在商業(yè)聚集區(qū)，物業(yè)公司的運(yùn)營(yíng)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(yíng)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(duì)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(jí)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(jí)別分別說(shuō)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(cè)模塊、燈光調(diào)節(jié)控制模塊、信息顯示模塊、無(wú)線(xiàn)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(cè)過(guò)程中必須非常準(zhǔn)確。由于牽扯到計(jì)量精度問(wèn)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(cè)的片上離散傅立葉變換 (DFT) 分析引擎，通過(guò)直接內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn) (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(cè)量功能。這些特點(diǎn)為開(kāi)發(fā)過(guò)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(cè)量?jī)x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(zhuān)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(duì)于智能電網(wǎng)的推廣意義重大?！睖y(cè)量及顯示采用單片機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)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(jí)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(jí)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(guò)上級(jí)終端的遠(yuǎn)程指令控制房間燈光或電源的開(kāi)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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊，載頻433 MHz，ISM頻段無(wú)需申請(qǐng)頻；開(kāi)闊傳輸距離可達(dá)3000米，經(jīng)測(cè)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(mǎn)足系統(tǒng)的工作要求。

二、樓宇終端

用于連接上下級(jí)，通過(guò)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(jí)之間的信息傳輸?？紤]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(guān)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(guān)。通過(guò)上下級(jí)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(wú)線(xiàn)通信方面采用查詢(xún)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(wèn)題，樓宇終端的通信天線(xiàn)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(guò)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(xún)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(jí)終端發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，經(jīng)控制軟件分析后顯示；二是通過(guò)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(guò)程中定時(shí)采集刷新即可，無(wú)線(xiàn)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(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)集中處理各樓宇的耗電量信息，可直觀(guān)轉(zhuǎn)化為數(shù)字或圖表以便查詢(xún)和對(duì)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(xún)樓宇至房間的每一級(jí)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(lèi)似新型電度表的預(yù)付費(fèi)功能。這樣可以有針對(duì)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(hù)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(guò)更換LED燈來(lái)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(guò)試制，在模擬5棟建筑物、每棟10個(gè)房間的情況下測(cè)試過(guò)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(guò)30秒，具有良好的可實(shí)施性。

【作者單位：河南省工業(yè)學(xué)校】