發布時間：2023-03-15 15:02:35
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的系統設計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
為了使得家庭安防系統能夠遠程監聽室內安全狀況，本系統在室內安置一個麥克風并采用手機來監聽麥克風位置的動靜，也就是起到監聽的效果，本設計利用SIM900A的GPRS模塊進行短信的收發或接聽電話，SIM900A模塊是一款支持中文短信息的工業級的新版GSM模塊,工作在EGSM900和GSM1800雙頻段,電源范圍為直流3.3～4.8V,休眠狀態電流消耗為3.5mA，空閑狀態為25mA，發射狀態為300mA(平均)，峰值為2.5A；可傳輸語音和數據信號,功耗在EGSM900(4類)和GSM1800(1類)分別為2W和1W,通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。SIM電壓為3V/1.8V，TC35i通過AT命令可雙向傳輸指令和數據,可選波特率為300b/s～115kb/s,自動波特率為1.2kb/s～115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(ShortMessageService,短消息),可通過AT命令或關斷信號實現重啟和故障恢復，本設計只用到了SIM900A其中5個引腳，分別是VCC、GND、TXD、RXD、MIC。
2人員闖入室內檢測模塊設計
為了能準確的檢測到人體入侵，本設計采用了主動式紅外檢測方式，主動式紅外需要一個紅外發射管以及一個紅外接受管，正常情況下，兩個管子之間由紅外線連通，但是當有人入侵時，紅外線被阻隔。紅外對管跟單片機相連的電路圖如圖2所示圖中紅外接受管串聯了一個1K的電阻，而紅外發射管串聯了一個500R的電阻。同時在紅外接收管的正極端接到了單片機P32口，當接受管能正常接收到紅外光時，P32為低電平，相反，當接收不到紅外光時，P32為高電平。
3人員闖入報警設計
當有人入侵的時候，除了做到遠程短信報警，也需要有本地報警，起到震懾罪犯的作用，本設計中本地報警就采用了蜂鳴器。蜂鳴器的驅動采用單片機的P2.4口，由于蜂鳴器需要較大的電流來工作，單片機純IO口無法達到那么大的電流，因此需要外接三極管來放大電流。三極管采用的是PNP型三極管，當P2.4為低電平時，三極管導通，蜂鳴器的正極為高電平，就會響起來。圖3是其連線圖。
4按鍵電路
本設計除了主動檢測人體入侵和自動報警外，還需要對各種參數進行設置，比如要設置主人電話號碼，設置當前時間，查詢報警記錄等等，這就需要用到人機交互功能，這里采用了四個按鍵作為人機交互設備，此按鍵屬于微動開關，每個按鍵上都用了10K的上拉電阻，當按鍵沒有被按下時，按鍵所對應的IO口固定為高電平，當按鍵被按下時，IO口直接跟地短路了，所以IO口為低電平，單片機就是讀取IO口的高低電平來判斷是否有按鍵被按下。
5時鐘電路
水平控制系統閉環控制結構如圖1所示，圖2是系統硬件結構框圖。系統主要由姿態測量部分、非線性控制器與液壓執行部分組成，各部分作用是:姿態測量部分檢測平地鏟水平傾角，非線性控制器根據傾角信息對電磁閥施加PWM脈寬控制信號，液壓執行部分通過扭矩輸出使平地鏟保持在水平位置。系統的硬件包括Cotex－M3處理器、ADIS16355及SD卡存儲器等。Cortex－M3處理器使用了ARMv7－M體系結構，具有較高的性能和較低的動態功耗［9］。從性能能上看，Cortex－M3處理器可以作為本文的融合算法以及控制算法的硬件實現。Cortex－M3處理器使用SPI接收來自ADIS16355的數據并保存在SD卡存儲器。其采樣得到的三軸角速度和加速度計數據通過傳感器信息融合測量，從而得到平地鏟水平傾角;數碼管用于顯示當前測量角度和控制參數等，可通過按鍵改變顯示模式和參數調整，兩者組成簡單的人機界面，易于調試;RS232串口主要用于接收高精度姿態航向參考系統AHRS500GA發送的數據。
2融合算法與控制算法
2．1基于卡爾曼濾波的姿態解算算法利用加速度計對重力矢量進行觀測，以觀測值同重力常量的誤差值修正陀螺對姿態角的測量值，設計卡爾曼濾波器對狀態進行融合估計［10］。根據該方案，傳感器信息融合處理過程如下:1)利用式(6)計算更新四元數，并轉換為姿態角。2)觀測矩陣
2．2控制系統數學模型根據平地鏟運動特征，建立平地鏟的抽象物理模型，如圖3所示。按以下方法建立平地鏟運動的載體坐標系xoy:以平地鏟質心o為零點，系統輸入量x為液壓系統閥芯位移，輸出量y為油缸位移，平地鏟轉動傾角為θ，建立傳遞函數模型。
2．3控制器的算法設計
2．3．1適用于平地鏟運動的控制算法考慮水田激光平地機的作業特點，控制系統在設計上必須保證平地鏟在傾角角度情況下能夠迅速回位到水平位置，并且盡量減少超調和避免振蕩。傳統PID控制有較好的適應性，但是還不能提供最優控制，其結果是導致超調失效而影響控制效果。目前，基于動態補償的最優控制在工業中得到應用，其特點是能夠準確反映信號的變化趨勢，產生有效的早期修正信號，以增加系統的阻尼程度，從而改善系統的穩定度［12］。本文鑒于非線性系統近似最優PD控制的特性，引入其算法，針對平地機做出相應修改，進行相應嘗試?？刂破骺驁D如圖4所示，姿態測量單元提供位置反饋θ。積分控制、比例控制以及微分控制的作用如下:①積分控制放在前饋通道，其作用是抑制平地鏟在受到外界恒定負載情況下產生的輸出誤差，增益輸出為y0=K1θ。②比例控制作用輸出為y3，等于兩次連續位置反饋值的差值，增量y1等于信號y0減去y3，通過數字積分器累加。③微分反饋信號y2提供參考速度，其大小正比于平地鏟輸出轉速，與參考信號y1組成一個局部的速度內環。微分控制器設計目的是適合平地鏟在大干擾情況下的操作。④系統輸出轉矩的參考值為Trf，送入零階保持器，輸出力矩實際值為Tcm。Tcm正比于零階保持器的輸出。
2．3．2控制器參數的確定平地鏟運動機構近似于二階系統，有以下方程成立。
2．3．3輔助補償器的設計采用Lyapunov再設計方法設計輔助補償器以補償非線性部分和外界擾動對PID控制器的影響。對于漸進穩定的線性系統，必存在實對稱正定矩陣P，滿足以下關系。
3試驗與分析
為了驗證本文提出的平地鏟水平控制系統，本文進行融合算法的驗證試驗以及平地機田間試驗。
3．1傳感器融合算法驗證試驗
3．1．1試驗方法通過AHRS500GA同步測量平地鏟姿態信息并作為準確數據，驗證基于ADIS16355的姿態測量單元有效性。美國Crossbow公司生產的AHRS500GA是高精度慣性姿態測量器件，其采樣頻率為100Hz，測量精度為:航向角0．2°RMS、俯仰角0．03°RMS、橫滾0．03°RMS［15］。融合算法的驗證實驗步驟如下:①在平地機上安裝水平控制系統，保證系統坐標系與載體坐標系一致;②啟動系統，人為搖動平地鏟，同步記錄ADIS16355與AHRS500GA數據;③PC平臺上運行MatLab融合程序對采樣的數據進行處理。
3．1．2試驗結果分析圖5為一次典型的試驗結果，圖5(a)為平地鏟傾角測量值對比，圖5(b)為局部放大結果。1)從圖5(a)、6(b)中可見，0～400s區間平地鏟振動較小時，利用加速度計計算傾角值較準確;當外界擾動導致振動加劇時，誤差可達±5°以上，無法單純用加速度計解算姿態角。2)本設計姿態測量單元能準確測量平地鏟動態傾角。由圖5(b)可見，在動態環境下融合結果能與AHRS500GA提供的參考傾角結果呈現良好的一致性，其誤差絕對值不超過±1°。3)通過傳感器實時判斷平地鏟運動狀態，利用加速度計對重力矢量觀測值來修正陀螺漂移，可以有效降低姿態角計算誤差。
3．2平地機田間試驗
3．2．1試驗方法組裝好平地機的高程和水平控制系統，在水田進行平地試驗，開啟以上系統并保證正常工作，記錄相關數據。圖6所示為水田激光平地機田間作業后的場景，可以看出平地效果良好。
3．2．2試驗結果分析圖7所示曲線為平地機平地過程中控制系統所測量的平地鏟水平傾角。田間試驗結果分析如下:1)從圖7(a)可知，平地鏟傾角變動基本控制在±1．5°以內且漸進穩定，滿足平地機作業要求。2)從圖7(b)和7(c)可知，在外界干擾較大導致平地鏟晃動嚴重時，水平控制系統起作用，通過PWM輸出反向力矩，使平地鏟恢復到水平位置，其過程是漸進穩定的。3)由于在控制算法推導過程中，平地鏟的傳遞函數是簡化和抽象的，如忽略機械連接部分的間隙、撓度，液壓油缸對于控制系統的響應有延遲現象等，最終導致了控制系統的效果受到影響。
4結語
自動調焦系統利用精密線繞電位器檢測準直鏡的位置，由電位器的中心抽頭取出的電壓、溫度采樣值和接收的主控計算機距離信息送DSP進行運算，得出誤差電壓值。如果誤差電壓不等于零，DSP送出驅動脈沖，經功率模塊放大驅動步進電機轉動，通過機械傳動帶動準直鏡移動，同時也帶動檢測電位器的轉軸向減小誤差電壓的方向旋轉，直至誤差趨近于零，系統處于平衡狀態，以達到最佳的成像效果。
2系統設計
2．1DSP模塊
采用DSP(TMS320F2812)作為自動調焦系統核心。TMS320F2812是TI公司針對數字控制領域而推出的，具有控制精度高、速度快、使用靈活以及集成度高等優點，已廣泛應用于工業自動化、光學網絡以及自動化控制等領域。TMS320F2812的CPU運行速率可以達到150MIPS，數據總線為32位，內部集成乘法累加器，指令采用流水線處理，使得數據處理的能力大大增強;同時在片內還集成了128KB×16位的Flash存儲器和18KB×16位的SARAM存儲器。針對數字控制領域，還集成了兩個事件管理器(可以發送12路PWM信號)，為電機及功率變換控制提供了良好的控制功能，還兼有死區控制功能。本系統并沒有使用TMS320F2812全部外設接口，而只是使用其中的一小部分，如GPIO接口和EVA/EVB接口。由于采用可編程邏輯器件(FPGA)，使得DSP的硬件電路設計非常簡單。將DSP的數據總線、地址總線、讀寫控制線以及中斷信號線都引入到FP-GA中，根據特定的要求，在FPGA內完成時序和邏輯設計，如為TL16C654、AD7864提供地址選通信號等。由于電機的信號線、限位開關線數量很多，需要本系統的I/O口的數量較多，還需要在FPGA內完成擴展I/O口的功能。
2．2FPGA模塊
選用Cyclone系列FPGA中的EP1C12Q240C8作為整個系統的時序和邏輯控制核心，EP1C12Q240C8提供12060個邏輯單元(LE)和173個I/O口，可以內嵌4K的RAM。采用模塊化的設計思想，對FPGA設計進行模塊分解，FPGA需要擴展I/O口的功能，產生PWM調寬波信號，還需要為TL16C654和AD7864提供片選和讀寫信號等。TL16C654地址譯碼模塊:在FPGA內部，針對DSP的讀寫以及地址信號進行譯碼，為TL16C654提供讀寫信號以及片選等信號。AD7864地址譯碼模塊:對DSP的地址信號進行譯碼，為AD7864提供讀寫、片選以及通道選擇等信號。在設計FPGA時，采用VHDL開發語言，在Quar-tusII環境下開發程序。根據FPGA的設計框圖，在設計程序時采用模塊化的設計思想。每個模塊都獨立設計(即每個模塊都是一個文件)，最后建立一個頂層文件，將各個模塊有機地聯結起來。
2．3串行收發模塊
自動調焦系統與主控計算機通信時，必須要提供串行通信接口，這里采用TL16C654完成并行數據和串行數據之間的轉換?？刂破髟谂c其他分系統進行串行通信時，由TMS320F2812作為控制核心，間接控制TL16C654串行發送或接收。FPGA是DSP和TL16C654之間通信的橋梁，為TL16C654提供片選和讀寫信號。當TL16C654的接收FIFO滿等情況發生時，會產生中斷信號，FPGA對TL16C654的中斷信號組進行處理，然后向DSP發送中斷信號，并協助DSP得到TL16C654發出中斷的通道號。TL16C654在發送或接收數據時，可以采用中斷或查詢的工作方式。在控制器與外部進行串行通信時，TL16C654在接收時采用中斷方式，發送時采用查詢方式。
2．4模擬量采集模塊及數字溫度傳感器
模擬量采集選用美國模擬器件公司生產的AD7864模數轉換芯片，分辨率為12位，可實現4通道同時采樣。數字溫度傳感器采用型號DS18B20，DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現雙向通信，測量范圍:－55℃～+125℃，分辨率0．5℃。
2．5電機驅動器及執行電機
步進電機驅動采用UP－4HB01B步進驅動芯片。它把FPGA發出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移，FPGA每發一個脈沖信號，驅動器就使步進電機旋轉一步距角，步進電機轉速與脈沖信號頻率成正比。該驅動芯片適用于四相六出頭混合式步進電機，單極恒壓驅動，四相八拍勵磁方式。執行電機選用常州微特電機廠生產的混合式步進機，型號為42BYG015，電機為混合式四相步進電機，按四相八拍方式工作，步距角為0．9°。
3結論
雖然在開展采購工作過程中，部隊完全參照各項指標和規范進行采購和資金支付，并嚴格的落實了集中式的采購方法，采購工作取得了一定成效，但是依然存在很多問題，具體表現在以下幾個方面：
（1）應用集中采購的方式，如果部隊的規模較小，規模效益會不明顯。這種情況主要存在基層一些部隊，現在被廣泛適用的采購制度是建立在團營級的部隊組織中，這樣一來，部隊需要的物資少，采購的規模就會變小，采購量難以與師以上的部隊組織相比，缺少市場采購優勢。
（2）駐地偏遠，采購和配送的成本高。很多基層部隊因為常年駐扎在偏遠地區，比如，兩國邊界處或者西部偏遠地區的邊防部隊等。
（3）采購的各項費用都是人工進行計算的，因此，財務結算的效率較低，尤其是在地方某些部隊，物品的采購、下單、運輸等的結算全部是由部隊專業部門通過手工記賬的方式完成的。
（4）部隊物品采購的范圍小，有很多物品都不能滿足部隊需求。當前，很多部隊大批量采購的是一些生活必需品，但是到當地供應商處購買時種類較少，有很多的物質都不能滿足部隊中官兵的需求。
2后勤物資統購系統的設計
部隊后勤中的物資采購系統在很多功能上都與應用軟件有所區別，可以說，后勤物資的統購系統既有軟件功能又有硬件功能，是一類綜合型的系統。鑒于這種原因，在對該系統軟件設計和開發時要考慮到硬件和軟件的一些設計上的基本要求，要對該系統的軟件功能和硬件功能以及網絡配置重點考慮。
2．1系統的網絡設計要求
部隊后勤物資統購系統采用的應用程序為Web系統程序，該程序是分布式的，能夠滿足部隊的網絡要求，但是應用這種程序首先要保證部隊網絡的通暢。主要是部隊中的網以及部隊內部的Internet網絡。值得注意的是，內部網絡和外部網絡是不能隨便接在一起的，并要采取一些隔離的手段。只有經過部隊的上級領導同意，用于執行軍事事務的時候才能將內部網絡連接到外部網絡中。
2．2客戶層的設計
該系統應用的是WebService應用集成手段，該集成手段能夠使所有運行在互聯網上的服務器都能夠以集成的方式組合在一起，可以使分散的計算機與各種系統設備組合到一起運行，大大提高了用戶的體驗效果。隨著這種集成方式被大范圍的應用，系統開發的重點已經轉變成了應用的效果。這種集成組成的方式能夠取代Web應用上的其他物件，能夠成為未來信息技術的主導。網絡中為用戶提供服務的主要方式是通過手機和計算機的終端對企業中網站進行訪問，以此實現服務的功能。網絡站點可以對WebService集成手段進行查詢，查詢的主要內容是該系統以公開形式存在的目錄，也可以是設置了訪問權限的私有形式的目錄，首先獲取提供服務的信息源，再將信息處理的結果返回到系統的使用客戶。通過各種系統的接口可以將傳輸來的信息轉換成可以利用的程序對象，再將這種能夠使用的程序對象傳輸到業務系統處理。業務系統存在于邏輯的中間位置，網絡中的一切功能實現就是靠業務層。
2．3系統業務邏輯層的設計
部隊后勤統購物資系統的主要部分就是系統的業務邏輯層，這種業務邏輯層功能強大，能夠將整個系統中的所有業務邏輯順利完成。在特殊平臺上構建這種業務邏輯層的主要方法有以下兩種：首先是Servlet和JavaBean這兩種技術來實現，其次是通過選擇系統組件的方式來實現，重點選擇的組件有EJB系統組件。前兩種技術在處理業務邏輯時相對簡單，并且處理系統功能時的要求不是很高，也由此造成了其安全性和穩定性不高。但是后者處理的對象集中性較強，一般都是存在于企業中或者獨立的部門中，因此，該系統在一定程度上比上一種技術更加安全和可靠，唯一的缺點是對其開發的成本較高，并且該系統的組成較為復雜，如果發生故障處理起來會有一定難度。
2．4數據持久層的設計
在智能建筑的系統集成方面,有著不同的做法,這完全是正常的現象。縱觀我國智能建筑的發展,真正在建筑界廣泛進行規劃和設計也只有幾年的時間,也就是從九十年代初,我國基本建設發展的高峰期間,在智能系統方面才逐漸被廣大業主、房地產開發商以及設計人員理解、認識和接受,并開始著手進行設計和實施。但作為智能建筑中的一些子系統,早在80年代就開始進行了設計。自從96年初在上海召開了我國第一次智能建筑研討會后,在行業內才真正有系統、有目標地在這方面進行了大量的工作。隨著對智能建筑的設計、研究,才開始提出對各系統的集成問題,許多承包商在此時,為了公司業務的發展,紛紛開始拓展自身的業務范圍,打出了系統集成商的旗號。
然而在國際上,智能建筑的發展,并不象我們那樣炒作的熱火朝天,而是本著務實的態度,該具備哪些系統,就由那些有專長的承包商來承擔。需要集成到何種程度,均是從實際應用的角度來衡量,在有的系統之間的聯絡,可通過日益發展的互聯網進行。從而達到各有必要聯系的系統之間的信息資源能夠共享。
關于樓宇自控系統,"民用建筑電氣設計規范"JGJ/T16-92中對其提得較為明確,就其功能來看,幾乎包括相當多的方面,但其主要的目的在于:
1.確保建筑物(群)內環境舒適;
2.提高建筑物自身以及人員與設備的整體安全水平和災害防御能力;
3.通過最佳控制節省消耗;
4.提供可靠的、經濟的最佳能源供應方案,進行節能管理;
5.使設備高效運行,減輕人員勞動強度;
6.不斷地、及時地提供有關設備運行情況的資料,集中收集、整理,作為設備管理決策的依據,實現設備維護工作的自動化。
依據以上的應用功能,BA系統應劃分為二個子系統,它們是:
1.防火與保安子系統,包括:
a.火災報警與消防控制系統;
b.人員出入監視系統;
c.保安巡更系統;
d.防盜報警系統;
e.其它需要實現安全監控的系統(如地震監視與報警,煤氣泄漏報警等等)。
2.設備運行管理與控制子系統包括:
a.采暖、通風與空氣調節(HVAC)系統;
b.給水(含冷水、熱水、飲用水)與排水系統;
c.變配電與自備電源系統;
d.電力供應與照明控制;
e.其它一切需要監控的系統(如電梯、廣播、電纜電視等等)。
從技術角度來看,這兩類子系統的劃分,具有硬件設備資源的共享好,便于整體的管理和維護,可以統籌在正常與異常情況下的設備控制方案,從而達到實現全面的集中監控。
這種系統的構成方式,與國際上有些做法是相類似的。只不過我國的消防管理體制要求火災自動報警系統應為一個獨立的系統。但隨著技術的發展,逐漸在某些地方,允許火災自動報警系統向樓宇自控系統發送信號。既平時BA系統可以從火災自動報警主機上獲取其運行狀態的各類信號?；馂臅r,火災自動報警系統可向樓宇系統發出信號,這種單向性的信息流向,反映的是我國消防部門管理的需要。例如某家國外著名的建筑設計事務所,在我國承擔的幾項工程設計,就是將樓宇自控系統和火災自動報警系統的一些功能混合起來,并將應歸到消防系統聯動的消防設備,納入到樓宇自控系統中去控制。在實施過程中,由于管理體制的要求,不得不按國內的要求進行改動,將消防的專用設備歸到消防聯動中。除消防之外的樓宇自控系統中的各項子系統,則可實現小集成。
這種做法,我們在北京的某項重點工程設計中,就采取了將樓宇自控系統、閉路監視系統、防盜報警系統、門禁系統進行了有機的集成,或稱之為聯動,以滿足實際運行管理的需要。
在這項工程中,有關子系統的聯動關系,可舉某事件為例,看其之間的相互關系和動作。例如保安系統設置的閉路電視和防盜報警系統,白天由于監視區域內人員來回走動,閉路監視系統處于工作狀態,而防盜報警系統則處于撤防狀態。由于此建筑屬于業主自己使用,人流相對在上班期間流動。當下班人員離開后,防盜報警系統處于設防狀態。考慮到夜間無人辦公,有些公共區域的照明由BA系統控制關閉,留下少量的照明燈。一旦防盜報警的探測器探測到有人非法闖入,立即將報警信號送至BA系統,由BA系統控制開啟相關區域的照明。同時,閉路監視系統立即進行跟蹤監視,保安監控的錄像機則進行實時錄像。
另外,對于大樓內設置的門禁系統,也與消防報警系統進行聯動,當發生火災報警并確認后,有關的消防通道上的門禁也將被旁路,使人員能夠順利地進行疏散,保證了樓內人員的安全。通過對工程設計的實踐感覺到,在設計中,若要做到各子系統能有機地進行聯動,首先要求各子系統在通信協議上應該一致,避免在集成過程中出現無法集成,或是需要一些額外的設施方可集成,給業主造成不必要的負擔。關于信息資源的一致性,這不僅是對承包商提出要求,而是對智能建筑系統的全過程提出要求。因為目前市場還未達到一個統一的規范,所有的系統并不完全是由一家承包商來提供,而各生產廠家的產品并不都是完全一致,它們的通信協議也有所不同。就目前市場情況來看,在確定產品時有這么幾種情況:
一種是由系統集成商中標后,由中標方統一考慮各子系統產品廠家。這種做法,容易選擇通信協議一致的產品,能夠較好地達到相關子系統之間的聯動(或集成)。也就是在BMS系統中,各子系統之間信息資源容易達到共享。
第二種做法是由業主自行招標或確定各子系統的承包商,完后再由系統總包來負責。這種做法,業主往往片面地追求了價格,而忽略了系統集成中所必須注意的問題,即系統未達到統一的通信協議。有的系統不具備開放性,由于先天不足,給總包方帶來了困難,最終還是業主自身受到損失。為了能在BMS下集中管理,要達到各子系統之間資源共享,又須花費額外資金進行彌補。例如在設計階段,設計人員根據工程要求和特點合理進行子系統之間的集成,在集成過程中,可以要求各子系統的通信協議應能符合TCP/IP協議。
在樓宇設備的控制中,我們強調產品和系統的開放性,目的也就是在于使產品能有信息資源的一致性。值得注意的一點是,有許多產品供應商或承包商都稱自己的產品或系統是開放的,能與各家的產品進行通信,將不同廠商的產品或系統集成在一個系統內,并由主系統對其進行監視和控制。但必須注意,并不是所有的產品都是完全開放的,它們可能是由于通信協議的差異導致系統集成中的不盡人意,或是需付出額外的軟件編制費用,修改接口界面。
例如有兩家公司的產品均符合BACnet協議,然而第一家公司的產品是BACnet9.6kbMS/TP,第二家公司的產品是BACnet156kbArcnet,當兩家公司產品接進同一網絡時,則會因為傳輸速率的不同,而出現互聯方面的困難。所以并不是所有符合BACnet協議的產品都可互聯,我們還必須看這些產品的詳細特征。
因此建議從規劃設計開始,就必須強調系統的開放性,強調系統聯網中的信息資源共享問題,在以后施工、安裝過程中,均應有所要求,前后一致,滿足要求。
鑒于智能建筑中目前存在的問題,一是尚未有正式的設計標準,同時也沒有統一的驗收標準,具體要達到一個什么樣的程度,以什么標準來驗收,很難有一定論。因而造成了有些系統運行不正常的結果,這在有些地方的調查中占有一定的比例。這同樣是存在于設計和施工質量的問題。對于設計和施工中存在的問題,大致有以下幾點:
1.設計人員對此了解不深,有的單位基本不設計智能化系統,而是交給系統承包商。而系統承包商由于在商務談判中費用較低,因此在系統深化設計中,對擋次、標準等有所降低,控制點較少且不合理,精度滿足不了要求,只求系統能運行起來。
2.設計BA系統不僅是電氣專業弱電人員的事情,BA系統中,占大頭的是HVAC,這就要求必須與設備專業的人員密切配合,包括承包商的深化設計等,均應與設備專業人員密切配合。否則,對原設計人員的設計思想,控制要求等,均不能做到切合實際,而只能將系統運行起來,達不到預期的目的。
3.施工問題,質量達不到要求,目前國內的承包商,由于經營方面的原因,在工地現場施工人員中,只有一部分是公司的員工,大部分是臨時或是合作的施工方,許多人的素質不高,野蠻施工的情況時有發生。
本設計軟件系統主要實現的是節點間的無線通信、PC機與節點的信息傳輸，協調各模塊的聯通。結構關聯示意如圖2：PC機與ZigBee協調器通過串口進行通信，由上位機進行顯示，上位機向協調器發送溫度設定命令，通過協調器發送給各傳感節點，協調器與各節點的通信都是通過Zigbee無線傳輸協議進行無線傳輸的。傳感節點在檢測到溫度后會進行判斷，溫度若超過上位機設定的范圍便會報警，并啟動相關溫度調節裝置。檢測的同時也會無線發送到目標設備，距離較遠的節點將通過路由節點進行跳躍，再傳輸至協調器。
2硬件系統設計
2.1ZigBee協調器（路由）節點
ZigBee協調器的電路設計包括：一個ZigBee模塊、一個RS232串口模塊、一個JTAG接口/復位模塊、一個電源模塊、LED指示燈模塊等。1）JTAG接口。實際只用到了P1.4、P1.5、P1.6、P1.7、P2.1、P2.2、VCC、GND、REST五個引腳，其它引腳懸空，該電路可將程序通過仿真器燒寫進芯片中。2）電源電路設計。由于ZigBee模塊需要3.3V的電源，本設計供電為兩節5號電池供電，可不需要穩壓芯片進行穩壓。3）復位電路設計。4）串口電路設計。下載程序和調試通信兩個作用，采用MAX232做RS232電平與TTL電平的轉換芯片，MAX232有兩路電平轉換。
2.2傳感節點設計
傳感節點設計包含有DS18b20溫度傳感器，溫度調節控制裝置（本設計用電機代替），LED指示燈。1）DS18b20設計。DS18b20只需一條線就可以和處理器通信。2）電源供電電路。Zigbee模塊工作電壓為3.3V，外部供電為5V輸入，需要AMS1117—3.3電源穩壓芯片進行穩壓。3）JTAG仿真電路。4）模擬溫度控制器（電機）電路。
3軟件系統設計
3.1IAR集成開發環境
本系統程序的調試編譯用的是IAREmbeddedWorkbenchIDE，它是一套開發工具，用于匯編、C或C++編寫的嵌入式軟件程序進行編譯和調試。IAREmbeddedWorkbench適用于大量8位、16位和32位的微處理器和微控制器，用戶在開發新的項目時也能在所熟悉的開發環境中進行。該集成環境包含了IAR的C/C++編譯器，文件管理器，文本編輯器，匯編器，鏈接器，工程管理器及C-SPY調試器等。它為用戶提供一個易學且具有最大量代碼繼承能力的開發環境，和對大多數和特殊目標的支持。IAREmbeddedWorkbench有效的提高了用戶的工作效率，通過IAR工具，用戶可以大大地節省工作時間。針對不同芯片的代碼優化器，IAREmbeddedWorkbenchIDE可以為微處理器生成非常高效的FLASH/PROMable代碼。
3.2VisualBasic語言開發環境上位機設計實現
VisualBasic是目前一種應用于圖形界面比較多的開發語言，它衍生于BASIC編程語言。VB用有快速應用程序開發和圖形用戶界面開發系統，它是微軟開發的，用于協助開發環境的驅動編程語言。在現在的使用標準來說，VB是目前世界上使用者對多的語言，在目前圖形化界面開發來說，VB是比較好的開發語言較容易應用ADO、DAO、RDO輕松創建ActiveX控件和連接數據庫。對于想快速建立一個應用程序，VB將會是一個很好的選擇。本設計的上位機制作，VB是一個很好的選擇。
3.3ZigBee協調器軟件實現
協調器是直接與上位機通信的節點，它的任務是協調各感知節點發送過來的數據，使得數據有序傳輸到上位機顯示。
3.4Zigbee傳感節點軟件實現
傳感節點是可以在一定范圍內定點位置，其任務只要是實時檢測溫度，周期將數據無線發送給協調器，同時，節點上的溫度調控裝置根據溫度啟動，進行溫度調控。
4系統測試
開發和建設科研管理信息系統是利用信息技術和網絡技術突破傳統科研管理模式存在的弊端，構建代替人工、信息共享、學科化服務、數據分析的快捷、準確、高效的科研管理新模式。其工作流程是科研人員通過系統對科研工作進行日常管理，科研管理人員的工作主要是對信息的審計和更高層次的利用。而科研管理信息系統具有遠程性、規范性、動態性、集約性等特點，能很好地收集、整合與傳遞科研信息，提高工作效率，保證科研數據的及時性和準確性，較好地解決傳統科研管理帶來的程序繁瑣且重復的弊端。系統管理工作的動態性和參與性為科研人員提供了日?？蒲泄ぷ鞯男畔⒒芾砥脚_。
2系統設計
2．1基本原則與目標
研究所科研管理信息系統是基于網絡的科研信息數據管理平臺，在系統整體過程中要充分把握規范性、安全性、實用性、可靠性、可擴充性原則，采用面向對象的程序設計語言和模塊化的軟件開發方法。系統建設目標是建立一個能夠覆蓋研究所主要科研業務管理的計算機信息管理系統。以網絡為平臺，利用計算機網絡技術簡化人工管理流程，通過信息的一次錄入，實現信息多方共享、綜合分析加工和信息的批量導出導入，滿足不同管理層次對各類信息的需求。
2．2功能設計
系統除了能夠實現數據錄入、權限瀏覽、報表打印、留言板等功能外，還需要實現節點推送功能、關聯查詢功能、統計/匯總功能和批量導入導出功能。節點推送功能:系統將業務流程串接起來，將節點任務推送給相關人員，并及時反饋相關工作任務和要求。關聯查詢功能:系統支持全信息的查詢和關聯功能，當用戶需要了解一個項目時，系統能把項目相關信息一并展現給用戶。統計/匯總功能:系統通過數據庫層匯總分析原始數據，自動形成報表和數據，無需人工參與加工。批量導入導出功能:系統能夠實現標準格式文件的批量導入，如任務書、開題報告、中期檢查報告、結題報告等，也可根據需求將數據批量導出。
2．3結構設計
根據科研管理的業務范圍和管理要素，科研管理信息系統主要包含以下功能模塊。信息模塊:該模塊由科技處基于門戶網信息動態、最新通知和學術活動公告。項目管理模塊:該模塊是系統的關鍵部分，主要包括課題立項、開題、結題和成果申報管理。由用戶通過權限賬號進行全過程管理，包括課題研究過程性文件和成果，科技處通過管理員權限進行瀏覽審核并反饋。成果管理模塊:用戶登錄后，通過該模塊對個人成果進行填報和管理，包括論文、著作、獲獎等方面的信息。研究生管理模塊:該模塊屬于用戶信息管理和課題管理一體化的部分，主要包括用戶基本信息、選課明細和課題管理相關內容。研究生通過登錄該模塊，填報入學基本信息，選課明細，提交課題研究過程中的所有文件。科研條件管理模塊:該模塊對研究所科技資產進行統計管理。用戶管理模塊:該系統設置3種用戶類型，分別為科技處系統管理員、各科室領導管理員、科研人員，并根據用戶角色和單位不同分配不同的權限。另外，系統還通過網站提供日常所需的科研相關文件下載功能。
3系統技術實現
系統采用基于J2EE技術框架的B/S構架，以Eclipse+JBossTools為開發平臺，以MicrosoftSQLServer2005為數據庫平臺，應用Tomcat6．0輕量級服務器，采用JSF、JavaBean、JPA等多種開發技術，在WindowsServer2003或WindowsXP以上操作系統環境運行。科研管理信息系統在開發和完善時需重點考慮以下問題。一是系統的安全性。為確保研究所科研信息的安全，系統通過權限管理為每個用戶分配相應的角色，不同的角色使用戶使用的系統功能和查看信息的范圍得到控制。除系統管理員外，所有用戶只可修改自己所添加的數據。此外，系統還提供了操作日志記錄功能，用戶在系統的所有操作都有所可查，進而保證了用戶的操作都是可審計、可追溯的。二是系統的可維護性。系統采用模塊化設計，每個功能模塊的編程、調試獨立進行。三是與現有系統的集成。結合研究所科研人員內部局域網賬號，系統開發局域網內部系統的統一認證功能，方便用戶注冊。
4結語
系統采用自頂向下的分層結構化方法進行設計，由系統門戶、科研管理、技術管理、知識產權管理、質量管理、“三標一體”管理、信息化管理、三維設計管理、技術裝備管理、學協會管理、評獎報優、標準化管理、保密管理、系統管理共計14個功能模塊結合而成。考慮到系統的易用性、穩定性、易維護性和技術先進性，本系統基于B/S結構，服務器端采用ASP．net平臺進行開發，后端數據庫選用SQLServer作為數據庫服務器，客戶端基于jQuery進行開發，使用jQueryEasyUI搭建系統界面，采用JSON為服務器和客戶端的數據交換格式(圖1)。
2關鍵技術
2．1基于jQuery的AJAX異步交互技術
B/S結構相較于C/S結構來說具有易部署、易維護、易擴展、安全性強等優勢，但傳統的B/S結構在提交數據或更新數據時需要重載整個頁面，因而存在數據傳輸量大、響應不及時等不足。但隨著AJAX技術的出現和發展，B/S結構的這一缺點正逐漸消失。AJAX即“AsynchronousJavascriptAndXML”(異步JavaScript和XML)，是一種創建交互式網頁應用的網頁開發技術。AJAX可以使網頁通過后臺與服務器進行少量數據交換，實現異步更新，即可以在不重新加載整個網頁的情況下，對網頁局部進行更新，從而減少了數據傳輸量，提高了頁面響應速度。jQuery是一個輕量級、兼容性高、技術先進的JavaScript庫，它不僅提供了簡單、高效的選擇器和事件處理方法，且對AJAX進行了封裝，使AJAX使用起來更加便捷，從而在提升客戶體驗的同時，大幅提升了系統開發效率。下面的代碼是jQuery的AJAX異步請求基本用法，在無刷新的情況下通過后臺實現了用戶登錄驗證。
2．2基于JSON的數據交換格式
JSON(JavaScriptObjectNotation)是一種輕量級的數據交換格式，是JavaScript的一個子集。因使用了類似于C語言家族(包括C，C++，C#，Java，JavaScript，Perl，Python等)的習慣，使其成為理想的數據交換語言，易于人閱讀和編寫，同時也易于機器解析和生成，其可讀性和可擴展性與XML不分上下，但攜帶相同信息的字符量卻低于XML。采用AJAX異步請求技術之后，瀏覽器與客戶端之間的數據傳輸量已有大幅下降，數據交換格式采用JSON后，數據傳輸量將進一步下降。ASP．net服務器端序列化和反序列化JSON有多種方法，本系統使用了第三方提供的Json．NET庫，在使用前需先下載并引用“Newtonsoft．Json．dll”。下面的代碼是將泛型列表轉換為JSON數據格式的過程，服務器端響應客戶端請求返回了一組科研項目列表信息。服務器端返回的JSON序列如下:客戶端在處理JSON數據時，不必進行處理或特殊轉換，可直接將JSON數據當做JavaScript對象進行操作。
3結束語
