引論：我們?yōu)槟砹?3篇遠程控制技術論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

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1.1 成本管理與控制

降低工程造價是工程管理中的一項重要問題，也就是說要對項目進行成本的控制。成本控制指在工程項目完成的過程中對消耗的人工、機械、材料的費用等進行監(jiān)督、指導、調節(jié)和限制的過程。盡量把費用降到合理范圍，并保證園林工程項目的順利進行。一個工程的成本主要體現(xiàn)的是企業(yè)的綜合管理水平，是企業(yè)能否在激烈的競爭市場中站穩(wěn)腳跟的關鍵，是在企業(yè)不斷發(fā)展的過程中產生的[1]。

1.2 質量管理與控制

為了確保園林工程的質量，需要對工程的質量進行管理，建立一種健全的質量保證管理體系。質量不過關的工程會嚴重影響使用功能。對工程質量管理我們提出了如下要求：專業(yè)人員要對工程的質量進行全面的檢查和分析，然后，結合數(shù)量統(tǒng)計等技術完成工程質量的管理工作[2]。

2 安全生產和進度協(xié)調的管理及控制

2.1 安全生產管理與控制

安全生產管理的主要內容包括：首先要提高全體管理人員對安全生產的認識，在對生產進行管理時遵循“安全第一，防患于未然”的原則；其次，要嚴加防范，建立健全的制度。每個部門都要建立一定的責任制度，讓每一個員工都擔起安全生產的責任，按照規(guī)章制度進行操作；第三，根據(jù)不同分項的情況，在工程施工之前，對施工班組進行安全技術交底，掌握生產中可能出現(xiàn)的安全問題，防止隱患的發(fā)生；最后，編寫施工組織設計時對施工中存在的安全隱患問題進行預防分析。

2.2 進度協(xié)調管理與控制

對園林工程的合同要加強監(jiān)督的力度，工程的費用要根據(jù)工程的進展情況進行合理的支付。防止出現(xiàn)多報、漏報、重報和早報的現(xiàn)象，嚴格控制好工程項目的總費用。在進度的管理方面，要做好施工進度和計劃控制的管理工作。一般情況下會按照規(guī)劃好的時間開工，不會拖延，并且要有詳細的年度、季度和月度的計劃，要有進度計劃才能控制好施工的進度，把工作落實到具體的人員和設備上[3]。提高人員的勞動生產效率，保證項目的按期完成，也要考慮到隊伍中出現(xiàn)過高施工壓力的現(xiàn)象，對于沒有按時完成工程的單位，要分析沒完成任務的原因，追究相關人員的責任，在下一個工作周期內趕上總的施工進度。

3 園林工程的現(xiàn)場施工管理與控制

工程的現(xiàn)場管理是施工管理的重要部分，在整個的工程中，現(xiàn)場管理水平的高低直接影響整個工程的發(fā)展，影響工程的質量和工程施工單位的經(jīng)濟效益。但很多單位經(jīng)常忽略現(xiàn)場管理的影響，對其不重視，造成經(jīng)營管理工程項目中的高消耗、浪費多、質量差、技術落后等現(xiàn)象。現(xiàn)場管理中，操作的不正確不規(guī)范，造成了規(guī)章制度的形同虛設，因此，造成生產力下降，效益差，制約了企業(yè)的發(fā)展速度。現(xiàn)場施工的主要工作是：首先，施工的準備階段。包括施工條件的落實，物資苗木的訂購及施工任務的落實工作；其次，正式施工階段。主要工作是綜合施工的組織，對各項技術組織的措施進行落實，跟蹤檢查計劃的實施，做到及時反饋，對施工的質量和進度進行嚴格的控制，保證施工的數(shù)量進行；第三，竣工驗收階段和養(yǎng)護管理階段。這2個階段的工作有：預檢、隱檢及簽證的工作，做好養(yǎng)護前的技術交底，編寫?zhàn)B護計劃，落實養(yǎng)護的任務等。

4 建立科學的園林工程管理規(guī)范

4.1 自我抓起，做好管理規(guī)范

施工單位是園林工程建設的具體的實施者。工程項目的管理層的管理方法、方式及人員的素質會直接影響到工程管理的質量，因此，施工單位在園林工程管理中應做到：提高管理層的素質，擺正管理者的位置；建立健全的管理制度，明確規(guī)章制度；逐級考核，分清職務，發(fā)揮創(chuàng)造空間。

4.2 規(guī)范施工行為，提高員工的素質

員工的素質和行為直接影響到園林施工項目的管理和質量，因此對員工的培養(yǎng)應注意以下問題：首先，要樹立一種“質量第一”的觀念，對員工進行組織培養(yǎng)，明確施工的要求和計劃，制定詳細的考核細則和辦法，建立賞罰制度；然后，要注重建設過程中的每一個環(huán)節(jié)，要從根本上控制問題的出現(xiàn)；對土方采取一票否決制，建立土方監(jiān)督員制度，通過合理的土壤改良和處理，保證土方的質量。制定病蟲害發(fā)生的預測預報制度，嚴格控制病蟲害的發(fā)生。園林工程的實施不僅僅是簡單的“種地種菜”，作為施工單位的管理者還應該鼓勵員工對新技術、新材料和新工藝的使用，來改善苗木的成活率和景觀的整體效果。對土壤的酸堿度、環(huán)境等進行定期的檢測工作。最后很好的把園林工程的技術性、科學性和藝術性結合到一起，打造出既經(jīng)濟又實用的美觀的園林作品。

參考文獻

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隨著可編程邏輯控制器（PLC）技術的逐漸發(fā)展，很多工業(yè)生產要求實現(xiàn)自動化控制的功能，都采用PLC來構建自動化控制系統(tǒng)，尤其是對于一些電氣控制較為復雜的電氣設備和大型機電裝備，PLC在電氣化和自動化控制方面具有獨到的優(yōu)勢，如順序控制，可靠性高，穩(wěn)定性好，易于構建網(wǎng)絡化和遠程化控制，以及實現(xiàn)無人值守等眾多優(yōu)點。基于此，PLC技術逐漸成為工業(yè)電氣自動化控制的主要應用技術。

本論文主要結合數(shù)控機床的電氣化功能的改造，詳細探討數(shù)控機床電氣化改造過程中基于PLC技術的應用，以及PLC技術在實現(xiàn)數(shù)控機床自動化控制功能上的應用，以此和廣大同行分享。

2 數(shù)控機床的電氣化改造概述

2.1 數(shù)控機床的主要功能

數(shù)控機床是實現(xiàn)機械加工、制造和生產中應用的最為廣泛的一類機電設備。數(shù)控機床依托數(shù)控化程序，實現(xiàn)對零部件的自動切削和加工。但是目前我國仍然有超過近1000萬臺的數(shù)控機床，主要依靠手動控制完成切削加工，無法實現(xiàn)基本的電氣化和自動化控制。為此，本論文的主要的目的是基于PLC控制技術，實現(xiàn)數(shù)控機床的電氣化改造，主要實現(xiàn)以下功能：

（1） 數(shù)控機床的所有電機、接觸器等實現(xiàn)基于PLC的自動化控制；

（2）數(shù)控機床的進給運動由PLC控制自動完成，無需人工手動干預；

（3） 自動檢測零部件切削過程中的相關參數(shù)，如加工參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等等；

（4） 結合上位機能夠實現(xiàn)對數(shù)控機床的遠程控制，以達到無人值守的目的。

2.2 電氣化改造的總體方案

結合上文對于數(shù)控車床的電氣化、自動化改造的功能要求，確定了采用上位機與下位機結合的自動化改造方案。該方案總體結構分析如下：

（1） 上位機借助于工控機，利用工控機強大的圖像處理能力，重點完成數(shù)控車床的生產組態(tài)畫面顯示，以及必要的生產數(shù)據(jù)的傳輸、保存、輸出，同時還要能夠實現(xiàn)相關控制指令的下達，確保數(shù)控車床能夠自動完成所有切削加工生產任務。

（ 2）下位機采用基于PLC技術的電氣控制模式，由傳感器、數(shù)據(jù)采集板卡負責采集數(shù)控車床的生產數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)等所有參數(shù)，由PLC實現(xiàn)對相關數(shù)據(jù)的計算，并傳輸給上位機進行相關數(shù)據(jù)的圖形化顯示和保存；另一方面，PLC控制系統(tǒng)還接收來自于上位機的控制指令，實現(xiàn)對數(shù)控車床的遠程控制。

（3） 對于數(shù)控車床最為關鍵的控制――進給運動的控制，利用PLC+運動控制板卡的模式實現(xiàn)電氣化和自動化的控制。具體實現(xiàn)方式為：選用合適的運動控制板卡，配合PLC的順序控制，對進給軸電機實現(xiàn)伺服運動控制，從而實現(xiàn)對數(shù)控車床進給運動的自動化控制。

3 數(shù)控車床電氣化自動控制改造的實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)改造結構設計

數(shù)控車床的電氣化自動控制改造，其整體結構如下圖1所示，其整體結構主要由以下幾個部分構成：

3.1.1 底層設備

底層設備主要包括兩個方面，首先是實現(xiàn)數(shù)控車床自動切削加工運轉等基本功能的必要電氣、機電設備，如電源模塊、電機模塊等，這些機電設備能夠保證數(shù)控車床的基本功能的穩(wěn)定可靠的實現(xiàn)；其次，底層設備還包括各類傳感器，比如監(jiān)測電機轉速、溫度的速度傳感器和溫度傳感器，監(jiān)測進給軸運動進給量的光柵尺等，這些傳感類和數(shù)據(jù)采集類設備為實現(xiàn)數(shù)控車床自動化控制提供了基礎數(shù)據(jù)源。

3.1.2 本地PLC站

本地PLC站主要負責接收底層傳感設備傳送過來的傳感參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)及其他檢測參數(shù)，通過內部程序的運算，判斷整個數(shù)控車床的工作狀態(tài)，并將其中的重點參數(shù)上傳到遠程控制終端進行數(shù)據(jù)的圖形化顯示、存儲、輸出打印等操作；另一方面，本地PLC站同時還接收來自于遠程控制終端所下達的控制指令，比如停機、啟動等控制指令，PLC站通過對相應執(zhí)行器（比如電機）的控制，從而實現(xiàn)自動化控制的功能。

3.1.3 遠程控制終端

遠程控制終端主要是依賴于工控機實現(xiàn)的上位機數(shù)據(jù)管理和狀態(tài)監(jiān)控，需要專門開發(fā)一套面向數(shù)控車床加工、生產和自動控制的軟件程序，以實現(xiàn)對數(shù)控車床的遠程化、網(wǎng)絡化、自動化控制，真正實現(xiàn)無人值守的功能。

基于PLC的數(shù)控車床電氣自動化改造框圖

3.2 PLC電氣控制系統(tǒng)的設計實現(xiàn)

本研究論文以CK6140普通數(shù)量機床為具體研究對象，詳細探討其電氣化、自動化控制的改造。通過上文對機床改造方案和結構功能的分析，可以確定整個機床電氣化、自動化改造，一共需要實現(xiàn)14個系統(tǒng)輸入，9個系統(tǒng)輸出。結合控制要求，這里選用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，輸入回路采用24V直流電源供電方式。根據(jù)對數(shù)控機床的各模塊控制功能的分析，選用合適的接觸器、繼電器、開關、輔助觸點等電氣控制元件，與PLC共同實現(xiàn)對電氣設備的控制，比如PLC通過接觸器控制電機模塊，PLC通過繼電器控制電磁閥等部件，從而完成基于PLC控制的數(shù)控車床電氣化改造。

4 結語

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克拉瑪依石化工業(yè)園區(qū)污水處理廠目前主要采用曝氣生物濾池工藝，設計出水水質達到一級A排放標準。但是在進入廠區(qū)前，因為厭氧環(huán)境，伴生有大量的有毒氣體，尤其是硫化氫等[1，2]。通過在源頭加入空氣，建立有氧環(huán)境。針對加氣環(huán)節(jié)，擬實施方案如下：（1）該廠是工業(yè)污水和白堿灘的生活污水混合處理，首先將工業(yè)污水在排入地下管網(wǎng)前，先進行曝氣，在生活污水支管未端曝氣，使來水管網(wǎng)形成一個有氧環(huán)境。（2）從原溶氣釋放器處引出一支曝氣管到旋流沉砂池后，同時適當投加輔助轉化藥劑，并延長沉砂池與氣浮池之間管線的長度和管徑，并在此管道內加裝涂有催化劑的格柵，并延長管道，增加有氧水在管道內的停留時間；同時還增加原曝氣量（可考慮曝純氧氣）。污水中的硫化物在此管道內在催化劑的作用下，利用氧氣，轉化成為單質硫、亞硫酸鹽及硫酸鹽等，形成的單質硫在氣浮間隨著油污一起進入污泥里，去除，亞硫酸鹽和硫酸鹽已經(jīng)無害化，進入后續(xù)流程。同時，利用遠程網(wǎng)絡化控制技術[3-5]，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備和控制回路的網(wǎng)絡化遠程控制。

1 遠程控制系統(tǒng)設計思路

為了確保設計合理，本論文提出一個先導性試驗，確定了較為適宜的工藝流程，試驗系統(tǒng)擬建立一個遠程控制系統(tǒng)。加氣工藝，見圖1。

控制系統(tǒng)包括壓力控制和流量控制，具有流量檢測與供氣量閉環(huán)控制回路。檢測數(shù)據(jù)包括：含氧量、有毒氣體含量、水質分析參數(shù)等。由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，設計了一套遠程控制系統(tǒng)，通過Internet實現(xiàn)遠程遙測遙控和設備啟停控制、參數(shù)設置、數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)取?/p>

由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，現(xiàn)場人工操作不便，盡管系統(tǒng)規(guī)模不大，但是在設計時充分利用無線傳輸網(wǎng)絡和Internet網(wǎng)絡技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)遠程啟停控制和回路控制，實現(xiàn)結構見圖2。現(xiàn)場部分由現(xiàn)場傳感器、執(zhí)行器數(shù)據(jù)采集單元和無線RTU組成；通信部分由基于無線數(shù)傳技術的無線RTU、中控室收發(fā)器和Internet網(wǎng)絡組成；中控室由網(wǎng)絡設備和遠程終端組成。

1.1 傳感器及RTU

現(xiàn)場RTU與中控室數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程通信。針對遠傳數(shù)據(jù)，實現(xiàn)閉環(huán)控制，控制回路見圖3。

主要由壓力傳感器、流量計及信號調理模塊以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。壓力傳感器檢測空壓機及供氣管道壓力，流量計負責檢測污水流量和氣體流量。根據(jù)來水量來調節(jié)控制氣體供應量。各個傳感器信號經(jīng)過調理后送數(shù)據(jù)采集模塊進行數(shù)據(jù)采集和處理，同時也把遠程控制數(shù)據(jù)送執(zhí)行器調節(jié)氣體供應量。

1.2 無線通信及網(wǎng)絡管理

試驗系統(tǒng)中，通信與網(wǎng)絡由2部分組成：RTU串行通信與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、中控室收發(fā)器及網(wǎng)絡通信系統(tǒng)。

現(xiàn)場RTU除了信號調理功能外，還有數(shù)據(jù)處理、啟停與調節(jié)控制以及雙向通信功能。無線數(shù)傳電臺與RTU核心板通過串行通信口進行信息交流，利用無線數(shù)傳電臺透明傳輸實現(xiàn)遠程雙向的數(shù)據(jù)通信。

中控室收發(fā)器與現(xiàn)場無線RTU模塊通過數(shù)傳電臺，實現(xiàn)雙向通信后收發(fā)的數(shù)據(jù)，再通過網(wǎng)關進入到Internet網(wǎng)絡，為遠程計算機終端提供數(shù)據(jù)交換。

1.3 中控室及遠程控制終端

中控室設備包括無線收發(fā)器、Internet接入網(wǎng)關，網(wǎng)絡交換機等網(wǎng)絡設備。中控室與現(xiàn)場節(jié)點直線距離約12km，選擇合適的無線通信模塊與天線極為重要。盡管是透明傳輸，但是在兩端通過簡單加密可以實現(xiàn)安全數(shù)據(jù)傳輸，確保端到端的數(shù)據(jù)安全。在數(shù)傳系統(tǒng)的兩端實現(xiàn)加密要比鏈路加密和節(jié)點加密相比簡易可靠，實現(xiàn)和維護也更加可行。

中控室IO服務器通過網(wǎng)絡獲取遠程線程的壓力、流量、液位、啟停狀態(tài)、運行時間等參數(shù)，并支持數(shù)據(jù)存儲、顯示、查詢井房監(jiān)測數(shù)據(jù)及工作參數(shù)；支持加藥泵的啟動柜遠程手動/自動控制，控制模式轉換等；當出現(xiàn)系統(tǒng)故障和超限控制時，系統(tǒng)會聲光報警。

2 應用情況及結論

2012年11月9日-2013年1月8在克拉瑪依石化園污水站2號提升泵進行了為期1個月的試驗。設計排氣量為10 L/h，處理水量為1.0 L/min，經(jīng)過一個月的試驗，污水在封閉管道傳輸有良好的改善，達到了預期效果。遠傳控制系統(tǒng)能根據(jù)來水量自動調節(jié)供氣量，達到控制含氣量的目的，管道在經(jīng)過近8小時的封閉管道輸送，毒氣發(fā)生量明顯減少。通過現(xiàn)場試驗采集的數(shù)據(jù)和分析結果，為下一步工業(yè)化生產提供設計有力依據(jù)，設計新的生產工藝的目的是改善污水廠的環(huán)境，保護工人的身心健康，減少勞動保護方面的投入。同時，硫化物的減少，也減少了下游處理環(huán)節(jié)的設備腐蝕及對構筑物的損害。為此該污水處理廠每年可節(jié)約大量的流程管線和設備的維護費，且大大減少有毒氣體對人體傷害，降低勞動保護成本

參考文獻：

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[4]鄔春學，郭賢輝.遠程NCS的QoS調度策略研究[J].計算機科學，2009，5.

篇4

在實際應用中，變頻調速技術主要應用于變頻恒壓供水系統(tǒng)。恒壓供水系統(tǒng)基本控制原理是：基于可編程控制器（PLC）和變頻調速器構成供水的整體性控制系統(tǒng)。其基本的工作原理是通過PLC自動調整供水泵運行數(shù)量，完成整個供水系統(tǒng)的壓力閉環(huán)控制，使得供水管網(wǎng)內實現(xiàn)水流量壓力變化穩(wěn)定可控，并實現(xiàn)節(jié)能的目的。

一、PLC和變頻調速技術的特點

1 可編程控制器（PLC）的特點

可編程控制器是專門針對工業(yè)化生產而研究設計的一款數(shù)字化電子操作系統(tǒng)，隨著實踐的不斷深入和技術的發(fā)展，PLC形成以計算機、儀器儀表設備、電器控制的“三機一體化”。在操作中具體有可靠性、經(jīng)濟性、便捷性、維護維修方便等優(yōu)點，在實際應用中由于自身的優(yōu)點加上PLC在系統(tǒng)升級改造上，產品逐漸形成連標準化，產業(yè)化，集成化，使得操作控制更加簡單，而且效率極高，在未來發(fā)展中具有非常好的市場前景。

2 變頻調速技術的特點

變頻調速技術的發(fā)展主要基于電子科技的創(chuàng)新和發(fā)展。作為一種新型的自動化控制設備，在自動化控制行業(yè)中，以現(xiàn)代控制為基礎，融入了模糊控制盒神經(jīng)網(wǎng)絡控制，加上電子技術的進步，電機控制技術進步，推動了變頻控制技術的發(fā)展，主要未來發(fā)展特點是市場前景廣闊，功率器件加速變革，微電子技術不斷應用。

二、卷煙廠恒壓供水系統(tǒng)的控制方案選擇

該卷煙在供水系統(tǒng)中，供水管網(wǎng)相對封閉，泵站的供水流量主要根據(jù)各生產部門和生活部門的實際用水量決定，供水的出口壓力和管網(wǎng)中供水壓力的壓力損失值P和流量Q之間用數(shù)學函數(shù)表示：P=KQ2（K為系數(shù)），假設P1為兩者之間壓力最不利點的最小值，那么泵站出口總壓力就可以表示為P=P1+P=P1+KQ2，此時可以滿足用水壓力，并達到最佳的供水效果，可以得出整個供水系統(tǒng)中出口的壓力是不會隨著水流量的變化而變化，這種以泵站出口水壓力恒值不變的技術稱為變量恒壓供水技術。

供水控制系統(tǒng)主要保證水泵出口壓力恒值不變，主要實現(xiàn)途徑是通過安裝壓力傳感器、管內流量傳感器，通過變頻控制技術將管內和出口管壓力、水流量等數(shù)據(jù)，通過電量信號傳入PLC控制系統(tǒng)中，電量信號經(jīng)計算機中央處理器運算處理，結合之前設定電量信號進行比較分析通過計算機運算，得出最優(yōu)運行參數(shù)，并通過終端控制技術輸出邏輯控制指令和數(shù)據(jù)變頻器，對每一臺水泵機組實現(xiàn)控制，每臺供水水泵根據(jù)計算機中央處理指令實施調整、切換及變頻實現(xiàn)最優(yōu)控制。PLC還針對卷煙廠的實際用水量的變化情況，實現(xiàn)智能自動化控制水泵的運行，實現(xiàn)水資源的有效運用，提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性及整個供水質量和效率。

三、恒壓供水系統(tǒng)的系統(tǒng)功能

該卷煙廠恒壓供水系統(tǒng)選用選用Siemens S7-300PLC可編程控制器和Danfoss VLT5000變頻器。PLC主要工作是對供水系統(tǒng)的泵組、出水和進水閥門監(jiān)測控制，通過變頻器實現(xiàn)對供水系統(tǒng)的恒壓控制。

PLC控制變頻調速供水系統(tǒng)主要有三種種工作模式。第一，遠程控制。整個系統(tǒng)控制主要取決于系統(tǒng)上位，通過上位位控制達到PLC系統(tǒng)的運行和停止。這種遠程控制通過上位機進行切換來完成整個操作流程。第二，本地程控控制。PLC具有整個系統(tǒng)控制權和決定權。因為PLC實現(xiàn)的是自動控制，主要取決于主控制柜的系統(tǒng)程序實現(xiàn)系統(tǒng)自動模式的開啟或者停止，這個時候上位機手動操作是沒有效果的。第三，PLC手動控制。供水系統(tǒng)控制與PLC 控制不存在關系，整個操作通過手動裝置完成， 這樣的目的在于方便工作人員現(xiàn)場操作和進行設備檢修操作。

供述系統(tǒng)網(wǎng)絡結構劃分主要有三個方面，分別是現(xiàn)場設備控制、過程控制和信息管理。

現(xiàn)場設備控制，采用Profibus-DP 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡完成， 把現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡連接到系統(tǒng)控制器實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的監(jiān)測和控制。并需要保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時性和真實性，為系統(tǒng)決策提供依據(jù)。

過程控制層，采用工業(yè)以太網(wǎng)，快速準確的提供各系統(tǒng)之間的高速信息傳輸，對現(xiàn)場設備的控制和數(shù)據(jù)采集。控制層通過工業(yè)以太網(wǎng)接入監(jiān)控中心， 保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐〞场?/p>

信息管理，采用100兆寬帶連接以及以太通訊網(wǎng)絡和工業(yè)標準數(shù)據(jù)通路， 實現(xiàn)操作人員可隨時監(jiān)測供水系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題，并適時的改變參數(shù)數(shù)據(jù)保證供水系統(tǒng)的正常運行，并對提供的數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)管理控制，保證數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)有效性。通過該網(wǎng)絡可實現(xiàn)系統(tǒng)的信息共享和信息公開，保證供水效果。

本系統(tǒng)利用PLC系統(tǒng)上位計算機可以監(jiān)測和控制供水系統(tǒng)內電壓、電壓頻率、水泵轉速并通過變頻器的參數(shù)，以及供水系統(tǒng)中設備的工作狀態(tài)和具體的運行參數(shù)。此外，系統(tǒng)還具有故障預警、數(shù)據(jù)顯示、供水流量查詢等全方位的功能，實現(xiàn)煙廠供水系統(tǒng)的控制管理，達到優(yōu)化管理效果，實現(xiàn)供水的經(jīng)濟、節(jié)能、快速。

結語

在供水系統(tǒng)中PLC控制變頻調速技術的應用，具有非常大的市場前景，它能夠保證供水系統(tǒng)中各數(shù)據(jù)參數(shù)的實時監(jiān)測控制，調節(jié)水泵內水量的大小和管內壓力，實現(xiàn)優(yōu)化供水目的。具有自動化控制，經(jīng)濟節(jié)能，方便快捷的優(yōu)點。

參考文獻

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文獻標識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.09.017

0 引言

由于我國的地理位置情況，我國的氣候受季風影響較大，降水量的地區(qū)、時間分布不均勻，從而導致河流的流量和水位變化較大。以我國秦嶺淮河以北、黃河流域下游地區(qū)為例，每年七八月份，由于亞熱帶季風影響，降雨量驟升，河流水量劇增，水位快速上升，從而會引發(fā)洪澇災害，從而導致大量的生命、財產損失。產生洪澇的原因除了降雨之外，還有一些其他的氣象和水文因素，例如：溫度、濕度、降水間隔、水流流速、風速、風向等。而隨著氣象技術、傳感器技術的發(fā)展與成熟，人類已經(jīng)可以獲取到持續(xù)的氣象和水文數(shù)據(jù)；同時，隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，大數(shù)據(jù)處理和分析技術的成熟，對長期的氣象、水文數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析和挖掘已經(jīng)成為了可能，從歷史的信息中挖取和洪澇災害有關的信息，從而進行防洪預警已經(jīng)成為了當前的研究熱點。

氣象與水文是洪澇災害的客觀原因，同時，洪澇災害往往也由一些人為原因造成，比如排水能力差，排水不及時，防洪工程響應不及時，質量不過關等因素。針對質量不過關等問題，政府需要加強對水利T程質量的監(jiān)管力度。而針對響應不及時等問題，即可通過數(shù)據(jù)分析、預測方法配合防洪設備的遠程控制等技術來解決。以泵站為例，可用本論文設計的泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)水泵的遠程啟動與調整，調整排水量，從而減輕洪澇災害的影響。

針對洪澇災害這一問題，本文提出了基于結構化支持向量機（Structured Support Vector Machine）的泄洪聯(lián)動技術研究。通過歷史的洪澇信息訓練學習模型，并根據(jù)觀測到的水文信息對洪澇災害進行預測，生成各水泵的工作策略向量。并根據(jù)該向量通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行水泵的控制與調度，盡可能預防洪澇災害。

1 基于結構化支持向量機的泄洪聯(lián)動設計

防洪泄洪作為水利水文監(jiān)控系統(tǒng)的重要功能需求之一，如何準確地進行洪澇信息的預測預警，實現(xiàn)其智慧化是目前國內外的研究熱點。目前較為經(jīng)典應用較廣的洪水預測調度模型主要包括流域水文模型（如新安江模型）、河道演算水文學和水力學模型（如Muskingum Method、動力波演進模型）和據(jù)流域特制模型（如陜北模型、河北雨模型）。在“新安江模型”中檢測站實時監(jiān)測流域溫度、相對濕度、河流徑流量等；然后對所采集監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘處理，通過各種擬合方法確定該地區(qū)植被覆蓋面積、土壤滲透系數(shù)、飽和蓄水量等相關水文參數(shù)的置信區(qū)間；最后在已確立的模型基礎上對水文數(shù)據(jù)（如降水量、水位等）進行演算，修正模型參數(shù)。目前來說，國外的河流代表模型有TOPMODEL模型（Topography BasedHydrological Model）和SWAT模型（Soiland WaterAssessment Tool）等。

結構化支持向量機（Structured Support VectorMachine）是一種機器學習算法，它泛化了機器學習中支持向量機（Support Vector Machine）的分類器（classifier），從而使得其可以預測復雜的結構。結構化支持向量機可以用于預測樹狀結構（Tree），有序表結構（Sequence），當然也可以用于預測向量（Vector）。在實際的水文信息分析中，往往需要考慮到眾多的影響因素，比如上文提到的降雨量、降雨間隔、水位、濕度、溫度等，這些影響因素也被成為分析問題的指標。

而對于氣象和水文信息而言，這些指標往往存在以下兩大特征：

指標規(guī)模龐大：

對于水文數(shù)據(jù)而言，由于每時每刻的氣象和水文情況都在改變，即每時每刻都有新數(shù)據(jù)產生，數(shù)據(jù)規(guī)模龐大。而且對于氣象和水文信息而言，一段較長時間內的數(shù)據(jù)才對分析工作有著重要作用，往往需要分析一年，十年甚至一世紀的數(shù)據(jù)才能得到有效分析結果，因此，對于指標而言，數(shù)據(jù)規(guī)模龐大是一個明顯的特征。

指標之間存在重疊：

水文數(shù)據(jù)指標間往往不是獨立的，而是存在重疊的，比如降雨指標會影響水位指標，也會影響濕度指標。這些重疊的指標一方面會導致分析問題變難，分析工作變重，也會導致大量的計算浪費。

針對以上問題，本文首先采用主成分分析法來降低數(shù)據(jù)的維度，即只選取關鍵的指標，從而減少重疊指標造成的影響，也可以顯著的減少計算量，再引入結構化支持向量機進行聯(lián)動處理。本方法旨在利用降維的思想，把多指標轉化為少數(shù)幾個綜合指標。其步驟如下：

2 基于結構化支持向量機的泄洪聯(lián)動技術實現(xiàn)

本文設計的泄洪聯(lián)動技術主要涉及到以下兩部分工作：1）通過主成分分析法對數(shù)據(jù)進行降維，從而減少計算量和由數(shù)據(jù)重疊問題造成的結果不準確；2）通過結構化支持向量機根據(jù)歷史的氣象、水文信息對水泵策略進行預測。而這兩部分則均為數(shù)據(jù)分析任務，計算量較大，計算速度較慢，因此本文將以上兩個算法作為離線程序，每天定時運行，生成相應的結果，便于管理員進行決策。數(shù)據(jù)的輸入系統(tǒng)包括：

（1）泵站采集數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

泵站采集數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對泵站數(shù)據(jù)進行遠程監(jiān)測，功能主要包括：統(tǒng)計和記錄主要電氣設備的動作（將系統(tǒng)采集到的泵機運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行分類處理并保存）；事故及異常統(tǒng)計記錄；參數(shù)越限統(tǒng)計（對參數(shù)越限等異常進行必要的統(tǒng)計，同時在必要時進行警示，并可根據(jù)需求生成報表）；運行日志及報表打印。

（2）遠程自動化控制系統(tǒng)

可通過本系統(tǒng)所設計開發(fā)出的主體水利信息化管理軟件來對泵機進行啟停控制。系統(tǒng)根據(jù)實時運行狀態(tài)，按照預設控制參數(shù)和模型實現(xiàn)對泵站機組的自動控制。站點泵機的控制可通過切換開關轉換到“手動操作”或者“遠程控制”。

當控制方式被切換到遠程控制方式時，除了站點值守人員操作站點上位機實現(xiàn)對機組的控制外，中控室和有權限人員也可以直接實現(xiàn)對站點設備的相應控制，從而實現(xiàn)泵站的少人甚至無人操作，大大減輕人員工作量。

在現(xiàn)場安裝的傳感終端遠程監(jiān)測模塊，完成對站內機組、電氣設備及周邊設施環(huán)境的實時監(jiān)控，同時提供和管理上位機的遠程通訊接口。通過485串行總線等通信方式，站點管理人員可以實時監(jiān)測該站點動態(tài)數(shù)據(jù)和了解各操作中的主要工作過程。

站點監(jiān)測的對象主要包括：機組電壓、電流；機組溫度；水位等。

站點上位機對監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以以數(shù)字和圖形兩種形式進行實時顯示，它通過各種動態(tài)的圖文來表示整個泵站各種設備的實時狀態(tài)，給人以生動、直觀的操作效果。

（3）泵站遠程監(jiān)控軟件系統(tǒng)

泵站遠程監(jiān)控軟件系統(tǒng)是為了實現(xiàn)抗旱與排澇泵站組成的泵站集群的信息化、智能化的開發(fā)、管理，因此是整個系統(tǒng)的核心組成部分之一。通過該軟件系統(tǒng)可以實時顯示各個分站的運行情況，如泵機電壓電流、泵機溫度、進水口水位、排灌量等重要信息。遠程控制機組的啟、停轉換；且能對系統(tǒng)故障進行白診斷，能有效地保護機組的安全運行，進而幫助運行人員發(fā)現(xiàn)事故隱患等。

基于主成分分析法的水文信息降維法關鍵算法實現(xiàn)：

1.標準化矩陣：

function std=cwstd（vector）

cwsum=sum（vector.1）；%對列求和

[a，b]=size（vector）；%矩陣大小，a為行數(shù)，b為列數(shù)

for i=l：a

for j=l：b

std（i，j）=vector（i，j）/cwsum（j）；

end

end

2.計算主成分：

Function result=cwfac（vector）；

std=CORRCOEF（vector）%計算相關系數(shù)矩陣

[vec，val]=eig（std）%求特征值（val）及特征向量（vec）

newval=diag（val）；

[y，i]=sort（newval）；%對特征根進行排序，y為排序結果，I為索引

For z=1：1engm（y）

newy（z）=y（1ength（y）+l-z）；

end

rate=y/sum（y）；

newrate=newy/sum（newy）

sumrate=0：

newi=[]；

for k=length（y）：-l：l

sumrate=sumrate+rate（k）；

newi（length（y）+l-k）=k；

if sumrate>0.85 break；

end%記下累積貢獻率大85%的特征值的序號放入newi中

end

基于結構化支持向量機的泵站策略預測關鍵算法實現(xiàn)如下：

pann.pattemS=pattems；

pann.1abels=labels；

pann.10ssFn=@lossCB；

parm.constraintFn=@constraintCB；

pann.featureFn=@featureCB；

parm.endIterationFn=@iterCB；

parm.dimension=10；%經(jīng)過主成分分析法后的數(shù)據(jù)維度為10

pann.verbose=l；

篇6

近年來隨著人民生活水平和知識層次的不斷提高，人們也將注意力越來越多的放在了生活環(huán)境的安全性、舒適性和便利性上，因此也就產生了對家居智能化的需求；與此同時，在科學技術方面，計算機控制技術與電子信息通訊技術的飛速發(fā)展也促成了智能家居系統(tǒng)的出現(xiàn)。開發(fā)智能家居相關產品不僅能夠滿足人們生活的需要，對整個社會信息化進程的推動作用也不可忽略。

我們基于上海未來伙伴機器人有限公司創(chuàng)新套件設計了一套智能家居控制系統(tǒng)，利用結構部件、連接部件和傳動部件以及傳感器完美得組合在一起，通過能力風暴控制器、單片機系統(tǒng)、無線模塊、GSM模塊等，實現(xiàn)了家居的無線控制、遠程控制、溫控、安防控制等功能，使人們的生活更加便捷、安全、舒適。

2.系統(tǒng)總體設計方案

家居智能的基本目標是，將家庭中各種與信息相關的通信設備、家用電器和家庭安防裝置連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進行集中或者異地的監(jiān)視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環(huán)境的協(xié)調。根據(jù)智能家居所需要的功能，我們按照與家庭所處位置的遠近，將系統(tǒng)歸納為遠程控制、無線遙控控制和本地集中控制三種控制方式。

遠程控制通過手機發(fā)送短信形式進行控制，此方案主要用到GSM模塊和單片機，手機發(fā)送指令到GSM模塊的SIM卡，然后根據(jù)用戶的指令來控制家電設備或者接收報警信號并向用戶報告。使人們身在外地就可了解家中的各種狀態(tài)。

無線控制功能是通過無線發(fā)射接收模塊實現(xiàn)近距離控制功能，主要包括對家電的近距離控制和接收報警信號，節(jié)省了無線通信不必要的費用，也省去了花在綜合布線上的費用和精力。其主要電路由51單片機模塊電路、無線發(fā)射接收電路、能力源控制器、AS-UⅢ智能機器人組成。

“自動+手動”控制包括路燈、太陽能草坪燈、走廊燈控制的自動控制，可節(jié)約能源。空調、花園澆水、窗簾是采用“自動+手動”控制，既可以自己通過按鍵控制開關，也可以自動控制。

3.硬件電路設計

3.1 無線控制系統(tǒng)

用戶通過終端控制器發(fā)射指令，由接收系統(tǒng)對電飯煲、熱水器、排風扇進行開關控制。用戶通過終端控制器發(fā)射相關指令，接收系統(tǒng)對大門、車庫門、房門也可進行開關。采用AT89C51單片機，通過功能按鍵選擇以上的開關控制，由12864液晶顯示器進行顯示相關狀態(tài)，同時蜂鳴器起到報警的作用，使用2400bit/s無線模塊實現(xiàn)近距離無線控制。無線終端控制器的框圖如圖1（左圖）所示。接收系統(tǒng)通過解碼實現(xiàn)對家用電器、門等控制。同時門上安裝磁敏傳感器檢測門的位置，使門實現(xiàn)自動開關功能。接收系統(tǒng)的框圖如圖1（右圖）所示。

無線終端器的電路原理圖見圖2所示，電源為5V直流電，12864液晶顯示器中RP1可以調節(jié)顯示器的亮度，S1-S6為無線終端控制器的功能選項按鈕，S7為單片機復位按鈕。AY1為蜂鳴器，當單片機20腳輸出低電平時，Q1導通，蜂鳴器開始鳴響。2400bit/S為無線模塊，當接收到無線信號時，單片機進行解碼，并通過12864與蜂鳴器顯示相關數(shù)據(jù)。

3.2 遠程控制系統(tǒng)

用戶通過手機發(fā)送短信，GSM模塊接收到手機的指令，通過單片機進行遠程控制電飯煲、浴室熱水器、浴室換氣扇等的開關。控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。

手機發(fā)送指令給GSM指定號碼，從而實現(xiàn)遠程控制的功能。指令表見表1。

3.3 “自動+手動”控制

3.3.1 溫控系統(tǒng)

臥室內，用戶可以“手動”設定空調的溫度，使室內的溫度控制在人體舒適度范圍之內，當室內溫度和設定溫度有偏差時，就會“自動”啟動空調開關，并且會自動進行制冷或制熱的選擇。控制框圖如圖4所示。

3.3.2 自動灑水系統(tǒng)

通過傳感器檢測土壤濕度，土壤干燥時啟動灑水系統(tǒng)為花草澆水，當濕度達到一定值時，灑水機停止工作，或人為進行灑水系統(tǒng)的開關。控制系統(tǒng)的框圖如圖5所示。

3.3.3 風力發(fā)電系統(tǒng)

當風力達到一定時，風力發(fā)電系統(tǒng)自動工作，由存儲裝置儲存電能，供電給用電器。

3.3.4 自動太陽能草坪燈系統(tǒng)

白天，通過屋頂上的4塊太陽能板進行蓄電，晚上，電池給草坪燈進行供電，控制器采用5251專用芯片進行光線檢測、升壓驅動。

3.3.5 燈光控制系統(tǒng)

利用光敏傳感器檢測太陽光，當白天接收到太陽光時，路燈滅。晚上接收不到太陽光時，路燈點亮；利用聲音傳感器檢測走廊聲響，當有人走過發(fā)出聲音時，傳感器接收到信號，走廊燈亮，延時10秒后，走廊燈熄滅；利用光敏傳感器檢測環(huán)境明亮程度，當早上接收到太陽光時，電機正轉，窗簾打開；晚上光線比較弱時，電機反轉，窗簾關閉，框圖如圖6所示。

3.4 安防系統(tǒng)

本系統(tǒng)設計的安防系統(tǒng)包括防火系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)和緊急求救系統(tǒng)。框圖如圖7所示。

利用溫度傳感器檢測室內溫度，當發(fā)生火災時，溫度升高，啟動報警功能，房屋周圍4個LED燈閃爍，喇叭聲音報警，同時滅火系統(tǒng)（噴水）啟動。并通過無線模塊向終端控制器發(fā)送一個信號，終端控制器報警以及時提醒房主，同時，GSM模塊也向房主發(fā)送短信進行提示。

利用紅外反射、接收裝置安裝在門上，當大門關閉時，如果有人進入，啟動報警，無線控制終端顯示盜賊進入，并報警，提醒房主及時處理，同時，GSM模塊也向房主發(fā)送短信。

當別墅內人員（尤其是弱勢群體的老人和小孩），出現(xiàn)緊急情況時，按下呼叫按鈕，啟動緊急呼叫系統(tǒng)，報警器會發(fā)出“嗚嗚～”的報警聲，同時GSM模塊也向房主發(fā)送短信，表示家中有緊急情況。

4.軟件程序設計

本系統(tǒng)用的軟件主要采用上海未來伙伴機器人有限公司提供的VJC流程圖編程和單片機C語言編程相結合，VJC流程圖編程更加直觀形象，流程圖采用模塊化編程的形式，接近人類自然語言，流程圖程序的形式與標準流程圖完全一致，簡單易學，是學習單片機C語言編程的基礎。編譯好的流程圖下載到能力源控制器，然后進行程序的調試，最后實現(xiàn)其功能。

4.1 走廊燈路燈程序

4.2 風力發(fā)電與自動灑水

5.制作和調試

本系統(tǒng)利用上海未來伙伴機器人有限公司創(chuàng)新套件設計了一套智能家居控制系統(tǒng)，將結構部件、連接部件和傳動部件以及傳感器完美得組合在一起，搭建成一套家居系統(tǒng)的框架，再通過能力風暴控制器、單片機系統(tǒng)、無線模塊、GSM模塊等，實現(xiàn)了智能家居控制系統(tǒng)。實物如圖10所示，經(jīng)過調試，系統(tǒng)都完成了以上功能。

6.總結

本套智能家居控制系統(tǒng)具有以下創(chuàng)新點：

（1）無線控制和遠程控制相結合，既能進行近距離無線遙控控制也能進行遠距離控制。

（2）具有太陽能、風力發(fā)電裝置，為晚上草坪燈供電，起到了很好的節(jié)能作用。

本套智能家居控制系統(tǒng)通過模擬實物制作和調試，都能達到智能家居的功能，達到預期的效果。在應用到實際家庭中，也能實現(xiàn)這些功能。因此對開發(fā)智能家居控制系統(tǒng)有一定的借鑒意義。

參考文獻

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[2]張周.ZigBee技術研究及其在智能家居中的應用[D].廈門大學碩士學位論文，2007.

篇7

Smart Home Based on SCM Remote Control System Design and Implementation

XU Wen-bin, SUN Guang-da, HUANG Jian, HE Xian-yang, YAN Xi

(GuangZhou College of South China University of Technology, Guangzhou 510800, China）

Abstract: Home remote control system was implemented in this paper, can be achieved the widows opening and shutting by send? ing messages , water heaters warming up, rice cooker cooking; besides controlling the public light through the Infrared body sensor.

Key words: Infrared body sensor; SCM; GSM; smart home

智能家居是通過綜合采用先進的計算機、通信和控制技術（3C），建立一個由網(wǎng)絡服務系統(tǒng)和家庭自動化系統(tǒng)組成的家庭綜合服務與管理集成系統(tǒng)，從而實現(xiàn)全面的安便利的通訊網(wǎng)絡以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。為了實現(xiàn)智能家居，提高生活質量，在工作回家時也可以預先預熱熱水器、煮飯，特殊天氣情況下，在外也可以遠程控制窗戶的開關。人離燈亮的這個問題一直困擾著很多人，就如公共樓梯的路燈，如果沒人的時候，路燈可以熄滅，節(jié)省電力，當有路人經(jīng)過時，路燈自動點亮，人走了，路燈再熄滅，這樣就能夠很好的節(jié)省了電力資源，而且不影響正常的使用。

1總體設計

本文設計的系統(tǒng)總體功能如圖1所示。該智能家居是通過終端控制器發(fā)出控制指令，經(jīng)過無線信號傳輸?shù)街鳈C，處理后再由不同指令控制家居中不同的設備。本設計系統(tǒng)的工作流程為：通過發(fā)送短信到GSM模塊上，GSM模塊輸出信號到單片機，利用單片機控制熱水器的預熱功能，另外，給普通的電飯鍋安裝上預約的功能，通過單片機接收到GSM模塊輸出的信號，實現(xiàn)預先煮飯的功能；在落地窗戶的兩邊安裝一個電機，通過滑輪與落地窗的底滑輪連接，通過單片機接收GSM模塊輸出的信號，在窗戶的兩端安裝行程開關，實現(xiàn)開關窗戶的功能。

圖1系統(tǒng)總體結構圖

2系統(tǒng)硬件設計

2.1硬件總體設計

本論文設計中，采用到STC12C5A60S2單片機、TC35iGSM模塊、直流電機、繼電器、人體感應模塊HC-SR501等硬件來實現(xiàn)功能。系統(tǒng)硬件連接原理圖如圖2所示。

系統(tǒng)總體功能如下：

①在電飯鍋電路板連接上繼電器，繼電器連接到電飯鍋的開關上，單片機控制繼電器開關。

②把直流電機與落地窗的滑輪連接，利用電機的正反轉控制窗戶的開與關。

③路燈的開關與獨立的繼電器相連，單片機控制繼電器開關。

④熱水器的開關與獨立的繼電器相連，單片機控制繼電器開關。

2.2單片機控制系統(tǒng)設計

本項目采用51的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾

的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內部集成MAX810專用復位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合。如圖3所示是單片機最小系統(tǒng)。

2.3人體感應系統(tǒng)設計

人體的溫度與環(huán)境溫度不同，一般要高于環(huán)境溫度，而溫度不同發(fā)出的紅外線也不同，開關內部有熱釋電傳感器，它能準確檢測到人體所發(fā)出的特定波長的紅外線，經(jīng)電路放大過濾處理后就可以用于控制開關。

2.4 GSM TC35I模塊

TC35I通信模塊具備GSM無線通信的全部功能，并提供標準的UART串行接口，支持GSM07.05所定義的AT命令集的指令因此，MCU能夠非常方便地通過UART接口與GSM模塊連接，并直接使用AT命令就可以方便地實現(xiàn)短信息的收發(fā)、查詢和管理。單片機與GSM模塊的連接圖如圖4所示。

2.5電機控制

當窗戶上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時，撞桿轉向右邊，頂下推桿，使微動開關中的觸點迅速動作，開關馬上輸出信號到單片機上，命令電機停止轉動。當運動機械返回時,在復位彈簧的作用下,各部分動作部件復位，輸出信號到單片機上，命令電機工作。發(fā)送短信到GSM模塊上，通過識別短信的內容，輸出信號到單片機上，單片機分析后，控制電機工作正轉/反轉（開窗/關窗），當連接在窗上的行程開關觸碰到窗框，立即反饋信號到單片機，單片機控制電機停止工作。其原理圖如圖5所示：

圖2系統(tǒng)原理圖

圖3單片機最小系統(tǒng)

圖4單片機與GSM模塊的連接圖

圖5電機正反轉控制原理圖

3軟件設計方案

3.1 AT指令

用手機發(fā)送指定的短信息到GSM模塊上，實現(xiàn)遠程控制功能，以下是指定的AT指令。

發(fā)送指令步驟：

1）輸入AT+CMGF=1(設置短信文本)

返回OK后

2）輸入AT+CMGS=“13912340010”(設置對方號碼)

指令：

①AT+CMGC=“0x00”（開窗）

②AT+CMGC=“0x01”（關窗）

③AT+CMGC=“0x02”（煮飯）

④AT+CMGC=“0x03”（熱水器預熱）

3.2串口通信

串口通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送，此時只需要一條數(shù)據(jù)線，外加一條公共信號地線和若干控制信號線。因為一次只能傳送一位，所以對于一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，至少要分8位才能傳送完畢。發(fā)送時，要把并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)發(fā)送到線路上去，接受時，要把穿行信號變成并行數(shù)據(jù)，這樣才能被計算機及其它設備處理。以下是部分通信程序：

void init_serialcom( void )

{SCON = 0x50 ;

TMOD |= 0x20 ;

PCON |= 0x80 ;

TH1 = 0xFD ;

IE |= 0x90 ;

TR1 = 1 ;

TI=1; }

void send_char_com( unsigned char ch)

{ SBUF=ch;

while (TI== 0);

TI= 0 ; }

3.3單片機程序設計

采用C語言，通過Keil軟件進行編程。C語言既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點，應用范圍廣泛，具備很強的數(shù)據(jù)處理能力。C語言對編寫需要硬件進行操作的場合，明顯優(yōu)于其它高級語言，有一些大型應用軟件也是用C語言編寫的與函數(shù)配合功能。部分函數(shù)如下：

TMOD=0X20; //設定T1定時器工作方式2

TH1=0Xfd；//T1定時器裝初值

TL1=0Xfd；//T1定時器裝初值

TR1=1；//啟動T1定時器

REN=1；//允許串口接收

SM0=0;//設定串口工作方式

EA=1;//開總中斷

ES=1;//開串口中斷

4結束語

通過本設計，能夠實現(xiàn)遠程控制家居的功能，有效地體現(xiàn)了智能家居的實用性與可靠性，為未來人們的家居生活質量提高了一個新的層次。通過實驗測試，本系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

參考文獻：

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篇8

1 前言

21世紀是信息化的世紀，人類對計算機和互聯(lián)網(wǎng)的依賴程度越來越高。智能家居是通過物聯(lián)網(wǎng)技術將居室內的各種設備（如家電、照明、窗簾、安防等）連接到一起，實現(xiàn)遠程家電控制、照明控制、窗簾控制、防盜報警、環(huán)境監(jiān)測等功能。但目前這些先進的智能家居技術大都是應用在城市高檔小區(qū)中，而在廣大農村和偏遠山區(qū)卻因為各種限制而難以推廣。但是隨著家電和手機在農村的普及，利用GSM網(wǎng)絡可構建簡單的智能家居系統(tǒng)，讓廣大農民享受信息技術所帶來的生活便捷。本文的主要內容就是利用移動通信網(wǎng)絡為農村等互聯(lián)網(wǎng)不發(fā)達地區(qū)設計符合最基本要求、便捷實用的智能家居系統(tǒng)，作為推廣智能家居系統(tǒng)的一種過渡性設計。

2 系統(tǒng)硬件設計

系統(tǒng)的基本功能：正常情況下，用戶通過手機遠程向系統(tǒng)發(fā)短信，系統(tǒng)根據(jù)短信編碼，遙控家中電器（如空調、窗簾等）的啟停，也可撥打系統(tǒng)電話進行環(huán)境監(jiān)聽，當有盜賊闖入室內或其它異常狀況出現(xiàn)時，啟動大功率聲光報警器，自動撥打報警電話和戶主電話并短信通知。

2.1 硬件結構

系統(tǒng)硬件結構如圖1所示，主要包括STC89系列單片機作為控制模塊，西門子TC35模塊作為GSM遠程通訊，315M超再生無線收發(fā)模塊作為室內中短程通訊，紅外釋熱防盜模塊，HX1838紅外一體化接收及紅外發(fā)射二極管作為紅外學習及家電遙控模塊，其它傳感器電路（如溫度、濕度、煙霧等），聲光報警器電路，鍵盤輸入及1602LCD顯示電路。

2.2 遠程控制通信模塊

全球移動通信系統(tǒng)GSM是當前應用最為廣泛的移動電話標準，具有普及度高，幾乎無網(wǎng)絡盲點，只要會打電話、發(fā)短信就能操作，在使用飛信、微信等工具發(fā)短信控制的情況下更是無需任何額外開支。

TC35 GSM模塊具有成本低、技術成熟穩(wěn)定等特點，由供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口等組成。其核心基帶處理器主要處理GSM終端內的語音和數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數(shù)字功能。引腳16～23為數(shù)據(jù)輸入/輸出，其接口是一個串行異步收發(fā)器，符合RS232接口標準，硬件握手信號用RTS0/CTS0，軟件流量控制用XON/XOFF，支持標準的AT命令集，與單片機通過串口進行通訊，引腳24～29連接SIM卡，引腳35～38為語音輸入/輸出接口，連接話筒和揚聲器。單片機通過AT指令對TC35模塊進行初始化和短消息的接收/發(fā)送及撥打電話等操作。常用的AT指令如表1所示。

2.3 學習型紅外遙控電路

家用電器的遙控器絕大多數(shù)屬于紅外遙控器，為了避免遙控器間互相的干擾，每個廠商的紅外遙控器都具有其特定的編碼，包含廠商固定編碼和面板按鍵編碼。本系統(tǒng)中的紅外遙控部分要求能對居室內所有家電進行遙控，故必須預先對所有家電紅外遙控編碼進行學習，然后存儲、回放。雖然市面上的遙控器的編碼格式各不相同，但是最終都是高低電平組成，所以只要利用單片機對遙控器的發(fā)射信號的波形進行測量，然后將測量的數(shù)據(jù)回放即可，由于只關心發(fā)射信號波形中的高低電平的寬度，不管其如何編碼，因此做到了真正的萬能。

本系統(tǒng)使用HX1838紅外模塊，設置按鍵啟動一個學習過程，設置LED指示學習型紅外模塊狀態(tài)，紅外接收頭在與單片機連接時，將接收來的紅外遙控信號反相，其正向信號接外部中斷0，反相信號接外部中斷1，通過記錄2個中斷間的間隔時間來測量紅外遙控信號高低電平的脈寬值。

2.4 紅外防盜及近程無線通信模塊

人體體溫恒定37度，會發(fā)出特定波長為10微米左右的紅外線，使用HC-SR501探測人體發(fā)射的紅外線，內部的熱釋電元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產生報警信號。

室內無線通信選擇315M超再生無線收發(fā)模塊，具有功耗低、傳輸距離長、可靠性高等特點，利用PT2262編碼芯片對HC-SR501產生的電信號進行編碼，送給315M超再生無線發(fā)送模塊，控制端的315M超再生無線接收模塊負責接收數(shù)據(jù)，利用PT2272解碼芯片對信號進行解碼，然后送單片機處理，控制聲光報警器工作，并啟動TC35 GSM模塊撥打報警電話、向戶主發(fā)送短信等操作。

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 主程序流程

系統(tǒng)首先對設備初始化，然后檢測TC35工作是否正常，接著判斷是否進行家電紅外編碼學習，然后通過按鍵掃描方式查詢是否打開防盜模式，進而查詢是否觸發(fā)紅外人體感應模塊，條件滿足時，單片機啟動聲光報警器并通過AT指令控制TC35模塊撥打設定的手機號碼（或報警電話），同時向戶主發(fā)短信提示有盜賊闖入。

因為TC35模塊收到的短信文本格式是固定的，在收到短信時只要檢測特定位置的串口數(shù)據(jù)，與預設數(shù)值對比，就可實現(xiàn)對短信指令的判斷，從而執(zhí)行相應的動作。當判斷收到短信為預設的指令時，單片機通過拉低P2.2的電平控制學習型紅外遙控模塊發(fā)射已學習的相應紅外編碼，從而實現(xiàn)遙控家電的目的。圖2為主控單片機程序流程圖。

3.2 學習型紅外模塊程序設計

利用單片機的兩個外部中斷可以測量出紅外遙控編碼的脈沖寬度，將發(fā)射信號中高、低電平的時間寬度進行存儲。當要發(fā)射紅外信號時，從存儲區(qū)中還原出相應的紅外遙控編碼，并調制到38KHz的載波信號上，從而實現(xiàn)學習型紅外遙控的功能。其流程圖如圖3。

4 結束語

本智能家居系統(tǒng)經(jīng)過實物測試，具有結構簡單、功能完善、運行可靠、成本低廉、易于擴展等特點，特別適合于互聯(lián)網(wǎng)普及率較低的廣大農村和偏遠山區(qū)，是廣大農村地區(qū)城鎮(zhèn)化建設進程中非常合適的智能家居系統(tǒng)的過渡替代品，具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

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[2]周濤.基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能家居安防系統(tǒng)[J].太原理工大學碩士學位論文，2010（05）.

[3]張俊.SMS短消息傳輸?shù)倪h端控制技術及其實現(xiàn)[J].儀器儀表學報，2003，24（4）.

[4]張玉蓮.傳感器與自動檢測技術[M].機械工業(yè)出版社，2011（6）.

[5]鄧凱.智能化住宅安防系統(tǒng)的應用[J].冶金礦山設計與建設，2000（3）.

作者簡介

張景虎（1975-），男，漢族，山東省茌平縣人，碩士，講師，研究方向為信號與信息處理。

孔芳（1976-），女，山東省曲阜人，現(xiàn)供職于曲阜少年兒童競技體育運動學校。

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一、引言

隨著人們生活的提高和科學技術的不斷發(fā)展，以前老式水廠人工，半自動的水廠控制系統(tǒng)已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代企業(yè)運行的需要。以多個PLC子站為基礎，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡技術，控制技術，圖形顯示技術和冗余技術實現(xiàn)分布集散控制系統(tǒng)可處理污水。

為了使污水能夠達標排放，一些企業(yè)（如酒廠、化工廠等）都建有自己的污水處理工程。本文以天津某大型污水廠為例，詳細介紹了可編程序控制器在污水處理中的使用，該工程占地面積約為350M2，污水處理能力為950M3/d。采用循環(huán)式活性污泥法工藝（ CASS ），該工藝具有能耗低，管理方便，自動化程度高等優(yōu)點。為了實現(xiàn)污水工程的全自動運行，電氣上采用了以為核心的控制系統(tǒng)。

二、主要設備控制介紹

污水處理廠為各工藝設備提供了以現(xiàn)場控制箱或者MCC柜為基礎，PLC控制為主導的自動化控制方式。具體控制方式如下所述：

現(xiàn)場手動模式：設備的現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“就地”方式時，通過現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的按鈕實現(xiàn)對設備的啟/停、開/關操作。

遙控模式：即遠程手動控制方式。現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“遠程”方式，操作人員通過控制站操作面板或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標器或鍵盤選擇“遙控”方式并對設備進行啟/停、開/關操作。

自動模式：現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“遠程”方式，且操作人員通過控制站操作面板或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標器或鍵盤將“自動/遙控”設定為“自動”方式時，設備的運行完全由各PLC控制站根據(jù)污水處理廠的工況及生產要

求來完成對設備的運行或開/關控制，而不需要人工干預。

控制方式設計為：就地手動控制優(yōu)先，此基礎上，設置遠程遙控和自動控制。控制級別由高到低為：現(xiàn)場手動控制、遙控控制、自動控制。

粗,細格柵的控制：粗，細格柵其作用是將進水中較大的懸浮物和飄浮物清除，避免后續(xù)進水泵葉輪被堵塞及纏繞。

粗格柵間設置為2臺回轉式固液分離機和1臺皮帶輸送機，粗格柵單臺最大過柵流量為1504L/s，細格柵單臺最大過柵流量為752L/s。2臺粗格柵和2臺細格柵同時工作，事故檢修時1臺工作。格柵運行（開/停）由控制器根據(jù)液位差計測得格柵水頭損失，然后與上位機設定值進行比較，當格柵前后水位差達到0.15m，格柵。或采用定時自動控制，每隔30分鐘格柵運行10分鐘，也可由現(xiàn)場控制箱由人工手動操作。

提升泵運行控制以遠程控制為主。在泵房設置了液位計和浮球開關，又有液位計測量泵房的水位，浮球開關對泵進行低水位保護，另外為了達到節(jié)能低耗和調節(jié)進水流量的目的，該廠的提升泵全部采用變頻器控制。在泵房設立了一臺PLC站，對設備進行控制，保護，與變頻器通訊，數(shù)據(jù)采樣，遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿铡?/p>

CASS池分為4組，每組安裝有2個潷水器用于實現(xiàn)出水，每個潷水器由S7-200PLC控制，通過液位來控制出水動作。

脫水機房的設備主要擔負由剩余污泥泵將儲泥池的剩余污泥和污泥絮凝劑按比例混合進行脫水處理的任務，污泥與溶解成一定濃度的絮凝劑混合后，污泥中的固體顆粒被凝聚成絮團，并分離成自由水，然后被輸送到帶式脫水機，經(jīng)濃縮脫水后形成濾餅后排出。設備的控制是一時序邏輯控制為主，污泥和絮凝劑混合的比例是通過污泥電磁流量計和投藥泵實現(xiàn)。

三、控制系統(tǒng)的軟件配置及功能

1. 控制系統(tǒng)的軟件配置

該系統(tǒng)的上位機監(jiān)控部分是用Wonderware 公司的InTouch7.0軟件開發(fā)完成的InTouch是創(chuàng)建運行在MicrosoftWindows操作系統(tǒng)下的人機界面的工控組態(tài)軟件，利用InTouch可以開發(fā)出強大而功能齊備的應用程序，以充分利用Microsoft Windows的主要特點如動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)對象鏈接與嵌入及圖形界面等。

2. 上位機的監(jiān)控功能

該廠污水處理生產過程控制系統(tǒng)中所有主要儀表和運行設備以及系統(tǒng)運行狀態(tài)等均在人機界面中得到體現(xiàn)，創(chuàng)建的窗口畫面主要有3大類：主畫面、報表和曲線。在畫面上有動態(tài)的工藝顯示、實時、歷史的報警記錄窗和曲線記錄窗，以及各種參數(shù)設定的彈出窗，主要實現(xiàn)了以下功能：

（1）主畫面能顯示全廠所有設備的運行狀態(tài)和測量的各種參數(shù)值。主畫面主要包括兩個部分：水處理部分和泥處理部分。部分共有8個監(jiān)控畫面，泥處理部分共有6個監(jiān)控畫面，另外還設立5個監(jiān)控畫面來監(jiān)控電動機控制中心及總變電站的運行狀況。上述各個畫面中都實時顯示了所有受PLC系統(tǒng)監(jiān)控的設備的運行狀況與數(shù)值，通過利用InTouch的動畫鏈接功能，改變對象或符號的外觀來反映標記名或表達式的變化，如一個泵的符號，當它運行時顯示綠色，當它關閉時顯示紅色，當它故障時閃爍顯示黃色。

（2）共創(chuàng)建了7個報表畫面：包括水處理在線儀表、泥處理在線儀表、報警記錄表、上位機可改變參數(shù)表、設備運行時間記錄表、設備運行時間清零表和累計流量報表，可以方便快捷地查看各種儀表測量值、設備故障記錄和設備的各種運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并可以通過上位機修改泵房的液位限值、風機頻率、溶解氧限值及判別等待時間等參數(shù)。通過報表編輯器，可以實現(xiàn)定期或隨機的相關信息的打印輸出。

(3)利用InTouch 的實時趨勢和歷史趨勢功能，以曲線的形式顯示了進水泵、鼓風機、回流污泥泵、前濃縮污泥泵等主要設備的電流變化和曝氣池溶解氧變化，以便更好地掌握設備的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并可記錄各設備的運行時間，運用實時趨勢功能動態(tài)地顯示當前時間以前的各設備的電流變化情況，運用歷史趨勢功能動態(tài)顯示在當前時間以前1個月內各設備的電流變化情況，同時還創(chuàng)建了全廠進線電壓、電流和功率的顯示曲線。

(5)報警功能

InTouch 的通知系統(tǒng)能通知操作人員有關的過程和系統(tǒng)的情況，當某一設備發(fā)生故障時，畫面上出現(xiàn)“報警”字樣，并且代表該設備的圖形將閃爍。在報警記錄中出現(xiàn)故障發(fā)生時間、故障設備名稱及報警原因等，因此能及時通知操作人員，以便最快地排除故障，恢復生產運行。

四、結語

污水廠建廠以來，PLC自動控制系統(tǒng)運行平穩(wěn)、可靠，保證了污水廠的正常運轉，由于是全自動運行，節(jié)省了人力及運行費用。

篇10

智能家居控制系統(tǒng)以家居電器及家電設備為主要控制對象，利用綜合布線技術、網(wǎng)絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施進行高效集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的控制管理系統(tǒng)，提升家居智能、安全、便利、舒適，并實現(xiàn)環(huán)保控制系統(tǒng)平臺。其中家居電器控制采用弱電控制強電方式，既安全又智能，可以用遙控、定時等多種智能控制方式實現(xiàn)對在家里飲水機、插座、空調、地暖、投影機、音像設備以及新風系統(tǒng)等進行智能控制，用以避免飲水機在夜晚反復加熱影響水質，在外出時斷開插排通電，避免電器發(fā)熱引發(fā)安全隱患等等。本系統(tǒng)設計正是在這樣的背景下產生，并以家居音頻設備為控制對象。整個系統(tǒng)的設計是通過隨身攜帶的智能手機利用無線網(wǎng)絡和家庭無線路由對嵌入式ARM為核心的音樂播放器進行遠程操控。下文是對整個系統(tǒng)的設計原理和設計過程的詳細論述。

一、總體方案設計

整個系統(tǒng)由智能手機、路由器、開發(fā)板三個部分組成。智能手機通過連接無線信號實現(xiàn)與開發(fā)板的通信，這里由于所使用的mini2440開發(fā)板缺少無線網(wǎng)卡的支持，所以路由器充當了無線網(wǎng)卡的作用，負責發(fā)射無線信號：

1.1 硬件方案

硬件平臺選用友善之臂提供的mini2440開發(fā)板，處理器采用基于ARM9內核的Samsung S3C2440。由于S3C2440內部配有64M SDRAM，256M NandFlash，所以完全可以勝任內部的音頻解碼任務。另外，為了保證系統(tǒng)運行時的穩(wěn)定性，采用了專業(yè)的CPU內核電源芯片和復位芯片。相對來說，手機的選擇比較自由，只要是安卓系統(tǒng)的智能手機都可以，在APP測試時，要求手機的安卓操作系統(tǒng)是Android2.3版本或以上。

1.2軟件方案

要將硬件設備連接并且工作，關鍵是軟件的開發(fā)，因此軟件開發(fā)環(huán)境的選擇很重要。整個系統(tǒng)的軟件開發(fā)主要包括操作系統(tǒng)的裁剪和移植、音頻播放程序的開發(fā)、Android應用的開發(fā)三個部分。音頻解碼采用軟件解碼。主要是利用CPU進行音頻數(shù)據(jù)的解碼，這需要在Linux操作系統(tǒng)下移植一個開源音頻解碼庫--madplay。采用軟件解碼雖然增加了CPU的開銷，但大大縮短了開發(fā)時間，而且不需要考慮解碼芯片的選擇和驅動問題。

智能手機選用了安卓的操作系統(tǒng)，主要考慮到安卓系統(tǒng)是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，且市場占有量較高，2011年第一季度，Android在全球的市場份額首次超過塞班系統(tǒng)，躍居全球第一。 2013年的第四季度，Android平臺手機的全球市場份額已經(jīng)達到78.1%，全世界采用這款系統(tǒng)的設備數(shù)量已經(jīng)達到10億臺，2014年第一季度Android平臺已占所有移動廣告流量來源的42.8%，首度超越iOS（運營收入不及iOS）。

二、軟件開發(fā)

2.1 操作系統(tǒng)裁剪

操作系統(tǒng)的裁剪是系統(tǒng)設計的重點，一個精簡的操作系統(tǒng)不僅可以加快系統(tǒng)的開機時間，還能減小CPU的開銷，使系統(tǒng)運行的更加流暢。操作系統(tǒng)由uboot、內核、文件系統(tǒng)組成，需要裁剪的部分包括內核（去掉不必要的配置）以及文件系統(tǒng)

2.2 音頻解碼數(shù)據(jù)庫的移植

madplay是linux下的開源音樂播放器，利用開源解碼庫libmad實現(xiàn)音頻的編解碼，目前該播放器除了不支持網(wǎng)絡歌曲的播放外，其余功能都支持，如快進、暫停、繼續(xù)等。開發(fā)人員需要自己開發(fā)一個自己的可視化界面或者播放器的管理程序，這樣使用起來才方便、快捷。系統(tǒng)設計時需要在開發(fā)板的ARM內核上運行madplay可執(zhí)行文件，所以移植madplay也是本次設計的重要環(huán)節(jié)。

2.3 音樂播放器設計

播放器的核心代碼就是音樂的播放程序，在整個行程序運行時的內部主控流程：

父進程負責接收按鍵信息或者socket信息。監(jiān)聽部分由select（）函數(shù)完成，當按鍵或者socket文件描述符發(fā)生變化的時候，父進程首先判斷按鍵或者socket信息，根據(jù)不同的信息向子進程或者孫進程發(fā)送不同的信號。如，父進程收到的按鍵信息是“暫停”，調用kill（）函數(shù)向子進程和孫進程發(fā)送SIGSTOP信號就可以暫停音樂的播放。

2.4 Android應用程序設計

Android操作系統(tǒng)下設計控制軟件可簡可繁，這里的界面的設計由于缺少專業(yè)UI的支持，所以設計的比較簡單。用到的控件主要有Button、TextView、ScrollView、ListView、TabHost，其中前面4個采用常規(guī)控制，調用簡單，只需在activity_main.xml文件中調用并設置相應的屬性（如長、寬、在頁面中的位置等）即可。TabHost用起來有點麻煩，這里需要注意兩點：

在開發(fā)自己的app過程中，主要難點在于新的線程接收服務器返回的信息，其主要的代碼如下：

Android部分的設計邏輯明了，算法簡單。作為客戶端或者命令發(fā)送端，只需向服務器發(fā)送自己的指令即可。

三、性能測試

系統(tǒng)的運行需要開發(fā)板、路由器以及APP三者的配合，路由器和開發(fā)板之間通過網(wǎng)線連接。需要設置路由器和開發(fā)板在同一個網(wǎng)段。測試中，路由器IP為192.168.1.10，開發(fā)板IP為192.168.1.22。經(jīng)測試，播放器可以通過按鍵或者APP實現(xiàn)歌曲切換、音量調節(jié)、歌曲信息顯示、播放模式的切換。并且經(jīng)過裁剪的操作系統(tǒng)啟動速度快，從系統(tǒng)上電到程序運行僅需要20秒。

本系統(tǒng)設計關鍵在于操作系統(tǒng)的裁剪移植以及加入了手機APP的控制。省去了QT以及內核中不必要的模塊，使播放器的開機速度更加快，同時也減小了CPU的資源消耗；加入手機APP的控制，符合目前智能家居的發(fā)展趨勢，使得播放器使用起來更加的方便、人性化。

系統(tǒng)還存在一個問題未能很好解決。歌曲播放完畢并且切換到下一首后，手機APP測并不能實現(xiàn)播放曲目的更新。

目前，APP上顯示的歌曲信息只有三種情況會更新：點擊上一首或者下一首、暫停后繼續(xù)、點擊開始播放。試著修改代碼，子進程在實現(xiàn)共享內存更新后將歌曲信息發(fā)送給APP，但是問題來了，APP和開發(fā)板的通信是基于UDP協(xié)議，即無連接，通俗的說，每次通信過程，只有當APP發(fā)送數(shù)據(jù)給開發(fā)板，開發(fā)板收到數(shù)據(jù)后同時記下了客戶端（APP）地址信息，通過地址信息將數(shù)據(jù)返回給APP。所以如果系統(tǒng)上電后APP并未接入網(wǎng)絡，開發(fā)板發(fā)送數(shù)據(jù)時將會報錯。感興趣的讀者可以在APP發(fā)送數(shù)據(jù)給開發(fā)板后設定一個標志位，然后根據(jù)這個標志位判斷播放下一首歌曲的時候是否要將歌曲信息發(fā)送給APP。

參 考 文 獻

[1] Matt Welsh & Lar Kaufman，linux權威指南[M] 中國電力出版社 2000 年3月

篇11

原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope，AFM）是繼掃描隧道顯微鏡（STM）之后迅速發(fā)展起來的一種原子級分辨率掃描顯微鏡[1]。它通過監(jiān)測待測樣品表面與一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間作用力來研究物質的表面結構。由AFM原理和原子力作用規(guī)律可知，只有當AFM針尖與待測樣品表面的間距達到納米級時，樣品表面原子與微探針之間才能產生穩(wěn)定的原子力，使微懸臂發(fā)生偏轉[2]。樣品向探針逼近直至進入穩(wěn)定的原子力狀態(tài)稱為AFM的逼近狀態(tài)，此過程如果通過手動調節(jié)機械裝置很難達到原子級定位精度。調節(jié)不夠，AFM針尖與樣品表面間距在一定的范圍之外，無法使懸臂梁正常工作，調節(jié)太深往往又會使探針與樣品接觸而直接導致樣品或探針損傷。而且工作在液相下的原子力顯微鏡在掃描細胞或其它生物結構時要求操作環(huán)境最好不要受到外界干擾或污染[3]，這就要求人在操作原子力顯微鏡時最好遠離操作地點，為了盡量排除外界干擾同時為了減少探針逼近時不必要的浪費，提高逼近系統(tǒng)的自動化性能，本研究通過無線通信與現(xiàn)代控制技術不僅實現(xiàn)近距離無線控制步進電機從而實現(xiàn)樣品與微探針逼近，而且可以實時觀察探針操作結果。

1 系統(tǒng)設計

無線控制AFM正常工作的前提是，保證無線通信正常，其次是探針充分逼近樣品進入原子力狀態(tài)，使微懸臂發(fā)生一定量的偏轉，通過特定的檢測裝置，將微懸臂的偏轉量轉換為對應的偏置電壓值。因此，通過無線控制電路發(fā)送數(shù)據(jù)，然后通過對比電壓的采集，分析和處理，可以無線控制步進電機實現(xiàn)AFM的自動逼近。系統(tǒng)由PC機、步進電機驅動器、步進電機、數(shù)據(jù)采集、無線收發(fā)模塊。基本原理是：首先通過上位機設置參考電壓值VREF，即預置一個微懸臂偏轉量，然后通過PC發(fā)送操作指令，經(jīng)過無線傳輸，當VIN不等于VREF時，表明探針還在接近樣品過程中，原子間無相互作用力，步進電機繼續(xù)運動，直到采集到的電壓值與預設值相等為止。接下來AFM開始對樣品進行掃描。掃描的過程需要將下位機掃描的各種數(shù)據(jù)傳送到上位機。以便對掃描結果進行觀察及操作。為了能實時傳輸各種數(shù)據(jù)需要對無線網(wǎng)絡通信協(xié)議和圖像數(shù)據(jù)傳輸進行優(yōu)化[4]。

2 硬件系統(tǒng)設計

2.1 A/D轉換芯片

對于A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，本文采用北京中泰公司的USB-7648B型號，A/D卡USB-7648A/7648B系列是真正即插即用USB數(shù)據(jù)采集模塊，USB-7648系列帶有8路并模擬輸入、3路16位計數(shù)器、24路可編程數(shù)字量輸入輸出、8路固定數(shù)字量輸出。

原子力顯微鏡系統(tǒng)中，力檢測普遍采用懸臂梁光電偏轉法。探針與樣品間的作用力使得懸臂梁產生形變，懸臂梁形變是通過光電探測器檢測激光器投射在懸臂梁上的反射光點偏移量確定的。需要對光電探測器輸出的信號進行解碼，解碼可得出懸臂梁的縱向形變信號（正壓力信號）、橫向扭轉變形信號（摩擦力信號）和光電探測器四象限的總強度信號這三路信號。反饋控制系統(tǒng)需要同時對這三路信號進行實時、高速、高精度、同步數(shù)據(jù)采集[5]。所以A/D轉化器至少有3通道的同步采集，分辨率不低于14位，每通道采樣速率最好高于100 Ksps。

2.2 步進電機驅動器

本文采用電控平移臺豎直放置方法實現(xiàn)探針在垂直方向的升降。電控平移臺通過步進電機驅動，實現(xiàn)位移調整自動化，由于AFM針尖與樣品表面之間的距離必須達到納米級才驅能使原子之間發(fā)生作用力，繼而導致微懸臂偏轉產生偏置電壓，因此，首先對步進電機進行粗調使探針接近樣品表面，然后通過精細進針使AFM針尖與樣品逼近。要達到納米級的定位精度，必須對步進電機進行步距細分。

PI公司生產的M-126電控平移臺其行程為25 mm，精度為3.5 nm，最小增量為0.1 um，螺距0.5 mm。電控平移臺與PI公司的步進驅動器C-663相連，其細分精度為16（6400步/圈）。這樣的參數(shù)使可以滿足對原子力探針的逼近。

2.3 無線傳輸系統(tǒng)

無線控制系統(tǒng)是以通信和網(wǎng)絡技術為基礎的一門先進技術。正是由于通信和網(wǎng)絡技術的發(fā)展使得無線控制技術得以快速的發(fā)展[6]。無線控制系統(tǒng)可以劃分為：上位機控制端、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、現(xiàn)場設備檢測與控制系統(tǒng)。無線控制上位機采用一臺PC機作為無線遠程控制工作站，由于本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸量比較大以及對實時性要求比較高。在比較了各種無線傳輸方式后采用無線網(wǎng)卡TP-LINK TL-WN851N 802.11g無線網(wǎng)絡適配器，其傳輸速率最高可達到300 Mbps。納米機器人控制系統(tǒng)組成本地控制系統(tǒng)，其控制PC機也采用TP-LINK TL-WN851N無線網(wǎng)卡。這樣我們就組件一個小的局域網(wǎng)。

3 軟件設計

3.1 系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境

在無線網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡通信技術分析的基礎上，我們以納米動機器人為控制對象，在Windows環(huán)境下開發(fā)基于無線網(wǎng)絡的控制平臺實例，平臺采用上位機下位機和TCP/IP協(xié)議，無線控制端為客戶機，以納米機器人端的控制器為服務器。由系統(tǒng)的硬件架構可知兩端都采用了PC機，因此，我們采用客戶端服務器的架構實現(xiàn)無線控制，一方面現(xiàn)場操作人員可以不受遠端操作人員控制來控制納米機器人；另一方面遠端操作人員也可以控制以及對AFM納米機器人操作數(shù)據(jù)進行分析及處理[7]。

3.2 程序設計

客戶端可以通過服務器控制步進電機，觀察控制信號輸出及數(shù)據(jù)采集與發(fā)送。

前面提到服務器是由納米機器人端的PC機來承擔的，因為它也是機器人本地控制系統(tǒng)的客戶端，所以服務器程序啟動后首先是作為AFM本地控制系統(tǒng)的客戶端與AFM位操作服務系統(tǒng)建立連接，并獲取所需要的相關信息，然后它才作為遠程服務器端進行工作。在此之后不斷在客戶端和服務器端來回交換角色，一是為了接收無線控制端的命令數(shù)據(jù)并向AFM傳送控制命令；二是為了向AFM請求其相關狀態(tài)信息并傳送給遠程控制端。

VC++程序設計大部分是借助Socket實現(xiàn)的。Socket是Microsoft公司提供的主要用于網(wǎng)絡通信編程的ActiveX控件。同時采用了應用于無線控制平臺中的多線程編程技術。

4 結論

本系統(tǒng)可以實現(xiàn)原子力顯微鏡的無線操控，可以遠距離實現(xiàn)液相下原子力顯微鏡對生物細胞的掃描納米操縱等試驗。該系統(tǒng)結合了無線網(wǎng)絡通信優(yōu)點設計的無線收發(fā)系統(tǒng)過多次實驗證明，其控制端能正確地將數(shù)據(jù)傳送出去；同時，接收端也能正確接收并顯示數(shù)據(jù)。此外，該系統(tǒng)采用了比較完善的軟件、硬件設計以及抗干擾措施，這樣就可以保證系統(tǒng)工作的安全性和可靠性，并具有通用性，便于投入實際應用。

參考文獻

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篇12

1. 智能家居的概念

智能家居（Smart Home）是以家為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ⒆詣踊悄芑谝惑w的高效、舒適、安全、便利的家居環(huán)境。家居智能化技術起源于美國，最具代表性的是X-10技術，通過X-10通信協(xié)議，網(wǎng)絡系統(tǒng)中的各個設備便可實現(xiàn)資源的共享。因其布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應用。至今，X-10技術產品的銷售已超過兩億個，僅在美國一個國家，便有超過600萬個家庭在使用。自動化的智能家居不再是一幢被動的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。

隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，特別是無線網(wǎng)絡的發(fā)展，網(wǎng)絡化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電（空調，熱水器等）控制、照明控制、室內外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和安全。

2. 智能家居中的總線技術

要實現(xiàn)家居的智能化，就必須實現(xiàn)家居的網(wǎng)絡化，使家居內的大部分電器設備能夠通過一定的方式連入網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)這些設備的遠程控制和自動控制。家居電器的上網(wǎng)實質是網(wǎng)絡最后接入的1公里之內的問題，此類問題要求網(wǎng)絡可靠性高、信心量少，多個設備之間的互操作性強。就智能家居而言，如何把結構和性能不一的電器設備接入網(wǎng)絡，如何能夠實現(xiàn)這些設備的相互通信是在構建智能家居時主要考慮的問題，所以說，智能家居的關鍵技術其實就是網(wǎng)關技術和總線技術。文章主要討論的是其中的總線技術。

總線技術在智能家居行業(yè)當中，目前可以算是應用最為廣泛的一種技術手段。在總線技術下生成的智能家居系統(tǒng)，最大的特點是具有可擴展性，工程安裝也不是很復雜。由于科學技術的不斷發(fā)展，新生成許多總線協(xié)議下的智能家居系統(tǒng)的價格也不是很高，目前市場的銷售情況也很不錯。

智能家居中的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)通過系統(tǒng)總線來實現(xiàn)家居燈光、電器及報警系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)以及信號傳輸，采用分散型現(xiàn)場控制技術，控制網(wǎng)絡內各功能模塊只需要就近接入總線 即可，布線比較方便。一般來說，現(xiàn)場總線類產品都支持任意拓撲結構的布線方式，即支持星型與環(huán)狀結構走線方式。燈光回路、插座回路等強電的布線與傳統(tǒng)的布線方式完全一致。"一燈多控"，在家庭應用比較普遍，以往一般采用"雙聯(lián)"、"四聯(lián)"開關來實現(xiàn)，走線復雜而且布線成本高。若通過總線方式控制，則完全不需要增加額外布線。是一種全分布式智能控制網(wǎng)絡技術，其產品模塊具有雙向通信能力，以及互操作性和互換性，其控制部件都可以編程。典型的總線技術采用雙絞線總線結構，各網(wǎng)絡節(jié)點可以從總線上獲得供電（24V/DC），亦通過同一總線實現(xiàn)節(jié)點間無極性、無拓撲邏輯限制的互連和通信，最高的信號傳輸速率和系統(tǒng)容量則分別為10KBPS和4G，完全能夠滿足現(xiàn)代智能家居的需要。

3. 主要的總線技術比較

目前，國際上家庭總線的標準主要有以下幾種：前述的X-10，日本的家庭總線(Home Bus)，歐洲標準安裝總線(EIB)和BatiBus，美國Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。其中，最受業(yè)界關注，應用最廣的是X-10、LonWorks和消費總線（CEBus）這三種。

3.1 X-10技術

X-10技術是世界上最早出現(xiàn)的，也是最簡單的智能家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)，它的出現(xiàn)標志著家居智能化技術的成熟。在智能家居20多年發(fā)展過程中，X-10技術得到了極大的應用。它在美國的發(fā)展已經(jīng)25年的歷史了，到目前為止美國的X-10用戶已經(jīng)達到1000萬以上，X-10控制規(guī)格已成為當今美國家庭自動化控制規(guī)格的主要領導者。歐洲版的X-10發(fā)展也相當迅速并得到普及，漸漸的，這一技術開始進入亞洲。可以說，X-10是二十世紀最具代表性的家庭智能自動化產品。

X-10采用電力線作為其網(wǎng)絡通信介質，系統(tǒng)中的各個設備直接掛在電力線上就可以相互通信，X-10技術基于X-10協(xié)議，由發(fā)射器發(fā)出X-10控制信號，通過現(xiàn)有電力線網(wǎng)轉輸X-10信號到接收器，然后由接收器再對各燈具、用電器等用電設備進行控制。

但X-10采用的是電力線通信方式，容易受到干擾，系統(tǒng)的抗干擾性能比較差，且尋址空間小，對模擬量支持不夠，只能提供非常有限的功能。如果只要求這些有限功能，使用X-10可能是很合算的，但在需求日益豐富的今天，X-10有逐漸被取代的趨勢。

3.2 LonWorks

LonWorks是美國Echelon公司于1991年推出的，LonWorks技術為設計、創(chuàng)建、安裝和維護設備網(wǎng)絡方面的許多問題提供解決方案：網(wǎng)絡的大小可以是兩個到32385個設備，并且可以適用于任何場合。LonWorks提供從收發(fā)器到協(xié)議到軟件API的一個完整的、端到端的控制網(wǎng)絡解決方案。

LonWorks網(wǎng)絡中設備的通信是采用一種稱為LonTalk的網(wǎng)絡標準語言實現(xiàn)的。LonTalk協(xié)議由各種允許網(wǎng)絡上不同設備彼此間智能通信的底層協(xié)議組成。LonTalk協(xié)議提供一整套通信服務，這使得設備中的應用程序能夠在網(wǎng)絡上同其他設備發(fā)送和接收報文而無需知道網(wǎng)絡的拓撲結構或者網(wǎng)絡的名稱、地址，或其他設備的功能。LonWorks協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優(yōu)先級發(fā)送，以提供規(guī)定受限制的事務處理次數(shù)。對網(wǎng)絡管理服務的支持使得遠程網(wǎng)絡管理工具能夠通過網(wǎng)絡和其他設備相互作用，這包括網(wǎng)絡地址和參數(shù)的重新配置、下載應用程序、報告網(wǎng)絡問題和啟動/停止/復位設備的應用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線，雙絞線，無線（RF），紅外（IR），同軸電纜和光纖。

LonWorks也有其弱點，主要是價格太高，光電開關的體積太大，對此，Echelon公司開發(fā)了一個智能型收發(fā)器－－PL3120芯片組，其中整合了Echelon公司的PLT－22電力線實體層和8位的Neuron芯片核心，這使得LonWorks被越來越多的高級建筑所采用。

3.3 CEBus

消費總線（CEBus）起源于1984年美國電氣工業(yè)協(xié)會的消費電器小組制定的家電互聯(lián)的規(guī)范，1992年，它被正式命名為CEBus規(guī)范(EIA600)。消費總線出現(xiàn)后，迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等國際著名公司的支持，在智能住宅和住宅自動化領域具有舉足輕重的影響。

消費電子總線網(wǎng)絡拓撲結構可以是總線型、星型、樹型或混合型。總線中的每個節(jié)點的地位是平等的，不需要一個主控設備。對于多節(jié)點競爭訪問網(wǎng)絡資源的解決方法是采用沖突檢測和沖突解決，網(wǎng)絡中各節(jié)點的控制關系通過綁定來實現(xiàn)，從而使整個家庭中的電器系統(tǒng)能成為一個智能的整體。

參照ISO的網(wǎng)絡協(xié)議建議書，消費電子總線可劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和應用層。CEBus在應用層定義了一種面向對象的、嚴格的設備描述語言CAL（Common Application Language），簡稱公共應用語言，其內容涵蓋了家庭中可能擁有的家電。公共應用語言采用了面向對象的方法，把任意一個家電設備按照功能分解成幾個預定義的對象模型。在面向對象的編程語言中，一個對象由數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的函數(shù)組成。在消費總線中，這些對象也由數(shù)據(jù)（稱為實例變量）和操作（稱為方法）組成，不同的設備可以采用相同的對象，用相同的方法操作，但是控制結果隨設備的不同而有不同的意義。

CEBus以其簡便的協(xié)議、日臻完善的技術正日益成為消費電子設備互操作的企業(yè)標準，CEBus通訊的低層功能已實現(xiàn)了芯片化，所以接入設備比較便宜。目前，市場上此類芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。隨著載波通訊技術的進一步成熟，CEBus將在儀器儀表、家庭自動化、智能樓宇建設、智能小區(qū)建設以及工業(yè)廠區(qū)建設中得到更為廣泛的應用。但由于CEBus接口技術比較復雜，價錢非常昂貴，因此CEBus在中國的應用也不多見。

4. 小結

隨著信息技術的高速發(fā)展，智能家居技術越來越受到人們的關注，是現(xiàn)代網(wǎng)絡技術研究的重點之一，而利用總線技術來實現(xiàn)智能家居又是智能家居技術發(fā)展的重要方向。文章中介紹的幾種主流總線技術都有各自的特點，就本項目而言，LonWorks網(wǎng)絡是一個不錯的選擇，是我們以后研究的重點方向之一。

篇13

1 轉爐干法除塵控制系統(tǒng)中存在的問題 

1.1 除塵控制系統(tǒng)中的靜電電場管理混亂 

在轉爐干法除塵控制系統(tǒng)當中的靜電電場不管是在工作狀態(tài)還是非工作狀態(tài)一直處于高電壓高電流的狀態(tài)，這種狀態(tài)的保持使大量的電能因得不到有效的利用而浪費，同時高電壓狀態(tài)的保持使整個系統(tǒng)始終處于滿負荷的工作狀態(tài)，使變壓器中的油溫始終處于高溫狀態(tài)，增加了系統(tǒng)當中電纜發(fā)生故障的可能性，使整個內部系統(tǒng)混亂不易控制，另外電場電路設計不合理，一旦其中一個電場出現(xiàn)故障，其他所有的電場都會受其影響而出現(xiàn)掉站現(xiàn)象，進而影響整個冶煉生產現(xiàn)場的正常運行。 

1.2 除塵控制系統(tǒng)中煤氣回收系統(tǒng)不夠完善 

轉爐負能煉鋼的最重要標志是煤氣回收系統(tǒng)，轉爐干法除塵控制系統(tǒng)中的煤氣回收系統(tǒng)主要是通過回收杯閥及放散杯閥的液壓控制系統(tǒng)進一步完成控制與調節(jié)工作，根據(jù)煉鋼生產工藝的實際需求，通過調節(jié)伺服閥的控制狀態(tài)來改變放散杯閥的位置與運行速度，但是在運行過程當中，伺服閥的控制狀態(tài)會時刻受到液壓油的影響，因為新油進入系統(tǒng)的時候一般是沒有經(jīng)過全面的過濾的，因沒有經(jīng)過過濾的新油對液壓油產生一定的污染，進而要影響整個伺服閥卡死，使煤氣回收系統(tǒng)無法正常的運行與工作[1]。 

1.3 除塵管道的管理及使用中存在極大的弊端 

轉爐干法除塵控制系統(tǒng)主要是利用除塵管道來進行除塵工作的，除塵管道的管理工作給相關的工作人員帶來極大的挑戰(zhàn)，因為一般的除塵管道都比較長，而且風機的壓頭非常小，容易出現(xiàn)大量積灰而且無法對積灰進行完全的清理，這些情況不僅會大大增加除塵管理工作的工作量同時也會給環(huán)境造成極大的污染，相關企業(yè)的管理人員應該重視除塵管道的管理工作，在管道內部安裝自動控制的氮氣噴吹閥對積灰進行處理[2]。 

2 對轉爐干法除塵控制系統(tǒng)中的問題進行優(yōu)化 

2.1 優(yōu)化除塵系統(tǒng)中的靜電電場 

要想對除塵控制系統(tǒng)當中的靜電電場進行科學合理的優(yōu)化，首先要對其參數(shù)進行優(yōu)化改善，針對電場電能浪費的現(xiàn)象，相關的工作人員可以及時的對電場內的控制柜進行基本改造，實現(xiàn)在轉爐吹煉間隙節(jié)能模式控制，這樣在減少電能浪費的同時還可以有效的減少電纜故障的發(fā)生，另外對靜電電場中的電源系統(tǒng)進行改造，把控制柜當中的DP網(wǎng)與PLC連接起來，對電場內部系統(tǒng)進行遠程控制，在靜電電場當中，大部分通訊信號是由通訊主板利用通訊中的主從結構發(fā)出的，所以通訊主板對整個控制系統(tǒng)來說是至關重要的，要及時對原有的通訊主板進行改善，改變電源系統(tǒng)，保證即便其中一個電場發(fā)生故障，其他的電場也可以正常工作，來提供工業(yè)生產的基本需求，為通訊主板提供充足的電源供給，使工業(yè)生產可以正常運行。 

2.2 優(yōu)化放散杯閥和回收杯閥控制系統(tǒng) 

轉爐煤氣回收系統(tǒng)是否能夠正常運行直接影響著整個工業(yè)生產的生產效率，同時煤氣回收系統(tǒng)的正常運行可以有效的減少排放量，增大煤氣回收量，轉爐干法除塵控制系統(tǒng)主要就是利用自身的液壓控制系統(tǒng)對系統(tǒng)內部的放散杯閥及回收杯閥進行控制，進而實現(xiàn)控制系統(tǒng)的煤氣回收工作，但是由于生產工藝的需求，放散杯閥的控制系統(tǒng)是由伺服閥控制的，油過濾不夠充分的時候，極易引起伺服閥的阻塞，給煤氣回收工作帶來極大的困難。相關的管理人員對這類現(xiàn)象重視起來，增加了換向閥控制，對放散杯閥與回收杯閥進行嚴格的改善與控制，降低了設備故障率。在控制系統(tǒng)當值提高風機的轉速，利用風機機后的壓力中和控制柜中的壓力，使各個壓力處于平衡的狀態(tài)，有效減少伺服閥和換向閥的阻塞現(xiàn)象，增加煤氣回收的效率[3]。 

2.3 對除塵控制系統(tǒng)中的除塵管道進行優(yōu)化