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論文摘要：校園網的建設為學校的教學科研和管理提供一個先進實用的信息網絡環境。隨著近幾年高校的擴招，學校規模不斷擴大，為改善教學環境不匹配、師資不足、教學資源匱乏的現狀，各校開始運用多媒體教學，加大多媒體教學環境建設的投入，并利用遠程控制系統來加強多媒體教學的效果。

1 校園網多媒體教學的應用

校園網的建設為學校的教學科研和管理提供一個先進實用的信息網絡環境。多媒體教學系統對探討新的教改思路，培養新的教與學的思維方式，啟發活學活用的創新精神，尋找教學改革的創新點具有現實的意義。在校園網環境下實現網絡多媒體教學不僅能達到圖文并茂、聲像俱佳的交互式教學效果，又能優化共享教學資源，有效地實旌個性化教育。基于校園網的多媒體教學已成為現代教育技術改革與發展的方向，同時也是推動創新教育的重要途徑。它應包括以下兩個基本應用功能：一是教學管理功能。主要為網上教學管理維護提供支持，包括課程管理、考試管理和信息。課程管理是提供課程介紹，如課程的整體框架、內容要求及考試方法；推薦課程學習進度表和指導性建議；教師授課要點，教案提綱和補充材料索引等?？荚嚬芾砭哂袑徍巳肟假Y格，提供電子注冊功能提供分級測試標準，授權題庫系統隨機生成試卷，為學生網上答題、提交答卷提供便捷界面，并具有將成績自動登入成績檔案庫等功能。信息具有類似BBS討論區、E—mini等功能，接受來自各方面對教學的反饋信息，如教學問卷、學習要求及期望等，并提供相應的信息處理和對外功能。二是網上授課功能。主要為教師在網上開展多媒體教學提供支持，為教師提供一個利用網上多媒體教學資源，在多媒體教室或網絡教室開展多媒體課件教學的服務。通過軟件的作用，能將教師機上教師的操作過程、課件內容等，以屏幕廣播的方式傳至每個學生機，并且，教師還可遠程控制學生機，進行遠程輔導。該方案常應用于計算機相關課程的教學，教學效果非常不錯。

2 基于校園網的多媒體教學的遠程控制系統的構建原則

遠程控制是指由一臺計算機通過網絡遠距離去控制另一臺計算機的技術。當操作者使用主控端計算機控制被控端計算機時，就如同面對被控端計算機的屏幕一樣，可以運行啟動被控端計算機的應用程序，可以瀏覽編輯被控端計算機的文件資料，甚至可以利用被控端計算機的外部打印設備和通信設備來進行打印和互聯網訪問。為解決多媒體教學中存在的諸多問題，高校試圖用現有的校園網環境開發設計多媒體教學遠程控制與管理系統，初步滿足了多媒體設備維護、管理的需要。其構建需考慮到以下兩個原則：

（1）設備的先進性。為保證投資的有效性，多媒體教室與學校其他統一的建設在技術水平上必須保持相對的時代同步性。管理系統的設計、設備的選型都應遵循先進原則，以保證與現有的或將來可以采用的設備相容，使系統的生命周期盡可能地延長。利用此系統，能夠遠程控制最先進的教室設備，這也體現了當今多媒體教室管理技術的發展水平 。

（2）系統的兼容性和可擴充性。在系統設計之初，要充分考慮結構設計的合理規范，必須為系統以后的升級預留空間。如果系統結構設計合理，系統的維護可以在很短的時間內完成；系統必須支持將來的擴容和平滑升級，在滿足學?，F有需求的同時，為將來的系統擴打下基礎；系統應采用模塊化設計，考慮到不同型號設備的兼容性，在設計系統時，必須考慮系統的兼容性和可替換性。 轉貼于

3 遠程控制系統技術

系統基于原有的多媒體教室環境進行構建，在構建過程中，無需對教室環境進行改造，不會對教學造成影響，系統構建簡單、實用。系統基于Borland Delphi 7NIndy軟件環境開發。系統設計基于校園網，遵循T C P／I P網絡協議，通過解析控制碼，進行編碼、譯碼，能夠兼容國內外不同品牌的嵌入式教室桌面多媒體控制單元，能夠實現對不同廠家硬件多媒體設備的遠程控制。系統在原有教室設備條件下構建，無需增加任何硬件設備，對服務器硬件配置要求不高，只需在控制端服務器安裝控制端軟件，教室終端機作為被控端安裝被控端軟件。在控制機與被控端教室P C機之間利用校園網進行通訊，而被控端教室P C機與桌面控制單元之間通過串口進行通訊。從控制機通過T C P／IP協議傳輸一個控制協議信號給被控端教室P C機 ，然后由教室端P C機將其翻譯為控制單元相應的控制信號，通過計算機的串口使用R$232協議傳輸給桌面控制單元，控制多媒體外設備。

4 遠程控制系統能夠實現的功能及其影響

通過與監控系統、內部通話系統結合，多媒體教學遠程控制系統實現了對每個教室每臺設備的遠程控制。其具有以下功能：第一，控制端教室投影機的開關，視頻信號、展臺、手電腦通道切換，投影機工作狀態的顯示；第二，控制電動屏幕的升降，電動窗簾關閉，室內燈光控制開關；第三，控制教室展臺的電源開關，鏡頭變焦、聚焦的操作；燈光及功能鍵的操作；第四，控制端教室的DVD、錄像機等設備以及播放、選擇等操作和話筒音量的控制等。

遠程控制系統體現了教室設備管理的新理念，而不是簡單地將中控的控制功能通過網絡進行延長。系統通過IP地址選擇控制端教室，實現了跨網段、跨教學樓的多媒體教室的遠程控制，對被控端沒有數量限制。遠程控制系統給上課教師和管理人員帶來了諸多方便，如教師課前可以向控制中心提出設備使用要求；在教學過程中，如果遇到問題，教師可以通過內部通話系統與控制中心聯系，管理人員對設備進行遠程控制，使問題及時得到解決；教師課后如果急于到其他教室上課，控制中心可以對教室的投影機、電動窗簾、幕布等設備進行遠程控制，解決了教師的后顧之憂；解決了管理人員短缺問題，大大減少管理人員教室間頻繁奔波的勞累之苦；提高了設備的使用效率。總之，多媒體教學遠程控制系統的使用提高了設備管理的層次，強化了設備的維護與管理，提高了設備的使用率和完好率，減少了人員消耗，提高了管理層次和管理水平，使多媒體教學總體管理水平得到了提升。

參考文獻

[1]臧璣洵.校園網教學應用研究[J].陜西師范大學學報，2003，31(Z1):199-201.

[2]陳春麗.校園網多媒體教學的應用[J].中國地質教育，2004，(3):55-56.

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中圖分類號：TP273

克拉瑪依石化工業園區污水處理廠目前主要采用曝氣生物濾池工藝，設計出水水質達到一級A排放標準。但是在進入廠區前，因為厭氧環境，伴生有大量的有毒氣體，尤其是硫化氫等[1，2]。通過在源頭加入空氣，建立有氧環境。針對加氣環節，擬實施方案如下：（1）該廠是工業污水和白堿灘的生活污水混合處理，首先將工業污水在排入地下管網前，先進行曝氣，在生活污水支管未端曝氣，使來水管網形成一個有氧環境。（2）從原溶氣釋放器處引出一支曝氣管到旋流沉砂池后，同時適當投加輔助轉化藥劑，并延長沉砂池與氣浮池之間管線的長度和管徑，并在此管道內加裝涂有催化劑的格柵，并延長管道，增加有氧水在管道內的停留時間；同時還增加原曝氣量（可考慮曝純氧氣）。污水中的硫化物在此管道內在催化劑的作用下，利用氧氣，轉化成為單質硫、亞硫酸鹽及硫酸鹽等，形成的單質硫在氣浮間隨著油污一起進入污泥里，去除，亞硫酸鹽和硫酸鹽已經無害化，進入后續流程。同時，利用遠程網絡化控制技術[3-5]，實現對現場設備和控制回路的網絡化遠程控制。

1 遠程控制系統設計思路

為了確保設計合理，本論文提出一個先導性試驗，確定了較為適宜的工藝流程，試驗系統擬建立一個遠程控制系統。加氣工藝，見圖1。

控制系統包括壓力控制和流量控制，具有流量檢測與供氣量閉環控制回路。檢測數據包括：含氧量、有毒氣體含量、水質分析參數等。由于現場環境惡劣，設計了一套遠程控制系統，通過Internet實現遠程遙測遙控和設備啟?？刂啤翟O置、數據采集和傳輸等。

由于現場環境惡劣，現場人工操作不便，盡管系統規模不大，但是在設計時充分利用無線傳輸網絡和Internet網絡技術的優勢，實現遠程啟?？刂坪突芈房刂?，實現結構見圖2。現場部分由現場傳感器、執行器數據采集單元和無線RTU組成；通信部分由基于無線數傳技術的無線RTU、中控室收發器和Internet網絡組成；中控室由網絡設備和遠程終端組成。

1.1 傳感器及RTU

現場RTU與中控室數據通過GPRS網絡實現遠程通信。針對遠傳數據，實現閉環控制，控制回路見圖3。

主要由壓力傳感器、流量計及信號調理模塊以及數據采集系統組成。壓力傳感器檢測空壓機及供氣管道壓力，流量計負責檢測污水流量和氣體流量。根據來水量來調節控制氣體供應量。各個傳感器信號經過調理后送數據采集模塊進行數據采集和處理，同時也把遠程控制數據送執行器調節氣體供應量。

1.2 無線通信及網絡管理

試驗系統中，通信與網絡由2部分組成：RTU串行通信與無線數據傳輸模塊、中控室收發器及網絡通信系統。

現場RTU除了信號調理功能外，還有數據處理、啟停與調節控制以及雙向通信功能。無線數傳電臺與RTU核心板通過串行通信口進行信息交流，利用無線數傳電臺透明傳輸實現遠程雙向的數據通信。

中控室收發器與現場無線RTU模塊通過數傳電臺，實現雙向通信后收發的數據，再通過網關進入到Internet網絡，為遠程計算機終端提供數據交換。

1.3 中控室及遠程控制終端

中控室設備包括無線收發器、Internet接入網關，網絡交換機等網絡設備。中控室與現場節點直線距離約12km，選擇合適的無線通信模塊與天線極為重要。盡管是透明傳輸，但是在兩端通過簡單加密可以實現安全數據傳輸，確保端到端的數據安全。在數傳系統的兩端實現加密要比鏈路加密和節點加密相比簡易可靠，實現和維護也更加可行。

中控室IO服務器通過網絡獲取遠程線程的壓力、流量、液位、啟停狀態、運行時間等參數，并支持數據存儲、顯示、查詢井房監測數據及工作參數；支持加藥泵的啟動柜遠程手動/自動控制，控制模式轉換等；當出現系統故障和超限控制時，系統會聲光報警。

2 應用情況及結論

2012年11月9日-2013年1月8在克拉瑪依石化園污水站2號提升泵進行了為期1個月的試驗。設計排氣量為10 L/h，處理水量為1.0 L/min，經過一個月的試驗，污水在封閉管道傳輸有良好的改善，達到了預期效果。遠傳控制系統能根據來水量自動調節供氣量，達到控制含氣量的目的，管道在經過近8小時的封閉管道輸送，毒氣發生量明顯減少。通過現場試驗采集的數據和分析結果，為下一步工業化生產提供設計有力依據，設計新的生產工藝的目的是改善污水廠的環境，保護工人的身心健康，減少勞動保護方面的投入。同時，硫化物的減少，也減少了下游處理環節的設備腐蝕及對構筑物的損害。為此該污水處理廠每年可節約大量的流程管線和設備的維護費，且大大減少有毒氣體對人體傷害，降低勞動保護成本

參考文獻：

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[3]趙彩霞.數傳電臺無線遠程控制方案研究[J].工業控制計算機，2013，7.

[4]鄔春學，郭賢輝.遠程NCS的QoS調度策略研究[J].計算機科學，2009，5.

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一、基于Internet的遠程機電控制系統的基礎研究隨著機電控制理論應用發展變化，傳統機電控制系統的結構也變得越來越復雜

計算機價格的急劇下降和可靠性的明顯改善，使得人們越來越多地選擇計算機作為控制器。圖1給出了一個傳統的單回路機電控制框圖。

根據傳統的遠程機電控制的理論和發展，本文給出基于Internet的RMCS的模型，如圖2所示。從理論上分析，基于Internet的RMCS只是在傳統機電控制的基礎增加了一個網絡環節，但實際的實現過程中需要解決很多難題。根據圖2，我們可以將基于Internet的RMCS劃分為3個部分：遠程終端模塊、網絡模塊、現場模塊。這3個模塊的分工和協作，共同實現對設備的遠程控制任務。每個模塊的功能如下。

（一）遠程終端模塊。

遠程終端模塊的作用是遠程監控，一般是與Internet相連的遠離現場設備的微型計算機，其目的是對現場設備進行遠端的控制與監測。遠程終端模塊是用戶與現場進行交互的界面，其功能主要包括遠程設備狀態的遠程終端顯示、控制命令及參數的解釋，對現場模塊所反饋的現場設備的參數和狀態數據進行必要的處理以及其他操作。其中，必須包括必要的基礎數據的處理和系統管理。整個系統負責定義用戶、密碼，并授予管理某個模塊的權限。遠程終端監控在整個控制系統中設計表現形式也就是在Internet的Web頁，用戶通過點擊Web頁上的功能項發送請求。Web服務器接受請求后將用戶請求和處理結果顯示在Web頁。不同的用戶通過授權具有不同的操作權限，包括瀏覽設備狀態、發送控制命令、設備狀態分析等各種操作權限。

（二）網絡模塊。

網絡模塊是數據遠距離傳輸的通道，是連接遠程終端模塊和現場設備監控模塊的中間環節，包括Internet的一些傳輸協議、應用軟件和硬件等。網絡模塊的目的有兩個：

1.將現場設備的參數和狀態信息通過Internet盡快地傳輸到遠程監控端，使遠程監控端的操作人員能夠及時對現場設備的參數和狀態進行了解，并決定如何進行下一步操作（比如通過傳輸系統發出控制命令等）；

2.將遠程監控端的控制信息傳輸到現場的控制主機，進行對設備的控制。

（三）現場模塊。

現場模塊實現接收遠程監控端通過傳輸通道發出的控制信息和對現場設備的直接檢測與控制。其工作流程是根據遠程監控端的控制數據對設備進行控制，同時監測設備的狀態，并作必要的分析，再將這些狀態信息通過傳輸通道反饋到遠程監控端。現場模塊還必須有處理中斷的能力。現場模塊一般情況下和傳統的機電控制系統一樣，是一個現場計算機控制系統，功能可以劃分為數據采集處理、直接數字控制、監督控制、集散型控制、分級控制和計算機控制網絡。用戶可以根據生產類型、生產規模、控制對象等選擇適合的系統類型。

二、智能網絡接口單元的基本結構

依據基于Internet的遠程控制系統理論和智能網絡接口單元的功能，完備的遠程控制系統結構。智能網絡接口單元由CPU、RAM、ROM等組成的微處理器系統是智能網絡接口單元的核心，它的主要作用是根據接收的有關信息，按選定的方法進行處理并產生必要的控制指令作用與被控對象。網絡控制器是中央處理器和遠端主機之間通過網絡雙向通信的通道，是系統網絡環節的關鍵，設備如何上網就是由它來完成的，同樣要受到中央處理機的控制。

三、軟件設計原則

在上面的討論中已經將基于Internet的遠程控制系統分為了3個模塊：遠程終端模塊、網絡模塊和現場模塊。遠程終端模塊的作用是遠程監控，一般是與Internet相連的遠離現場設備的微型計算機，其目的是對現場設備進行遠端的控制與監測；網絡模塊是數據遠距離傳輸的通道，是連接遠程終端監控模塊和現場設備監控模塊的中間環節；現場模塊實現接收遠程監控端通過傳輸通道發出的控制信息以及直接檢測與控制現場設備，并將現場設備的狀態信息及時的反饋給遠端控制機。為了提高整個系統的實時性、準確性、安全性和通用性，在軟件設計時我們應遵循以下幾條程序設計原則：

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電氣自動化控制技術，能夠實現控制系統的自動化，提升工藝的運行水平。電氣自動化控制是一類新型的技術，核心是電子技術，可以大面積地應用到設備行業中。電氣自動化控制的技術能力高，通過不同技術的相互配合，實現電氣自動化的運行控制，而且自動化控制是電氣運行中的核心，保障生產的精確性和運行速率。電氣自動化控制能夠以少量程序控制多個變量，各個控制對象處于相互配合的狀態，提升了系統操作的水平，監督被控對象的運行過程，期間修正被控對象的運行狀態，使其具備準確、合理的運行方式。 

2 電氣自動化控制技術的發展 

2.1 智能化 

電氣自動化控制技術下的產品、系統等，能夠根據指令智能化的完成操作，簡化操作服務的流程。智能化是電氣自動化控制技術的首要發展方向，正是由于智能化的要求，促使電氣自動化控制技術與信息技術、通訊技術相互融合，注重技術中的性能開發，體現技術控制的速率。 

2.2 節約化 

節約化發展，是指電氣自動化控制技術應用中實現了節能與環保。例如：電氣自動化控制技術在照明系統中的應用，其可輔助使用新能源，同時控制照明燈具的使用，延長燈具的使用壽命，既可以保障能源利用的效率，又可以提高照明設備的質量。 

2.3 信息化 

電氣自動化控制技術的信息化發展，改進了技術運行的方式，使電氣自動化中，以信息控制為基礎，引進互聯網、物聯網等理論，支持電氣自動化的控制運行。 

2.4 統一化 

電氣自動化控制技術拉近了各個行業之間的距離，融入各項技術的同時，朝向統一化的方向發展。在電氣自動化控制技術的作用下，行業間遵循相同的設計標準，使用方法、維護策略等，都逐步統一，在降低行業建設難度的同時，體現統一化發展的優勢[1]。電氣自動化控制技術的統一化發展，消除了行業之間潛在的發展矛盾，提升行業資源的利用效率，加快了信息傳輸、使用的速率。 

3 電氣自動化控制技術的應用 

3.1 工業 

工業是應用最廣泛的行業，因為工業規模較大，對電氣自動化控制的需求大，所以我國積極推進電氣自動化控制技術在工業中的應用，致力于改善傳統工業的運營方式[2]。PLC是電氣自動化控制技術的主要元件，其為一項可編程邏輯控制器，以工業企業為例，分析PLC的應用。該工業為機械制造企業，基于PLC的電氣自動化控制技術，為機械制造系統提供了相關的控制，PLC根據機械制造的需求，編寫了操作指令和邏輯運算程序，簡化了機械制造生產系統的操作，而且PLC的準確度高，規避了該企業生產的誤差，實現了機械制造的自動化、信息化生產，PLC寫入編程后，控制了機械制造的過程，同時控制機械制造的參數，包括尺寸、溫度信息等，按照該企業機械制造的指令，構成閉環生產方式，優化機械制造的工藝流程，而且該企業在PLC中設計了PID模塊，通過PID子程序，準確控制PLC的內部編程，預防機械制造中出現問題。 

3.2 交通業 

電氣自動化控制技術在交通業中的應用，不僅體現在車輛運輸上，還表現在紅綠燈、監控系統等方面。車輛上的元件、器件等，基本都是電氣自動化控制技術的體現，提供專業的自動化控制，保障車輛通行的安全[3]。例如：電氣自動化控制技術在電子眼中的應用，代替警察執法，實現自動化的違章取證，電子眼監督交通系統中的車輛運行，抓拍違法行為，提交到交通局的操作系統內，減輕了交通執法的工作負擔，電氣自動化控制技術彌補了電子眼的缺陷，促使其可更準確、更快速、更清晰地實現抓拍取證，提升電子眼對交通運輸的監控能力，有效控制電子眼的運行，以免交通執法中出現漏洞。我國各地政府在交通業建設中，積極引進電氣自動化控制技術，完善交通監控體系，目前，測速器、屏顯等多個交通項目中，均涉及到電氣自動化控制技術的使用。 

3.3 農業 

農業是我國經濟發展的基礎支持，為了推進農業的生產，引入電氣自動化控制技術，全面建設智能農業，加快農業機械化的發展速度。以某地區農業中的大棚種植為例，分析電氣自動化控制技術的應用。該地區傳統的大棚種植，是根據農民種植經驗分配工作，一旦控制不好溫度、濕度，即會影響大棚種植的經濟效益。研究人員將電氣自動化控制技術引入到大棚種植內，以育秧大棚為對象，構建智能控制系統，大棚內安裝不同屬性的無線傳感器，專門收集大棚內的環境參數，如：光照、含水量等，進行自動化的信息采集，傳感器采集的信號傳輸到控制中心，比對標準的參數指標，種植人員掌握大棚育秧的實際情況，同時根據對比結果調節大棚內的環境，遠程控制特定的設備。該大棚內部安裝了高清視頻，同樣接入到控制中心，種植人員可以隨時查看育秧的狀態，電氣自動化控制技術的應用，輔助構建管理平臺，劃分為四個功能模塊，分布是傳感采集、視頻監控、智能分析和遠程控制，整體控制育秧大棚的生長環境，為幼苗的培育提供優質的環境。 

3.4 服務業 

人們對服務業的需求非常大，目的是方便人們的日常生活，特別是在電子產品上，更是體現出服務業對電氣自動化控制技術的需求。生活中的電子產品，大多應用了電氣自動化控制技術，如：智能手機、ipad、跑步機等，表明電氣自動化對服務業市場的推進作用[4]。近幾年，電氣自動化控制技術的應用，由服務業的電子產品，逐步轉型到企業內，例如：餐飲服務中的“機器換人”概念，餐廳內，機器人取代人工服務，提供點菜、傳菜等服務，機器人是餐飲業的發展趨勢，表明電氣自動化控制技術的重要性，此項技術在“機器換人”中，起到自動化的控制作用，是機器人開發中不可缺少的技術。 

4 結束語 

電氣自動化技術的發展和應用，表明了該項技術在行業運營中的重要性，滿足我國社會行業建設的基本需求。根據電氣自動化控制技術的應用，落實發展策略，充分發揮電氣自動化控制技術的潛力，保障其在未來的應價值。電氣自動化控制技術的發展和應用，必須符合現代企業的需求，由此才能規范控制技術的實踐應用。

 

     

參考文獻 

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[2]吳琦.煤礦電氣自動化控制技術中單片機的應用[J].硅谷，2015，3：118+120. 

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1.引言

近年來隨著人民生活水平和知識層次的不斷提高，人們也將注意力越來越多的放在了生活環境的安全性、舒適性和便利性上，因此也就產生了對家居智能化的需求；與此同時，在科學技術方面，計算機控制技術與電子信息通訊技術的飛速發展也促成了智能家居系統的出現。開發智能家居相關產品不僅能夠滿足人們生活的需要，對整個社會信息化進程的推動作用也不可忽略。

我們基于上海未來伙伴機器人有限公司創新套件設計了一套智能家居控制系統，利用結構部件、連接部件和傳動部件以及傳感器完美得組合在一起，通過能力風暴控制器、單片機系統、無線模塊、GSM模塊等，實現了家居的無線控制、遠程控制、溫控、安防控制等功能，使人們的生活更加便捷、安全、舒適。

2.系統總體設計方案

家居智能的基本目標是，將家庭中各種與信息相關的通信設備、家用電器和家庭安防裝置連接到一個家庭智能化系統上進行集中或者異地的監視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環境的協調。根據智能家居所需要的功能，我們按照與家庭所處位置的遠近，將系統歸納為遠程控制、無線遙控控制和本地集中控制三種控制方式。

遠程控制通過手機發送短信形式進行控制，此方案主要用到GSM模塊和單片機，手機發送指令到GSM模塊的SIM卡，然后根據用戶的指令來控制家電設備或者接收報警信號并向用戶報告。使人們身在外地就可了解家中的各種狀態。

無線控制功能是通過無線發射接收模塊實現近距離控制功能，主要包括對家電的近距離控制和接收報警信號，節省了無線通信不必要的費用，也省去了花在綜合布線上的費用和精力。其主要電路由51單片機模塊電路、無線發射接收電路、能力源控制器、AS-UⅢ智能機器人組成。

“自動+手動”控制包括路燈、太陽能草坪燈、走廊燈控制的自動控制，可節約能源。空調、花園澆水、窗簾是采用“自動+手動”控制，既可以自己通過按鍵控制開關，也可以自動控制。

3.硬件電路設計

3.1 無線控制系統

用戶通過終端控制器發射指令，由接收系統對電飯煲、熱水器、排風扇進行開關控制。用戶通過終端控制器發射相關指令，接收系統對大門、車庫門、房門也可進行開關。采用AT89C51單片機，通過功能按鍵選擇以上的開關控制，由12864液晶顯示器進行顯示相關狀態，同時蜂鳴器起到報警的作用，使用2400bit/s無線模塊實現近距離無線控制。無線終端控制器的框圖如圖1（左圖）所示。接收系統通過解碼實現對家用電器、門等控制。同時門上安裝磁敏傳感器檢測門的位置，使門實現自動開關功能。接收系統的框圖如圖1（右圖）所示。

無線終端器的電路原理圖見圖2所示，電源為5V直流電，12864液晶顯示器中RP1可以調節顯示器的亮度，S1-S6為無線終端控制器的功能選項按鈕，S7為單片機復位按鈕。AY1為蜂鳴器，當單片機20腳輸出低電平時，Q1導通，蜂鳴器開始鳴響。2400bit/S為無線模塊，當接收到無線信號時，單片機進行解碼，并通過12864與蜂鳴器顯示相關數據。

3.2 遠程控制系統

用戶通過手機發送短信，GSM模塊接收到手機的指令，通過單片機進行遠程控制電飯煲、浴室熱水器、浴室換氣扇等的開關?？刂葡到y框圖如圖3所示。

手機發送指令給GSM指定號碼，從而實現遠程控制的功能。指令表見表1。

3.3 “自動+手動”控制

3.3.1 溫控系統

臥室內，用戶可以“手動”設定空調的溫度，使室內的溫度控制在人體舒適度范圍之內，當室內溫度和設定溫度有偏差時，就會“自動”啟動空調開關，并且會自動進行制冷或制熱的選擇。控制框圖如圖4所示。

3.3.2 自動灑水系統

通過傳感器檢測土壤濕度，土壤干燥時啟動灑水系統為花草澆水，當濕度達到一定值時，灑水機停止工作，或人為進行灑水系統的開關?？刂葡到y的框圖如圖5所示。

3.3.3 風力發電系統

當風力達到一定時，風力發電系統自動工作，由存儲裝置儲存電能，供電給用電器。

3.3.4 自動太陽能草坪燈系統

白天，通過屋頂上的4塊太陽能板進行蓄電，晚上，電池給草坪燈進行供電，控制器采用5251專用芯片進行光線檢測、升壓驅動。

3.3.5 燈光控制系統

利用光敏傳感器檢測太陽光，當白天接收到太陽光時，路燈滅。晚上接收不到太陽光時，路燈點亮；利用聲音傳感器檢測走廊聲響，當有人走過發出聲音時，傳感器接收到信號，走廊燈亮，延時10秒后，走廊燈熄滅；利用光敏傳感器檢測環境明亮程度，當早上接收到太陽光時，電機正轉，窗簾打開；晚上光線比較弱時，電機反轉，窗簾關閉，框圖如圖6所示。

3.4 安防系統

本系統設計的安防系統包括防火系統、防盜系統和緊急求救系統?？驁D如圖7所示。

利用溫度傳感器檢測室內溫度，當發生火災時，溫度升高，啟動報警功能，房屋周圍4個LED燈閃爍，喇叭聲音報警，同時滅火系統（噴水）啟動。并通過無線模塊向終端控制器發送一個信號，終端控制器報警以及時提醒房主，同時，GSM模塊也向房主發送短信進行提示。

利用紅外反射、接收裝置安裝在門上，當大門關閉時，如果有人進入，啟動報警，無線控制終端顯示盜賊進入，并報警，提醒房主及時處理，同時，GSM模塊也向房主發送短信。

當別墅內人員（尤其是弱勢群體的老人和小孩），出現緊急情況時，按下呼叫按鈕，啟動緊急呼叫系統，報警器會發出“嗚嗚～”的報警聲，同時GSM模塊也向房主發送短信，表示家中有緊急情況。

4.軟件程序設計

本系統用的軟件主要采用上海未來伙伴機器人有限公司提供的VJC流程圖編程和單片機C語言編程相結合，VJC流程圖編程更加直觀形象，流程圖采用模塊化編程的形式，接近人類自然語言，流程圖程序的形式與標準流程圖完全一致，簡單易學，是學習單片機C語言編程的基礎。編譯好的流程圖下載到能力源控制器，然后進行程序的調試，最后實現其功能。

4.1 走廊燈路燈程序

4.2 風力發電與自動灑水

5.制作和調試

本系統利用上海未來伙伴機器人有限公司創新套件設計了一套智能家居控制系統，將結構部件、連接部件和傳動部件以及傳感器完美得組合在一起，搭建成一套家居系統的框架，再通過能力風暴控制器、單片機系統、無線模塊、GSM模塊等，實現了智能家居控制系統。實物如圖10所示，經過調試，系統都完成了以上功能。

6.總結

本套智能家居控制系統具有以下創新點：

（1）無線控制和遠程控制相結合，既能進行近距離無線遙控控制也能進行遠距離控制。

（2）具有太陽能、風力發電裝置，為晚上草坪燈供電，起到了很好的節能作用。

本套智能家居控制系統通過模擬實物制作和調試，都能達到智能家居的功能，達到預期的效果。在應用到實際家庭中，也能實現這些功能。因此對開發智能家居控制系統有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]潘慶浩，古鵬.智能家居控制系統技術問題的研究與探討[J].計算機工程應用技術，2008（6）.

[2]張周.ZigBee技術研究及其在智能家居中的應用[D].廈門大學碩士學位論文，2007.

篇（6）

1.引言

我國豐富的海洋生物資源和多樣的生態環境類型為我國漁業的發展提供了廣闊的發展空間。但近年來我國水域污染導致海洋生態環境不斷惡化，水域生產力下降；過度捕撈造成漁業資源衰退，近海漁業資源日益衰退。為了提高養魚的質量和擴展養殖高檔魚類的品種，減少對近海海域的污染，發展網箱養殖業成為我國漁業可持續發展發展的重要的途徑之一。

我國自70年代開始發展海水網箱養殖，經過30年的發展，網箱總數量已經超過100萬只。95年開始，國家和地方各級政府在網箱的材料、結構和抗風浪能力等方面進行了一定投入，不少科研機構開展了一些基礎和應用性研究，但與歐美、日本等先進國家相比，將海水網箱養殖作為系統工程來進行開發研究，仍有較大差距，適用于網箱特別是深水網箱養殖的投餌機寥寥無幾。為此，深水網箱養殖用投餌機的研制將填補國內空白，而設計一種自動投料裝置，以減輕人工的勞動強度，節約投料成本，在促進養殖業的發展和海洋環境的保護都具有重大的社會效益。

2.基于GSM技術的深水網箱自動投料系統框架構建

深水網箱養殖具有離岸、水深、海域開闊的優勢，為躲避風浪襲擊，多采用下潛方式，這與傳統的養殖模式相比，在投喂方式、網箱管理等多方面提出了新的挑戰。

基于遠程控制技術的深水網箱自動投料系統主要由主控器和各深水網箱自動投料機兩大部分組成，如圖1所示。主控器和深水網箱自動投料機之間具有雙向通信功能。

主控器具有對各網箱投料機的主控和信息采集功能，能控制各網箱的投料機的啟動、停止和每天投料次數、時間、投料速度的設置，并能收集各網箱實際運行信息的采集，以實時對各網箱進行優化控制。

深水網箱自動投料系統根據主控器設置的命令，定時、定速自動的實現投料，并采集實際運行情況及時告知主控器。

本系統的硬件部分主要包括主控器和自動投料料兩大部分。主控器包括主控單片機系統的設計及主控通信部分的設計等；自動投料機包括投料器機械部分、投料機主控器、投料機通信部分以及投料電機控制器等的。

3.深水網箱自動投料系統的設計

本系統的構建關鍵是主控器與深水網箱自動投料機之間的通信模式的選擇，這包括GSM通信模塊的單片機機二次開發、水下投料的自動實現、投料機械裝置的密封、網箱運行情況和環境的相關信息采集等相關技術。

3.1 投料機的機械設計

深水網箱自動投餌機由餌料倉、氣室、投餌器、控制模塊、密封蓋、密封球、內部消波器、配重環組成。餌料倉用于儲存顆粒餌料，氣室主要為投餌機提供浮力，并提供投餌器布置空間。投餌器位于餌料倉下部，為由直流電機驅動的槳葉式投餌器，轉速可通過位于投機上部的控制模塊中的單片即芯片設定調節。投餌器下端設有密封球，當艙內失壓或進行添加餌料操作時，避免海水對箱內餌料產生影響。投餌機頂部采用橢圓形內托式密封蓋，通過頂部螺桿加緊密封。

3.2 投料機的餌料投放方式

目前網箱投料常采用高壓空氣或水作為動力通過電動振動拋灑方式，但噴灑方式會使餌料粉碎，不利于餌料的利用。另一種是利用電機的轉動帶動槳葉式餌料攪動葉片，在餌料的自重和氣壓作用下，餌料自動向下投放。這種投料方式比較節能省力，不易粉碎餌料餌料利用率高，而且出料的速度可以自動調節，因此采用后種投料方式更加適合。

3.3 餌料裝置遠程控制方案

采用GSM通信的控制方式，它可直接利用GSM通信網絡，無需自建通信網絡。控制距離遠，在只要有GSM信號的任意地方都可以實現遙控。方案所圖2所示。為進一步簡化設計，主控器可直接采用用戶的手機。此方案存在的問題是；若養殖區處于GSM的盲區或信號較弱，控制方案將失效。

為解決上述問題，在網箱處在海區無GSM或CDMA手機通信信號或信號較弱時，采用射頻通信的控制方式進行遙控。方案如圖3所示，通信方便靈活。

3.4 投餌機控制器的硬件設計

投餌控制裝置硬件由通信模塊、含EEPROM的單片機，實時時鐘電路、D/A轉換器、無刷電機控制器、無刷電機、LCD等器件組成，如圖4所示，所有芯片都選用串行芯片。

（1）通信模塊：GSM通信模塊是實現岸上手機主控端與投餌控制裝置之間命令和信息傳送的橋梁。

（2）實時時鐘模塊：選擇使用實時時鐘電路DS1302，是DALLAS公司的一種具有涓細電流充電能力的電路，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。

（3）D/A模塊：為實現直流電機的調速，在單片機控制的自動投料儀中，須把不同轉速對應的數字量轉換成模擬電壓，才能達到自動調速的作用。選用了12位串行的D/A芯片TLV5616.

（4）顯示器模塊：采用LCD顯示器，與傳統的陰極射線管（CRT）相比，LCD占用空間小，低功耗，低輻射，無閃爍，降低視覺疲勞。

3.5 投餌機控制器的主程序的設計

投餌機控制器主要實現的是隨時接收系統主控器發來的設置和控制命令，對此進行譯碼、存儲并按投料機主控器的設置來實時控制投料機的定時、定量的投料或將投料機的環境和運行信息回發給主控器。為此主控器的主程序包括了控制器初始化、通信模塊初始化、對接收來自主控器的命令和數據進行處理（包括對命令和密碼的識別、出錯告知、命令的存取和對各不同命令的執行處理）、對內部實時時鐘的不斷更新。

4.結論

將GSM通信技術應用到網箱投料機的遠程控制系統中，控制可靠實用。基于GSM技術的深水網箱自動料裝置基本上實現深水網箱的水下投料，對每天投料次數、時間、投料量在岸上進行設置；每天投料的定時時間會按潮汐而自動改變，對深水網箱自動投料機實現即時啟停；并可實時采集深水網箱自動投料機的相關信息（如海水溫度，電池電量，實際投料情況等），這些都間接的為養殖戶提高了收入，產生十分可觀的經濟效益。

參考文獻

[1]宋協法.網箱養殖配套設備的設計與試驗研究[D].中國海洋大學博士論文，2006.

[2]郭根喜.深水網箱養殖裝備技術前沿進展[J].中國農業科技導報，2011.

篇（7）

中圖分類號：[TU992.3] 文獻標識碼：A 文章編號：

1、前言

污水處理是一門涉及化學、物理、生物等多門科學的綜合性技術，其工藝機理復雜，操作要求十分嚴格，實現起來難度較高。如果只憑現場人員手動操作，往往操作繁瑣，勞動強度大，處理效果差。加之我國水污染控制水平較低，尤其是工業廢水的污染控制，投入不足，給環境帶來了嚴重的威脅。因此為了改變我國污水處理控制技術的這種落后現狀，進行污水處理自動控制系統的研究，具有非常現實的意義。當前，污水處理控制領域將計算機技術、智能技術、網絡技術等運用到過程中，實現優化控制，已成為研究熱點。

2、自動控制理論的發展

在工業和現代科學技術的飛速發展的同時，控制理論的發展至今已有100多年的歷史。各個領域中的自動控制系統對控制精度、響應速度、系統穩定性與適應能力的要求越來越高，應用范圍也更加廣泛。特別是自20世紀80年代以來，計算機技術的高速發展，推動了控制理論研究的深入發展。

3.各單元的自動控制系統

3.1 格柵自動控制系統

根據水位差測量儀檢測的格柵前后水位差閾值自動控制機械格柵的運行。當機械格柵停止運行的時間超過設定值時，系統轉由時間控制，自動啟動機械格柵。PLC系統還將按軟件程序自動控制柵渣輸送機、機械格柵的順序啟動、運行、停車以及安全聯鎖保護。水位差設定值，格柵的運行時間及格柵運行周期可調。3.2 水泵自動控制

在泵池設超聲波液位儀表，根據水位測量儀測得的泵房水位值自動控制多臺水泵的啟停運行。當泵房水位高至某一設定的水位值時，PLC系統將按軟件程序自動增加水泵的運行臺數；相反，當泵房水位降至某一設定的水位值時，PLC系統將按軟件程序自動減少水泵的運行臺數。同時，系統累積各個水泵的運行時間，自動輪換水泵，保證各水泵累積運行時間基本相等，使其保持最佳運行狀態。當水位降至干運轉水位時，自動控制全部水泵停止運行。在監控管理系統和就地控制系統的操作面板上可以設定水位值。

3.3 沉砂池自動控制

沉砂池的設備自成系統，隨設備所帶的就地控制箱將帶有啟動時序和停止時序，以及安全保護程序，自動控制整套沉砂池設備的運行。PLC系統將采集沉砂池全部設備的運行狀態，上位監控管理計算機也可遠控整套沉砂池設備的啟動/停止。

3.4 分段進水多級AO生物池控制

現有AO或AAO生物池改造采用分段進水多級AO工藝。主要測控內容有：

――各段進水流量檢測、配水閥門/堰門監控，自動控制各段流量，保證多級AO工藝進水流量分配比，實現合理利用各段硝化容量,充分利用原水中碳源進行反硝化, 達到有效降低出水TN, 并降低運行費用。

――厭氧池氧化還原電位監測，各級缺氧池入口溶解氧監測，各級缺氧池混合液濃度監測，攪拌器運行控制。

――各級好氧池溶解氧監測、空氣流量檢測、曝氣量自動控制。由于污水處理廠的實際運行中, 進水負荷實時變化，DO串級控制策略可根據進水負荷實時調整DO的設定值, 有效地消除進水擾動。

――生物池出水硝氮在線檢測，作為甲醇投加的過程控制參數，及時調整外碳源的投加量，保證出水水質并節省碳源。

――生物池出水氨氮在線檢測，根據出水氨氮值及時調整曝氣量滿足和保證出水水質的要求。

――分段進水多級AO工藝對C/N比的敏感性，具體水質、水量的實時變化，使得分段進水工藝的運行和優化有很大的空間。利用在線監測及智能控制技術，根據進水水質、水量對系統進行實時控制, 提高污染物的去除效率, 降低運行成本，并可提高分段進水生物脫氮工藝的可操作性。

3.5 鼓風機房出口壓力控制

通過壓力變送器檢測空氣總管的壓力，根據設定的壓力值控制鼓風機的運轉臺數、調節鼓風機的導葉片角度，從而保證生物池對空氣的需求量。在保證空氣需求量的前提下，盡可能地節省能耗，壓力控制系統和曝氣量調節系統相互關聯，相互影響，最終使生物池的生物處理過程處在最佳狀態。通過監控管理系統和現場控制系統的操作屏，可以設定鼓風機出口的壓力控制值。

3.6 污泥回流量自動調節

回流污泥量的控制采用比例控制以保證污泥混合液濃度在一定的范圍內。根據生物池的進水量、回流污泥濃度控制回流污泥泵（工頻泵）的運轉臺數或變頻泵的轉速，保證生物池微生物的需要量。通過監控管理系統和現場控制系統的操作屏，可以設定回流污泥比例。

3.7 沉淀池排泥控制

沉淀池的排泥可以根據裝在沉淀池內的泥位計來控制刮泥車的運行，指導排泥。排泥有二種控制方式：按泥位計設定值進行自動排泥，按定時實現自動排泥。

3.8 污泥濃縮自動控制

污泥濃縮機系統控制采用時間控制和手動控制。該系統中設備的啟動順序依次為輸送機、濃縮機、加藥泵、進泥泵、污泥切割機，停止順序與之相反。當藥液制備段的溶液罐的液位低，進泥泵的進泥流量低、系統中任何一臺設備發生故障時，系統停止運行。采用污泥流量比例投加絮凝劑，通過監控管理系統和現場控制系統的操作屏，可以設定每天允許的運行次數及每次運行的時間。

3.9 污泥脫水自動控制

污泥脫水過程按污泥脫水系統自身PLC預先編制的程序控制運行。污泥脫水的程序控制采用時間控制和手動控制。系統設計帶有啟動時序和停止時序，以及安全保護程序。在藥液已制備完成的前提下，設備的啟動次序依次為傾斜式輸送機、水平式輸送機、濃縮脫水一體機、加藥泵、進泥泵，停止順序與之相反。上位監控管理計算機可遠程監測污泥脫水系統全部設備的運行狀態和故障報警，但不可遠程控制污泥脫水系統的開停。

3.10 加氯的自動控制

根據進水流量和濁度控制加氯機按比例自動加氯，并根據出水余氯值進一步修正加氯量，使加氯量始終處于最佳值。

3.11 電動閘門的控制

重要的電動閘門，旁邊設置的現場手動操作箱面板上設手動/遠動轉換開關。手動狀態下，由操作箱面板上的按鈕控制閘門的開閉；遠動狀態下，由中控室遙控閘門的開閉。閘門的狀態和工況在中控室的模擬屏上顯示。

4.結束語

污水處理運行過程任務要求重，特性復雜，運行管理難度大，目前水處理行業尚缺乏可靠的實時監測儀器，用傳統的控制方式往往達不到精確的控制要求。先進控制理論實現了過程工藝參數的優化，可以改變污水處理廠人工調節操作處理不及時、效率低的現狀。污水處理的社會意義巨大應用計算機控制技術實現污水處理工藝的半自動全自動控制提高污水處理的技術管理水平合理使用和配置處理設施設備具有非常現實的意義。

參考文獻：

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中圖分類號：U664.9+2 文獻標識碼：A 文章編號：

一、引言

隨著人們生活的提高和科學技術的不斷發展，以前老式水廠人工，半自動的水廠控制系統已經遠遠不能滿足現代企業運行的需要。以多個PLC子站為基礎，利用現代網絡技術，控制技術，圖形顯示技術和冗余技術實現分布集散控制系統可處理污水。

為了使污水能夠達標排放，一些企業（如酒廠、化工廠等）都建有自己的污水處理工程。本文以天津某大型污水廠為例，詳細介紹了可編程序控制器在污水處理中的使用，該工程占地面積約為350M2，污水處理能力為950M3/d。采用循環式活性污泥法工藝（ CASS ），該工藝具有能耗低，管理方便，自動化程度高等優點。為了實現污水工程的全自動運行，電氣上采用了以為核心的控制系統。

二、主要設備控制介紹

污水處理廠為各工藝設備提供了以現場控制箱或者MCC柜為基礎，PLC控制為主導的自動化控制方式。具體控制方式如下所述：

現場手動模式：設備的現場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“就地”方式時，通過現場控制箱或MCC控制柜上的按鈕實現對設備的啟/停、開/關操作。

遙控模式：即遠程手動控制方式。現場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“遠程”方式，操作人員通過控制站操作面板或中控系統操作站的監控畫面用鼠標器或鍵盤選擇“遙控”方式并對設備進行啟/停、開/關操作。

自動模式：現場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“遠程”方式，且操作人員通過控制站操作面板或中控系統操作站的監控畫面用鼠標器或鍵盤將“自動/遙控”設定為“自動”方式時，設備的運行完全由各PLC控制站根據污水處理廠的工況及生產要

求來完成對設備的運行或開/關控制，而不需要人工干預。

控制方式設計為：就地手動控制優先，此基礎上，設置遠程遙控和自動控制?？刂萍墑e由高到低為：現場手動控制、遙控控制、自動控制。

粗,細格柵的控制：粗，細格柵其作用是將進水中較大的懸浮物和飄浮物清除，避免后續進水泵葉輪被堵塞及纏繞。

粗格柵間設置為2臺回轉式固液分離機和1臺皮帶輸送機，粗格柵單臺最大過柵流量為1504L/s，細格柵單臺最大過柵流量為752L/s。2臺粗格柵和2臺細格柵同時工作，事故檢修時1臺工作。格柵運行（開/停）由控制器根據液位差計測得格柵水頭損失，然后與上位機設定值進行比較，當格柵前后水位差達到0.15m，格柵。或采用定時自動控制，每隔30分鐘格柵運行10分鐘，也可由現場控制箱由人工手動操作。

提升泵運行控制以遠程控制為主。在泵房設置了液位計和浮球開關，又有液位計測量泵房的水位，浮球開關對泵進行低水位保護，另外為了達到節能低耗和調節進水流量的目的，該廠的提升泵全部采用變頻器控制。在泵房設立了一臺PLC站，對設備進行控制，保護，與變頻器通訊，數據采樣，遠程數據傳輸等任務。

CASS池分為4組，每組安裝有2個潷水器用于實現出水，每個潷水器由S7-200PLC控制，通過液位來控制出水動作。

脫水機房的設備主要擔負由剩余污泥泵將儲泥池的剩余污泥和污泥絮凝劑按比例混合進行脫水處理的任務，污泥與溶解成一定濃度的絮凝劑混合后，污泥中的固體顆粒被凝聚成絮團，并分離成自由水，然后被輸送到帶式脫水機，經濃縮脫水后形成濾餅后排出。設備的控制是一時序邏輯控制為主，污泥和絮凝劑混合的比例是通過污泥電磁流量計和投藥泵實現。

三、控制系統的軟件配置及功能

1. 控制系統的軟件配置

該系統的上位機監控部分是用Wonderware 公司的InTouch7.0軟件開發完成的InTouch是創建運行在MicrosoftWindows操作系統下的人機界面的工控組態軟件，利用InTouch可以開發出強大而功能齊備的應用程序，以充分利用Microsoft Windows的主要特點如動態數據交換(DDE)對象鏈接與嵌入及圖形界面等。

2. 上位機的監控功能

該廠污水處理生產過程控制系統中所有主要儀表和運行設備以及系統運行狀態等均在人機界面中得到體現，創建的窗口畫面主要有3大類：主畫面、報表和曲線。在畫面上有動態的工藝顯示、實時、歷史的報警記錄窗和曲線記錄窗，以及各種參數設定的彈出窗，主要實現了以下功能：

（1）主畫面能顯示全廠所有設備的運行狀態和測量的各種參數值。主畫面主要包括兩個部分：水處理部分和泥處理部分。部分共有8個監控畫面，泥處理部分共有6個監控畫面，另外還設立5個監控畫面來監控電動機控制中心及總變電站的運行狀況。上述各個畫面中都實時顯示了所有受PLC系統監控的設備的運行狀況與數值，通過利用InTouch的動畫鏈接功能，改變對象或符號的外觀來反映標記名或表達式的變化，如一個泵的符號，當它運行時顯示綠色，當它關閉時顯示紅色，當它故障時閃爍顯示黃色。

（2）共創建了7個報表畫面：包括水處理在線儀表、泥處理在線儀表、報警記錄表、上位機可改變參數表、設備運行時間記錄表、設備運行時間清零表和累計流量報表，可以方便快捷地查看各種儀表測量值、設備故障記錄和設備的各種運行統計數據，并可以通過上位機修改泵房的液位限值、風機頻率、溶解氧限值及判別等待時間等參數。通過報表編輯器，可以實現定期或隨機的相關信息的打印輸出。

(3)利用InTouch 的實時趨勢和歷史趨勢功能，以曲線的形式顯示了進水泵、鼓風機、回流污泥泵、前濃縮污泥泵等主要設備的電流變化和曝氣池溶解氧變化，以便更好地掌握設備的運行狀況，及時發現異常情況，并可記錄各設備的運行時間，運用實時趨勢功能動態地顯示當前時間以前的各設備的電流變化情況，運用歷史趨勢功能動態顯示在當前時間以前1個月內各設備的電流變化情況，同時還創建了全廠進線電壓、電流和功率的顯示曲線。

(5)報警功能

InTouch 的通知系統能通知操作人員有關的過程和系統的情況，當某一設備發生故障時，畫面上出現“報警”字樣，并且代表該設備的圖形將閃爍。在報警記錄中出現故障發生時間、故障設備名稱及報警原因等，因此能及時通知操作人員，以便最快地排除故障，恢復生產運行。

四、結語

污水廠建廠以來，PLC自動控制系統運行平穩、可靠，保證了污水廠的正常運轉，由于是全自動運行，節省了人力及運行費用。

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中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）（03）（c）-0014-02

最近幾十年，科學技術突飛猛進的發展，企業聯盟和虛擬企業也相繼出現，因此對自動控制領域有了更深層次的要求，于是，遠程監控技術這一新的技術誕生了。遠程控制技術就是將Internet技術和現場監測控制結合起來的一種技術，通俗的說就是將現場采集到的信息通過因特網傳輸的控制中心的一種復合型技術。遠程監控技術的出現也在很大程度上解決了很多大型企業的管理和安全問題，一定程度上提高了企業的時效性。本課題是基于Internet網絡的遠程監控技術，由于該系統具有簡單易用、可實現無限互聯、易于再次擴展、覆蓋范圍廣等特點，因此在高新開發技術中具有巨大潛能。

1 遠程監控系統的總體結構

本課題是一種把嵌入式智能體、遠程監控、網絡傳感器等相關技術集于一體的綜合管理系統，在工業裝備的控制和監測中體現的尤為明顯。從組成結構上主要包括監控中心（上位機）、網絡服務器以及現場信息采集終端（CAN節點）。其結構圖如圖1所示。

監控中心（上位機）是由VC++結合數據庫技術編寫，主要功能是監測現場設備，將現場采集到的數據信息通過Internet網絡存儲到數據庫中，并進一步根據需要對向終端發送控制指令。網絡服務器主要的作用是完成以太網和CAN總線之間的協議轉換工作。數據采集終端，即CAN節點的作用是采集現場的數據，并負責將采集到的信息發送到因特網進而發送到上位機，同時響應應來自上位機的控制指令，并完成相應的動作。

本系統的硬件組成上，主要包括：局域網設備、基于CAN/TCP協議的網絡服務器、監控終端以及CAN節點。從軟件的角度本系統主要分為：上位機控制程序、設備的驅動程序、數據采集程序、網絡通信程序、數據庫程序。

2 系統硬件設計

嵌入式系統的硬件主要包括處理器、存儲器和設備三部分，它具有復雜性和多樣性等特點。由于嵌入式開發的對象是具體的應用，并且各個項目實現的硬件環境也具有針對性的特點，所以開發嵌入式必須根據具體的應用環境配置、設計和調試[1]。

核心板主要包括微處理器S3C2410A、隨機存儲器（SDRAM）和FLASH。其中，SDRAM即為操作系統和運行程序的空間，FLASH用來保存移植的操作系統和應用程序的代碼。板包括系統電源、CAN模塊、以太網模塊、JTAG模塊和串口。電源模塊用于輸入5 V電壓，提供3.3 V和1.8 V輸出的直流供電。CAN模塊用來收集和發送CAN總線上傳輸的數據，以太網模塊用來連接互聯網和硬件系統，JTAG和串口用來開發、調試和后期維護嵌入式服務器電路板，這些模塊都是為了滿足后續軟件實現交叉編譯方式而加入的。嵌入式服務器的硬件系統結構圖如圖2所示。

3 系統軟件設計

本課題在設計遠程監控平臺的過程中，涉及到很多步驟，綜合起來主要有五大階段，分別為。

（1）需求分析階段。在該階段中，可以比較準確、及時地了解并分析用戶的某些需求，因此它是遠程監控平臺設計過程中最基礎的階段，同時也是必不可少的。

（2）總體設計階段。通過對前一階段獲取的用戶需求加以綜合、歸納與整理，形成一個與具體系統相獨立的總概念模型，它是整個遠程監控平臺設計的關鍵階段。

（3）各個部分具體實現階段。在該階段中，借助具體的開發語言、工具及運行環境，并依據總體設計的結構達到預期目標，同時建立各部分對應實現的功能，并對應用程序進行多次運行和調試，直到無誤為止。

（4）系統集成階段。這部分的主要工作是是對各部分實現的功能進行系統集成和整體測試，并根據測試所得結果進行相應的修改和完善，修改完畢之后再次試運行。

（5）系統運行與維護階段。再次試運行成功以后，即可進行正式運行操作，整個系統在運行的過程中，很可能會出現一系列錯誤或非錯誤但不完善的問題，必須針對這些問題進行修改和調整將其全部解決。如圖3所示。

在連接創建的過程中，必須與嵌入式服務器的網絡進行連接，只有這樣，這兩者之間才有可能正常通信，如果兩者未建立連接關系，則通信失敗。正確連接之后，下一步的工作是獲取現場設備的運行狀態信息，這樣正確設計接收模塊就顯得尤為重要，使用Socket來接收數據需要下面三個步驟：（1）監聽網絡，同意網絡連接申請（即連接）。（2）獲取用于接收數據的Socket實例以接收遠程主機發送來的控制碼等數據信息。（3）根據遠程主機發送來的控制碼，斷開網絡連接，并將資源進行清除。接收數據流程圖如圖4所示。

4 結語

在課題中，把CAN總線和嵌入式因特網技術結合之后應用到遠程監控系統中，從而使得測控網絡的全分散、全數字化得以實現，此外，它還解決了因特網和現場底層設備的無縫連接問題。在此過程中，遠程監控平臺通過嵌入式服務器對CAN總線上的智能設備進行訪問，記錄其在各個時刻的控制運行狀態和參數，并把所獲得的數據錄入到數據庫中以便于后續訪問和獲取。此外，網絡數據庫還支持智能CAN節點的動態配置與重構。

參考文獻

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中圖分類號： TU855 文獻標識碼： A 文章編號：

一．引言

智能建筑是實現建筑結構優化以及設備、服務、管理來滿足住戶需求的綜合，其目的是給用戶提供一個舒適、安全、高效、便利的人性化建筑環境。智能建筑中的電氣自動化控制技術是搭建智能建筑的基礎和平臺，電氣自動化控制實現了暖通空調、變配電設備、照明設備、排水設備等為建筑服務或提供生活功能的系統集成，是智能建筑中不可缺少的組成部分。從早期建筑中的暖通空調設備自動化控制，伴隨著建筑技術和控制技術的不斷進步，智能建筑中的電氣自動化控制也得到飛速發展。

二．智能建筑中的電氣自動化功用。

1.實現系統設備的自動化控制。

在智能建筑中，由于提高生活舒適度的要求，需要采用大量的電子、電氣設備，如智能開關模塊、傳感器、紅外控制、信號中繼器、對講設備、音樂系統、安防監控系統等組成了建筑的智能化功用。通過實行電氣自動化控制技術，將各個獨立分散運行的單機設備進行集成控制，實現對設備、終端的自動化運行和遠程管理控制，實現了建筑的智能化。同時，對提高建筑設備運行效率、減少設備運行成本、提升住戶舒適度和安全度具有積極意義。

2.實現智能建筑的系統集成。

智能建筑的系統集成是對建筑中各終端設備的遠程管理與控制，通過對終端設備的控制和管理，實現建筑節約費用、節約能源、提高生活水平的目的。智能建筑是建筑技術和計算機技術、網絡技術、通信技術和控制技術的集成，系統集成的目標是為了搭建建筑主體內的智能化管理，通過對建筑自動控制技術、通信技術、綜合布線技術、計算機網絡技術、安全防范技術以及多媒體技術等將相關設備進行整合，通過軟件進行集成，實現建筑智能化的目的。智能建筑的系統集成提升了建筑的智能化水平，實行電氣控制自動化是保證智能建筑系統集成的基礎。

三.電氣自動化控制技術在智能建筑中的應用。

1.智能建筑的系統自動化控制原理。

智能建筑的自動化控制系統是基于現代控制理論的集散型計算機控制系統，又稱之為分布式控制系統（Distributedcontro systems DCS）。其實現原理是采取“分散控制、集中管理”的模式，通過對現場終端設備上的微型計算機控制裝置（即DDC）進行實時檢測和分布控制任務，而設備終端上的微型計算機控制裝置實現對終端設備的控制以及管理，對終端設備進行信號采集，通過傳感器進行信號傳輸，將傳輸信號送至智能設備上，實現對設備的工況管理和自動控制。這樣就避免了計算機集中控制帶來的高危險性，同時也彌補了單機設備管理的局限性。

2.LONWORKS技術的應用。

LONWORKS技術原本是為工廠管理服務的，是以工廠測量和控制機器間的數字通訊為主的現場網絡，通過將通訊的數字化，使得終端多點化成為可能，實現了傳感器、終端設備和控制器之間的特化通訊。由于LONWORKS技術支持分布式網絡控制，同時又是一個開發性的可交互操作的控制技術平臺，其優勢正符合智能建筑的系統需要。在早期的智能建筑中，并沒有控制網絡，其控制系統只是采用電線將氣動控制裝置連接而成，這種控制組成結構簡單，不利于設備擴展。同時由于終端設備廠商所使用的通訊協議互不兼容，導致無法實現系統的整體自動化控制。隨著計算機技術的發展，網絡技術也越來越完善，基于網絡開發的系統LONWORKS技術被逐步應用到智能建筑中。

LONWORKS技術能實現終端設備和智能設備在簡單網絡上可以進行對等的通信，能形成一個低成本、可相互操作的控制系統，便于服務定制、程序編寫、功能擴容。在智能建筑的電氣系統中，采用LONWORKS技術，將照明、保暖、通風、安保等終端設備進行資源整合，通過傳感器控制為單一的開放式網絡，節約了安裝和運營成本。LONWORKS技術中，房間中的多功能傳感器可以將房間的供暖控制器的運行狀態進行改變，根據用戶需要可從待機狀態轉為用戶需要的模式；房間中的光感傳感器對自然光進行檢測，并將檢測到的自然光數據通過網絡傳輸給LONWORKS控制器，控制器根據設置自動進行區域內燈光照度的調節，可在外部陽光充足時，關閉房間內照明燈具，在房間光線較暗時，自動開啟照明燈具，并可以根據用戶的個人愛好或預先設定好的環境模式來調整燈光亮度。

LONWORKS技術中的Honeywell自動化控制系統控制著智能建筑的照明設備以及暖通空調，該系統與住戶的門禁系統、閉路電視監控系統、消防報警系統以及防盜系統進行系統集成，通過對各個工作站通訊和信息綜合，實現對住戶特定生活需要的提供。例如：當智能建筑中的住戶回到家時，樓道上的門禁控制系統輸入安全代碼，系統開始啟動HVAC系統，將照明控制和暖通空調系統調節至用戶離開前的照明度和室溫。而在住戶外出時，輸入代碼后實現對照明系統、空調系統的自動關閉，并將各設備調節至節能狀態。在HVAC系統中，其控制器可根據房主的要求，將臥室和居室的溫度維持在一定理想范圍內，采用PI算法控制的FCU通過與暖氣片的連接實現自動運行，達到對室內溫度、濕度的自動調節、自動控制。

3.基于IP+無線技術的新型電氣控制技術。

在智能建筑的發展中，IP+無線技術是隨著計算機技術和計算機網絡技術的完善而產生的，是計算機網絡技術在智能建筑中的具體應用。通過IP+無線網絡技術，構成了特有的智能家居系統。由于終端設備采用IP管理，傳輸通過無線方式進行，可實現雙向通信，其好處不言而喻，這也是智能建筑的系統控制的發展趨勢。

在計算機網絡時代下，智能建筑的電氣設備不在是單一、獨立運行的終端設備，系統需要采用設備IP綁定，通過無線進行數據和信息傳輸，這就增加了電氣設備的自動化難度。在電氣自動化控制系統中，終端設備要具有智能性，如智能電源轉換器、無線紅外轉發器、智能開關、智能插座、安防報警系統、智能窗簾系統以及網絡攝像機等，并在設備上進行IP分配，通過智能網關和網絡，將數據傳輸至智能主機，智能主機進行實時監控和任務分配，實現對電氣設備的控制和管理。

智能建筑中的智能門鎖、對講可視系統、房間對講系統、照明系統、空調系統、安防系統、音樂系統以及環境監測等都通過WEB控制，用戶即使是在房間外，也能實現對房間內溫度、照明、設備開關的控制，并能對建筑設備的運行狀況、運行報警情況、性能參數等等進行了解。

四.智能建筑中的電氣自動化控制發展趨勢。

傳統的智能建筑需要實現電氣自動化，一般僅僅是采取電線連接設備的單一模式，在發展中受到較大制約。未來的建筑電氣自動化控制將注重終端的集約化，將終端功能進行集中，體積減小，降低耗電，在此基礎上，形成電氣設備的模塊化，增加其拓展性。同時電氣設備的無線化必是大勢所趨，通過無線化接入，提高了設備可移動性和可擴展性，同時簡化了施工，避免造成建筑墻面損傷。

五．結束語。

智能建筑的電氣控制自動化是提升住戶生活水平的必要因素，其技術應用越來越廣，這對提高智能建筑的功能具有積極作用。電氣的自動化控制，實現了終端設備的遠程控制和管理，提高了住戶的生活水平和質量。

參考文獻

[1] 陳裕家 淺談電氣自動化控制在智能建筑中的應用 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》2012年4期

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智能家居是現代社會最熱門的話題之一，它的目標是通過網絡等信息通信技術手段實現對家居電器等的智能控制，使其能夠按照人們的設定工作運行，而不論距離的遠近。智能化與遠程控制是智能家居的兩大特點。目前，已經有越來越多的機構和個人開始了對智能家居的研究。

1. 智能家居的概念

智能家居（Smart Home）是以家為平臺，兼備建筑、自動化，智能化于一體的高效、舒適、安全、便利的家居環境。家居智能化技術起源于美國，最具代表性的是X-10技術，通過X-10通信協議，網絡系統中的各個設備便可實現資源的共享。因其布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應用。至今，X-10技術產品的銷售已超過兩億個，僅在美國一個國家，便有超過600萬個家庭在使用。自動化的智能家居不再是一幢被動的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節能。

隨著網絡技術的發展，特別是無線網絡的發展，網絡化智能家居系統可提供遙控、家電（空調，熱水器等）控制、照明控制、室內外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和安全。

2. 智能家居中的總線技術

要實現家居的智能化，就必須實現家居的網絡化，使家居內的大部分電器設備能夠通過一定的方式連入網絡，從而實現這些設備的遠程控制和自動控制。家居電器的上網實質是網絡最后接入的1公里之內的問題，此類問題要求網絡可靠性高、信心量少，多個設備之間的互操作性強。就智能家居而言，如何把結構和性能不一的電器設備接入網絡，如何能夠實現這些設備的相互通信是在構建智能家居時主要考慮的問題，所以說，智能家居的關鍵技術其實就是網關技術和總線技術。文章主要討論的是其中的總線技術。

總線技術在智能家居行業當中，目前可以算是應用最為廣泛的一種技術手段。在總線技術下生成的智能家居系統，最大的特點是具有可擴展性，工程安裝也不是很復雜。由于科學技術的不斷發展，新生成許多總線協議下的智能家居系統的價格也不是很高，目前市場的銷售情況也很不錯。

智能家居中的現場總線控制系統通過系統總線來實現家居燈光、電器及報警系統的聯網以及信號傳輸，采用分散型現場控制技術，控制網絡內各功能模塊只需要就近接入總線 即可，布線比較方便。一般來說，現場總線類產品都支持任意拓撲結構的布線方式，即支持星型與環狀結構走線方式。燈光回路、插座回路等強電的布線與傳統的布線方式完全一致。"一燈多控"，在家庭應用比較普遍，以往一般采用"雙聯"、"四聯"開關來實現，走線復雜而且布線成本高。若通過總線方式控制，則完全不需要增加額外布線。是一種全分布式智能控制網絡技術，其產品模塊具有雙向通信能力，以及互操作性和互換性，其控制部件都可以編程。典型的總線技術采用雙絞線總線結構，各網絡節點可以從總線上獲得供電（24V/DC），亦通過同一總線實現節點間無極性、無拓撲邏輯限制的互連和通信，最高的信號傳輸速率和系統容量則分別為10KBPS和4G，完全能夠滿足現代智能家居的需要。

3. 主要的總線技術比較

目前，國際上家庭總線的標準主要有以下幾種：前述的X-10，日本的家庭總線(Home Bus)，歐洲標準安裝總線(EIB)和BatiBus，美國Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。其中，最受業界關注，應用最廣的是X-10、LonWorks和消費總線（CEBus）這三種。

3.1 X-10技術

X-10技術是世界上最早出現的，也是最簡單的智能家庭網絡系統，它的出現標志著家居智能化技術的成熟。在智能家居20多年發展過程中，X-10技術得到了極大的應用。它在美國的發展已經25年的歷史了，到目前為止美國的X-10用戶已經達到1000萬以上，X-10控制規格已成為當今美國家庭自動化控制規格的主要領導者。歐洲版的X-10發展也相當迅速并得到普及，漸漸的，這一技術開始進入亞洲?？梢哉f，X-10是二十世紀最具代表性的家庭智能自動化產品。

X-10采用電力線作為其網絡通信介質，系統中的各個設備直接掛在電力線上就可以相互通信，X-10技術基于X-10協議，由發射器發出X-10控制信號，通過現有電力線網轉輸X-10信號到接收器，然后由接收器再對各燈具、用電器等用電設備進行控制。

但X-10采用的是電力線通信方式，容易受到干擾，系統的抗干擾性能比較差，且尋址空間小，對模擬量支持不夠，只能提供非常有限的功能。如果只要求這些有限功能，使用X-10可能是很合算的，但在需求日益豐富的今天，X-10有逐漸被取代的趨勢。

3.2 LonWorks

LonWorks是美國Echelon公司于1991年推出的，LonWorks技術為設計、創建、安裝和維護設備網絡方面的許多問題提供解決方案：網絡的大小可以是兩個到32385個設備，并且可以適用于任何場合。LonWorks提供從收發器到協議到軟件API的一個完整的、端到端的控制網絡解決方案。

LonWorks網絡中設備的通信是采用一種稱為LonTalk的網絡標準語言實現的。LonTalk協議由各種允許網絡上不同設備彼此間智能通信的底層協議組成。LonTalk協議提供一整套通信服務，這使得設備中的應用程序能夠在網絡上同其他設備發送和接收報文而無需知道網絡的拓撲結構或者網絡的名稱、地址，或其他設備的功能。LonWorks協議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優先級發送，以提供規定受限制的事務處理次數。對網絡管理服務的支持使得遠程網絡管理工具能夠通過網絡和其他設備相互作用，這包括網絡地址和參數的重新配置、下載應用程序、報告網絡問題和啟動/停止/復位設備的應用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線，雙絞線，無線（RF），紅外（IR），同軸電纜和光纖。

LonWorks也有其弱點，主要是價格太高，光電開關的體積太大，對此，Echelon公司開發了一個智能型收發器－－PL3120芯片組，其中整合了Echelon公司的PLT－22電力線實體層和8位的Neuron芯片核心，這使得LonWorks被越來越多的高級建筑所采用。

3.3 CEBus

消費總線（CEBus）起源于1984年美國電氣工業協會的消費電器小組制定的家電互聯的規范，1992年，它被正式命名為CEBus規范(EIA600)。消費總線出現后，迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等國際著名公司的支持，在智能住宅和住宅自動化領域具有舉足輕重的影響。

消費電子總線網絡拓撲結構可以是總線型、星型、樹型或混合型。總線中的每個節點的地位是平等的，不需要一個主控設備。對于多節點競爭訪問網絡資源的解決方法是采用沖突檢測和沖突解決，網絡中各節點的控制關系通過綁定來實現，從而使整個家庭中的電器系統能成為一個智能的整體。

參照ISO的網絡協議建議書，消費電子總線可劃分為物理層、數據鏈路層、網絡層和應用層。CEBus在應用層定義了一種面向對象的、嚴格的設備描述語言CAL（Common Application Language），簡稱公共應用語言，其內容涵蓋了家庭中可能擁有的家電。公共應用語言采用了面向對象的方法，把任意一個家電設備按照功能分解成幾個預定義的對象模型。在面向對象的編程語言中，一個對象由數據和操作這些數據的函數組成。在消費總線中，這些對象也由數據（稱為實例變量）和操作（稱為方法）組成，不同的設備可以采用相同的對象，用相同的方法操作，但是控制結果隨設備的不同而有不同的意義。

CEBus以其簡便的協議、日臻完善的技術正日益成為消費電子設備互操作的企業標準，CEBus通訊的低層功能已實現了芯片化，所以接入設備比較便宜。目前，市場上此類芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。隨著載波通訊技術的進一步成熟，CEBus將在儀器儀表、家庭自動化、智能樓宇建設、智能小區建設以及工業廠區建設中得到更為廣泛的應用。但由于CEBus接口技術比較復雜，價錢非常昂貴，因此CEBus在中國的應用也不多見。

4. 小結

隨著信息技術的高速發展，智能家居技術越來越受到人們的關注，是現代網絡技術研究的重點之一，而利用總線技術來實現智能家居又是智能家居技術發展的重要方向。文章中介紹的幾種主流總線技術都有各自的特點，就本項目而言，LonWorks網絡是一個不錯的選擇，是我們以后研究的重點方向之一。