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時間：2023-04-01 10:30:34
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一、國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概況
目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等多學科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡化基礎上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。
二、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢
（一）性能發(fā)展方向
（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。（3）工藝復合性和多軸化。以減少工序、輔助時間為主要目的的一種復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達24軸。（4）實時智能化。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為。
（二）功能發(fā)展方向
（1）用戶界面圖形化。用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。（2）科學計算可視化?？茖W計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。（3）多媒體技術(shù)應用。多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領域，應用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應用價值。
（三）體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀顯示技術(shù)的主流。應用先進封裝和互連技術(shù)，將半導體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。（2）模塊化。硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。（3）網(wǎng)絡化。機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。（4）通用型開放式閉環(huán)控制模式。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡化。
三、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)
當前開發(fā)研究適應于復雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系。
參考文獻
長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，cnc只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過cad/cam及自動編程系統(tǒng)進行編制。cad/cam和cnc之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中cnc只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正cad/cam中的設定量，因而影響cnc的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)cnc系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了cnc向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。
2 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢
2.1 性能發(fā)展方向
(1)高速高精高效化 速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標。由于采用了高速cpu芯片、risc芯片、多cpu控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化 包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
(3)工藝復合性和多軸化 以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達24軸。
(4)實時智能化 早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務，以確保任務在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應的、更現(xiàn)實的領域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領域。在數(shù)控技術(shù)領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m應調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。
2.2 功能發(fā)展方向
(1)用戶界面圖形化 用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前internet、虛擬現(xiàn)實、科學計算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。
(2)科學計算可視化 科學計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領域，可視化技術(shù)可用于cad/cam，如自動編程設計、參數(shù)自動設定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
(3)插補和補償方式多樣化 多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2d+2螺旋插補、nano插補、nurbs插補(非均勻有理b樣條插補)、樣條插補(a、b、c樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?/p>
(4)內(nèi)裝高性能plc 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能plc控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準plc用戶程序?qū)嵗?，用戶可在標準plc用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。
(5)多媒體技術(shù)應用 多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領域，應用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應用價值。
2.3 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
(1)集成化 采用高度集成化cpu、risc芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐穎pga、epld、cpld以及專用集成電路asic芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應用fpd平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和crt抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀顯示技術(shù)的主流。應用先進封裝和互連技術(shù)，將半導體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。
(2)模塊化 硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如cpu、存儲器、位置伺服、plc、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
(3)網(wǎng)絡化 機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。
(4
)通用型開放式閉環(huán)控制模式 采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)、cad/cam、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡化。
3 智能化新一代pcnc數(shù)控系統(tǒng)
當前開發(fā)研究適應于復雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代pcnc數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。
智能化新一代pcnc數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、cad/cam、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系。
作者單位：張?。ū本┦袞|直門外望京路4號，北京機床研究所數(shù)控工程中心，郵編：100102）
魏紅根（北京機床研究所）
【分類號】：TP273.5；TH-39
隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，機電一體化技術(shù)越來越成熟，同時推動了機電一體化技術(shù)的廣泛應用，在我國各個行業(yè)的生產(chǎn)和工藝過程中都應用到了機電一體化技術(shù)，提高了生產(chǎn)效率，改變了人們的生活。在科學技術(shù)競爭激烈的今天，智能控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應用改變了傳統(tǒng)機電系統(tǒng)的成本高、效率低的工作模式，極大地提高了機電一體化系統(tǒng)的工作效率，推動了機電一體化系統(tǒng)不斷進步和發(fā)展。
一、智能控制技術(shù)的主要特點和控制理論
在科學技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，智能控制技術(shù)對于我們來講已經(jīng)不陌生，它被廣泛地應用在了我們生活中各個方面。智能控制技術(shù)就是一種可以在無人操作和干預的情況下，通過智能軟件驅(qū)動和運行智能機械設備，實現(xiàn)控制命令的一種自動控制智能技術(shù)。智能控制技術(shù)是計算機技術(shù)的重要發(fā)展和應用。傳統(tǒng)的智能控制技術(shù)只能應用在機電一體化系統(tǒng)的最底層，在工作時需要人工的干預和操作。智能控制技術(shù)綜合了多個學科的高新技術(shù)，充分實現(xiàn)了在各個領域的智能化。
智能控制技術(shù)的主要特點：
（1）智能控制技術(shù)應用在系統(tǒng)的高層控制單元，并不是簡單的機械工作。
（2）智能控制設備具有較好的非線性特性，功能更加全面。
（3）智能控制設備可以根據(jù)不同系統(tǒng)的需要改變結(jié)構(gòu)，適應整個系統(tǒng)的運行。
（4）智能控制設備具有自我尋優(yōu)的特點。
（5）智能控制技術(shù)具有很強的組織控制功能和學習功能，可以滿足不同領域多樣化、多功能化的需要。
（6）智能控制技術(shù)是一個新型的控制領域，具有很大的發(fā)展空間和潛力。
智能控制技術(shù)是一門涉及多個領域的新興學科，以計算機科學技術(shù)、自動控制技術(shù)、人工智能理論為基礎，形成了智能控制技術(shù)的控制理論，主要包括了模糊控制理論、智能集成控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡控制理論、智能自動控制理論、混沌控制理論、遺傳算法等，通過這幾種智能控制理論的融合，形成了智能控制技術(shù)的主要理論和方法。
二、智能控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)的主要區(qū)別
1、智能控制技術(shù)是傳統(tǒng)控制技術(shù)的高級階段
傳統(tǒng)控制技術(shù)是主要應用在各個領域生產(chǎn)工業(yè)的地層，主要完成一些簡單的重復性機械工作，主要實現(xiàn)能夠代替人力的功能。智能控制技術(shù)在傳統(tǒng)控制技術(shù)的基礎上，利用計算機，實現(xiàn)了智能化。智能控制技術(shù)的結(jié)構(gòu)更加開放、多變，具有很強的組織控制能力、綜合處理信息能力和學習能力。
2、智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)在控制對象和任務目標方面都有很大不同
智能控制技術(shù)的主要控制對象是高級的計算機系統(tǒng)，通過復雜的程序系統(tǒng)，以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的非線性、不確定性、多功能的智能化控制命令為主要任務目標。傳統(tǒng)控制技術(shù)的控制對象比較單一，通常只適用于線性、確定性的控制對象。
3、智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)的設計重點不同
智能控制技術(shù)的設計重點主要在于對不同控制對象和任務目標的數(shù)學模型進行識別、描述，通過數(shù)據(jù)庫和程序代碼，完成控制命令，實現(xiàn)任務目標。傳統(tǒng)的控制技術(shù)主要運用了動力學方程和運動學方程等數(shù)學函數(shù)，來操作控制對象，實現(xiàn)單一的目標任務。智能控制技術(shù)可以實現(xiàn)混合控制，可以通過廣義的數(shù)學模型，進行混合的數(shù)學控制過程，利用開閉環(huán)結(jié)構(gòu)，通過定性定量的決策和控制，最終實現(xiàn)多模型、多狀態(tài)的控制方式。
4、智能控制技術(shù)和傳統(tǒng)控制技術(shù)的學習方式不同
智能控制技術(shù)主要是通過結(jié)合專業(yè)人士的成功經(jīng)驗，不斷地學習和改進來獲取知識。傳統(tǒng)控制技術(shù)主要是利用各種方程式、定律和原理來獲取知識。智能控制技術(shù)擁有模仿人的智能化功能，對于控制決策、控制對象的狀態(tài)和控制環(huán)境的知識，可以綜合運用，傳統(tǒng)控制技術(shù)只能根據(jù)單一的控制命令來完成簡單的控制任務。
三、智能控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應用
1、智能控制技術(shù)在數(shù)控領域的應用
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控行業(yè)間的競爭日益激烈，要求數(shù)控系統(tǒng)不僅僅要有較高的穩(wěn)定性、可靠性、安全性和高精度性，而且要實現(xiàn)多樣化的智能功能，因此智能控制技術(shù)在數(shù)控領域得到了廣泛的應用。智能化的數(shù)控系統(tǒng)具有綜合處理信息、擴展模擬處理智能知識、智能決策、感應控制環(huán)境的功能，在數(shù)控領域中可以通過數(shù)據(jù)庫、程序代碼，通訊網(wǎng)絡等途徑，實現(xiàn)自我學習、自我組織、自我控制、自我適應、自我修復、自我識別等功能。數(shù)控領域中很多的控制對象和控制任務沒有明確的數(shù)學模型，也不能很好地建立數(shù)學模型，使用傳統(tǒng)的控制技術(shù)無法實現(xiàn)任務目標，把智能技術(shù)應用在數(shù)控領域就可以很好地解決這個問題，實現(xiàn)任務目標，很好地實現(xiàn)控制效果。
在數(shù)控領域中運用智能控制技術(shù)的模糊控制理論，對于一些信息比較模糊的控制任務有著顯著的效果，通過模糊控制理論進行優(yōu)化控制數(shù)控系統(tǒng)的加工過程，并且可以用于診斷數(shù)控機床的運行故障，保證數(shù)控系統(tǒng)的運行安全。另外，智能控制技術(shù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)對于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中插補運算和故障診斷有著重要的作用，可以利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡的適應性神經(jīng)元調(diào)節(jié)控制數(shù)控系統(tǒng)中開環(huán)閉環(huán)的結(jié)構(gòu)增益。數(shù)控系統(tǒng)中的插補運算是整個數(shù)控系統(tǒng)的核心模塊，它可以根據(jù)生產(chǎn)零件的加工起點和終點、形狀、速度等狀態(tài)信息，在加工起點和終點之間的位置插補一些中間點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)點的密集化處理。
2、智能控制技術(shù)在機器人領域的應用
機器人通常要實現(xiàn)時變、強耦合和非線性的動力學特性，具有多方面的傳感器信息，多種變量的控制系統(tǒng)參數(shù)，實現(xiàn)多樣化、智能化的控制任務，這些要求都使得智能控制技術(shù)在機器人領域得到了廣泛的應用。智能控制技術(shù)在機器人領域的各個方面都有重要的應用，例如機器人在行走過程中視覺傳感器信息處理、自主障礙控制，行走的路徑規(guī)劃，行走軌跡的定位跟蹤，機器人的行為動作狀態(tài)，動作姿勢控制等。通過智能控制技術(shù)實現(xiàn)機器人的自我學習、自我調(diào)整、自我適應的功能。
例如，機器人在碼垛時對于智能控制技術(shù)的應用。機器人碼垛作業(yè)，是由機器人、機器人夾具、標準箱輸送設備對標準箱姿態(tài)的預處理，三者共同協(xié)調(diào)完成的作業(yè)。三者的工作節(jié)拍必須一致，避免任何一種工序出現(xiàn)等待，才能保證碼垛作業(yè)按設計有效的進行，達到設定的碼垛速度，機器人碼垛作業(yè)流程圖如圖4所示。
由分揀系統(tǒng)分揀出的標準箱按種類分別送至1、2、3三個取件通道，每個通道為一種種類。通道末端設置標準箱姿態(tài)預處理抓取工位，當抓取工位標準箱姿態(tài)已處理如圖1、圖2、圖3所示時，給出姿態(tài)完成信號；同時控制系統(tǒng)接到碼垛工位空托盤到位完成信號。接到兩個完成信號后，控制系統(tǒng)啟動碼垛機器人到達1、2、3號抓取工位并啟動夾具抓取標準箱，當真空檢測達到預定值，控制系統(tǒng)給出機器人碼垛運動信號，機器人將抓取的標準箱，按規(guī)定的垛型分別碼垛至723、718、715碼垛工位的托盤上。運動中真空檢測一直在監(jiān)視夾具真空度，保證牢固抓取標準箱。標準箱碼垛完成后，機器人返回零位待機狀態(tài)。機器人抓取標準箱碼垛運行中，若夾具真空度下降至低于高速運行設定值，機器人減速運行；若真空度下降至低于低速運行設定值，機器人運動停止并保持停止狀態(tài)，防止掉箱。同時控制系統(tǒng)發(fā)出報警，人工進行干預后，復位后機器人回到待機工位，等待指令。
3、智能控制技術(shù)在交流伺服系統(tǒng)中的應用
在機電一體化系統(tǒng)中，交流伺服系統(tǒng)是一個重要的組成部分。交流伺服系統(tǒng)主要實現(xiàn)信號處理后轉(zhuǎn)換成機械設備的動作，對于整個機電一體化系統(tǒng)的控制質(zhì)量、控制效果和控制功能有著重要的影響。交流伺服系統(tǒng)是一個復雜的運行系統(tǒng)，對于交直流電動機有著時變參數(shù)和負載擾動的特點，并且控制對象非線性、不確定，因此不能得到交流伺服系統(tǒng)的精確數(shù)學模型，這時將智能控制技術(shù)應用到交流伺服系統(tǒng)中，結(jié)合交流伺服理論，實現(xiàn)了交流伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠的運行，提高了系統(tǒng)各方面的性能指標。
通過運用智能控制技術(shù)的模糊控制算法，大大提高了交流伺服系統(tǒng)的響應速度，提高系統(tǒng)的靈敏度和性能，并且保證了系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力，實現(xiàn)了交流伺服系統(tǒng)的自我學習、自我控制和自我調(diào)整。
結(jié)束語：
智能控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用，隨著智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，一定會推動著機電一體化系統(tǒng)朝著高度智能化和功能化的方面不斷發(fā)展，為我國各個領域的經(jīng)濟科學發(fā)展發(fā)揮更大的作用。
參考文獻：
奇勝家居智能化系統(tǒng)是通過對C-Bus智能控制系統(tǒng)、安防控制系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡技術(shù)等的結(jié)合，在家居中實現(xiàn)如下控制功能：
1.燈光控制
2.家電控制（電動窗簾、空調(diào)、AV設備等）
3.綜合安防
并可以將上述控制集成起來，通過以下一些操作設備進行控制，如：
1.C-Bus控制面板
2.有線觸摸屏
3.無線觸摸屏
4.電話
5.網(wǎng)絡
我們先來簡單介紹一下各種控制所能實現(xiàn)的功能：
1.燈光控制：利用C-Bus智能控制系統(tǒng)，不僅能和普通照明控制一樣對燈光進行開關(guān)、調(diào)光，而且還能實現(xiàn)定時、總開關(guān)、場景預設以及遙控等功能。運用紅外線傳感器和亮度傳感器能控制燈光自動開關(guān)、調(diào)節(jié)亮度。
2.家電控制：將家中的電動窗簾、空調(diào)和家庭影視等家電設備控制都集成起來，統(tǒng)一通過墻面上的C-Bus控制面板控制，不再在墻上安裝五花八門、各式各樣的面板?；蚴峭ㄟ^無線觸摸屏、電話、網(wǎng)絡在家里家外遙控，屏棄一切遙控器。而且無線觸摸屏比遙控器更直觀、操作更簡便，充分做到了實用、易用、人性化。
3.綜合安防：當有人非法闖入住宅或發(fā)生火災、煤氣泄漏等緊急情況、家人按動緊急報警按鍵時，家居智能化系統(tǒng)將發(fā)出聲光報警，并可根據(jù)報警類別，自動向戶主的手機或小區(qū)監(jiān)控中心、119、110等報警，連續(xù)撥號直至確認該信息被收到，同時報警電話會用語音提示功能告知報警所在區(qū)域及類別。
4.攝像監(jiān)視：在兒童房或家中主要通道設置攝像探頭，起到保護兒童安全和防盜等作用。
5.邏輯功能：奇勝家居智能化系統(tǒng)同時具有邏輯判斷的能力，從而實現(xiàn)家居電器的智能化控制，如系統(tǒng)根據(jù)土壤濕度探針和風速計的反饋，控制花園的澆灌裝置在土壤變干燥，而風速低于設定值時啟動，給草坪澆灌。在處理安防報警時，系統(tǒng)根據(jù)各個防區(qū)在時間和空間位置之間的關(guān)系，自動進行邏輯判斷以刪除誤報警。這些功能的設置就像家里多了個聰明的“管家”，將您的家照顧得妥妥當當。
奇勝家居智能化系統(tǒng)可以簡單快捷地實現(xiàn)上面這些功能，那我們又通過何種方式向這個“管家”發(fā)號施令呢？
1.C-Bus控制面板：代替原有燈光、窗簾、空調(diào)等電器的墻面開關(guān)，它通過編程可以控制家居智能化系統(tǒng)所控制的所有電器?？刂泼姘宓拿總€按鍵上有LED燈，能顯示電器的開關(guān)狀況，且每個鍵通過軟件可設置出多種功能：開關(guān)、調(diào)光、定時、場景設置或家電總開關(guān)等。比如我們設置一個按鍵為“看電視”的場景，只需按這個按鍵，電視打開，燈光調(diào)至適合于看電視的效果、窗簾自動關(guān)閉，同時音響功放打開，原來需要四個操作步驟才能做到的事，現(xiàn)在只需一個動作就解決了。您只要按鍵一下，剩下的都由系統(tǒng)來執(zhí)行。
2.有線觸摸屏：不僅具有C-Bus控制面板的功能，而且通過圖文界面，主人能更直觀的控制電器并了解它們的工作狀態(tài)。如置于主人的床頭，臨睡前，不用挨個房間查看燈、窗簾等是否關(guān)閉，在觸摸屏的界面上一目了然。
3.無線觸摸屏：無線觸摸屏比有線屏更進一層，就像是一個家庭控制中心，同時代替了所有的遙控器，燈光、窗簾、家電及安防等設備都可通過無線觸摸屏控制，而且通過此觸摸屏還能無線上網(wǎng)，收發(fā)E-mail。攝像探頭和可視對講的畫面也能在觸摸屏上顯示。當主人在客廳看電視時，茶幾上放置的觸摸屏不僅可以遙控電視、音響，還能觀察到孩子在其它房間里的活動情況。當有客人來訪時，還能顯示出來訪者的畫面，不必起身離座，在觸摸屏上即可將戶門打開。
4.電話：只要給家中撥打一個電話，奇勝家居智能化系統(tǒng)就能告知您家中電器設備的開關(guān)狀態(tài)，您也能通過電話控制家中的電器設備，選擇家居智能化系統(tǒng)的工作模式，并能接收系統(tǒng)發(fā)出的帶語音提示性質(zhì)的報警。
5.網(wǎng)絡：通過Internet訪問您的個人主頁，您就像坐在家中一樣，遙控著聰明的“管家”，哪怕是遠在千里之外，也一切盡在輕松掌握之中。您能開關(guān)電器，知道家里的窗簾是否關(guān)閉，從攝像探頭傳來的畫面上查看家中是否有不速之客。
那么我們又是如何通過奇勝的C-Bus智能控制系統(tǒng)、Minder家居安防系統(tǒng)及無線網(wǎng)絡技術(shù)來實現(xiàn)上述功能的呢？
首先我們來了解一下C-Bus智能控制系統(tǒng)，它是一種總線型的系統(tǒng)，所有元件只需通過五類雙絞線為介質(zhì)的總線按自由拓撲（干線型、星型、混合型等，但不接受環(huán)型）形式聯(lián)接，就組成了一套C-Bus控制系統(tǒng)。C-Bus元件均內(nèi)置微處理器和存儲單元，每個元件在網(wǎng)絡中均有惟一的地址碼以供識別。我們可以對每個元件進行編程，將控制參數(shù)分散存儲在各元件的芯片中。通過輸出元件控制各回路負載。輸入單元通過群組地址和輸出組件建立對應聯(lián)系。當有輸入操作時，輸入單元將其轉(zhuǎn)變?yōu)镃-Bus信號在C-Bus系統(tǒng)總線上以載波的形式向整個總線廣播，所有的輸出單元接收并做出判斷，控制相對應的回路動作。
C-Bus系統(tǒng)中包含了三類元件：系統(tǒng)元件、輸出元件、輸入元件。
1.系統(tǒng)元件：主要是各種接口，如計算機接口將C-Bus信號轉(zhuǎn)換成計算機RS232端口信號；網(wǎng)絡接口將C-Bus信號轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡的TCP/IP信號；電話接口將C-Bus系統(tǒng)與市電網(wǎng)聯(lián)接，實現(xiàn)電話遠程遙控。
2.輸出元件：有開關(guān)輸出、調(diào)光輸出、模擬量輸出和紅外線輸出，開關(guān)輸出可以控制燈或窗簾等家電開關(guān)；調(diào)光輸出用于控制燈光調(diào)光；模擬量輸出不僅可以控制熒光燈類燈光調(diào)光，而且可以用于某些電器的模糊控制，如百頁窗的開啟角度等；紅外線輸出可以通過專用的紅外線學習器將所需控制電器的遙控器紅外線代碼學出后，存入紅外線輸出元件中，從而實現(xiàn)紅外遙控控制家電。
3.輸入元件：有C-Bus控制面板、有線觸摸屏和紅外探測器、亮度傳感器等。C-Bus控制面板按按鍵數(shù)量分為兩鍵、四鍵和八鍵面板，可接受紅外遙控功能，控制面板上的每個按鍵均可通過編程實現(xiàn)對燈光調(diào)光開關(guān)控制、窗簾開關(guān)控制、空調(diào)電視等的開關(guān)調(diào)溫調(diào)臺控制，還能設定場景效果。如將在主臥室的一個按鍵設為睡覺場景，主人按了這個按鍵后，燈光緩慢關(guān)滅、窗簾關(guān)閉、空調(diào)調(diào)節(jié)至睡眠狀態(tài)?？刂泼姘宓拿總€按鍵都有十幾種功能備選，其中在場景功能的編程中，我們可以用一個按鍵控制多個家電和多個燈光回路，定義好每個燈光回路或家電的狀態(tài)之后，我們再按壓此按鍵時，其所控制的燈光及家電將自動進入所設的狀態(tài)，這就實現(xiàn)了我們所要求的場景控制。
有線觸摸屏的功能及編程方式類似于控制面板，但在控制界面上更為人性化、更為友好。我們在控制頁面上可以編輯各種圖形或文字說明，還可粘貼上所控制區(qū)域的平面圖，并將燈與電器的圖例放置在相應位置。這樣我們不僅能通過點擊觸摸屏上的圖例對燈和各種電器實現(xiàn)控制，而且還能根據(jù)圖例知道它們的狀態(tài)，如燈光調(diào)節(jié)到了百分之多少等。
紅外探測器、亮度傳感器用于實現(xiàn)“人來開燈，人走關(guān)燈”和根據(jù)環(huán)境亮度調(diào)節(jié)燈光。
了解了智能控制系統(tǒng)，讓我們再來看看Minder家居安防系統(tǒng)，它包括安防主機、控制鍵盤、擴展模塊及各種安防探頭。我們將安防探頭按防區(qū)分別接入主機的輸入端子，將聲光報警器接入主機的輸出端子，再將控制鍵盤用五類雙絞線與主機聯(lián)接就組成了一套安防系統(tǒng)，通過控制鍵盤進行設防和撤防。在發(fā)生報警后，系統(tǒng)不光能發(fā)出聲光報警，而且能自動根據(jù)報警類型撥打不同的報警電話，如發(fā)生了非法闖入，系統(tǒng)在給主人撥打電話的同時還能給110匪警臺撥打電話。我們可以通過編程給每一個防區(qū)設置不同的報警級別，并建立各區(qū)在時間和空間上相互配合的邏輯，以刪除誤報警。
Minder家居安防主機具有很強的邏輯編程功能，且其輸入端子不僅能接入干接點信號，而且能接入各種模擬信號，如我們可以將土壤濕度探測器、風速探測器等與Minder主機聯(lián)接，主機就能根據(jù)我們預先設置的邏輯關(guān)系判斷是否需要給花園的草坪灌溉。Minder主機還能直接通過C-Bus總線與C-Bus控制系統(tǒng)聯(lián)接，使之成為C-Bus系統(tǒng)的一員，從而實現(xiàn)兩者的聯(lián)動控制，如當發(fā)生報警，Minder主機可以控制所有的燈光點亮；我們也可以在離家時，按C-Bus控制面板上的“離家場景”按鍵，此時不僅所有的燈光窗簾關(guān)閉，同時安防系統(tǒng)也進行了設防。
通過上面對產(chǎn)品的介紹，我們了解了奇勝家居智能化系統(tǒng)主要組成部分的基本原理及功能，接下來我們來介紹一下整個系統(tǒng)是如何搭構(gòu)的。
如圖，根據(jù)需要在控制箱內(nèi)安裝C-Bus輸出元件，輸出回路用于控制燈光、窗簾等設備的調(diào)光或開關(guān)；在電視或空調(diào)的附近安裝C-Bus紅外線輸出插座，輸出紅外線信號控制電視或空調(diào)；將這些C-Bus元件通過C-Bus總線接入C-Bus控制系統(tǒng)。
接下來我們根據(jù)需要在墻面上設置C-Bus輸入元件，如有線觸摸屏、控制面板等，同樣是通過C-Bus總線將輸入元件接入C-Bus系統(tǒng)中，即可對輸出元件實現(xiàn)控制。再將Minder家居安防系統(tǒng)通過C-Bus總線聯(lián)接到C-Bus系統(tǒng)中，這樣就形成了一套能實現(xiàn)家電及安防控制的家居智能化系統(tǒng)。但還沒有遠距離遙控功能，我們可以加入電話接口與市話網(wǎng)聯(lián)接，實現(xiàn)電話遠程遙控；加入網(wǎng)絡接口和家庭服務器與Inter網(wǎng)絡聯(lián)接，實現(xiàn)網(wǎng)絡遠程遙控。我們在系統(tǒng)中加入無線網(wǎng)接入點（AP）和帶無線網(wǎng)卡的無線觸摸屏或PDA掌上電腦就能實現(xiàn)近距離的無線遙控，就是我們前面所說的家庭控制中心，其界面及功能與有線觸摸屏類似。到此這一套完整的奇勝家居智能化系統(tǒng)就組合完畢了。通過這樣的一套系統(tǒng)，我們就能實現(xiàn)開篇所述的所有功能。
接下來，我們向大家再介紹一個工程實例，可以了解如何設計奇勝家居智能化工程。一個花園別墅小區(qū)共300棟別墅，7種戶型，建筑面積從350m2到700m2，均為地下一層、地上三層結(jié)構(gòu)。甲方要求的家居智能化系統(tǒng)包括智能家庭安防、家庭消防、家庭影院控制、別墅照明燈光控制、空調(diào)及鍋爐控制、庭院澆灑控制、窗簾控制、網(wǎng)絡信息服務等內(nèi)容，且做到可以通過電話、網(wǎng)絡遙控家電。
根據(jù)要求，我們首先設計出家居智能化系統(tǒng)圖（如下圖）：
1、簡述智能控制技術(shù)
智能控制技術(shù)（ICT：Intelligent Control Technology）是控制理論發(fā)展的一個新高度，開創(chuàng)了控制理論的新時代。智能控制技術(shù)解決的對象主要是那些用無法用傳統(tǒng)方法解決的復雜系統(tǒng)的控制問題?！爸悄芸刂啤敝傅氖窃跓o外界因素干擾的情況下能夠自主地驅(qū)動智能機器來實現(xiàn)控制目標的自動控制技術(shù)。常用的智能技術(shù)主要包括模糊邏輯控制，神經(jīng)網(wǎng)絡控制，學習控制，專家系統(tǒng)，分層遞階控制等等。以智能控制為核心的智能控制系統(tǒng)具備一定的智能行為，例如：自學習、自適應、自組織等等。它主要用來解決工程上難以用數(shù)學方法精確描述的、隨機的、模糊的、復雜的、柔性的控制問題。此外，工程機械中也經(jīng)常應用智能控制系統(tǒng)，其深度和廣度也是不可小覷的。
2、智能控制系統(tǒng)類別形式與特點
目前智能控制系統(tǒng)的應用已經(jīng)相對普遍了，那么當前采取的智能控制系統(tǒng)都有哪些呢？
2.1分級控制系統(tǒng)
分級控制系統(tǒng)又稱為分級階梯控制系統(tǒng)，是美國普渡大學提出的控制理論。它的理論是在自適應控制和自組織控制的基礎上提出的。它由低到高分為組織級、協(xié)調(diào)級和執(zhí)行級這三個級別。具體情況如下所述：
1）執(zhí)行級：根據(jù)上級發(fā)出的命令，執(zhí)行確定的某些動作，并完成組織分配的各項任務。
2）協(xié)調(diào)級：此級由控制管理分層和控制監(jiān)督分層組成。主要負責協(xié)調(diào)各項任務，以保證各項任務得以高質(zhì)量完成。
3）組織級：它是通過用戶和人機接口進行交互，執(zhí)行最高決策的控制功能，對協(xié)調(diào)級和執(zhí)行級的任務進行組織，監(jiān)視并指導協(xié)調(diào)級和執(zhí)行級這兩個級別的行為。
2.2學習控制系統(tǒng)
學習控制系統(tǒng)是通過對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行判別、認知和調(diào)整后，利用對信號循環(huán)輸入以及數(shù)據(jù)處理來保證良好的運行效果。它是一種自動控制系統(tǒng)，能在運行過程中逐步獲得受控過程以及環(huán)境的非預知信息，積累控制經(jīng)驗，不斷更新各種數(shù)據(jù)和資源，并且能在一定的評價標準體系下進行分類、估值、決策和不斷改善。
2.3專家控制系統(tǒng)
專家控制系統(tǒng)是人機相結(jié)合的一種形式，它能將人的知識、經(jīng)驗、技能融合進計算機系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，計算機數(shù)據(jù)庫含有某個領域?qū)＜宜降闹R和經(jīng)驗和技能，且次系統(tǒng)能像人的大腦一樣對各種數(shù)據(jù)和資料進行分析、處理，然后利用這些知識、經(jīng)驗和技能來解決該領域的高水平復雜疑難問題。
2.4神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)
神經(jīng)網(wǎng)絡是指由大量的人工神經(jīng)元互聯(lián)而組成的網(wǎng)絡，這些人工神經(jīng)元與生物神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)細胞相類似，神經(jīng)網(wǎng)絡也可以由大量象生物神經(jīng)元的處理單元并聯(lián)互聯(lián)而成。智能網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)形式主要運用了人工神經(jīng)元模式、神經(jīng)細胞模式。其中，神經(jīng)網(wǎng)絡的主要功能是模仿真人和智能控制。
機電一體化智能控制中的智能控制技術(shù)通常具有以下一種或者幾種特點：
（1）分層遞階的組織結(jié)構(gòu)：“智能遞增，精度遞減”的原理在智能控制系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)中得到了充分體現(xiàn)，此原理也是智能控制系統(tǒng)的一大特色。其協(xié)調(diào)層次與其所體現(xiàn)的智能成正比，二者相互促進、共同提高。
（2）多模態(tài)控制：智能控制系統(tǒng)通常采用多態(tài)控制，這種多態(tài)控制通常具有具有開、閉環(huán)控制相結(jié)合，定量控制與定性決策相結(jié)合，數(shù)學模型和非數(shù)學廣義模型相結(jié)合的特點。
（3）自學習能力：學習控制系統(tǒng)是能夠?qū)σ粋€過程或者環(huán)境的未知特征所固有的信息進行學習，并且能將其所得到的信息與其以往的經(jīng)驗相結(jié)合，用于進一步的估計、分類、控制或者決策的一種系統(tǒng)，它的整套模式使系統(tǒng)的性能得以改善和提高。和人們的學習能力一樣，智能控制系統(tǒng)的學習功能也參差不齊，高層次的學習功能主要包括知識的更新與遺忘，它使系統(tǒng)的資源處于不斷更新的狀態(tài)，是一個動態(tài)的過程；低層次的學習功能則主要包括對控制對象參數(shù)的學習，它是一個相對的靜態(tài)過程。
（4）自適應能力：智能控制系統(tǒng)中的智能行為實質(zhì)是一種映射關(guān)系，反應了從輸入到輸出之間對應關(guān)系，我們可以把它看成是一種不依賴模型的自適應估計。因此，它具有很好的適應性能。由于系統(tǒng)具有插補功能，所以即使當系統(tǒng)的輸入不是以前見過的例子時，甚至當系統(tǒng)中某些部分出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)也能夠不受干擾，像沒遭到破壞之前一樣正常地工作，給出適當?shù)妮敵觥Ｈ绻悄芟到y(tǒng)更加強大的話，它還能夠自我找出故障，甚至還具備自我修復的功能，體現(xiàn)了智能控制系統(tǒng)更加強大、更加完善的適應性能。
3、智能控制技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應用
目前機電一體化中的智能控制技術(shù)的應用已經(jīng)成為一種潮流與趨勢，數(shù)控機床和智能機器人就是反應這種趨勢的最好的例子。數(shù)控機床的智能化體現(xiàn)在各類傳感器對切削加工過程中以及加工過程前后的各種參數(shù)進行監(jiān)測和比較，并且通過計算機系統(tǒng)對檢測出來的數(shù)據(jù)資料進行分析整合，做出正確的判斷與綜合處理，自動對異?，F(xiàn)象進行調(diào)整與加工，以保證加工過程的順利進行與完成，從而保證加工出合格、高品質(zhì)的產(chǎn)品。智能機器人是通過視覺、聽覺、觸覺等各類傳感器檢測工作狀態(tài)，根據(jù)實際變化過程反饋的數(shù)據(jù)、信息然后做出正確的判斷和決定。此外，智能控制系統(tǒng)在工程機械中的應用也相當廣泛，其控制方法也是十分巧妙的，具體情況如下所述：
1）挖掘機通過檢測液壓系統(tǒng)的運行參數(shù)來識別載荷的大?。喝鐧z測液壓系統(tǒng)中泵的輸油壓力，泵的控制壓力，以及各機構(gòu)的情況與狀態(tài).有的還檢測先導手柄的系統(tǒng)流量和位移的情況等等。挖掘機控制器根據(jù)采集的信息，通過模擬控制理論理出所需要的信息和數(shù)據(jù)，為下一步的工作提供依據(jù)，以保證以后的工作得以順利進行。
2）基于CAN總線的汽車起重機智能控制系統(tǒng)中采用總線分段。雙CAN總線協(xié)議結(jié)構(gòu)，既可以對起重機的動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等做出全面系統(tǒng)的監(jiān)測，又可以避免總線沖突，實現(xiàn)有效、快速通信。各種不同型號的汽車起重機需要具有不同配置的軟件，對此我們要注意區(qū)分。
結(jié)語
無論是國內(nèi)還是國外，對于機電一體化中對智能控制系統(tǒng)方面的研究已經(jīng)很深入，不管是在現(xiàn)代機械上還是在典型機械上。相較于傳統(tǒng)的釣控制方法智能控制系統(tǒng)更具有柔性和靈活性，優(yōu)勢很突出且實用性很強。以微處理器為核心的智能控制系統(tǒng)，在微電子技術(shù)、精密機械技術(shù)以及信息技術(shù)等領域展現(xiàn)出了更為廣闊的發(fā)展前景和更具優(yōu)勢的發(fā)展空間。
中圖分類號：TU855
近年來，計算機網(wǎng)絡技術(shù)、現(xiàn)代自動控制技術(shù)和通信技術(shù)在現(xiàn)代化建筑的設計建造中得到了廣泛的應用，從而推動了人們生活方式的改變，特別是隨著各種智能系統(tǒng)的廣泛應用，使居民的居住環(huán)境向著信息化、自動化、安全化乃至智能化的方向發(fā)展。
國內(nèi)，隨著人們對智能化樓宇系統(tǒng)需求的增加，越來越多的生產(chǎn)商開發(fā)了不同種類和功能的自動化設備和網(wǎng)絡通信設備、智能監(jiān)控系統(tǒng)等，然而在智能樓宇系統(tǒng)的設計和施工時，根據(jù)不同功能劃分的系統(tǒng)被分別安裝，一方面造成不同生產(chǎn)商的設備之間互不兼容，在系統(tǒng)信息交互等方面存在諸多困難；另一方面由于不同功能的子系統(tǒng)間彼此獨立，導致系統(tǒng)資源共享實現(xiàn)困難。這種異構(gòu)的系統(tǒng)方案造成了智能樓宇設備使用的諸多不便，為了解決子系統(tǒng)之間以及硬件設備之間的互連和互操作性問題，就要求構(gòu)成智能樓宇的電氣設備的各個異構(gòu)子系統(tǒng)具有開放式結(jié)構(gòu)，所采用的協(xié)議和接口都要標準化和規(guī)范化，使資源達到充分的共享，高效率的完成規(guī)定的任務。
1智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析
智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)運用樓宇智能化電氣設備監(jiān)控系統(tǒng)，為業(yè)主和用戶提供良好的工作和居家環(huán)境，并使樓宇內(nèi)的供配電、給排水、空調(diào)通風、電梯、照明等系統(tǒng)設備始終處在最佳運行狀態(tài)，確保樓宇內(nèi)各個子系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性、穩(wěn)定性和智能性。以達到舒適、安全、健康、經(jīng)濟和節(jié)能的目的，因此電氣化智能化的樓宇系統(tǒng)廣泛受到建筑設計、施工方的重視。
智能監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是對各監(jiān)控與管理可提供設備運行管理和樓宇經(jīng)營管理，同時對樓宇進行節(jié)能控制。智能監(jiān)控系統(tǒng)主要包括電氣設備監(jiān)控系統(tǒng)、供配電控制系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、給排水監(jiān)控系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。
樓宇智能化電氣設備監(jiān)控系統(tǒng)主要是對樓宇內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、給排水等機電設備或系統(tǒng)進行集中監(jiān)視、控制與管理、以保證這些設備安全可靠地工作。
保證樓宇智能化系統(tǒng)順暢、穩(wěn)定運行的基本條件是安全可靠的軟硬件系統(tǒng)。例如，供配電子系統(tǒng)在要確保樓宇基本供電的同時，還保證樓宇內(nèi)電路的穩(wěn)定性和電流的安全性。因此，必須在系統(tǒng)中同時嵌入各種監(jiān)控設施，主要對樓宇內(nèi)各個開關(guān)的閉合狀態(tài)，電路中電流的大小以及升降壓設備的溫度等進行實時和全面的監(jiān)控，從而保證樓宇內(nèi)供配電的穩(wěn)定安全，真正到達系統(tǒng)的智能化管理。
現(xiàn)代樓宇的節(jié)能是智能化樓宇面臨的新課題。大型建筑的能耗主要包括照明、空調(diào)、供熱、通風以及其他電器設備的使用等，為了使智能化樓宇的能耗明顯降低，有必要通過使用各種節(jié)能設備和綠色能源，對樓宇的能耗進行智能化控制。實踐證明，對各種設備的進行節(jié)能控制能夠取得明顯的節(jié)能效果。例如，在小區(qū)內(nèi)應該對走廊，停車場等人員流動較小的區(qū)域設計回路分組控制電路，并使用聲控和其他感應式傳感器等；在樓宇的空調(diào)系統(tǒng)中，設計空調(diào)設備的最佳啟動、停止控制電驢，對空調(diào)實施有效的節(jié)能控制，在減小系統(tǒng)能耗的同時還能降低樓宇電路系統(tǒng)的負荷，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命；對于智能樓宇的給排水系統(tǒng)，可以設計出不同水箱、容器等的水位和水壓的監(jiān)測電路，并設計相應的水泵啟動、停止控制系統(tǒng)，對樓宇的給排水進行節(jié)能控制。
圖1智能樓宇系統(tǒng)示意圖
CBD等綜合性大樓是智能樓宇系統(tǒng)應用最多的方向。在綜合性樓宇建筑中，一般都設包括辦公室、寫字間、會議室、飯店、公寓等，造成樓宇系統(tǒng)管理和監(jiān)控的困難，特別是火災等的監(jiān)控更方面，如果人們的防火意識淡薄或者放松警惕，就會增加火災的發(fā)生。
2智能化樓宇電氣設備監(jiān)控系統(tǒng)的綜合設計
2.1基于CORBA的系統(tǒng)方案的總體設計
智能化樓宇電氣設備監(jiān)控系統(tǒng)，是指通過包含電氣監(jiān)控系統(tǒng)和智能化控制系統(tǒng)，對樓宇建筑內(nèi)的主要電氣設備，供配電線路的等實施自動化的檢測、控制和保護，并通過通信系統(tǒng)等，發(fā)展通信等綜合性的自動化功能，提供系統(tǒng)全局信息資源平臺；基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實施內(nèi)外網(wǎng)絡多種信息的融合應用，實現(xiàn)樓宇內(nèi)相關(guān)業(yè)務操作的自動化與智能化，實現(xiàn)全面的更高層次的企業(yè)信息集成方案；在此基礎上，對樓宇的電氣設備等進行綜合管理，進而實現(xiàn)管理的智能化、節(jié)能化等。
基于上述目的和原則，系統(tǒng)設計規(guī)劃將充分利用CORBA技術(shù)的優(yōu)點，并以現(xiàn)代系統(tǒng)設計的面向?qū)ο笤砗湍K化設計的思想，在ORB軟總線的基礎上，利用CORBA提供的不同的系統(tǒng)服務，并針對電氣監(jiān)控與電能量管理的公共服務，構(gòu)建出一個符合業(yè)務邏輯和要求的工程對象?；贑ORBA的系統(tǒng)設計方案如圖2所示.
圖2樓宇智能化監(jiān)控系統(tǒng)組成示意圖
2.2數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)的設計
數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)的功能主要是監(jiān)督控制，對樓宇的電氣設備運行進行實施和全方位的監(jiān)視。考慮到數(shù)據(jù)采集及其監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸多采用遠程通信方式，具備有遠程通信和大范圍分布的基本特點。由于遠程通信方式的數(shù)據(jù)處理量很大，因此需要安設通信信號前處理設備，從而能夠盡量減輕系統(tǒng)中心服務器的載荷。另外，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控控制系統(tǒng)的監(jiān)控范圍龐大，數(shù)據(jù)系統(tǒng)繁雜，因此不能追求系統(tǒng)的快速響應能力，更多情況下應該同時考慮系統(tǒng)軟件和硬件的多點監(jiān)控能力和系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性。
一般情況下，SCADA子系統(tǒng)會根據(jù)現(xiàn)場設備的需要，對不同的通信線路、通信協(xié)議等的訪問進行控制和數(shù)據(jù)采集，同時，SCADA子系統(tǒng)還會向上級的CORBA總線提供多種接口，通過使其他的協(xié)議和服務器，對上級系統(tǒng)進行訪問。因此，SCADA子系統(tǒng)相對與下級子系統(tǒng)來說是禁閉的，但對其上級系統(tǒng)會提供統(tǒng)一的服務。因此，SCADA子系統(tǒng)可以被上級的服務器，通過不同的接口進行訪問、控制和數(shù)據(jù)交換。
3總結(jié)
智能建筑的特征是將各種與信息相關(guān)的樓宇設備通過建筑內(nèi)的綜合布線系統(tǒng)連接起來，并保持這些設備與建筑的協(xié)調(diào)，從而舒適的信息化空間得以構(gòu)成，人們在信啟、社會中的快節(jié)奏和開放性需要得以滿足。本文主要研究了此類樓宇智能化監(jiān)控系統(tǒng)在設計、與施工應用中的若干問題，首先總結(jié)了樓宇智能化監(jiān)控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和功能，隨后基于CORBA的系統(tǒng)方案對智能化樓宇電氣設備監(jiān)控系統(tǒng)進行了整體設計，最后指出了樓宇智能化監(jiān)控系統(tǒng)在施工應用過程中的需要注意的問題。本文的研究對智能化樓宇監(jiān)控系統(tǒng)的應用具有指導意義。
參考文獻：
[1]李馨蓉.智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)整體方案設計[J].計算機工程與應用,2002(5).
傳統(tǒng)的小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)很多都存在只上了個別子系統(tǒng)，而且各子系統(tǒng)相對獨立，它們之間的信息還處于不能共享的狀態(tài)，操作和管理人員需要熟悉和掌握各個不同系統(tǒng)及對象的技術(shù)，使用成本較高，功能不實用和不全面，維護和運行費用較高。
如何利用數(shù)字化技術(shù)，把孤立的子系統(tǒng)集成在一起，降低運營成本，實現(xiàn)信息共享？本文將深入討論智能小區(qū)數(shù)字化監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計原則、硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能等內(nèi)容。
一 系統(tǒng)設計原則
數(shù)字化監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計要堅持應用適度超前的先進、適用、優(yōu)化集成的成套技術(shù)體系和設備體系，應用的產(chǎn)品要成熟可靠，具有易集成、擴展、操作、維修的特性，同時盡可能降低系統(tǒng)整體造價的原則，通過計算機網(wǎng)絡技術(shù)，實現(xiàn)子系統(tǒng)的設備、功能和信息的管理集成，使其成為互相關(guān)聯(lián)、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)，系統(tǒng)資源達到充分共享，實現(xiàn)真正意義的統(tǒng)一、實用、高效、便利。
在系統(tǒng)設計中要遵循以下幾點原則：
實用性：系統(tǒng)的設計應使小區(qū)能最大限度地滿足住戶的生活需求。
先進性：應用國內(nèi)外較先進技術(shù)，保證智能化系統(tǒng)的先進性。
可靠性：所選用的技術(shù)及配套設備必須成熟可靠，以保證整個系統(tǒng)的長期正常運行，故障率低。
易操作性：將自動與手動有機結(jié)合、相互補充，力求用戶操作簡便。
集成性和可擴展性：保證各個子系統(tǒng)的集成和信息共享，結(jié)構(gòu)具有可擴展性和兼容性，實現(xiàn)對各子系統(tǒng)的集中管理、分散監(jiān)控的目的。
二 數(shù)字化監(jiān)控管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
由于數(shù)字化技術(shù)和相關(guān)設備已日臻成熟，數(shù)字化、簡單化、實用化的設計理念也在不斷深入人心，目前，已到了數(shù)字化技術(shù)普及的年代。前一段時間很多用戶擔心硬盤錄像系統(tǒng)的可靠性，普遍采用了數(shù)字設備和模擬設備混合設計思路來提高系統(tǒng)的可靠性，不足之處是系統(tǒng)安裝較復雜，成本也較高，對數(shù)字化的普及較為不利。而今天數(shù)字化設備的可靠性已得到了很大的提高，基于數(shù)字化、簡單化的方案設計可以達到實用化的要求。圖1為智能小區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
1.數(shù)字化網(wǎng)絡
在網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展的基礎上，數(shù)字化網(wǎng)絡將以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托，并以瀏覽器/服務器結(jié)構(gòu)為基礎，來構(gòu)建智能小區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)。因為隨著小區(qū)的寬帶接入日益成熟，未來IPV6技術(shù)也會迅速普及，限制數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡帶寬問題將會得到較好地解決，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字化網(wǎng)絡將會更廣泛地應用于智能小區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)之中。
2.數(shù)據(jù)處理中心
數(shù)據(jù)處理中心的硬件由一個或多個服務器網(wǎng)絡組成，它是整個監(jiān)控管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，也是各種信息和數(shù)據(jù)處理中心，也是系統(tǒng)的核心。服務器將使用WINDOWS 2000 SERVER操作系統(tǒng)，采用高穩(wěn)定性的WINDOWS SERVICE 方式設計，全部功能均模塊化，還可根據(jù)實際情況進行服務器的冗余重構(gòu)，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全。
3.數(shù)字視頻顯示矩陣
傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)常常有一個監(jiān)控中心，也就是需要一個視頻圖象顯示矩陣，為了兼容一些模擬系統(tǒng)，充分利用已有資源，數(shù)字化系統(tǒng)可通過增加解碼設備將數(shù)字信號還原成模擬信號，再接入多路電視墻。但是，未來的發(fā)展方向?qū)⑹恰凹泄芾?，分散監(jiān)控”的模式。數(shù)字視頻顯示矩陣將漸漸成為過去，以后，配置數(shù)字視頻顯示矩陣的系統(tǒng)會越來越少，對于新建系統(tǒng)可建議用戶省去此部分，增添一些遠程監(jiān)控設備更有意義。
4.視頻服務器
視頻服務器裝置在模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)向數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)升級改造過程中被廣泛使用，功能也是各式各樣，性能價格比也有不同，目前，國內(nèi)產(chǎn)品較多，也占有一定優(yōu)勢，在很多較大規(guī)模的智能小區(qū)的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)中被廣泛使用。
5.硬盤錄像機DVR
隨著數(shù)字圖像監(jiān)控技術(shù)和相關(guān)設備的迅猛發(fā)展，數(shù)字硬盤錄像機DVR性能近幾年也得到了大幅度地提高，目前，已經(jīng)成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的核心產(chǎn)品，完全有可能取代統(tǒng)治市場多年的模擬設備，大量的DVR設備已使用在智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)，DVR的使用是數(shù)字化監(jiān)控的一個重要標志。
6.網(wǎng)絡攝像機
模擬攝像機加上視頻服務器就相當于一個網(wǎng)絡攝像機，它是一個集成化的數(shù)字設備，只要和網(wǎng)絡相連即可，不需要鋪設與視頻矩陣相連的電纜，也不需要與DVR相連的同軸電纜。
7.遠程監(jiān)控臺
遠程監(jiān)控臺實際上是任何能夠上網(wǎng)并有授權(quán)的電腦，這也是智能小區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)的最大特色，也是“集中管理、分散監(jiān)控”的具體體現(xiàn)。
三 智能小區(qū)軟件功能
軟件平臺在智能小區(qū)數(shù)字化監(jiān)控管理系統(tǒng)中處于更為重要的地位，傳統(tǒng)小區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要不足也是體現(xiàn)在軟件功能不強，軟件平臺建設沒有得到足夠的重視。智能小區(qū)建設要“硬件”和“軟件”雙管齊下，特別是信息化平臺要用電子商務全面提升物業(yè)管理水平。
1.視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)
系統(tǒng)以TCP/IP協(xié)議為基礎，構(gòu)成統(tǒng)一和便捷的信息交換平臺，各監(jiān)控管理人員均可以在授權(quán)下通過本、異地控制臺方便地瀏覽和監(jiān)控實時信息。視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)主要對監(jiān)控部位進行跟蹤觀察及連續(xù)錄像，以達到對重點區(qū)域監(jiān)控管理的目的，前端攝像機將圖像傳送到控制監(jiān)控中心，監(jiān)控中心值班人員通過數(shù)碼硬盤錄像，顯示器監(jiān)看，監(jiān)控中心控制器指揮，中心監(jiān)視系統(tǒng)采用多媒體視像顯示技術(shù)，由計算機控制，管理及進行圖像記錄分析，使中心管理人員充分了解小區(qū)內(nèi)的實時動態(tài)信息，并提供突發(fā)事故事后分析的寶貴錄像資料。
視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要功能如下：
?可實現(xiàn)本、異地視頻圖像監(jiān)控，存儲，顯示等DVR功能。
?預設群組聯(lián)機功能，可快速同時監(jiān)控不同遠方的圖像。
?可實現(xiàn)遠程云臺鏡頭控制、遠程圖像下載、遠程報警。
?可分層、分區(qū)進行密碼授權(quán)管理。
?可提供統(tǒng)一的各種信息的查詢、共享、備份、維護、統(tǒng)計等功能。
對于監(jiān)控點眾多的系統(tǒng)，攝像機多，用戶數(shù)也多，這將給整個系統(tǒng)管理和維護帶來很大不便。因此，將采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對整個系統(tǒng)進行配置與管理，也就是通過建立一個數(shù)據(jù)模型，來存放相互間具有一定關(guān)系的數(shù)據(jù)，如監(jiān)控點的分布信息，攝像機分布情況與監(jiān)控點關(guān)系，用戶的名稱、密碼、權(quán)限及其其它相關(guān)屬性、日志信息等。系統(tǒng)根據(jù)用戶信息表可獲取用戶的權(quán)限信息與優(yōu)先權(quán)信息，從而可控制用戶的操作。
2.物業(yè)管理系統(tǒng)
物業(yè)管理系統(tǒng)主要包括業(yè)務管理、客戶服務和辦公管理三大部分，它可使相關(guān)的物業(yè)信息在多方面得到共享。其主要功能如下：
業(yè)務管理子系統(tǒng)可提供維修管理、二次裝修管理、保安管理、消防管理、保潔管理、報警管理、綠化管理、住戶管理、公共信息管理、物業(yè)日志管理、特殊業(yè)務管理、房產(chǎn)管理等。
客戶服務子系統(tǒng)包含物業(yè)收費系統(tǒng)、房產(chǎn)管理系統(tǒng)、物業(yè)中介系統(tǒng)、保姆信息系統(tǒng)、客戶投訴系統(tǒng)等。該軟件可提供水、電、物業(yè)管理費催款請求，房屋租賃信息查詢和中介，保姆信息查詢和中介，客戶投訴處理結(jié)果反饋等。
辦公管理子系統(tǒng)包含工作協(xié)調(diào)系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、文檔資料管理系統(tǒng)、人事工資管理系統(tǒng)等。該軟件可提供物業(yè)公司的日常工作管理、公司員工管理、公司資產(chǎn)利用評測、公司工作效率考評等功能。
3.網(wǎng)站服務系統(tǒng)
網(wǎng)站服務系統(tǒng)提供了基于INTERNET技術(shù)的一個高效、穩(wěn)定、開放、安全的信息共享平臺，它能夠與視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)和物業(yè)管理系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，達到各子系統(tǒng)的真正無縫聯(lián)接。在網(wǎng)上形成一個虛擬智能小區(qū)，與現(xiàn)實小區(qū)一起，用數(shù)字化、網(wǎng)絡化的方法延伸和充實了小區(qū)的內(nèi)涵。
網(wǎng)站服務系統(tǒng)主要包括如下幾方面：
?小區(qū)新聞：小區(qū)最新動態(tài)，社會熱點新聞報道，使大家能夠以最快的方式了解小區(qū)的現(xiàn)狀和周邊的變化。
?網(wǎng)上物業(yè)管理：把物業(yè)管理系統(tǒng)搬到網(wǎng)上，大家可利用網(wǎng)絡，方便地使用物業(yè)管理系統(tǒng)，方便地查詢各項管理費用，物業(yè)管理人員也可以通過網(wǎng)上進行各種費用催繳等工作，還可在網(wǎng)上進行交互式投訴，疑問咨詢，各種業(yè)務調(diào)查，甚至對物業(yè)管理效率的評估等，以利于不斷提高物業(yè)管理的水平。
?信息服務：結(jié)合本小區(qū)特點的一些信息查詢，例如，本小區(qū)的電子地圖，各部門的工作職能及服務范圍，還有房屋買賣、租賃情況及保姆信息等。此系統(tǒng)是開放型系統(tǒng)，可隨客戶需求不斷增改，只要住戶及有關(guān)方面有需求，即可方便地提供相應的服務。
?電子公告板：以專門的公告形式一些重要的政府公告、政策宣傳、大型活動安排、停水、停電、設備維修等通告，還有一些緊急通知。
?網(wǎng)上控制：按照授權(quán)相關(guān)人員可以對相關(guān)設備進行遠程控制。例如，物業(yè)管理人員可通過互聯(lián)網(wǎng)上的瀏覽器進行小區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。
中圖分類號TN93 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2014）123-0020-02
1智能化總控系統(tǒng)概述
智能優(yōu)化總控系統(tǒng)采用的事大型核心數(shù)字矩陣和網(wǎng)絡音頻路由的雙路由總控系統(tǒng)，相互備份，以便同步切換和統(tǒng)一控制，系統(tǒng)的安全性與可靠性也隨著后置加上四選一設備而大大提高。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的高速發(fā)展，加之網(wǎng)絡音頻路由系統(tǒng)的綜合性能突出、價格低廉、布置簡單，總控系統(tǒng)網(wǎng)絡化是發(fā)展的必然趨勢，也是總控系統(tǒng)構(gòu)建發(fā)展的方向，廣播領域在網(wǎng)絡化技術(shù)上也有了可靠的實踐和深入探索?？偪叵到y(tǒng)中的關(guān)鍵設備，有數(shù)字無源音分、數(shù)字音頻矩陣以及網(wǎng)絡音頻矩陣，實現(xiàn)全臺直播間、轉(zhuǎn)播、外轉(zhuǎn)等對信號的匯集、分配、傳輸、調(diào)度等功能，智能化監(jiān)測監(jiān)控應急系統(tǒng)就是在這些構(gòu)架的基礎上設計的，性能卓越，智能化總控系統(tǒng)也是通過整合而來的，實現(xiàn)對全臺業(yè)務的全程監(jiān)測監(jiān)控，工作內(nèi)容有：音頻工作站系統(tǒng)監(jiān)測、關(guān)鍵點音頻信號監(jiān)測監(jiān)聽等，在各項工作的嚴格監(jiān)控情況下，確保電臺信號播出的安全性，充分體現(xiàn)智能化總控系統(tǒng)的優(yōu)越性能。
2智能化總控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成
智能化總控系統(tǒng)工作時，分工明確，且各個功能獨立性高，互不干擾，每個分工由各個子系統(tǒng)完成，子系統(tǒng)之間的整合讓網(wǎng)絡總控系統(tǒng)具備自動化能力，就是所謂的智能化總控系統(tǒng)。系統(tǒng)具體組成如下所述。
2.1網(wǎng)絡化音頻傳輸系統(tǒng)
音頻信號的網(wǎng)絡化切換與傳輸室該子系統(tǒng)的主要任務，對各個音頻路由進行監(jiān)測和控制，可監(jiān)測到每一路的音頻實時信號。在信號傳輸過程中的安全保證是由子系統(tǒng)與矩陣系統(tǒng)構(gòu)成互備結(jié)構(gòu)達成的。
2.2空中信號質(zhì)量監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)
信號傳輸都會在空中信號落腳，因此對空中信號的監(jiān)測，可以間接獲取監(jiān)錄時廣播播出的真實情況，對于廣播電臺來說，能播出聲音是不夠的，還要求空中信號達到總局要求的指標范圍。
2.3網(wǎng)絡化信號監(jiān)測系統(tǒng)
對網(wǎng)絡化信號的監(jiān)測是采用該子系統(tǒng)的CAS1000網(wǎng)絡音頻傳輸與切換功能，可以對各項關(guān)鍵信號實時監(jiān)測，所有過程都是自動完成，且有故障報警功能。信號的監(jiān)測場所一般在總控室，也能通過網(wǎng)絡技術(shù)設立在其他辦公室進行監(jiān)測，達到信號遠程監(jiān)測的目的。讓技術(shù)管理水平上升一個新的高度。
2.4智能化音頻信號DSP處理系統(tǒng)
該子系統(tǒng)的目的是通過設置的兩臺CNP800網(wǎng)絡音頻處理器保證音頻信號的傳輸質(zhì)量。作為一款新型網(wǎng)絡化數(shù)字音頻處理器――CNP800，其功能室與CAS1000音頻路由器交換網(wǎng)絡音頻信號，對音頻信號處理的軟件由路由來設置。
2.5工作站狀態(tài)監(jiān)測遠程控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)負責全臺廣播的網(wǎng)絡監(jiān)視工作。在工藝用房內(nèi)由工作人員來進行網(wǎng)絡監(jiān)視工作站狀態(tài)，實時掌握工作站的工作狀況，并對異常進行處理，及時上報工作情況。并及時糾正工作人員在操作上出現(xiàn)的一些失誤或工作站出現(xiàn)故障時進行處理，以提高工作效率，從而防止事故的發(fā)生。開機工作中數(shù)量的統(tǒng)計可由該子系統(tǒng)來實時把握，全面對工作站的使用時間、效率以及狀況體系進行監(jiān)測。尤其體現(xiàn)在該系統(tǒng)的遠程遙控功能，既提高了工作站的集中度，又解決的維護上的一些困難，是相當有用的功能。
2.6設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)
實現(xiàn)各項設備集中監(jiān)測是該子系統(tǒng)的目的，包括UPS電源、音頻路由器、調(diào)音臺、音分等的設備。此外，還能夠監(jiān)測關(guān)鍵設備的工作溫度和環(huán)境溫度。自動對設備異常情況的發(fā)生做警報。設備溫度是對設備的工作狀態(tài)的直接反映，是監(jiān)測設備的一種方法。設備故障的出現(xiàn)很可能是溫度產(chǎn)生了異常，所以設備故障的這種預警機制大大提高了設備工作的安全性。
2.7應急控制和智能化故障分析系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要是對網(wǎng)絡信號進行監(jiān)測，出現(xiàn)故障時自動報警，并對設備狀態(tài)進行監(jiān)測，由智能系統(tǒng)對故障匹配最佳的解決措施，達到最好處理效果，保證設備工作的效率。網(wǎng)絡音頻矩陣可以通過備份管道的切換對信號故障進行有效切斷和移除。應急音源子系統(tǒng)會自動將出現(xiàn)故障的備份通道進行應急播出處理，并自動備份。此外，系統(tǒng)自帶的手機短信通知功能可以及時將系統(tǒng)的故障情況發(fā)送給相關(guān)人員，以便及時進行處理。
2.8應急音源系統(tǒng)
每個廣播節(jié)目在播出時可以利用該子系統(tǒng)的自動判斷功能了解情況，并作出相應的應急措施，系統(tǒng)會自動匹配與當前錄播節(jié)目的原本的錄播節(jié)目來播出，倘若是直播節(jié)目，會轉(zhuǎn)為相應的音樂來進行應急，確保廣播的播出效率和質(zhì)量。
3智能化總控系統(tǒng)功能分析
3.1實現(xiàn)全網(wǎng)絡化音頻傳輸、監(jiān)測和切換
采用目前比較先進的Cobranet網(wǎng)絡音頻傳輸標準，整合出更為出色的全網(wǎng)絡化音頻矩陣與傳輸系統(tǒng)，使系統(tǒng)變得更加明了，擺脫了大量的中間環(huán)節(jié)，對系統(tǒng)后期擴容以及維護都是大有好處的。
3.2全程監(jiān)測關(guān)鍵音頻信號，并自動化處理故障
對全臺音頻信號的傳輸情況由值班人員來掌控。系統(tǒng)自帶信號故障處理的備案，并對故障發(fā)出及時警報，并按照備案進行應急處理，自動執(zhí)行備份信號的切換，避免錯播或者停播現(xiàn)象的發(fā)生。
3.3設備接口模塊化，確保系統(tǒng)安全
模塊化的CAS設備的信號輸入輸出口，具有相當好的獨立性，模塊之間互不影響，此外冗余的網(wǎng)絡接口是CAS設備的特點，可在安全時間內(nèi)，將出現(xiàn)異常的主網(wǎng)路信號自動切換到網(wǎng)絡接口，確保信號的不間斷性。從而提高網(wǎng)絡矩陣的安全性，使廣播播出跟家安全可靠。
3.4良好的可擴展性
智能化總控系統(tǒng)只需接入新信號源，還可配置支持Corbranet協(xié)議的硬件設備，設備兼容性強，體現(xiàn)出擴展性好，設備添加范疇廣，即可將新的數(shù)字或模擬信號引入網(wǎng)絡矩陣中，或是與其他網(wǎng)絡連接，使監(jiān)控管理更加全面便捷。
圖書館屬于公共建筑，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜、安全要求高、設備數(shù)量眾多，非常需要建設智能化系統(tǒng)。圖書館建筑的智能化程度，決定著其運行效率與安全等級，樓宇自控系統(tǒng)是其關(guān)鍵系統(tǒng)之一，起著重要的作用。
本文以一圖書館工程實例介紹樓宇自控系統(tǒng)的設計，此項目規(guī)劃占地2.1萬平方米，建筑面積約9.8萬平方米，地下2層、地上10層，建筑總高度約50米。設有辦公室、信息咨詢部、閱讀部、活動推廣部、數(shù)字資源與技術(shù)保障部、物業(yè)管理等多個部門。
1 樓宇自控系統(tǒng)的需求分析
樓宇自控系統(tǒng)設計具有很大的靈活性，應根據(jù)建筑物的整體功能需求和物業(yè)管理方式確定控制水平，根據(jù)建筑物內(nèi)不同區(qū)域的要求和受控設備的分布特點，選擇技術(shù)先進、成熟可靠、經(jīng)濟合理的控制系統(tǒng)方案，避免投資的盲目性。
本樓宇自控系統(tǒng)擬對圖書館內(nèi)的各機電設備（包括：空調(diào)通風監(jiān)控系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等），采用集散系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理，以實現(xiàn)對設備進行可靠而經(jīng)濟的優(yōu)化控制，進而延長設備的使用壽命、節(jié)約能耗和簡化管理。
系統(tǒng)必須具有開放性、可擴充性、標準化，采用開放性的標準通訊協(xié)議?？刂浦骶W(wǎng)和分布網(wǎng)要求采用BACnet/IP通訊協(xié)議，BAS分站則采用BACnet MS/TP或LONWORKS通訊協(xié)議。最終系統(tǒng)具備開放性、兼容性和擴展性具。
系統(tǒng)的管理訪問支持 B/S或同時支持 B/S 和 C/S，允許設置多個工作站，對系統(tǒng)實現(xiàn)遠程管理和控制。
根據(jù)圖書館的使用要求，提供針對性的管理功能，包括：檢修提醒報警、越限報警、控制失效報警。
1.1 空調(diào)通風監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析
本工程中空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)考設備包括：冷源系統(tǒng)、空調(diào)機組、新風機組、送/排風機等。
冷源系統(tǒng)包括 4 臺冷機、5 臺冷凍泵、5臺冷卻泵、4 臺冷卻塔、1 個膨脹水箱、1個軟化水箱及2臺補水泵等設備。冷源系統(tǒng)由專用的群控系統(tǒng)管理，樓宇自控系統(tǒng)（BAS）只需通過BACnet、OPC 等開放的通訊協(xié)議接口，讀取設備相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)監(jiān)測。監(jiān)測的主要內(nèi)容：冷機、冷凍/冷卻泵、冷卻塔的運行狀態(tài)，冷凍水供回水總管的流量、溫度、壓力，冷卻水的供回水溫度等。
新風機組的監(jiān)控需求包括：風機的啟停控制、水閥的控制、狀態(tài)監(jiān)測及報警；空調(diào)機組的監(jiān)控需求包括：風機的控制、水閥的控制、新/回風閥開度的控制、狀態(tài)監(jiān)測及報警；送排風機的監(jiān)控需求包括：風機的啟?？刂啤顟B(tài)監(jiān)測及報警。
1.2 給排水系統(tǒng)的需求分析
本工程給排水系統(tǒng)包括：36個集水井、72臺排污泵，分布在負二層；消防1個水池、2個生活水箱（配有5臺生活水泵）、1臺直飲水泵。排污泵的啟停由液位開關(guān)自動控制，BAS對消防及生活給水設備只監(jiān)不控。監(jiān)測內(nèi)容：排污泵的狀態(tài)（運行、手/自動和故障報警）生活水泵組的運行狀態(tài)、故障報警，生活水箱和集水井的超高、超低水位；報警提示：集水井水位過高、消防水池或生活水箱水位過低時發(fā)出報警；生活水泵、排污泵的運行狀態(tài)與控制要求不一致時發(fā)出報警；互為主備的排污泵一臺發(fā)生故障報警時另一臺不能自動投入運行時系統(tǒng)發(fā)出報警；當水泵累計運行時間越限時，系統(tǒng)發(fā)出提示消息。
1.3 第三方系統(tǒng)集成
本工程中冷源系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、不間斷電源、發(fā)電機系統(tǒng)等第三方系統(tǒng)需要通過集成接入樓宇自控系統(tǒng)（BAS），要求BAS通過軟件讀取各系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)，并詳盡、準確、實時的記錄數(shù)據(jù)。
2 樓宇自控系統(tǒng)的方案設計
2.1 樓宇自控系統(tǒng)的基本組成
為提高可靠性，本系統(tǒng)采用分布式集散型控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由中央管理站（服務器/工作站）、各種DDC（Direct Digital Controller，直接數(shù)字控制器）及各類傳感器、執(zhí)行器等組成，能夠完成多種控制及管理功能，是一種智能化控制管理網(wǎng)絡系統(tǒng)。
中央管理計算機（又稱上位機、系統(tǒng)服務器）通常設置在中央控制室，由PC主?C、顯示器及打印機組成，是樓宇自控系統(tǒng)的核心。中央管理計算機實時監(jiān)測來自現(xiàn)場設備的所有信息數(shù)據(jù)和報警信息，并發(fā)出各種控制指令給現(xiàn)場控制器，對收集到的數(shù)據(jù)進行處理和記錄，并通過各種輸出設備通知工作人員。
DDC控制器是一種可獨立運行的數(shù)據(jù)采集和控制裝置，由處理器、輸入輸出通道和各種接口電路等組成。DDC控制器是樓宇自控系統(tǒng)的核心和實現(xiàn)控制功能的關(guān)鍵部件，通常分散設置在受控設備的附近，是系統(tǒng)與現(xiàn)場設備的接口。DDC通過各種輸入通道采集實時數(shù)據(jù)，再按一定的控制規(guī)律進行運算，最后發(fā)出控制信號，控制受控設備的運行。 DDC的輸入輸出接口分為四類，分別是：模擬輸入（AI），數(shù)字輸入（DI），模擬輸出（AO），數(shù)字輸出（DO）。
傳感器和執(zhí)行器是安裝在受控設備里的傳感元件和執(zhí)行元件，是樓宇自控系統(tǒng)的末端設備。傳感器對一些直接反映系統(tǒng)性能的物理量，如溫度、濕度、壓力等進行檢測，并將檢測到的物理量輸入到DDC，DDC則輸出控制信號傳送給各執(zhí)行器，進而控制受控設備。
2.2 各子系統(tǒng)的設計
2.2.1 空調(diào)通風監(jiān)控系統(tǒng)
1）風機的監(jiān)控
現(xiàn)場控制器（DDC）通過事先編制的啟?？刂泼睿ㄟ^數(shù)字輸出（DO）控制風機的啟停，并將風機主電路上交流接觸器輔助觸點的狀態(tài)輸入到DDC的數(shù)字輸入（DI），監(jiān)測風機的運行狀態(tài)；主電路上熱繼電器的輔助觸點信號作為風機過載停機報警信號，通過DDC的數(shù)字輸入（DI）反饋到系統(tǒng)中來。
2） 送、回風溫濕度監(jiān)測及水閥的控制
在送、回風口各設置一個溫濕度傳感器，其輸出信號接至DDC的模擬輸入（AI），對送、回風的溫濕度進行監(jiān)測。比較回風溫度與設定溫度的差值，采用PID 等控制算法，通過模擬輸出（AO）控制二通閥的開度。
3） 新/回風閥開度比例控制
空調(diào)機組的新/回風閥開度比例控制信號為模擬輸出（AO）信號。
4）狀態(tài)監(jiān)測及報警
通過DDC的數(shù)字輸入通道（DI）采集空調(diào)機組/新風機組的風機手/自動狀態(tài)、風機壓差、過濾網(wǎng)堵塞報警信號。系統(tǒng)會將監(jiān)控數(shù)據(jù)自動記錄下來生成表格，便于以后查找、打印或者作進一步的數(shù)據(jù)處理。
空調(diào)通風監(jiān)控系統(tǒng)各設備的監(jiān)控點位如表1所示。
2.2.2 給排水系統(tǒng)
1）采集生活水泵組和排污泵的運行、故障報警、手自動狀態(tài)等信號，集水井水位（超高、超低水位）信號，通過DDC的數(shù)字輸入（DI）到BAS，在系統(tǒng)界面上實時顯示。
2）通過軟件的報警提醒功能設置報警點，如：啟停泵異常、設備累積運行時間越限等，提醒工作人員現(xiàn)場排查或檢修。
給排水系統(tǒng)的監(jiān)控點位如表2所示。
2.2.3 第三方系統(tǒng)集成
冷源、電梯、發(fā)電機、不間斷電源等第三方系統(tǒng)需要通過集成網(wǎng)關(guān)接口接入BA系統(tǒng)，這四個第三方系統(tǒng)分別由各自廠家通過其專用的監(jiān)控系統(tǒng)自行監(jiān)控和管理，再將各監(jiān)測數(shù)據(jù)通過集成網(wǎng)關(guān)接口提供給BA系統(tǒng)，各系統(tǒng)設置一個 BACnet網(wǎng)關(guān)用于與BA系統(tǒng)的連接和通訊。
3 樓宇自控系統(tǒng)的選型及配置
3.1 樓宇自控系統(tǒng)的選型
樓宇自控系統(tǒng)的選擇既要滿足業(yè)主的要求，又必須符合“智能建筑設計標準”（GB/T50314-2006），應全面考慮系統(tǒng)的可靠性、開放性、可擴展性及技術(shù)的先進性。
在選用產(chǎn)品時，首先應從該建筑物的要求出發(fā)，充分分析和考慮市場可供商品的市場定位和特性，選擇適合的產(chǎn)品。首先要對產(chǎn)品進行性能/價格比較，其次對樓宇自控系統(tǒng)方案進行優(yōu)化，根據(jù)業(yè)主的投資預算和實際需求，選擇最具有節(jié)能功能、方便管理的樓宇自控系統(tǒng)方案。
樓宇自控系統(tǒng)的設備配置及選型優(yōu)劣，不僅對樓宇機電設備的運轉(zhuǎn)和能源利用的效率有影響，而且影響建筑物的樓宇自動化水平。選擇合適的產(chǎn)品將有利于系統(tǒng)的建設及日后的維護。系統(tǒng)選型應遵循如下原則：
1）穩(wěn)定性：保證系統(tǒng)不僅長期可靠地運行，而且各項指標也保持長期穩(wěn)定，進而減少設備的維護維修費用。在滿足成本控制后，關(guān)鍵部件（如：控制軟件、各類控制器及擴展模塊、傳感器等）應選用技術(shù)成熟的產(chǎn)品。
2）經(jīng)濟性：在滿足建筑物舒適性條件下，合理組織設備運行，降低大樓運行時產(chǎn)生的費用，體現(xiàn)出采用樓宇自控系統(tǒng)后所帶來的經(jīng)濟效益。
3）先進性：選用的系統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)先進性、結(jié)構(gòu)該簡單，便于工程安裝和系統(tǒng)調(diào)試、以及日后的維護與系統(tǒng)升級。
4）可擴展性：系統(tǒng)設計方案具前瞻性，充分考慮系統(tǒng)日后的擴充，當用戶有新的需求時，可在不改變現(xiàn)有系統(tǒng)的前提下實現(xiàn)用戶的擴充要求。
目前，樓宇自控系統(tǒng)品牌眾多、產(chǎn)品多樣化，市場上的主流產(chǎn)品以國外品牌為主，主要有霍尼韋爾（Honeywell）、江森自控（Johnson Control）、西門子（Siemens）、Delta、TAC、KMC等。其中，霍尼韋爾、江森自控和西門子三家公司因進入中國市場早、品牌知名度大等原因在我國的市場占有率高，但同時這幾個品牌的產(chǎn)品價格也很高。相對樓宇自控領域的這“三大巨頭”，加拿大Delta控制公司進入中國市場較晚（2002年進入中國市場），但該公司具有多年的樓宇自控經(jīng)驗，是一家生產(chǎn)樓宇自控系統(tǒng)產(chǎn)品的專業(yè)生產(chǎn)商，其產(chǎn)品性價比較高。根據(jù)工程的實際情況及投資預算，本項目樓宇自控系統(tǒng)的工程實現(xiàn)將采用加拿大Delta控制公司的ORCA系統(tǒng)。
3.2 樓宇自控系統(tǒng)的配置
本工程BA系統(tǒng)總I/O容量為1500～2000點，根據(jù)相關(guān)標準應按中型規(guī)模的BA系統(tǒng)定位。由于Delta ORCA系統(tǒng)大、中、小型軟件對應的I/O監(jiān)控點總數(shù)分別為無限點、500～2500點、500點以下，本項目應選用帶歷史數(shù)據(jù)的中型Web server 軟件。
樓宇自控系統(tǒng)的硬件設備包括DDC控制器（含擴展模塊、DDC輔控箱）、傳感器及輔材。硬件?O備的配置選項除了要達到智能化系統(tǒng)招標文件的技術(shù)要求外，還應考慮系統(tǒng)工程造價，選用性價比較高的產(chǎn)品和配置方案。在配置控制器時，可結(jié)合各受控設備的樓層及分區(qū)分組進行配置，選用合適的應用控制器及擴展模塊，每臺控制器監(jiān)控點數(shù)預留有不少于15%的裕量，以備系統(tǒng)今后的擴容。系統(tǒng)中DDC輔控箱為定制設備，由箱體、安裝底板、空開熔斷器、變壓器、繼電器及端子排等輔控元件組成，各箱體及元件數(shù)量根據(jù)實際需要而定。各類傳感器應采用與DDC控制器相匹配的、靈敏度高、穩(wěn)定性好、壽命長的傳感器。為保障樓宇自控系統(tǒng)中信號的傳輸距離及質(zhì)量，應選用合適的信號線和通信線。
根據(jù)本圖書館建筑功能分區(qū)，為便于建筑設備管理系統(tǒng)（BMS）對大樓內(nèi)的BA系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)等進行集成和管理，BA控制中心設置在負一層控制室，對全樓的設備行監(jiān)視和控制。
1 前言
隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步，人們的生活質(zhì)量不斷的提高，由于電力是人們生活的必須能量，因此對電力的需求量不斷的增加，電力系統(tǒng)的壓力也因此不斷增加。保障電力系統(tǒng)的科學化、穩(wěn)定化已經(jīng)成為了人們迫切需要解決的問題。事實上，傳統(tǒng)模式下的電網(wǎng)管理系統(tǒng)已經(jīng)不能夠適應目前先進的技術(shù)管理。隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，隨之而來的是大量的系統(tǒng)故障監(jiān)測與信息反饋控制等方面的需求，這些問題和故障反而促進了電力系統(tǒng)的自動化智能控制技術(shù)的發(fā)展。
2 我國變電站電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
只有正確地認識到目前存在的問題和不足，才能夠?qū)@些問題進行有針對性的改進，進而有效地促進我國電力系統(tǒng)自動化智能控制的發(fā)展和進步。近幾年來，我國電力行業(yè)正在快速的發(fā)展和進步，大量的自動化技術(shù)得到了廣泛的應用。變電站電力系統(tǒng)自動化智能控制的應用對于推動我國電力發(fā)展有著重要的作用，便于內(nèi)部的各類設備進行操控和管理，并實現(xiàn)有效進行監(jiān)控，同時通過利用計算機的處理，實現(xiàn)對電網(wǎng)故障的分析和排除，有效提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
我國電力系統(tǒng)自動化控制的現(xiàn)狀主要表現(xiàn)為：首先，我國大部分變電站已經(jīng)基本可以實現(xiàn)對電網(wǎng)進行遙測、遙信、遙控以及遙調(diào)等傳統(tǒng)四遙功能，其中更有一部分的網(wǎng)省公司的設備運行已經(jīng)可以實現(xiàn)在線的檢測和控制等技術(shù)，在國際上也處于領先地位，但仍有較大數(shù)量的傳統(tǒng)保護設備存在。其次，傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)架構(gòu)存在著明顯缺點，不同廠家通用性不強，應用程序必須處理大量不同的通信規(guī)約、數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)訪問形式。而且采用的協(xié)議功能有限，經(jīng)常需要擴充，在實際運行維護中，很難給其他廠家的應用提供標準接口，且在新添裝置或功能時需要對整個自動化系統(tǒng)進行配置。最后，多數(shù)應急故障處置依舊依靠傳統(tǒng)的人工決策，不能根據(jù)電網(wǎng)即時變化情況實施有效的處置措施，部分僅能實現(xiàn)簡單的無功補償或斷路器投切，不能根據(jù)電網(wǎng)情況全面計算數(shù)據(jù)，提供備選方案供人員決策與處置，造成處置效率低，處置不及時等情況出現(xiàn)。
3 變電站電力系統(tǒng)自動化智能控制的應用
談到電力系統(tǒng)自動化智能控制就不得不談到IEC61850，IEC61850是目前新一代變電站自動化系統(tǒng)的國際化標準，它規(guī)范了設備的行為、自描述特征以及數(shù)據(jù)的命名、定義和通用配置語言。它不再單純是通信規(guī)約，而是成為數(shù)字化變電站的系統(tǒng)標準。
IEC61850標準致力于通過對對象的統(tǒng)一建模，增強設備間的互操作性，實現(xiàn)不同廠家設備的接入。但由于市場現(xiàn)狀以及實際投資的影響，往往在理解與執(zhí)行上有出入。因此在應用過程中依舊有著很多的問題，應用過程也因此受到了很多的阻礙。既便如此，電力系統(tǒng)自動化智能控制技術(shù)的發(fā)展作為必然趨勢，很多廠商不斷地尋找方法克服種種難題。目前，電力系統(tǒng)自動化智能控制技術(shù)主要的應用分為以下幾個方面：
3.1 集中式結(jié)構(gòu)的應用
集中式結(jié)構(gòu)控制作為目前智能變電站的主要控制形式，應用范圍較為廣泛。所謂集中式結(jié)構(gòu)控制就是在對變電站進行控制的過程中，通過計算機功能的應用實現(xiàn)對數(shù)據(jù)接口的擴展，進而獲得需要的準確的數(shù)據(jù)和信息。與此同時，集中式結(jié)構(gòu)控制也能夠有效地保證對已經(jīng)獲取的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計和分析，并對計算機進行自我保護和控制。事實上，集中式結(jié)構(gòu)控制需要的往往不僅僅是一立的計算機，而是一個集群，集群中的每一部分都需要負責各自的算法任務，這就要求集群中各計算機需要確保分工明確。
3.2 分布式結(jié)構(gòu)的應用
分布式結(jié)構(gòu)控制同樣也是較為常見的自動化控制模式，但這種模式本身卻和集中式結(jié)構(gòu)控制有著很大的不同。這些不同主要表現(xiàn)在分布式結(jié)構(gòu)控制需要對電網(wǎng)原有的功能進行增加，也就是說，當計算機群體越大時，相應的擁有的功能也就越多，終端系統(tǒng)通過信息傳遞將任務和功能分配到各個計算機中。實現(xiàn)了計算機的獨立，同時終端的系統(tǒng)會對每一臺計算機得到的數(shù)據(jù)情況進行統(tǒng)計匯總，然而并不需要針對這些信息做出干預和處理。這種模式的優(yōu)點主要在于能夠在同一時段實現(xiàn)對眾多數(shù)據(jù)進行快速有效的處理，效率高，安全性好。但是這一種方法有自己的局限性，不適用于較高電壓等級的變電站。
3.3 分布分散式結(jié)構(gòu)的應用
分布分散式結(jié)構(gòu)模式中則主要被應用在僅分為變電站層、間隔層兩種層級的變電站系統(tǒng)內(nèi)。事實上，分布分散式結(jié)構(gòu)模式在系統(tǒng)開發(fā)與現(xiàn)場應用時，能夠在此基礎上實現(xiàn)一定程度的創(chuàng)新和改進，其中以元件和斷路器間隔的設計上可改動的地方尤其多，系統(tǒng)能夠?qū)嗦菲鏖g隔的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)化的較為全面的采集和分析。在這些功能的基礎上來實現(xiàn)對保護和控制功能的匯總，大大節(jié)約了電纜線路的運用，從而降低電磁干擾提升信息傳遞的精準度。與此同時，分布分散式結(jié)構(gòu)模式設置過程較為簡便，可實現(xiàn)部分功能預裝，在現(xiàn)場施工時大大降低了施工的難度，也提高了現(xiàn)場的施工效率。
而事實上，無論選擇什么模式的自動化智能控制技術(shù)都需要根據(jù)實際的需求來進行縝密的思考和判斷，選擇最為適合現(xiàn)狀的模式進行應用。
4 結(jié)語
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，作為基礎能源的電力系統(tǒng)壓力與日俱增，要想提高電網(wǎng)運行質(zhì)量與水平，則需要對此實現(xiàn)電力系統(tǒng)快速的調(diào)整和控制。而電力系統(tǒng)自動化智能控制技術(shù)作為主流的控制手段，將帶給電力系統(tǒng)更為廣泛的發(fā)展空間。目前我國電力系統(tǒng)在系統(tǒng)的發(fā)展和應用上，已經(jīng)取得了初步的成就。這些應用無不顯示出智能控制技術(shù)的安全性和穩(wěn)定性，降低了人力資源的消耗，是未來電力系統(tǒng)的主要發(fā)展形勢。行業(yè)有關(guān)人員針對國鵲繽應用現(xiàn)狀進行進一步的努力和研究，以此實現(xiàn)對電力輸配電網(wǎng)的加強，給電網(wǎng)運行、經(jīng)濟發(fā)展提供更為可靠的支持和幫助。
參考文獻
[1]劉敏.綜合自動化控制技術(shù)在智能變電站電力調(diào)度中的應用研究[J].中國科技信息，2014（17）.
中圖分類號：TL503.6文獻標識碼：A文章編號：
一般來說，智能建筑往往是從樓宇的智能化開始的，嵌入式技術(shù)的應用使得智能建筑內(nèi)的各種電氣設施如空調(diào)系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等等，通過網(wǎng)絡技術(shù)、信息技術(shù)的應用進行實時監(jiān)控，取代了分散管理，既節(jié)省了能源、節(jié)省了人力的浪費，又提高了建筑的舒適性與安全性。
一、嵌入式技術(shù)概述
嵌入式是一種專用的計算機系統(tǒng)，一般情況下，嵌入式系統(tǒng)是將一個控制程序存儲在ROM中處理器控制板，是智能裝置或設備的一部分。近年來，嵌入式技術(shù)被廣泛應用于多個領域，如手表、微波爐、錄像機、工控、多媒體、網(wǎng)關(guān)、汽車等，有的還植入了操作系統(tǒng)。
嵌入式技術(shù)的應用距今已有30多年的歷史，主要以計算機技術(shù)為應用基礎，由嵌入式微處理器、硬設備、嵌入式操作系統(tǒng)及應用軟件等部分構(gòu)成。在人們的工作、生活中，如工業(yè)控制、交通管理、信息家電、家庭智能管理系統(tǒng)、POS網(wǎng)絡及電子商務、環(huán)境監(jiān)測、機器人等領域應用廣泛。隨著我國房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，嵌入式技術(shù)同樣被廣泛應用于智能建筑當中，為人們的生活帶來更多舒適性體驗。樓宇智能化的概念已經(jīng)越來越深入人心，鳥巢、水立方，上海金茂大廈、世博會中國館、環(huán)球金融中心等應用樓宇智能化的建筑不斷出現(xiàn)。目前樓宇智能化在北京、上海、廣州、深圳等一線城市高檔住宅中應用普遍，成為高檔物業(yè)新潮流，樓宇中通訊、監(jiān)控、管理自動化程度越來越高。
二、基于嵌入式技術(shù)的智能樓宇的組成
1、建筑設備自動化系統(tǒng)（BA）
樓宇智能系統(tǒng)實現(xiàn)建筑物內(nèi)的各種機電設備的自動控制，對建筑物內(nèi)部的供水、變配電系統(tǒng)進行監(jiān)控、測量，以保證大樓水電的正常供應，并能通過對空調(diào)、外墻照明等系統(tǒng)的綜合控制達到節(jié)約能源、減輕管理人員勞動強度的效果。該系統(tǒng)通過信息網(wǎng)絡組成分散控制、集中監(jiān)視與管理集中系統(tǒng)對筑物內(nèi)部的設備進行實時監(jiān)管，能夠隨時按需調(diào)整建筑物內(nèi)部的溫度、濕度、照明強度和空氣清新度，提供一個安全、舒適、高效而且節(jié)能的工作環(huán)境。
2、通訊自動化系統(tǒng)(CA)
通訊系統(tǒng)是保證建筑物內(nèi)圖像、數(shù)據(jù)、語音、傳輸?shù)幕A。該系統(tǒng)以數(shù)字程控交換機為核心的、以話音為主，兼有數(shù)據(jù)與通信的電話網(wǎng)，連接各種報告數(shù)據(jù)處理設備的計算機局域網(wǎng)、計算機廣域網(wǎng)、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、無線電話網(wǎng)和綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)等向使用者提供快捷、有效、安全和可靠的信息服務，包括語言文本、圖形、圖像及計算機數(shù)據(jù)等多媒體的通信服務。保證建筑物內(nèi)語音、數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)幕A，同時與外部通信網(wǎng)相連，與外界互通信息。
3、辦公自動化系統(tǒng)（OA）
辦公自動化系統(tǒng)是運用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、多媒體技術(shù)等先進技術(shù)，使人們的部分辦公業(yè)務借助于各種辦公設備，并由這些辦公設備與辦公人員構(gòu)成服務于某種辦公目標的人機信息系統(tǒng)。辦公自動化系統(tǒng)由多功能電話機、高性能傳真機、各類終端、個人電腦、文字處理機、服務器、存儲設備等各種辦公設備、信息傳輸與網(wǎng)絡設備和相應配套的系統(tǒng)軟件、工具軟件、應用軟件等組成。
4、火災報警與消防聯(lián)動自動化系統(tǒng)（FA）
火災報警系統(tǒng)在現(xiàn)代智能建筑中起著極其重要的安全保障作用。火災報警系統(tǒng)是智能建筑中的一個子系統(tǒng)但其又完全脫離其他系統(tǒng)或網(wǎng)絡的情況下獨立運行和操作，完成自身所具有的防災和滅火的功能，具有絕對的優(yōu)先權(quán)。通過建筑物內(nèi)不同位置的煙感和溫感探測裝置提供的信號進行確認后報警，同時啟動火災聯(lián)動系統(tǒng)，包括關(guān)閉空調(diào)、開啟排煙裝置、啟動消防專用梯并且啟動消防系統(tǒng)運作、緊急廣播疏散人群，從而使得盡可能的減少生命、財產(chǎn)損失。
5、安全保衛(wèi)自動化系統(tǒng)（SA）
安全保衛(wèi)自動化系統(tǒng)是通過安全防范、一卡通、公共應急廣播等系統(tǒng)對建筑物及周邊內(nèi)日常出現(xiàn)的事件進行分析整理，通過文字、圖像、聲音等方式傳送到管理中心交管理人員處理，該系統(tǒng)能夠?qū)ㄖ锛爸苓吀鱾€方面不同種類的信息全方位監(jiān)控，并能根據(jù)事件種類做出相應聯(lián)動將各個相關(guān)專業(yè)緊密的聯(lián)系在一起，能夠很大程度上節(jié)約人力、物力，真正做到系統(tǒng)自動。
三、基于嵌入式技術(shù)的樓宇智能化的發(fā)展趨勢
我國每年新增的建筑面積約20億平方米，加之政府對樓宇智能化建設規(guī)范化、科學化的引導，業(yè)內(nèi)普遍看好樓宇智能化的發(fā)展。21世紀的住宅、居家新思潮――節(jié)能、環(huán)保、綠色、智能，在2010年上海世博會得到充分展示、各國場館展示了大量城市家居生活的新理念、新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝，尤其是節(jié)能、低碳、綠色、智能等技術(shù)成為亮點、眾多場館集中應用國際先進的太陽能、LED照明、冰蓄冷、地源熱泵、屋面雨水收集利用、江水源循環(huán)冷卻降溫、氣動垃圾回收、綠地節(jié)水灌溉和可再生材料使用等多項節(jié)能技術(shù)和手段，展示了未來低碳、綠色智能城市建筑的前景和成功范例。在這樣的趨勢下，未來的智能樓宇發(fā)展方向要從深度和廣度方面來談。
1、通信技術(shù)
數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信技術(shù)在智能建筑中的應用與移動通信系統(tǒng)的結(jié)合,實現(xiàn)電視會議、遠程監(jiān)控、遠程醫(yī)療和遠程教學。
2、網(wǎng)絡技術(shù)
網(wǎng)絡控制技術(shù)在智能建筑中的應用包括：改善智能建筑內(nèi)樓宇自控系統(tǒng)、綜合保安系統(tǒng)、火災報警等異構(gòu)網(wǎng)絡環(huán)境的控制與聯(lián)動結(jié)構(gòu)；用控制網(wǎng)絡的分布式和嵌入式智能化技術(shù)為樓宇治理自動化提供新的治理模式；通過控制網(wǎng)絡通信實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)治理與機電設備運行過程控制；利用信息網(wǎng)絡的應用集成，以實現(xiàn)對智能建筑內(nèi)的機電設備與安全報警治理的遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。
3、節(jié)能控管系統(tǒng)
樓宇節(jié)能控管系統(tǒng)是將現(xiàn)代IT技術(shù)、智能樓宇控制技術(shù)及現(xiàn)代樓宇節(jié)能技術(shù)有機融合，采用開放的TCP／IP通訊協(xié)議，以BORRY專利技術(shù)――通用網(wǎng)絡控制器(NDDC)為核心，實現(xiàn)機電設備的網(wǎng)絡化．并創(chuàng)新性地將樓宇自控與節(jié)能管理融于一體的網(wǎng)絡節(jié)能控制系統(tǒng)。通過網(wǎng)絡對建筑物內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及電梯系統(tǒng)等眾多分散設備的運行狀況、安全狀況、能源使用狀況實行集中監(jiān)控、管理和分散控制，在滿足樓宇舒適環(huán)境的同時，實現(xiàn)樓宇各耗能子系統(tǒng)的網(wǎng)絡化、智能化及專家級的管理與服務，達到系統(tǒng)高效節(jié)能運行的目的。
4、物業(yè)治理技術(shù)
基于寬帶的物業(yè)治理是充分應用信息與網(wǎng)絡技術(shù)，將建筑智能化系統(tǒng)和計算機物業(yè)治理系統(tǒng)集成到綜合信息服務平臺上，實現(xiàn)具有集成性、交互性、動態(tài)性的物業(yè)治理模式。
5、無線網(wǎng)絡技術(shù)
該項技術(shù)利用微波、激光、紅外線作為傳輸介質(zhì)，擺脫了線纜端聯(lián)接受地理位置制約的局限性。其在智能建筑中的應用表現(xiàn)為：在智能建筑內(nèi)的餐飲、娛樂、購物等商業(yè)POS機的無線局域網(wǎng)的連接，實現(xiàn)移動電話瀏覽網(wǎng)頁，以及無線會議電視及視像信號的傳輸、交互和接入服務等功能。而廣度是指隨著時代的前進與發(fā)展，“智能建筑”的概念范圍也在不斷地發(fā)展與充實。早期智能大廈主要是指“樓宇自動化系統(tǒng)”。隨著科技的發(fā)展，建筑智能化技術(shù)在住宅建筑中的大量應用，供人們居住的具有智能化、信息化、數(shù)字化功能的住宅小區(qū)不斷涌現(xiàn)，智能小區(qū)改變了“智能建筑”原有的涵義，成為“智能建筑”的另一重要組成部分?！笆濉币?guī)劃中，提出了建設智慧城市的理念，這又拓展了智能樓宇所能涉及的范圍，通過技術(shù)革新和智能管理建設智能樓宇是智慧城市不可或缺的一部分?；谇度胧郊夹g(shù)的智能樓宇而構(gòu)建起來的未來智慧城市將涉及多項智能服務領域，實現(xiàn)智能化電力、交通等公共服務，手機綁定一卡通，便能刷門禁、車禁、購物；無論身在何處，用手機都可開關(guān)電器、窗簾；企業(yè)用不著倉庫存儲，只需通過電腦控制物流……這些電影情節(jié)，將在智能城市中逐步上演。未來，城市服務將以創(chuàng)新的方式融入人們的生活；城市管理將變得更加快捷高效，將誕生更多新興的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，出現(xiàn)更新的科技服務托管模式?！爸悄?互聯(lián)城市”的全新理念，意味著今后人們開始超乎想象的高新科技生活。
三、結(jié)語
基于嵌入式技術(shù)的智能樓宇是科技時代的必然產(chǎn)物，是信息技術(shù)與現(xiàn)代建筑的有機結(jié)合。在未來的建筑發(fā)展中，傳統(tǒng)的建筑模式必將被樓宇智能化所代替，這也是社會發(fā)展的必然性，面對信息化時代的到來，智能化、自動化技術(shù)將深入滲透到建筑行業(yè)中，未來，智能化樓宇將大放異彩，擁有無限廣闊的前景。
參考文獻
