智能型住宅自动控制与管理系统应用是什么？ 智能, ,住宅

随着计算机技术、现代通信技术、自动控制技术的迅速成长，智能化建筑在世界应运而生。智能小区在智能化大楼基础上扩展和延伸出来的，人们通过对小区建筑群的四个基本要素（结构、系统、办事、管理）进行优化考虑，提供一个投资合理，又拥有高效率、舒适、温馨、方便以及安定的人居环境。为适应我国加快住宅建设成长，增强住宅建设的科技含量的要求，我国在继“解困”、“安居”工程后，又加大了小康工程的力度。“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”作为国家重大科技财产项目棗“2000年小康城乡科技财产工程”的专题，就是这一配景下提出的。 
　　“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”是哈尔滨产业大学（原哈尔滨建筑大学）承接的项目，由哈尔滨产业大学和北京德达数据系统有限责任公司合作开发。该项目接纳LONWORKS技术开发研究并在住宅示范小区工程中试运行。1、对住宅居住环境（湿度、湿度）及设备进行监控；2、住户三表（水表、电表、煤气表）远传；3、住户三防（防火、防灾、防盗）；4、厨房设备监控；5、卫生间排风控制。这些效用用LON总线一节点实施，即每一住户为一LON节点，然后再用棗办事器管理各个用户的节点组成LON总线系统。该项研究已在北京翌景嘉园示范小区通过试运行，下面对其自评估如下： 
　　一、攻关的任务、考核目标及主要技术指标： 
　　经过论证，我们在专题合同中将种种指标定位在： 
　　本专题的攻关任务：研究智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统，该系统包括两项任务，其一是开发财用管理软件，其二是开发财庭智能控制装置，实现对居室温度、湿度进行自动调理；对厨房用具进行时序控制；对卫生间的排风进行控制。而家用电脑管理软件要对家庭设施进行管理并提供若干家政办事步骤。 
　　本专题的考核目标：提供具有居室空调、厨房监控、卫生间自动排风效用的微机控管装置一套；提供家用电脑管理软件一套；住宅温、湿度等参数应满足智能住宅规定准则；在示范工程中应用该项效果。 
　　本专题的技术经济指标：温度、湿度等主要被控参数应满足智能小康住宅准则（温度18℃～28℃，湿度30％～70％）；系统运行可靠。 
　　在进行该项专题的进一步研究的过程中，结合当前先进技术的成长以及我国智能住宅成长状况，在原有的合同的基础上，我们对家庭智能控制器又增加了三表远传、安防等效用。 
　　二、专题执行情况评价 
　　本专题按两个局部实施，即家庭智能控制器和家用电脑管理软件的研究： 
　　1、家庭智能控制器 
　　（1）效用 
　　本专题所开发的家庭智能控制器即智能节点具有4路模拟输入，12路数字输入，12路数字输出，其所实现的效用如下： 
　　通过对室内温度监测，得到实际温度与设定温度比较：当实际温度低于设定温度一定值时，在夏季关空调，在冬季开暖气；当实际温度高于设定温度一定值时，在夏季开空调，在冬季关暖气。温度控制到达智能小康住宅规定准则：18～28℃。 
　　通过对室内湿度监测，得到实际湿度与设定湿度比较：当实际温度高于设定温度一定值时，关加湿器；当实际湿度低于设定湿度一定值时，开加湿器。湿度控制到达智能小康住宅规定准则：30～70％。 
　　对三表实行脉冲计数，并发送到上位机。 
　　当门磁或红外报警时，在设防状态下，声光报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上位机。 
　　玻璃破碎报警时，声光报警启动；在设防状态下，自动拨号器启动：有报警信号传到上位机。 
　　紧急按钮报警时，自动拨号器启动，并有报警信号传到上位机。 
　　排电扇按钮控制排电扇，排电扇运行一段时间自动关闭。 
　　烟感探头报警时，煤气闭阀器关闭，声光报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上位，别的，通过判断烟感探头输入信号可识别探头是否有阻碍。 
　　煤气泄漏报警时，排电扇启动，煤气闭阀器关闭，声光报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上位机。 
　　探头复位输入控制火灾探头掉电复位及开启煤气闭阀器。 
　　通过上位机运作，可以控制厨房设备按一定时序启动。 
　　温度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。 
　　湿度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。 
　　与本专题预期目标相比，我们在设备监控的基础上，增加了安防效用，三表远传效用；我们经过认真研究，考虑研发产品的应用和推广，我们单片机来完成这些效用，而是接纳了先进的现场总线棗LON总线。 
　　（2）应用的LONWORKS技术特点 
　　本专题接纳了LONWORKS技术进行开发，该技术有如下特点： 
　　开放性：网络协议开放，对用户平等； 
　　通信媒介的多样性：可接纳任何媒介进行通信，如双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外等，并且同一网络可以有多种通信媒介； 
　　互操纵性：其通信协议Lontalk是相符ISO界说的OSI模型，任何制造商的产品都可以实现互操纵性； 
　　网络拓扑：有星型、总线型、环型以及自由型； 
　　网络结构：主从式、对等式或客户/办事式结构； 
　　通信的每帧有效字数可从0至228个字节； 
　　通信速率可达1.25MB/S，此时有效距离为130M；78KB/S的双绞线，直线通信距离可达2700M； 
　　其技术核心器件棗Neuron芯片内部装有三个8位微处理器、34种I/O东西和定时器以及LONTALK通信协议等。该芯片具有通信和控制效用。 
　　近年来，该技术在国内外的智能建筑领域都得到了应用和成长，其开发东西平台强大，开发者在短期内就可以完成开发劳动；在韩国、日本、澳大利亚、加拿大等国都已经利用该技术完成多项工程；并且，总体来看，该技术适用于中国，并且还在无线扩频等方面有继续加强的潜力，能在家庭智能系统上有更大的突破。 
　　（3）解决的技术关键 
　　效用集成：在目前智能住宅产品中，实现简单效用（如抄表、安防）的产品很多，本装置将三表收费、三防、厨房设备监控、室内环境监测、卫生间排电扇控制等效用集成在一起，真正实现了效用集成。 
　　接纳了Lonworks技术：Lonworks技术作为先进的总线技术，在本专题得以接纳，将会更有利于家庭智能控制装置的推广。 
　　模拟量的引入：从久远来看，将模拟量引入智能住宅将是一定，而目前国内几乎没有智能住宅产品将其引入，本装置将模拟量引入，也体现装置的前瞻性。 
　　软件编程语言接纳Neuron C语言，利用该语言事件驱动任务的特点，增强了装置的实时性。 
　　本装置可灵活组态：如果用户不需要该模块中的模拟输入，我们就会在设计硬件电路时预留出端口，而不焊接模数转换模块，这样可为用户省下投资，也为其将来扩展做好准备；12路数字输入点被开关量或脉冲信号来触发，其可以配置成电表水表煤气表输入，可以配置成安防信号输入，也可以是二者结合；12路输出只是一个开关信号，也可凭据实际情况进行灵活配置。 
　　与目前系统集成商所提出智能小区方案相比，本专题将家用电脑引入家庭智能控制系统来管理家庭设施。 
　　住宅节能：我们认为，智能住宅在提提供人们安定、舒适的环境的同时，也应将节能的观点引入智能住宅中。在本专题中，我们对卫生间排风接纳实时控制，使其在满足室内排风要求的同时做到节省电能；我们通过对室内温度的设定，在差别季节内对空调或供暖设备进行控制，使其在一定的条件下劳动，当到达预期要求时，立刻停止劳动，进而到达节能的目的。 
　　模数转换通信匹配问题：在本专题中，我们利用Max186芯片对采样的温湿度信号进行模数转换。Max186芯片具有12位精度，其与LONWORKS技术的neurowire方法进行通信需要匹配，本专题解决了这个问题。 
　　本专题所开发出来的家庭智能控制器比较老练，可作为产品投入市场，并且，该家庭智能控制器已经在北京翌景嘉园使用。与目前国内同类产品相比，其性能价格比是最优的（具体情况见效益剖析）。 
　　2、家用电脑管理软件 
　　家用电脑管理软件是在Delphi5.2平台上开发而成，其效用、设计特点如下： 
　　（1）效用 
　　提供家庭生活办事信息。主要有：医疗保健知识、家庭菜肴、点心制作要领及饮食科学知识、女性美容装饰常识、花鸟鱼种值饲养要领、旅游知识、保险知识及家庭生活中的一些常用信息等。 
　　提供家庭事物管理手段。这局部主要内容有：家庭财务、亲友通讯录、个别档案管理。 
　　该软件通过网卡直接对家庭设施进行管理：三表计费、设备状态显示、厨房设备时序控制、温湿度设定。 
　　（2）软件特点： 
　　是软、硬件技术乐成结合的典范：考虑到“小康住宅”的特点，将计算机硬件、软件技术相结合，通过LON控制模块乐成地实现了对住宅内的环境监测及设备监控。 
　　实用性强：在本软件中，我们以科学实用为原则，从医学、美食、旅游、保险、美容装饰、花鸟鱼种植饲养、财务管理、通信录管理等方面为用户提供了及其充裕的生活办事信息，以便为用户的劳动、学习提供更多的方便。
　　易学易用：在软件开发过程中，我们在不影响效用及生动性的前提下，尽量使界面简洁、直观，并具有逻辑性，从而使得用户容易掌握软件的思路及操纵要领。 
　　三、效果应用前景及效益剖析 
　　建筑业是国家的支柱财产，住宅建设占总房产建设投资的80％左右，国家十分关注住宅建设，继“解困”、“安居”工程后，又努力实施“小康”工程。为了加大“小康”工程力度，国家把“2000年小康城乡科技财产工程”列为国家重大科技财产项目。可见，投身于住宅小区智能化以及相关产品的研发，既有利于推动建筑业的成长，又能带来可观的经济效益和社会效益。 
　　1、国内智能小区市场预测 
　　随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术等高新技术的延伸，智能建筑应运而生。智能小区是智能大厦的基本含义中扩展出来的。以1999年为例，国家在99年对住宅的投资1700～1800亿元人民币，凭据建设部对小区初、中、高三个品级的划分，小区智能化为住宅小区总投资的1％～3％。以此比例计算，则仅99年度对小区智能化的需求就达17～54亿元人民币，而随着住房体制改革的连续深入及人们对住宅环境要求的连续提高，该数值还会将大幅度提高。由此可见，小区智能化市场前景广阔。 
　　2、本专题的实用性及前瞻性 
　　“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”作为2000年小康城乡科技财产工程“的一个专题，该项研究应用LONWORKS技术开发并在住宅示范小区工程中试运行。该家庭智能控制器具有很强的灵活必一，凭据用户需要，可以进行灵活配置，例如：如果用户不需要该模块中的模拟输入，我们就会在设计硬件电路时预留同端口，而不焊接模数转换模块，这样可为用户省下投资，也为其将来扩展做好准备；12路数字输入点被开关量或脉冲信号来触发，其可以配置成电表水表煤气气输入，可以配置成安防信号输入，也可以是二者结合；12路输出只是一个开关信号，也可凭据实际情况进行灵活配置。总之，该家庭智能控制器即适合现在智能住宅的要求，也会在一定水平上满足将来成长的需要。 
　　我们开发的家庭智能控制器再加上种种传感器组成的控制系统，其价格为4000元左右，即每个住户用于智能化投资在4000元左右，与当前国家制定普及型智能住宅价格（5000元）相比，相对价位下降20％；而从久远来看，随着人民生活水平的提高以及家庭智能控制器种种相关器件价格的下调，大多数用户对智能化的投资是可以接受的，并且其所带来的种种效益是无法估计的。 
　　4、本专题的社会效益 
　　本专题是以小康住宅智能化宗旨，旨在为人们提供舒适、安定、健康的环境。这一方面提高了人们生活水平，另一方面也为人们的高效率快节奏提供了条件。 
　　智能住宅设施的自动控制和管理，既需要相关行业的支持，也促进相关行业的成长。智能住宅建设的兴起，将使许多相关企业投入建筑市场，又为许多人提供了就业机会。 
　　别的，对付生产智能控制器的厂商来说，他们在推广应用这项效果中，将会获得可观的经济效益。 
　　四、专题调协的科学性和合理性的后评估 
　　本专题设置的科学性和合理性可从以下几方面反应出来： 
　　1、专题在智能小区的职位地方 
　　智能小区在智能化大楼的基础上扩展和延伸出来，人们通过对小区建筑群的四个基本要素（结构、系统、办事、管理）进行优化考虑，提供一个投资合理，又拥有高效率、舒适、温馨、方便以及安定的人居环境。从以上的界说可以看出，人们通常提出的智能大厦的3A（建筑设备自动化、办公自动化、通信自动化）或5A（在“3A”的基础上加上安防自动化和防火自动化）也适合智能小区，所以智能小区的“智能”很大一局部都体现在其自动化的水平。这次国家制定的该课题与以往课相比，其对智能建筑的效用定位越发合理（效用多而须要），并且具有一定的前瞻性（厨房设备的自动化以及模拟量的引入随着人民生活的提高也将会被人们接受）。总之，本专题对智能小区“智能”的研究，在智能小区的整体研究中起着相当重要的作用。 
　　2、未来市场走向 
　　笔者认为，建筑业是国家的支柱财产，住宅建设将占房产建设投资的80％左右，其中对智能小区投资占总房产建设投资的8～24％，在这种配景下，国家将会进一步加大对智能化建筑的投资。由于智能小区的观点是近几年才形成的，单个效用或系统如抄表、报警效用在一些住宅小区中已经有些应用，但是还没有哪个厂家能够推出从总体上设计和规划老练的智能小区网络化综合管理系统，目前的市场还处于群龙无首阶段。此时，国内市场急需一种性能价格比较高的智能化产品，这时研究智能型住宅家庭设施控制和管理系统将有更重要的意义。 
　　3、用户需求 
　　随着生活水平的提高，一方面，人们对住宅的追求不但仅局限于外表的装饰，人们对住宅的智能已经有了开真个认识；另一方面，在一些发达的都市中已经出现智能小区并为人们所接受。此时研究本专题开发出适合人们要求的智能化产品也具有很重要的意义。 
　　4、科技含量 
　　可以说智能小区是随着计算机技术、通信技术、自动控制等的成长而提出和成长起来的。智能小区的“智能”也可理解成为其科技含量，其科技含量的崎岖反应了智能小区智能化的水平。本专题所接纳的LONWORKS技术是最近几年内流行的先进的现场总线技术，运用该项技术研究本专题并开发出基于该技术的产品，将更有利于该产品的推广，并且随着LONWORK技术自己的改革和提高，智能化产品也利于更新换代。 
　　总之，“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”专题的完成，一方面，为家庭设施智能化的可行性提供了依据；另一方面，也为制定家庭设施智能化规范提供了参考。并且，本专题开发出来的效果正在转换成产品，这进一步证明了专题设置的科学性和合理性。 
　　五、经费决算和经费使用评价 
　　国家科委为“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”专题攻关拨款10万元，于1999年9月拨款到哈尔滨建筑大学，课题组将其分成两个子项实施，即智能家庭控制装置和家用电脑管理软件，经过一年多的研发，现已完成。
 　　2、经费使用评价 
　　本专题的研究接纳LONWORK技术，并要求在示范小区试运，这样做可包管技术的先进性和效果的推广。但应用该技术务必在其开发平台上完成，我们没有（国内仅少数单位具有）开发东西，该开发系统由美国ECHLON公司专卖，价值二十万元。其次选择示范小区，也要花费相当数量的用度。面对这两项主要开销，国家科委下拨的十万元是明显不敷的。为了解决经费的不敷，我们接纳如下办法： 
　　（1）将该专题分成两个子项，即智能住宅家庭控制装置和家用电脑管理软件。其中智能宅家庭控制装置由于接纳LONWORKS技术，我们决定接纳合作开发的要领，而家用电脑管理软件接纳自主开发，经费分项使用。 
　　（2）选择北京德达数据系统有限责任公司作为合作伙伴，主要原因是该公司作为国内智能建筑领域起步最早的企业之一，其在智能建筑科研、设计、安置颇具实力，并且还备有开发技术产品的成套设备。与该公司合作，他们可提供开发设备和安置调试条件，我们出技术、人力，这样做就不需购买专题开发用的设备，也就节省了这笔大的开销。 
　　（3）确定北京翌景嘉园示范小区作为试运点，该智能住宅小区是北京德达数据系统有限责任公司承接工程，其中有该公司科研、开发、实验样板间，利用该样板间提供的条件（其中包括智能住宅的多种传感器），可以节省现场安置调试所需的硬件用度。 
　　（4）本着节省的原则管事情，由于合作单位、示范小区均在北京，而我们在哈尔滨，两地的差旅费将要占科研经费的三分之一，我们利用北京德达数据系统有限责任公司提提供校方人员的食宿条件以及按每次出差要集中高效管事的原则，使差旅费的花销仅用原计划的一半。 
　　由于利用以上一些办法，使得该项目实际用费基本与国家科委拨款持平。 
　　六、存在的问题 
　　目前，国内没有一个完整的智能小区规范，这为定位智能住宅的效用带来一定难度，本专题对家庭智能控制装置的效用是结合我国智能小区现状及种种技术资料定位的，并且对每个家庭所配置节点数还有待进一步研究。 
　　在本专题中，由于目前厨房设备的种类和数量的不可预测性，我们仅界说了两个厨房设备，并对其进行一定的时序控制，对厨房设备数量及实时监控还需深入探讨；家庭智能控制装置对设备控制只局限于开关控制，对设备的进一步控制有待于进一步研究。 
　　现在智能家电已被一些厂家生产，种种智能家电产品的准则因厂家的差别而差别，并且国家没有稳定的准则，这为将来将其集成在家庭智能控制系统中带来一定的难度。