家庭電氣自動(dòng)控制技術(shù)分析

孟繁江

摘要:隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展,智能化建筑在世界應(yīng)運(yùn)而生。智能小區(qū)在智能化大樓基礎(chǔ)上擴(kuò)展和延伸出來的,人們通過對(duì)小區(qū)建筑群的四個(gè)基本要素(結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理)進(jìn)行優(yōu)化考慮,提供一個(gè)投資合理,又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境。為適應(yīng)我國(guó)加快住宅建設(shè)發(fā)展,增強(qiáng)住宅建設(shè)的科技含量的要求。

關(guān)鍵詞:家庭 自動(dòng)控制 管理系統(tǒng)

0 引言

智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究目前主要是五個(gè)方面:①對(duì)住宅居住環(huán)境(濕度、濕度)及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控;②住戶三表(水表、電表、煤氣表)遠(yuǎn)傳;③住戶三防(防火、防災(zāi)、防盜);④廚房設(shè)備監(jiān)控;⑤衛(wèi)生間排風(fēng)控制。

智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)包括兩項(xiàng)內(nèi)容,其一是家用管理軟件,其二是家庭智能控制裝置,實(shí)現(xiàn)對(duì)居室溫度、濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié);對(duì)廚房用具進(jìn)行時(shí)序控制;對(duì)衛(wèi)生間的排風(fēng)進(jìn)行控制。而家用電腦管理軟件要對(duì)家庭設(shè)施進(jìn)行管理并提供若干家政服務(wù)程序。

溫度、濕度等主要被控參數(shù)應(yīng)滿足智能小康住宅標(biāo)準(zhǔn)(溫度18℃～28℃,濕度30%～70%);系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

1 家庭智能控制器的功能及特點(diǎn)分析

1.1 家庭智能控制器功能 本專題所開發(fā)的家庭智能控制器即智能節(jié)點(diǎn)具有4路模擬輸入,12路數(shù)字輸入,12路數(shù)字輸出,其所實(shí)現(xiàn)的功能如下:

通過對(duì)室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè),得到實(shí)際溫度與設(shè)定溫度比較:當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度一定值時(shí),在夏季關(guān)空調(diào),在冬季開暖氣;當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí),在夏季開空調(diào),在冬季關(guān)暖氣。溫度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn):18～28℃。

通過對(duì)室內(nèi)濕度監(jiān)測(cè),得到實(shí)際濕度與設(shè)定濕度比較:當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí),關(guān)加濕器;當(dāng)實(shí)際濕度低于設(shè)定濕度一定值時(shí),開加濕器。濕度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn):30～70%。

對(duì)三表實(shí)行脈沖計(jì)數(shù),并發(fā)送到上位機(jī)。

當(dāng)門磁或紅外報(bào)警時(shí),在設(shè)防狀態(tài)下,聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng),并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

玻璃破碎報(bào)警時(shí),聲光報(bào)警啟動(dòng);在設(shè)防狀態(tài)下,自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng):有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

緊急按鈕報(bào)警時(shí),自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng),并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

排風(fēng)扇按鈕控制排風(fēng)扇,排風(fēng)扇運(yùn)行一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉。

煙感探頭報(bào)警時(shí),煤氣閉閥器關(guān)閉,聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng),并有報(bào)警信號(hào)傳到上位,此外,通過判斷煙感探頭輸入信號(hào)可識(shí)別探頭是否有故障。

煤氣泄漏報(bào)警時(shí),排風(fēng)扇啟動(dòng),煤氣閉閥器關(guān)閉,聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng),并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

探頭復(fù)位輸入控制火災(zāi)探頭掉電復(fù)位及開啟煤氣閉閥器。

通過上位機(jī)運(yùn)作,可以控制廚房設(shè)備按一定時(shí)序啟動(dòng)。

溫度的設(shè)置可以通過上位機(jī)或者設(shè)定按鈕實(shí)現(xiàn)。

濕度的設(shè)置可以通過上位機(jī)或者設(shè)定按鈕實(shí)現(xiàn)。

與本專題預(yù)期目標(biāo)相比,我們?cè)谠O(shè)備監(jiān)控的基礎(chǔ)上,增加了安防功能,三表遠(yuǎn)傳功能;我們經(jīng)過認(rèn)真研究,考慮研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣,我們單片機(jī)來完成這些功能,而是采用了先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線棗lon總線。

1.2 應(yīng)用的lonworks技術(shù)特點(diǎn) 本專題采用了lonworks技術(shù)進(jìn)行開發(fā),該技術(shù)有如下特點(diǎn):

開放性:網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開放,對(duì)用戶平等;

通信媒介的多樣性:可采用任何媒介進(jìn)行通信,如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無(wú)線電波、紅外等,并且同一網(wǎng)絡(luò)可以有多種通信媒介;

互操作性:其通信協(xié)議lontalk是符合iso定義的osi模型,任何制造商的產(chǎn)品都可以實(shí)現(xiàn)互操作性;

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?有星型、總線型、環(huán)型以及自由型;

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):主從式、對(duì)等式或客戶/服務(wù)式結(jié)構(gòu);

通信的每幀有效字?jǐn)?shù)可從0至228個(gè)字節(jié);

通信速率可達(dá)1.25mb/s,此時(shí)有效距離為130m;78kb/s的雙絞線,直線通信距離可達(dá)2700m;

其技術(shù)核心器件棗neuron芯片內(nèi)部裝有三個(gè)8位微處理器、34種i/o對(duì)象和定時(shí)器以及l(fā)ontalk通信協(xié)議等。該芯片具有通信和控制功能。

1.3 解決的技術(shù)關(guān)鍵 功能集成:在目前智能住宅產(chǎn)品中,實(shí)現(xiàn)單一功能(如抄表、安防)的產(chǎn)品很多,本裝置將三表收費(fèi)、三防、廚房設(shè)備監(jiān)控、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)、衛(wèi)生間排風(fēng)扇控制等功能集成在一起,真正實(shí)現(xiàn)了功能集成。

采用了lonworks技術(shù):lonworks技術(shù)作為先進(jìn)的總線技術(shù),在本專題得以采用,將會(huì)更有利于家庭智能控制裝置的推廣。

模擬量的引入:從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,將模擬量引入智能住宅將是必然,而目前國(guó)內(nèi)幾乎沒有智能住宅產(chǎn)品將其引入,本裝置將模擬量引入,也體現(xiàn)裝置的前瞻性。

軟件編程語(yǔ)言采用neuron c語(yǔ)言,利用該語(yǔ)言事件驅(qū)動(dòng)任務(wù)的特點(diǎn),增強(qiáng)了裝置的實(shí)時(shí)性。

本裝置可靈活組態(tài):如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入,我們就會(huì)在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)預(yù)留出端口,而不焊接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,這樣可為用戶省下投資,也為其將來擴(kuò)展做好準(zhǔn)備;12路數(shù)字輸入點(diǎn)被開關(guān)量或脈沖信號(hào)來觸發(fā),其可以配置成電表水表煤氣表輸入,可以配置成安防信號(hào)輸入,也可以是二者結(jié)合;12路輸出只是一個(gè)開關(guān)信號(hào),也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活配置。

與目前系統(tǒng)集成商所提出智能小區(qū)方案相比,本專題將家用電腦引入家庭智能控制系統(tǒng)來管理家庭設(shè)施。

住宅節(jié)能:我們認(rèn)為,智能住宅在提供給人們安全、舒適的環(huán)境的同時(shí),也應(yīng)將節(jié)能的概念引入智能住宅中。在本專題中,我們對(duì)衛(wèi)生間排風(fēng)采取實(shí)時(shí)控制,使其在滿足室內(nèi)排風(fēng)要求的同時(shí)做到節(jié)省電能;我們通過對(duì)室內(nèi)溫度的設(shè)定,在不同季節(jié)內(nèi)對(duì)空調(diào)或供暖設(shè)備進(jìn)行控制,使其在一定的條件下工作,當(dāng)達(dá)到預(yù)期要求時(shí),立刻停止工作,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。

模數(shù)轉(zhuǎn)換通信匹配問題:在本專題中,我們利用max186芯片對(duì)采樣的溫濕度信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。max186芯片具有12位精度,其與lonworks技術(shù)的neurowire方式進(jìn)行通信需要匹配,本專題解決了這個(gè)問題。

2 家用電腦管理軟件

家用電腦管理軟件是在delphi5.2平臺(tái)上開發(fā)而成,其功能、設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下:

2.1 功能 提供家庭生活服務(wù)信息。主要有:醫(yī)療保健知識(shí)、家庭菜肴、點(diǎn)心制作方法及飲食科學(xué)知識(shí)、女性美容裝飾常識(shí)、花鳥魚種值飼養(yǎng)方法、旅游知識(shí)、保險(xiǎn)知識(shí)及家庭生活中的一些常用信息等。

提供家庭事物管理手段。這部分主要內(nèi)容有:家庭財(cái)務(wù)、親友通訊錄、個(gè)人檔案管理。

該軟件通過網(wǎng)卡直接對(duì)家庭設(shè)施進(jìn)行管理:三表計(jì)費(fèi)、設(shè)備狀態(tài)顯示、廚房設(shè)備時(shí)序控制、溫濕度設(shè)定。

2.2 軟件特點(diǎn) 是軟、硬件技術(shù)成功結(jié)合的典范:考慮到“小康住宅”的特點(diǎn),將計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)相結(jié)合,通過lon控制模塊成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)住宅內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測(cè)及設(shè)備監(jiān)控。

實(shí)用性強(qiáng):在本軟件中,我們以科學(xué)實(shí)用為原則,從醫(yī)學(xué)、美食、旅游、保險(xiǎn)、美容裝飾、花鳥魚種植飼養(yǎng)、財(cái)務(wù)管理、通信錄管理等方面為用戶提供了及其豐富的生活服務(wù)信息,以便為用戶的工作、學(xué)習(xí)提供更多的方便。

易學(xué)易用:在軟件開發(fā)過程中,我們?cè)诓挥绊懝δ芗吧鷦?dòng)性的前提下,盡量使界面簡(jiǎn)潔、直觀,并具有邏輯性,從而使得用戶容易掌握軟件的思路及操作方法。