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        樓宇智能控制系統(tǒng)

        2012-04-29 00:00:00盛樹軍
        美與時(shí)代·城市版 2012年7期

        在商業(yè)聚集區(qū),物業(yè)公司的運(yùn)營首先要考慮成本,很多商業(yè)樓宇的管理仍以人工為主,效率低、效果差。隨著運(yùn)營成本的加劇,這種方式需要改變,本文以商業(yè)樓宇房間與公共設(shè)施的自動(dòng)化管理為主要對象,設(shè)計(jì)一套比較實(shí)用的自控系統(tǒng)解決方案。

        本系統(tǒng)按照功能級別可分為四大部分:中控機(jī)房、樓宇終端、樓層終端、房間終端,其中中控機(jī)房擁有最高權(quán)限。房間終端(包括其他部分設(shè)施)為最終執(zhí)行機(jī)構(gòu),功能可根據(jù)需要靈活配置。下圖為控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次,按照功能級別分別說明如下:

        一、房間終端

        房間終端屬于功能最終執(zhí)行者與實(shí)現(xiàn)單元,一般從功能上講可包括照明控制、信息傳遞與能耗計(jì)量三部分,預(yù)留有擴(kuò)展端口,其他功能可根據(jù)使用者的需要增減。但在一般情況下應(yīng)包括:耗電量檢測模塊、燈光調(diào)節(jié)控制模塊、信息顯示模塊、無線通信模塊等。

        現(xiàn)代商業(yè)樓宇中房間消耗的能源基本上只有電能一種,所以在通用功能模塊的耗電量檢測過程中必須非常準(zhǔn)確。由于牽扯到計(jì)量精度問題,傳統(tǒng)方式設(shè)計(jì)難度很大且不能保證精度。本方案采用IDT公司的全新三相電能計(jì)量芯片90E32,該芯片具有帶總諧波失真檢測的片上離散傅立葉變換 (DFT) 分析引擎,通過直接內(nèi)存訪問 (DMA) 端口讀取數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (ADC) 數(shù)據(jù)以及其它強(qiáng)大的參數(shù)測量功能。這些特點(diǎn)為開發(fā)過程提供了附加的靈活性,使得芯片的應(yīng)用擴(kuò)展到數(shù)據(jù)采集終端單元和其它的電測量儀表。同時(shí)該計(jì)量芯片擁有5000:1的業(yè)界最寬動(dòng)態(tài)范圍,以及結(jié)合了專有溫度補(bǔ)償技術(shù)的最低溫度系數(shù),在各種應(yīng)用和環(huán)境條件下能保持極佳性能,其應(yīng)用對于智能電網(wǎng)的推廣意義重大?!睖y量及顯示采用單片機(jī)進(jìn)行控制,通過對計(jì)量電路端口的讀取,定時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送至顯示端或控制中心。

        信息顯示模塊采用文本液晶屏12864,顯示從上級節(jié)點(diǎn)傳送的信息或查看房間終端存儲(chǔ)的如耗電量、通電時(shí)間等信息。如果想增加信息量顯示或者實(shí)現(xiàn)與上級終端的交流,可以更換7寸以上的彩色觸摸屏,這樣效果會(huì)更好。

        燈光控制模塊是調(diào)節(jié)照明效率的重要手段,可以通過上級終端的遠(yuǎn)程指令控制房間燈光或電源的開與關(guān),能配合中控室設(shè)定的指令完成建筑物的節(jié)能管理。

        本系統(tǒng)信息傳輸以無線為主,為了保證建筑物內(nèi)部和樓宇之間的通信效果,本系統(tǒng)所有終端節(jié)點(diǎn)均采用ZF02L中功率無線數(shù)傳模塊,載頻433 MHz,ISM頻段無需申請頻;開闊傳輸距離可達(dá)3000米,經(jīng)測試建筑物內(nèi)部最短有效距離大于200米,穩(wěn)定通信速率可采用9600bps至19200bps,速度能夠滿足系統(tǒng)的工作要求。

        二、樓宇終端

        用于連接上下級,通過樓宇終端可單獨(dú)控制樓層終端,另一方面負(fù)責(zé)上下級之間的信息傳輸。考慮到操作的方便性,本終端采用7寸彩色觸摸屏配合管理軟件完成人機(jī)交互。

        完成的功能包括:采用彩色圖塊的方式直觀顯示整棟建筑物每個(gè)房間的照明情況,紅色代表工作狀態(tài),灰色代表熄滅,整棟建筑物房間狀態(tài)一目了然,非常直觀。通過上下級菜單可單獨(dú)切換到每一層樓,分別控制房間電源的通斷。無線通信方面采用查詢更新的方式,每隔10秒鐘更新一次樓宇房間的狀態(tài)信息,既保證了精度又兼顧了系統(tǒng)的工作速度。由于樓宇之間通信的阻隔問題,樓宇終端的通信天線可以考慮安置在墻壁外側(cè)。

        三、樓層終端

        負(fù)責(zé)本樓層各房間的管理,可接收中控機(jī)房的指令,亦可以單獨(dú)控制每個(gè)房間的狀態(tài)。

        樓層終端采用按鍵式控制面板,通過功能鍵可單獨(dú)設(shè)定本樓層每個(gè)房間的電源通斷和查詢房間耗電量及照明電路的工作狀態(tài)。

        四、中控機(jī)房

        中控機(jī)房的主要功能一是采集下級終端發(fā)送過來的數(shù)據(jù),經(jīng)控制軟件分析后顯示;二是通過上位機(jī)軟件將控制指令發(fā)送至各終端執(zhí)行。

        由于耗電量信息不需要十分精確的同步更新,所以在數(shù)據(jù)采集過程中定時(shí)采集刷新即可,無線通信模塊(房間終端有介紹)負(fù)責(zé)收集和發(fā)送信息。

        上位機(jī)軟件的編制采用VB,界面友好,能夠在windows環(huán)境下穩(wěn)定工作。通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)集中處理各樓宇的耗電量信息,可直觀轉(zhuǎn)化為數(shù)字或圖表以便查詢和對比。中控軟件具有最高的控制權(quán)限,可單獨(dú)設(shè)定和查詢樓宇至房間的每一級工作狀態(tài)。

        為了更好的配合節(jié)能減排工作,本系統(tǒng)在后續(xù)設(shè)計(jì)中可考慮加入房間插卡用電,類似新型電度表的預(yù)付費(fèi)功能。這樣可以有針對性的減少通信數(shù)據(jù)傳輸量。房間終端模塊亦可以保留SIM卡控制方式,這樣可以真正做到用戶的遠(yuǎn)程控制,只是成本稍高。用電器的功率目前很難降低,但是照明燈具可通過更換LED燈來顯著降低能耗,同樣的照明效果,LED燈具能耗僅有普通熒光燈的三分之一,具有良好的應(yīng)用前景。

        本系統(tǒng)經(jīng)過試制,在模擬5棟建筑物、每棟10個(gè)房間的情況下測試過程連續(xù)穩(wěn)定,中控軟件顯示信息滯后真實(shí)變化不超過30秒,具有良好的可實(shí)施性。

        【作者單位:河南省工業(yè)學(xué)?!?/p>

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