智能化系統研究范文

導語：如何才能寫好一篇智能化系統研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：航站區；綜合管廊；智能化系統

綜合管廊可將多種類型的地下管線進行整合，是城市不可缺少的基礎設施工程，具有線路長、空間小、環境差等特點[1]。對其進行智能化設計，可有效改善長距離綜合管廊設施管理現狀，減少管理資金，加強城市運維的安全性，提高管理效率。

1工程概況

以山東新機場為例，新機場工作區以及航站區綜合管廊工程量較大，包含三條管廊主線（南六路、南八路、南十路）以及T2、T3航站樓聯絡管廊等六條地下城市綜合管廊等，同時涉及管廊支線和東西兩個機場泵站。管廊整體長度約12km，管廊內配置了電力、通信以及熱力等管線。管廊截面包括單艙、雙艙、三艙、四艙。該項目綜合管廊目前處建設階段，框架結構運用整體現澆閉合，頂底板厚度為0.3m，隔墻厚度為0.3m，外側墻壁厚度為0.3m，同時在各個艙室地端設置了排水溝，排水溝尺寸為0.2m×0.05m。艙室內設計有應急出口、投料口以及通風口等。應急出口設計為圓形檢查井，投料口設置為矩形口，將洞口凈尺寸設置為0.8m（凈攬）×7.0m（凈長），在設計中，通風口分為自然和機械通風口。

2系統網絡框架

2.1系統的網絡架構

在系統網絡架構設計階段，采用分布式架構，為分級管理以及多管理中心運行提供了技術支撐，為項目各時期、長時間建設以及系統今后的運維提供了極大的便利性。同時，應用通信和分離框架，給使用服務集群、無線客戶端以及服務器連接提供支持。系統網絡設計期間，可以利用星型網絡，其可穩定地同上層監控層以及下層控制層連接，網絡整體結構如圖1所示[2]。在監控系統中，有兩條網絡線連接設施，以確保運行的穩定性，為進一步提升管理區設備信息傳輸的時效性，使其更好地配合工作人員，將多組安裝用于視頻工作站以及監控站。上層和下層之間數據交換主要由核心交換機完成，控制層運用兩條網絡線進行連接，作為備用，主要用于傳遞設備實際采集的數據，在設計分區控制站和主站網絡過程中，采用以太網絡[3]。在進行管理時，主站相較于分區控制站，具備總控制權，主站可對分區人員進行調配，并且可設置人員權限，同時可以管理和監控某個分區現場設施運行狀態。

2.2上層監控層

上層監視層為整個管廊網絡結構的首層，而集中監視層為整個管理系統的中間層，對硬件設施也有相應的需求,如打印機、電腦、服務器和不間斷電源系統等設備必須配備齊全,利用單模光纖可以進行如同千兆以太網的鏈接,從而使整個上層監視系統結構更具完整性[4]。上層系統在聯接下層過程中，通過穩定性較強的冗余星型網，使系統穩定性得以保障。

2.3下層監控層

現場控制層，即下層監控層，其由分監控中心以及自身管轄范疇內的執行單位構成，其中包含每個分區控制系統DCS、PLC設備、就地控制計算機等，使輔助室具備完善的監控系統和控制系統。

3智能化系統設計

3.1機房設計

為進一步實現綜合管廊的集中運行管理功能，將管理中心機房設置于整體航空區域，并實施分級維護，在航站區域建立管理分中心。本項目分中心位于服務大樓，占地面積近100m2，同時安裝了監控屏幕，將系統核心設備進行集中管理和放置。管廊設計過程中，結合防火分區設置弱電間，在兩個防火分區臨近處部位，位置較為集中，給管理和維護提供了極大的便利。與此同時，與通風機室毗鄰，可提升設備監控質量。在對弱電室進行維護和檢修階段，相關人員可以從檢修井、爬樓梯以及任何艙室進入，每個弱電間可對臨近2個防火區進行管控。

3.2基礎網絡與有線、無線通信系統

3.2.1基礎網絡系統在綜合管廊智能化設計階段，基礎網絡是其不可或缺的構成部分，其具有傳遞信號以及分析、處理等作用，對安防、環境和設備監控等系統提供支持。由于綜合管廊應用期限較長，在電力、能源以及通信等通道中占有重要位置，若傳輸距離較大，則在設計網絡系統過程中，以工業建筑相關標準為參考依據，采用光纖環網模式，確保網絡具備良好的穩定性。網絡系統是安防、環境以及設備監控等系統的承載體，要求也相對較高，不可相互影響，因此三層網絡結構為首選，在前端組建獨立環網，配置相應的聚集交換設備，而后整體同核心交換設備數據連接。綜合管廊監控系統圖像數據在通常情況下呈現為靜止狀態，只有在人員檢測或解決異常情況階段，畫面在特定范圍內出現動態變動，當下，大多數監控廠家可使用合理的計算機技術將靜止狀態畫面實施數據壓縮，因此，在攝像機數量相同的狀況下，網絡傳輸數據流量低于民用建筑。基于此，在設計此項目安防網絡時，采用了電環網的模式。若某處通信發生中斷，環網可將數據由其他途徑傳回，以強化網絡運行中的可靠性。綜合管廊存在特殊性，需要嚴格監測氧氣以及其他有害的濃度，為綜合管廊檢修人員提供安全保障。監控系統收集數據的精準度非常重要，而網絡的穩定性和及時性對其采集數據精準度有直接的影響。此項目選用了雙環網節結構，對線路以及交換機等進行了備份。3.2.2有線通信系統此項目不具備大量有線通信電話分機，使用同消防電話并用的方式，但系統依然保持單獨性。在各個設備間中均配置一部電話分機，為維護和檢修人員同控制中心聯系提供了便利，對于防火分區，在其每個出入口位置配置電話，便于發生異常情況及時撥打救援電話，滿足了消防救援的需求。3.2.3無線通信系統綜合管廊內部設計階段，設置了無線通信信號覆蓋，其主要是對電話系統進行補充，在出現緊急或突況時，其可為檢修人員聯系管理中心提供便利，使管理中心人員清楚掌握現場狀況。使用數字化多信道無線對講，將主設備配置在管理中心處，在每個弱電間間隔1000~1500m處設置信號放大器，以確保管廊被信號所覆蓋，在末端間隔100m處配置天線，并且在各設備處均配置天線，提升信號全覆蓋強度。

3.3安防系統

綜合管廊內部的安防系統集多種系統為一體，如視頻監控、防入侵監測、門禁等系統均屬于安防系統。結合航站區域空側以及陸側安全隔離相關要求，對安防系統設置提供了針對性的保護。3.3.1視頻監控系統視頻監控系統可以對綜合管廊內部進行實時監控，如設備運行情況、管路通道、內部狀態以及出入口等，便于監控中心管理人員實時了解和掌控綜合管廊現實狀態。監控中心工作人員對網絡攝像機采集的視頻信號和圖像等進行隨時調取和觀看，且可將圖像投放到大屏上。由于此次項目的綜合管廊在航站區域內，管廊內部的管線主要為航站樓以及運行大樓等關鍵的建筑提供服務，因此，應最大程度地確保攝像機點位存在整體覆蓋率。在本次項目中，各防火區域兩側防火門位置均配置了兩臺攝像機，并向中間區域對射，同時在兩臺攝像機之間設置了一部中速球機，以便于工作人員對重要區域進行觀察。另外，人員出入通道、通風口、設備室以及監控中心等均是需要重點監控的區域。采集的視頻存儲時間為一個月，末端攝像機需具備1080P的分辨率，且有紅外功能，采用弱電室內UPS電源加以保護。3.3.2防入侵監測系統在設計防入侵監測系統階段，為了提升其監測功能，選用了紅外對射以及紅外微波技術，若綜合管廊出現“入侵”狀況時，可同場地報警器相連接。與此同時，報警信號可連接設備監控系統以及環境監控系統可編程控制器，將其傳輸至中心監控工作室，且開啟照明系統，同時與視頻監控系統有關企業的攝像機信號進行聯動，進而形成語音報警信號。3.3.3門禁系統門禁系統主要利用門禁控制來完成，在監控中心、綜合管廊等位置的出口處和入口處開展出入管控，使綜合管廊安全防范功能得到最大化利用。結合城市綜合管廊技術相關要求，此次對相鄰防火區間的防火門監控和門禁等系統采用了統一控制的模式。日常主要由門禁系統實施控制，若出現火災等異常情況，防火門監控系統則擁有更高的控制權限，門禁系統會中斷其他電源，消防電源除外，進而自動釋放門磁。3.4通風系統綜合管廊地下通風系統選用設備送風和排風方式，將管廊中存在的多余熱量和其他有害氣體進行及時有效的排除。在防火分區中均配置送排風系統，同時在防火區前端和末端設計進風和排風井及風機室，送風機主要將外部空氣傳輸至管廊內，排風機通過井將管廊內的其他有害氣體排出，充分發揮通風換氣的作用，使綜合管廊內部空氣保持新鮮。通風系統設計時，考慮了綜合管廊的特殊性，將采用手動控制和遠程操控相結合的方式，并且將通風系統主管的電動防火閥關聯系統風機。3.5智能照明系統航站綜合管廊內管線類型較為多樣，且具有集成度高以及覆蓋面積大等優勢，但由于管廊長度偏長，加大了線路鋪設難度，導致施工成本增加。為了更好地解決該問題，在對照明系統進行設計時，采用分段和分布式的控制方法，在對通信和數據的處理中，借助總線和中央控制系統來完成。圖2為智能照明系統控制流程圖。

4智慧管廊管理平臺及新技術應用

4.1管理平臺設計

航站樓綜合管廊在進行智能化設計時，需要滿足下列要求：（1）綜合管廊監控整體處理方案需結合綜合管廊工程技術規范要求。（2）地理信息管廊系統應具備專業性，在鑒別管線、設備位置以及信息狀態階段，應充分依據GIS和BIM技術進行。（3）管廊平臺應具備統一性，提升各系統之間的有效聯動，進而強化運維水平和響應速度。（4）設計的系統對大數據、云計算以及物聯網等技術應用有較高的支持性，可同時滿足航站智慧平航升級需求。（5）系統開放，同時對第三方系統具有兼容性，且對通用接口協議提供支持，具有連接高級別監控系統的功能。

4.2新技術應用

此次項目中綜合管廊距離長且環境復雜，為有效降低人工巡檢強度，使用了軌道式巡檢機器人。充分利用機器人和圖像識別技術，有效彌補了以往在線檢測以及人工巡檢中存在的缺陷。機器人不僅具備紅外功能攝像，還擁有探測器和傳感器，可隨時將數據傳輸至控制中心。

5結語

隨著信息技術的高速發展，綜合管廊智能化系統的設計不斷出現新突破，本次項目設計將互聯網、大數據以及物聯網技術等進行融合應用，同時給出了智能系統優化設計策略，可最大化滿足綜合管廊智能化運維管理要求。

參考文獻

[1]肖國棟，劉興玉，葉海濤，等.綜合管廊智能化運維管理技術分析［C］.//2021年10月建筑科技與管理學術交流會論文集，2021：93-94.

[2]丁小強.基于“BIM+GIS+IOT”技術的城市地下綜合管廊運營維護應用研究［D］.石家莊：河北經貿大學，2021.

[3]韓佳彤，周建國，郎世明.城市綜合管廊智慧化監控與運維管理系統實踐與探索——呼和浩特市丁香路綜合管廊項目為例［J］.建設科技，2020（11）：92-94.

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隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。

長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數控技術實行變革勢在必行。

2數控技術發展趨勢

2.1性能發展方向

(1)高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統，同時采取了改善機床動態、靜態特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。

(3)工藝復合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。

(4)實時智能化早期的實時系統通常針對相對簡單的理想環境，其作用是如何調度任務，以確保任務在規定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。科學技術發展到今天，實時系統和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發展，而實時系統也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發展，由此產生了實時智能控制這一新的領域。在數控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發展：自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數控系統中配備編程專家系統、故障診斷專家系統、參數自動設定和刀具自動管理及補償等自適應調節系統，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數控系統的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。

2.2功能發展方向

(1)用戶界面圖形化用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。

(2)科學計算可視化科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域，可視化技術可用于CAD/CAM，如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理數據的動態處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。

(3)插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償等。

(4)內裝高性能PLC數控系統內裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序實例，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。

(5)多媒體技術應用多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。

2.3體系結構的發展

(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優點，可實現超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統的可靠性。

(2)模塊化硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和標準化。根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減，構成不同檔次的數控系統。

(3)網絡化機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。

(4)通用型開放式閉環控制模式采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數控系統。閉環控制模式是針對傳統的數控系統僅有的專用型單機封閉式開環控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現加工過程的多目標優化，必須采用多變量的閉環控制，在實時加工過程中動態調整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態全閉環控制模式，易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環控制體系，從而實現集成化、智能化、網絡化。

3智能化新一代PCNC數控系統

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【關鍵字】智能化，中央空調，集散控制系統

中圖分類號：G623文獻標識碼： A

前言

中央空調的集散控制系統主要就是為了空氣溫度的調控，實現遠程操作。由于現在空調的大量使用，溫度調控的不協調，對污染物的排放以及氣流組織的協調都有一定的問題，因此為了改善這種狀況，中央空調的集散調控系統就被應用于此。我們通過集散控制系統的實施，進行了如下的討論和研究。

二、中央空調集散控制系統

1.中央空調集散控制系統———新風自動控制系統主要實現凈化房間的溫、濕度控制。操作工作站以計算機為核心，提供操作者圖形界面和基本過程控制功能及人機接口，完成設備的監視、控制、調節。

空調房間集散控制系統的組成如圖1所示。

圖1中央空調溫度控制系統的組成風道溫度傳感器TI設于回風處，輸出4-20MA的電流信號給控制器TC,控制器將傳感器檢測的溫度與設定值相比較，并根據比較結果輸出相應的電流信號控制電動調節閥的開啟度，調節冷（熱）水的流量，使送風溫度隨之變化，最終使房間溫度保持在設定值范圍內。

（一）被控對象在自動控制系統中，工藝變量需要控制的生產設備或機器為被控對象，簡稱對象。空調溫度控制系統中房間就是被控對象。

（二）執行器在過程控制中，執行器大多采用閥的形式，控制各種氣體或液體的流量與流速，是過程控制系統的一個重要組成部分，其特性好壞對控制質量的影響是很大的。它接受調節器送來的信號，自動地改變閥門的開度，從而改變輸送給被控對象的能量或物料量。我們選用的電動執行器接受0-10V的連續信號，進行連續的PID控制。

（三）調節器又稱控制器，它將檢測元件或變送器送來的信號與其內部的工藝參數給定值信號進行比較，得到偏差信號；根據這個偏差信號的大小按一定的運算規律計算出控制信號，并將控制信號傳送給執行器。

2.微機控制下的集散式系統

微機測控系統足以微型計算機為核心來檢測和控制被對象生產過程的自動化系統。它主要包括硬件和軟件兩部分，目前在工業控制上面應用較多的是微機測控系統一種稱為微機直接數字控制系統，簡稱為DDC。如上圖2為集散系統結構圖：

數轉換后，變為數字量信息送給微機。微機則根據對應于一定控制規律的控制算式，用數字運行的方式，完成對工業參數若干回路的比例、積分、微分計算和比較分析，并通過操作臺顯示、打印輸出結果，同時將運算結果經輸出通道的數、模轉換、輸出掃描等裝置順序地將各路校正信息送到相應的執行器，實現對生產裝置的閉環控制。

在整個生產過程中。由于生產過程復雜，設備分布又廣，其中各工序、各設備同時并行地工作，而且基本上是獨立的，故系統比較復雜。采用這樣的系統可以實現從簡單到復雜的調度，兼顧了集中式和分散式兩者的部分優點，從而達到最佳控制。在這種系統中，基礎的微機只把必要的信息送到主控計算機，而絕大部分時間都是各個微機并行地就地工作。這個分布式控制就稱為“集散式控制系統(TDS)”。

在大型的建筑物或者生產廠房中，有可能會設置幾套甚至十幾套空調系統。這樣在管理上面則不可避免的出現控制上的復雜性。在這種情況下，為了便于運行管理，在現場采用編程控制器(PLC)進行各空調系統的就地運行控制，然后用總線將可編程控制器的通信接口與中央控制總站內的監控微機實現通信。

三、智能化集散控制系統的構成

1.計算機監控管理軟件

分散控制系統軟件分為系統軟件和應用軟件，如下圖3：

系統軟件一般選Windows NT。應用軟件是用戶根據要解決的控制問題而編寫的多種程序，其中現場控制單元的軟件多采用模塊化結構設計，其執行代碼部分固化在EPROM中，數據部分保留在RAM中，系統復位或開機時，數據初始值從網絡裝入。組態分為硬件組態和軟件組態，硬件組態就是根據硬件的模塊化結構對計算機及其網絡系統進行管理配置；軟件組態又包括基本配置組態和應用軟件組態，前者是給系統一個配置信息，而后者則負責數據庫的生成、歷史庫的生成、圖形牛成、報表生成和控制系統組態等。采集中央空調智能監測系統中末端數據，并根據監測對象的要求，對現場監測節點的硬件和軟件進行詳細的分析和設計。要求實現智能儀表的作用，具體包括：現場數據測黿、運行狀態顯示、按鍵控制與參數設定以及與上層部分的數據通信等。

2.PLC軟件設計

如左圖為軟件設計示意圖。每一棟樓的中央空調系統的控制只受控于各自的PLC，它們除接受中控室的計算機控制之外，彼此之間是獨立的。下面以1號樓為例說明PLC軟件程序的設計。PLC控制中央空調系統的起／停有手動和自動兩種方式，當選擇手動方式時，手動指示燈亮，在現場PLC操作臺上可以任意選擇機組、開／關冷卻塔、起／停冷凍泵、冷卻泵、空調主機等；也可以在中控室PC臺上操作，通過鼠標點擊控制界面上的控制按鈕實現手動操作。當選擇自動方式時，自動指示燈亮，通過在PLC或者PC操作臺上按下自動起動按鈕，中央空調系統自動起動，工藝順序為：支部開關一冷卻塔一冷卻泵一冷凍泵一空調主機。按下停止按鈕，系統按照起動逆序自動停止。

在中央空調變頻調速集散控制系統中，第一級為中央監控工作站(即PC機)，是集中監控、遠程控制、數據處理和中央管理的中心；第二級為直接數字控制器(DDC)變頻器和可編程控制器PLC，能獨立完成對現場機電設備的數據采集和控制；第三級為現場傳感探測元件(如熱電阻或者熱電偶)及控制執行元件(繼電器等)

四、中央空調系統采用集散控制的必要性

集散型計算機控制系統，實質是利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一種新的控制技術，是由計算機技術、信號處理技術、測量控制技術、通訊技術和人機接口技術相互滲透、相互發展而產生的，既不同于分散的儀表控制系統，也不同于集中式計算機控制系統，它是吸收了兩者的優點，并在其基礎上發展起來的一門新的系統工程技術。目前，集散型計算機控制系統已在工業各領域得到成功運用。

目前，大樓中央空調大都采用分散管理就地控制，整個系統不能統一協調，不能很好發揮整個系統協同工作的效果。如果采用集中控制，由于被控設備分散在大廈各個地方，中央主機到被控設備的連線較長，信號容易受到干擾產生故障，同時由于中央主機集中處理信號，如果中央主機產生故障則整個系統停止工作，可靠性較差。隨著計算機技術的高速發展，采用集散型控制系統成為趨勢。計算機集散控制系統就是中央主機主要進行報表處理，集中管理，被控對象由帶計算機處理功能的現場控制器(主要是直接數字控制器，簡稱DDc)根據有關參數進行控制。各DDc和中央主機以及各DDc之間實現點對點通訊，傳輸數據和控制信號。集散控制系統可靠性高，當中央主機發生故障，把控制功能分散在DDc上而數據資料由中央主機集中管理的方法，加強了子系統的獨立性、可靠性，并減少了中央主機的工作量，整個系統的性能得到了提高。

結束語

綜上所述，隨著我國集散控制系統的具體應用，其已經大大改善了我國中央空調的問題。這種技術不僅僅可以應用在簡單的空調的調控上，而且還可以在大型的工程施工中得到有效的利用，也會頗有成效。相信我國的中央空調的調控監測技術會日臻成熟，同樣的這些新技術也可以加工利用到其他的技術管理措施中去。

參考文獻：

[1]侯文霞，陸述田．變頻調速技術在中央空調系統中的應用．機床電器，2012.

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高校實驗室是培養理論與實踐相結合的、符合當今社會發展需要的高級人才的基地。如何提高實驗教學水平、加強實驗室管理、突出創新教育是當前高校實驗室管理面臨的一個重要課題。

目前高校實驗室多采用封閉式管理模式，各院系獨立建設、管理本學科的實驗室。實驗室過于分散，管理工作繁瑣，實驗設備和物品的儲存、維護、安全得不到保障。各實驗室之間缺少資源共享、信息互通，既不利于學生進行綜合設計型實驗，也不利于科研協作和學科滲透，阻礙了學生創新能力的培養。為此，本文設計了一種基于物聯網的高校智能化實驗室管理系統。

2 物聯網技術概述

從“智慧地球”理念到“感知中國”概念的提出，隨著全球一體化、工業自動化和信息化進程的不斷深入，物聯網時代悄然來臨[1]。物聯網（Internet of Things）是通過運用射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡[2]。通俗地說，物聯網就是物物相連的互聯網。

目前，物聯網的關鍵技術主要有射頻識別技術、傳感器技術、ZigBee技術等。

RFID（Radio Frequency Identifaction）即射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術，可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽。RFID系統由讀寫器、電子標簽和天線組成。讀寫器包括固定式讀寫器與手持式閱讀器。

ZigBee技術是一種新興的低功耗、低成本、高容錯性的短距離通信技術。

3 基于物聯網的智能化實驗室管理系統的設計

3.1 系統整體設計方案

該系統是一個無線傳感網絡。硬件方面，預先在每間實驗室安裝門禁控制器、ZigBee無線節點、溫度傳感器、濕度傳感器和光照傳感器。每件實驗設備、物品，實物實驗報告、作業貼有RFID標簽。每個實驗操作平臺配備手持閱讀器。軟件方面，需要在物聯網的終端安裝管理系統的軟件。

3.2 系統各模塊功能

該系統由七大功能模塊組成。

3.2.1 管理員登錄

該系統軟件只允許管理員登錄后才能使用，如果不是管理員則需要先注冊。

3.2.2 網絡管理

實現網絡連接狀態的查看和設置。

3.2.3 使用人員管理

所有人員必須使用身份卡進出實驗室，門禁控制器利用射頻識別技術識別進出實驗室的人員身份，數據庫里能夠檢測到的人員能夠直接進入實驗，而臨時人員需要進行系統登記后才能進入。

3.2.4 實驗室設置

遠程控制ZigBee無線節點，對實驗室的基本信息進行日常管理，顯示實驗室的動態使用狀況。為了能給學生提供寬松的實驗條件，通過開放實驗室，學生能夠預約課余時間來做實驗。如圖1所示，根據開放日期，查看學生提交的預約申請。

3.2.5 實驗教學管理

（1）教師和學生考勤管理。當教師、學生進入實驗室，門禁控制器識別身份卡，將進入、離開的時間記錄在軟件上，實現教師、學生的自動考勤。

（2）實驗項目管理。為了規范實驗教學內容，需要教師預先錄入每門實驗課程的教學計劃、實驗大綱、多媒體教案、基礎實驗項目、綜合實訓項目、操作規程以及實驗示例等教學資源。學生隨時可以下載相關教學資源進行閱讀和操作練習，有助于提高學生自主學習的能力。

（3）實驗過程實時監控。對所有實驗室設備、物品的狀況進行監控，比如實驗過程中，哪些設備能正常使用，哪些發生故障。同時還可監控學生的實驗過程，及時發現學生學習中存在的問題，教師進行集中講解，提高學習效率。

（4）實驗作業和成績管理。實驗完成后學生可以通過該RFID技術將實物實驗報告、作業或實驗結果上傳到系統進行儲存，便于管理員、教師批改作業、統計分析學生實驗成績，當課程結束時學生能夠查看自己每次的作業成績，以及該門課程的總評成績。

（5）交流討論。實驗前，教師可以通過該模塊向學生實驗管理規章制度，布置實驗任務，與學生進行實驗方法的討論，增加學生與教師、學生之間的互動。

3.2.6 實驗設備和物品管理

每件實驗設備、物品貼的標簽上載有對應的編號、名稱、狀態、購置日期、維修記錄等信息，實現了信息智能儲存功能。使用人員通過手持閱讀器識別領用的設備、物品上標簽，將它們的基本信息反饋到如圖3所示的界面上，有利于實驗人員提前了解設備、物品的基本資料，還可以對它們進行定位、跟蹤，顯示使用人員身份，有效地監管了實驗設備、物品的使用狀態，防止有人將它們任意拿出實驗室。另外RFID標簽還能實現相同或不同實驗室的設備、物品間進行通信，高效地利用了資源。

3.2.7 環境監測

實驗室的環境決定了實驗物品的保存情況，比如有些實驗物品必須存放在陰涼、防潮、避光的環境中。實驗物品保存完好時，才能使實驗正常進行，獲得預期的實驗結果。因此，利用已安裝的各類傳感器進行動態實時監測，將每間實驗室的溫度、濕度以及光照情況發送到如圖3所示的系統軟件。當發現環境異常時，對空調、吊燈以及多媒體進行遠程控制。比如檢測到某間實驗室濕度不足，則自動控制空調進行濕度調整，使環境達到舒適狀態。當某間實驗室處于空閑狀態，空調、吊燈、多媒體仍然運行時，能遠程關閉，實現節能減耗。

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[關鍵詞]智能電網 計量 自動化系統

中圖分類號：F27017 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）15-0065-01

前言

隨著科技的發展，21世紀已經成為了電氣化時代，越來越多的生活居民離不開電器設備，導致了國內用電緊張的局面。而智能電網的建設則會緩解這個問題，這種電網應用了計量自動化系統，采用了信息技術、通信技術等多種技術，這種電網的優點是高效、供電安全系數高等，不但可以保證電能的質量，而且可以避免能源的浪費。

1.簡單介紹下智能電網計量自動化系統相關內容

計量自動化系統是集現代數字通信技術、計算機軟硬件技術、電能計量技

術和電力營銷技術為一體的用電需求側綜合性的實時信息采集與分析處理系統。它以公共的移動通信網絡和電力專用通信網絡為主要通訊載體，實現系統計算機主站和現場計量終端之間的數據通訊。根據一體化計量自動化系統建設的目標要求，系統覆蓋范圍包括地區電能量遙測系統、大客戶負荷管理系統、配變管理系統、居民集中抄表系統等。

1.1 電網計量裝置中的智能化電能表起著關鍵的作用

智能化電能表是在數字功率表的基礎上發展起來的，采用乘法器實現對電功率的測量，對于發電廠、變電站內涉及關口計量、網損、線損、母線不平衡計算等計量點，均要求安裝電子式智能化電能表。安裝該種電能表有相關功能要求，對失壓、失流進行記錄，在電流回路電流不為零的三相全失壓情況下，電能表應能夠繼續工作，記錄累計失壓時間，在三相全失壓的況下，所有數據不應丟失，表內的電池累計工作時間應不小于 1 年。三相工作電壓正常，缺一相或兩相失流，電表能夠記錄分相累計失流時間。同時，可存儲最近五次失流發生時刻、發生狀態和相應的錯誤電量，能在電表液晶顯示屏上直接顯示有否失流情況。當缺相運行的時候，電能表持續工作，并記錄分相累計失壓時間。同時，可存儲最近五次缺相運行的發生時間、發生狀態和相應的錯誤電量數據。能在電表液晶顯示屏上直接顯示有否失壓情況。還有這個電能計量功能，應能分別計量正向有功電能和正向無功電能，反向有功、無功電能按正向無功計量，目前應用較多的是對雙向有功及四象限無功的計量功能。結算時間的功能，可以根據實際需要，對結算時間進行設定。根據對關口表結算要求，以及對變電站母線不平衡率考核要求，變電站內電能表結算時間設定為每月 1 日零點，結算電量至少能保存三個結算周期。

1.2 信息化互感器是采集、傳輸電網數據工作的核心部件

采集工作量是非常龐大的，在這個采集系統就安裝信息化互感器來建立起來采集信息系統，計量自動化系統采集對象主要分為電力用戶類（主要包括目前的需求側系統和低壓集中抄表系統中的采集對象）和關口類（主要包括目前的統調電廠、變電站電量采集系統和地方電廠信息管理系統中的采集對象，以及公用配變考核采集點）。鑒于計量自動化系統終端種類眾多、數量龐大且存在多種通信協議，為了方便管理和擴展，需建立數據采集統一平臺。數據采集是主站系統的核心部分，是開展數據分析和應用的基礎，對數據的準確性、實時性、擴展性等均有很高的要求。系統采集的主要數據類型有以下 7 種。①電能數據：包括實時和凍結電能量等。②模擬量：包括電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、諧波、最大需量等。③狀態量：包括開關狀態、終端及計量設備工況信息。④電能質量統計數據：包括電壓、功率因數、諧波等數據的合格率統計數據。⑤事件記錄數據：包括終端和表計的事件記錄數據。⑥臺區線損統計數據。⑦其他數據：各種終端預設參數、剩余電量電費等信息等。統支持的采集終端主要類型有：廠站終端、負控終端、配變終端、集抄終端等。系統支持光纖專網、2 M 光纖專線、數字專線、無線公網、撥號等通信方式。支持多種通道互為備用，可根據通道狀態自動切換。同一采集點可以通過軟件設置或者硬件模塊更換來實現不同的通信方式，專變用戶、公用配變和臺區集抄均應支持 GPRS 與光纖通信。

1.3 分析計量自動化系統在線監測與控制技術

現在來分析該種技術的設計準則：（1）根據電能計量工作需要，實現多種電能量數據采集，保證電能量數據準確性、完整性、及時性（2）在計量自動化主站與電能表之間安裝中間層設備，采集各計量點電能量信息，管理各計量點電能量數據，對主站下發的命令進行傳輸、執行或轉發，使主站具備遠程維護功能。（3）基于通信網絡的敷設現狀，因地制宜，靈活合理安排終端與主站之間通信方式。（4）搭建安全、穩定、靈活的系統主站，進行數據采集、處理，實現電能量計量遙測業務處理功能，支持數據的綜合應用。系統采用分層、分布式結構設計，整個系統分為：現場數據采集層、通信網絡層、主站層，該種技術主要起到三個作用：第一，所有多功能電能表相對獨立，按一次設備對應分布式配置，就地安置在開關柜回路內，或集中安裝在電能表測控屏內，完成數據實時采集功能，經 RS485 通信接口接入電能量采集終端。電能量采集終端可以采集各計量點電能量信息，管理各計量點電能量數據，對主站下發的命令進行傳輸、執行或轉發，使主站具備遠程維護功能；第二，完成主站層與現場監測層之間的通信連接、轉換、數據采集、數據傳輸、協議轉換和命令的交換。實現大容量實時數據的高速匯集傳輸，確保主站系統能夠快速、準確地得到所有監測及監控信息；第三，主站是整個計量自動化系統的控制和信息收集中心，通過遠程通信信道對現場終端的信息進行采集和控制，并對采集的大量數據進行分析和綜合處理，主站層由采集服務器、數據庫服務器、應用服務器、網絡系統、輔助設備等部分組成。

2.闡述智能電網計量自動化系統的高級應用

2.1 對全電站實現智能化監控

利用電廠和變電站采集的關口電量數據，全面支持電廠、變電站母線電量平衡、主變損耗的日統計，進行日電量和最新采集前1小時電量展示和曲線關聯。系統可對電廠發電上網線路、網間聯絡線兩端電量進行圖形化和一覽化重點監控。同時，系統還可以對地方電廠進行上網線路兩端電量進行一覽化監控。系統可以根據采集到的電能量數據信息中的電壓、電流、功率（因數）、諧波來評價電網、用戶的用電質量狀況，便于完善電網供電方案和用戶調整用電方式。

2.2 可以實現線損分析與監測功能

系統綜合利用統調電廠、各級變電站、地方電廠、專變用戶、公變考核點及臺區用戶的電量信息，全方位地實現全網、分地區、分電壓等級、分線、分臺區線損在線統計功能。支持日、月、年線損統計與分析，實現線損在線監測。按供電單位，每日分別統計本供電區域的入網電量和供電量，實現分區網損的在線監控。針對省公司調度范圍，每日分別統計電網的統調購電量、網間交換電量和各地市供電量，實現主網損耗的在線監控。

3.結語

電力資源一直占據著我國國民經濟的重要地位，因此，研究智能電網計量自動化系統有著重要的意義。這種系統的應用，提高了人們生活用電的質量，也提高了工作人員的管理自動化水平，促進我國電力事業的發展。

參考文獻

[1] 周勤興.電能計量自動化系統在節能服務中的應用[J].電力需求側管理.2011（04）.

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國民經濟基礎設施有很多，電網是其中最重要的一種。它具有協調國民經濟的發展、保證能源優化利用和保障生產安全等重要職責。近年來在不斷發展的電力市場、不斷革新的數字經濟、不斷提高的電能質量水平以及不斷增加的可再生能源分布式發電資源數量的推動下，能夠高效利用能源的智能電網正逐步取代傳統電網，以一種新興電力技術聚焦全球，成為各國競爭低碳經濟制高點的重要戰略舉措之一，并以其強大的自愈、環保、節能、安全、可觀、可控等特性引領著世界電網發展新的趨勢、新的高度。

2　智能電網調度自動化系統基本概況

2.1　智能電網調度自動化系統的定義

由通信網絡的高速、集成這兩個特點的影響發展而來的智能電網調度自動化系統顧名思義就是指電網實現科技化、智能化、自動化的一種先進、高端系統。它可通過先進的傳感測量、設備組裝、控制方法等來運行支持系統技術；通過自動化、數字化、標準化、集成化、市場化等手段高度集成測量、信息、監控、調節等功能；并實現了通過電子終端創造出實時、高速、雙向的共享信息模式，讓其成為互動運轉的全新模式，從而改變了舊電網模式，現階段要向著安全、環保、經濟、高效的智能電網靠近。到目前為止，智能電網調度自動化系統整合了信息技術、通訊技術和可再生能源的接入技術等多個實戰性強的新興產業的革新，產業結構的優化升級指日可待。

2.2　智能電網調度自動化系統的主要性能

智能電網調度自動化系統的本質就是取代、兼容并有效利用能源，是網絡、配電網、傳感器、通信、電力電子等技術的合成。智能電網調度自動化系統強大的兼容性打敗了傳統電網，極大程度地挖掘了可再生能源發電的潛力。

2.2.1　自愈性。電網安全可靠的操作主要表現在它對自愈性的依賴上。自愈性是指不需要或僅需要少數人為操作來完善電力網絡中的不足，消除隱患。如元器件的阻隔或還原其正常運行功能、盡量減少供電中斷次數。在網絡中不間斷地進行自我檢測，不斷強化防報控制系統，自動診斷、故障隔離和自我恢復等能力是自愈性能的主要表現，從這些實踐我們可以看出自愈性是智能電網調度自動化系統最重要的性能之一。

2.2.2　兼容性。取代傳統遠距離集中發電模式的多種發電模式協調發展的新模式是智能電網調度自動化系統兼容性的表現。與計算機“即插即用”相類似的電網技術讓其兼容了包含集中式發電在內的很多不同類型的發電模式和電力儲存模式，這些發電模式可以在同一時間內運用于分散式發電和集中發電模式，從而使智能電網調度自動化系統一方面整合了可再生能源、燃料電池和其他的分布式發電技術，另一方面承載了傳統的負荷過多的電力，分擔了壓力。與此同時智能電網調度自動化系統的多種能源接入的功能，特別是清潔再生能源這一功能，建立了環保的電力系統，消除了電網擾動的危害，從而實現了通過提高電力的可靠性和電能質量來減小電力損耗的目的；通過改善能源利用的效率來實現用戶多選擇的目的；通過接入多種多樣的分布式電源來節約能源保護環境，促進了時代要求電網與自然環境和諧發展的需要。

2.2.3　交互性。供應和需求兩方在同一時間同一地點參加電力的交換這一行為我們稱之為交互性。交互性側重點是在參與對象即用戶上。智能電網調度自動化系統能夠充分利用用戶接口來最大限度地完成人機聯系、互動、模擬，以此來實現資源的優化配置，完善電力系統的優化設計，促使供求關系的平衡，進而讓其不斷完善并茁壯成長。

2.2.4　優化性。成本的合理支付、資產的協調運行是智能電網調度自動化系統的優化性的集中體現。它通過分析整理區域分流狀況、地區電源分布以及傳輸阻塞程度等情況來實現資產的合理運轉，減小電網障礙，改善運行效率，進而從全局上完成網絡運行，實現資產優化，減少能耗開銷。

2.2.5　集成性。智能電網調度自動化系統在優化流程、整合信息、管理生產、調度自動化等行為上形成全面決策的統一化和規范化，充分體現其集成性。

2.3　智能電網調度自動化系統的主要功效

從上面的介紹可知，智能電網調度自動化系統具有實時安全的電力供應、快捷強悍的電力輸送能力和結實牢固的網架結構；五大優點讓它具備合理優化運營成本、高效利用資源資產等多種能力；推進可再生能源利用與發展，減少能源浪費，實現能源的節省，控制污染物體排放，實現環境保護，并極大促進清潔電能在終端能源消費中的比例；完成智能傳輸數據的雙向互動，實行電價制度的動態波動，達到電網、電源和用戶的信息公開公平化目的。它產生于經濟不斷發展和科技進步的當今社會，對健康、科學、強大的智能電網的形成具有重大意義。

3　我國智能電網調度自動化系統現狀及其發展趨勢

縱觀我國智能電網調度自動化系統的建設情況，取得成果的同時也醞釀了不少缺陷。部分地區通過城鄉改造完成了系統的建設，實現了配電網技術，改善了自動化程度。但是不完善的輸電網聯系使這一工程面臨著嚴峻形勢和巨大挑戰。

3.1　我國智能電網調度自動化系統研究進展分析

從我國智能電網調度自動化系統的研究報告中可得知系統建設進展體現在：穩定建設了一定數量的智能電網調度自動化系統，并做好了研究報告；制定并運行第一、第二兩批試點工程的實施方案，對系統技術方案進行了整理；深入開展一系列與系統建設有關的研究討論活動，并提煉出對接口、模型和規約等方面的重點研究，擬寫好發展路線并撰寫研究報告。

3.2　存在問題

從近年來我國智能電網調度自動化系統建設來看，不足之處有不均衡的電力資源區域分布和不理想的用電負荷情況的阻礙；系統的技術水準存在很多缺陷，尚未滿足各個方面的需求；較弱的網架結構和較落后的輸配電設備，降低社會經濟效益；清潔能源沒有得到充分利用，降低了可持續發展速度；嚴重滯后于國際標準和技術等。我國的智能電網調度自動化系統體系的完善急需對策。

3.3　我國智能電網調度自動化系統建設的若干想法與策略

就全世界來看，新興的智能電網調度自動化系統尚處在初期研究階段上，各個國家也正努力地結合自身的實際需求進行探求研究。我國人民對城市供電的要求不斷向好的方面發展是伴隨著城市化進程而出現的， 但由于種種缺陷，如技術能力的欠缺和地理位置的不完滿，我國的智能電網調度自動化系統技術水平一度低于其他國家，所以我們急需研發出具有中國特色的電網。我國的有關人員應結合與時代相應的發展戰略、能源資源政策和產業結構布局等方面，綜合考慮經濟結構效益，提高電網安全度，增強節能減排功能，加大環保力度，思慮周全，讓經濟和社會在電網智能化進程中加快實現可持續發展。

3.4　具體措施

了解電網基本知識和主要性能及我國電網情況后，現提出以下措施：智能電網調度自動化系統的研究與實施必須建立在我國國情的實際情況之上；用高度統一的電網建設技術標準作指導；因地制宜地開發利用地域資源，制定多種發電模式并存的發電方法，以達到節能減排，高效利用能源；完善智能化通信技術，保證電網運行安全無障礙；在創新活動中制定新的計劃與方案，不斷提高與完善。

4　結語

總而言之，智能電網調度自動化系統已成為電力工業的一種新的發展模式，它的開發前景不可估量，在中國也一樣擁有光明前途。然而，我們也要正視智能電網調度自動化系統是一塊硬骨頭的事實，這項艱巨的、高難度的、復雜的、耗時的系統工程要求我們不但要克服艱難的技術難題，而且還需要結合國家的政策、時代的需求、現行的市場策略、管理手段、營銷方法等軟科學問題來攻克。就現今來看，我國能源分布狀況及其開發利用的實際的情況，現有的信息指導、控制技術、管理系統的發展水平等因素都是指導我們建設具有中國特色的智能電網調度自動化系統的重要因素，爭取建立屬于我們自己的電網并以此來影響全世界智能電網調度自動化系統的合理性、高效性、經濟性、環保性。

參考文獻

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[3]　哲倫．美國智能電網計劃[J]．資源與人居環境，2011，（6）.

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關鍵字：網絡布線，家庭智能化，住宅小區

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

一、小區智能化系統的概述

1.小區智能化系統的定義

何謂智能化系統？也許還有人對這個名詞感到陌生，但是其真身卻是經常出現在人們視線中各種高科技小細節。實際上，住宅小區智能化是目前國內外住宅建設領域和信息產業領域非常熱門的話題，而對智能小區的定義，是指用統籌的方法將住宅小區的功能智能化，在提供安全、舒適、方便、可持續發展的生活環境的基礎上，統一進行控制和管理實現資源充分共享。

2.小區智能化系統的內容組成

小區智能化系統的特點是采用先進的、符合標準的技術和設備將所有的系統或者對各個住戶集中安全管理和監控。它既具有分散于各個住戶的終端或設備，又能通過網絡集中到一個管理或控制中心來資源共享或提供公共信息資源。可以把系統結構分為三個部分：網絡管理中心、網絡布線和家庭智能化系統。

3.小區智能化系統的設計原則和標準

為使整個系統達到技術先進，經濟實用，安全可靠，服務高端的要求，設計中應遵循安全性、耐久性、實用性、經濟性和環境化的原則。具體表現為不僅滿足社區安保等功能，在實際使用上，采用適用的技術和設備，在投資費用許可的條件下充分利用最新技術成果使其能在較長的時間適應社會環境，另一方面系統在使用的產品系列、容量和處理能力方面必須具備兼容性強，這樣一來可以擴展確保整個系統不斷充實完善和改進，二來與其他兼容性差的產品相比性價比較高。

二、小區智能化系統的結構

1網絡布線系統

布線系統是小區智能化系統的支持骨架，將管理子系統串聯起來，是提供網絡數據傳輸的快速通道，如同人體內的神經系統。綜合布線系統的建設應根據網絡系統建設的需求，即根據網絡系統構架來決定布線系統的規劃。綜合布線系統由六個子系統構成，即工作區、水平子系統、管理間、垂直子系統、設備間和建筑群子系統。

1.1 工作區布線子系統由終端設備連接到信息插座的連線（或軟線）組成，它包括裝配軟線、連接器和連接所需的擴展軟線，并在終端設備和信息口I/O之間搭橋。在具備設計前期條件：近期和遠期終端設備要求、信息插座數量和位置、終端的移動、修改情況、一次性投資和分期建設比較、確定各層交換間的位置，完成之后再設計配置布線設備。

1.2 水平布線子系統將干線子系統延伸到用戶工作區，與垂直干線子系統相比，水平布線子系統都在同一樓層，僅和信息插座、管理間子系統連接。水平子系統是綜合布線系統工程中最大的一個子系統，決定每個信息點的穩定性和傳輸速度。主要涉及布線距離、布線路徑、布線方式和材料的選擇，直接影響網絡綜合布線系統工程的質量甚至最終造價。水平布線應采用星型拓樸結構，每個工作區的信息插座都有和管理區相連，一般都需要提供語音和數據兩種信息插座。

1.3 管理間子系統由交連、互連和I/O組成，是連接垂直干線子系統和水平干線子系統的設備。用戶可以在管理子系統中更改、增加、交接和擴展線纜，應采用合適的線纜路由和調整件組成管理子系統。管理間子系統的配線架的配線對數可由管理的信息點數決定，應有足夠的空間放置配線架盒網絡設備，配有專用的穩壓電源，周圍環境保持一定的溫度濕度，保養好設備。

1.4 垂直干線子系統通常是由主設備間提供建筑中最重要的銅線或光纖主干線路，連接不同樓層的設備間和布線框間。它在設計時要考慮一下要求：確定每層樓的干線要求、確定整座樓的干線要求、確定從樓層到設備間的干線電纜路由、確定干線接線間的接合方法、確定敷設附加橫向電纜時的支撐結構、確定干線電纜的長度等，它的設計使用必須滿足當前的需要，還要適應以后的發展。

1.5 設備間子系統由設備室的電纜、連接器和相關硬件設備組成，把各種公用系統設備連接起來。設備間內設備按照內網、外網、語音等分類分區，所有進出線裝置或設備用不用色標區別不用用途的配線區，能更方便的進行線路的維護和管理。

1.6建筑群子系統應由連接各建筑物之間的綜合布線纜線、建筑群配線設備（CD）和跳線等組成，將一個建筑物中的電纜延伸到別的建筑群中的通信設備上。它提供樓群之間通信設施所需的硬件。建筑群子系統宜采用地下管道或電纜溝的敷設方式。管道內敷設的銅纜或光纜應遵循電話管道和入孔的各項設計規定。此外安裝時至少應預留1～2個備用管孔，以供擴充之用。它的設計應注意所在地區的整體布局，盡量采用地下化和隱蔽化方式，在確定纜線的規格、容量、敷設的路由和建筑方式時，考慮一下幾點要求：1）線路路由盡量平直選擇距離短，不繞冤枉距離，節省工程投資；2）線路路由選擇在較為永久性、穩定的道路上敷設；3）根據建筑群用戶信息需求的數量、時間和具體地點，選擇適用的技術措施。

2.網絡管理中心

網絡管理中心既是小區管理系統的中樞，又是小區與外界進行網絡通信的橋梁，小區管理中心通過服務器（防火墻）連入Internet。智能小區網絡管理中心綜合管理系統包括五個子系統：家庭智能控制子系統、停車場管理子系統、智能小區安防子系統、智能小區物業管理子系統和信息管理子系統。

根據智能小區管理中心系統的要求和對現有的小區管理軟件的分析，需起到以下的作用：1）作為中大型關系數據庫，實現智能小區所有相關信息采集和管理的全面集成；2）實現和其他系統的資源數據共享，預備開放性接口；3）實現小區管理的自動化，提高管理工作的效率；4）提供可靠高效的安保和接警系統，最大限度的保障小區的生命和財產安全等。重要的是，管理中心軟件系統要求執行速度快，便于程序功能的擴展和兼容，保障小區各種信息資料的安全性，報警接警系統的可靠性以及系統應用的可靠性，這些則是實現智能化的基本條件。

3.家庭智能化系統

隨著人們對生活質量的追求，對居住的要求不僅僅是以往的寬敞豪華，而是希望能擁有一個更安全、舒適、便利的生活環境，為此，有不少新穎便利的創想被提出。而家庭智能化系統就是將各種家用自動化設備和信息設備，利用戶內網絡系統和社區網絡系統實現聯網，實現家庭安全、舒適、信息交互與通信。

這一系統表現在三方面：家庭安全防范、家庭設備自動化、家庭通訊。對于現在市場設想的關于未來智能家居的設想也未必是天方夜譚，但真正有創造性的能實現的設計還是具備以下幾種特性的：實用性、可靠性、方便性、標準性。

整合以下最實用最基本的家居控制功能：包括智能家電控制、智能燈光控制、電動窗簾控制、防盜報警、門禁對講、煤氣泄露等，同時還可以拓展諸如三表抄送、視頻點播等服務增值功能。設計需擺脫華而不實的浪費，以實用和人性化為主。控制方式也亦可以多種多樣： 1）手動控制。如在墻面模塊上有開關鍵與狀態指示燈，用戶可以直接開關操作，符合傳統操作習慣。可以作為排除其他控制方式之后的最可靠的最后一種方式； 2）鍵盤控制。是智能化系統的主要操作界面，可以對系統進行全方位集中控制，操作簡單，方便用戶使用。 3）聯動控制（一個事件觸發其他事件的方式稱為聯動）。如煤氣泄漏報警時，系統可 同時關閉煤氣閥，打開換氣扇。在門口刷卡可以聯動開門、相應室內系統撤防、 電燈或音箱打開，營造溫暖氣氛等。這樣的設置更符合場景更人性化；4）模式控制。模式為多種動作或狀態的組合，通過模式控制可以實現“一鍵式操作”。當然還有很多其他靈活的控制方式，在這里就不在詳細介紹。

三、結語

住宅小區智能化是智能化技術和國內房地產業相結合的產物，而隨著住房體制改革的不斷深入和人們對住宅環境的質量要求不斷提高，住宅小區智能化系統在未來會達到更大的發展機會。

篇8

（塔里木大學機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300）

【摘　要】自動澆花系統通過對土壤濕度的實時檢測，可以實現不同環境下對不同花卉植物的精確高質量自動澆水。本文基于土壤濕度傳感器的信號采集、AD信號轉換、單片機的信號處理以及LCD液晶顯示的設計研究，在proteus軟件平臺下進行仿真與調試,確保其可行性與系統的正常工作。

關鍵詞 智能澆花系統；軟件仿真；自動控制；液晶屏顯示

作者簡介：劉川，塔里木大學機械電氣化工程學院 二年級本科生。

通訊作者：李曉勤，塔里木大學機械電氣化工程學院，教授，研究方向為汽車電子、物理工程、車輛工程與地面系統。

0　引言

隨著生活水平的提高，喜歡養花的人也越來越多，但當人們出差旅行或者放假的時候，花卉的澆水成為人們比較犯難的問題。而且現在市面上的澆花裝置比較少，其采用的技術往往是如下的兩種，一是基于簡單的物理原理，如利用虹吸原理對植物進行澆水；二是利用簡單的定時控制技術，實現對植物的定時定量澆水。依據這兩種原理制成的裝置無法根據土壤濕度實時澆水，后果嚴重時可能導致花卉干枯或者過澇死亡。基于以上背景，我們設計的智能自動澆花系統以實現在不同環境下對植物的精確自動澆水。

本文就是由濕度傳感器實現對花盆土壤濕度的信號采集，由單片機實現對信號的數字化處理輸出，并將輸入濕度值與設定濕度值進行對比分析，然后確定澆水系統的工作情況。

1　材料與研究過程

1.1　材料與軟件平臺

系統使用電子器件：STC89c52單片機、ADC0832模數轉換、LCD1602液晶顯示屏、YL-69土壤濕度傳感器、存儲芯片24C02、水泵、排阻電容等其它常用元器件。

設計使用軟件平臺：程序編輯、編譯、調試軟件keil、電路模擬仿真軟件proteus、程序燒寫軟件STC-ISP、USB串口調試軟件。

1.2　實驗研究對象

以常見花盆花卉為實驗對象進行設計與研究。

1.3　設計流程

設計流程如圖1所示。

2　電路設計方案

2.1　智能主控電路

主控電路是整個系統的核心，主要由STC89C52單片機為主。單片機是單片微型計算機的簡稱,通俗來講，就是把中央處理器CPU、存儲器、定時器、I/O接口電路等一些計算機的主要功能部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。單片機特別適合控制領域，故又稱為微控制器MCU，單片機只要和適當的軟件及外部設備相結合，便可成為一個單片機控制系統，由此我們構建單片機最小系統。單片機最小系統由時鐘電路和復位電路組成。

2.1.1　單片機的時鐘電路

時鐘電路用于生產單片機工作所需要的時鐘信號，而時序所研究的是指令執行中各地址信號之間的相互關系。單片機本身就如一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。

2.1.2　單片機的復位電路

單片機復位是使CPU和系統中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作。無論是單片機剛開始接上電源時，還是斷電后或者發生故障后都要復位，單片機復位的條件是：必須使RES/Vpd或者RST引腳加上持續兩個周期以上的高電平。

在proteus中畫電路圖，如總電路圖中圖2.1所示。

2.2　獨立鍵盤輸入電路

獨立式按鍵是指直接用一根I/O口線構成的單個按鍵電路。每個獨立式按鍵單獨占有一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵的工作狀態不會影響其他I/O口線的工作狀態。獨立式按鍵接口電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，在按鍵數量較多時，I/O口線浪費較大。故在按鍵數量不多時，常采用這種按鍵結構。獨立式按鍵電路如圖3所示。上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/O口線上有確定的高電平。本設計外圍電路接有四個獨立按鍵，其中兩個作為濕度下限增減的設置按鍵，另外兩個作為濕度上限增減的設置按鍵。

因為本裝置所用的I/O口不是很多，而且需要的按鍵數目不多，故選用獨立式鍵盤。

在proteus中畫電路圖，如總電路圖中圖2.2所示。

2.3　濕度傳感器輸入電路

本設計用土壤濕度傳感器YL-69檢測土壤濕度，YL-69傳感器有4個引腳分別為：1 VCC（外接3.3V-5V）、2 GND（外接GND）、3 DO（小板數字量輸出接口）、4 AO（小板模擬量輸出接口）。本傳感器模塊具有雙輸出模式，DO數字量輸出簡單，AO模擬量輸出更精確。當使用數字量輸出接口時，通過電位計調節設定值，在土壤濕度達不到設定閾值時，DO口輸出高電平，當土壤濕度超過設定閾值時，模塊D0輸出低電平。所以小板數字量輸出D0可以與單片機直接相連，通過單片機來檢測高低電平，由此來檢測土壤濕度。當使用模擬量輸出接口時輸出AO可以和AD模塊相連，通過AD轉換，可以獲得土壤濕度更精確的數值。所以我們選用AO接口與ADC0832轉換模塊等一些元器件組成濕度傳感器輸入電路。

在proteus中畫電路圖，如總電路圖中圖2.3所示。

2.4　蜂鳴器驅動電路

蜂鳴器驅動電路主要實現當測的土壤濕度低于設定下限濕度或高于設定上限濕度時進行明示。該電路使用蜂鳴器，然后經過單片機的一根口線驅動。由于單片機的I/O口驅動能力有限，無法驅動蜂鳴器鳴響，這里用到一個PNP型的三極管作為驅動器，來驅動蜂鳴器。

在proteus中畫電路圖，如總電路圖中圖2.4所示。

2.5　水泵驅動電路

水泵驅動電路是本設計的控制末端。通過判斷單片機口線P32的高低電位確定PNP型三極管的工作狀態以此作為驅動器來驅動繼電器。然后決定是否開啟水泵澆水。

在proteus中畫電路圖，如總電路圖中圖2.5所示。

2.6　液晶顯示電路

LCD1602為兼容的液晶顯示模塊，本設計中采用兩行16字符型的模式，顯示亮度可調，是一種使用較方便、價格較便宜的液晶顯示器件。他有液晶顯示屏和驅動器兩部分組成，單片機通過寫控制字方式訪問驅動器來實現對液晶顯示屏的控制，系統是利用液晶顯示屏來顯示設定濕度范圍和檢測到的土壤濕度。它的外圍器件可以裝一個精密電位器，來實現液晶顯示屏亮度的調節。

在proteus中畫電路圖，如總電路圖中圖2.6所示。

2.7　其它常見電路

在一些電路系統中我們常會用到一些其它輔的電路，如電源濾波電路等。濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方，用來消除自激，使系統穩定工作。

在proteus中畫電路圖，如總電路圖中圖2.7所示。

此外在本設計系統中還有一個不可缺少的電路部分用來存儲設定濕度值。它是使用儲存芯片24C02為主要器件組成的電路。

在proteus中畫電路圖，如總電路圖中圖2.8所示。

2.8　總電路系統

將上述分電路整合，搭建成最終的自動澆花系統電路。在proteus中輸入程序進行仿真。如圖2所示。并設計PCB板，最后在PCB板上焊接相應電路元器件，并在花盆中完成系統調試與優化確保完成設計研究。

3　系統工作流程

本系統先通過傳感器將對土壤中含水量的物理量進行采集，然后通過信號轉換部分將其轉化為數字信號，交給單片機系統進行處理。通過與設定濕度的對比來智能控制是否澆水，在需要時驅動相關外設，進行自動精確定位地灌溉。系統具體工作流程如圖3所示。

4　研究結果分析

本智能澆花系統設計結構簡單，成本較低，自動化程度高，方便升級改造，可實現智能化澆花的需要，能很好解決現在及將來一段時間內家庭澆花的問題。當然本系統也存在一定紕漏，由于一些干擾因素的影響可能會出現實驗偏差。比如理論與實驗之間的誤差，它主要來源于試驗中存在電路連線阻值變化等一些其它的偶然誤差。

5　結論

隨著智能家具的發展，人們對智能化控制的渴望越加劇烈，“智能自動澆花系統”也就隨之而來；而今信息技術和單片機技術的發展，我們完全可以采取電子智能化控制的手段來解決以上問題。本文基于單片機對土壤濕度傳感器信號的采集與處理的設計進行了研究開發，實現在proteus軟件平臺下的仿真與程序調試，將調試成功的程序燒寫到單片機中，將系統電子器件集成在PCB板上，成功完成了智能自動澆花系統的設計制作。本文的設計思想可以應用在其它自動灌溉系統的采集與處理設計中，為相關的設計研究提供了有價值的參考。

參考文獻

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篇9

關鍵詞：智能變電站 二次系統 優化 應用

1、智能變電站二次系統概述

智能變電站的二次系統由綜合自動化系統的繼電保護、測控、計量、錄波、合并單元以及智能終端等裝置組成，智能變電站的二次系統的設備通過電壓互感器或電流互感器實現與一次設備的連接，同時對一次設備進行控制、保護、條件和測控。傳統的變電站所面臨的例如常規互感器的動態測量范圍具有一定的局限性，缺乏統一的信息模型以及信息交換模型，從而難以實現智能電網信息共享，由于智能設備之間缺乏互操作，致使大量的二次電纜的可靠性造成了不利的影響。

隨著新型光電互感器技術的逐漸成熟和發展，同時光通信技術以及以太網的智能交換技術的發展，同時IEC IEC61850系列國家標準的頒布和實施，為解決智能變電站的相關問題提供了技術指導。具體實現了建模的標準化，同時也支持了網絡通信方式，建立了智能電子設備之間的信息交互以及不同設備之間的互操作等，相關的需求推動著相關技術向著數字化和智能化的方向發展，同時也符合IEC61850數字化的變電站的發展趨向。

智能變電站二次系統的顯著特點表現在：智能變電站完全遵循IEC61850規范，能實現互操作。數字化的數據采集模式，非常規互感器的使用有效提升了動態量測水平以及精度，降低了絕緣的性能和要求，為節約高壓系統的成本支出奠定了良好的基礎；二次系統設備的網絡化，致使數字化的通信網絡取代了控制電纜，信息冗余取代了裝置冗余，從而有效降低了工程項目的造價，有效提高了二次系統的可靠性和安全性。實現了標準化的建模，實現了統一的信息模型以及信息交換模型的共享和互操作問題，有效簡化了二次系統的維護、工程項目的配置和工程項目的實施。

2、智能變電站二次系統優化

2.1 測控保護優化

傳統的變電站中，測控裝置與保護裝置是獨立分開的，同時由于智能變電站是基于IEC61850體系構建而成，由此集合了信息共享標準化以及網絡化的傳輸等優勢，測控裝置以及保護裝置能實現實時信息的共享，從而為一體化的系統設計奠定了良好的基礎。下圖所示為測試保護一體化裝置接入了雙套合并單元以及智能終端的二次系統網絡結構圖標。從圖中可了解到。測控的單元出于測控保護而實現了雙重化配置時，測控保護的裝置將收集到更多來源于系統鏈路的信息。這時，自動化的系統應對多重化的信號進行合并并且篩選。（如圖1）

2.2 智能終端的優化

智能變電站的主要設備是合并單元，實際上指的就是智能終端。智能終端也是一次設別以及二次系統相互連接的紐帶，合并單元對于來源于二次轉換器的電流以及電壓數據進行了時間上的有關組合，同時將采集到的數值傳送到測控保護裝置中，智能終端的接收斷路器以及隔離開關等機構所發出的斷路器位置的信號，以及相關設備的運行狀態的信號等等。同時也支持分項跳閘、重合閘以及三相跳閘、遙控分合等GOOSE指令。同時發送出跳合閘的命令。

智能終端僅僅只需要進行適當增加開入量等措施，則可采集信息量，由此可將合并單元與智能終端優化整合為一系列的智能單元，其整合的優勢在于，有效避免了重復采集信息，同時，整合的智能單元，包括在線檢測的參量收集模塊，與合并單元之間形成了單元的共享硬件平臺，減少了信息的交互，同時也有效提高了系統的可靠性，減少了交換機端口以及接線，減少了戶外智能控制柜所占據的空間大小，節約了光纜，減少了智能控制柜內部設備所消耗的功率，由此也減少了設備的發熱量，從而使控制柜中保持著合適的溫度和環境，節約了成本的投入和消耗，同時也減少了設備運行以及維護的工作量，降低了智能變電站在壽命周期內的運行成本。

2.3 構建一體化信息平臺

傳統的變電站數據采集的功能與實際的邏輯判斷結合在一起，一般通過單一的設備完成，由此，不同功能的完成需要不同設備或者系統的配置，由此實現了保護、測控、電能量、同步相量測量裝置、行波測距等方式，通過信息的共享，智能變電站實現了與智能變電站調度和控制中心以及其他的變電站或者相關的用戶進行信息的交換，最終建立了系統的綜合應用。

構建了一體化信息平臺，實際上是實現了智能變電站數據源的統一和簡化，建立形成了唯一的一致性的基礎數據以及信息，通過統一而標準的方式建立了智能變電站內部和外部的信息交互和共享，實現了變電站自動化系統，實現了子站的保護、PMU、TMR信息子站、一次設備狀態的檢測系統、智能輔助服務系統的整合，建立了全景數據檢測以及數據的上傳規范和模式。

2.4 故障錄波與網絡記錄分析

當前，國內已經產生了幾種智能變電站網絡報文記錄裝置以及錄波的裝置，網絡報文的記錄裝置能建立原始報文記錄，而錄波裝置則可記錄原始報文記錄，錄波裝置實現了對一次系統異常的數據記錄和診斷，當變電站的內部出現了異常狀況時，應將連個裝置結合起來分析才能更準確的定位系統異常，同時分析出異常的原因。通過使用一套裝置同時可實現網絡報文的預警記錄以及暫態錄波，這兩種記錄的信息通過統一的數據源以及時標，有效節約了變電站的屏柜空間，同時也實現了原始報文數據以及暫態錄波的組合以及對比分析，報文記錄子系統實現了對每一條異常的報文日志進行了記錄，同時通過所記錄的日志迅速提取出報文的數據，從而便于建立暫態錄波數據以及原始報文數據之間的索引關系，實現了對比的組合分析。

2.5 網絡配置優化

智能變電站是建立在IEC61850的通信技術規范的基礎之上，網絡設計的合理性在一定程度上影響了系統運行的可靠性。變電站的網絡配置應綜合考慮到系統運行的可靠性、經濟性和實用性，通過合理配置網絡，有效減少網絡交換，而針對使用橋式接線以及線變組接線110kV以及小于110kV電壓等級的變電站，則可不構建網絡，GOOSE/SV報文通過使用點對點的方式進行傳輸，從而有效避免了安全自動裝置之間的信息的直連傳輸。這樣設計的優點在于有效避免了交換機的環節，從而有效減少了傳輸的延時。對于少于三個裝置需要接受SV報文時，則不構建SV網絡，當需要構建網絡時，也可采用星形的拓撲結構。

當前，極少數的變電站使用GOOSE SV MMS三網合一方式進行組網，從而有效減少了網絡交換機配置，簡化了網絡的連接線路，然而對于網絡的帶寬以及交換機的處理能力和通信的安全以及可靠性能都提出了較高的要求。就理論上而言，這種方式具有一定的可行性，可通過少量的工程試點試驗通過后再進行推廣。

2.6 二次組屏優化

只要完結了二次設備電池抗干擾以及環境之間的適應性問題，保證二次設備在磁場中的穩定可靠運行，二次設備的就地安裝是可行的，同時也具有較高的經濟效益。例如220kV智能變電站，如果將各種隔間保護測控、合并的單元、智能終端以及在線監測等二次設備放置在配電裝置現場的智能控制柜，由此節約了二次設備室將近一半的屏位以及全站20%～30%的纜材，具有十分明顯的經濟效益。

3、智能變電站二次系統的發展趨勢

IEC61850體系中，變電站可分為過程層、間隔層、以及站控層三層，同時伴隨著變電站集成度的逐漸提升，間隔層的設備功能逐漸過渡到過程層以及站控層，表現出了兩極化的發展趨勢，一方面是間隔層的功能下放到了過程層進行實現，二次設備通過間隔分布分散就地布置，實現了對宿主設備采集、控制、測量、計量、保護、監測等功能；另一方面，間隔層的功能是通過站控層統一實現，過程層的設備僅僅實現對宿主設備的采集和測量，站控層僅僅對全站設備進行控制和保護，也就是集中式的控制和保護。

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篇10

關鍵詞： 小車定位；水分檢測；配料模型

0 前言

隨著工業現代化進程的加快，冶金行業對生產過程自動控制的要求也在不斷提高。混勻預配料作為鋼鐵企業生產中的第一道工序，在整個生產中也顯得尤為重要，但由于大多數料場的自動控制水平較低，在預配料過程中關于物料水分控制、卸料小車行走布料、圓盤配料適時調節等一系列問題的掌控大多做的不是很好，再加上過多的人工參與，從而導致中和料混勻礦的質量不穩定，SiO2的偏差一直很大，對燒結等工序產生了較大的影響。濟鋼老原料場針對上述問題，經過長期的技術攻關，開發并應用了一套智能化預配料系統，減少了人工參與，挺高了自動控制水平，使混勻礦的質量有了很大程度的提高，應用后取得了很好的效果。

1 系統開發及應用背景

濟鋼煉鐵廠老原料場主要是為濟鋼3臺120平方米和2臺60平方米燒結機備料，而這5臺燒結機又直接給3座1750高爐上燒結礦，配料質量的高低直接關系到燒結、煉鐵等關鍵的生產工序，而原有的配料過程中，由于料種較多且其中水分各有差異，無法在配料過程中將水分差異帶來的影響消除，卸料小車的控制方式也是機旁手動操作，對料位更換、準確卸料等都不能及時準確地控制，而在中和料混勻方面更是采用單機配料模式，中和料的質量很不穩定，SiO2的偏差一般情況下都要大于3.0，直接影響到燒結礦的質量。

通過查閱文獻檢索和實地考察研究，最終確立了開發“料場智能化預配料系統”的研究和實施方案。采用卸料小車的自動定位技術，上料系統的多種物料在線水分自動檢測技術，并自主開發了預配料控制模型，完善了配料控制程序。經過一系列的技術開發和應用，提高了自動控制水平，達到智能化預配料的目的，從而提高混勻礦的質量。

2 料場預配料系統智能化的主要內容

料場預配料系統智能化主要包括硬件設備和控制系統兩個方面的開發應用，采用并開發了以下幾項關鍵技術。

2.1 卸料小車自動定位技術的應用

為消除人工機旁操作卸料車行走存在的安全除患，同時為實現遠程監控卸料小車的位置，實現卸料小車的遠程自動定位，在老原料場預配料室料倉上部安裝了卸料小車位置檢測的定位系統，即在卸料小車中間安裝一條格雷母線。完成卸料小車的實時位置檢測，位置信息進入PLC系統。硬件安裝完成后，由相關技術人員自主完成了定位系統的程序編制。

現場格雷母線位置檢測包括地址編碼發射器，地址編碼接收器，格雷母線，天線箱四個部分。格雷母線位移傳感器以相互靠近的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的電磁耦合來進行通信，并在通信的同時檢測到天線箱在格雷母線長度方向上的位置，可以不間斷的測試位置，實現連續的位置測試及定位。該系統將檢測的卸料小車位置信息通過以太網實時傳輸到混勻PLC系統的內存地址，供后續的控制功能使用。

2.2 在線水分檢測技術的應用

料場各種礦粉都是露天堆放。中和料預配料采用重量自動配料方法，按照計劃配比設定配料量，由皮帶秤檢測的礦粉重量自動控制圓盤給料。影響因素有天氣變化、料層變化、進廠物料水分的波動等因素，料場礦粉的水分經常變動，影響到實際配比的變化，從而使得中和料偏離目標配比，在配料過程中由于水分的變動，礦粉干基配入量變化，導致中和料成分波動。如果能實現上料時對礦粉水分進行實時檢測，將對穩定中和料質量發揮作用。

對于含鐵原料的水分檢測，目前比較成熟的技術還是采用紅外水分儀。在開發在線水分檢測系統之前，我們已實現了卸料小車的自動定位，卸料車的位置信息已通過以太網傳入混勻配料的PLC內存地址，通過信息處理，PLC系統能實時判斷卸料小車當前所處的倉位。水分檢測計算機接入了原料以太網，檢測的水分值最終也是傳入混勻PLC做控制用。因此通過以太網將卸料小車當前所處的料倉號實時地傳入水分檢測計算機，水分檢測計算機根據堆料前各料倉設定的物料名稱實時變換紅外水分儀的標定線，再通過卸料小車前面皮帶上的計量秤判斷當前皮帶上是否來料，保證了各物料水分檢測的及時性和準確性。

自主編制了PLC與水分處理計算機之間的通訊程序，為水分檢測計算機實時提供物料種類、流量信息、堆料量等信息，水分計算機根據這些信息完成各種物料的水分檢測及數據處理，從而實現多種物料的在線自動測水功能。

2.3 混勻配料模型的開發

混勻配料工序是穩定中和料的關鍵工序，在這個關鍵工序中如何確保配比的精確性和消除水分對配比的影響是穩定中和料質量的關鍵，混勻配料模型的開發是建立在小車定位和在線測水兩大項目成功實施的基礎之上的，開發的目的是提高配料精度和消除水分波動對中和料質量的影響。