楼宇智能化的毕业论文怎么写 还要带原理图 什么方面都行 只要和楼宇有关就行 谢谢帮忙

基于嵌入式技术楼宇智能化控制系统
摘要:为了解决智能楼宇控制点种类和数量多的问题,设计了基于嵌入式技术的智能楼宇控制系统,系统采用MODBUS通
讯协议,485/232总线结构,最大通讯距离达1200m,通过区域控制器与控制模块数目自由组合组成控制网络的方法成功
解决这个问题,效果良好。
关键词:智能楼宇 MODBUS协议 485/232总线 区域控制器
0 引 言
智能楼宇最早出现在美国,我国的智能楼宇起源于
20世纪90年代,楼宇智能化是现代工业高科技的结晶,
是未来“信息高速公路”的主节点,是进入“数字时代”新
兴的产物。所谓楼宇自动化系统是对中央空调系统、通风
系统、给排水系统、照明系统、变配电系统、电梯系统进行
监控。随着高新信息技术和计算机网络技术的高速发展,
对建筑物的结构、系统、服务及管理的最优化组合的要求
越来越高[4]。系统控制的方式由过去的中央集中监控,转
而由高处理能力的现场控制器所取代的集散控制系统,本
文设计的楼宇自动化智能控制系统是专门为楼宇智能化
所设计,同霍尼韦尔、西门子等楼宇控制产品相比结构灵活,
控制简便,并且易于针对个体需求进行软件的二次开发。
1 网络结构
控制系统结构如图1所示,分为三个控制层。上层为
PC远程集中监控,下层为控制模块,中间层为现场区域控
制器。层与层之间通过RS232/485总线联网。
远程集中监控平台主要功能为提供即时的数据显示、
历史数据的保存维护和查询显示、故障报警和故障历史查
询、参数修改和查询。PC远程监控平台为主要人机界面,
所以上位机软件设计体现了如下三个优点:一是将控制网
络WEB化,可以将不同来源、不同格式的信息转变为统一
的格式,供具有统一界面的客户机浏览器浏览,以更好地
适应信息化社会的使用需要;二是建立了基于SQL SERV-
ER数据库的管理信息系统,提高了信息管理的功能;三是
采用开放式设计的网络结构,可以更方便地与其他系统
(如安保系统、消防系统)进行集成。软件基于delphi平台
开发,加载大量图形 *** 作,简单方便。
控制模块包括四种,即数字量输入模块(Digital In-
put)、数字量输出模块(DigitalOutput)、模拟量输入模块
(Analog Input)、模拟量输出模块(AnalogOutput)。控制模
块是控制系统的主要执行机构,即采集数字量信号和模拟
量信号,也输出数字量信号和模拟量信号。因此每种模块
各自拥有单独的控制芯片,既接受现场区域控制器的控制
命令,又需要根据控制命令完成模块的输入输出功能。
中间层现场区域控制器既与PC远程监控平台进行通
讯,接受控制命令并上传实时数据,又通过控制模块采集
数据、执行控制命令。显然,现场区域控制器是整个控制
系统的核心枢纽,其重要性不言而喻,因此整个区域控制
器的软硬件设计无疑成为整个系统的重点和难点。
2 区域控制器
21硬件电路
区域控制器硬件电路主要由CPU、上下位机通讯接
口、EEPROM和时钟、键盘和触摸屏、液晶以及数字量/模
拟量输入输出单元组成。硬件结构如图2所示。
区域控制器CPU选用STC89C516RD2,这是一款新一
代抗干扰/高速/低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统
8051单片机[1-3]。
区域控制器自身带有一定数目的数字量/模拟量输入
输出单元,可以在智能楼宇控制系统中作为控制模块的补
充,同时也可以使区域控制器单独作为产品配套控制器使
用,灵活多变。
时钟和EEPROM通过I2C总线与区域控制器CPU连
接。I2C总线用两条线(SDA和SCL)在芯片和模块间传
递信息。SDA为串行数据线, SCL为串行时钟线,这两条
线必须用一个上拉电阻与正电源相连,其数据只有在总线
不忙时才可传送。CPU是主设备,时钟和EEPROM是从
设备[9]。
上位机通讯接口由控制器CPU通过SPI总线访问异
步通讯芯片MAX3100来实现。SPI总线采用三线同步接
口。主要特点是可以同时发出和接收串行数据;可以当作
主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标
志;写冲突保护;总线竞争保护等;下位机通讯接口以串行
口中断的方式实现半双工通讯。
为了满足多种输入方式,控制器同时带有键盘和触摸
屏,即可以以按键方式键入控制命令,也可以直接点击触
摸屏实现。键盘采用独立式键盘;触摸屏选用电阻式触摸
屏,电阻式触摸屏屏幕主要由两个导电层组成,当手指触
摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发
生变化,在X和Y两个方向上产生信号,然后由触摸屏控
制器侦测到这一接触点并计算出(X,Y)的位置。
22软件流程
智能楼宇控制系统所控制的点位种类多样,如温度、
湿度、流量、开关等。硬件电路依据数字量、模拟量以及输
入、输出提供了通用的接口,因此具体识别控制每个点位
则完全由软件完成。现场区域控制器作为整个系统的控
制核心,既要检测自身输入输出单元,完成显示,报警等功
能,又要根据上位机(PC)、控制模块提供信息发出控制决
策。因此软件流程包括初始化、故障检测与处理、控制算
法实现、上下位机通讯等
(图3),初始化包括数值
初始化、中断初始化,通讯
初始化,显示初始化;故障
检测包括通讯故障,反馈
故障,逻辑故障等;控制部
分主要是程序算法的实
现,对输入输出的智能控
制,包括键盘/触摸屏输入
及液晶输出,上位机通讯
即远程PC与区域控制器
通讯,而下位机通讯则是
区域控制器与控制模块之
间通讯[5-6]。
楼宇自动化控制系统
故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检
测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程
序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。
楼宇自动化控制系统
故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检
测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程
序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。
表中分5列,第一列为故障号;第二列为故障处理方
法,如1(停机),2(关机), 3(重启)···;第三列判断是
否联动,如0(否), 1(是),主要判断一些相互有关联的部
分出现故障是否需要同步处理;第四列所谓的报警延时主
要指某一现象视为故障的重复出现时间,目的是为了消除
抖动引起的误报;第五列延迟寄存器则存放报警延时,如
1(01秒级延时寄存器), 2(秒级延时), 3(分级延时)。
每条故障都要对应于表中的一条,实际应用中只需填写表
格,快捷方便。
上下位机通讯程序都采用MODBUS通讯协议[7-8],
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通
过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太
网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标
准。通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设
备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。
如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用Modbus协议
发出。控制器通信使用主—从技术,即仅一设备(主设
备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设
备查询提供的数据作出相应反应。此系统中当主设备为
上位PC机时,现场区域控制器为从设备,当现场区域控制
器为主设备时,控制模块为从设备。Modbus协议建立了
主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有
要发送的数据、一错误检测域。从设备回应消息也由Mod-
bus协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、
和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误,或
从设备不能执行其命令,从设备将建立一错误消息并把它
作为回应发送出去。
例如:当主设备(现场区域控制器)发送如表2请求
时,此控制器连接的所有控制模块都接受这请求,但是只
有地址为1的控制模块对此请求应答,其他地址的控制模
块自动丢弃这帧数据,经CRC检验数据正确后,根据功能
码来处理此帧数据,此例中功能码为06,即向此寄存器地
址写寄存器数据,完成后从设备需回应与主机请求相同的
信息。
置区域控制器和各种控制模块数量,结构灵活多变,可以
适应多种输入输出信号,根据用户的实际需求开发控制软
件,真正达到量身定做成为一大特色。本智能控制系统已
经在多个楼宇智能化控制中使用,控制准确,运行稳定;另
外,区域控制器也可单独使用,作为产品配套控制器,成功
应用于除湿机、冷干机、Vocs气体清除装置等。
参考文献
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2汪文,陈林·单片机原理及应用[M]·华中科技大学出版社
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TORY AUTOMATION(PLC FA)·2005,3:28-30
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术,2007年9期:90-92
6朱国飞·单片机在工业控制上的应用[J]·中国科技信息, 2005年
18A期:77-79
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多机通讯设计[J]·湖南工程学院学报:自然科学版, 2007年17卷
2期:19-23
8肖凯,张贤斌·Modbus协议在串口通讯中的研究及应用[J]·长江
工程职业技术学院学报,2007年1期:30-32
9赵学军·RS485总线测控模块的MODBUS扩展协议设计[J]·自动
化与仪表,2007年2期:37-40

随着科技的发展和时代的进步，楼宇智能化得到了迅速的发展，智能楼宇逐渐融入到了我们的日常生活中。楼宇智能化必将有着较好的发展前景，会使人们的生活更加丰富多彩。文章主要围绕现代建筑，分析楼宇智能化在其中的应用及发展。
随着科技的不断进步与发展以及我国经济水平的逐年提高，人们生活水平得到日益改善，幸福指数也有着较大地提升。与此同时，人们对物质以及精神上的需求也越来越高，这样一来也就促使我国的建筑往智能化的方向发展。在多数大中型城市，大部分建筑都已融入了最新的高科技产品，为城市增添了别样的色彩。
1智能楼宇的含义
智能楼宇就是在建筑内，安装有以下几个方面系统的智能建筑，第一是安装有建筑机电设施能效管控系统，第二是安装有信息化应用系统，第三是安装有公共安全系统等，将服务于管理以及系统等组合成一体，以满足建筑达到以下几个方面的功能，首先，能够使建筑的设备实现自动化（BA），其次，实现通讯自动化（CA），第三能够实现办公自动化（OA），第四能够实现安全防范自动化（SA）。通过实现这几方面功能，从而使得建筑具有以下几方面特点，一是保障了建筑内能源与设施的安全性、可靠性、经济性，二是简化了物业巡检人员工作量，提高了运营效率，三是使得建筑更加环保节能，达到绿色建筑的标准。
2智能楼宇的应用
（1）建筑机电设施能效管控系统。建筑机电设施能效管控系统是通过深度集成技术，将智能配电系统、能源管理系统、电气安全管理系统、冷站群控系统、智能照明系统、设备自动化系统等深度集成入机电设施能效管控系统。不仅实现原建筑设备监控系统（BAS）全部功能，还通过对能源、用能设施和用能过程相关参数的全面实时测量和分析，并通过“监测———分析———管控”，形成闭环的技术手段，对负载设施的能源效率和能源消耗过程及时管控，在满足人们生活与工作环境安全性及舒适的前提下，真正达到建筑的智能化，进而实现节能降耗的目的。
（2）通讯自动化系统。通讯自动化在智能楼宇中有着极其重要的作用，它能够对建筑物以下几个方面的数据进行管理与控制，第一方面是图像，大部分建筑内都装有摄像头，通过通讯系统，可以很清楚地看到有哪些人到访，这样也使得建筑的安保系统更加牢固可靠，保障了建筑使用者的安全。第二方面是数据，第三方面是语音。在建筑内经常会装有局域网，方便公司办公及相应自动化系统的安全使用，通过通讯自动化系统的使用，能够极大地方便建筑使用者的工作及生活，为其提供可靠的信息服务，例如语言文本的通信服务，图形图像的通信服务，以及多媒体的通信服务等。通过该系统，能够保证建筑物与外部通信网相互连接，从而实现与外界的信息互通。
（3）办公自动化系统。该系统主要是采用以下三种技术，第一是计算机技术，第二是通信技术，第三是多媒体技术，通过办公自动化系统使得人们在工作时所借助的办公设备能够与办公人员相互构成一种服务的人机信息系统。该系统主要由办公设备、网络设备以及一些相应的工作软件组成，包括多功能电话机、高性能传真机、各类终端、个人电脑、存储设备等。
（4）火灾报警系统。该系统在智能楼宇中有着极其重要的作用，因为该系统能够保证人员与建筑设施的安全。该系统是智能楼宇中的一个子系统，但是该系统又完全脱离其他系统，能够独立运行，能够自身去完成防灾以及灭火的功能，在各大系统中有着绝对的优先权。通过建筑物的烟感以及温度感应探测设备来提供信号，经过确认后进行报警 *** 作，与此同时会开启火灾联动系统，包括以下方面，第一是关闭空调，第二是开启排烟装置，第三是进行消防系统的运作，第四是通过广播传达疏散人群的通告。这样一来，能够尽最大限度地减少人们的生命安全，减少财产的损失。
（5）安全保卫系统。该系统主要是通过以下几种系统来对建筑周边的事件进行整理研究，通过将图像、声音传送给管理人员，第一是一卡通系统，第二是公共应急广播系统。该系统能够对建筑物进行全方位的监控，并且依据事件的具体情况来做出相应的反应，进而将各专业联系在一起，这样能极大地节约人力和物力，从而真正地实现系统的自动化。
3楼宇智能化的发展历程
在20世纪80年代中期，我国的计委和科委共同进行立项工作，由中国科学院来进行研究工作，承担《智能化办公大楼可行性研究》的工作，并且在二十世纪九十年代初期提出报告，在1991年，由日本进行投资，设计工作由北京市建筑设计院担任，进行北京发展大厦设计，该大厦采用以下几种系统，第一是建筑设备的自动化系统，第二是采用了通信网络系统，第三是采用了办公自动化系统，该建筑可以说是我国智能建筑的雏形。而在1993年建成的广东国际大厦可以算得上是我国的第一座智能化的商务大厦，该建筑有着比较完善的建筑智能化系统，并且有着高效的国际金融信息网络，能够通过卫星去接受国际经济信息，并且该建筑拥有舒适的办公环境以及居住环境。
在20世纪90年代初期，我国的智能楼宇主要还是一些涉外的酒店，或者是较为特殊的工业建筑，因为这些特殊的工业建筑需要特殊的设备。尽管智能楼宇的普及度不高，但是我国人民对其中的热情非常高涨，得到了专家以及设计单位的响应。随之我国国民经济得到了高速的发展，我国的房地产行业也有着较大程度的发展，因此加快了我国智能楼宇市场的发展。智能楼宇在以下几方面较为突出，第一方面是低碳环保方面，第二是节能方面。与此同时，智能楼宇能够使人们的生活更加舒适，所以得到了人们的一致推崇。
例如我国的鸟巢建筑、水立方、环球金融中心等等智能楼宇不断涌现。随着我国经济的高速发展，目前建筑的智能化在我国许多一线城市应用普遍，成为了各大城市建筑设计的新潮流。在各大建筑中，通讯、监控等自动化的程度有着极大地提升。通过不断的研究与探索，我国的建筑智能化无论是在理论上，还是在法律法规上，乃至设计实施上都有着飞跃式的发展。
4智能楼宇的发展趋势
我国每年都会新增许多建筑，加上我国政府对建筑的智能化越来越重视，并且对其进行规范引导，所以智能楼宇在我国的发展前景被业内人士看好。例如在21世纪10年代，上海世博会就为我们充分展示了智能楼宇的理念，在其中有许多新技术、新产品成为了亮点，比如其中的LED照明，地源热泵、气动垃圾回收等，充分展示了将来低碳环保的城市建筑。那么在这个趋势下，我国将来的楼宇智能化将会从深度以及广度上发展。
（1）通信技术。在今后的建筑中，会将数据卫星通信技术与移动通信系统相结合，从而实现以下几方面的功能，第一是电视会议的功能；第二是能够实现远程监控的功能，即使身处外地也能够对自己的办公环境或是居住环境、能源与设施情况、人员状况了如指掌；第三是实现远程医疗的功能；第四能够实现远程教学。
（2）网络技术。在今后的智能楼宇发展中，要改善建筑内的自控系统与火灾报警系统等一系列构成网络环境的联动机构，用控制网络的方式，来实现建筑管理的自动化，从而能够通过控制网络来使得建筑的机电设备能够自动运转，并且能够利用网络应用集成，对建筑的机电设备以及安全系统进行数据收集。
（3）建筑机电设施运营监控系统。建筑机电设施运营监控系统采用Modbus通讯协议，以物联网+人工智能相关技术，构建机电设施运维智慧平台与SAAS服务，帮助实现建筑设施高效集约化运维。通过建筑机电设施运营监控系统对楼宇以下几个方面设施或系统的运行以及安全状况进行监控管理，第一是楼宇内的配电设施，第二是楼宇内的暖通设施，第三是楼宇内的给排水设施，第四是楼宇内的中央空调，第五是楼宇内的照明设施，第六是楼宇内的电梯设施以及其他设施或子系统等，不但能够为建筑营造一个安全舒适的环境，还能够实现建筑的各耗能设施管控一体化、各子系统监控统一化、智能化，即采用统一系统平台即可实现所有设施或子系统的全部功能，且优于现有能源与设施管控技术手段，真正实现智能化建筑内能源与设施的安全性、可靠性、经济性、智能性。
5结语
楼宇的智能化发展是时代发展的趋势，是建筑与信息技术的有效结合。在今后的建筑发展过程中，传统的建筑模式必然会被逐步淘汰，智能楼宇将会有着良好的发展前景，因为这是时代以及社会发展的必然趋势。
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