................................................13

3.6 电源稳压模块............................................................................................................9

2.6.1 电源稳压电路图.............................................................................................9 2.6.2 电源稳压结构分析.......................................................................................10 3.7 硬件原理图..............................................................................................................10 4 智能道闸实验平台与实验结果分析.................................................................................12

4.1 实验平台的设计......................................................................................................12 4.2 实验结果及分析......................................................................错误！未定义书签。5 总结与展望.........................................................................................................................14

5.1 总结..........................................................................................................................14 5.2 展望..........................................................................................................................14 致谢.........................................................................................................................................15 参考文献.................................................................................................................................16 附录.........................................................................................................错误！未定义书签。

基于图像的小区智能道闸系统设计 小车系统总体设计及工作原理

1.1 引言

随着经济的发展，汽车作为一种生活用品将越来越多地进入小区中，再加上原来的人工车辆公路管理方式和收费方式不仅占用了大量的人力、物力、财力；而且效率低下，容易产生错误，造成资源的极大浪费。因此，从某种程度上来说，以前的人工车辆管理方式和收费方式已经影响到了业主的生活质量和小区的形象。

幸运的是随着物联网的逐渐兴起，车主不停车出入小区或企业的智能道闸已经成为未来发展必然趋势。以单片机为核心的小区道闸智能控制系统，采用车牌智能识别技术实现业主不停车进出小区大门或车库，对非业主车辆进出小区实行报警提示，由门卫盘问、登记后放行。智能化的道闸控制系统对提升小区形象、不停车进入小区、方便业主出入、减少保安配置、降低物业管理成本、防盗等意义重大，而且对现有道闸进行一定改装，即可实现道闸智能化控制，市场潜力巨大。本课题的目的就是研究基于图像识别技术的智能道闸系统功能模型，并进行硬件系统的结构组成设计，同时完成软件系统的相关功能，所以本课题的研究意义重大。

1.2 道闸概述

道闸又称挡车器，最初从国外引进，英文名叫Barrier Gate，是专门用于道路上限制机动车行驶的通道出入口管理设备，现广泛应用于公路收费站、停车场、小区、企事业单位门口，来管理车辆的出入。电动道闸可单独通过遥控实现起落杆，也可以通过停车场管理系统（即IC刷卡管理系统）实行自动管理状态。根据道闸的使用场所，其闸杆可分为直杆、90度曲杆、180度折杆及栅栏等。

道闸由减速箱、电机、（或者采用液压）传动机构、平衡装置、机箱、闸杆支架、闸杆等部分组成。

随着汽车工业的不断发展及汽车数量的日益剧增，对道闸的需求量也越来越大，对道闸的性能也提出了更高的要求。如道闸一体化机芯、离合装置、智能防抬功能、遇阻返回装置、升温功能（确保在零下40度环境下使用）、抽风降温系统（及时降低电机温度）、自动离合装置、防撞脱杆装置等。杆的起落速度从0.8秒到6秒不等。杆子长度

基于图像的小区智能道闸系统设计

0-10米。栅栏道闸国内龙盛栅栏最长6.5米。

道闸已越来越向高科技方面发展，以适应市场对产品的需求。

1.3 道闸的发展历史及现状

随着汽车业的发展，实现对小区和企业车辆进行现代化的管理已经成为一个热门的研究课题。

为了解决这一课题所要求达到的自动性、实时性、高效性和准确性等方面问题。在国际上，从上个世纪50年代开始，研究人员就开始研制各种各样的实时车辆智能管理系统。而国内对实时车辆的智能管理系统的研究还处于起步阶段，与国际上的先进国家相比还有很大差距，但就在近二十年还是取得了一定的研究成果。例如丹东东方测控技术有限公司研制的车辆智能管理系统，运用人工智能、模糊识别等方法从车辆图像中提取牌照图像，实时识别为文字和数字号码，存入数据库，节约存储空间、查找方便，真正实现了车辆的文档化管理。使得系统具有减少人为的干预，车辆通过速度快、记录准确、节省人力的优点。

此外，杭州友通科技有限公司的车牌自动识别系统在传统监控技术的基础上，引入数字摄像技术和计算机信息管理技术，采用先进的图像处理、模式识别和人工智能技术，通过对车辆图像的采集和处理，获得车辆的数字化信息，再引入先进的网络数据库技术，从而达到更高的智能化管理水平。

1.4 论文研究内容及章节安排

论文主要通过介绍车牌信息采集触发模块、车牌智能识别模块、单片机控制模块、道闸电机驱动模块、电源稳压模块以及分析论证，最终搭建一个基于图像的小区智能道闸系统。

论文的章节安排如下：

第一章 绪论：阐述小区智能道闸系统这一课题的研究背景及意义、发展历史及现状，以及论文章节安排。

第二章 系统总体设计及工作原理：介绍系统的设计思路、所要实现的功能，以及所需要的硬件设备。

基于图像的小区智能道闸系统设计

第三章 硬件结构设计：介绍各个模块的设计与实现。

第四章 实验平台与实验结果分析：介绍系统的各个模块的测试结果与分析。第五章 总结与展望：介绍系统的设计过程中的遇到的问题和获得的结论，以及对系统进一步设计的意见和展望。小区智能道闸系统总体设计及工作原理

2.1 小区智能道闸管理系统实现的功能

按照系统的预期功能，系统设计成以单片机为控制核心，包含压强传感模块、车牌识别模块、点阵显示模块、声光报警模块、道闸驱动模块以及电源模块的智能道闸系统，从而实现业主不停车进出小区大门或车库，对非业主车辆进出小区实行报警提示，由门卫盘问、登记后放行等功能。

系统的整个运行流程如下：（1）车辆进入：

①车辆驶入车牌摄像机抓拍区域，触发地感线圈，压强传感模块传递信息给车牌识别系统，记录驶入时间。

②车牌识别系统自动抓拍车辆的特写图像，并识别出车牌识号，然后通过检索数据库得出车辆类别(内部车和临时车等)。

③在软件界面显示该车的相关信息。

④单片机触发点阵显示模块和声光报警模块，LED屏显示相关信息，语音播放识别出来的车牌，欢迎光临等提示语。

⑤同时触发道闸电机驱动模块，闸机放行，并记下车辆进入时间。车辆越过进口，驶入小区内，道闸自动放下。

整个过程自动完成，车辆一直处于行驶状态，而且无须工作人员干预。（2）车辆离开：

①车辆驶入车牌摄像机抓拍区域，触发地感线圈，压强传感模块传递信息给车牌识别系统。

②车牌识别系统自动抓拍车辆的的图像并识别出车牌号，然后通过检索数据库得出车辆类别(内部车和临时车等)。

基于图像的小区智能道闸系统设计

③在软件界面显示该车的相关信息。

④若为非业主车辆，系统自动计算收费金额，同时单片机触发点阵显示模块和声光报警模块，LED屏显示相关收费金额，语音播放收费金额。工作人员收费后，触发道闸驱动模块和声光报警模块，闸机自动启竿放行，语音播放祝您一路顺风等提示语。

⑤若为业主车辆，闸机自动启竿放，电脑调出该车入场时的抓拍图像，入场时间等。如果车辆被列入黑名单，不管是临时还是固定车辆，闸机不会打开，同时系统都会发出报警信号，通知工作人员注意。

⑥车辆越过道闸，离开停车场或小区，触发压强感应模块，系统记下车辆离开时间。

2.2 小区智能道闸系统所需要的硬件设备

小车系统共有5大模块，分别是车牌信息采集触发模块、车牌智能识别模块、车牌信息核对模块、STC12C5A60S2单片机控制模块、道闸电机驱动模块、电源稳压模块。

系统结构框图如图1-1所示。

车牌信息采集触发模块车牌智能识别模块声光报警模块单片机控制模块EEPROM车牌核对模块电源稳压模块道闸电机驱动模块 图 1-1 智能道闸管理系统结构框图

2.3 基于图像的小区智能道闸系统总体设计

基于图像的小区智能道闸系统设计 基于图像的智能道闸系统硬件结构设计

3.1 智能道闸硬件的基本结构

道闸系统的结构主要分为以下几个部分：

1、车牌信息采集触发模块，用于探测黑线的位置，由若干个光电管组成，通过反射红外线的变化判断黑线的有无。

2、车牌智能识别模块，3、单片机模块，单片机的选用可以根据个人情况自行选择，对于本文介绍的智能道闸来说一般的51单片机已经足够。点阵显示模块；声光报警模块，通过单片机给蜂鸣器高电平来使蜂鸣器报警。

4、道闸电机驱动模块，由于单片机输出的电流有限，无法直接驱动电机进行工作，因此需要通过专用的电路进行驱动，只要单片机给出相应的控制信号，便可控制电机工作，本文以较为常用的H桥驱动芯片L298N为例[9]。

5、电源模块，由于小车采用电池供电，因此合理的设计一个电源模块是小车稳定运行的前提。

3.2 车牌信息采集触发模块

3.2.1 触发模块的主要原理 3.2.2 触发模块的分析与论证

基于图像的小区智能道闸系统设计

3.3 车牌智能识别模块设计

3.3.1 车牌识别模块的组成 3.3.2 车牌识别模块的主要原理 3.3.1 车牌识别模块的分析与论证

3.4 单片机控制模块

单片机是道闸系统的控制中心，单片机最小系统的合理设计是道闸平稳运行的前提，如图2-2所示，为51单片机的最小系统参考电路图。

51单片机最小系统由以下几个部分组成：

1、晶振电路，单片机要想工作必须有一个外部的时钟源，这个时钟源由外部晶振产生，具体电路为图中的X1、C3、C4，在做电路板时应注意晶振和电容要靠近18脚和19脚放置。

2、复位电路，RST（9）脚上只要有持续两个机器周期以上的高电平就能使单片机复位，因此上电复位的原理就是利用电容充电的一段时间将复位脚拉至高电平，使单片机完成复位，C1可以选用104或105之类的瓷片电容，R1在电容充电结束后将复位脚拉至低电平，保证单片机正常工作[10]。

3.4.1 单片机控制模块

单片机电路图如图2-2所示：

基于图像的小区智能道闸系统设计

图 2-2 单片机核心板管脚图

3.4.2 点阵显示模块 3.4.3 声光报警模块

3.5 道闸电机驱动模块

3.5.1 道闸电机驱动模块

由于单片机的驱动能力不足，无法驱动像电机这样的大功率外部器件，因此必须外加驱动电路。

本设计采用最常用的L298N驱动电路，一片L298可以同时驱动两路直流电机和一路两相步进电机。该系统中直流电机控制电路的原理图如图2-4所示。直流电动机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。

基于图像的小区智能道闸系统设计

电动机两端加正向电压，可以实现电动机的正转制动。电动机两端加反向电压，可以实现电动机的反转制动。电动机两端加不同电压，可以实现电动机的转速不同，实现小车的转向控制[16]。

3.5.2 道闸电机控制电路

由于单片机的驱动能力不足，无法驱动像电机这样的大功率外部器件，因此必须外加驱动电路。

本设计采用最常用的L298N驱动电路，一片L298可以同时驱动两路直流电机和一路两相步进电机。该系统中直流电机控制电路的原理图如图2-4所示。直流电动机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。

电动机两端加正向电压，可以实现电动机的正转制动。电动机两端加反向电压，可以实现电动机的反转制动。电动机两端加不同电压，可以实现电动机的转速不同，实现小车的转向控制[16]。

2.5.2 直流电机控制电路

基于图像的小区智能道闸系统设计

图 2-4 直流电机控制模块L298N电路

L298N电路图的说明：

1）电路图中有两个电源，一路为 L298 工作需要的 5V 电源 VCC，一路为驱动电机用的电池电源 VSS。

2）1 脚和 15 脚有的电路在中间串接大功率电阻，可以不加。

3）图5中连接了两路电机，P2 和 P5 是一一对应关系，如果只驱动一路电机可以连接对应的12或者34脚[17]。

4）八个续流二极管是为了消除电机转动时的尖峰电压保护电机而设计，简化电路时可以不加。

5）6 脚和 11 脚为两路电机通道的使能开关，高电平使能，所以可以直接接高电平，也可以交由单片机控制。

3.6 电源稳压模块

3.6.1 电源稳压电路图

电源稳压模块的原理图如图2-5所示：

图 2-5 电源稳压模块LM7805、LM7806电路

基于图像的小区智能道闸系统设计

3.6.2 电源稳压结构分析

电源稳压模块主要使用在机器人走迷宫、灭火等项目，可使电池的输出电压稳定在一个恒定的值，以保证机器人行走过程中的一致性。

电源是整个系统稳定工作的前提，因此必须有一个合理的电源设计，对于小车来说电源。

设计注意两点：

1、与一般的稳压电源不同，小车的电池电压一般在6-8V左右，还要考虑在电池损耗的情况下电压的降低，因此常用的78系列稳压芯片不再能够满足要求，因此必须采用低压差的稳压芯片，在本文中以较为常见的LM339AN为例[18]。

2、单片机必须与大电流器件分开供电，避免大电流器件对单片机造成干扰，影响单片机的稳定运行。采用两路供电，这样可以使用其中一路单独为单片机，指示灯等供电。另外一路提供L298N的电压，L298N的驱动电压由电池不经任何处理直接给出。

三端稳压LM7806来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格低廉[19]。

3.7 硬件原理图

毒气检测小车的整体原理图如图2-

6、图2-7所示：

由于版面限制，把整个原理图分为系统原理图和循迹电路图两部分。循迹电路图中有循迹模块的内容，而系统原理图中包括了STC12C5A60S2单片机电路、L298N驱动电机、LM7805和LM7806稳压电路、MQ-5煤气检测模块、蜂鸣器模块。

图 2-6 系统原理图电路循迹部分电路

基于图像的小区智能道闸系统设计

图 2-7 系统原理图

基于图像的小区智能道闸系统设计 智能道闸实验平台与实验结果分析

4.1 实验平台的设计

4.2 实验结果及分析

软件部分的程序用C语言编制程序来实现设计的控制算法。

本设计中小车的智能化是由小车自主行驶、自动循迹体现的。其过程为起初小车沿直线行驶，行驶过程中通过循迹模块中红外传感器检测黑色路径，如果黑色路径是直线，小车沿着直线行径；如果黑色路径发生了转弯的话，小车将沿着黑色路径转弯，直到黑色路径为直线时再沿直线行驶。

主程序如下：

TMOD=0x10表示定时器1工作方式，TH1=(65536-1000)/256，TL1=(65536-1000)%256表示定时器初值，ET1=1表示开定时器1中断，TR1=1开始计数，IT1=1外部中断开，EA=1开总中断，while内循环循迹函数。

单片机通过L298N电机驱动小车马达来实现小车的前进与停止，前进与停止的程序如下：

P10、P12、P14、P16分别对应着单片机的P1.0、P1.2、P1.4、P1.6引脚，通过控制着四个引脚的高低电平来控制马达。

智能小车通过循迹模块中红外线传感器来判断黑线的存在，并沿着黑线行走。循迹的函数如下：

循迹模块通过5个红外传感器来判断黑线的方位，并通过单片机对于驱动电机的控制来使小车改变方位[23]。

主程序流程图如图3-1所示：

基于图像的小区智能道闸系统设计

图 3-1 主程序流程图

中断服务程序流程图如图3-2所示：

基于图像的小区智能道闸系统设计

图 3-2 中断服务程序流程图

中断服务程序中，如果毒气检测模块检测到毒气浓度超标，则返回一个高电平，蜂鸣器报警。总结与展望

5.1 总结

本文设计的智能小车直流电机调速系统通过检测到电动机的实际转速，形成闭环控制，对其转速进行调节。如果要在系统中进一步增强自动调速的功能，可以引入神经网络等算法对直流电机转速进行调节和精确的校正这些算法。能使小车功能完善，灵活性强,智能化程度高，具有可移动性、轻便性、易操作性和适应性等特点，适用于现代智能化各种环境。

如果能够在检测到煤气浓度数值后通过无线通信方式返回值至上端机上更好。

5.2 展望

基于图像的小区智能道闸系统设计

致谢

本文是在吴建辉博士精心指导和大力支持下完成的。吴博士严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。同时，在此次毕业设计过程中我也学到了许多了关于单片机方面的知识，实验技能有了很大的提高。

另外，我还要特别感谢学长们对我实验以及论文写作的指导，他们为我完成这篇论文提供了巨大的帮助。还要感谢，周贺贺同学对我的无私帮助，使我得以顺利完成论文。

最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢。

基于图像的小区智能道闸系统设计

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智能测控系统控制系统的软件设计 篇6

关键词：单片机；PID调节；温度传感器；数码管显示；越限报警

【中图分类号】 TP302 【文献标识码】 B【文章编号】 1671-1297（2012）09-0224-01

整个温控系统是在程序的控制下工作的，控制系统工作由实时检测（采样）、实时决策（PID控制运算）和实时控制（对加热丝通断的控制）三部分组成。因此，应用程序包括数据采集、PID运算以及输出控制三部分主干程序，这些工作有的安排在主程序中，有的安排在中断服务程序中完成。由LED数码管显示温度值，采用动态扫描的方式在主程序和定时采样等待时都可以插入显示子程序。

一 PID控制算法

在单片机应用系统中，可采用的控制算法很多，但是最常用的仍是数字PID（比例-积分-微分）算法。最优化理论可以证明，PID控制能满足相当多的工業对象的控制要求。PID调节是根据实际测量值与设定值的偏差， 按比例-积分-微分的函数关系进行运算，其运算结果用以输出控制。单片机数字控制器实现PID运算，是按照一定的算法编制相应的程序来完成的。

实现计算机的PID控制器的算法是先根据连续系统的设计方法，得到模拟调节PID的调节规律（这个调节规律可以是微分方程表示的，也可以是用传递函数的形式表示），然后把它离散化，变成适合于计算机的差分方程的形式。

以温度检测和控制为例，用微分方程表示的PID调节规律的、实现模拟PID调节的理想算式为：

式（1.1）

PID控制也称为比例-积分-微分控制。其中的比例项用于纠正偏差；积分项用于消除系统的稳态误差；微分项用于减小系统的超调量，增加系统的稳定性。PID控制器的性能就取决于Kp、Ti和Td这三个参数。设计和调试的任务就是决定这三个参数。

对式（1.1）两边进行拉氏变换可以得到PID调节器的传递函数为

式（1.2）

式（1.2）中U（s）和E（s）分别为u和e的拉氏变换。

式（1.1）中，e（t）=w（t）-y（t）是给定值与输出之间的差，称为误差或偏差，它是PID控制器的输入信号。u（t）为调节器的输出信号，即传给被控对象的操作量，因为计算机的控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值来计算控制量，因此，在计算机控制系统中，要想在计算机上实现PID调节规律，需要将连续系统的微分方程式化成离散形式，由描述离散系统的差分方程来代替。

增量型算法和位置型算法相比，具有以下优点：

（1）增量型算法不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关，计算误差或计算精度问题对控制量的计算影响较小。而位置型算法要用到过去的误差累加值，容易产生大的累加误差。

（2）增量型算法得出的是控制量的增量，输出误差小，必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作。

（3）采用增量型算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。但是，当被控对象需要的是控制变量的绝对值，而不是其增量时，可以采用增量式算法，控制量输出采用位置式输出形式。

二 软件的总体设计

系统的操作过程和工作过程在程序的设计过程中起着很重要的指导作用，因此，在软件设计之前应首先分析系统的工作流程。

系统的工作流程

系统在上电复位后先处于停止加热状态，这时可以用8421BCD拨码盘设定预制温度，显示器显示设定温度；温度设定好后就可以启动系统正常工作了。温度检测系统即数字温度传感器DS18B20不断定时检测当前温度，并送往显示器显示，达到设定值后停止加热并且显示当前值；当温度下降到下限值（比设定温度值低5℃）时再启动加热。这样不断地重复上述过程，使温度保持在设定的温度范围之内。启动后不能再修改预制温度，必须按复位键回到停止加热状态再重新设定预制温度值。

1.功能模块

根据对上面工作流程的分析，系统软件可以分为以下几个功能模块：

①温度设定模块：进行温度设定。

②温度检测模块：利用数字温度传感器DS18B20完成温度的自动检测。

③温度显示模块：显示设定温度值和当前温度值。

④温度控制模块：根据检测到的温度，利用PID控制加热丝的工作与否。

⑤越限报警模块：当前温度值越限时报警。

2.主程序

主程序完成的功能是：控制整个系统工作，进行温度值设定、温度检测、温度显示、越限报警等，启动DS18B20测量温度，将测量值与设定值进行比较，然后进行自动控制。主程序开始时，先进行初始化（RAM及口地址分配见表1.1），然后进行自检，自检时让所有的二极管和数码管都亮，以便检查其是否正常。然后启动DS18B20检测温度，调取读温度子程序，经单片机转换后送显示。再调比较子程序。当测量值大于设定值上限时，相应的报警标志位置“1”，并关闭加热；当测量值小于设定值下限时，相应的报警标志位置“1”，并启动加热；当测量值在设定值的范围内时，相应的报警标志位置“0”，并且保持。然后，检测报警标志位，若有报警，就转相应的执行程序；若无报警，就返回继续读数、显示、控制等。

参考文献

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[4] 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社，1990年

智能联网型小区对讲系统设计 篇7

近年来, 经历十几年的发展, 楼宇对讲系统已由最初单户型、单元型发展到现的在总线联网型。联网型楼宇可视对讲系统主要针对小区的出入口和单元梯口进行防护, 采用联网方式, 在可视化的基础上, 实现住户与管理中心、小区入口的三方通话。

2 需求分析

项目小区由6幢住宅楼组成, 共18个单元梯口, 216户住户。整个小区外围均有围墙。

2.1 系统选用

本小区为智能化小区, 实行封闭式管理, 楼宇可视对讲是占小区智能化系统投资较大的系统, 本方案选用设备的定位为国内中高档产品。

2.2 系统的配置需求

(1) 管理中心:在管理中心安装一台中心管理机, 中心管理机通过电缆线与其门口机连接。可以完成用户、中心双方的互相呼叫、通话功能。 (2) 楼栋单元门口:在每个楼栋单元门口安装一台带摄像机头的访客对讲门口机, 带有开锁功能。并且用户既可以监测该门口的情况, 也可以和管理中心直接通话。 (3) 用户室内机:在每个用户住宅内安装一个带监视器功能的用户室内机, 此机有多种功能, 不但能开门锁, 还能直接呼叫管理中心。中心亦可主动呼叫住户。

2.3 系统布线

系统采用总线联网方式, 即管理中心到单元梯口机为一级总线, 单元梯间为二级总线。为便于布线, 整个小区考虑采用多条总线进行通讯。

3 系统设计

3.1 系统组成

根据系统建设构想, 可视对讲系统针对小区单元梯口、住户及控制中心进行设计, 系统采用联网方式, 由保安人员及住户对访客身份进行验证, 系统在实现可视化的基础上, 建立从控制中心、出入口、到住家之间的网络式防范体系。系统在保证对出入口、住家管理的同时, 实现住户与管理中心之间、住户与住户之间的信息传递。联网型可视对讲系统由管理中心、梯口、梯间、户内四个部分组成, 其系统结构如下图1所示。

3.2 管理中心

在小区的管理中心安装一台管理中心机, 可与小区内任一区口机、梯口机、室内分机实现呼叫对讲, 帮助访客与住户打开梯口及区口的门锁, 并监看梯口及区口情况。管理中心设置1台集线器, 可实现总线扩展功能, 最多可扩展7条总线, 每条总线通讯距离可达800m。根据本小区的情况, 为方便工程施工, 我们将小区划分为3个片区, 由中心引出3条联网总线。

3.3 梯口部分

梯口部分包括联网控制器、梯口机、梯口机选择器、门锁及闭门器等。在每个单元梯口弱电箱内安装一台联网控制器, 其功能包括地址解释、选择当前需要的楼道口、连接一、二级总线、信息缓存和通讯等功能, 实现逻辑地址与楼宇门牌编号的统一。在单元门口安装一台梯口机, 住户及访客可通过梯口机实现呼叫住户、呼叫中心、密码 (ID卡) 开锁等功能。

3.4梯间

梯间设备包括分支保护器, 分支保护器按连接主机数量的不同可分为二分支保护器、三分支保护器及四分支保护器。分支保护器采取户户隔离的措施:电源线用电热保护装置 (PTC) 进行隔离, 信号线采用光偶隔离, 音频线采用继电器隔离。使得某户分机线短路时系统得到隔离和保护, 从而不影响整个系统正常工作。

3.5 户内

在小区每户住家设置可视住户室内机, 有访客呼叫时, 住户通过室内机的显示屏对访客进行观察, 并决定是否与其通话及允许其进入住宅楼。

3.6 传输网络

对于智能住宅系统, 系统的线材配置、布线、接线是否合理正确, 直接决定工程的质量。信号传输采用6~8芯屏蔽软线作为系统的信号总线, 可实现系统呼叫选通, 语音对讲以及遥控开锁等。主干视频线路采用SYV-75-3以上的传输视频图像信号, 保证高质量的图像信号, 当传输距离超过视频线所能传输的有效距离时, 需要对视频传输信号进行放大、延长传输距离处理。

4 系统供电及防雷接地

(1) 中心设备供电。系统管理中心主机设置在中心, 采用18V电源单独供电, 配置电源箱, 内置变压器、充电器及可充电电池。市电正常情况下, 市电经过变压器为系统供电, 同时充电器对充电电池进行电源补给;掉电后, 系统自动切换至后备电池供电, 保证停电时的使用。 (2) 梯间设备供电。考虑到单元门口机要连接电控锁, 而电控锁开门时要求的瞬间电压较大, 因此梯口机采用单独供电方式进行供电 (单独配置一台18V电源) , 并在电源内配置有18V/4AH蓄电池, 在小区停电的情况下, 系统仍能保证正常运行。电源安装在梯口弱电箱内。 (3) 户内设备供电。本系统采取每12户配置一个电源的方案, 并在电源内配置有18V/4AH蓄电池, 在小区停电的情况下, 系统仍能保证正常运行。 (4) 防雷接地。联网控制器内有防雷保护装置, 以防止挂接在总线上的设备受雷击破坏。梯间设备箱金属外壳接PE线接地。总线屏蔽线在控制中心采用单点接地方式。

5 系统功能

(1) 可视对讲、开锁。 (2) 监视。 (3) 定时功能。 (4) 展示功能。 (5) 备用电源应急功能。

6 结语

智能小区弱电系统设计 篇8

目前国内对智能小区的研究主要针对物业管理智能信息化、通信技术、控制技术、综合社区信息服务几个方面的研究, 但针对电力智能小区的系统研究相对较少。

本文将在电力传统业务的基础上, 深化互动服务的理念, 并应用到智能小区的系统建设中, 提出一套完整的基于电力互动服务的智能小区的解决方案以满足客户对供电服务的多样化、个性化、互动化的需求, 不断提高电网企业的服务质量和服务水平。

1 总体架构

智能小区建设将以电力光纤通信网络为基础, 结合电网企业现有的业务应用系统, 构建智能互动感知综合服务平台, 实现电力公司与用户的双向互动, 全面提高电力公司的服务品质。建设内容涵盖电力光纤入户、用电信息采集、智能用电双向互动服务、智能家居、低压配电自动化、电动汽车充换电服务、分布式电源接入、增值服务系统等。

1.1 电力光纤入户

电力光纤入户充分利用小区电力低压电缆通道资源, 采用光纤和复合低压电缆相结合, 基于EPON光网络技术的ONU、OLT、光分路器等设备的PFTTH组网方式构建智能小区光纤通信网络, 实现电力光纤到户, 为智能小区建设提供通信基础。

1.2 用电信息采集

智能小区用电信息采集建设根据“全覆盖、全采集、全费控”的建设目标进行建设。小区内全部电力用户均需安装智能电表, 并部分通过电力光纤通道建设光纤到表, 采集器通过RS485通信采集电表数据后直接通过光纤信道上传到主站, 为智能小区电力互动化服务提供数据支撑。

1.3 智能用电双向互动服务

通过用电服务自助终端、智能交互终端及电脑、电话、手机等终端设备, 以营销业务应用系统、电力GPMS生产系统和用电信息采集系统为支撑, 利用国家电网95598互动网站构建智能用电互动服务系统, 实现电网与客户的双向互动。根据客户的定制需求, 为客户提供包括用电信息查询、在线业务受理、缴费查询、故障报修、故障维护服务、电力公告、电力信息推送等各类电力业务服务。

1.4 智能家居

智能小区的智能家居建设, 通过智能网关、智能插座和各种智能控制设备, 构架了一套智能家庭控制的系统解决方案, 同时智能家居系统不仅具备传统的家电智能控制功能, 还可通过智能插座和智能网关即时采集各类用电设备的信息, 实现家庭能耗分析功能, 为用户的需求侧响应提供数据支持, 进一步拓展了与电力企业的双向互动。

1.5 低压配电自动化

结合小区建设的低压配电柜和动力箱的实际情况, 通过加装PLC设备采集小区低压配电系统各回路断路器的开关和报警触点信号, 最终发送至感知互动综合服务系统, 系统将处理后的数据进行图形化显示, 实现低压配电系统的故障显示、报警及快速定位等功能。

1.6 电动汽车充换电服务

在小区建设电动汽车充电桩、电动汽车换电服务网点, 并通过感知互动综合服务系统平台与电动汽车充换电服务系统对接, 为用户提供全方位的电动汽车充换电服务, 实现包括充电预约、状态监测、双向计量、充电桩导航、信息查询等功能。

1.7 分布式电源与储能

在小区建设分布式太阳能光伏发电系统为小区地下车库照明、草坪灯、景观灯等公共设施供电。通过感知互动综合服务系统平台实现分布式太阳能光伏发电系统的管理、数据分析及状态监测, 探索新型的用户需求侧响应运营模式。

1.8 增值服务系统

智能小区增值服务系统在智能用电双向互动服务的基础上, 结合感知互动综合服务平台为用户提供信息推送、社区商务服务, 为第三方合作伙伴提供标准的API接口, 提升系统的可拓展性。图1为系统总体结构示意图。

2 关键技术方案

2.1 智能用电双向互动服务

智能用电双向互动业务功能定位于满足电力客户服务的相关用电需求, 用户通过用电服务自助终端、智能交互终端及电脑、手机等设备直接与平台互动, 进行用电信息查询、在线业务受理、缴费查询、故障报修、故障维护服务等各类电力业务服务, 提高用户与电网的互动效率。

感知互动综合服务平台通过中间服务器与SG186营销业务应用系统进行对接, 并根据95598门户的功能定义结合其相应的业务进行优化, 简化与提升95598的服务效率和服务质量。

实现方案:

2.1.1 系统对接方式

智能用电双向互动服务基础数据的获取主要采用中间数据库交互的形式完成与SG186营销系统和95598门户网站的后台对接。通SG186和95598后台系统定时向中间数据库填写相应的数据, 而智能用电互动服务子模块则根据用户访问需求调用相应的数据。其中系统间交互主要为用户基本信息、用户费用信息、电力业务信息、缴费信息、服务信息等5大类。

2.1.2 具体实现功能

电费查询:用户所有用电费、电量信息均从SG186营销业务系统导入, 用户可以年、月、日的时间范围进行查询。

故障报修:结合智能小区的低压配电自动化故障监测系统。用户通过感知互动终端了解小区供电状况。若出现用电故障用户可通过终端与95598进行互动。

业务查询:系统根据95598知识库中知识点被引用和查询的统计结果进行同步, 用户可在终端上以关键字查询的方式, 获取相关业务信息。

停电信息展示:系统通过与95598系统同步获取停电信息, 可查询停电故障的修复状态, 包括维护人员出车时间、到达现场时间、预计维护时间、维护完成时间等。

信息订阅:通过手机、短信、E-mail等方式向用户主动推送电费信息、缴费信息、停电预告、欠费通知、催缴费信息。

投诉、举报、建议:用户通过终端、手机、互联网等方式填写投诉、举报、建议等信息。

服务评价:系统会自动进行维护工单推送, 在维护完成后用户可对服务进行评价, 以此监督维护人员的各项工作情况。

在线缴费:与现有95598在线缴费平台进行对接, 实现在线缴费在智能小区的应用。

2.2 智能家居

智能家居系统建设主要是通过智能网关、智能插座与传统的智能家居系统进行融合, 在家居电器控制、灯光控制、场景控制、家庭安防等传统功能基础上实现家庭用电信息采集和家庭能耗分析功能。

为满足系统后续可规模化推广的需求, 智能小区智能家居系统与前段控制采集设备采用API接口调用和中间数据库交互的方式实现融合, 如图2所示。该方式可灵活选择不同厂家的智能家居设备接入, 满足用户不同的个性化化需求。

实现方案:

2.2.1 智能家居实现功能

1) 家电控制功能。用户可在现场或通过手机或感知互动终端远程发出各种指令来控制家电的开关和各种运行模式。2) 环境控制功能。根据传感器采集的环境信息, 控制照明、空调、窗帘、电动窗、供水等设施。3) 家庭安防功能。在用户家中发生防盗红外报警、门窗磁报警、水/电/气泄露报警、烟感火灾报警时通过短信、彩信、电话的方式告知通知业主和物业, 并联动执行其它操作, 如警号警示、照明警示等。4) 应急求助。当遇到紧急事件, 如入室抢劫、老人生病时, 通过互感终端可以通知家人或其他设定的求助对象。

2.2.2 家庭能耗分析系统

如图3所示, 家庭能耗分析以智能插座和智能网关为载体对用户主要用电设备的用电时间和耗电量数据进行采集, 通过智能网关集中上传至平台数据库。最后通过感知互动服务系统对数据的分析和处理建立居民用户的家庭用电模型。

智能插座主要用于连接家庭中包括热水器、电冰箱、电视等大功率设备。通过用电设备能耗与用户行为的对应关系, 用户可查询自身在家庭各类活动中的用能比例 (如娱乐、休闲、公共照明等) , 明确自身用电需求, 引导用户用电习惯, 为需求侧响应提供数据支撑。

2.3 低压配电自动化

2.3.1 概述

智能小区低压配电自动化系统主要是对0.4KV低压配电系统中断路器的开关和报警触点信号进行采集, 并在感知互动综合服务系统上通过图形化显示的方式实现小区低压配电自动化故障定位功能, 该功能服务于物业和电力公司, 双方均可根据现场情况配合电力公司进行故障排查, 同时该数据还将快速上报至95598, 以缩短其对故障的判断时间。

2.3.2 实现方案

在小区低压馈出和动力回路中的所有断路器均增加开关分、合辅助接点和故障脱扣辅助接点, 通过电力光纤通道直接将数据上传至系统后台数据库。最终在感知互动综合服务系统对数据进行分析和处理, 把小区整体低压配网的开关和故障状态以图形化的方式进行显示, 提供故障显示和快速定位等服务。

3 结语

本文介绍的智能小区的系统设计是基于电力互动业务的智能化小区的设计, 它具有以下几个特点:提升传统电力业务与用户间的互动性, 提高服务质量和服务水平;为电力需求侧响应模式的应用起到积极的探索作用;结合电力业务在智能小区中的应用, 提升智能小区建设的整体品质, 为用户提供全方位的服务;有机地将低压配电自动化、分布式电源与储能和电动汽车服务等新型智能用电服务融合到智能小区的服务平台;增值服务系统而并非单纯的社区信息服务也同时在智能小区中得到应用。

目前, 该设计方案已经在厦门智能小区试点项目中得到应用, 并建成厦门联发五缘湾一号电力智能小区, 取得良好的效果。电力智能小区必将成为今后智能小区发展的新型应用模式。

摘要：本文针对智能小区在电力系统中的应用, 运用技术手段, 提升电力业务的互动性, 并将电力互动业务有机地融合到智能小区的整体设计中, 提出一套基于电力互动服务的智能小区的整体解决方案, 具有一定的应用价值。

智能家居系统中智能插座的设计 篇9

关键词：智能插座,Wi-Fi技术,节能,智能识别

0 引言

智能家居概念早在上个世纪八十年代末就已经传入中国[1],迄今为止已有30多年历史,但是十多年来发展趋势一直不佳,其中很大的一个原因就是价格昂贵、用户部署安装成本高(需要重新布线安装,破坏原有房间装修)、不易扩展、操作繁琐同时交互性差(无论是短信、红外还是Web方式都比较繁琐),很难真正进入普通百姓家里。

目前国内外也已经有涵盖灯光照明、窗帘、家电控制、娱乐影音和安防监控等多个子系统的大而全的整套智能家居解决方案[2],但是部署较为困难、成本较高、普及度较低。与此相对应的是智能家居领域正兴起的一种针对单一品类硬件智能化的潮流,如智能灯泡[3,4]、智能温控器[5,6]等等。与各种家用电器电源插头相连的插座,作为基础性的多路电源分配部件,可以通过控制插座来间接实现控制家用电器的目的,对智能家居的发展起着越来越重要的作用。

智能插座,作为智能家居领域基础性电源分配部件,目前市场上主要分为漏电保护型、定时型、主路控制型、远程遥控型、计量型等多种类型[7]。学者温铁钝、孙键国等提出了一种无线遥控型智能插座,通过采用单片机技术和无线遥控技术,使用手机或固定电话发送无线电指令控制插座,实现家用电器的远程控制[8]。随着物联网的快速发展,一些学者开始逐渐将物联网技术与智能插座进行结合,从而更好地实现家用电器的控制。文献[9]提出了一种物联网环境下的无线智能插座设计方案。该插座是基于Zig Bee无线网络进行设计,能够检测家用电器的耗电信息,实现家用电器的远程通断控制。从上述几种智能插座的介绍可以看出,跟传统的普通插座相比,这些智能插座都具备了一些自动处理的功能,但是功能比较单一,很难实现网络化和智能化,无法达到并满足智能家居系统的应用要求。

基于以上基础,本文提出一种Wi-Fi无线网络下的低功耗新型智能插座。Wi-Fi技术,相比于蓝牙、Zig Bee等其它短距离无线通信技术,具有传输距离远(最大能达到200米)、传输速度快(点对点连接时,最大传输速度高达250Mbps)、组网方便等优点。用户利用该智能插座可以实时监控工作中的家用电器的用电信息,动态调整家用电器的工作状态,达到节能减排的目的。同时,智能插座采集到的家用电器电量信息可以进一步用来完成家用电器的智能识别。

1 智能插座的硬件设计

1.1 智能插座的工作原理

智能插座的硬件结构图如图1所示,它是由微控制单元MCU、电量检测模块CS5490、Wi-Fi通信模块CC3000、智能调控模块等部分构成。

1.2 微控制单元

微控制单元MCU选择TI公司的MSP43-0 FR5736芯片。MSP430芯片具有高度灵活的定时系统(MCLK/ACLK/SMCLK的选择)、多种低功耗模式的选择、及时唤醒、智能化自主型外设等功能,同时采用FRAM存储器(铁电随机存取存储器),可实现真正的超低功耗优化。嵌入式FRAM存储器与传统的Flash/EEPROM的对比如图2所示。

1.3 电量检测模块

智能插座电量检测模块采用Cirrus Logic公司生产的CS5490芯片。CS5490具有上电复位、过零检测、线频率测量、相序检测、温度测量等功能。CS5490是一块高精度、双通道(电流通道、电压通道)的电量检测集成电路。通过CS5490芯片,可以实现智能插座上家用电器用电信息(电流、电压、有功功率、无功功率、温度等参数)的实时动态检测。电量检测模块CS5490内部结构图如图3所示。

1.4 电源转化模块

由于智能插座中各个模块需要稳定可靠的电源,例如:CS5490电量检测模块需要的正模拟电源电压VDDA为3.0V~3.6V,CC3000 Wi-Fi通信模块需要的电压为2.7V~4.8V,而我国日常用电标准为220V的交流电,因此,本文采用电源转化模块使用分压器、分流器、滤波电容、稳压器等给各模块提供稳定可靠的直流电源,来保证各模块稳定安全的运行。

1.5 智能调控模块

智能调控模块解决智能插座对家用电器的定时、开关等智能调控操作。定时操作需要稳定准确的时钟源提供准确可靠的实时时间,包括年、月、日、时、分、秒等具体的时间信息。而家用电器的远程开关的实现则需要一个继电器来实现智能控制。继电器是一种电子控制器件,具有控制系统与被控制系统,根据电路输入量的不同,可以将继电器分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器和压力继电器等类型[10]。本文采用电压继电器根据所发送的控制信息实现被控制系统的开关操作。

1.6 Wi-Fi通信模块

Wi-Fi通信模块采用Texas Instruments(TI)公司的CC3000芯片。CC3000是一个简化了网络连接的自控制无线网络处理器。TI的CC3000 Wi-Fi模块将主微控制器(MCU)的软件需求最小化,为低成本和低功耗的嵌入式应用开发提供理想的平台。与此同时,CC3000支持IEEE 802.11b/g标准,载波频率为2.4GHz,可以与各种无线路由器进行稳定连接。通过CC3000 Wi-Fi通信模块,智能插座可以连接无线路由器,进而向远端服务器发送数据,同时可以接收远端服务器发送的控制信息并反馈给MCU,实现家用电器的智能调控。

2 智能插座的软件设计

主程序的开发环境是IAR Embedded Workbench IDE,该集成开发环境由瑞典IAR System公司为微处理器进行研发,支持诸如ARM、AVR、MSP430等芯片内核平台。主程序的编程语言为C语言。主程序的设计首先完成对定时器初始化、ADC初始化、I/O端口初始化、CC3000Wi-Fi模块初始化等,其次进入相应的工作模式,将CS5490采集到的电量信息经过模数转化后借助CC3000 Wi-Fi模块发送到相应的路由器上,通过PC完成采集到的电量信息的显示。软件流程图如图4所示。

3 智能插座的测试

在IAR环境下编写相应的应用程序,按如图5所示的顺序依次将程序烧写到智能插座中。当分别将主机驱动、SPI、超级终端驱动、基本Wi-Fi程序烧写完成后,智能插座上LED5灯点亮表示程序烧写成功。借助超级终端输入相应的指令,可将智能插座连接到相应的AP热点上,同时为智能插座分配相应的IP地址。

PC与智能插座间的无线通信测试结果如图6所示。当给智能插座分配相应的IP后,需要检测该IP地址是否确定分配给智能插座。如图6(a)所示,在Windows环境下,执行cmd.exe文件,智能插座未分配IP时,该IP命令ping不通,当将192.168.0.102分配给智能插座后,在ping该IP地址,程序正常返回响应信息及响应时间,表示智能插座已经分配到该IP地址。当给智能插座分配静态IP成功后,重启后该静态IP仍然生效。同时,需要对智能插座和其他设备间的无线通信进行验证。如图6(b)所示,PC的IP地址为192.168.0.103,智能插座的IP为192.168.1.102,在超级终端Hyper Terminal处输入指令04051234502115cc0a80067,04为发送数据指令,05表示发送数据字节数目为5,12345为发送的五个字节数据,115c为十六进制端口号,十进制即为4444,c0a80067为十六进制目的IP地址,十进制即为192.168.0.103,此处即为本地PC的IP地址,下一条指令与此类似,此处不再赘述。通过对TCP&UDP调试工具进行相关配置,可以使用TCP&UDP调试工具监听由智能插座发送到PC的数据流。由TCP&UDP调试工具的监听结果可知,数据已被正确发送到IP地址为192.168.0.103的PC上。

将设计的智能插座按如图7所示的方式连接,使用智能插座和笔记本电脑分别对显示器、加湿器、空调等负载进行测试。当按下开关S1时,插座开始进行电量信息采样,通过Wi-Fi将采集到的电量信息(电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等)发送到PC端。测试结果表明,插座采集到的电量信息与负载实际消耗的电量信息具有很好的一致性。

4 结束语

本文提出了一种基于实时反馈能耗信息的智能插座,详细介绍了系统中各个模块的功能设计,通过对电量信息的采集,可实现智能插座上家用电器的远程实时监控,可以实现较高程度的节能,下一步工作主要是借助服务器,完成智能插座上家用电器的智能识别工作。

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智能燃气抄表系统设计 篇10

随着电子技术、计算机技术和通信技术的不断发展, 各个行业的自动化进程正在逐渐加快, 以至于在自动抄表中对数据采集的实时性、可靠性、信息量提出了更高的要求。燃气公司传统的手工抄表方式费时、费力, 准确性和及时性得不到保障, 抄表入户难、门锁多、劳动强度大、效率低、社会因素复杂等客观存在的问题给燃气用户和燃气公司双方都造成很大困扰, 此种抄表方式已经于与社会的发展极不相适应。针对上述问题, 设计出一种利用无线传输技术的远程智能抄表系统。

2 系统总体结构

系统各设备部分主要由以下几个部分组成:远程抄表主站、集中器、终端数据采集模块。在本系统中仪表的读数的传输和采集利用无线数据传输模块来完成。无线数据传输模块的主要功能是:1) 采集仪表表的读数2) 监控仪表运行状态同时存储仪表的相关数据 (在掉电情况下能够保持数据不遗失) 。无线数据集中器能够及时的接收并且存储各工作单元传送过来的仪表数据, 对数据以及反映仪表工作状态的数据进行分类存储 (掉电保持数据不遗失) 。存储在无线数据集中器中的数据手持无线数据采集器将存储在无线数据集中器中的数据进行下载并传输到计算机管理系统。, 计算机管理系统通过对下载的数据和仪表运行状态进行统计和数据分析, 并且能够生成各类数据报表。

集中器在整个无线抄表系统中居于通信桥梁的重要位置, 它的工作情况决定了整个系统的可靠性和稳定性。集中器实现的主要功能有:按时循环查询数据终端 (采集器) 的数据, 并将采集到的数据进行处理并且存储起来;当接收到远程中心计算机发布的采集命令后, 将储存的数据立即打包并传送;也可主动向远程中心的计算机发送数据、报告紧急情况等。

在本设计中, 集中器采用的是无线方式来进行数据传输, 处于系统的核心位置。无线数据集中器的主要部件有:无线数据传输模块n RF905、外部存储单元、本地通信接口、微处理器 (MCU) 和电源模块等组成。其中数据集中器电路原理图如图2所示。本系统中的无线数据集中器具有低功耗、经济高效、性能稳定、接口电路简单和自动化程度高等特点。

3 无线燃气抄表系统的软件设计

无线燃气抄表系统的设计分为上层软件和下层软件两个部分。图3和图4分别给出了上层软件和下层软件的工作流程。

无线抄表系统的初始化设置均是对各个接口芯片的初始化设置, 初始化完毕后系统即进入待命状态, 直到有数据从采集终端传来。当上层模块在接收到中心管理系统的指令后, 以无线射频的通信方式为下层模块传达指令, 并且在下达指令的同时进行计时。在约定的时间内下层模块没有将数据返回, 则认定为超时, 上层模块会将命令重新发送。在发送重发命令三次后仍没有数据返回, 上层模块就判定下层模块的工作属于异常情况, 并向远程管理中心系统返回异常信号。上层模块的应用层负责与远程管理中心的链接。应用层的主要功能是把接到的数据经过校验处理后转发给数据链路层, 并将数据链路层发来的数据进行打包处理然后发给中心。

下层模块的应用层的功能是使仪表的数据抄取与无线数据通信方式相结合的功能在下层模块的应用层中实现。与公共信道相连接的全部接口接口都读入被发送到共享信道的测试点的信息帧该帧, 并且每个接口都将自己的地址与接收帧的看第一个地址段 (包含目的地址) 相比较, 只有地址相同时, 该接口才会继续读入整个帧, 并且将其发送给上层软件。

4 中心管理系统设计

根据实际业务需求的分析及各系统模块的职能, 开发的职能无线燃气抄表系统的应用程序由以下几个部分组成, 如图6所示:

4.1 抄表管理模块

利用该模块能够实现对手持机进行直接管理, 包括数据的上传, 抄表任务的下载, 更新手持机程序等。

4.2 基本业务模块

该模块主要实现了气价管理, 打印, 查询统计管理, 缴费管理、查询用户当前计费周期和以往的数据、交费结算, 如用户用气量查询, 抄表记录查询, 故障查询等。

4.3 数据库模块

基本数据模块提供了数据备份管理;表具信息管理;小区信息管理;单元信息管理;幢信息管理;抄表工信息管理;采集单元信息管理;账户信息管理;抄表信息管理等。

5 基于GRRS无线燃气抄表网络的构建

在该系统中, 需要一个与互联网Internet相连的数据中心、与燃气表或需要监控的燃气设备相连的数据采集器和内置GPRS模块的集中器。采集器取得的数据传输给集中器, 集中器通过GPRS模块登陆到GPRS网络上经过CGSN网关将数据传输到Internet上的数据中心, 从而完成了数据传输, 这样数据中心就可以实时的监测到终端设备运行情况。该系统由数据库服务器、数据服务中心、操作终端、集中器和采集器5部分组成, 系统结构如图7所示

GPRS远程抄表系统通过计量仪表计量, 用集中器采集仪表数据, 将数据存储并通过GPRS移动通讯网络传到有关管理部门 (如物业公司、煤气公司、天然气公司等) , 从而实现远程自动抄表及监测。管理部门可在办公室内随时观测到分散在全市各地的企事业单位的天然气使用状况, 可随时打印出各种报表及收费情况等, 节省管理成本, 减少人为误差, 提高管理水平。

6 结论

本系统主要由三部分组成:安装在用户家的智能燃气表、抄表人员手持的手抄器、中心管理系统。抄表时, 由中心管理系统把各燃气表的信息下载到手抄器中, 抄表人员手持手抄器把欲抄取的燃气表的信息通过无线方式传送到相应燃气表, 当燃气表对要求的功能处理完成后, 把抄表信息传回手抄器, 中心管理系统通过手抄器获得抄表信息, 管理人员利用管理系统对抄表信息进行分析处理。

自动抄表是电子技术发展和管理水平提高的必然结果。本文设计的燃气表无线远程抄表系统, 具有成本低、功耗低、实时性和可靠性较好, 以及易于维护等优点, 对用户和燃气公司都能接受, 具有较好的开发价值。

参考文献

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