基于CAN算法的智能建筑控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐超

【摘 要】智能建筑是現(xiàn)今建筑行業(yè)的主流方向，也是社會(huì)潮流的引領(lǐng)方向，當(dāng)前，我國(guó)智能建筑得到了快速發(fā)展，需要不斷提高智能建筑控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，以有效提高我國(guó)智能建筑的發(fā)展速度。鑒于此，論文從多角度出發(fā)，對(duì)智能建筑的需求展開(kāi)分析，并對(duì)智能建筑控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)展開(kāi)研究，以期為我國(guó)智能建筑提高控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平提供幫助。

【Abstract】Intelligent building is the mainstream direction of the construction industry， leading the direction of social. At present， the intelligent building in China has been rapid development， we need to continuously improve the level of intelligent building control system design， in order to effectively improve the speed of development of intelligent building in China. In view of this， this paper from multi-point of view， analyzes the demand for intelligent building， and studies the realization and design of intelligent building control system， in order to control the design level of to intelligent building control system in our country.

【關(guān)鍵詞】智能建筑；控制系統(tǒng)；智能控制系統(tǒng)

【Keywords】intelligent building； control system； intelligent control system

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP216 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）10-0187-02

1 引言

在我國(guó)城市化建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，建筑行業(yè)有著極其重要的地位，起到了至關(guān)重要的推動(dòng)作用。伴著我國(guó)科技水平的不斷提高，建筑行業(yè)也進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。建筑逐漸向智能化、信息化方向發(fā)展，即在傳統(tǒng)建筑的基礎(chǔ)上增加現(xiàn)代化信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化的管理而建造的建筑，從而降低了建筑的成本，節(jié)約了建筑的材料。智能建筑的宗旨是為人們提供更加舒適、有效、安全的居住環(huán)境，這也使得我國(guó)智能建筑得到了快速發(fā)展，然而，我國(guó)智能建筑和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家智能建筑相比發(fā)展起步較晚，仍存在諸多缺陷，尤其是智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因此，本文基于CAN算法下，對(duì)智能建筑控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 智能建筑簡(jiǎn)介

智能建筑是指為了給用戶提供一個(gè)更加便捷、舒適、高效的居住空間，采用現(xiàn)代化信息技術(shù)，通過(guò)根據(jù)用戶的需求進(jìn)行管理、服務(wù)、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)等優(yōu)化組合，由現(xiàn)代控制技術(shù)、通訊技術(shù)、現(xiàn)代電腦技術(shù)、電線建筑技術(shù)等設(shè)計(jì)建造而成。智能建筑提供的環(huán)境包括了交通環(huán)境、節(jié)能環(huán)境、信息環(huán)境、人文環(huán)境、自然環(huán)境等，為人們的生產(chǎn)生活提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。其目的是為了促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，利用現(xiàn)代化科技設(shè)計(jì)高效、科學(xué)、合理的集成系統(tǒng)，為人們的生產(chǎn)生活創(chuàng)造出一個(gè)安全、便利、舒適的環(huán)境。我國(guó)智能建筑發(fā)展起步較晚，建筑的理念主要是切合生態(tài)與可持續(xù)發(fā)展理念，其突出可持續(xù)發(fā)展性、先進(jìn)性、實(shí)用性、環(huán)保性等主要特點(diǎn)。我國(guó)智能建筑和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，對(duì)節(jié)能減排的要求更為嚴(yán)格，在我國(guó)城市化發(fā)展中，智能建筑起到了至關(guān)重要的作用，運(yùn)用到了更多的現(xiàn)代化科技技術(shù)，例如數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信、無(wú)線局域網(wǎng)、可視化技術(shù)、智能卡技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，在傳統(tǒng)建筑的基礎(chǔ)上賦予建筑更加智能化的設(shè)計(jì)，有利于加快智能建筑發(fā)展的速度[1]。

3 智能建筑控制系統(tǒng)需求分析

智能建筑的目標(biāo)是為人們提供低能耗、高效率、健康、舒適的居住環(huán)境。其采用了天然的資源或廢棄的材料，并利用現(xiàn)代化的新工藝設(shè)計(jì)建造。地形資源是智能建筑在設(shè)計(jì)建造中需要充分考慮的因素，需要結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境，使建筑融于其中，并且需要利用自然資源，從空間設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)等進(jìn)行建造[2]。同時(shí)還需要通過(guò)現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的管控、通訊、設(shè)備等進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制。更加有利于對(duì)機(jī)電設(shè)備、生活環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能建筑各項(xiàng)設(shè)備、環(huán)境的全面控制。由此可以看出，智能建筑控制系統(tǒng)具有極其重要的作用。智能化建筑控制系統(tǒng)的主體設(shè)計(jì)是：基于CAN算法下設(shè)計(jì)的智能建筑控系統(tǒng)系主要有辦公自動(dòng)化系統(tǒng)和通訊自動(dòng)化系統(tǒng)，通過(guò)局域網(wǎng)的交換機(jī)采用網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和智能化技術(shù)，可對(duì)落雨管理中央系統(tǒng)進(jìn)行控制，中央控制系統(tǒng)包括配電監(jiān)控、給排水監(jiān)控、供熱監(jiān)控、空調(diào)監(jiān)控、應(yīng)急監(jiān)控、電梯運(yùn)行監(jiān)控、安保巡更、防盜警報(bào)、自動(dòng)滅火控制、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警等系統(tǒng)[3]。

4 智能建筑系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)

4.1 智能控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的構(gòu)成包括CAN通訊、晶振、復(fù)位、電源、顯示、鍵盤(pán)、轉(zhuǎn)換電路、D/A信號(hào)調(diào)節(jié)、A/D信號(hào)調(diào)節(jié)。硬件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)信息的即時(shí)采集，還可以接受遠(yuǎn)程運(yùn)行指令和遠(yuǎn)程修改參數(shù)。鍵盤(pán)模塊的設(shè)計(jì)：鍵盤(pán)的各個(gè)按鍵應(yīng)相互獨(dú)立，是為了實(shí)現(xiàn)在線修改參數(shù)而設(shè)置的，通過(guò)鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改而設(shè)定的。顯示模塊設(shè)計(jì)是為了能夠使操作人員及時(shí)了解到參數(shù)的變化、系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)而設(shè)計(jì)的，由時(shí)序發(fā)生器、字符發(fā)生器、顯示寄存器、地址技術(shù)器、忙標(biāo)志、數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器等組成，還需要對(duì)字符抵制范圍、工作電壓范圍等進(jìn)行設(shè)定，并且需要與圖形字符的字模相匹配[4]。信號(hào)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)是為了輸入電壓信號(hào)而做成的通用控制模塊，主體是A/D輸入電路，另外信號(hào)流調(diào)節(jié)電路，從而對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，實(shí)現(xiàn)A/D信號(hào)達(dá)到輸入的范圍。電源模塊設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、CAN模塊、微控制模塊都受到了電源模塊的影響，電源模塊的穩(wěn)定性、抗干擾能力、可靠性都直接影響了其他模塊是否能夠正常運(yùn)行。CAN通訊設(shè)計(jì)：硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要通過(guò)CAN收發(fā)器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的CAN電平，通過(guò)雙絞線實(shí)現(xiàn)CAN通訊介質(zhì)的連接，選用的VCAN總線接收器[5]。endprint

4.2 智能控制軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能建筑控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)主要采用C#語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，通過(guò)在VS2010環(huán)境下進(jìn)行調(diào)試。主要包括CAN發(fā)送、D/A、控制算法、鍵盤(pán)掃描、初始化等模塊。初始化模式包括終端初始化、D/A初始化、液晶初始化、總線初始化、端口初始化、A/D初始化、CAN初始化、晶振初始化、CPU初始化等，CPU初始化主要是為了配置中斷初始化所需的全局中斷，端口初始化，主要是配置輸出方式，晶振初始化主要是配置震蕩電路的穩(wěn)定，A/D初始化主要是為了配置氣動(dòng)轉(zhuǎn)換模式、模擬通道、參考電壓?？刂扑惴K是影響整個(gè)控制系統(tǒng)性能的主要因素，對(duì)于不同的算法有不懂的控制量，選擇合適的控制算法，能夠達(dá)到更好的控制效果。D/A模塊是將數(shù)據(jù)發(fā)送到票總線上，并將總線接收到了信息存入緩沖區(qū)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化可驅(qū)動(dòng)制定機(jī)構(gòu)的信號(hào)。CAN模塊將數(shù)字量分別寫(xiě)入DAC2H、DAC1L、DAC0H、DAC0L，CAN通訊模塊需要通過(guò)與企業(yè)節(jié)點(diǎn)相連接，才能實(shí)現(xiàn)通訊[6]。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的論述對(duì)智能建筑有了較為全面的認(rèn)識(shí)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科技水平的不斷提高，智能建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的潮流。智能建筑能夠降低建造的成本、提高能源的使用率、降低能源的消耗，提高居住和辦公的舒適度。而智能建筑控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平?jīng)Q定了智能建筑各項(xiàng)設(shè)備的應(yīng)用和監(jiān)測(cè)水平，很大程度上決定了智能建筑的實(shí)用效果。因此，需要不斷的提高智能建筑控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的水平。望此次研究的內(nèi)容能為實(shí)際提高智能建筑控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有所幫助。

【參考文獻(xiàn)】

【1】鄭保山，杜潤(rùn)本.基于CAN總線的智能清掃車(chē)車(chē)身控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電一體化，2016，12（12）：43-47.

【2】趙飛麒，馮寧，黃健華.基于CAN總線的焊線機(jī)自動(dòng)上下料控制系統(tǒng)的分布式設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].裝備制造技術(shù)，2016，11（12）：37-40.

【3】蔣俊祁.基于嵌入式的分布式電源節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2017，01（06）：88-92.

【4】鄭養(yǎng)波，康梅.基于并行冗余的CAN總線發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版），2017，05（01）：61-65.

【5】劉貽華，鄺家凱.基于CAN和LIN網(wǎng)絡(luò)的車(chē)門(mén)控制系統(tǒng)主控單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].熱帶農(nóng)業(yè)工程，2016，11（Z1）：63-68.

【6】王廣海，夏晶晶.基于CAN總線的果蔬氣調(diào)保鮮運(yùn)輸車(chē)分布式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技通報(bào)，2016，09（06）：57-62.endprint