智能型住宅自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)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(yīng)運(yùn)而生。智能小區(qū)在智能化大樓基礎(chǔ)上擴(kuò)展和延伸出來(lái)的，人們通過(guò)對(duì)小區(qū)建筑群的四個(gè)基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、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(yīng)我國(guó)加快住宅建設(shè)發(fā)展，增強(qiáng)住宅建設(shè)的 科技 含量的要求，我國(guó) 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(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng) 應(yīng)用 研究 ”作為國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目棗“2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程”的專題，就是這一背景下提出的。

“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)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(xiàng)目，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)和北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司合作開(kāi)發(fā)。該項(xiàng)目采用LONWORKS技術(shù)開(kāi)發(fā)研究并在住宅示范小區(qū)工程中試運(yùn)行。1、對(duì)住宅居住環(huán)境（濕度、濕度）及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；2、住戶三表（水表、電表、煤氣表）遠(yuǎn)傳；3、住戶三防（防火、防災(zāi)、防盜）；4、廚房設(shè)備監(jiān)控；5、衛(wèi)生間排風(fēng)控制。這些功能用LON總線一節(jié)點(diǎn)實(shí)施，即每一住戶為一LON節(jié)點(diǎn)，然后再用棗服務(wù)器管理各個(gè)用戶的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成LON總線系統(tǒng)。該項(xiàng)研究已在北京翌景嘉園示范小區(qū)通過(guò)試運(yùn)行，下面對(duì)其自評(píng)估如下：

一、攻關(guān)的任務(wù)、考核目標(biāo)及主要技術(shù)指標(biāo)：

經(jīng)過(guò)論證，我們?cè)趯ｎ}合同中將各種指標(biāo)定位在：

本專題的攻關(guān)任務(wù)：研究智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩項(xiàng)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(xiàn)對(duì)居室溫度、濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；對(duì)廚房用具進(jìn)行時(shí)序控制；對(duì)衛(wèi)生間的排風(fēng)進(jìn)行控制。而家用電腦管理軟件要對(duì)家庭設(shè)施進(jìn)行管理并提供若干家政服務(wù)程序。

本專題的考核目標(biāo)：提供具有居室空調(diào)、廚房監(jiān)控、衛(wèi)生間自動(dòng)排風(fēng)功能的微機(jī)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(shù)應(yīng)滿足智能住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；在示范工程中應(yīng)用該項(xiàng)成果。

本專題的技術(shù) 經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)：溫度、濕度等主要被控參數(shù)應(yīng)滿足智能小康住宅標(biāo)準(zhǔn)（溫度18℃～28℃，濕度30％～70％）；系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

在進(jìn)行該項(xiàng)專題的進(jìn)一步研究的過(guò)程中，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展以及我國(guó)智能住宅發(fā)展?fàn)顩r，在原有的合同的基礎(chǔ)上，我們對(duì)家庭智能控制器又增加了三表遠(yuǎn)傳、安防等功能。

二、專題執(zhí)行情況評(píng)價(jià)

本專題按兩個(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

本專題所開(kāi)發(fā)的家庭智能控制器即智能節(jié)點(diǎn)具有4路模擬輸入，12路數(shù)字輸入，12路數(shù)字輸出，其所實(shí)現(xiàn)的功能如下：

通過(guò)對(duì)室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)，得到實(shí)際溫度與設(shè)定溫度比較：當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度一定值時(shí)，在夏季關(guān)空調(diào)，在冬季開(kāi)暖氣；當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí)，在夏季開(kāi)空調(diào)，在冬季關(guān)暖氣。溫度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：18～28℃。

通過(guò)對(duì)室內(nèi)濕度監(jiān)測(cè)，得到實(shí)際濕度與設(shè)定濕度比較：當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí)，關(guān)加濕器；當(dāng)實(shí)際濕度低于設(shè)定濕度一定值時(shí)，開(kāi)加濕器。濕度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：30～70 ％。

對(duì)三表實(shí)行脈沖計(jì)數(shù)，并發(fā)送到上位機(jī)。

當(dāng)門磁或紅外報(bào)警時(shí)，在設(shè)防狀態(tài)下，聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

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

緊急按鈕報(bào)警時(shí)，自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

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

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

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

探頭復(fù)位輸入控制火災(zāi)探頭掉電復(fù)位及開(kāi)啟煤氣閉閥器。

通過(guò)上位機(jī)運(yùn)作，可以控制廚房設(shè)備按一定時(shí)序啟動(dòng)。

溫度的設(shè)置可以通過(guò)上位機(jī)或者設(shè)定按鈕實(shí)現(xiàn)。

濕度的設(shè)置可以通過(guò)上位機(jī)或者設(shè)定按鈕實(shí)現(xiàn)。

與本專題預(yù)期目標(biāo)相比，我們?cè)谠O(shè)備監(jiān)控的基礎(chǔ)上，增加了安防功能，三表遠(yuǎn)傳功能；我們經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究，考慮研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣，我們單片機(jī)來(lái)完成這些功能，而是采用了先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線棗LON總線。

（2）應(yīng)用的LONWORKS技術(shù)特點(diǎn)

本專題采用了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(duì)用戶平等；

通信媒介的多樣性：可采用任何媒介進(jìn)行通信，如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無(wú)線電波、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(xiàn)互操作性；

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌河行切?、總線型、環(huán)型以及自由型；

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：主從式、對(duì)等式或客戶/服務(wù)式結(jié)構(gòu)；

通信的每幀有效字?jǐn)?shù)可從0至228個(gè)字節(jié)；

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

其技術(shù)核心器件棗Neuron芯片內(nèi)部裝有三個(gè)8位微處理器、34種I/O對(duì)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(guó)內(nèi)外的智能建筑領(lǐng)域都得到了應(yīng)用和發(fā)展，其開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)強(qiáng)大，開(kāi)發(fā)者在短期內(nèi)就可以完成開(kāi)發(fā)工作；在韓國(guó)、日本、澳大利亞、加拿大等國(guó)都已經(jīng)利用該技術(shù)完成多項(xiàng)工程；并且，總體來(lái)看，該技術(shù)適用于 中國(guó) ，而且還在無(wú)線擴(kuò)頻等方面有繼續(xù)加強(qiáng)的潛力，能在家庭智能系統(tǒng)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(xiàn)單一功能（如抄表、安防）的產(chǎn)品很多，本裝置將三表收費(fèi)、三防、廚房設(shè)備監(jiān)控、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)、衛(wèi)生間排風(fēng)扇控制等功能集成在一起，真正實(shí)現(xiàn)了功能集成。

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