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智能家居的发展毕业论文论文
智能家居的发展
学生姓名:
学号:
专业班级:
指导教师:
毕业设计(论文)任务书
一、题目
智能家居的发展
二、本课题研究的目的、现状、工作任务和预期目标
智能建筑主要分为两大类,一类是以公共建筑为主的智能大厦,如写字楼、综合楼、宾馆、饭店、医院、机场航站楼、体育场馆等。
另一类则是以住宅为主的智能化住宅小区。
在整个国民经济发展中,住宅建设占有相当大的比重,每年全国智能化住宅小区的开发面积均在数亿平方米,已成为建筑行业中甚至国民经济中的一个新的增长点。
因此,在智能建筑飞速发展的今天,谈到建筑的节能首先应该来谈楼宇自控系统,因为它对智能建筑真的是太重要了。
这是我国对世人的承诺,也是对我们自己提出的挑战。
节能和生态是摆在我们面前急需解决的重大问题,在发达国家他们提出节能,而在我们这种发展中国家,更应提到更高层次来重视。
如何充分利用大自然的资源,如阳光、风力、地热等。
从建筑的构造上,如何体现少用能源而达到同样的目的。
只有在充分挖掘了自然资源的可利用后,再来考虑额外的能源消耗。
我国是一个能源严重缺乏的国家之一,在各行各业蓬勃发展之际,都需要能源,因此节约能源更显得尤为重要。
三、论文撰写、外文翻译和中外文献查阅等要求
四、毕业设计(论文)进度安排
第一周参加毕业安排大会,听取老师的安排;
第二周按照老师的安排,积极寻找实习地点;
第三周至十四周参加实习;
第十五周返校,认真撰写毕业论文;
第十六周至十八周写毕业论文参加毕业答辩。
学生(签名):
指导教师(签名):
教研室主任(签名):
年月日
前言………………………………………………………………………………1
第一章楼宇自控系统……………………………………………………………2
1.1概念…………………………………………………………………………2
1.2楼宇自控范围………………………………………………………………2
1.3楼宇自控组成………………………………………………………………2
1.4楼宇自控功能特点…………………………………………………………3
1.5楼宇自控工系统作原理……………………………………………………3
1.6软件楼宇自控功能…………………………………………………………5
第二章从楼控宇自系统的发展看智能建筑的发展……………………………7
2.1家居智能化建设……………………………………………………………8
2.2标准之争实质是市场之争…………………………………………………9
2.3标准化——行业发展的必由之路…………………………………………9
2.4个性化——家居智能控制系统的生命所在………………………………10
2.5家电化——家居智能化控制系统的发展方向……………………………12
2.6法律关系——一个尚未引起重视的问题………………………………13
第三章数控技术发展趋势——智能化数控系统……………………………14
3.1国内外数控系统发展概况………………………………………………13
3.2性能发展方向……………………………………………………………15
3.3体系结构的发展…………………………………………………………17
3.4智能化新一代PCNC数控系统……………………………………………17
第四章楼宇自控系统的设计…………………………………………………18
4.1楼宇自控系统的近况………………………………………………………18
4.2楼宇自控系统的基本构成和基本功能…………………………………19
4.3楼宇自控系统工程设计的关键…………………………………………20
4.4楼宇自控系统工程设计的关键…………………………………………21
结语……………………………………………………………………………22
前言
科技的日新月异让人们的生活水平发生了彻底的改变,也让建筑行业向着更高端的方向发展。
“十一五”期间,国家提出了共同构建平安、和谐社会的口号,许多行业和企业都开始打起“智能”战。
转眼间,智能建筑、智能小区的建设在全社会火热地开展了起来。
从2006年的发展情况来看,中国的智能建筑发展速度比上一年的明显上升了一个大的台阶。
我们知道,自1984年美国建成第一座智能建筑以来的十几年中,在世界范围内,智能建筑以一种崭新的面貌和技术,迅速在各地展开。
尤其是亚洲的日本、新加坡、台湾等国家和地区,为了适应智能建筑的发展,进行了大量的研究和实践,相继建成了一批具有智能化的建筑。
我国在20世纪(以下同)80年代末着手编制建设部的《民用建筑电气设计规范》时,也开始涉及到智能建筑的理念,并提到了楼宇自动化和办公自动化,直到90年代初智能建筑这一概念才逐渐被越来越多的人们所认识和接受,尤其是在1993至1995年期间,全国上下许多大中城市的房地产商都将自己开发兴建的建筑标以"智能建筑","全智慧型建筑""3A型智能建筑","5A型智能建筑"等等,一时间智能建筑成了房地产商开发销售的热点。
智能建筑主要分为两大类,一类是以公共建筑为主的智能大厦,如写字楼、综合楼、宾馆、饭店、医院、机场航站楼、体育场馆等。
另一类则是以住宅为主的智能化住宅小区。
在整个国民经济发展中,住宅建设占有相当大的比重,每年全国智能化住宅小区的开发面积均在数亿平方米,已成为建筑行业中甚至国民经济中的一个新的增长点。
因此,在智能建筑飞速发展的今天,谈到建筑的节能首先应该来谈楼宇自控系统,因为它对智能建筑真的是太重要了,下面我们就来看看楼宇自控系统。
第一章楼宇自控系统
1.1概念
楼宇自控系统(BAS)是近年开发并逐步推行的一项高科技楼宇管理系统,包括先进的硬件系统设备及优化的软件管理思维,建筑设备自动化系统(简称BAS)是现代计算机技术,现代通信技术和现代控制技术的结合,是智能建筑的主要系统,也是智能建筑的重要标志.建筑物自动化系统(BAS)的含义是将建筑物(或建筑群)内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、广播、通讯等设备以集中监视与管理为目的,构成的一个综合系统。
一般的是集散型系统,即分散控制与集中监视、管理的计算机局域网。
目的是使建筑物成为具有最佳工作与生活环境、设备高效运行、整体节能效果最佳、安全的场所。
(见图1)
1.2楼宇自控范围
楼宇自控作为智能建筑的重要组成部分,楼宇自控系统主要包括以下系统:
冷热源系统、空调(新风)系统、送排风系统、通风空调、给排水系统、电梯系统、照明系统、电力配电房变配电系统、消防系统的设备监视、控制等。
1.3楼宇自控组成
1、楼宇自控系统的组成:
(见图2)
(图2)
·中央控制站(图形中心)
·现杨DDC控制器
·-大型模块化控制器
·中、小型控制器
·分布式点类型块
2.现场设备
(包括风道温度,湿度,水温.压力.流量传感器,压差开关,风阀.水阀执行器等)
1.4楼宇自控功能特点:
1、对建筑设备实现
·以最优控制为中心的过程控制自动化;
·以运行状态监视和积算为中心的设备管理自动化;
·以安全状态监视和灾害控制为中心的防灾自动化;
·以节能运行为中心的能量管理自动化。
2、楼宇自控系统的功能:
·满足舒适性要求
·有效节约能源,降低运行成本
·大量节省劳动力
·延长设备使用寿命
·节省资本投入
·保障建筑物与人身安全
·具有灵活性.兼容性.集成性.开放性
·支持结构化综合布线
1.5楼宇自控工系统作原理
1.冷冻机房设备监控
冷热源由冷水机组及热交换器提供。
风冷热泵机组由若干台机组和循环泵组成。
·对供水和回水总管之间的压差监测,并根据设定压差调节旁通阀开度;
·监测水泵的运行状态,控制水泵的启停,并在故障发生时报警;
·监测机组的运行状态,控制机组的启停,并在故障发生时报警;
·冷冻/却水隔离阀控制
2.送排风系统的设备监控
本系统对楼内的对分布于大楼各处的风机的运行状态进行监控,对风机运行过程中出现的故障及时报警并可以控制风机的启/停。
具体监控对象如下监测其运行状态、手自动状态,控制其启停。
3.给排水系统的设备监控(见图3)
本系统的给排水设备包括生活给水系统,楼宇自控系统能实现以下功能:
·生活水泵运行状态监视,手自动状态,控制其启停;
·生活水箱液位超高检测
4.电梯系统的监测
本楼宇自控系统能对电梯的故障进行报警。
自动扶梯监测故障报警
5.照明系统的监视与控制
照明设计根据大楼情况可以设计多个回路,每个回路可以分别进行控制,也可以集中控制,系统软件均可具有实时记录、照明时间,范围设定、报警管理、历史纪录、菜单式或图形化编程等功能,系统可方便、灵活地设定控制组别,并有故障自检功能。
6.空调系统的监测
·检测风机手自动状态
当机组处于楼宇自控系统控制时,可控制风机的启停。
·监测送风机压差状态、表冷气防冻报警
在送风风管内设置温/湿度传感器监测送风温/湿度。
·启动顺序:
开新风阀→启动风机→调节水阀开度。
·停机顺序:
停止风机运行→关闭新风门→关闭调节水阀。
新/回风门控制、水阀控制、启停控制、手/自动状态
7.变配电系统的设备监视
为保证变配电设备的运行正常,本系统采用智能化电力仪表可对以下综合参数监测:
·变压器风机状态
·高压进线的电压、电流
·低压回路的主开关电压、电流、功率因数
·低压母联状态检测
1.6软件楼宇自控功能
1.楼宇自控协议
楼宇自控目前协议有LONWORKS协议、485总线通讯协议、BACnet通信协议、TCP/IP通讯协议等。
2.楼宇自控软件功能
适用于各种类型建筑物(具有空调等楼宇设备)的设备控制、管理和监视的系统;是真正的32位Windows95/98/2000应用程序。
用于监控设备时,操作人员可以在屏幕上观察到正在发生的事件并通过彩色图形直接改变事件的进程;是按照Microsoft的程序开发和设计指南而开发设计的MicrosoftWindows95程序。
利用了MicrosoftWindows95/98/2000的基本函数,如窗口操作和鼠标/菜单操作;操作站由带监视器、键盘、鼠标的微机(PC)和打印机组成。
动态图形的显示、现场动态实时数据、现场数据通讯的显示;控制程序、监视程序和操作程序的输入、修改与传送;显示现场DDC控制器及现场设备的运行故障报警;显示、打印、记录运行参数、测量值、设定值、报警及报警处理情况,根据要求定时打印有关数据报告。
建立机电设备管理系统,达到对机电设备进行综合管理、调度、监视、操作和控制。
楼宇自动化系统的功能:
◆制定系统的管理、调度、操作和控制的策略;
◆存取有关数据与控制的参数;
◆管理、调度、监视与控制系统的运行;
◆显示系统运行的数据、图像和曲线;
◆打印各类报表;
◆进行系统运行的历史记录及趋势分析;
◆统计设备的运行时间、进行设备维护、保养管理等;
1.7楼宇自控系统与人工控制系统比较
1、节省能源:
采用了BAS后,对于设备的管理可以根据预先编排的时间程序(如办公时间、节假日时间、昼夜时间等)对电力、照明、空调等设备进化最优化的节能控制。
如根据办公时间程序来控制照明系统的开启,根据空调冷负荷量,调整冷冻机及相关水泵的开启状况实现最优化控制等。
2、节省管理费用:
采用了BAS后,原先的人工管理可以完全被取代。
相应的管理费用,如人员工资、福利、住房、办公环境、费用等均可节省。
3、延长设备使用寿命:
通过BAS管理的设备,可以完全依照设备的性能来进行控制,不会出现误动作导致设备损坏,也不会有长时间超负荷运转等对设备有损伤的现象发生,使设备能在最优状态长期稳定运行。
4、提高管理可靠性:
采用BAS,可以提高管理系统的可靠性,不会出现由于人工管理的疏忽疲劳、判断失误的出现,而且这些问题往往会给业主带来无法估量的经济损失。
5、规范管理制度:
BAS本身可以依据管理惯例对设备进行自动控制,它具有自动分析人员管理指令的能力,使得一些不规范的管理规范化。
6、经济效益:
由于BAS是采用最优化控制,保证设备在最优状态下运行,可大大提高设备的使用寿命,降低由于人员管理的疏忽等造成事故的比率。
采用BAS不能带来许多直接的经济效益,更能产生丰厚的间接效益。
7.提供舒适宜人的环境:
现今,不少大厦的空调常规控制系统不符合卫生要求,往往成为传播疾病的媒介。
在国外,把引致居住者头痛、精神萎靡不振、甚至频繁生病的大楼称之为“患有楼宇综合症”(SickBuildingSyndrome)的大厦。
而运用楼宇自控系统(BAS)系统首先确保安全和健康。
其防火及保安系统均已智能化,另外其空调的中央监控系统能监测出空气中有害污染物含量,并能自动消毒,使之成为“安全健康大厦”。
除此之外还可以对温度、湿度、照度均加以自动调节,从而真正地提供舒适宜人的环境。
因此高层楼宇,尤其是高层商住楼宇采用BAS的必要性越来越被人们所接受。
第二章从楼控宇自系统的发展看智能建筑的发展
楼宇自控和智能建筑可以说是分不开的,随时被人们联系在一起,现代的智能建筑往往是从建筑设备自动化系统开始的。
智能建筑内部有大量的电气设备,如:
环境舒适所需要的空调设备、照明设备及给排水设备等,这些设备多而散。
多,即数量多,被控制、监视、测量的对象多,多达上千点甚至上万点;散,即这些设备分散在各个层次及角落。
如果采用分散管理,就地控制,监视和测量难以想象。
为了合理利用设备,节省能源,节省人力,确保设备的安全运行,自然地提出了如何加强设备的管理问题。
随着人民生活水平的日益提高,人们对生活、工作环境的要求也越来越高,随之也带来了能源的高消耗等一系列问题,楼宇自动控制系统应运而生。
而计算机技术和信息技术突飞猛进的发展,对大厦内的各种设备的状态监视和测量不再是随线式,而是采用扫描测量。
系统控制的方式由过去的中央集中监控,转而由高处理能力的现场控制器所取代的集散型控制系统,中央处理机以提供报表和应变处理为主,现场控制器以有关参数自动控制相关设备,来达到控制目的。
现在我国的楼宇自控系统主要应用于各大型写字楼、宾馆、酒店等。
随着大厦功能的多样化及精致化要求的提出,大厦中的各种机电设备也日趋复杂,技术含量日益提高,同时机电设备又是大厦的主要能耗单位,节能性成为大厦运转成本的主要指标,所有这些都决定了楼宇自控系统已成为大厦必不可少的一个组成部分。
其任务是对建筑物内的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制等,以提供一个既安全可靠,又节约能源,而且舒适宜人的工作或居住环境。
家居智能系统建设中的标准化、个性化与家电化
2.1从一个有趣的现象看家居智能化建设
在从事建筑智能化行业推广工作的过程中,我们接触到了这样一个有趣的现象:
很多大力提倡建筑智能化、家庭智能化的专家学者,很多长期从事智能化设计或工程的企业主管,他们的家中大部分没有标准意义上的家居智能系统。
究其原因,可能有以下几个方面:
1、自身需求不明确或不急迫;
2、产品不成熟、误报、误动作多;
3、系统操作过于复杂,学习过程缓慢;
4、系统功能无法凸显主人个性;
5、购置过程复杂,无法象家电一样随意购买或更换;
6、价格偏贵。
出现这一现象,显示了巨大市场前景面前行业基础工作的不成熟:
标准化工作滞后,行业割踞严重,智能家居的概念停留在较浅的层面上,用户个性化的真实需求被掩盖。
另外,智能系统产品链中的社会化服务滞后,也是造成目前状况的一个重要原因。
2.2标准之争实质是市场之争
多年前,发达国家就有了智能家居的概念和标准,当时的标准偏重于安防,随着通信技术和网络技术的发展,传统的建筑产业与it产业有了深度的融合,智能家居的概念才得以真正发展。
中国的居住环境与发达国家不同,中国的智能小区概念及其实施标准更带有很强的中国特色。
中国的行业管理也与发达国家不同。
不同的行业管理部门对智能化小区的侧重点不同,如建设部门称之为“智能小区”,信息产业部门称之为“数字社区”,公安部门称之为“社区安防”。
行业管理实质也存在市场之争,标准管辖权之争实质是市场管辖权之争。
我们希望这一争论能有利于住宅智能化及小区智能化的发展。
加入wto,中国的行业管理将更多地与国际接轨,以行业协会为龙头推进标准化进程,加强行业管理及自律将是今后的重点。
在推进智能住宅、智能小区标准化的进程中,我们注意到:
1、网络时代改变了人们的思维模式和行为模式;
2、网络技术的发展促进了住宅产业的技术进步;
3、不同的标准框架将对未来智能社区、智能家居市场产生重大影响;
4、标准化进程需要一批有前瞻性,能统观全局的智者,以避免那种低水平的行业价格大战。
2.3标准化——行业发展的必由之路
1、国内现状
目前,中国境内的家居智能控制系统产品很多,据估计有数百个品种,小至三、五个人的小公司,大至几千人的国企,都有人涉足家居智能化产品的研发、生产。
于是,中国就产生了几百个互不兼容的标准,至今还没有一个能够占领国内市场10%的家居智能控制系统产品。
随着市场竞争的加剧,大部分中小企业会被迫退出这个市场,但他们已安装在各地的小区内的产品将变成“孤儿”,受害者当然是业主或用户。
这将是一种十分可怕的情景。
由此可见,推进标准化进程是智能化行业的必由之路,也是当务之急。
2、标准化所涉及的范围:
(1)生活模式分析
我们所碰到的难题是,服务对象多是一些有自主权的个体,无法实现统一的生活模式(当然,军队、学校除外),固此,如何在个性生活中提炼出共性模式将是一大难点。
不分析人们的生活模式,就制造不出有价值的智能家居控制系统。
(2)产品的网络平台和接口
多种产品充斥在市场上,多种产品组合在家庭中,如果没有通用的平台和标准的接口是很难想象的。
在统一的平台和接口的条件下,去发展个性化产品,正是我们追求的目标。
标准化的工作有两个方面:
其一,我们将家居控制中的一些系统看作是一种产品,但与普通单体电器的标准概念不同;第二,我们追求的是它们的外部特征,而不是全部制造标准。
这样,我们将在尊重原不同行业标准成为事实的基础上发展家居智能化标准,乃至智能小区的标准。
我们分为三个层面来达到这些目标:
·网络平台与通信接口的标准化
·控制器的模块化
·采购安装的社会化
2.4个性化——家居智能控制系统的生命所在
在公众生活的模式中,家居生活是最能体现个性化的。
我们无法用一种标准程式去约定大家的家庭生活,而只能去适应它。
这就决定了个性化是家居智能控制系统的生命所在。
为了寻求标准化与个性化的关联,我们不妨以汽车的部分控制系统与家居控制系统作一分析:
上述表格只是一个对照,却可得出如下结论:
汽车在制造方面是一个高度标准化的产品,它的控制系统功能明确,且外部操作方式简洁。
中国住宅是一个尚未实现产业化的产品,它的控制系统功能明确,但需求各异,且外部操作方式复杂。
住宅智能控制系统目前既没有实现标准化,也无法作个性化选项。
这正是我们努力的方向。
实现家居智能系统的个性特征。
我想应从以下几个方面考虑:
1、按照如下四个要素:
what(是什么)
why(为什么)
who(谁来做)
how(如何做)
来思考智能系统的框架设置。
2、按照“网络化”的要求来设计家居智能控制系统。
也就是说,家居智能控制系统应连网运行。
3、对我们的生活需求进行研讨,用罗列法及排除法反思我们对智能控制系统的需求。
4、与建筑师、心理学家、法律专家、汽车、家电控制系统设计师、家庭主妇、老人和孩子一起研讨家居智能化的需求,特别是要用演示方法征求大家的意见。
5、推出具有统一接口和通信协议的控制器,推出具有家电特征的模块化的终端产品。
6、系统应能为用户节约能源并符合环保要求。
2.5家电化——家居智能化控制系统的发展方向
过去,我们要不自觉地夸大了家居智能控制系统的作用。
其实,我们所强调的智能系统发展下去,它的出路就是家电。
以计算机为例,早期的计算机,是一个神秘的庞然大物,它在科研院所内,由高级技术人员操作,复杂的程序,笨拙的穿孔纸带输入方法,一批特制的硬件,专用的接口,这一系列造成了计算机价格居高不下。
随着技术进步,标准化工作的推进,制造技术的发展,个人计算机诞生了。
个人计算机进入家庭,这里有三点应引起注意:
1、pc的标准化已经实现,软、硬件产品的供应也已社会化;
2、pc的连接、扩展及操作界面都十分简洁、方便,可以给用户极大的选择空间;
3、与pc关联的外部网络和服务是社会化的。
智能系统一旦产品进入成熟期,就会失去神秘感和困惑。
美国已经把个人计算机(pc)列为家电,就是一个例证。
家居智能控制产品有些已变成了家用电器,有些正在变成家用电器,it厂商和家电厂商倾力推出的“网络家电”就是网络与家电结合的产物。
家居智能控制系统家电化应具备以下特征:
1、它应该是家庭生活中的必需品,而不仅仅是一种装饰;
2、控制器自身应具有标准化和通用化的接口并联结至社区公众网络;
3、它的家庭应用末端应在专卖店或商场可以轻易购到;
4、它的连线和安装可以请非供应商的专业人员安装;
5、它的服务是社会化的;
6、它的软件可由第三方企业提供。
在这里,我还要说一下对“网络家电”的一些看法。
不久前,我看到电视上介绍了一款网络冰箱,它有着精美的液晶显示屏,巨大的容积,复杂的检测和控制系统。
单纯从一个产品讲,它可能是完美的,但作为准备在中国推广的产品,不知厂商是否考虑到如何适应中国目前冰箱的“剩饭剩菜”模式。
如果农贸市场的小贩不肯为西红柿贴上标准化条码标签的话,那么,冰箱超级检测系统将无法识别进入冰箱的圆东西是西红柿还是茄子。
真正的问题是,在一个社会服务体系未完善的供应链中,单一的高功能的网络家电是无法发挥其作用的。
一个智能系统设计师如果不去研究社会学,不去关注人们的思维模式和行为模式,一味地搞技术花样,他的产品只有一个结果,就会因缺乏市场而失败。
2.6法律关系——一个尚未引起重视的问题
在推进家居智能化,社区信息化的进程中,法律是一个尚未引起足够重视,但却不容回避的问题。
例如:
居住小区的社区网络,其信息安全特别是居住者的隐私权如何得到保障?
由谁来保障?
一个住户安装了安全防范的紧急按钮,当他按下这个按钮后,由此产生的一系列事件和行动的法律责任由谁来负?
比如,在没弄清屋内情况时,小区保安能否强行冲入住宅内?
诸如此类的问题,没有一套严格的法律关系来界定,智能系统的功能就会大打折扣。
建筑智能化是一个进程,它推动了传统的建筑产业与新兴的信息等产业的结合。
推进建筑智能化的目的是为人服务的。
我们应该建立一个标准化的服务平台,在其上开展个性化的服务。
我们期待着那一天,现在所说的智能控制产品都成为传统家电,而更高功能的智能控制系统将普及应用。
第三章数控技术发展趋势——智能化数控系统
3.1 国内外数控系统发展概况
随着计算机技术的高速发展,传统的制造
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