智能控制
智能控制范文第1篇
关键词：数字PID；超调控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01
PID控制因其具有结构简单、稳定性好、可靠性高等优点，而被广泛应用在工业控制领域。但是，现代的工业控制过程中，许多被控对象机理复杂，具有严重的非线性、时变不确定性和纯滞后性，采用传统PID控制不能达到理想的控制效果，这种情况下，智能PID控制应运而生。
一、传统PID控制
（一）控制原理
PID控制规律是比例（P）、积分（I）和微分（D）控制，根据系统的产生误差，利用比例（P）、积分（I）和微分（D）算法，计算出控制调节量进行控制的。
（二）PID控制的特点
1.比例（P）控制
比例（P）控制是最基本、也是最简单的控制方式，控制器的输出信号成比例反映输入信号。只要系统有误差，控制器就会起控制作用，减小系统的稳态误差。比例系数KP决定比例控制的强弱，增大KP能提高系统开环增益，提高系统的控制精度，但是KP过大，又会降低系统的相对稳定性，甚至导致闭环系统不稳定。
2.积分（I）控制
积分（I）控制的输出与输入误差的积分成正比关系。对于有差系统，要消除稳态误差，就必须在控制器中加入积分项，积分项随着时间的增加而加大，使系统的稳态误差进一步减小，直到为0，消除稳态误差。通常，积分（I）控制的主要作用使系统没有稳态误差，但是积分作用会产生相位滞后，因此如果积分作用太强，会使被控系统的稳定性变差。
3.微分（D）控制
微分（D）控制的输出与输入误差的微分成正比关系。微分（D）控制能够反映误差的变化率，只要系统有误差，而且误差随时间变化时，控制器对误差进行微分，提前抑制误差，避免被控系统产生过大的超调量。但是对于无变化或是变化缓慢的控制对象，微分（D）控制不起作用。
由于比例（P）控制、积分（I）控制和微分（D）控制都有优缺点，因此，在工业控制系统中，多采用组合控制―PI、PD或是PID控制。控制器根据被控对象的特性，调整PID的三个参数，使系统达到满意的控制效果。
（三）控制算法介绍
计算机PID控制系统中使用数字PID控制器。目前经常使用的有位置式PID控制算法、增量式PID控制算法。（1）位置式PID控制算法。该算法的优点是原理简单、使用方便；不足是对e（k）的累加增大了计算机的存储量和运算的工作量；u（k）的直接输出易造成执行机构的大幅度变化。（2）增量式PID控制算法。该算法的优点是：只计算增量，计算精度对控制量的影响较小；不对偏差累加，不易引起积分饱和；得出的是控制量的增量，误动作影响小；易于实现手动到自动的无冲击切换。缺点是有静态误差、积分截断效应大、溢出影响大。
二、智能PID控制
传统PID控制算法简单，调整参数方便，且具有一定的控制精度，所以在生产实际中，有95%以上的工业控制使用PID控制。但是，随着工业控制系统的越来越复杂，传统PID控制器的弊端也越来越明显。比如，传统PID控制只有用在时不变系统时，才能达到满意的效果；对于非线性或是不确定性系统，则可能致使系统性能变差甚至造成系统的不稳定。因此，工程技术人员在使用传统PID控制的同时，也对其进行了多种改进，其中，智能PID控制器就是众多控制系统中较为典型的新一代控制器。
智能PID控制是以传统PID控制为核心，应用智能控制技术研发的新型控制器。具备两者的优点，既具有传统PID控制器结构简单、可靠性高和整定方便的特点，又具备智能控制系统自学习、自适应、自组织的功能，能够在线调增PID控制器的三个参数，以适应过程参数变化。
智能PID控制根据智能技术的类别主要分为三类：专家PID控制、模糊PID控制、神经网络PID控制。下面主要介绍一下几种智能PID控制器的特点。
（一）专家PID控制
专家PID控制的实质是通过人工智能技术组织和利用被控对象和传统PID控制规律的专家知识，求得被控系统尽可能的实用化和优化。专家PID控制采用传统PID控制形式，根据专家知识和经验，在线调整PID三个参数，使响应曲线达到某种最佳响应曲线。专家PID控制具有良好的控制特性，能应付控制过程中出现的不确定性。但是，专家PID控制，进行实时自适应控制的依据是专家知识或是大量经验。因此，获取专家知识和总结实验经验尤为重要，是设计控制器的重点也是难点。
（二）模糊PID控制
模糊PID控制器优点是不需要被控对象的数学模型，而是依据现有的控制系统知识，运用模糊控制方法建立控制决策表，由该表决定控制量的大小。模糊PID控制既具备模糊控制灵活和适应性强的特点，又具备传统PID控制器结构简单、精度高的优点。模糊PID控制系统的控制效果在于如何建立模糊控制器规则和确保模糊关系的真实性，但是建立模糊规则通常带有主观性，这就一定会影响到系统的动态特性，因此，一些学者在模糊控制器设计中增加自学习的功能，使系统能够自我完善。
（三）神经网络PID控制
基于神经网络的PID控制与模糊PID控制和专家PID控制不同，是直接利用神经网络作为控制器。神经网络作为在线估计器，控制信号由常规控制器发出。首先，神经网络通过学习算法进行离线学习，然后介入控制系统，间接地调整PID参数，给出最佳控制规律下的PID控制器的参数，同时，继续自学习，根据受控对象不断变化调整神经网络的权系数，获得最理想的控制效果。
不论是何种智能控制PID控制方式都是基于传统PID控制基本原理，将智能控制技术与传统PID控制结合，直接或间接地动态整定PID参数，使控制达到更优的效果。
三、结束语
智能控制理论研究的深入，必将带动智能PID控制器的研发，从而完善PID控制性能，提高控制效果。
参考文献：
[1]石辛民，郝整清.模糊控制及其Matlab仿真[M].北京：清华大学出版社，2008.
智能控制范文第2篇
关键词：智能控制技术；智能建筑；应用
引言
智能建筑最早产生于20世纪80年代，随着这些技术的不断发展和应用的不断优化，它们共同作用促进智能建筑行业得到了快速的发展，从而使智能建筑更具个性化、舒适化，并且符合了节能环保的设计理念，本文主要介绍了智能控制技术在智能建筑中的广泛应用，通过模糊控制器这些非线性的体系进行控制，虽然存在着很大的不确定性，但是此系统可以依靠神经网络系统实现系统自动调节，达到需要的控制效果。
1智能建筑的发展过程以及发现状分析
智能建筑这一定义最早是被美国研究人员提出的，随着信息技术的不断发展，智能建筑这一技术逐渐世界很多国家得到了发展和应用，和传统的普通建筑行业相比，智能建筑在一些功能的实现以及安全系数和可操作性方面都有明显的优势，这一技术的提出和应用，促进了建筑行业的快速发展，智能建筑系统是由很多子系统组成的，并且应用了计算机技术以及现代信息技术等多种高科技术，随着人们生活水平的不断提高以及对生活质量的要求不断提高，在此基础上，要求智能建筑技术也随之不断发展进步，因此这一技术也得到了更多学者的关注和研究，智能建筑系统是由信息系统、识别管理系统以及安全系统等构成，只有这些子系统都能够很好地发挥其作用，智能建筑系统才能够起到作用，所以这一设计过程难度系数很大，它是通过有效地应用计算机技术以及现代信息处理技术而形成的复杂的系统，随着计算机技术和信息技术的不断提高，智能建筑系统的稳定性、科学性也越来越有保障，其形成以及发展过程从功能的角度来分析有几大阶段：
第一阶段，在智能建筑的最早形成时期，智能建筑研究出来的功能产品都比较简单，而且当时所使用的设备和技术也相对不高，在当时的技术水平和发展层面上只是形成了最初的模型，比如在当时发展较早的有闭路电视监控系统、火灾自动报警系统等，智能建筑在这一阶段的特点是结构相对单一，实现的功能也比较简单，正因如此，所以操作起来也比较容易，随后智能建筑开始逐步走向成就阶段。
第二阶段，到了20世纪90年代，智能建筑行业开始向多元化发展，其系统的组成也更加地复杂，计算机等相关应用技术的飞跃发展，在很大程度上带动了智能建筑行业的发展，对其发展起着决定性作用的有ASC高科技术的应用，通过其强大且灵活的通信功能实现了不同专用控制器间的信息共享和管理功能。第三阶段，到了20世纪90年代末期，智能建筑行业通过有效地应用集成技术，标志着该行业又进入了一个新的发展阶段，而且受到网络通信技术的发展的影响，智能建筑系统中的通信协议也逐步发展为开放型。第四阶段，智能建筑进入了其发展的黄金时期，在这一阶段，智能建筑技术在原有的基础上进行了优化，通过应用集成管理智能化系统，使智能建筑行业在管理过程中更加系统、更加独立，从而建立起了虚拟现实和多媒体技术相结合的“人机接口技术”。
2智能控制技术在智能建筑中的应用
2.1知识库专家系统以及知识工程是智能技术行业中取得的两项非常重要的成果，专家系统是在所需控制对象和规律的基础上研发的，这一系统具有丰富的专业知识以及技术水准，负责控制着整个系统，通过许多专业知识和技术经验建立起来的专家控制系统，通过有效地应用知识表达技术，建立起了基于知识库为基础的系统模型，同时通过应用逻辑推理法则，可以制定出合理且行之有效的决策，使智能建筑系统真正做到自动化提供了非常有效的制定决策控制系统，这一控制系统有效避免了传统依托数学模型的控制系统存在的局限性，使其与丰富的知识和经验相结合，通过将信息技术与控制技术进行完美的融合，从而在更多领域得到了广泛的应用。
2.2另一个在智能建筑行业中得到较好应用的技术是人工神经网络技术，它对于系统建立模型以及在管理、控制和系统优化等很多方面都起到了很大的作用，提供了便利，达到事半功倍的效果，极大地促进了智能建筑行业的发展，目前应用较广的有语音识别系统、图像处理系统等，尽管建筑神经网络模型存在实时性，但是随着计算机运行速度的不断提高以及神经网络算法的改进，建筑神经网络控制也需要不断地完善，所以，通过一些学者进行大量的研究，目前神经网络学习控制成功采用的大规模集成电路，在建筑物监控、保安、照明、娱乐等应用上取得了较大的成果。
2.3随着数据库技术以及网络技术不断发展至成熟，这些技术也被较多地应用到智能建筑系统中，最主要的是被很好地应用到智能决策系统设计过程中，使智能建筑建立起了决策支持系统，通过采用半结构化的设计方式，本设计系统可以高效、准确地帮助中、高层管理人员制定决策，为他们在制定决策过程中提供相关的信息分析、存在的问题、协助他们制定决策目标，并提供一些有效的方案可供参考，从而使决策者可以快速准确地制定出有效可行且风险小的方案，实现经济利益最大化。
3结论
智能建筑因为主要应用了网络技术、计算机技术以及现代信息技术，所以可以很自由地设计出多种极具个性的功能，为我们的生活的很多方面带来了便利，使我们的工作和生活发生了较大的变化，随着社会的发展和人们的需求越来来越高，智能建筑也在不断向个性化以及智能化的方向在发展，所以要想使智能建筑行业得到更好的发展，满足人们更多的需求，应该首先促进智能控制技术的发展。
参考文献：
[1]郭维钧.智能建筑的最新发展[J].施工技术,2012(4).
[2]李旭.智能建筑浅谈[J].中国科技信息,2011(7).
智能控制范文第3篇
关键字:自动化智能控制应用
随着信息技术的发展,许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段,这对自动控制技术提出犷新的挑战,促进了智能理论在控制技术中的应用,以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。
一、智能控制的主要方法
智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制等,以及常用优化算法有:遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。
2.1模糊控制
模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础,以先验知识和专家经验作为控制规则。其基本思想是用机器模拟人对系统的控制,就是在被控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段,实现系统控制。在实现模糊控制时主要考虑模糊变量的隶属度函数的确定,以及控制规则的制定二者缺一不可。
2.2专家控制
专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合,仿效专家的经验,实现对系统控制的一种智能控制。主体由知识库和推理机构组成,通过对知识的获取与组织,按某种策略适时选用恰当的规则进行推理,以实现对控制对象的控制。专家控制可以灵活地选取控制率,灵活性高;可通过调整控制器的参数,适应对象特性及环境的变化,适应性好;通过专家规则,系统可以在非线性、大偏差的情况下可靠地工作,鲁棒性强。
2.3神经网络控制
神经网络模拟人脑神经元的活动,利用神经元之间的联结与权值的分布来表示特定的信息,通过不断修正连接的权值进行自我学习,以逼近理论为依据进行神经网络建模,并以直接自校正控制、间接自校正控制、神经网络预测控制等方式实现智能控制。
1.4学习控制
(1)遗传算法学习控制
智能控制是通过计算机实现对系统的控制,因此控制技术离不开优化技术。快速、高效、全局化的优化算法是实现智能控制的重要手段。遗传算法是模拟自然选择和遗传机制的一种搜索和优化算法,它模拟生物界/生存竞争,优胜劣汰,适者生存的机制,利用复制、交叉、变异等遗传操作来完成寻优。遗传算法作为优化搜索算法,一方面希望在宽广的空间内进行搜索,从而提高求得最优解的概率;另一方面又希望向着解的方向尽快缩小搜索范围,从而提高搜索效率。如何同时提高搜索最优解的概率和效率,是遗传算法的一个主要研究方向。
(2)迭代学习控制
迭代学习控制模仿人类学习的方法、即通过多次的训练,从经验中学会某种技能,来达到有效控制的目的。迭代学习控制能够通过一系列迭代过程实现对二阶非线性动力学系统的跟踪控制。整个控制结构由线性反馈控制器和前馈学习补偿控制器组成,其中线性反馈控制器保证了非线性系统的稳定运行、前馈补偿控制器保证了系统的跟踪控制精度。它在执行重复运动的非线性机器人系统的控制中是相当成功的。
二、智能控制的应用
1.工业过程中的智能控制
生产过程的智能控制主要包括两个方面:局部级和全局级。局部级的智能控制是指将智能引入工艺过程中的某一单元进行控制器设计,例如智能PID控制器、专家控制器、神经元网络控制器等。研究热点是智能PID控制器,因为其在参数的整定和在线自适应调整方面具有明显的优势,且可用于控制一些非线性的复杂对象。全局级的智能控制主要针对整个生产过程的自动化,包括整个操作工艺的控制、过程的故障诊断、规划过程操作处理异常等。
2.机械制造中的智能控制
在现代先进制造系统中,需要依赖那些不够完备和不够精确的数据来解决难以或无法预测的情况,人工智能技术为解决这一难题提供了有效的解决方案。智能控制随之也被广泛地应用于机械制造行业,它利用模糊数学、神经网络的方法对制造过程进行动态环境建模,利用传感器融合技术来进行信息的预处理和综合。可采用专家系统的“Then-If”逆向推理作为反馈机构,修改控制机构或者选择较好的控制模式和参数。利用模糊集合和模糊关系的鲁棒性,将模糊信息集成到闭环控制的外环决策选取机构来选择控制动作。利用神经网络的学习功能和并行处理信息的能力,进行在线的模式识别,处理那些可能是残缺不全的信息。
3.电力电子学研究领域中的智能控制
电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、控制是一个复杂的过程,国内外的电气工作者将人工智能技术引入到电气设备的优化设计、故障诊断及控制中,取得了良好的控制效果。遗传算法是一种先进的优化算法,采用此方法来对电器设备的设计进行优化,可以降低成本,缩短计算时间,提高产品设计的效率和质量。应用于电气设备故障诊断的智能控制技术有:模糊逻辑、专家系统和神经网络。在电力电子学的众多应用领域中,智能控制在电流控制PWM技术中的应用是具有代表性的技术应用方向之一,也是研究的新热点之一。
以上的三个例子只是智能控制在各行各业应用中的一个缩影,它的作用以及影响力将会关系国民生计。并且智能控制技术的发展也是日新月异,我们只有时课关注智能控制技术才能跟上其日益加快的技术更新步伐。
参考文献:
[1]LeeTHGe,SS.Intelligentcontrolofmechatronicsystems[J].Proceedingsofthe2003IEEEInternationalSymposiumonIntelligentControl,2003,646-660.
[2]LiMengqing;ZhangChunliang;YangShuzietc.Intelligentrecognitionusingfuzzyneuralnetworkfortrend&jumppatternincontrolchart[J].ChinaMechanicalEngineering,2004,15(22):1998-2000.
[3]严宇,刘天琪.基于神经网络和模糊理论的电力系统动态安全评估[J].四川大学学报,2004,36(1):106-110.
[4]张利平,唐德善,刘清欣.遗传神经网络在凝汽器系统故障诊断中的应用[J].水电能源科学,2004,22(1):77-79.
智能控制范文第4篇
关键词:家庭控制器 自动监控 安全防范
l 引言
随着国民经济和科学技术水平的提高,特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高,促使了家庭实现了生活现代化,居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面,改变了人们生活习惯,提高了人们生活质量,家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。
2 智能家居控制系统概述
智能家庭控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台,计算机网络技术为技术平台,现场总线为应用操作平台,构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。
智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统,以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。
系统通常由系统服务器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。
3 智能家居控制系统功能
智能家庭控制系统的主要功能包括家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范三个方面。
3.1家庭通信
家庭通信可采用电话线路、计算机互联网、CATV线路、无线局域网等方式。
(1)电话线路
通过电话线路实现双向传输语音信号和数据信号。
(2)计算机互联网
通过互联网实现信息交互、综合信息查询、网上教育、医疗保健、电子邮件、电子购物等。
(3)CATV线路
通过CATV线路实现VOD点播和多媒体通信。
(4)无线局域网
通过无线收发器、天线、各种无线终端,实现双向传输数据信号。
3.2家庭设备自动监控
家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地(通过电话或Internet)的监视、控制及数据采集。
(1)家用电器的监视和控制
按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制。
(2)热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业管理的要求所设置数据采集程序,通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表的用量进行自动数据采集、计量,并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。
(3)空调机的监视、调节和控制
按照预先所设定的程序,根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。
(4)照明设备的监视、调节和控制按照预先设定的时间程序,分别对各个房间照明设备的开、关进行控制,并可自动调节各个房间的照度。
(5)窗帘的控制
按照预先设定的时间程序,对窗帘的开启/关闭进行控制。
3.3家庭安全防范
家庭安全防范主要包括多火灾报警、可燃气体泄漏报警、防盗报警、紧急求救、多防区的设置、访客对讲等。家庭控制器内按等级预先设置若干个报警电话号码(如家人单位电话号码、手机电话号码、寻呼机电话号码和小区物业管理安全保卫部门电话号码等),在有报警发生时,按等级的次序依次不停地拨通上述电话进行报警(可报出家中是哪个系统报警了)。同时,各种报警信号通过控制网络传送至小区物业管理中心,并可与其它功能模块实现可编程的联动(如可燃气体泄漏报警后,联动关闭燃气管道上的电磁阀)。
(1)防火灾发生
通过设置在厨房的感温探测器和设置在客厅、卧室等的感烟探测器,监视各个房间内有无火灾的发生。如有火灾发生家庭控制器发出声光报警信号,通知家人及小区物业管理部门。家庭控制器还可以根据有人在家或无人在家的情况,自动调节感温探测器和感烟探测器的灵敏度。
(2)防可燃气体泄漏
通过设置在厨房的可燃气体探测器,监视燃气管道、灶具有无燃气泄漏。如有燃气泄漏家庭控制器发出声光报警信号,并联动关闭燃气管道上的电磁阀,同时通知家人及小区物业管理部门。
(3)防盗报警
防盗报警的防护区域分成两部分,即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关,在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器;住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装被动红外探测器或被动红外/微波双技术探测器。当家中有人时,住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)设防,住宅内区域防护的防盗报警设备(红外探测器或被动红外/微波双技术探测器)撤防。当家人出门后,住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)和住宅内区域防护的防盗报警设备(被动红外探测器或被动红外/微波双技术探测器)均设防。当有非法侵入时,家庭控制器发出声光报警信号,并通知家人及小区物业管理部门。另外,通过程序可设定报警装置的等级和报警器的灵敏度。
(4)访客对讲
住宅的主人通过访客对讲设备与来访者进行双向通话或可视通话,确认是否允许来访者进人。住宅的主人利用访客对讲设备,可以对大楼入口门或单元门的门锁进行开启和关闭控制。
(5)紧急求救
当遇到意外情况(如疾病或有人非法侵入)发生时,按动报警按钮向小区物业管理部门进行紧急求救报警。紧急求救信号在网络传输中具有最高的优先级别,由于是人在紧急情况下的求救信号,其误报的可能性很小。
4 智能家居控制系统类型
4.1系统类型
智能家庭控制系统可分成采用公共电话网的智能家庭控制系统、HFC的智能家庭控制系统、以太网的智能家庭控制系统、LonWorks的智能家庭控制系统、KS485的智能家庭控制系统、无线网的智能家庭控制系统等类型。
4.2基本特点、功能、适用范围
(1)采用公共电话网的智能家庭控制系统采用公共电话网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602第14页。
·基本特点:家庭智能控制器内配置了与电话线连接的收发器,利用电话网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求,而且大大地简化了布线,可以节省布线的投资。
·系统组成:系统由系统服务器、家庭控制器(内置了与电话线连接的收发器)、路由器、收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围:该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程,且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程,利用原有的电话线就可实现数据信号的共网传输。
(2)采用HFC的智能家庭控制系统
采用HFC的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602第15页。
·基本特点:家庭智能控制器内配置了CableModem,利用有线电视的HFC网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求,而且大大地简化了布线,可以节省布线的投资。
HFC网络采用共享方式,其共享带宽为36Mbps。当上网人数较多时,上网的速度会变慢。由于Cable Modem设备费用较高,用户网络的开通费用高。
·系统组成:系统由系统服务器、家庭控制器(内置了Cable Modem)、路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、有线电视传输网络、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成o
·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围:该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程,且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程,仅将原有的有线电视HFC网络进行双向改造,就可实现数据和图像信号的共网传输。
(3)采用以太网的智能家庭控制系统
采用以太网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602第16、17页。
·基本特点:家庭智能控制器内配置了以太网网卡,利用以太网作为信息传输网。以太网同时支持住户计算机和智能家庭控制系统。该系统不仅在功能上能完全满足要求,而且大大地简化了布线,可以节省布线的投资。
以太网传输速率较高,传输速率有10Mbps、100Mbps等。根据传输距离的要求,由小区物业管理中心至各楼交换机采用5类以上4对对绞线、多模光缆或单模光缆,由交换机至家庭控制器采用超5类4对对绞电缆。
·系统组成:系统由系统服务器、家庭控制器、路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围:该系统适用于新建、扩建和改造的智能化住宅(小区)工程,用以太网实现数据和图像信号的双向传输。
(4)采用LonWorks的智能家庭控制系统采用LonWorks的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计《智能家居控制系统设计施工图集如3X602第21、22、23页。
·基本特点:采用一个覆盖全部ISO/OSI标准七层通信协议、开放性的LonWork总线技术,一台系统服务器最多可连接127台LONWorks路由器,一台LonWorks路由器最多可连接63台家庭控制器。每台家庭控制器为LonWork一个通道上的网络节点,每个网络节点包括有神经元(NEURON)芯片、振荡器、电源、一个通过媒介通信的收发器和与监控设备接口的I/O设备(电路)、存储器等。
LonWorks直接通信距离可达2700m(双绞线、78Kbps),其通信传输速度最大可达1.25Mbps(此时有效传输距离为130m)。LonWorks路由器至小区物业管理中心线路长度超过2700m时,需在总线上加装中继器。传输线通常采用双绞线,根据需要也可采用同轴电缆或电力线。
·系统组成:由系统服务器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围:该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程。
(5)采用KS485的智能家庭控制系统
采用KS485的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03X602第18、19、20页。
·基本特点:KS485串行接口总线为主从式网络,它的通信为半双工、采用双向单信道连接方式。RS485串行接口总线的传输介质采用双绞线,它可以高速地进行远距离传输,传输速度与传输距离的技术指标如下:传输速率为10Mbit/s时,最大传输距离是12m;传输速率为1Mbit/s时,最大传输距离是120m;传输速率为100kbit/s时,最大传输距离是1200m。
·系统组成:由系统服务器、家庭控制器、路由器、通讯器、控制器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围:该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程。
(6)采用无线网的智能家庭控制系统
采用无线网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03X602第24、25页。
·基本特点:利用无线作为信息传输网,该系统不仅在功能上能完全满足要求,而且从系统服务器至家庭控制器、家庭控制器至各种现场末端装置均采用无线传输方式,小区、楼内、户内无需布线,施工简单,可以节省施工的投资。
无线网的工作频率符合IEEE802.11b标准要求。
·系统组成:由系统服务器、家庭控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能:实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围:该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程,且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程,不用敷设线路就可实现数据信号的传输。
5 系统设计及产品选用要点
5.1智能家庭控制系统类型的选用
新建、扩建的智能化住宅(小区)工程,宜采用LonWorks的智能家庭控制系统、以太网的智能家庭控制系统或采用RS485的智能家庭控制系统。改造的智能化住宅(小区)工程,宜采用公共电话网的智能家庭控制系统、HFC的智能家庭控制系统或无线网的智能家庭控制系统。
5.2家庭控制器的选用
家庭控制器的选用主要包括功能、总线技术及模块化设计、扩展功能、可按用户的基本要求进行配置等方面的选用要求。
(1)家庭控制器功能的选用
家庭控制器通常具有以下功能:
·家庭防盗报警;
·家庭火灾报警;
·家庭燃气泄露报警;
·家庭紧急求助;
·远程设防与撤防;
·远程报警;
·访客对讲;
·家用电器监控;
·家用表具数据采集及处理;
·空调机监控;
·接入网接口;
·小区电子公告;
·信息查询;
·家用设备报修等。
(2)家庭控制器功能的选择
在工程设计中,家庭控制器功能的选择可参见下表所示。
5.3总线技术及模块化设计
·家庭控制器要求采用总线技术,如LonWorks、R5485、BACnet、C^NBlls、CEBus、X一10;
·家庭控制器要求采用模块化设计,以便用户可以根据需求选择不同的模块完成不同的功能。
5.4扩展功能
家庭控制器要有一定的扩展功能,考虑能适应今后发展的需要。
5.5可按用户的基本要求进行配置应能根据用户提出有哪些被控设备及监视控制要求(功能要求)等因素,来对家庭控制器组成进行配置,包含模块种类的选择和各种模块数量的选择。
6 设备的安装
6.1交换机、路由器、控制器、放大箱、分配箱、电话分线箱
康居住宅家庭控制器功能设置表
级嗣
消防
安防
访客对讲
家电监控
表具数据远传
基本级(1A)
1.在住户内安装紧急按钮开关。
2.在住户内安装入侵报警探测器。
具有语音对讲及控制开启楼道人口处防盗门功能。
1~2点
热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄收及远传、超限判断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。
提高级(2A)
在室内安装可燃气体泄
漏自动报警装置。且能就地
发出声光报警信号。
1.在住户内两处安装紧急按钮开关。
2.在住户内安装入侵报警探测器,在户门、及用台、外窗安装
人侵报警装置。
具有语音对讲及控镧开启楼道人口处防盗门功能。可实
现住户与安防监控中心的直接联系。
2点以上
热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄
收及远传、超限爿断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。
先进级(3A)
1.在室内安装可燃气体泄漏自动报警装置,当燃气体泄漏报警后能自动切断气源、打开捧气装置,且能就地发出声光报警信号。
2.在住户内设置火灾自动报警装置。
1.在住户内不少于两处安装紧急按钮开关。
2.在住户内安装入侵报警探测器,在户门及阳台门、外窗安装入侵报警装置。
具有语音、可视对讲及控翻开启楼道入口处防盗门功能,可实现住户与安防监控中心的直接联系。
2点以上
热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄收及远传、超限判断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。
这些设备均应安装在电气竖井内或公共走道的墙上(内)。
6.2家庭控制器
暗装(或明装)在墙内(上),其底边距地面1.4m左右。家庭控制器应设置在住户大门附近(宜距户门0.5m以内),且容易操作(包括设防与撤防)的地方。
6.3可燃气体探测器
安装在厨房内的燃气管道、灶具附近,当住户使用的是天然气,燃气探测器吸顶棚安装在距顶棚300ram以内的地方;当住户使用的是液化石油气,燃气探测器安装在距地面300mm以内地方。
6.4感温探测器设置在厨房内,它吸顶棚安装。
6.5感烟探测器设置在起居室、卧室等房间内,它吸顶棚安装。
6.6紧急按钮开关
设置在起居室沙发和主卧室床头附近的墙上,及卫生间的墙上。紧急按钮开关暗装在墙内,其底边距地面0.5m~1.2m。
6,门(窗)磁开关
安装在门扇和门框内或窗扇和窗框内。
6.8玻璃破碎探测器
安装在窗户和玻璃门(阳台)附近的墙上或吸顶棚安装。
6.9被动红外侵入探测器和被动红外/微波双技术探测器
安装在住户的主要通道、重要的房间内,它吸顶棚安装或安装在顶棚的墙角处。
6.10红外遥控器
安装在被控电器设备正面附近的墙上,距离不能超过红外线工作范围,且与电器设备之间没有遮挡。
7 工程设计实例
以二室户型为例介绍户内的智能家庭控制系统设计,设计标准采用康居住宅先进级(3A)。采用以太网的家居控制系统,家庭控制器与户内各模块之间采用R.＄485总线,家庭控制器可通过电话线或计算机网络接收控制指令、发出信息,所选用的家庭控制器具有可视访客对讲功能。家居控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03X602第17页,二室户型家居控制平面图参见图1、2所示,家庭控制器与室内设备的连接参见图3所示。
在起居厅、卧室设置了感烟探测器,厨房设置了感温探测器、可燃气体探测器,各房间的窗户、阳台推拉门上及附近设置了门(窗)磁开关和玻璃破碎探测器,起居厅设置了被动红外侵入探测器,起居厅、卧室、卫生间设置了紧急按钮开关。对电、水、燃气进行计量;可对餐厅、起居厅、卧室的灯进行控制;当可燃气体探测器探测到有燃气泄漏后,联动控制关闭燃气管道上电磁阀、开启排烟风机;当有各种探测器报警后,联动警报发声器发出报警声音。
家庭控制器共提供13路输入:电度表(电度表安装在照明配电箱内)、燃气表、热能表、可燃气体探测器、感温探测器、感烟探测器、紧急按钮开关、被动红外侵入探测器、玻璃破碎探测器各1路,水表、门(窗)磁开关各2路。
家庭控制器共提供7路输出:警报发声器控制1路、燃气管道上电磁阀控制1路、排烟风机控制1路、照明控制4路。
三室户型、复式结构、别墅的智能家庭控制平面图及家庭控制器与室内设备的连接参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602。
智能控制范文第5篇
国务院近日全文印发《节能减排“十二五”规划》（以下简称《规划》），其中明确了节能减排领域的十大重点工程。绿色照明作为节能减排“十二五”规划的重要内容之一。实施“中国逐步淘汰白炽灯路线图”，分阶段淘汰普通照明用白炽灯等低效照明产品。推动白炽灯生产企业转型改造，支持荧光灯生产企业实施低汞、固汞技术改造。积极发展半导体照明节能产业，加快半导体照明关键设备、核心材料和共性关键技术研发，支持技术成熟的半导体通用照明产品在宾馆、商厦、道路、隧道、机场等领域的应用。推动标准检测平台建设。加快城市道路照明系统改造，控制过度装饰和亮化。
可见，在建筑界已经引入了“绿色”照明的概念，其中心思想是最大限度采用自然光源、设置时钟自动控制、采用照度感应等新技术。智能照明控制系统作为实现照明节能的重要手段在建筑节能中有着不可替代的作用，其基本原理是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室内光亮度或该区域的用途来自动控制照明，起到对灯光节能控制、自由进行灯光多种形式的组合，使建筑实现节能的同时变得绚丽多姿。
本文以韩国“爱瑟菲（Avocent）”智能照明系统为例，介绍智能照明控制系统在建筑节能设计上的应用情况。
二、智能照明系统与传统照明系统的比较
2.1、线路系统比较
1） 单控电路系统比较
传统照明单控电路特点：
控制开关直接接在负载回路中；
当负载较大时，需相应增大控制开关的容量；
当开关离负载较远时，大截面电缆用量增加；
采用传统照明单控电路只能实现简单的开关功能。
总线式智能照明系统单控电路特点：
负载回路连接到输出单元的输出端，控制开关用EIB总线与输出单元相连。负载容量较大时仅考虑加大输出单元容量，控制开关不受影响；
开关距离较远时，只须加长控制总线的长度，节省大截面电缆用量；
可通过软件设置多种功能（开/关、调光、定时等）。
2） 双控电路系统比较
传统照明双控电路特点：
实现双控时用两个单刀双置开关，开关之间连接照明电缆；
进行多点控制时开关之间的电缆连线增多，使线路安装变得非常复杂，工程施工难度增大。
总线式智能照明系统双控电路特点：
实现双控时只需简单地在控制总线上并联多一个开关；
进行多点控制时，依次并联多个开关，开关之间仅用一条总线连接，线路安装简单、省事。
2.2、控制方式比较。
1） 传统控制采用手动开关，必须一路一路地开或关；
2） 智能照明控制采用低压2次小信号控制，控制功能强、方式多、范围广、自动化程度高，通过实现场景的预设置和记忆功能，操作时只须按一下控制面板上某一个键即可启动一个灯光场景，各照明回路随即自动变换到相应的状态。上述功能也可以通过其他界面如遥控器等实现。
2.3、照明方式比较。
1） 传统控制方式单一，只有开和关；
2） 智能照明控制系统采用“调光模块”，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同灯光效果，营造出不同的舒适氛围。
三、智能照明控制系统描述
3.1 系统功能
（1）智能照明控制系统是全数字、模块化、分布式总线型控制系统，将控制功能分散给各功能模块。中央处理器、模块之间通过网络总线直接通信，可靠性高，控制灵活。
（2）系统根据某一区域的功能、每天不同时间的不同用途和室外光亮度自动调节照明。进行场景预设，由楼宇自控系统或分控制器通过调光模块、调光器自动调用。
（3）照明控制系统分为独立子网式系统，特定于房间或大型的联网系统。
（4）联网系统具有标准的串行端口，可以较容易地集成到楼宇自控系统的中央控制器，或与其他控制系统组网。
3.2 系统组成
系统由调光模块、开关模块、控制面板、液晶显示触摸屏、智能传感器、PC接口、监控计算机（大型网络需线路耦合器连接）、时钟管理器等部件组成。所有单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由信号线（双绞线或光纤等）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址，并使用软件设定其功能，通过输出单元控制各照明回路负载。
3.3 控制方式
智能照明常用的控制方式有场景控制、定时控制、天文时钟、光感探头控制、就地控制、远程控制、应急处理等，其主要功能及应用场所如下：
（1）场景控制。用户预设多种场景，按动一个按键，即可调用需要的场景，多功能厅、会议室、体育场馆、博物馆、美术馆、高级住宅等场所采用该控制方式。
（2）定时控制。根据预先设定的时间，触发相应的场景，使灯光打开或关闭，应用于地下车库等大面积场所。
（3）天文时钟。输人当地的经、纬度，系统自动推算出当天的日出、日落时间，根据这个时间来控制照明场景的开关，特别适用于夜景照明、道路照明。
（4）光感探头控制。根据光感探头探测到的照度，控制照明场所相关灯具的打开或关闭，常应用在写字楼、图书馆等场所。靠近外窗的灯具可采用光感探头，根据天然光的亮度进行开/关，以节约用电。
（5）远程控制。通过互联网对照明控制系统进行远程监控，可对系统中的各个照明控制箱的照明参数进行设定、修改，对照明状态进行监视、控制。
（6）应急处理。在接收到安保系统、消防系统的警报后，能自动将指定区域照明全部打开。
四、案例分析
某综合大楼的总建筑面积约为50396平方米，主要由地下2层及地上28层组成，其中地下2层至地上6层主要为停车库，地上7层及以上主要为诊室、实验室、校史展览、会议室、饭堂、办公等区域。该建筑内各功能空间面积较大，对照明控制的要求比较复杂。考虑到该工程的主体建筑、结构、设备专业施工与后期装潢设计均要同时进行，因此，在前期的设计过程中，选用的照明系统必须具有足够的灵活性。为此系统采用EIB总线对系统进行连接，主要由管理工作站、总线耦合器（网关）、电源模块、时间控制模块、开关模块、调光模块、智能控制面板、照度传感器等组成。
照明控制系统为分布式控制，模块化结构，可靠性高。任何控制模块均内置CPU，每个输入模块（场景开关）都可直接与输出模块（、输出继电器）通讯（发送指令 接受指令 执行指令），避免了集中式结构中央CPU一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点
4.1、系统控制点表
4.2 、系统结构设计
系统结构如下图所示：
管理计算机：系统在控制中心各配置1台智能照明管理计算机进行楼栋的智能照明的管理，计算机采用“联想”的启天M7151F型工作站，工作站配置1套“爱瑟菲”的“ASF.SW30500”型控制管理软件和“ASF.CP.2”网关，通过网关，工作站与各前端模块及设备采用485总线进行连接，实现对智能照明系统的监视及控制。
“ASF.CP.4”总线耦合器（网关）：现场总线和以太网的接口功能，具有4个总线接口，总线工作状态指示，包括总线电压、短路报警等。耦合器上联通过TCP/IP的局域网连接至管理上位机，下联通过485总线连接到前端控制器、控制面板等设备。线路藕合器可以也可以作为支线藕合器使用，也可作为藕合器或支线复用器使用.作为支线藕合器使用时，它可将支线连接至主线，作为区域藕合器使用时，它可将主线连接至干线。
电源模块：为了给所有前端各种开关模块，控制面板、照度开关的供电，系统配置电源模块，电源模块选用爱瑟菲“ASF.PW.24V”型电源模块。
时间控制模块：系统为了实现各种时间场景的应用，系统配置爱瑟菲“ASF.TM.8”的时间模块。
开关模块：根据前端每个控制箱内的电源回路数量分别配置不同数量的4路、6路、8路的电源继电器模块，具体选型为：4路开关模块选用爱瑟菲“ASF.RL.4.16A”型模块、6路开关模块选用爱瑟菲的“ASF.RL.6.16A”型模块、8路开关模块选用爱瑟菲的“ASF.RL.8.16A”型模块。
调光模块：选用4路荧光灯调光模块，调光模块选用爱瑟菲的“ASF.FL.4”型模块
智能控制面板：为了现场对灯光不同场合的控制，系统在相应区域配置控制面板，控制面板选用爱瑟菲“ASF.IP.4”型智能面板，管理方便，主控站可对任意可编程现场控制面板通过场景命令开启或禁止使用
照度传感器：选用爱瑟菲“ASF.IP.4”型照度感应器，照度传感器本身和总线耦合器（多功能输入模块）分离。
4.3、系统控制策略
4.3.1、公共区域照明
公共区域照明包括大堂、走廊、电梯间等地方。
1）大堂
大堂可以采用时钟控制及照度传感器控制。可以根据外界自然光来控制靠窗口的回路照明，当天气阴沉或夜幕降临及照度不足时，系统打开对应照明回路。使室内保持最佳的亮度。
同时在大堂服务台处配置控制面板，可根据需要手动控制就地灯具的开关。通过回路搭配方式对走道照明设置为白天模式、上班模式、下班模式及晚上模式等，同时根据实际使用用途设置为一般模式、省电模式和全开模式。在主控室做集中管理与监控，达到节省用电成本又可以达到最佳的控制效果。
2）公共通道和电梯厅
走廊采用定时控制，分时段进行定时。白天我们可以根据外界自然光来控制靠窗口的回路照明，晚上系统自动开启红外传感器，实现人来灯亮人走灯灭的节能效果。
在中医院研修楼公共走道采用定时控制和红外感应控制方式。在白天期间采用定时控制，在晚上的时候启动红外移动控制方式，人来开灯，人离开后灯延时关闭
4.3.2、车库照明设计
在车库入口管理处应安装可编程开关，用于车库灯光照明的手动控制。平时在系统中央控制主机的作用下，车库照明处于自动控制状态。车辆进出繁忙时，车库照明处于全开状态。白天，由于有日光，可适当降低照度，节省能耗。车辆较少时只开车道灯，如需观察车辆，可就地开启局部照明，经延时后关闭。
控制方式：
中央控制（在主控中心对所有照明回路进行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关）
定时控制（季节、清晨、进出高峰、上午、中午、下午、傍晚、夜晚、深夜、节假日等模式）
隔灯控制（利用隔灯的方式区分照明回路，实现1/3、2/3、3/3照度控制）
现场可编程开关控制（通过编程的方式确定每个开关按键所控制的回路，单键可控制单个回路、多个回路）
4.3.3、室外园林景观照明设计
在公共区域的照明是最能体现智能照明的节能特点，在没有使用到智能照明时，当没人经过的时候灯还依然亮着，这就大大浪费了电能。智能照明系统可以设置1/2，1/3场景，根据现场情况自由切换。也可以设置时间控制，在白天的时候，室外日光充足，这时可以关闭全部照明，在傍晚的时候，室外日光逐渐降低，需要开启1/2或1/3场景模式，等到深夜的时候，人流量非常小，又可回到1/3场景模式。这样最大限度的节约了能源。
控制方式：
中央控制（在主控中心对所有照明回路进行监控，通过电脑操作界面控制灯的开关）
定时控制（季节、清晨、白天、黄昏、夜晚、深夜、节假日等模式）
隔灯控制（利用隔灯的方式区分照明回路，实现1/3、2/3、3/3照度控制）
现场可编程开关控制（通过编程的方式确定每个开关按键所控制的回路，单键可控制单个回路、多个回路）
4.3.4、系统功能
1. 根据季节、作息时间、照度变化等对照明系统进行人性化管理。
2.设置现场智能开关，通过工作人员可在现场控制灯光。并可实现各区域独立的自动化控制。并可设定密码保护功能，避免无关人员操作。
3.发生火灾时，自动启动应急照明，强制关闭所有一般照明回路。系统可锁定事故照明仅在消防中心的计算机控制而禁止在本系统的监控计算机及现场控制面板控制；也可以解锁、开禁。
4.中控触摸屏和现场智能开关上均可进行场景控制，分为全开模式、清扫模式、特殊模式等。如：清扫模式，使用时只须选择相应的场景按键，灯光会自动按照设定好的方式打开相应区域的照明回路。
5.系统的网络扩展性相当强，对于大区域的控制场地，根据现场情况，系统可以组成足够小的网络，通过以太网接口就近接入光纤网络，进行高速通讯和控制。
