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篇1

關(guān)鍵詞：航站區(qū)；綜合管廊；智能化系統(tǒng)

綜合管廊可將多種類型的地下管線進(jìn)行整合，是城市不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施工程，具有線路長、空間小、環(huán)境差等特點(diǎn)[1]。對其進(jìn)行智能化設(shè)計，可有效改善長距離綜合管廊設(shè)施管理現(xiàn)狀，減少管理資金，加強(qiáng)城市運(yùn)維的安全性，提高管理效率。

1工程概況

以山東新機(jī)場為例，新機(jī)場工作區(qū)以及航站區(qū)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(lián)絡(luò)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(jī)場泵站。管廊整體長度約12km，管廊內(nèi)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(shè)階段，框架結(jié)構(gòu)運(yùn)用整體現(xiàn)澆閉合，頂?shù)装搴穸葹?.3m，隔墻厚度為0.3m，外側(cè)墻壁厚度為0.3m，同時在各個艙室地端設(shè)置了排水溝，排水溝尺寸為0.2m×0.05m。艙室內(nèi)設(shè)計有應(yīng)急出口、投料口以及通風(fēng)口等。應(yīng)急出口設(shè)計為圓形檢查井，投料口設(shè)置為矩形口，將洞口凈尺寸設(shè)置為0.8m（凈攬）×7.0m（凈長），在設(shè)計中，通風(fēng)口分為自然和機(jī)械通風(fēng)口。

2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架

2.1系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計階段，采用分布式架構(gòu)，為分級管理以及多管理中心運(yùn)行提供了技術(shù)支撐，為項目各時期、長時間建設(shè)以及系統(tǒng)今后的運(yùn)維提供了極大的便利性。同時，應(yīng)用通信和分離框架，給使用服務(wù)集群、無線客戶端以及服務(wù)器連接提供支持。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計期間，可以利用星型網(wǎng)絡(luò)，其可穩(wěn)定地同上層監(jiān)控層以及下層控制層連接，網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。在監(jiān)控系統(tǒng)中，有兩條網(wǎng)絡(luò)線連接設(shè)施，以確保運(yùn)行的穩(wěn)定性，為進(jìn)一步提升管理區(qū)設(shè)備信息傳輸?shù)臅r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(jiān)控站。上層和下層之間數(shù)據(jù)交換主要由核心交換機(jī)完成，控制層運(yùn)用兩條網(wǎng)絡(luò)線進(jìn)行連接，作為備用，主要用于傳遞設(shè)備實(shí)際采集的數(shù)據(jù)，在設(shè)計分區(qū)控制站和主站網(wǎng)絡(luò)過程中，采用以太網(wǎng)絡(luò)[3]。在進(jìn)行管理時，主站相較于分區(qū)控制站，具備總控制權(quán)，主站可對分區(qū)人員進(jìn)行調(diào)配，并且可設(shè)置人員權(quán)限，同時可以管理和監(jiān)控某個分區(qū)現(xiàn)場設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)。

2.2上層監(jiān)控層

上層監(jiān)視層為整個管廊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的首層，而集中監(jiān)視層為整個管理系統(tǒng)的中間層，對硬件設(shè)施也有相應(yīng)的需求,如打印機(jī)、電腦、服務(wù)器和不間斷電源系統(tǒng)等設(shè)備必須配備齊全,利用單模光纖可以進(jìn)行如同千兆以太網(wǎng)的鏈接,從而使整個上層監(jiān)視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更具完整性[4]。上層系統(tǒng)在聯(lián)接下層過程中，通過穩(wěn)定性較強(qiáng)的冗余星型網(wǎng)，使系統(tǒng)穩(wěn)定性得以保障。

2.3下層監(jiān)控層

現(xiàn)場控制層，即下層監(jiān)控層，其由分監(jiān)控中心以及自身管轄范疇內(nèi)的執(zhí)行單位構(gòu)成，其中包含每個分區(qū)控制系統(tǒng)DCS、PLC設(shè)備、就地控制計算機(jī)等，使輔助室具備完善的監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

3智能化系統(tǒng)設(shè)計

3.1機(jī)房設(shè)計

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綜合管廊的集中運(yùn)行管理功能，將管理中心機(jī)房設(shè)置于整體航空區(qū)域，并實(shí)施分級維護(hù)，在航站區(qū)域建立管理分中心。本項目分中心位于服務(wù)大樓，占地面積近100m2，同時安裝了監(jiān)控屏幕，將系統(tǒng)核心設(shè)備進(jìn)行集中管理和放置。管廊設(shè)計過程中，結(jié)合防火分區(qū)設(shè)置弱電間，在兩個防火分區(qū)臨近處部位，位置較為集中，給管理和維護(hù)提供了極大的便利。與此同時，與通風(fēng)機(jī)室毗鄰，可提升設(shè)備監(jiān)控質(zhì)量。在對弱電室進(jìn)行維護(hù)和檢修階段，相關(guān)人員可以從檢修井、爬樓梯以及任何艙室進(jìn)入，每個弱電間可對臨近2個防火區(qū)進(jìn)行管控。

3.2基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)與有線、無線通信系統(tǒng)

3.2.1基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在綜合管廊智能化設(shè)計階段，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是其不可或缺的構(gòu)成部分，其具有傳遞信號以及分析、處理等作用，對安防、環(huán)境和設(shè)備監(jiān)控等系統(tǒng)提供支持。由于綜合管廊應(yīng)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(shè)計網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)過程中，以工業(yè)建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為參考依據(jù)，采用光纖環(huán)網(wǎng)模式，確保網(wǎng)絡(luò)具備良好的穩(wěn)定性。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是安防、環(huán)境以及設(shè)備監(jiān)控等系統(tǒng)的承載體，要求也相對較高，不可相互影響，因此三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為首選，在前端組建獨(dú)立環(huán)網(wǎng)，配置相應(yīng)的聚集交換設(shè)備，而后整體同核心交換設(shè)備數(shù)據(jù)連接。綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)在通常情況下呈現(xiàn)為靜止?fàn)顟B(tài)，只有在人員檢測或解決異常情況階段，畫面在特定范圍內(nèi)出現(xiàn)動態(tài)變動，當(dāng)下，大多數(shù)監(jiān)控廠家可使用合理的計算機(jī)技術(shù)將靜止?fàn)顟B(tài)畫面實(shí)施數(shù)據(jù)壓縮，因此，在攝像機(jī)數(shù)量相同的狀況下，網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)流量低于民用建筑。基于此，在設(shè)計此項目安防網(wǎng)絡(luò)時，采用了電環(huán)網(wǎng)的模式。若某處通信發(fā)生中斷，環(huán)網(wǎng)可將數(shù)據(jù)由其他途徑傳回，以強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的可靠性。綜合管廊存在特殊性，需要嚴(yán)格監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度非常重要，而網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和及時性對其采集數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度有直接的影響。此項目選用了雙環(huán)網(wǎng)節(jié)結(jié)構(gòu)，對線路以及交換機(jī)等進(jìn)行了備份。3.2.2有線通信系統(tǒng)此項目不具備大量有線通信電話分機(jī)，使用同消防電話并用的方式，但系統(tǒng)依然保持單獨(dú)性。在各個設(shè)備間中均配置一部電話分機(jī)，為維護(hù)和檢修人員同控制中心聯(lián)系提供了便利，對于防火分區(qū)，在其每個出入口位置配置電話，便于發(fā)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(tǒng)綜合管廊內(nèi)部設(shè)計階段，設(shè)置了無線通信信號覆蓋，其主要是對電話系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充，在出現(xiàn)緊急或突況時，其可為檢修人員聯(lián)系管理中心提供便利，使管理中心人員清楚掌握現(xiàn)場狀況。使用數(shù)字化多信道無線對講，將主設(shè)備配置在管理中心處，在每個弱電間間隔1000~1500m處設(shè)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(shè)備處均配置天線，提升信號全覆蓋強(qiáng)度。

3.3安防系統(tǒng)

綜合管廊內(nèi)部的安防系統(tǒng)集多種系統(tǒng)為一體，如視頻監(jiān)控、防入侵監(jiān)測、門禁等系統(tǒng)均屬于安防系統(tǒng)。結(jié)合航站區(qū)域空側(cè)以及陸側(cè)安全隔離相關(guān)要求，對安防系統(tǒng)設(shè)置提供了針對性的保護(hù)。3.3.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以對綜合管廊內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，如設(shè)備運(yùn)行情況、管路通道、內(nèi)部狀態(tài)以及出入口等，便于監(jiān)控中心管理人員實(shí)時了解和掌控綜合管廊現(xiàn)實(shí)狀態(tài)。監(jiān)控中心工作人員對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采集的視頻信號和圖像等進(jìn)行隨時調(diào)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(qū)域內(nèi)，管廊內(nèi)部的管線主要為航站樓以及運(yùn)行大樓等關(guān)鍵的建筑提供服務(wù)，因此，應(yīng)最大程度地確保攝像機(jī)點(diǎn)位存在整體覆蓋率。在本次項目中，各防火區(qū)域兩側(cè)防火門位置均配置了兩臺攝像機(jī)，并向中間區(qū)域?qū)ι?，同時在兩臺攝像機(jī)之間設(shè)置了一部中速球機(jī)，以便于工作人員對重要區(qū)域進(jìn)行觀察。另外，人員出入通道、通風(fēng)口、設(shè)備室以及監(jiān)控中心等均是需要重點(diǎn)監(jiān)控的區(qū)域。采集的視頻存儲時間為一個月，末端攝像機(jī)需具備1080P的分辨率，且有紅外功能，采用弱電室內(nèi)UPS電源加以保護(hù)。3.3.2防入侵監(jiān)測系統(tǒng)在設(shè)計防入侵監(jiān)測系統(tǒng)階段，為了提升其監(jiān)測功能，選用了紅外對射以及紅外微波技術(shù)，若綜合管廊出現(xiàn)“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(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可編程控制器，將其傳輸至中心監(jiān)控工作室，且開啟照明系統(tǒng)，同時與視頻監(jiān)控系統(tǒng)有關(guān)企業(yè)的攝像機(jī)信號進(jìn)行聯(lián)動，進(jìn)而形成語音報警信號。3.3.3門禁系統(tǒng)門禁系統(tǒng)主要利用門禁控制來完成，在監(jiān)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(jié)合城市綜合管廊技術(shù)相關(guān)要求，此次對相鄰防火區(qū)間的防火門監(jiān)控和門禁等系統(tǒng)采用了統(tǒng)一控制的模式。日常主要由門禁系統(tǒng)實(shí)施控制，若出現(xiàn)火災(zāi)等異常情況，防火門監(jiān)控系統(tǒng)則擁有更高的控制權(quán)限，門禁系統(tǒng)會中斷其他電源，消防電源除外，進(jìn)而自動釋放門磁。3.4通風(fēng)系統(tǒng)綜合管廊地下通風(fēng)系統(tǒng)選用設(shè)備送風(fēng)和排風(fēng)方式，將管廊中存在的多余熱量和其他有害氣體進(jìn)行及時有效的排除。在防火分區(qū)中均配置送排風(fēng)系統(tǒng)，同時在防火區(qū)前端和末端設(shè)計進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)井及風(fēng)機(jī)室，送風(fēng)機(jī)主要將外部空氣傳輸至管廊內(nèi)，排風(fēng)機(jī)通過井將管廊內(nèi)的其他有害氣體排出，充分發(fā)揮通風(fēng)換氣的作用，使綜合管廊內(nèi)部空氣保持新鮮。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計時，考慮了綜合管廊的特殊性，將采用手動控制和遠(yuǎn)程操控相結(jié)合的方式，并且將通風(fēng)系統(tǒng)主管的電動防火閥關(guān)聯(lián)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)。3.5智能照明系統(tǒng)航站綜合管廊內(nèi)管線類型較為多樣，且具有集成度高以及覆蓋面積大等優(yōu)勢，但由于管廊長度偏長，加大了線路鋪設(shè)難度，導(dǎo)致施工成本增加。為了更好地解決該問題，在對照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，采用分段和分布式的控制方法，在對通信和數(shù)據(jù)的處理中，借助總線和中央控制系統(tǒng)來完成。圖2為智能照明系統(tǒng)控制流程圖。

4智慧管廊管理平臺及新技術(shù)應(yīng)用

4.1管理平臺設(shè)計

航站樓綜合管廊在進(jìn)行智能化設(shè)計時，需要滿足下列要求：（1）綜合管廊監(jiān)控整體處理方案需結(jié)合綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范要求。（2）地理信息管廊系統(tǒng)應(yīng)具備專業(yè)性，在鑒別管線、設(shè)備位置以及信息狀態(tài)階段，應(yīng)充分依據(jù)GIS和BIM技術(shù)進(jìn)行。（3）管廊平臺應(yīng)具備統(tǒng)一性，提升各系統(tǒng)之間的有效聯(lián)動，進(jìn)而強(qiáng)化運(yùn)維水平和響應(yīng)速度。（4）設(shè)計的系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)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(tǒng)開放，同時對第三方系統(tǒng)具有兼容性，且對通用接口協(xié)議提供支持，具有連接高級別監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

4.2新技術(shù)應(yīng)用

此次項目中綜合管廊距離長且環(huán)境復(fù)雜，為有效降低人工巡檢強(qiáng)度，使用了軌道式巡檢機(jī)器人。充分利用機(jī)器人和圖像識別技術(shù)，有效彌補(bǔ)了以往在線檢測以及人工巡檢中存在的缺陷。機(jī)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(shù)據(jù)傳輸至控制中心。

5結(jié)語

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，綜合管廊智能化系統(tǒng)的設(shè)計不斷出現(xiàn)新突破，本次項目設(shè)計將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等進(jìn)行融合應(yīng)用，同時給出了智能系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計策略，可最大化滿足綜合管廊智能化運(yùn)維管理要求。

參考文獻(xiàn)

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篇2

隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點(diǎn)，對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)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(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢在必行。

2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1性能發(fā)展方向

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

(2)柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。

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

(4)實(shí)時智能化早期的實(shí)時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運(yùn)動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)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(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。

2.2功能發(fā)展方向

(1)用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)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(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)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(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)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(shí)現(xiàn)。

(2)科學(xué)計算可視化科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。

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

(4)內(nèi)裝高性能PLC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)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(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。

(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用多媒體技術(shù)集計算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。

2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展

(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)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(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，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(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。

(2)模塊化硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。

(3)網(wǎng)絡(luò)化機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機(jī)床上對其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫面可同時顯示在每一臺機(jī)床的屏幕上。

(4)通用型開放式閉環(huán)控制模式采用通用計算機(jī)組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開環(huán)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(fù)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(shí)現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實(shí)時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機(jī)實(shí)時智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補(bǔ)償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

3智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)

篇3

【關(guān)鍵字】智能化，中央空調(diào)，集散控制系統(tǒng)

中圖分類號：G623文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言

中央空調(diào)的集散控制系統(tǒng)主要就是為了空氣溫度的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。由于現(xiàn)在空調(diào)的大量使用，溫度調(diào)控的不協(xié)調(diào)，對污染物的排放以及氣流組織的協(xié)調(diào)都有一定的問題，因此為了改善這種狀況，中央空調(diào)的集散調(diào)控系統(tǒng)就被應(yīng)用于此。我們通過集散控制系統(tǒng)的實(shí)施，進(jìn)行了如下的討論和研究。

二、中央空調(diào)集散控制系統(tǒng)

1.中央空調(diào)集散控制系統(tǒng)———新風(fēng)自動控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)凈化房間的溫、濕度控制。操作工作站以計算機(jī)為核心，提供操作者圖形界面和基本過程控制功能及人機(jī)接口，完成設(shè)備的監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)。

空調(diào)房間集散控制系統(tǒng)的組成如圖1所示。

圖1中央空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的組成風(fēng)道溫度傳感器TI設(shè)于回風(fēng)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(shè)定值相比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的電流信號控制電動調(diào)節(jié)閥的開啟度，調(diào)節(jié)冷（熱）水的流量，使送風(fēng)溫度隨之變化，最終使房間溫度保持在設(shè)定值范圍內(nèi)。

（一）被控對象在自動控制系統(tǒng)中，工藝變量需要控制的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器為被控對象，簡稱對象。空調(diào)溫度控制系統(tǒng)中房間就是被控對象。

（二）執(zhí)行器在過程控制中，執(zhí)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(tǒng)的一個重要組成部分，其特性好壞對控制質(zhì)量的影響是很大的。它接受調(diào)節(jié)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(zhí)行器接受0-10V的連續(xù)信號，進(jìn)行連續(xù)的PID控制。

（三）調(diào)節(jié)器又稱控制器，它將檢測元件或變送器送來的信號與其內(nèi)部的工藝參數(shù)給定值信號進(jìn)行比較，得到偏差信號；根據(jù)這個偏差信號的大小按一定的運(yùn)算規(guī)律計算出控制信號，并將控制信號傳送給執(zhí)行器。

2.微機(jī)控制下的集散式系統(tǒng)

微機(jī)測控系統(tǒng)足以微型計算機(jī)為核心來檢測和控制被對象生產(chǎn)過程的自動化系統(tǒng)。它主要包括硬件和軟件兩部分，目前在工業(yè)控制上面應(yīng)用較多的是微機(jī)測控系統(tǒng)一種稱為微機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)，簡稱為DDC。如上圖2為集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：

數(shù)轉(zhuǎn)換后，變?yōu)閿?shù)字量信息送給微機(jī)。微機(jī)則根據(jù)對應(yīng)于一定控制規(guī)律的控制算式，用數(shù)字運(yùn)行的方式，完成對工業(yè)參數(shù)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(jié)果，同時將運(yùn)算結(jié)果經(jīng)輸出通道的數(shù)、模轉(zhuǎn)換、輸出掃描等裝置順序地將各路校正信息送到相應(yīng)的執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)裝置的閉環(huán)控制。

在整個生產(chǎn)過程中。由于生產(chǎn)過程復(fù)雜，設(shè)備分布又廣，其中各工序、各設(shè)備同時并行地工作，而且基本上是獨(dú)立的，故系統(tǒng)比較復(fù)雜。采用這樣的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)從簡單到復(fù)雜的調(diào)度，兼顧了集中式和分散式兩者的部分優(yōu)點(diǎn)，從而達(dá)到最佳控制。在這種系統(tǒng)中，基礎(chǔ)的微機(jī)只把必要的信息送到主控計算機(jī)，而絕大部分時間都是各個微機(jī)并行地就地工作。這個分布式控制就稱為“集散式控制系統(tǒng)(TDS)”。

在大型的建筑物或者生產(chǎn)廠房中，有可能會設(shè)置幾套甚至十幾套空調(diào)系統(tǒng)。這樣在管理上面則不可避免的出現(xiàn)控制上的復(fù)雜性。在這種情況下，為了便于運(yùn)行管理，在現(xiàn)場采用編程控制器(PLC)進(jìn)行各空調(diào)系統(tǒng)的就地運(yùn)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(nèi)的監(jiān)控微機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。

三、智能化集散控制系統(tǒng)的構(gòu)成

1.計算機(jī)監(jiān)控管理軟件

分散控制系統(tǒng)軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，如下圖3：

系統(tǒng)軟件一般選Windows NT。應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)要解決的控制問題而編寫的多種程序，其中現(xiàn)場控制單元的軟件多采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，其執(zhí)行代碼部分固化在EPROM中，數(shù)據(jù)部分保留在RAM中，系統(tǒng)復(fù)位或開機(jī)時，數(shù)據(jù)初始值從網(wǎng)絡(luò)裝入。組態(tài)分為硬件組態(tài)和軟件組態(tài)，硬件組態(tài)就是根據(jù)硬件的模塊化結(jié)構(gòu)對計算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理配置；軟件組態(tài)又包括基本配置組態(tài)和應(yīng)用軟件組態(tài)，前者是給系統(tǒng)一個配置信息，而后者則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的生成、歷史庫的生成、圖形牛成、報表生成和控制系統(tǒng)組態(tài)等。采集中央空調(diào)智能監(jiān)測系統(tǒng)中末端數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)測對象的要求，對現(xiàn)場監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計。要求實(shí)現(xiàn)智能儀表的作用，具體包括：現(xiàn)場數(shù)據(jù)測黿、運(yùn)行狀態(tài)顯示、按鍵控制與參數(shù)設(shè)定以及與上層部分的數(shù)據(jù)通信等。

2.PLC軟件設(shè)計

如左圖為軟件設(shè)計示意圖。每一棟樓的中央空調(diào)系統(tǒng)的控制只受控于各自的PLC，它們除接受中控室的計算機(jī)控制之外，彼此之間是獨(dú)立的。下面以1號樓為例說明PLC軟件程序的設(shè)計。PLC控制中央空調(diào)系統(tǒng)的起／停有手動和自動兩種方式，當(dāng)選擇手動方式時，手動指示燈亮，在現(xiàn)場PLC操作臺上可以任意選擇機(jī)組、開／關(guān)冷卻塔、起／停冷凍泵、冷卻泵、空調(diào)主機(jī)等；也可以在中控室PC臺上操作，通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊控制界面上的控制按鈕實(shí)現(xiàn)手動操作。當(dāng)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(diào)系統(tǒng)自動起動，工藝順序為：支部開關(guān)一冷卻塔一冷卻泵一冷凍泵一空調(diào)主機(jī)。按下停止按鈕，系統(tǒng)按照起動逆序自動停止。

在中央空調(diào)變頻調(diào)速集散控制系統(tǒng)中，第一級為中央監(jiān)控工作站(即PC機(jī))，是集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)處理和中央管理的中心；第二級為直接數(shù)字控制器(DDC)變頻器和可編程控制器PLC，能獨(dú)立完成對現(xiàn)場機(jī)電設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制；第三級為現(xiàn)場傳感探測元件(如熱電阻或者熱電偶)及控制執(zhí)行元件(繼電器等)

四、中央空調(diào)系統(tǒng)采用集散控制的必要性

集散型計算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)是利用計算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種新的控制技術(shù)，是由計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通訊技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)相互滲透、相互發(fā)展而產(chǎn)生的，既不同于分散的儀表控制系統(tǒng)，也不同于集中式計算機(jī)控制系統(tǒng)，它是吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，并在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新的系統(tǒng)工程技術(shù)。目前，集散型計算機(jī)控制系統(tǒng)已在工業(yè)各領(lǐng)域得到成功運(yùn)用。

目前，大樓中央空調(diào)大都采用分散管理就地控制，整個系統(tǒng)不能統(tǒng)一協(xié)調(diào)，不能很好發(fā)揮整個系統(tǒng)協(xié)同工作的效果。如果采用集中控制，由于被控設(shè)備分散在大廈各個地方，中央主機(jī)到被控設(shè)備的連線較長，信號容易受到干擾產(chǎn)生故障，同時由于中央主機(jī)集中處理信號，如果中央主機(jī)產(chǎn)生故障則整個系統(tǒng)停止工作，可靠性較差。隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，采用集散型控制系統(tǒng)成為趨勢。計算機(jī)集散控制系統(tǒng)就是中央主機(jī)主要進(jìn)行報表處理，集中管理，被控對象由帶計算機(jī)處理功能的現(xiàn)場控制器(主要是直接數(shù)字控制器，簡稱DDc)根據(jù)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制。各DDc和中央主機(jī)以及各DDc之間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通訊，傳輸數(shù)據(jù)和控制信號。集散控制系統(tǒng)可靠性高，當(dāng)中央主機(jī)發(fā)生故障，把控制功能分散在DDc上而數(shù)據(jù)資料由中央主機(jī)集中管理的方法，加強(qiáng)了子系統(tǒng)的獨(dú)立性、可靠性，并減少了中央主機(jī)的工作量，整個系統(tǒng)的性能得到了提高。

結(jié)束語

綜上所述，隨著我國集散控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用，其已經(jīng)大大改善了我國中央空調(diào)的問題。這種技術(shù)不僅僅可以應(yīng)用在簡單的空調(diào)的調(diào)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(diào)的調(diào)控監(jiān)測技術(shù)會日臻成熟，同樣的這些新技術(shù)也可以加工利用到其他的技術(shù)管理措施中去。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯文霞，陸述田．變頻調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用．機(jī)床電器，2012.

篇4

高校實(shí)驗室是培養(yǎng)理論與實(shí)踐相結(jié)合的、符合當(dāng)今社會發(fā)展需要的高級人才的基地。如何提高實(shí)驗教學(xué)水平、加強(qiáng)實(shí)驗室管理、突出創(chuàng)新教育是當(dāng)前高校實(shí)驗室管理面臨的一個重要課題。

目前高校實(shí)驗室多采用封閉式管理模式，各院系獨(dú)立建設(shè)、管理本學(xué)科的實(shí)驗室。實(shí)驗室過于分散，管理工作繁瑣，實(shí)驗設(shè)備和物品的儲存、維護(hù)、安全得不到保障。各實(shí)驗室之間缺少資源共享、信息互通，既不利于學(xué)生進(jìn)行綜合設(shè)計型實(shí)驗，也不利于科研協(xié)作和學(xué)科滲透，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為此，本文設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的高校智能化實(shí)驗室管理系統(tǒng)。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(yè)自動化和信息化進(jìn)程的不斷深入，物聯(lián)網(wǎng)時代悄然來臨[1]。物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）是通過運(yùn)用射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[2]。通俗地說，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。

目前，物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要有射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、ZigBee技術(shù)等。

RFID（Radio Frequency Identifaction）即射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽。RFID系統(tǒng)由讀寫器、電子標(biāo)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(shù)是一種新興的低功耗、低成本、高容錯性的短距離通信技術(shù)。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化實(shí)驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計方案

該系統(tǒng)是一個無線傳感網(wǎng)絡(luò)。硬件方面，預(yù)先在每間實(shí)驗室安裝門禁控制器、ZigBee無線節(jié)點(diǎn)、溫度傳感器、濕度傳感器和光照傳感器。每件實(shí)驗設(shè)備、物品，實(shí)物實(shí)驗報告、作業(yè)貼有RFID標(biāo)簽。每個實(shí)驗操作平臺配備手持閱讀器。軟件方面，需要在物聯(lián)網(wǎng)的終端安裝管理系統(tǒng)的軟件。

3.2 系統(tǒng)各模塊功能

該系統(tǒng)由七大功能模塊組成。

3.2.1 管理員登錄

該系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)管理

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)的查看和設(shè)置。

3.2.3 使用人員管理

所有人員必須使用身份卡進(jìn)出實(shí)驗室，門禁控制器利用射頻識別技術(shù)識別進(jìn)出實(shí)驗室的人員身份，數(shù)據(jù)庫里能夠檢測到的人員能夠直接進(jìn)入實(shí)驗，而臨時人員需要進(jìn)行系統(tǒng)登記后才能進(jìn)入。

3.2.4 實(shí)驗室設(shè)置

遠(yuǎn)程控制ZigBee無線節(jié)點(diǎn)，對實(shí)驗室的基本信息進(jìn)行日常管理，顯示實(shí)驗室的動態(tài)使用狀況。為了能給學(xué)生提供寬松的實(shí)驗條件，通過開放實(shí)驗室，學(xué)生能夠預(yù)約課余時間來做實(shí)驗。如圖1所示，根據(jù)開放日期，查看學(xué)生提交的預(yù)約申請。

3.2.5 實(shí)驗教學(xué)管理

（1）教師和學(xué)生考勤管理。當(dāng)教師、學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗室，門禁控制器識別身份卡，將進(jìn)入、離開的時間記錄在軟件上，實(shí)現(xiàn)教師、學(xué)生的自動考勤。

（2）實(shí)驗項目管理。為了規(guī)范實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容，需要教師預(yù)先錄入每門實(shí)驗課程的教學(xué)計劃、實(shí)驗大綱、多媒體教案、基礎(chǔ)實(shí)驗項目、綜合實(shí)訓(xùn)項目、操作規(guī)程以及實(shí)驗示例等教學(xué)資源。學(xué)生隨時可以下載相關(guān)教學(xué)資源進(jìn)行閱讀和操作練習(xí)，有助于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

（3）實(shí)驗過程實(shí)時監(jiān)控。對所有實(shí)驗室設(shè)備、物品的狀況進(jìn)行監(jiān)控，比如實(shí)驗過程中，哪些設(shè)備能正常使用，哪些發(fā)生故障。同時還可監(jiān)控學(xué)生的實(shí)驗過程，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題，教師進(jìn)行集中講解，提高學(xué)習(xí)效率。

（4）實(shí)驗作業(yè)和成績管理。實(shí)驗完成后學(xué)生可以通過該RFID技術(shù)將實(shí)物實(shí)驗報告、作業(yè)或?qū)嶒灲Y(jié)果上傳到系統(tǒng)進(jìn)行儲存，便于管理員、教師批改作業(yè)、統(tǒng)計分析學(xué)生實(shí)驗成績，當(dāng)課程結(jié)束時學(xué)生能夠查看自己每次的作業(yè)成績，以及該門課程的總評成績。

（5）交流討論。實(shí)驗前，教師可以通過該模塊向?qū)W生實(shí)驗管理規(guī)章制度，布置實(shí)驗任務(wù)，與學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗方法的討論，增加學(xué)生與教師、學(xué)生之間的互動。

3.2.6 實(shí)驗設(shè)備和物品管理

每件實(shí)驗設(shè)備、物品貼的標(biāo)簽上載有對應(yīng)的編號、名稱、狀態(tài)、購置日期、維修記錄等信息，實(shí)現(xiàn)了信息智能儲存功能。使用人員通過手持閱讀器識別領(lǐng)用的設(shè)備、物品上標(biāo)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(shí)驗人員提前了解設(shè)備、物品的基本資料，還可以對它們進(jìn)行定位、跟蹤，顯示使用人員身份，有效地監(jiān)管了實(shí)驗設(shè)備、物品的使用狀態(tài)，防止有人將它們?nèi)我饽贸鰧?shí)驗室。另外RFID標(biāo)簽還能實(shí)現(xiàn)相同或不同實(shí)驗室的設(shè)備、物品間進(jìn)行通信，高效地利用了資源。

3.2.7 環(huán)境監(jiān)測

實(shí)驗室的環(huán)境決定了實(shí)驗物品的保存情況，比如有些實(shí)驗物品必須存放在陰涼、防潮、避光的環(huán)境中。實(shí)驗物品保存完好時，才能使實(shí)驗正常進(jìn)行，獲得預(yù)期的實(shí)驗結(jié)果。因此，利用已安裝的各類傳感器進(jìn)行動態(tài)實(shí)時監(jiān)測，將每間實(shí)驗室的溫度、濕度以及光照情況發(fā)送到如圖3所示的系統(tǒng)軟件。當(dāng)發(fā)現(xiàn)環(huán)境異常時，對空調(diào)、吊燈以及多媒體進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。比如檢測到某間實(shí)驗室濕度不足，則自動控制空調(diào)進(jìn)行濕度調(diào)整，使環(huán)境達(dá)到舒適狀態(tài)。當(dāng)某間實(shí)驗室處于空閑狀態(tài)，空調(diào)、吊燈、多媒體仍然運(yùn)行時，能遠(yuǎn)程關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗。

篇5

[關(guān)鍵詞]智能電網(wǎng) 計量 自動化系統(tǒng)

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

前言

隨著科技的發(fā)展，21世紀(jì)已經(jīng)成為了電氣化時代，越來越多的生活居民離不開電器設(shè)備，導(dǎo)致了國內(nèi)用電緊張的局面。而智能電網(wǎng)的建設(shè)則會緩解這個問題，這種電網(wǎng)應(yīng)用了計量自動化系統(tǒng)，采用了信息技術(shù)、通信技術(shù)等多種技術(shù)，這種電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是高效、供電安全系數(shù)高等，不但可以保證電能的質(zhì)量，而且可以避免能源的浪費(fèi)。

1.簡單介紹下智能電網(wǎng)計量自動化系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容

計量自動化系統(tǒng)是集現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、計算機(jī)軟硬件技術(shù)、電能計量技

術(shù)和電力營銷技術(shù)為一體的用電需求側(cè)綜合性的實(shí)時信息采集與分析處理系統(tǒng)。它以公共的移動通信網(wǎng)絡(luò)和電力專用通信網(wǎng)絡(luò)為主要通訊載體，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)計算機(jī)主站和現(xiàn)場計量終端之間的數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)一體化計量自動化系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)要求，系統(tǒng)覆蓋范圍包括地區(qū)電能量遙測系統(tǒng)、大客戶負(fù)荷管理系統(tǒng)、配變管理系統(tǒng)、居民集中抄表系統(tǒng)等。

1.1 電網(wǎng)計量裝置中的智能化電能表起著關(guān)鍵的作用

智能化電能表是在數(shù)字功率表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，采用乘法器實(shí)現(xiàn)對電功率的測量，對于發(fā)電廠、變電站內(nèi)涉及關(guān)口計量、網(wǎng)損、線損、母線不平衡計算等計量點(diǎn)，均要求安裝電子式智能化電能表。安裝該種電能表有相關(guān)功能要求，對失壓、失流進(jìn)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(yīng)能夠繼續(xù)工作，記錄累計失壓時間，在三相全失壓的況下，所有數(shù)據(jù)不應(yīng)丟失，表內(nèi)的電池累計工作時間應(yīng)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(fā)生時刻、發(fā)生狀態(tài)和相應(yīng)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(dāng)缺相運(yùn)行的時候，電能表持續(xù)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(yùn)行的發(fā)生時間、發(fā)生狀態(tài)和相應(yīng)的錯誤電量數(shù)據(jù)。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(yīng)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(yīng)用較多的是對雙向有功及四象限無功的計量功能。結(jié)算時間的功能，可以根據(jù)實(shí)際需要，對結(jié)算時間進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)對關(guān)口表結(jié)算要求，以及對變電站母線不平衡率考核要求，變電站內(nèi)電能表結(jié)算時間設(shè)定為每月 1 日零點(diǎn)，結(jié)算電量至少能保存三個結(jié)算周期。

1.2 信息化互感器是采集、傳輸電網(wǎng)數(shù)據(jù)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(tǒng)就安裝信息化互感器來建立起來采集信息系統(tǒng)，計量自動化系統(tǒng)采集對象主要分為電力用戶類（主要包括目前的需求側(cè)系統(tǒng)和低壓集中抄表系統(tǒng)中的采集對象）和關(guān)口類（主要包括目前的統(tǒng)調(diào)電廠、變電站電量采集系統(tǒng)和地方電廠信息管理系統(tǒng)中的采集對象，以及公用配變考核采集點(diǎn)）。鑒于計量自動化系統(tǒng)終端種類眾多、數(shù)量龐大且存在多種通信協(xié)議，為了方便管理和擴(kuò)展，需建立數(shù)據(jù)采集統(tǒng)一平臺。數(shù)據(jù)采集是主站系統(tǒng)的核心部分，是開展數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的基礎(chǔ)，對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時性、擴(kuò)展性等均有很高的要求。系統(tǒng)采集的主要數(shù)據(jù)類型有以下 7 種。①電能數(shù)據(jù)：包括實(shí)時和凍結(jié)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(shù)、諧波、最大需量等。③狀態(tài)量：包括開關(guān)狀態(tài)、終端及計量設(shè)備工況信息。④電能質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)：包括電壓、功率因數(shù)、諧波等數(shù)據(jù)的合格率統(tǒng)計數(shù)據(jù)。⑤事件記錄數(shù)據(jù)：包括終端和表計的事件記錄數(shù)據(jù)。⑥臺區(qū)線損統(tǒng)計數(shù)據(jù)。⑦其他數(shù)據(jù)：各種終端預(yù)設(shè)參數(shù)、剩余電量電費(fèi)等信息等。統(tǒng)支持的采集終端主要類型有：廠站終端、負(fù)控終端、配變終端、集抄終端等。系統(tǒng)支持光纖專網(wǎng)、2 M 光纖專線、數(shù)字專線、無線公網(wǎng)、撥號等通信方式。支持多種通道互為備用，可根據(jù)通道狀態(tài)自動切換。同一采集點(diǎn)可以通過軟件設(shè)置或者硬件模塊更換來實(shí)現(xiàn)不同的通信方式，專變用戶、公用配變和臺區(qū)集抄均應(yīng)支持 GPRS 與光纖通信。

1.3 分析計量自動化系統(tǒng)在線監(jiān)測與控制技術(shù)

現(xiàn)在來分析該種技術(shù)的設(shè)計準(zhǔn)則：（1）根據(jù)電能計量工作需要，實(shí)現(xiàn)多種電能量數(shù)據(jù)采集，保證電能量數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(shè)備，采集各計量點(diǎn)電能量信息，管理各計量點(diǎn)電能量數(shù)據(jù)，對主站下發(fā)的命令進(jìn)行傳輸、執(zhí)行或轉(zhuǎn)發(fā)，使主站具備遠(yuǎn)程維護(hù)功能。（3）基于通信網(wǎng)絡(luò)的敷設(shè)現(xiàn)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(wěn)定、靈活的系統(tǒng)主站，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理，實(shí)現(xiàn)電能量計量遙測業(yè)務(wù)處理功能，支持?jǐn)?shù)據(jù)的綜合應(yīng)用。系統(tǒng)采用分層、分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計，整個系統(tǒng)分為：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集層、通信網(wǎng)絡(luò)層、主站層，該種技術(shù)主要起到三個作用：第一，所有多功能電能表相對獨(dú)立，按一次設(shè)備對應(yīng)分布式配置，就地安置在開關(guān)柜回路內(nèi)，或集中安裝在電能表測控屏內(nèi)，完成數(shù)據(jù)實(shí)時采集功能，經(jīng) 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(diǎn)電能量信息，管理各計量點(diǎn)電能量數(shù)據(jù)，對主站下發(fā)的命令進(jìn)行傳輸、執(zhí)行或轉(zhuǎn)發(fā)，使主站具備遠(yuǎn)程維護(hù)功能；第二，完成主站層與現(xiàn)場監(jiān)測層之間的通信連接、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、協(xié)議轉(zhuǎn)換和命令的交換。實(shí)現(xiàn)大容量實(shí)時數(shù)據(jù)的高速匯集傳輸，確保主站系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地得到所有監(jiān)測及監(jiān)控信息；第三，主站是整個計量自動化系統(tǒng)的控制和信息收集中心，通過遠(yuǎn)程通信信道對現(xiàn)場終端的信息進(jìn)行采集和控制，并對采集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和綜合處理，主站層由采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、輔助設(shè)備等部分組成。

2.闡述智能電網(wǎng)計量自動化系統(tǒng)的高級應(yīng)用

2.1 對全電站實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控

利用電廠和變電站采集的關(guān)口電量數(shù)據(jù)，全面支持電廠、變電站母線電量平衡、主變損耗的日統(tǒng)計，進(jìn)行日電量和最新采集前1小時電量展示和曲線關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)可對電廠發(fā)電上網(wǎng)線路、網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線兩端電量進(jìn)行圖形化和一覽化重點(diǎn)監(jiān)控。同時，系統(tǒng)還可以對地方電廠進(jìn)行上網(wǎng)線路兩端電量進(jìn)行一覽化監(jiān)控。系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的電能量數(shù)據(jù)信息中的電壓、電流、功率（因數(shù)）、諧波來評價電網(wǎng)、用戶的用電質(zhì)量狀況，便于完善電網(wǎng)供電方案和用戶調(diào)整用電方式。

2.2 可以實(shí)現(xiàn)線損分析與監(jiān)測功能

系統(tǒng)綜合利用統(tǒng)調(diào)電廠、各級變電站、地方電廠、專變用戶、公變考核點(diǎn)及臺區(qū)用戶的電量信息，全方位地實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)、分地區(qū)、分電壓等級、分線、分臺區(qū)線損在線統(tǒng)計功能。支持日、月、年線損統(tǒng)計與分析，實(shí)現(xiàn)線損在線監(jiān)測。按供電單位，每日分別統(tǒng)計本供電區(qū)域的入網(wǎng)電量和供電量，實(shí)現(xiàn)分區(qū)網(wǎng)損的在線監(jiān)控。針對省公司調(diào)度范圍，每日分別統(tǒng)計電網(wǎng)的統(tǒng)調(diào)購電量、網(wǎng)間交換電量和各地市供電量，實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)損耗的在線監(jiān)控。

3.結(jié)語

電力資源一直占據(jù)著我國國民經(jīng)濟(jì)的重要地位，因此，研究智能電網(wǎng)計量自動化系統(tǒng)有著重要的意義。這種系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了人們生活用電的質(zhì)量，也提高了工作人員的管理自動化水平，促進(jìn)我國電力事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 周勤興.電能計量自動化系統(tǒng)在節(jié)能服務(wù)中的應(yīng)用[J].電力需求側(cè)管理.2011（04）.

篇6

國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施有很多，電網(wǎng)是其中最重要的一種。它具有協(xié)調(diào)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、保證能源優(yōu)化利用和保障生產(chǎn)安全等重要職責(zé)。近年來在不斷發(fā)展的電力市場、不斷革新的數(shù)字經(jīng)濟(jì)、不斷提高的電能質(zhì)量水平以及不斷增加的可再生能源分布式發(fā)電資源數(shù)量的推動下，能夠高效利用能源的智能電網(wǎng)正逐步取代傳統(tǒng)電網(wǎng)，以一種新興電力技術(shù)聚焦全球，成為各國競爭低碳經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)略舉措之一，并以其強(qiáng)大的自愈、環(huán)保、節(jié)能、安全、可觀、可控等特性引領(lǐng)著世界電網(wǎng)發(fā)展新的趨勢、新的高度。

2　智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)基本概況

2.1　智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的定義

由通信網(wǎng)絡(luò)的高速、集成這兩個特點(diǎn)的影響發(fā)展而來的智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)顧名思義就是指電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)科技化、智能化、自動化的一種先進(jìn)、高端系統(tǒng)。它可通過先進(jìn)的傳感測量、設(shè)備組裝、控制方法等來運(yùn)行支持系統(tǒng)技術(shù)；通過自動化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、市場化等手段高度集成測量、信息、監(jiān)控、調(diào)節(jié)等功能；并實(shí)現(xiàn)了通過電子終端創(chuàng)造出實(shí)時、高速、雙向的共享信息模式，讓其成為互動運(yùn)轉(zhuǎn)的全新模式，從而改變了舊電網(wǎng)模式，現(xiàn)階段要向著安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的智能電網(wǎng)靠近。到目前為止，智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)整合了信息技術(shù)、通訊技術(shù)和可再生能源的接入技術(shù)等多個實(shí)戰(zhàn)性強(qiáng)的新興產(chǎn)業(yè)的革新，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級指日可待。

2.2　智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的主要性能

智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的本質(zhì)就是取代、兼容并有效利用能源，是網(wǎng)絡(luò)、配電網(wǎng)、傳感器、通信、電力電子等技術(shù)的合成。智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)強(qiáng)大的兼容性打敗了傳統(tǒng)電網(wǎng)，極大程度地挖掘了可再生能源發(fā)電的潛力。

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

2.2.2　兼容性。取代傳統(tǒng)遠(yuǎn)距離集中發(fā)電模式的多種發(fā)電模式協(xié)調(diào)發(fā)展的新模式是智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)兼容性的表現(xiàn)。與計算機(jī)“即插即用”相類似的電網(wǎng)技術(shù)讓其兼容了包含集中式發(fā)電在內(nèi)的很多不同類型的發(fā)電模式和電力儲存模式，這些發(fā)電模式可以在同一時間內(nèi)運(yùn)用于分散式發(fā)電和集中發(fā)電模式，從而使智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)一方面整合了可再生能源、燃料電池和其他的分布式發(fā)電技術(shù)，另一方面承載了傳統(tǒng)的負(fù)荷過多的電力，分擔(dān)了壓力。與此同時智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)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(huán)保的電力系統(tǒng)，消除了電網(wǎng)擾動的危害，從而實(shí)現(xiàn)了通過提高電力的可靠性和電能質(zhì)量來減小電力損耗的目的；通過改善能源利用的效率來實(shí)現(xiàn)用戶多選擇的目的；通過接入多種多樣的分布式電源來節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)了時代要求電網(wǎng)與自然環(huán)境和諧發(fā)展的需要。

2.2.3　交互性。供應(yīng)和需求兩方在同一時間同一地點(diǎn)參加電力的交換這一行為我們稱之為交互性。交互性側(cè)重點(diǎn)是在參與對象即用戶上。智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)能夠充分利用用戶接口來最大限度地完成人機(jī)聯(lián)系、互動、模擬，以此來實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，完善電力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，促使供求關(guān)系的平衡，進(jìn)而讓其不斷完善并茁壯成長。

2.2.4　優(yōu)化性。成本的合理支付、資產(chǎn)的協(xié)調(diào)運(yùn)行是智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的優(yōu)化性的集中體現(xiàn)。它通過分析整理區(qū)域分流狀況、地區(qū)電源分布以及傳輸阻塞程度等情況來實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的合理運(yùn)轉(zhuǎn)，減小電網(wǎng)障礙，改善運(yùn)行效率，進(jìn)而從全局上完成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)優(yōu)化，減少能耗開銷。

2.2.5　集成性。智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)在優(yōu)化流程、整合信息、管理生產(chǎn)、調(diào)度自動化等行為上形成全面決策的統(tǒng)一化和規(guī)范化，充分體現(xiàn)其集成性。

2.3　智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的主要功效

從上面的介紹可知，智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)具有實(shí)時安全的電力供應(yīng)、快捷強(qiáng)悍的電力輸送能力和結(jié)實(shí)牢固的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；五大優(yōu)點(diǎn)讓它具備合理優(yōu)化運(yùn)營成本、高效利用資源資產(chǎn)等多種能力；推進(jìn)可再生能源利用與發(fā)展，減少能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)省，控制污染物體排放，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)，并極大促進(jìn)清潔電能在終端能源消費(fèi)中的比例；完成智能傳輸數(shù)據(jù)的雙向互動，實(shí)行電價制度的動態(tài)波動，達(dá)到電網(wǎng)、電源和用戶的信息公開公平化目的。它產(chǎn)生于經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和科技進(jìn)步的當(dāng)今社會，對健康、科學(xué)、強(qiáng)大的智能電網(wǎng)的形成具有重大意義。

3　我國智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

縱觀我國智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的建設(shè)情況，取得成果的同時也醞釀了不少缺陷。部分地區(qū)通過城鄉(xiāng)改造完成了系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)技術(shù)，改善了自動化程度。但是不完善的輸電網(wǎng)聯(lián)系使這一工程面臨著嚴(yán)峻形勢和巨大挑戰(zhàn)。

3.1　我國智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)研究進(jìn)展分析

從我國智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的研究報告中可得知系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)展體現(xiàn)在：穩(wěn)定建設(shè)了一定數(shù)量的智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，并做好了研究報告；制定并運(yùn)行第一、第二兩批試點(diǎn)工程的實(shí)施方案，對系統(tǒng)技術(shù)方案進(jìn)行了整理；深入開展一系列與系統(tǒng)建設(shè)有關(guān)的研究討論活動，并提煉出對接口、模型和規(guī)約等方面的重點(diǎn)研究，擬寫好發(fā)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(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)來看，不足之處有不均衡的電力資源區(qū)域分布和不理想的用電負(fù)荷情況的阻礙；系統(tǒng)的技術(shù)水準(zhǔn)存在很多缺陷，尚未滿足各個方面的需求；較弱的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和較落后的輸配電設(shè)備，降低社會經(jīng)濟(jì)效益；清潔能源沒有得到充分利用，降低了可持續(xù)發(fā)展速度；嚴(yán)重滯后于國際標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)等。我國的智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)體系的完善急需對策。

3.3　我國智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)的若干想法與策略

就全世界來看，新興的智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)尚處在初期研究階段上，各個國家也正努力地結(jié)合自身的實(shí)際需求進(jìn)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(fā)展是伴隨著城市化進(jìn)程而出現(xiàn)的， 但由于種種缺陷，如技術(shù)能力的欠缺和地理位置的不完滿，我國的智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)技術(shù)水平一度低于其他國家，所以我們急需研發(fā)出具有中國特色的電網(wǎng)。我國的有關(guān)人員應(yīng)結(jié)合與時代相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略、能源資源政策和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局等方面，綜合考慮經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)效益，提高電網(wǎng)安全度，增強(qiáng)節(jié)能減排功能，加大環(huán)保力度，思慮周全，讓經(jīng)濟(jì)和社會在電網(wǎng)智能化進(jìn)程中加快實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3.4　具體措施

了解電網(wǎng)基本知識和主要性能及我國電網(wǎng)情況后，現(xiàn)提出以下措施：智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的研究與實(shí)施必須建立在我國國情的實(shí)際情況之上；用高度統(tǒng)一的電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作指導(dǎo)；因地制宜地開發(fā)利用地域資源，制定多種發(fā)電模式并存的發(fā)電方法，以達(dá)到節(jié)能減排，高效利用能源；完善智能化通信技術(shù)，保證電網(wǎng)運(yùn)行安全無障礙；在創(chuàng)新活動中制定新的計劃與方案，不斷提高與完善。

4　結(jié)語

總而言之，智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)已成為電力工業(yè)的一種新的發(fā)展模式，它的開發(fā)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(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是一塊硬骨頭的事實(shí)，這項艱巨的、高難度的、復(fù)雜的、耗時的系統(tǒng)工程要求我們不但要克服艱難的技術(shù)難題，而且還需要結(jié)合國家的政策、時代的需求、現(xiàn)行的市場策略、管理手段、營銷方法等軟科學(xué)問題來攻克。就現(xiàn)今來看，我國能源分布狀況及其開發(fā)利用的實(shí)際的情況，現(xiàn)有的信息指導(dǎo)、控制技術(shù)、管理系統(tǒng)的發(fā)展水平等因素都是指導(dǎo)我們建設(shè)具有中國特色的智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的重要因素，爭取建立屬于我們自己的電網(wǎng)并以此來影響全世界智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的合理性、高效性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性。

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篇7

關(guān)鍵字：網(wǎng)絡(luò)布線，家庭智能化，住宅小區(qū)

中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、小區(qū)智能化系統(tǒng)的概述

1.小區(qū)智能化系統(tǒng)的定義

何謂智能化系統(tǒng)？也許還有人對這個名詞感到陌生，但是其真身卻是經(jīng)常出現(xiàn)在人們視線中各種高科技小細(xì)節(jié)。實(shí)際上，住宅小區(qū)智能化是目前國內(nèi)外住宅建設(shè)領(lǐng)域和信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域非常熱門的話題，而對智能小區(qū)的定義，是指用統(tǒng)籌的方法將住宅小區(qū)的功能智能化，在提供安全、舒適、方便、可持續(xù)發(fā)展的生活環(huán)境的基礎(chǔ)上，統(tǒng)一進(jìn)行控制和管理實(shí)現(xiàn)資源充分共享。

2.小區(qū)智能化系統(tǒng)的內(nèi)容組成

小區(qū)智能化系統(tǒng)的特點(diǎn)是采用先進(jìn)的、符合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)和設(shè)備將所有的系統(tǒng)或者對各個住戶集中安全管理和監(jiān)控。它既具有分散于各個住戶的終端或設(shè)備，又能通過網(wǎng)絡(luò)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?？梢园严到y(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三個部分：網(wǎng)絡(luò)管理中心、網(wǎng)絡(luò)布線和家庭智能化系統(tǒng)。

3.小區(qū)智能化系統(tǒng)的設(shè)計原則和標(biāo)準(zhǔn)

為使整個系統(tǒng)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，安全可靠，服務(wù)高端的要求，設(shè)計中應(yīng)遵循安全性、耐久性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境化的原則。具體表現(xiàn)為不僅滿足社區(qū)安保等功能，在實(shí)際使用上，采用適用的技術(shù)和設(shè)備，在投資費(fèi)用許可的條件下充分利用最新技術(shù)成果使其能在較長的時間適應(yīng)社會環(huán)境，另一方面系統(tǒng)在使用的產(chǎn)品系列、容量和處理能力方面必須具備兼容性強(qiáng)，這樣一來可以擴(kuò)展確保整個系統(tǒng)不斷充實(shí)完善和改進(jìn)，二來與其他兼容性差的產(chǎn)品相比性價比較高。

二、小區(qū)智能化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)

布線系統(tǒng)是小區(qū)智能化系統(tǒng)的支持骨架，將管理子系統(tǒng)串聯(lián)起來，是提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖偻ǖ?，如同人體內(nèi)的神經(jīng)系統(tǒng)。綜合布線系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的需求，即根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)架來決定布線系統(tǒng)的規(guī)劃。綜合布線系統(tǒng)由六個子系統(tǒng)構(gòu)成，即工作區(qū)、水平子系統(tǒng)、管理間、垂直子系統(tǒng)、設(shè)備間和建筑群子系統(tǒng)。

1.1 工作區(qū)布線子系統(tǒng)由終端設(shè)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(kuò)展軟線，并在終端設(shè)備和信息口I/O之間搭橋。在具備設(shè)計前期條件：近期和遠(yuǎn)期終端設(shè)備要求、信息插座數(shù)量和位置、終端的移動、修改情況、一次性投資和分期建設(shè)比較、確定各層交換間的位置，完成之后再設(shè)計配置布線設(shè)備。

1.2 水平布線子系統(tǒng)將干線子系統(tǒng)延伸到用戶工作區(qū)，與垂直干線子系統(tǒng)相比，水平布線子系統(tǒng)都在同一樓層，僅和信息插座、管理間子系統(tǒng)連接。水平子系統(tǒng)是綜合布線系統(tǒng)工程中最大的一個子系統(tǒng)，決定每個信息點(diǎn)的穩(wěn)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(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)工程的質(zhì)量甚至最終造價。水平布線應(yīng)采用星型拓樸結(jié)構(gòu)，每個工作區(qū)的信息插座都有和管理區(qū)相連，一般都需要提供語音和數(shù)據(jù)兩種信息插座。

1.3 管理間子系統(tǒng)由交連、互連和I/O組成，是連接垂直干線子系統(tǒng)和水平干線子系統(tǒng)的設(shè)備。用戶可以在管理子系統(tǒng)中更改、增加、交接和擴(kuò)展線纜，應(yīng)采用合適的線纜路由和調(diào)整件組成管理子系統(tǒng)。管理間子系統(tǒng)的配線架的配線對數(shù)可由管理的信息點(diǎn)數(shù)決定，應(yīng)有足夠的空間放置配線架盒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，配有專用的穩(wěn)壓電源，周圍環(huán)境保持一定的溫度濕度，保養(yǎng)好設(shè)備。

1.4 垂直干線子系統(tǒng)通常是由主設(shè)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(shè)備間和布線框間。它在設(shè)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(shè)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(shè)附加橫向電纜時的支撐結(jié)構(gòu)、確定干線電纜的長度等，它的設(shè)計使用必須滿足當(dāng)前的需要，還要適應(yīng)以后的發(fā)展。

1.5 設(shè)備間子系統(tǒng)由設(shè)備室的電纜、連接器和相關(guān)硬件設(shè)備組成，把各種公用系統(tǒng)設(shè)備連接起來。設(shè)備間內(nèi)設(shè)備按照內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)、語音等分類分區(qū)，所有進(jìn)出線裝置或設(shè)備用不用色標(biāo)區(qū)別不用用途的配線區(qū)，能更方便的進(jìn)行線路的維護(hù)和管理。

1.6建筑群子系統(tǒng)應(yīng)由連接各建筑物之間的綜合布線纜線、建筑群配線設(shè)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(shè)備上。它提供樓群之間通信設(shè)施所需的硬件。建筑群子系統(tǒng)宜采用地下管道或電纜溝的敷設(shè)方式。管道內(nèi)敷設(shè)的銅纜或光纜應(yīng)遵循電話管道和入孔的各項設(shè)計規(guī)定。此外安裝時至少應(yīng)預(yù)留1～2個備用管孔，以供擴(kuò)充之用。它的設(shè)計應(yīng)注意所在地區(qū)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(guī)格、容量、敷設(shè)的路由和建筑方式時，考慮一下幾點(diǎn)要求：1）線路路由盡量平直選擇距離短，不繞冤枉距離，節(jié)省工程投資；2）線路路由選擇在較為永久性、穩(wěn)定的道路上敷設(shè)；3）根據(jù)建筑群用戶信息需求的數(shù)量、時間和具體地點(diǎn)，選擇適用的技術(shù)措施。

2.網(wǎng)絡(luò)管理中心

網(wǎng)絡(luò)管理中心既是小區(qū)管理系統(tǒng)的中樞，又是小區(qū)與外界進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的橋梁，小區(qū)管理中心通過服務(wù)器（防火墻）連入Internet。智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)管理中心綜合管理系統(tǒng)包括五個子系統(tǒng)：家庭智能控制子系統(tǒng)、停車場管理子系統(tǒng)、智能小區(qū)安防子系統(tǒng)、智能小區(qū)物業(yè)管理子系統(tǒng)和信息管理子系統(tǒng)。

根據(jù)智能小區(qū)管理中心系統(tǒng)的要求和對現(xiàn)有的小區(qū)管理軟件的分析，需起到以下的作用：1）作為中大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)智能小區(qū)所有相關(guān)信息采集和管理的全面集成；2）實(shí)現(xiàn)和其他系統(tǒng)的資源數(shù)據(jù)共享，預(yù)備開放性接口；3）實(shí)現(xiàn)小區(qū)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(tǒng)，最大限度的保障小區(qū)的生命和財產(chǎn)安全等。重要的是，管理中心軟件系統(tǒng)要求執(zhí)行速度快，便于程序功能的擴(kuò)展和兼容，保障小區(qū)各種信息資料的安全性，報警接警系統(tǒng)的可靠性以及系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性，這些則是實(shí)現(xiàn)智能化的基本條件。

3.家庭智能化系統(tǒng)

隨著人們對生活質(zhì)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(huán)境，為此，有不少新穎便利的創(chuàng)想被提出。而家庭智能化系統(tǒng)就是將各種家用自動化設(shè)備和信息設(shè)備，利用戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和社區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)家庭安全、舒適、信息交互與通信。

這一系統(tǒng)表現(xiàn)在三方面：家庭安全防范、家庭設(shè)備自動化、家庭通訊。對于現(xiàn)在市場設(shè)想的關(guān)于未來智能家居的設(shè)想也未必是天方夜譚，但真正有創(chuàng)造性的能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計還是具備以下幾種特性的：實(shí)用性、可靠性、方便性、標(biāo)準(zhǔn)性。

整合以下最實(shí)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(diǎn)播等服務(wù)增值功能。設(shè)計需擺脫華而不實(shí)的浪費(fèi)，以實(shí)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(guān)鍵與狀態(tài)指示燈，用戶可以直接開關(guān)操作，符合傳統(tǒng)操作習(xí)慣?？梢宰鳛榕懦渌刂品绞街蟮淖羁煽康淖詈笠环N方式； 2）鍵盤控制。是智能化系統(tǒng)的主要操作界面，可以對系統(tǒng)進(jìn)行全方位集中控制，操作簡單，方便用戶使用。 3）聯(lián)動控制（一個事件觸發(fā)其他事件的方式稱為聯(lián)動）。如煤氣泄漏報警時，系統(tǒng)可 同時關(guān)閉煤氣閥，打開換氣扇。在門口刷卡可以聯(lián)動開門、相應(yīng)室內(nèi)系統(tǒng)撤防、 電燈或音箱打開，營造溫暖氣氛等。這樣的設(shè)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(tài)的組合，通過模式控制可以實(shí)現(xiàn)“一鍵式操作”。當(dāng)然還有很多其他靈活的控制方式，在這里就不在詳細(xì)介紹。

三、結(jié)語

住宅小區(qū)智能化是智能化技術(shù)和國內(nèi)房地產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的產(chǎn)物，而隨著住房體制改革的不斷深入和人們對住宅環(huán)境的質(zhì)量要求不斷提高，住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)在未來會達(dá)到更大的發(fā)展機(jī)會。

篇8

（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

【摘　要】自動澆花系統(tǒng)通過對土壤濕度的實(shí)時檢測，可以實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境下對不同花卉植物的精確高質(zhì)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(zhuǎn)換、單片機(jī)的信號處理以及LCD液晶顯示的設(shè)計研究，在proteus軟件平臺下進(jìn)行仿真與調(diào)試,確保其可行性與系統(tǒng)的正常工作。

關(guān)鍵詞 智能澆花系統(tǒng)；軟件仿真；自動控制；液晶屏顯示

作者簡介：劉川，塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 二年級本科生。

通訊作者：李曉勤，塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)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(tǒng)。

0　引言

隨著生活水平的提高，喜歡養(yǎng)花的人也越來越多，但當(dāng)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(xiàn)在市面上的澆花裝置比較少，其采用的技術(shù)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(jìn)行澆水；二是利用簡單的定時控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對植物的定時定量澆水。依據(jù)這兩種原理制成的裝置無法根據(jù)土壤濕度實(shí)時澆水，后果嚴(yán)重時可能導(dǎo)致花卉干枯或者過澇死亡?；谝陨媳尘?，我們設(shè)計的智能自動澆花系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)在不同環(huán)境下對植物的精確自動澆水。

本文就是由濕度傳感器實(shí)現(xiàn)對花盆土壤濕度的信號采集，由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對信號的數(shù)字化處理輸出，并將輸入濕度值與設(shè)定濕度值進(jìn)行對比分析，然后確定澆水系統(tǒng)的工作情況。

1　材料與研究過程

1.1　材料與軟件平臺

系統(tǒng)使用電子器件：STC89c52單片機(jī)、ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)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(shè)計使用軟件平臺：程序編輯、編譯、調(diào)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(diào)試軟件。

1.2　實(shí)驗研究對象

以常見花盆花卉為實(shí)驗對象進(jìn)行設(shè)計與研究。

1.3　設(shè)計流程

設(shè)計流程如圖1所示。

2　電路設(shè)計方案

2.1　智能主控電路

主控電路是整個系統(tǒng)的核心，主要由STC89C52單片機(jī)為主。單片機(jī)是單片微型計算機(jī)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(jī)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(jī)。單片機(jī)特別適合控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器MCU，單片機(jī)只要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)，由此我們構(gòu)建單片機(jī)最小系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)由時鐘電路和復(fù)位電路組成。

2.1.1　單片機(jī)的時鐘電路

時鐘電路用于生產(chǎn)單片機(jī)工作所需要的時鐘信號，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各地址信號之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格地按時序進(jìn)行工作。

2.1.2　單片機(jī)的復(fù)位電路

單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。無論是單片機(jī)剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位，單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RES/Vpd或者RST引腳加上持續(xù)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(dú)立鍵盤輸入電路

獨(dú)立式按鍵是指直接用一根I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路。每個獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵接口電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時，I/O口線浪費(fèi)較大。故在按鍵數(shù)量不多時，常采用這種按鍵結(jié)構(gòu)。獨(dú)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(shè)計外圍電路接有四個獨(dú)立按鍵，其中兩個作為濕度下限增減的設(shè)置按鍵，另外兩個作為濕度上限增減的設(shè)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(shù)目不多，故選用獨(dú)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(shè)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(shù)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(shù)字量輸出簡單，AO模擬量輸出更精確。當(dāng)使用數(shù)字量輸出接口時，通過電位計調(diào)節(jié)設(shè)定值，在土壤濕度達(dá)不到設(shè)定閾值時，DO口輸出高電平，當(dāng)土壤濕度超過設(shè)定閾值時，模塊D0輸出低電平。所以小板數(shù)字量輸出D0可以與單片機(jī)直接相連，通過單片機(jī)來檢測高低電平，由此來檢測土壤濕度。當(dāng)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(zhuǎn)換，可以獲得土壤濕度更精確的數(shù)值。所以我們選用AO接口與ADC0832轉(zhuǎn)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(qū)動電路

蜂鳴器驅(qū)動電路主要實(shí)現(xiàn)當(dāng)測的土壤濕度低于設(shè)定下限濕度或高于設(shè)定上限濕度時進(jìn)行明示。該電路使用蜂鳴器，然后經(jīng)過單片機(jī)的一根口線驅(qū)動。由于單片機(jī)的I/O口驅(qū)動能力有限，無法驅(qū)動蜂鳴器鳴響，這里用到一個PNP型的三極管作為驅(qū)動器，來驅(qū)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(qū)動電路

水泵驅(qū)動電路是本設(shè)計的控制末端。通過判斷單片機(jī)口線P32的高低電位確定PNP型三極管的工作狀態(tài)以此作為驅(qū)動器來驅(qū)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(shè)計中采用兩行16字符型的模式，顯示亮度可調(diào)，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(qū)動器兩部分組成，單片機(jī)通過寫控制字方式訪問驅(qū)動器來實(shí)現(xiàn)對液晶顯示屏的控制，系統(tǒng)是利用液晶顯示屏來顯示設(shè)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(shí)現(xiàn)液晶顯示屏亮度的調(diào)節(jié)。

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(tǒng)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(tǒng)穩(wěn)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(shè)計系統(tǒng)中還有一個不可缺少的電路部分用來存儲設(shè)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(tǒng)

將上述分電路整合，搭建成最終的自動澆花系統(tǒng)電路。在proteus中輸入程序進(jìn)行仿真。如圖2所示。并設(shè)計PCB板，最后在PCB板上焊接相應(yīng)電路元器件，并在花盆中完成系統(tǒng)調(diào)試與優(yōu)化確保完成設(shè)計研究。

3　系統(tǒng)工作流程

本系統(tǒng)先通過傳感器將對土壤中含水量的物理量進(jìn)行采集，然后通過信號轉(zhuǎn)換部分將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，交給單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。通過與設(shè)定濕度的對比來智能控制是否澆水，在需要時驅(qū)動相關(guān)外設(shè)，進(jìn)行自動精確定位地灌溉。系統(tǒng)具體工作流程如圖3所示。

4　研究結(jié)果分析

本智能澆花系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，自動化程度高，方便升級改造，可實(shí)現(xiàn)智能化澆花的需要，能很好解決現(xiàn)在及將來一段時間內(nèi)家庭澆花的問題。當(dāng)然本系統(tǒng)也存在一定紕漏，由于一些干擾因素的影響可能會出現(xiàn)實(shí)驗偏差。比如理論與實(shí)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(jié)論

隨著智能家具的發(fā)展，人們對智能化控制的渴望越加劇烈，“智能自動澆花系統(tǒng)”也就隨之而來；而今信息技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)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(jī)對土壤濕度傳感器信號的采集與處理的設(shè)計進(jìn)行了研究開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在proteus軟件平臺下的仿真與程序調(diào)試，將調(diào)試成功的程序燒寫到單片機(jī)中，將系統(tǒng)電子器件集成在PCB板上，成功完成了智能自動澆花系統(tǒng)的設(shè)計制作。本文的設(shè)計思想可以應(yīng)用在其它自動灌溉系統(tǒng)的采集與處理設(shè)計中，為相關(guān)的設(shè)計研究提供了有價值的參考。

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篇9

關(guān)鍵詞：智能變電站 二次系統(tǒng) 優(yōu)化 應(yīng)用

1、智能變電站二次系統(tǒng)概述

智能變電站的二次系統(tǒng)由綜合自動化系統(tǒng)的繼電保護(hù)、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(tǒng)的設(shè)備通過電壓互感器或電流互感器實(shí)現(xiàn)與一次設(shè)備的連接，同時對一次設(shè)備進(jìn)行控制、保護(hù)、條件和測控。傳統(tǒng)的變電站所面臨的例如常規(guī)互感器的動態(tài)測量范圍具有一定的局限性，缺乏統(tǒng)一的信息模型以及信息交換模型，從而難以實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)信息共享，由于智能設(shè)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(shù)的逐漸成熟和發(fā)展，同時光通信技術(shù)以及以太網(wǎng)的智能交換技術(shù)的發(fā)展，同時IEC IEC61850系列國家標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施，為解決智能變電站的相關(guān)問題提供了技術(shù)指導(dǎo)。具體實(shí)現(xiàn)了建模的標(biāo)準(zhǔn)化，同時也支持了網(wǎng)絡(luò)通信方式，建立了智能電子設(shè)備之間的信息交互以及不同設(shè)備之間的互操作等，相關(guān)的需求推動著相關(guān)技術(shù)向著數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展，同時也符合IEC61850數(shù)字化的變電站的發(fā)展趨向。

智能變電站二次系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)表現(xiàn)在：智能變電站完全遵循IEC61850規(guī)范，能實(shí)現(xiàn)互操作。數(shù)字化的數(shù)據(jù)采集模式，非常規(guī)互感器的使用有效提升了動態(tài)量測水平以及精度，降低了絕緣的性能和要求，為節(jié)約高壓系統(tǒng)的成本支出奠定了良好的基礎(chǔ)；二次系統(tǒng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，致使數(shù)字化的通信網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)的可靠性和安全性。實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化的建模，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)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(tǒng)的維護(hù)、工程項目的配置和工程項目的實(shí)施。

2、智能變電站二次系統(tǒng)優(yōu)化

2.1 測控保護(hù)優(yōu)化

傳統(tǒng)的變電站中，測控裝置與保護(hù)裝置是獨(dú)立分開的，同時由于智能變電站是基于IEC61850體系構(gòu)建而成，由此集合了信息共享標(biāo)準(zhǔn)化以及網(wǎng)絡(luò)化的傳輸?shù)葍?yōu)勢，測控裝置以及保護(hù)裝置能實(shí)現(xiàn)實(shí)時信息的共享，從而為一體化的系統(tǒng)設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)。下圖所示為測試保護(hù)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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖標(biāo)。從圖中可了解到。測控的單元出于測控保護(hù)而實(shí)現(xiàn)了雙重化配置時，測控保護(hù)的裝置將收集到更多來源于系統(tǒng)鏈路的信息。這時，自動化的系統(tǒng)應(yīng)對多重化的信號進(jìn)行合并并且篩選。（如圖1）

2.2 智能終端的優(yōu)化

智能變電站的主要設(shè)備是合并單元，實(shí)際上指的就是智能終端。智能終端也是一次設(shè)別以及二次系統(tǒng)相互連接的紐帶，合并單元對于來源于二次轉(zhuǎn)換器的電流以及電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行了時間上的有關(guān)組合，同時將采集到的數(shù)值傳送到測控保護(hù)裝置中，智能終端的接收斷路器以及隔離開關(guān)等機(jī)構(gòu)所發(fā)出的斷路器位置的信號，以及相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)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(fā)送出跳合閘的命令。

智能終端僅僅只需要進(jìn)行適當(dāng)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(yōu)化整合為一系列的智能單元，其整合的優(yōu)勢在于，有效避免了重復(fù)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(tǒng)的可靠性，減少了交換機(jī)端口以及接線，減少了戶外智能控制柜所占據(jù)的空間大小，節(jié)約了光纜，減少了智能控制柜內(nèi)部設(shè)備所消耗的功率，由此也減少了設(shè)備的發(fā)熱量，從而使控制柜中保持著合適的溫度和環(huán)境，節(jié)約了成本的投入和消耗，同時也減少了設(shè)備運(yùn)行以及維護(hù)的工作量，降低了智能變電站在壽命周期內(nèi)的運(yùn)行成本。

2.3 構(gòu)建一體化信息平臺

傳統(tǒng)的變電站數(shù)據(jù)采集的功能與實(shí)際的邏輯判斷結(jié)合在一起，一般通過單一的設(shè)備完成，由此，不同功能的完成需要不同設(shè)備或者系統(tǒng)的配置，由此實(shí)現(xiàn)了保護(hù)、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(shí)現(xiàn)了與智能變電站調(diào)度和控制中心以及其他的變電站或者相關(guān)的用戶進(jìn)行信息的交換，最終建立了系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。

構(gòu)建了一體化信息平臺，實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)了智能變電站數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一和簡化，建立形成了唯一的一致性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及信息，通過統(tǒng)一而標(biāo)準(zhǔn)的方式建立了智能變電站內(nèi)部和外部的信息交互和共享，實(shí)現(xiàn)了變電站自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了子站的保護(hù)、PMU、TMR信息子站、一次設(shè)備狀態(tài)的檢測系統(tǒng)、智能輔助服務(wù)系統(tǒng)的整合，建立了全景數(shù)據(jù)檢測以及數(shù)據(jù)的上傳規(guī)范和模式。

2.4 故障錄波與網(wǎng)絡(luò)記錄分析

當(dāng)前，國內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生了幾種智能變電站網(wǎng)絡(luò)報文記錄裝置以及錄波的裝置，網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)了對一次系統(tǒng)異常的數(shù)據(jù)記錄和診斷，當(dāng)變電站的內(nèi)部出現(xiàn)了異常狀況時，應(yīng)將連個裝置結(jié)合起來分析才能更準(zhǔn)確的定位系統(tǒng)異常，同時分析出異常的原因。通過使用一套裝置同時可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)報文的預(yù)警記錄以及暫態(tài)錄波，這兩種記錄的信息通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源以及時標(biāo)，有效節(jié)約了變電站的屏柜空間，同時也實(shí)現(xiàn)了原始報文數(shù)據(jù)以及暫態(tài)錄波的組合以及對比分析，報文記錄子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對每一條異常的報文日志進(jìn)行了記錄，同時通過所記錄的日志迅速提取出報文的數(shù)據(jù)，從而便于建立暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)以及原始報文數(shù)據(jù)之間的索引關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了對比的組合分析。

2.5 網(wǎng)絡(luò)配置優(yōu)化

智能變電站是建立在IEC61850的通信技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)之上，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的合理性在一定程度上影響了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。變電站的網(wǎng)絡(luò)配置應(yīng)綜合考慮到系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，通過合理配置網(wǎng)絡(luò)，有效減少網(wǎng)絡(luò)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(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，GOOSE/SV報文通過使用點(diǎn)對點(diǎn)的方式進(jìn)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(shè)計的優(yōu)點(diǎn)在于有效避免了交換機(jī)的環(huán)節(jié)，從而有效減少了傳輸?shù)难訒r。對于少于三個裝置需要接受SV報文時，則不構(gòu)建SV網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)需要構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，也可采用星形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

當(dāng)前，極少數(shù)的變電站使用GOOSE SV MMS三網(wǎng)合一方式進(jìn)行組網(wǎng)，從而有效減少了網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)配置，簡化了網(wǎng)絡(luò)的連接線路，然而對于網(wǎng)絡(luò)的帶寬以及交換機(jī)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(diǎn)試驗通過后再進(jìn)行推廣。

2.6 二次組屏優(yōu)化

只要完結(jié)了二次設(shè)備電池抗干擾以及環(huán)境之間的適應(yīng)性問題，保證二次設(shè)備在磁場中的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，二次設(shè)備的就地安裝是可行的，同時也具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。例如220kV智能變電站，如果將各種隔間保護(hù)測控、合并的單元、智能終端以及在線監(jiān)測等二次設(shè)備放置在配電裝置現(xiàn)場的智能控制柜，由此節(jié)約了二次設(shè)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(jīng)濟(jì)效益。

3、智能變電站二次系統(tǒng)的發(fā)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(shè)備功能逐漸過渡到過程層以及站控層，表現(xiàn)出了兩極化的發(fā)展趨勢，一方面是間隔層的功能下放到了過程層進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，二次設(shè)備通過間隔分布分散就地布置，實(shí)現(xiàn)了對宿主設(shè)備采集、控制、測量、計量、保護(hù)、監(jiān)測等功能；另一方面，間隔層的功能是通過站控層統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，過程層的設(shè)備僅僅實(shí)現(xiàn)對宿主設(shè)備的采集和測量，站控層僅僅對全站設(shè)備進(jìn)行控制和保護(hù)，也就是集中式的控制和保護(hù)。

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篇10

關(guān)鍵詞： 小車定位；水分檢測；配料模型

0 前言

隨著工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，冶金行業(yè)對生產(chǎn)過程自動控制的要求也在不斷提高?；靹蝾A(yù)配料作為鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中的第一道工序，在整個生產(chǎn)中也顯得尤為重要，但由于大多數(shù)料場的自動控制水平較低，在預(yù)配料過程中關(guān)于物料水分控制、卸料小車行走布料、圓盤配料適時調(diào)節(jié)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(dǎo)致中和料混勻礦的質(zhì)量不穩(wěn)定，SiO2的偏差一直很大，對燒結(jié)等工序產(chǎn)生了較大的影響。濟(jì)鋼老原料場針對上述問題，經(jīng)過長期的技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)并應(yīng)用了一套智能化預(yù)配料系統(tǒng)，減少了人工參與，挺高了自動控制水平，使混勻礦的質(zhì)量有了很大程度的提高，應(yīng)用后取得了很好的效果。

1 系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用背景

濟(jì)鋼煉鐵廠老原料場主要是為濟(jì)鋼3臺120平方米和2臺60平方米燒結(jié)機(jī)備料，而這5臺燒結(jié)機(jī)又直接給3座1750高爐上燒結(jié)礦，配料質(zhì)量的高低直接關(guān)系到燒結(jié)、煉鐵等關(guān)鍵的生產(chǎn)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(jī)旁手動操作，對料位更換、準(zhǔn)確卸料等都不能及時準(zhǔn)確地控制，而在中和料混勻方面更是采用單機(jī)配料模式，中和料的質(zhì)量很不穩(wěn)定，SiO2的偏差一般情況下都要大于3.0，直接影響到燒結(jié)礦的質(zhì)量。

通過查閱文獻(xiàn)檢索和實(shí)地考察研究，最終確立了開發(fā)“料場智能化預(yù)配料系統(tǒng)”的研究和實(shí)施方案。采用卸料小車的自動定位技術(shù)，上料系統(tǒng)的多種物料在線水分自動檢測技術(shù)，并自主開發(fā)了預(yù)配料控制模型，完善了配料控制程序。經(jīng)過一系列的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，提高了自動控制水平，達(dá)到智能化預(yù)配料的目的，從而提高混勻礦的質(zhì)量。

2 料場預(yù)配料系統(tǒng)智能化的主要內(nèi)容

料場預(yù)配料系統(tǒng)智能化主要包括硬件設(shè)備和控制系統(tǒng)兩個方面的開發(fā)應(yīng)用，采用并開發(fā)了以下幾項關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 卸料小車自動定位技術(shù)的應(yīng)用

為消除人工機(jī)旁操作卸料車行走存在的安全除患，同時為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控卸料小車的位置，實(shí)現(xiàn)卸料小車的遠(yuǎn)程自動定位，在老原料場預(yù)配料室料倉上部安裝了卸料小車位置檢測的定位系統(tǒng)，即在卸料小車中間安裝一條格雷母線。完成卸料小車的實(shí)時位置檢測，位置信息進(jìn)入PLC系統(tǒng)。硬件安裝完成后，由相關(guān)技術(shù)人員自主完成了定位系統(tǒng)的程序編制。

現(xiàn)場格雷母線位置檢測包括地址編碼發(fā)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(jìn)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(shí)現(xiàn)連續(xù)的位置測試及定位。該系統(tǒng)將檢測的卸料小車位置信息通過以太網(wǎng)實(shí)時傳輸?shù)交靹騊LC系統(tǒng)的內(nèi)存地址，供后續(xù)的控制功能使用。

2.2 在線水分檢測技術(shù)的應(yīng)用

料場各種礦粉都是露天堆放。中和料預(yù)配料采用重量自動配料方法，按照計劃配比設(shè)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(jìn)廠物料水分的波動等因素，料場礦粉的水分經(jīng)常變動，影響到實(shí)際配比的變化，從而使得中和料偏離目標(biāo)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(dǎo)致中和料成分波動。如果能實(shí)現(xiàn)上料時對礦粉水分進(jìn)行實(shí)時檢測，將對穩(wěn)定中和料質(zhì)量發(fā)揮作用。

對于含鐵原料的水分檢測，目前比較成熟的技術(shù)還是采用紅外水分儀。在開發(fā)在線水分檢測系統(tǒng)之前，我們已實(shí)現(xiàn)了卸料小車的自動定位，卸料車的位置信息已通過以太網(wǎng)傳入混勻配料的PLC內(nèi)存地址，通過信息處理，PLC系統(tǒng)能實(shí)時判斷卸料小車當(dāng)前所處的倉位。水分檢測計算機(jī)接入了原料以太網(wǎng)，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(wǎng)將卸料小車當(dāng)前所處的料倉號實(shí)時地傳入水分檢測計算機(jī)，水分檢測計算機(jī)根據(jù)堆料前各料倉設(shè)定的物料名稱實(shí)時變換紅外水分儀的標(biāo)定線，再通過卸料小車前面皮帶上的計量秤判斷當(dāng)前皮帶上是否來料，保證了各物料水分檢測的及時性和準(zhǔn)確性。

自主編制了PLC與水分處理計算機(jī)之間的通訊程序，為水分檢測計算機(jī)實(shí)時提供物料種類、流量信息、堆料量等信息，水分計算機(jī)根據(jù)這些信息完成各種物料的水分檢測及數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)現(xiàn)多種物料的在線自動測水功能。

2.3 混勻配料模型的開發(fā)

混勻配料工序是穩(wěn)定中和料的關(guān)鍵工序，在這個關(guān)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(wěn)定中和料質(zhì)量的關(guān)鍵，混勻配料模型的開發(fā)是建立在小車定位和在線測水兩大項目成功實(shí)施的基礎(chǔ)之上的，開發(fā)的目的是提高配料精度和消除水分波動對中和料質(zhì)量的影響。