智能型住宅自動(dòng)控制與管理系統應用研究

隨著(zhù)計算機技術(shù)、現代通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化建筑在世界應運而生。智能小區在智能化大樓基礎上擴展和延伸出來(lái)的，人們通過(guò)對小區建筑群的四個(gè)基本要素（結構、系統、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。為適應我國加快住宅建設發(fā)展，增強住宅建設的 科技 含量的要求，我國 在繼“解困”、“安居”工程后，又加大了小康工程的力度。“智能型住宅家庭設施自動(dòng)控制與管理系統 應用 研究 ”作為國家重大科技產(chǎn)業(yè)項目棗“2000年小康城鄉科技產(chǎn)業(yè)工程”的專(zhuān)題，就是這一背景下提出的。

“智能型住宅家庭設施自動(dòng)控制與管理系統應用研究”是哈爾濱 工業(yè) 大學(xué)（原哈爾濱建筑大學(xué)）承接的項目，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)和北京德達數據系統有限責任公司合作開(kāi)發(fā)。該項目采用LONWORKS技術(shù)開(kāi)發(fā)研究并在住宅示范小區工程中試運行。1、對住宅居住環(huán)境（濕度、濕度）及設備進(jìn)行監控；2、住戶(hù)三表（水表、電表、煤氣表）遠傳；3、住戶(hù)三防（防火、防災、防盜）；4、廚房設備監控；5、衛生間排風(fēng)控制。這些功能用LON總線(xiàn)一節點(diǎn)實(shí)施，即每一住戶(hù)為一LON節點(diǎn)，然后再用棗服務(wù)器管理各個(gè)用戶(hù)的節點(diǎn)構成LON總線(xiàn)系統。該項研究已在北京翌景嘉園示范小區通過(guò)試運行，下面對其自評估如下：

一、攻關(guān)的任務(wù)、考核目標及主要技術(shù)指標：

經(jīng)過(guò)論證，我們在專(zhuān)題合同中將各種指標定位在：

本專(zhuān)題的攻關(guān)任務(wù)：研究智能型住宅家庭設施自動(dòng)控制與管理系統，該系統包括兩項任務(wù)，其一是開(kāi)發(fā)家用管理軟件，其二是開(kāi)發(fā)家庭智能控制裝置，實(shí)現對居室溫度、濕度進(jìn)行自動(dòng)調節；對廚房用具進(jìn)行時(shí)序控制；對衛生間的排風(fēng)進(jìn)行控制。而家用電腦管理軟件要對家庭設施進(jìn)行管理并提供若干家政服務(wù)程序。

本專(zhuān)題的考核目標：提供具有居室空調、廚房監控、衛生間自動(dòng)排風(fēng)功能的微機控管裝置一套；提供家用電腦管理軟件一套；住宅溫、濕度等參數應滿(mǎn)足智能住宅規定標準；在示范工程中應用該項成果。

本專(zhuān)題的技術(shù) 經(jīng)濟 指標：溫度、濕度等主要被控參數應滿(mǎn)足智能小康住宅標準（溫度18℃～28℃，濕度30％～70％）；系統運行可靠。

在進(jìn)行該項專(zhuān)題的進(jìn)一步研究的過(guò)程中，結合當前先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展以及我國智能住宅發(fā)展狀況，在原有的合同的基礎上，我們對家庭智能控制器又增加了三表遠傳、安防等功能。

二、專(zhuān)題執行情況評價(jià)

本專(zhuān)題按兩個(gè)部分實(shí)施，即家庭智能控制器和家用電腦管理軟件的研究：

1、家庭智能控制器

（1）功能

本專(zhuān)題所開(kāi)發(fā)的家庭智能控制器即智能節點(diǎn)具有4路模擬輸入，12路數字輸入，12路數字輸出，其所實(shí)現的功能如下：

通過(guò)對室內溫度監測，得到實(shí)際溫度與設定溫度比較：當實(shí)際溫度低于設定溫度一定值時(shí)，在夏季關(guān)空調，在冬季開(kāi)暖氣；當實(shí)際溫度高于設定溫度一定值時(shí)，在夏季開(kāi)空調，在冬季關(guān)暖氣。溫度控制達到智能小康住宅規定標準：18～28℃。

通過(guò)對室內濕度監測，得到實(shí)際濕度與設定濕度比較：當實(shí)際溫度高于設定溫度一定值時(shí)，關(guān)加濕器；當實(shí)際濕度低于設定濕度一定值時(shí)，開(kāi)加濕器。濕度控制達到智能小康住宅規定標準：30～70 ％。

對三表實(shí)行脈沖計數，并發(fā)送到上位機。

當門(mén)磁或紅外報警時(shí)，在設防狀態(tài)下，聲光報警和自動(dòng)撥號器啟動(dòng)，并有報警信號傳到上位機。

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

緊急按鈕報警時(shí)，自動(dòng)撥號器啟動(dòng)，并有報警信號傳到上位機。

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

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

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

探頭復位輸入控制火災探頭掉電復位及開(kāi)啟煤氣閉閥器。

通過(guò)上位機運作，可以控制廚房設備按一定時(shí)序啟動(dòng)。

溫度的設置可以通過(guò)上位機或者設定按鈕實(shí)現。

濕度的設置可以通過(guò)上位機或者設定按鈕實(shí)現。

與本專(zhuān)題預期目標相比，我們在設備監控的基礎上，增加了安防功能，三表遠傳功能；我們經(jīng)過(guò)認真研究，考慮研發(fā)產(chǎn)品的應用和推廣，我們單片機來(lái)完成這些功能，而是采用了先進(jìn)的現場(chǎng)總線(xiàn)棗LON總線(xiàn)。

（2）應用的LONWORKS技術(shù)特點(diǎn)

本專(zhuān)題采用了LONWORKS技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，該技術(shù)有如下特點(diǎn)：

開(kāi)放性： 網(wǎng)絡(luò ) 協(xié)議開(kāi)放，對用戶(hù)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(xiàn)、電力線(xiàn)、光纖、同軸電纜、無(wú)線(xiàn)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)現互操作性；

網(wǎng)絡(luò )拓撲：有星型、總線(xiàn)型、環(huán)型以及自由型；

網(wǎng)絡(luò )結構：主從式、對等式或客戶(hù)/服務(wù)式結構；

通信的每幀有效字數可從0至228個(gè)字節；

通信速率可達1.25MB/S，此時(shí)有效距離為130M；78KB/S的雙絞線(xiàn)，直線(xiàn)通信距離可達2700M；

其技術(shù)核心器件棗Neuron芯片內部裝有三個(gè)8位微處理器、34種I/O對象和定時(shí)器以及LONTALK通信協(xié)議等。該芯片具有通信和控制功能。

近年來(lái)，該技術(shù)在國內外的智能建筑領(lǐng)域都得到了應用和發(fā)展，其開(kāi)發(fā)工具平臺強大，開(kāi)發(fā)者在短期內就可以完成開(kāi)發(fā)工作；在韓國、日本、澳大利亞、加拿大等國都已經(jīng)利用該技術(shù)完成多項工程；并且，總體來(lái)看，該技術(shù)適用于 中國 ，而且還在無(wú)線(xiàn)擴頻等方面有繼續加強的潛力，能在家庭智能系統上有更大的突破。

（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)現單一功能（如抄表、安防）的產(chǎn)品很多，本裝置將三表收費、三防、廚房設備監控、室內環(huán)境監測、衛生間排風(fēng)扇控制等功能集成在一起，真正實(shí)現了功能集成。

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