远程控制技术论文大全11篇

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论文摘要：校园网的建设为学校的教学科研和管理提供一个先进实用的信息网络环境。随着近几年高校的扩招，学校规模不断扩大，为改善教学环境不匹配、师资不足、教学资源匮乏的现状，各校开始运用多媒体教学，加大多媒体教学环境建设的投入，并利用远程控制系统来加强多媒体教学的效果。

1 校园网多媒体教学的应用

校园网的建设为学校的教学科研和管理提供一个先进实用的信息网络环境。多媒体教学系统对探讨新的教改思路，培养新的教与学的思维方式，启发活学活用的创新精神，寻找教学改革的创新点具有现实的意义。在校园网环境下实现网络多媒体教学不仅能达到图文并茂、声像俱佳的交互式教学效果，又能优化共享教学资源，有效地实旌个性化教育。基于校园网的多媒体教学已成为现代教育技术改革与发展的方向，同时也是推动创新教育的重要途径。它应包括以下两个基本应用功能：一是教学管理功能。主要为网上教学管理维护提供支持，包括课程管理、考试管理和信息。课程管理是提供课程介绍，如课程的整体框架、内容要求及考试方法；推荐课程学习进度表和指导性建议；教师授课要点，教案提纲和补充材料索引等。考试管理具有审核入考资格，提供电子注册功能提供分级测试标准，授权题库系统随机生成试卷，为学生网上答题、提交答卷提供便捷界面，并具有将成绩自动登入成绩档案库等功能。信息具有类似BBS讨论区、E—mini等功能，接受来自各方面对教学的反馈信息，如教学问卷、学习要求及期望等，并提供相应的信息处理和对外功能。二是网上授课功能。主要为教师在网上开展多媒体教学提供支持，为教师提供一个利用网上多媒体教学资源，在多媒体教室或网络教室开展多媒体课件教学的服务。通过软件的作用，能将教师机上教师的操作过程、课件内容等，以屏幕广播的方式传至每个学生机，并且，教师还可远程控制学生机，进行远程辅导。该方案常应用于计算机相关课程的教学，教学效果非常不错。

2 基于校园网的多媒体教学的远程控制系统的构建原则

远程控制是指由一台计算机通过网络远距离去控制另一台计算机的技术。当操作者使用主控端计算机控制被控端计算机时，就如同面对被控端计算机的屏幕一样，可以运行启动被控端计算机的应用程序，可以浏览编辑被控端计算机的文件资料，甚至可以利用被控端计算机的外部打印设备和通信设备来进行打印和互联网访问。为解决多媒体教学中存在的诸多问题，高校试图用现有的校园网环境开发设计多媒体教学远程控制与管理系统，初步满足了多媒体设备维护、管理的需要。其构建需考虑到以下两个原则：

（1）设备的先进性。为保证投资的有效性，多媒体教室与学校其他统一的建设在技术水平上必须保持相对的时代同步性。管理系统的设计、设备的选型都应遵循先进原则，以保证与现有的或将来可以采用的设备相容，使系统的生命周期尽可能地延长。利用此系统，能够远程控制最先进的教室设备，这也体现了当今多媒体教室管理技术的发展水平 。

（2）系统的兼容性和可扩充性。在系统设计之初，要充分考虑结构设计的合理规范，必须为系统以后的升级预留空间。如果系统结构设计合理，系统的维护可以在很短的时间内完成；系统必须支持将来的扩容和平滑升级，在满足学校现有需求的同时，为将来的系统扩打下基础；系统应采用模块化设计，考虑到不同型号设备的兼容性，在设计系统时，必须考虑系统的兼容性和可替换性。 转贴于

3 远程控制系统技术

系统基于原有的多媒体教室环境进行构建，在构建过程中，无需对教室环境进行改造，不会对教学造成影响，系统构建简单、实用。系统基于Borland Delphi 7NIndy软件环境开发。系统设计基于校园网，遵循T C P／I P网络协议，通过解析控制码，进行编码、译码，能够兼容国内外不同品牌的嵌入式教室桌面多媒体控制单元，能够实现对不同厂家硬件多媒体设备的远程控制。系统在原有教室设备条件下构建，无需增加任何硬件设备，对服务器硬件配置要求不高，只需在控制端服务器安装控制端软件，教室终端机作为被控端安装被控端软件。在控制机与被控端教室P C机之间利用校园网进行通讯，而被控端教室P C机与桌面控制单元之间通过串口进行通讯。从控制机通过T C P／IP协议传输一个控制协议信号给被控端教室P C机 ，然后由教室端P C机将其翻译为控制单元相应的控制信号，通过计算机的串口使用R$232协议传输给桌面控制单元，控制多媒体外设备。

4 远程控制系统能够实现的功能及其影响

通过与监控系统、内部通话系统结合，多媒体教学远程控制系统实现了对每个教室每台设备的远程控制。其具有以下功能：第一，控制端教室投影机的开关，视频信号、展台、手电脑通道切换，投影机工作状态的显示；第二，控制电动屏幕的升降，电动窗帘关闭，室内灯光控制开关；第三，控制教室展台的电源开关，镜头变焦、聚焦的操作；灯光及功能键的操作；第四，控制端教室的DVD、录像机等设备以及播放、选择等操作和话筒音量的控制等。

远程控制系统体现了教室设备管理的新理念，而不是简单地将中控的控制功能通过网络进行延长。系统通过IP地址选择控制端教室，实现了跨网段、跨教学楼的多媒体教室的远程控制，对被控端没有数量限制。远程控制系统给上课教师和管理人员带来了诸多方便，如教师课前可以向控制中心提出设备使用要求；在教学过程中，如果遇到问题，教师可以通过内部通话系统与控制中心联系，管理人员对设备进行远程控制，使问题及时得到解决；教师课后如果急于到其他教室上课，控制中心可以对教室的投影机、电动窗帘、幕布等设备进行远程控制，解决了教师的后顾之忧；解决了管理人员短缺问题，大大减少管理人员教室间频繁奔波的劳累之苦；提高了设备的使用效率。总之，多媒体教学远程控制系统的使用提高了设备管理的层次，强化了设备的维护与管理，提高了设备的使用率和完好率，减少了人员消耗，提高了管理层次和管理水平，使多媒体教学总体管理水平得到了提升。

参考文献

[1]臧玑洵.校园网教学应用研究[J].陕西师范大学学报，2003，31(Z1):199-201.

[2]陈春丽.校园网多媒体教学的应用[J].中国地质教育，2004，(3):55-56.

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中图分类号：TP273

克拉玛依石化工业园区污水处理厂目前主要采用曝气生物滤池工艺，设计出水水质达到一级A排放标准。但是在进入厂区前，因为厌氧环境，伴生有大量的有毒气体，尤其是硫化氢等[1，2]。通过在源头加入空气，建立有氧环境。针对加气环节，拟实施方案如下：（1）该厂是工业污水和白碱滩的生活污水混合处理，首先将工业污水在排入地下管网前，先进行曝气，在生活污水支管未端曝气，使来水管网形成一个有氧环境。（2）从原溶气释放器处引出一支曝气管到旋流沉砂池后，同时适当投加辅助转化药剂，并延长沉砂池与气浮池之间管线的长度和管径，并在此管道内加装涂有催化剂的格栅，并延长管道，增加有氧水在管道内的停留时间；同时还增加原曝气量（可考虑曝纯氧气）。污水中的硫化物在此管道内在催化剂的作用下，利用氧气，转化成为单质硫、亚硫酸盐及硫酸盐等，形成的单质硫在气浮间随着油污一起进入污泥里，去除，亚硫酸盐和硫酸盐已经无害化，进入后续流程。同时，利用远程网络化控制技术[3-5]，实现对现场设备和控制回路的网络化远程控制。

1 远程控制系统设计思路

为了确保设计合理，本论文提出一个先导性试验，确定了较为适宜的工艺流程，试验系统拟建立一个远程控制系统。加气工艺，见图1。

控制系统包括压力控制和流量控制，具有流量检测与供气量闭环控制回路。检测数据包括：含氧量、有毒气体含量、水质分析参数等。由于现场环境恶劣，设计了一套远程控制系统，通过Internet实现远程遥测遥控和设备启停控制、参数设置、数据采集和传输等。

由于现场环境恶劣，现场人工操作不便，尽管系统规模不大，但是在设计时充分利用无线传输网络和Internet网络技术的优势，实现远程启停控制和回路控制，实现结构见图2。现场部分由现场传感器、执行器数据采集单元和无线RTU组成；通信部分由基于无线数传技术的无线RTU、中控室收发器和Internet网络组成；中控室由网络设备和远程终端组成。

1.1 传感器及RTU

现场RTU与中控室数据通过GPRS网络实现远程通信。针对远传数据，实现闭环控制，控制回路见图3。

主要由压力传感器、流量计及信号调理模块以及数据采集系统组成。压力传感器检测空压机及供气管道压力，流量计负责检测污水流量和气体流量。根据来水量来调节控制气体供应量。各个传感器信号经过调理后送数据采集模块进行数据采集和处理，同时也把远程控制数据送执行器调节气体供应量。

1.2 无线通信及网络管理

试验系统中，通信与网络由2部分组成：RTU串行通信与无线数据传输模块、中控室收发器及网络通信系统。

现场RTU除了信号调理功能外，还有数据处理、启停与调节控制以及双向通信功能。无线数传电台与RTU核心板通过串行通信口进行信息交流，利用无线数传电台透明传输实现远程双向的数据通信。

中控室收发器与现场无线RTU模块通过数传电台，实现双向通信后收发的数据，再通过网关进入到Internet网络，为远程计算机终端提供数据交换。

1.3 中控室及远程控制终端

中控室设备包括无线收发器、Internet接入网关，网络交换机等网络设备。中控室与现场节点直线距离约12km，选择合适的无线通信模块与天线极为重要。尽管是透明传输，但是在两端通过简单加密可以实现安全数据传输，确保端到端的数据安全。在数传系统的两端实现加密要比链路加密和节点加密相比简易可靠，实现和维护也更加可行。

中控室IO服务器通过网络获取远程线程的压力、流量、液位、启停状态、运行时间等参数，并支持数据存储、显示、查询井房监测数据及工作参数；支持加药泵的启动柜远程手动/自动控制，控制模式转换等；当出现系统故障和超限控制时，系统会声光报警。

2 应用情况及结论

2012年11月9日-2013年1月8在克拉玛依石化园污水站2号提升泵进行了为期1个月的试验。设计排气量为10 L/h，处理水量为1.0 L/min，经过一个月的试验，污水在封闭管道传输有良好的改善，达到了预期效果。远传控制系统能根据来水量自动调节供气量，达到控制含气量的目的，管道在经过近8小时的封闭管道输送，毒气发生量明显减少。通过现场试验采集的数据和分析结果，为下一步工业化生产提供设计有力依据，设计新的生产工艺的目的是改善污水厂的环境，保护工人的身心健康，减少劳动保护方面的投入。同时，硫化物的减少，也减少了下游处理环节的设备腐蚀及对构筑物的损害。为此该污水处理厂每年可节约大量的流程管线和设备的维护费，且大大减少有毒气体对人体伤害，降低劳动保护成本

参考文献：

[1]尤子敬.曝气生物滤池处理生活污水的试验研究[J].环境保护与循环经济，2009，11.

[2]张静，张，陈明.抑制城镇污水处理厂恶臭气体的产生和迁移[J].环境科学与管理，2012，2.

[3]赵彩霞.数传电台无线远程控制方案研究[J].工业控制计算机，2013，7.

[4]邬春学，郭贤辉.远程NCS的QoS调度策略研究[J].计算机科学，2009，5.

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一、基于Internet的远程机电控制系统的基础研究随着机电控制理论应用发展变化，传统机电控制系统的结构也变得越来越复杂

计算机价格的急剧下降和可靠性的明显改善，使得人们越来越多地选择计算机作为控制器。图1给出了一个传统的单回路机电控制框图。

根据传统的远程机电控制的理论和发展，本文给出基于Internet的RMCS的模型，如图2所示。从理论上分析，基于Internet的RMCS只是在传统机电控制的基础增加了一个网络环节，但实际的实现过程中需要解决很多难题。根据图2，我们可以将基于Internet的RMCS划分为3个部分：远程终端模块、网络模块、现场模块。这3个模块的分工和协作，共同实现对设备的远程控制任务。每个模块的功能如下。

（一）远程终端模块。

远程终端模块的作用是远程监控，一般是与Internet相连的远离现场设备的微型计算机，其目的是对现场设备进行远端的控制与监测。远程终端模块是用户与现场进行交互的界面，其功能主要包括远程设备状态的远程终端显示、控制命令及参数的解释，对现场模块所反馈的现场设备的参数和状态数据进行必要的处理以及其他操作。其中，必须包括必要的基础数据的处理和系统管理。整个系统负责定义用户、密码，并授予管理某个模块的权限。远程终端监控在整个控制系统中设计表现形式也就是在Internet的Web页，用户通过点击Web页上的功能项发送请求。Web服务器接受请求后将用户请求和处理结果显示在Web页。不同的用户通过授权具有不同的操作权限，包括浏览设备状态、发送控制命令、设备状态分析等各种操作权限。

（二）网络模块。

网络模块是数据远距离传输的通道，是连接远程终端模块和现场设备监控模块的中间环节，包括Internet的一些传输协议、应用软件和硬件等。网络模块的目的有两个：

1.将现场设备的参数和状态信息通过Internet尽快地传输到远程监控端，使远程监控端的操作人员能够及时对现场设备的参数和状态进行了解，并决定如何进行下一步操作（比如通过传输系统发出控制命令等）；

2.将远程监控端的控制信息传输到现场的控制主机，进行对设备的控制。

（三）现场模块。

现场模块实现接收远程监控端通过传输通道发出的控制信息和对现场设备的直接检测与控制。其工作流程是根据远程监控端的控制数据对设备进行控制，同时监测设备的状态，并作必要的分析，再将这些状态信息通过传输通道反馈到远程监控端。现场模块还必须有处理中断的能力。现场模块一般情况下和传统的机电控制系统一样，是一个现场计算机控制系统，功能可以划分为数据采集处理、直接数字控制、监督控制、集散型控制、分级控制和计算机控制网络。用户可以根据生产类型、生产规模、控制对象等选择适合的系统类型。

二、智能网络接口单元的基本结构

依据基于Internet的远程控制系统理论和智能网络接口单元的功能，完备的远程控制系统结构。智能网络接口单元由CPU、RAM、ROM等组成的微处理器系统是智能网络接口单元的核心，它的主要作用是根据接收的有关信息，按选定的方法进行处理并产生必要的控制指令作用与被控对象。网络控制器是中央处理器和远端主机之间通过网络双向通信的通道，是系统网络环节的关键，设备如何上网就是由它来完成的，同样要受到中央处理机的控制。

三、软件设计原则

在上面的讨论中已经将基于Internet的远程控制系统分为了3个模块：远程终端模块、网络模块和现场模块。远程终端模块的作用是远程监控，一般是与Internet相连的远离现场设备的微型计算机，其目的是对现场设备进行远端的控制与监测；网络模块是数据远距离传输的通道，是连接远程终端监控模块和现场设备监控模块的中间环节；现场模块实现接收远程监控端通过传输通道发出的控制信息以及直接检测与控制现场设备，并将现场设备的状态信息及时的反馈给远端控制机。为了提高整个系统的实时性、准确性、安全性和通用性，在软件设计时我们应遵循以下几条程序设计原则：

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电气自动化控制技术，能够实现控制系统的自动化，提升工艺的运行水平。电气自动化控制是一类新型的技术，核心是电子技术，可以大面积地应用到设备行业中。电气自动化控制的技术能力高，通过不同技术的相互配合，实现电气自动化的运行控制，而且自动化控制是电气运行中的核心，保障生产的精确性和运行速率。电气自动化控制能够以少量程序控制多个变量，各个控制对象处于相互配合的状态，提升了系统操作的水平，监督被控对象的运行过程，期间修正被控对象的运行状态，使其具备准确、合理的运行方式。 

2 电气自动化控制技术的发展 

2.1 智能化 

电气自动化控制技术下的产品、系统等，能够根据指令智能化的完成操作，简化操作服务的流程。智能化是电气自动化控制技术的首要发展方向，正是由于智能化的要求，促使电气自动化控制技术与信息技术、通讯技术相互融合，注重技术中的性能开发，体现技术控制的速率。 

2.2 节约化 

节约化发展，是指电气自动化控制技术应用中实现了节能与环保。例如：电气自动化控制技术在照明系统中的应用，其可辅助使用新能源，同时控制照明灯具的使用，延长灯具的使用寿命，既可以保障能源利用的效率，又可以提高照明设备的质量。 

2.3 信息化 

电气自动化控制技术的信息化发展，改进了技术运行的方式，使电气自动化中，以信息控制为基础，引进互联网、物联网等理论，支持电气自动化的控制运行。 

2.4 统一化 

电气自动化控制技术拉近了各个行业之间的距离，融入各项技术的同时，朝向统一化的方向发展。在电气自动化控制技术的作用下，行业间遵循相同的设计标准，使用方法、维护策略等，都逐步统一，在降低行业建设难度的同时，体现统一化发展的优势[1]。电气自动化控制技术的统一化发展，消除了行业之间潜在的发展矛盾，提升行业资源的利用效率，加快了信息传输、使用的速率。 

3 电气自动化控制技术的应用 

3.1 工业 

工业是应用最广泛的行业，因为工业规模较大，对电气自动化控制的需求大，所以我国积极推进电气自动化控制技术在工业中的应用，致力于改善传统工业的运营方式[2]。PLC是电气自动化控制技术的主要元件，其为一项可编程逻辑控制器，以工业企业为例，分析PLC的应用。该工业为机械制造企业，基于PLC的电气自动化控制技术，为机械制造系统提供了相关的控制，PLC根据机械制造的需求，编写了操作指令和逻辑运算程序，简化了机械制造生产系统的操作，而且PLC的准确度高，规避了该企业生产的误差，实现了机械制造的自动化、信息化生产，PLC写入编程后，控制了机械制造的过程，同时控制机械制造的参数，包括尺寸、温度信息等，按照该企业机械制造的指令，构成闭环生产方式，优化机械制造的工艺流程，而且该企业在PLC中设计了PID模块，通过PID子程序，准确控制PLC的内部编程，预防机械制造中出现问题。 

3.2 交通业 

电气自动化控制技术在交通业中的应用，不仅体现在车辆运输上，还表现在红绿灯、监控系统等方面。车辆上的元件、器件等，基本都是电气自动化控制技术的体现，提供专业的自动化控制，保障车辆通行的安全[3]。例如：电气自动化控制技术在电子眼中的应用，代替警察执法，实现自动化的违章取证，电子眼监督交通系统中的车辆运行，抓拍违法行为，提交到交通局的操作系统内，减轻了交通执法的工作负担，电气自动化控制技术弥补了电子眼的缺陷，促使其可更准确、更快速、更清晰地实现抓拍取证，提升电子眼对交通运输的监控能力，有效控制电子眼的运行，以免交通执法中出现漏洞。我国各地政府在交通业建设中，积极引进电气自动化控制技术，完善交通监控体系，目前，测速器、屏显等多个交通项目中，均涉及到电气自动化控制技术的使用。 

3.3 农业 

农业是我国经济发展的基础支持，为了推进农业的生产，引入电气自动化控制技术，全面建设智能农业，加快农业机械化的发展速度。以某地区农业中的大棚种植为例，分析电气自动化控制技术的应用。该地区传统的大棚种植，是根据农民种植经验分配工作，一旦控制不好温度、湿度，即会影响大棚种植的经济效益。研究人员将电气自动化控制技术引入到大棚种植内，以育秧大棚为对象，构建智能控制系统，大棚内安装不同属性的无线传感器，专门收集大棚内的环境参数，如：光照、含水量等，进行自动化的信息采集，传感器采集的信号传输到控制中心，比对标准的参数指标，种植人员掌握大棚育秧的实际情况，同时根据对比结果调节大棚内的环境，远程控制特定的设备。该大棚内部安装了高清视频，同样接入到控制中心，种植人员可以随时查看育秧的状态，电气自动化控制技术的应用，辅助构建管理平台，划分为四个功能模块，分布是传感采集、视频监控、智能分析和远程控制，整体控制育秧大棚的生长环境，为幼苗的培育提供优质的环境。 

3.4 服务业 

人们对服务业的需求非常大，目的是方便人们的日常生活，特别是在电子产品上，更是体现出服务业对电气自动化控制技术的需求。生活中的电子产品，大多应用了电气自动化控制技术，如：智能手机、ipad、跑步机等，表明电气自动化对服务业市场的推进作用[4]。近几年，电气自动化控制技术的应用，由服务业的电子产品，逐步转型到企业内，例如：餐饮服务中的“机器换人”概念，餐厅内，机器人取代人工服务，提供点菜、传菜等服务，机器人是餐饮业的发展趋势，表明电气自动化控制技术的重要性，此项技术在“机器换人”中，起到自动化的控制作用，是机器人开发中不可缺少的技术。 

4 结束语 

电气自动化技术的发展和应用，表明了该项技术在行业运营中的重要性，满足我国社会行业建设的基本需求。根据电气自动化控制技术的应用，落实发展策略，充分发挥电气自动化控制技术的潜力，保障其在未来的应价值。电气自动化控制技术的发展和应用，必须符合现代企业的需求，由此才能规范控制技术的实践应用。

 

     

参考文献 

[1]贤阳.应用技术的发展是工业电气自动化系统的关键—2007年纽伦堡电气自动化（系统和部件）展览会纪实[J].自动化博览，2008，Z1：28-30. 

[2]吴琦.煤矿电气自动化控制技术中单片机的应用[J].硅谷，2015，3：118+120. 

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1.引言

近年来随着人民生活水平和知识层次的不断提高，人们也将注意力越来越多的放在了生活环境的安全性、舒适性和便利性上，因此也就产生了对家居智能化的需求；与此同时，在科学技术方面，计算机控制技术与电子信息通讯技术的飞速发展也促成了智能家居系统的出现。开发智能家居相关产品不仅能够满足人们生活的需要，对整个社会信息化进程的推动作用也不可忽略。

我们基于上海未来伙伴机器人有限公司创新套件设计了一套智能家居控制系统，利用结构部件、连接部件和传动部件以及传感器完美得组合在一起，通过能力风暴控制器、单片机系统、无线模块、GSM模块等，实现了家居的无线控制、远程控制、温控、安防控制等功能，使人们的生活更加便捷、安全、舒适。

2.系统总体设计方案

家居智能的基本目标是，将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭安防装置连接到一个家庭智能化系统上进行集中或者异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的协调。根据智能家居所需要的功能，我们按照与家庭所处位置的远近，将系统归纳为远程控制、无线遥控控制和本地集中控制三种控制方式。

远程控制通过手机发送短信形式进行控制，此方案主要用到GSM模块和单片机，手机发送指令到GSM模块的SIM卡，然后根据用户的指令来控制家电设备或者接收报警信号并向用户报告。使人们身在外地就可了解家中的各种状态。

无线控制功能是通过无线发射接收模块实现近距离控制功能，主要包括对家电的近距离控制和接收报警信号，节省了无线通信不必要的费用，也省去了花在综合布线上的费用和精力。其主要电路由51单片机模块电路、无线发射接收电路、能力源控制器、AS-UⅢ智能机器人组成。

“自动+手动”控制包括路灯、太阳能草坪灯、走廊灯控制的自动控制，可节约能源。空调、花园浇水、窗帘是采用“自动+手动”控制，既可以自己通过按键控制开关，也可以自动控制。

3.硬件电路设计

3.1 无线控制系统

用户通过终端控制器发射指令，由接收系统对电饭煲、热水器、排风扇进行开关控制。用户通过终端控制器发射相关指令，接收系统对大门、车库门、房门也可进行开关。采用AT89C51单片机，通过功能按键选择以上的开关控制，由12864液晶显示器进行显示相关状态，同时蜂鸣器起到报警的作用，使用2400bit/s无线模块实现近距离无线控制。无线终端控制器的框图如图1（左图）所示。接收系统通过解码实现对家用电器、门等控制。同时门上安装磁敏传感器检测门的位置，使门实现自动开关功能。接收系统的框图如图1（右图）所示。

无线终端器的电路原理图见图2所示，电源为5V直流电，12864液晶显示器中RP1可以调节显示器的亮度，S1-S6为无线终端控制器的功能选项按钮，S7为单片机复位按钮。AY1为蜂鸣器，当单片机20脚输出低电平时，Q1导通，蜂鸣器开始鸣响。2400bit/S为无线模块，当接收到无线信号时，单片机进行解码，并通过12864与蜂鸣器显示相关数据。

3.2 远程控制系统

用户通过手机发送短信，GSM模块接收到手机的指令，通过单片机进行远程控制电饭煲、浴室热水器、浴室换气扇等的开关。控制系统框图如图3所示。

手机发送指令给GSM指定号码，从而实现远程控制的功能。指令表见表1。

3.3 “自动+手动”控制

3.3.1 温控系统

卧室内，用户可以“手动”设定空调的温度，使室内的温度控制在人体舒适度范围之内，当室内温度和设定温度有偏差时，就会“自动”启动空调开关，并且会自动进行制冷或制热的选择。控制框图如图4所示。

3.3.2 自动洒水系统

通过传感器检测土壤湿度，土壤干燥时启动洒水系统为花草浇水，当湿度达到一定值时，洒水机停止工作，或人为进行洒水系统的开关。控制系统的框图如图5所示。

3.3.3 风力发电系统

当风力达到一定时，风力发电系统自动工作，由存储装置储存电能，供电给用电器。

3.3.4 自动太阳能草坪灯系统

白天，通过屋顶上的4块太阳能板进行蓄电，晚上，电池给草坪灯进行供电，控制器采用5251专用芯片进行光线检测、升压驱动。

3.3.5 灯光控制系统

利用光敏传感器检测太阳光，当白天接收到太阳光时，路灯灭。晚上接收不到太阳光时，路灯点亮；利用声音传感器检测走廊声响，当有人走过发出声音时，传感器接收到信号，走廊灯亮，延时10秒后，走廊灯熄灭；利用光敏传感器检测环境明亮程度，当早上接收到太阳光时，电机正转，窗帘打开；晚上光线比较弱时，电机反转，窗帘关闭，框图如图6所示。

3.4 安防系统

本系统设计的安防系统包括防火系统、防盗系统和紧急求救系统。框图如图7所示。

利用温度传感器检测室内温度，当发生火灾时，温度升高，启动报警功能，房屋周围4个LED灯闪烁，喇叭声音报警，同时灭火系统（喷水）启动。并通过无线模块向终端控制器发送一个信号，终端控制器报警以及时提醒房主，同时，GSM模块也向房主发送短信进行提示。

利用红外反射、接收装置安装在门上，当大门关闭时，如果有人进入，启动报警，无线控制终端显示盗贼进入，并报警，提醒房主及时处理，同时，GSM模块也向房主发送短信。

当别墅内人员（尤其是弱势群体的老人和小孩），出现紧急情况时，按下呼叫按钮，启动紧急呼叫系统，报警器会发出“呜呜～”的报警声，同时GSM模块也向房主发送短信，表示家中有紧急情况。

4.软件程序设计

本系统用的软件主要采用上海未来伙伴机器人有限公司提供的VJC流程图编程和单片机C语言编程相结合，VJC流程图编程更加直观形象，流程图采用模块化编程的形式，接近人类自然语言，流程图程序的形式与标准流程图完全一致，简单易学，是学习单片机C语言编程的基础。编译好的流程图下载到能力源控制器，然后进行程序的调试，最后实现其功能。

4.1 走廊灯路灯程序

4.2 风力发电与自动洒水

5.制作和调试

本系统利用上海未来伙伴机器人有限公司创新套件设计了一套智能家居控制系统，将结构部件、连接部件和传动部件以及传感器完美得组合在一起，搭建成一套家居系统的框架，再通过能力风暴控制器、单片机系统、无线模块、GSM模块等，实现了智能家居控制系统。实物如图10所示，经过调试，系统都完成了以上功能。

6.总结

本套智能家居控制系统具有以下创新点：

（1）无线控制和远程控制相结合，既能进行近距离无线遥控控制也能进行远距离控制。

（2）具有太阳能、风力发电装置，为晚上草坪灯供电，起到了很好的节能作用。

本套智能家居控制系统通过模拟实物制作和调试，都能达到智能家居的功能，达到预期的效果。在应用到实际家庭中，也能实现这些功能。因此对开发智能家居控制系统有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]潘庆浩，古鹏.智能家居控制系统技术问题的研究与探讨[J].计算机工程应用技术，2008（6）.

[2]张周.ZigBee技术研究及其在智能家居中的应用[D].厦门大学硕士学位论文，2007.

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1.引言

我国丰富的海洋生物资源和多样的生态环境类型为我国渔业的发展提供了广阔的发展空间。但近年来我国水域污染导致海洋生态环境不断恶化，水域生产力下降；过度捕捞造成渔业资源衰退，近海渔业资源日益衰退。为了提高养鱼的质量和扩展养殖高档鱼类的品种，减少对近海海域的污染，发展网箱养殖业成为我国渔业可持续发展发展的重要的途径之一。

我国自70年代开始发展海水网箱养殖，经过30年的发展，网箱总数量已经超过100万只。95年开始，国家和地方各级政府在网箱的材料、结构和抗风浪能力等方面进行了一定投入，不少科研机构开展了一些基础和应用性研究，但与欧美、日本等先进国家相比，将海水网箱养殖作为系统工程来进行开发研究，仍有较大差距，适用于网箱特别是深水网箱养殖的投饵机寥寥无几。为此，深水网箱养殖用投饵机的研制将填补国内空白，而设计一种自动投料装置，以减轻人工的劳动强度，节约投料成本，在促进养殖业的发展和海洋环境的保护都具有重大的社会效益。

2.基于GSM技术的深水网箱自动投料系统框架构建

深水网箱养殖具有离岸、水深、海域开阔的优势，为躲避风浪袭击，多采用下潜方式，这与传统的养殖模式相比，在投喂方式、网箱管理等多方面提出了新的挑战。

基于远程控制技术的深水网箱自动投料系统主要由主控器和各深水网箱自动投料机两大部分组成，如图1所示。主控器和深水网箱自动投料机之间具有双向通信功能。

主控器具有对各网箱投料机的主控和信息采集功能，能控制各网箱的投料机的启动、停止和每天投料次数、时间、投料速度的设置，并能收集各网箱实际运行信息的采集，以实时对各网箱进行优化控制。

深水网箱自动投料系统根据主控器设置的命令，定时、定速自动的实现投料，并采集实际运行情况及时告知主控器。

本系统的硬件部分主要包括主控器和自动投料料两大部分。主控器包括主控单片机系统的设计及主控通信部分的设计等；自动投料机包括投料器机械部分、投料机主控器、投料机通信部分以及投料电机控制器等的。

3.深水网箱自动投料系统的设计

本系统的构建关键是主控器与深水网箱自动投料机之间的通信模式的选择，这包括GSM通信模块的单片机机二次开发、水下投料的自动实现、投料机械装置的密封、网箱运行情况和环境的相关信息采集等相关技术。

3.1 投料机的机械设计

深水网箱自动投饵机由饵料仓、气室、投饵器、控制模块、密封盖、密封球、内部消波器、配重环组成。饵料仓用于储存颗粒饵料，气室主要为投饵机提供浮力，并提供投饵器布置空间。投饵器位于饵料仓下部，为由直流电机驱动的桨叶式投饵器，转速可通过位于投机上部的控制模块中的单片即芯片设定调节。投饵器下端设有密封球，当舱内失压或进行添加饵料操作时，避免海水对箱内饵料产生影响。投饵机顶部采用椭圆形内托式密封盖，通过顶部螺杆加紧密封。

3.2 投料机的饵料投放方式

目前网箱投料常采用高压空气或水作为动力通过电动振动抛洒方式，但喷洒方式会使饵料粉碎，不利于饵料的利用。另一种是利用电机的转动带动桨叶式饵料搅动叶片，在饵料的自重和气压作用下，饵料自动向下投放。这种投料方式比较节能省力，不易粉碎饵料饵料利用率高，而且出料的速度可以自动调节，因此采用后种投料方式更加适合。

3.3 饵料装置远程控制方案

采用GSM通信的控制方式，它可直接利用GSM通信网络，无需自建通信网络。控制距离远，在只要有GSM信号的任意地方都可以实现遥控。方案所图2所示。为进一步简化设计，主控器可直接采用用户的手机。此方案存在的问题是；若养殖区处于GSM的盲区或信号较弱，控制方案将失效。

为解决上述问题，在网箱处在海区无GSM或CDMA手机通信信号或信号较弱时，采用射频通信的控制方式进行遥控。方案如图3所示，通信方便灵活。

3.4 投饵机控制器的硬件设计

投饵控制装置硬件由通信模块、含EEPROM的单片机，实时时钟电路、D/A转换器、无刷电机控制器、无刷电机、LCD等器件组成，如图4所示，所有芯片都选用串行芯片。

（1）通信模块：GSM通信模块是实现岸上手机主控端与投饵控制装置之间命令和信息传送的桥梁。

（2）实时时钟模块：选择使用实时时钟电路DS1302，是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的电路，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。

（3）D/A模块：为实现直流电机的调速，在单片机控制的自动投料仪中，须把不同转速对应的数字量转换成模拟电压，才能达到自动调速的作用。选用了12位串行的D/A芯片TLV5616.

（4）显示器模块：采用LCD显示器，与传统的阴极射线管（CRT）相比，LCD占用空间小，低功耗，低辐射，无闪烁，降低视觉疲劳。

3.5 投饵机控制器的主程序的设计

投饵机控制器主要实现的是随时接收系统主控器发来的设置和控制命令，对此进行译码、存储并按投料机主控器的设置来实时控制投料机的定时、定量的投料或将投料机的环境和运行信息回发给主控器。为此主控器的主程序包括了控制器初始化、通信模块初始化、对接收来自主控器的命令和数据进行处理（包括对命令和密码的识别、出错告知、命令的存取和对各不同命令的执行处理）、对内部实时时钟的不断更新。

4.结论

将GSM通信技术应用到网箱投料机的远程控制系统中，控制可靠实用。基于GSM技术的深水网箱自动料装置基本上实现深水网箱的水下投料，对每天投料次数、时间、投料量在岸上进行设置；每天投料的定时时间会按潮汐而自动改变，对深水网箱自动投料机实现即时启停；并可实时采集深水网箱自动投料机的相关信息（如海水温度，电池电量，实际投料情况等），这些都间接的为养殖户提高了收入，产生十分可观的经济效益。

参考文献

[1]宋协法.网箱养殖配套设备的设计与试验研究[D].中国海洋大学博士论文，2006.

[2]郭根喜.深水网箱养殖装备技术前沿进展[J].中国农业科技导报，2011.

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中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A 文章编号：

1、前言

污水处理是一门涉及化学、物理、生物等多门科学的综合性技术，其工艺机理复杂，操作要求十分严格，实现起来难度较高。如果只凭现场人员手动操作，往往操作繁琐，劳动强度大，处理效果差。加之我国水污染控制水平较低，尤其是工业废水的污染控制，投入不足，给环境带来了严重的威胁。因此为了改变我国污水处理控制技术的这种落后现状，进行污水处理自动控制系统的研究，具有非常现实的意义。当前，污水处理控制领域将计算机技术、智能技术、网络技术等运用到过程中，实现优化控制，已成为研究热点。

2、自动控制理论的发展

在工业和现代科学技术的飞速发展的同时，控制理论的发展至今已有100多年的历史。各个领域中的自动控制系统对控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高，应用范围也更加广泛。特别是自20世纪80年代以来，计算机技术的高速发展，推动了控制理论研究的深入发展。

3.各单元的自动控制系统

3.1 格栅自动控制系统

根据水位差测量仪检测的格栅前后水位差阈值自动控制机械格栅的运行。当机械格栅停止运行的时间超过设定值时，系统转由时间控制，自动启动机械格栅。PLC系统还将按软件程序自动控制栅渣输送机、机械格栅的顺序启动、运行、停车以及安全联锁保护。水位差设定值，格栅的运行时间及格栅运行周期可调。3.2 水泵自动控制

在泵池设超声波液位仪表，根据水位测量仪测得的泵房水位值自动控制多台水泵的启停运行。当泵房水位高至某一设定的水位值时，PLC系统将按软件程序自动增加水泵的运行台数；相反，当泵房水位降至某一设定的水位值时，PLC系统将按软件程序自动减少水泵的运行台数。同时，系统累积各个水泵的运行时间，自动轮换水泵，保证各水泵累积运行时间基本相等，使其保持最佳运行状态。当水位降至干运转水位时，自动控制全部水泵停止运行。在监控管理系统和就地控制系统的操作面板上可以设定水位值。

3.3 沉砂池自动控制

沉砂池的设备自成系统，随设备所带的就地控制箱将带有启动时序和停止时序，以及安全保护程序，自动控制整套沉砂池设备的运行。PLC系统将采集沉砂池全部设备的运行状态，上位监控管理计算机也可远控整套沉砂池设备的启动/停止。

3.4 分段进水多级AO生物池控制

现有AO或AAO生物池改造采用分段进水多级AO工艺。主要测控内容有：

――各段进水流量检测、配水阀门/堰门监控，自动控制各段流量，保证多级AO工艺进水流量分配比，实现合理利用各段硝化容量,充分利用原水中碳源进行反硝化, 达到有效降低出水TN, 并降低运行费用。

――厌氧池氧化还原电位监测，各级缺氧池入口溶解氧监测，各级缺氧池混合液浓度监测，搅拌器运行控制。

――各级好氧池溶解氧监测、空气流量检测、曝气量自动控制。由于污水处理厂的实际运行中, 进水负荷实时变化，DO串级控制策略可根据进水负荷实时调整DO的设定值, 有效地消除进水扰动。

――生物池出水硝氮在线检测，作为甲醇投加的过程控制参数，及时调整外碳源的投加量，保证出水水质并节省碳源。

――生物池出水氨氮在线检测，根据出水氨氮值及时调整曝气量满足和保证出水水质的要求。

――分段进水多级AO工艺对C/N比的敏感性，具体水质、水量的实时变化，使得分段进水工艺的运行和优化有很大的空间。利用在线监测及智能控制技术，根据进水水质、水量对系统进行实时控制, 提高污染物的去除效率, 降低运行成本，并可提高分段进水生物脱氮工艺的可操作性。

3.5 鼓风机房出口压力控制

通过压力变送器检测空气总管的压力，根据设定的压力值控制鼓风机的运转台数、调节鼓风机的导叶片角度，从而保证生物池对空气的需求量。在保证空气需求量的前提下，尽可能地节省能耗，压力控制系统和曝气量调节系统相互关联，相互影响，最终使生物池的生物处理过程处在最佳状态。通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏，可以设定鼓风机出口的压力控制值。

3.6 污泥回流量自动调节

回流污泥量的控制采用比例控制以保证污泥混合液浓度在一定的范围内。根据生物池的进水量、回流污泥浓度控制回流污泥泵（工频泵）的运转台数或变频泵的转速，保证生物池微生物的需要量。通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏，可以设定回流污泥比例。

3.7 沉淀池排泥控制

沉淀池的排泥可以根据装在沉淀池内的泥位计来控制刮泥车的运行，指导排泥。排泥有二种控制方式：按泥位计设定值进行自动排泥，按定时实现自动排泥。

3.8 污泥浓缩自动控制

污泥浓缩机系统控制采用时间控制和手动控制。该系统中设备的启动顺序依次为输送机、浓缩机、加药泵、进泥泵、污泥切割机，停止顺序与之相反。当药液制备段的溶液罐的液位低，进泥泵的进泥流量低、系统中任何一台设备发生故障时，系统停止运行。采用污泥流量比例投加絮凝剂，通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏，可以设定每天允许的运行次数及每次运行的时间。

3.9 污泥脱水自动控制

污泥脱水过程按污泥脱水系统自身PLC预先编制的程序控制运行。污泥脱水的程序控制采用时间控制和手动控制。系统设计带有启动时序和停止时序，以及安全保护程序。在药液已制备完成的前提下，设备的启动次序依次为倾斜式输送机、水平式输送机、浓缩脱水一体机、加药泵、进泥泵，停止顺序与之相反。上位监控管理计算机可远程监测污泥脱水系统全部设备的运行状态和故障报警，但不可远程控制污泥脱水系统的开停。

3.10 加氯的自动控制

根据进水流量和浊度控制加氯机按比例自动加氯，并根据出水余氯值进一步修正加氯量，使加氯量始终处于最佳值。

3.11 电动闸门的控制

重要的电动闸门，旁边设置的现场手动操作箱面板上设手动/远动转换开关。手动状态下，由操作箱面板上的按钮控制闸门的开闭；远动状态下，由中控室遥控闸门的开闭。闸门的状态和工况在中控室的模拟屏上显示。

4.结束语

污水处理运行过程任务要求重，特性复杂，运行管理难度大，目前水处理行业尚缺乏可靠的实时监测仪器，用传统的控制方式往往达不到精确的控制要求。先进控制理论实现了过程工艺参数的优化，可以改变污水处理厂人工调节操作处理不及时、效率低的现状。污水处理的社会意义巨大应用计算机控制技术实现污水处理工艺的半自动全自动控制提高污水处理的技术管理水平合理使用和配置处理设施设备具有非常现实的意义。

参考文献：

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中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：

一、引言

随着人们生活的提高和科学技术的不断发展，以前老式水厂人工，半自动的水厂控制系统已经远远不能满足现代企业运行的需要。以多个PLC子站为基础，利用现代网络技术，控制技术，图形显示技术和冗余技术实现分布集散控制系统可处理污水。

为了使污水能够达标排放，一些企业（如酒厂、化工厂等）都建有自己的污水处理工程。本文以天津某大型污水厂为例，详细介绍了可编程序控制器在污水处理中的使用，该工程占地面积约为350M2，污水处理能力为950M3/d。采用循环式活性污泥法工艺（ CASS ），该工艺具有能耗低，管理方便，自动化程度高等优点。为了实现污水工程的全自动运行，电气上采用了以为核心的控制系统。

二、主要设备控制介绍

污水处理厂为各工艺设备提供了以现场控制箱或者MCC柜为基础，PLC控制为主导的自动化控制方式。具体控制方式如下所述：

现场手动模式：设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“就地”方式时，通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现对设备的启/停、开/关操作。

遥控模式：即远程手动控制方式。现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式，操作人员通过控制站操作面板或中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“遥控”方式并对设备进行启/停、开/关操作。

自动模式：现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式，且操作人员通过控制站操作面板或中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘将“自动/遥控”设定为“自动”方式时，设备的运行完全由各PLC控制站根据污水处理厂的工况及生产要

求来完成对设备的运行或开/关控制，而不需要人工干预。

控制方式设计为：就地手动控制优先，此基础上，设置远程遥控和自动控制。控制级别由高到低为：现场手动控制、遥控控制、自动控制。

粗,细格栅的控制：粗，细格栅其作用是将进水中较大的悬浮物和飘浮物清除，避免后续进水泵叶轮被堵塞及缠绕。

粗格栅间设置为2台回转式固液分离机和1台皮带输送机，粗格栅单台最大过栅流量为1504L/s，细格栅单台最大过栅流量为752L/s。2台粗格栅和2台细格栅同时工作，事故检修时1台工作。格栅运行（开/停）由控制器根据液位差计测得格栅水头损失，然后与上位机设定值进行比较，当格栅前后水位差达到0.15m，格栅。或采用定时自动控制，每隔30分钟格栅运行10分钟，也可由现场控制箱由人工手动操作。

提升泵运行控制以远程控制为主。在泵房设置了液位计和浮球开关，又有液位计测量泵房的水位，浮球开关对泵进行低水位保护，另外为了达到节能低耗和调节进水流量的目的，该厂的提升泵全部采用变频器控制。在泵房设立了一台PLC站，对设备进行控制，保护，与变频器通讯，数据采样，远程数据传输等任务。

CASS池分为4组，每组安装有2个滗水器用于实现出水，每个滗水器由S7-200PLC控制，通过液位来控制出水动作。

脱水机房的设备主要担负由剩余污泥泵将储泥池的剩余污泥和污泥絮凝剂按比例混合进行脱水处理的任务，污泥与溶解成一定浓度的絮凝剂混合后，污泥中的固体颗粒被凝聚成絮团，并分离成自由水，然后被输送到带式脱水机，经浓缩脱水后形成滤饼后排出。设备的控制是一时序逻辑控制为主，污泥和絮凝剂混合的比例是通过污泥电磁流量计和投药泵实现。

三、控制系统的软件配置及功能

1. 控制系统的软件配置

该系统的上位机监控部分是用Wonderware 公司的InTouch7.0软件开发完成的InTouch是创建运行在MicrosoftWindows操作系统下的人机界面的工控组态软件，利用InTouch可以开发出强大而功能齐备的应用程序，以充分利用Microsoft Windows的主要特点如动态数据交换(DDE)对象链接与嵌入及图形界面等。

2. 上位机的监控功能

该厂污水处理生产过程控制系统中所有主要仪表和运行设备以及系统运行状态等均在人机界面中得到体现，创建的窗口画面主要有3大类：主画面、报表和曲线。在画面上有动态的工艺显示、实时、历史的报警记录窗和曲线记录窗，以及各种参数设定的弹出窗，主要实现了以下功能：

（1）主画面能显示全厂所有设备的运行状态和测量的各种参数值。主画面主要包括两个部分：水处理部分和泥处理部分。部分共有8个监控画面，泥处理部分共有6个监控画面，另外还设立5个监控画面来监控电动机控制中心及总变电站的运行状况。上述各个画面中都实时显示了所有受PLC系统监控的设备的运行状况与数值，通过利用InTouch的动画链接功能，改变对象或符号的外观来反映标记名或表达式的变化，如一个泵的符号，当它运行时显示绿色，当它关闭时显示红色，当它故障时闪烁显示黄色。

（2）共创建了7个报表画面：包括水处理在线仪表、泥处理在线仪表、报警记录表、上位机可改变参数表、设备运行时间记录表、设备运行时间清零表和累计流量报表，可以方便快捷地查看各种仪表测量值、设备故障记录和设备的各种运行统计数据，并可以通过上位机修改泵房的液位限值、风机频率、溶解氧限值及判别等待时间等参数。通过报表编辑器，可以实现定期或随机的相关信息的打印输出。

(3)利用InTouch 的实时趋势和历史趋势功能，以曲线的形式显示了进水泵、鼓风机、回流污泥泵、前浓缩污泥泵等主要设备的电流变化和曝气池溶解氧变化，以便更好地掌握设备的运行状况，及时发现异常情况，并可记录各设备的运行时间，运用实时趋势功能动态地显示当前时间以前的各设备的电流变化情况，运用历史趋势功能动态显示在当前时间以前1个月内各设备的电流变化情况，同时还创建了全厂进线电压、电流和功率的显示曲线。

(5)报警功能

InTouch 的通知系统能通知操作人员有关的过程和系统的情况，当某一设备发生故障时，画面上出现“报警”字样，并且代表该设备的图形将闪烁。在报警记录中出现故障发生时间、故障设备名称及报警原因等，因此能及时通知操作人员，以便最快地排除故障，恢复生产运行。

四、结语

污水厂建厂以来，PLC自动控制系统运行平稳、可靠，保证了污水厂的正常运转，由于是全自动运行，节省了人力及运行费用。

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）（03）（c）-0014-02

最近几十年，科学技术突飞猛进的发展，企业联盟和虚拟企业也相继出现，因此对自动控制领域有了更深层次的要求，于是，远程监控技术这一新的技术诞生了。远程控制技术就是将Internet技术和现场监测控制结合起来的一种技术，通俗的说就是将现场采集到的信息通过因特网传输的控制中心的一种复合型技术。远程监控技术的出现也在很大程度上解决了很多大型企业的管理和安全问题，一定程度上提高了企业的时效性。本课题是基于Internet网络的远程监控技术，由于该系统具有简单易用、可实现无限互联、易于再次扩展、覆盖范围广等特点，因此在高新开发技术中具有巨大潜能。

1 远程监控系统的总体结构

本课题是一种把嵌入式智能体、远程监控、网络传感器等相关技术集于一体的综合管理系统，在工业装备的控制和监测中体现的尤为明显。从组成结构上主要包括监控中心（上位机）、网络服务器以及现场信息采集终端（CAN节点）。其结构图如图1所示。

监控中心（上位机）是由VC++结合数据库技术编写，主要功能是监测现场设备，将现场采集到的数据信息通过Internet网络存储到数据库中，并进一步根据需要对向终端发送控制指令。网络服务器主要的作用是完成以太网和CAN总线之间的协议转换工作。数据采集终端，即CAN节点的作用是采集现场的数据，并负责将采集到的信息发送到因特网进而发送到上位机，同时响应应来自上位机的控制指令，并完成相应的动作。

本系统的硬件组成上，主要包括：局域网设备、基于CAN/TCP协议的网络服务器、监控终端以及CAN节点。从软件的角度本系统主要分为：上位机控制程序、设备的驱动程序、数据采集程序、网络通信程序、数据库程序。

2 系统硬件设计

嵌入式系统的硬件主要包括处理器、存储器和设备三部分，它具有复杂性和多样性等特点。由于嵌入式开发的对象是具体的应用，并且各个项目实现的硬件环境也具有针对性的特点，所以开发嵌入式必须根据具体的应用环境配置、设计和调试[1]。

核心板主要包括微处理器S3C2410A、随机存储器（SDRAM）和FLASH。其中，SDRAM即为操作系统和运行程序的空间，FLASH用来保存移植的操作系统和应用程序的代码。板包括系统电源、CAN模块、以太网模块、JTAG模块和串口。电源模块用于输入5 V电压，提供3.3 V和1.8 V输出的直流供电。CAN模块用来收集和发送CAN总线上传输的数据，以太网模块用来连接互联网和硬件系统，JTAG和串口用来开发、调试和后期维护嵌入式服务器电路板，这些模块都是为了满足后续软件实现交叉编译方式而加入的。嵌入式服务器的硬件系统结构图如图2所示。

3 系统软件设计

本课题在设计远程监控平台的过程中，涉及到很多步骤，综合起来主要有五大阶段，分别为。

（1）需求分析阶段。在该阶段中，可以比较准确、及时地了解并分析用户的某些需求，因此它是远程监控平台设计过程中最基础的阶段，同时也是必不可少的。

（2）总体设计阶段。通过对前一阶段获取的用户需求加以综合、归纳与整理，形成一个与具体系统相独立的总概念模型，它是整个远程监控平台设计的关键阶段。

（3）各个部分具体实现阶段。在该阶段中，借助具体的开发语言、工具及运行环境，并依据总体设计的结构达到预期目标，同时建立各部分对应实现的功能，并对应用程序进行多次运行和调试，直到无误为止。

（4）系统集成阶段。这部分的主要工作是是对各部分实现的功能进行系统集成和整体测试，并根据测试所得结果进行相应的修改和完善，修改完毕之后再次试运行。

（5）系统运行与维护阶段。再次试运行成功以后，即可进行正式运行操作，整个系统在运行的过程中，很可能会出现一系列错误或非错误但不完善的问题，必须针对这些问题进行修改和调整将其全部解决。如图3所示。

在连接创建的过程中，必须与嵌入式服务器的网络进行连接，只有这样，这两者之间才有可能正常通信，如果两者未建立连接关系，则通信失败。正确连接之后，下一步的工作是获取现场设备的运行状态信息，这样正确设计接收模块就显得尤为重要，使用Socket来接收数据需要下面三个步骤：（1）监听网络，同意网络连接申请（即连接）。（2）获取用于接收数据的Socket实例以接收远程主机发送来的控制码等数据信息。（3）根据远程主机发送来的控制码，断开网络连接，并将资源进行清除。接收数据流程图如图4所示。

4 结语

在课题中，把CAN总线和嵌入式因特网技术结合之后应用到远程监控系统中，从而使得测控网络的全分散、全数字化得以实现，此外，它还解决了因特网和现场底层设备的无缝连接问题。在此过程中，远程监控平台通过嵌入式服务器对CAN总线上的智能设备进行访问，记录其在各个时刻的控制运行状态和参数，并把所获得的数据录入到数据库中以便于后续访问和获取。此外，网络数据库还支持智能CAN节点的动态配置与重构。

参考文献

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中图分类号： TU855 文献标识码： A 文章编号：

一．引言

智能建筑是实现建筑结构优化以及设备、服务、管理来满足住户需求的综合，其目的是给用户提供一个舒适、安全、高效、便利的人性化建筑环境。智能建筑中的电气自动化控制技术是搭建智能建筑的基础和平台，电气自动化控制实现了暖通空调、变配电设备、照明设备、排水设备等为建筑服务或提供生活功能的系统集成，是智能建筑中不可缺少的组成部分。从早期建筑中的暖通空调设备自动化控制，伴随着建筑技术和控制技术的不断进步，智能建筑中的电气自动化控制也得到飞速发展。

二．智能建筑中的电气自动化功用。

1.实现系统设备的自动化控制。

在智能建筑中，由于提高生活舒适度的要求，需要采用大量的电子、电气设备，如智能开关模块、传感器、红外控制、信号中继器、对讲设备、音乐系统、安防监控系统等组成了建筑的智能化功用。通过实行电气自动化控制技术，将各个独立分散运行的单机设备进行集成控制，实现对设备、终端的自动化运行和远程管理控制，实现了建筑的智能化。同时，对提高建筑设备运行效率、减少设备运行成本、提升住户舒适度和安全度具有积极意义。

2.实现智能建筑的系统集成。

智能建筑的系统集成是对建筑中各终端设备的远程管理与控制，通过对终端设备的控制和管理，实现建筑节约费用、节约能源、提高生活水平的目的。智能建筑是建筑技术和计算机技术、网络技术、通信技术和控制技术的集成，系统集成的目标是为了搭建建筑主体内的智能化管理，通过对建筑自动控制技术、通信技术、综合布线技术、计算机网络技术、安全防范技术以及多媒体技术等将相关设备进行整合，通过软件进行集成，实现建筑智能化的目的。智能建筑的系统集成提升了建筑的智能化水平，实行电气控制自动化是保证智能建筑系统集成的基础。

三.电气自动化控制技术在智能建筑中的应用。

1.智能建筑的系统自动化控制原理。

智能建筑的自动化控制系统是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，又称之为分布式控制系统（Distributedcontro systems DCS）。其实现原理是采取“分散控制、集中管理”的模式，通过对现场终端设备上的微型计算机控制装置（即DDC）进行实时检测和分布控制任务，而设备终端上的微型计算机控制装置实现对终端设备的控制以及管理，对终端设备进行信号采集，通过传感器进行信号传输，将传输信号送至智能设备上，实现对设备的工况管理和自动控制。这样就避免了计算机集中控制带来的高危险性，同时也弥补了单机设备管理的局限性。

2.LONWORKS技术的应用。

LONWORKS技术原本是为工厂管理服务的，是以工厂测量和控制机器间的数字通讯为主的现场网络，通过将通讯的数字化，使得终端多点化成为可能，实现了传感器、终端设备和控制器之间的特化通讯。由于LONWORKS技术支持分布式网络控制，同时又是一个开发性的可交互操作的控制技术平台，其优势正符合智能建筑的系统需要。在早期的智能建筑中，并没有控制网络，其控制系统只是采用电线将气动控制装置连接而成，这种控制组成结构简单，不利于设备扩展。同时由于终端设备厂商所使用的通讯协议互不兼容，导致无法实现系统的整体自动化控制。随着计算机技术的发展，网络技术也越来越完善，基于网络开发的系统LONWORKS技术被逐步应用到智能建筑中。

LONWORKS技术能实现终端设备和智能设备在简单网络上可以进行对等的通信，能形成一个低成本、可相互操作的控制系统，便于服务定制、程序编写、功能扩容。在智能建筑的电气系统中，采用LONWORKS技术，将照明、保暖、通风、安保等终端设备进行资源整合，通过传感器控制为单一的开放式网络，节约了安装和运营成本。LONWORKS技术中，房间中的多功能传感器可以将房间的供暖控制器的运行状态进行改变，根据用户需要可从待机状态转为用户需要的模式；房间中的光感传感器对自然光进行检测，并将检测到的自然光数据通过网络传输给LONWORKS控制器，控制器根据设置自动进行区域内灯光照度的调节，可在外部阳光充足时，关闭房间内照明灯具，在房间光线较暗时，自动开启照明灯具，并可以根据用户的个人爱好或预先设定好的环境模式来调整灯光亮度。

LONWORKS技术中的Honeywell自动化控制系统控制着智能建筑的照明设备以及暖通空调，该系统与住户的门禁系统、闭路电视监控系统、消防报警系统以及防盗系统进行系统集成，通过对各个工作站通讯和信息综合，实现对住户特定生活需要的提供。例如：当智能建筑中的住户回到家时，楼道上的门禁控制系统输入安全代码，系统开始启动HVAC系统，将照明控制和暖通空调系统调节至用户离开前的照明度和室温。而在住户外出时，输入代码后实现对照明系统、空调系统的自动关闭，并将各设备调节至节能状态。在HVAC系统中，其控制器可根据房主的要求，将卧室和居室的温度维持在一定理想范围内，采用PI算法控制的FCU通过与暖气片的连接实现自动运行，达到对室内温度、湿度的自动调节、自动控制。

3.基于IP+无线技术的新型电气控制技术。

在智能建筑的发展中，IP+无线技术是随着计算机技术和计算机网络技术的完善而产生的，是计算机网络技术在智能建筑中的具体应用。通过IP+无线网络技术，构成了特有的智能家居系统。由于终端设备采用IP管理，传输通过无线方式进行，可实现双向通信，其好处不言而喻，这也是智能建筑的系统控制的发展趋势。

在计算机网络时代下，智能建筑的电气设备不在是单一、独立运行的终端设备，系统需要采用设备IP绑定，通过无线进行数据和信息传输，这就增加了电气设备的自动化难度。在电气自动化控制系统中，终端设备要具有智能性，如智能电源转换器、无线红外转发器、智能开关、智能插座、安防报警系统、智能窗帘系统以及网络摄像机等，并在设备上进行IP分配，通过智能网关和网络，将数据传输至智能主机，智能主机进行实时监控和任务分配，实现对电气设备的控制和管理。

智能建筑中的智能门锁、对讲可视系统、房间对讲系统、照明系统、空调系统、安防系统、音乐系统以及环境监测等都通过WEB控制，用户即使是在房间外，也能实现对房间内温度、照明、设备开关的控制，并能对建筑设备的运行状况、运行报警情况、性能参数等等进行了解。

四.智能建筑中的电气自动化控制发展趋势。

传统的智能建筑需要实现电气自动化，一般仅仅是采取电线连接设备的单一模式，在发展中受到较大制约。未来的建筑电气自动化控制将注重终端的集约化，将终端功能进行集中，体积减小，降低耗电，在此基础上，形成电气设备的模块化，增加其拓展性。同时电气设备的无线化必是大势所趋，通过无线化接入，提高了设备可移动性和可扩展性，同时简化了施工，避免造成建筑墙面损伤。

五．结束语。

智能建筑的电气控制自动化是提升住户生活水平的必要因素，其技术应用越来越广，这对提高智能建筑的功能具有积极作用。电气的自动化控制，实现了终端设备的远程控制和管理，提高了住户的生活水平和质量。

参考文献

[1] 陈裕家 浅谈电气自动化控制在智能建筑中的应用 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》2012年4期

篇（11）

智能家居是现代社会最热门的话题之一，它的目标是通过网络等信息通信技术手段实现对家居电器等的智能控制，使其能够按照人们的设定工作运行，而不论距离的远近。智能化与远程控制是智能家居的两大特点。目前，已经有越来越多的机构和个人开始了对智能家居的研究。

1. 智能家居的概念

智能家居（Smart Home）是以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境。家居智能化技术起源于美国，最具代表性的是X-10技术，通过X-10通信协议，网络系统中的各个设备便可实现资源的共享。因其布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。至今，X-10技术产品的销售已超过两亿个，仅在美国一个国家，便有超过600万个家庭在使用。自动化的智能家居不再是一幢被动的建筑，相反，成了帮助主人尽量利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。

随着网络技术的发展，特别是无线网络的发展，网络化智能家居系统可提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、便利和安全。

2. 智能家居中的总线技术

要实现家居的智能化，就必须实现家居的网络化，使家居内的大部分电器设备能够通过一定的方式连入网络，从而实现这些设备的远程控制和自动控制。家居电器的上网实质是网络最后接入的1公里之内的问题，此类问题要求网络可靠性高、信心量少，多个设备之间的互操作性强。就智能家居而言，如何把结构和性能不一的电器设备接入网络，如何能够实现这些设备的相互通信是在构建智能家居时主要考虑的问题，所以说，智能家居的关键技术其实就是网关技术和总线技术。文章主要讨论的是其中的总线技术。

总线技术在智能家居行业当中，目前可以算是应用最为广泛的一种技术手段。在总线技术下生成的智能家居系统，最大的特点是具有可扩展性，工程安装也不是很复杂。由于科学技术的不断发展，新生成许多总线协议下的智能家居系统的价格也不是很高，目前市场的销售情况也很不错。

智能家居中的现场总线控制系统通过系统总线来实现家居灯光、电器及报警系统的联网以及信号传输，采用分散型现场控制技术，控制网络内各功能模块只需要就近接入总线 即可，布线比较方便。一般来说，现场总线类产品都支持任意拓扑结构的布线方式，即支持星型与环状结构走线方式。灯光回路、插座回路等强电的布线与传统的布线方式完全一致。"一灯多控"，在家庭应用比较普遍，以往一般采用"双联"、"四联"开关来实现，走线复杂而且布线成本高。若通过总线方式控制，则完全不需要增加额外布线。是一种全分布式智能控制网络技术，其产品模块具有双向通信能力，以及互操作性和互换性，其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构，各网络节点可以从总线上获得供电（24V/DC），亦通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信，最高的信号传输速率和系统容量则分别为10KBPS和4G，完全能够满足现代智能家居的需要。

3. 主要的总线技术比较

目前，国际上家庭总线的标准主要有以下几种：前述的X-10，日本的家庭总线(Home Bus)，欧洲标准安装总线(EIB)和BatiBus，美国Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。其中，最受业界关注，应用最广的是X-10、LonWorks和消费总线（CEBus）这三种。

3.1 X-10技术

X-10技术是世界上最早出现的，也是最简单的智能家庭网络系统，它的出现标志着家居智能化技术的成熟。在智能家居20多年发展过程中，X-10技术得到了极大的应用。它在美国的发展已经25年的历史了，到目前为止美国的X-10用户已经达到1000万以上，X-10控制规格已成为当今美国家庭自动化控制规格的主要领导者。欧洲版的X-10发展也相当迅速并得到普及，渐渐的，这一技术开始进入亚洲。可以说，X-10是二十世纪最具代表性的家庭智能自动化产品。

X-10采用电力线作为其网络通信介质，系统中的各个设备直接挂在电力线上就可以相互通信，X-10技术基于X-10协议，由发射器发出X-10控制信号，通过现有电力线网转输X-10信号到接收器，然后由接收器再对各灯具、用电器等用电设备进行控制。

但X-10采用的是电力线通信方式，容易受到干扰，系统的抗干扰性能比较差，且寻址空间小，对模拟量支持不够，只能提供非常有限的功能。如果只要求这些有限功能，使用X-10可能是很合算的，但在需求日益丰富的今天，X-10有逐渐被取代的趋势。

3.2 LonWorks

LonWorks是美国Echelon公司于1991年推出的，LonWorks技术为设计、创建、安装和维护设备网络方面的许多问题提供解决方案：网络的大小可以是两个到32385个设备，并且可以适用于任何场合。LonWorks提供从收发器到协议到软件API的一个完整的、端到端的控制网络解决方案。

LonWorks网络中设备的通信是采用一种称为LonTalk的网络标准语言实现的。LonTalk协议由各种允许网络上不同设备彼此间智能通信的底层协议组成。LonTalk协议提供一整套通信服务，这使得设备中的应用程序能够在网络上同其他设备发送和接收报文而无需知道网络的拓扑结构或者网络的名称、地址，或其他设备的功能。LonWorks协议能够有选择地提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送，以提供规定受限制的事务处理次数。对网络管理服务的支持使得远程网络管理工具能够通过网络和其他设备相互作用，这包括网络地址和参数的重新配置、下载应用程序、报告网络问题和启动/停止/复位设备的应用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信，这包括电力线，双绞线，无线（RF），红外（IR），同轴电缆和光纤。

LonWorks也有其弱点，主要是价格太高，光电开关的体积太大，对此，Echelon公司开发了一个智能型收发器－－PL3120芯片组，其中整合了Echelon公司的PLT－22电力线实体层和8位的Neuron芯片核心，这使得LonWorks被越来越多的高级建筑所采用。

3.3 CEBus

消费总线（CEBus）起源于1984年美国电气工业协会的消费电器小组制定的家电互联的规范，1992年，它被正式命名为CEBus规范(EIA600)。消费总线出现后，迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等国际著名公司的支持，在智能住宅和住宅自动化领域具有举足轻重的影响。

消费电子总线网络拓扑结构可以是总线型、星型、树型或混合型。总线中的每个节点的地位是平等的，不需要一个主控设备。对于多节点竞争访问网络资源的解决方法是采用冲突检测和冲突解决，网络中各节点的控制关系通过绑定来实现，从而使整个家庭中的电器系统能成为一个智能的整体。

参照ISO的网络协议建议书，消费电子总线可划分为物理层、数据链路层、网络层和应用层。CEBus在应用层定义了一种面向对象的、严格的设备描述语言CAL（Common Application Language），简称公共应用语言，其内容涵盖了家庭中可能拥有的家电。公共应用语言采用了面向对象的方法，把任意一个家电设备按照功能分解成几个预定义的对象模型。在面向对象的编程语言中，一个对象由数据和操作这些数据的函数组成。在消费总线中，这些对象也由数据（称为实例变量）和操作（称为方法）组成，不同的设备可以采用相同的对象，用相同的方法操作，但是控制结果随设备的不同而有不同的意义。

CEBus以其简便的协议、日臻完善的技术正日益成为消费电子设备互操作的企业标准，CEBus通讯的低层功能已实现了芯片化，所以接入设备比较便宜。目前，市场上此类芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。随着载波通讯技术的进一步成熟，CEBus将在仪器仪表、家庭自动化、智能楼宇建设、智能小区建设以及工业厂区建设中得到更为广泛的应用。但由于CEBus接口技术比较复杂，价钱非常昂贵，因此CEBus在中国的应用也不多见。

4. 小结

随着信息技术的高速发展，智能家居技术越来越受到人们的关注，是现代网络技术研究的重点之一，而利用总线技术来实现智能家居又是智能家居技术发展的重要方向。文章中介绍的几种主流总线技术都有各自的特点，就本项目而言，LonWorks网络是一个不错的选择，是我们以后研究的重点方向之一。