（环境工程专业论文）住宅燃气智能化系统的开发和应用研究.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 中国的住宅楼宇智能化系统是在2 0 世纪9 0 年代初开始发展起来的，作为一 个新兴行业，伴随着电脑计算机网络技术的日新月异及房地产建筑业的蓬勃发展， 楼宇智能化领域也取得了长足的进步。 目前国内的住宅楼宇智能化产品很多，功能和质量参差不齐。而h g 2 0 0 0 系 列智能安全监控及数据采集系统，无论从功能结构的设计还是产品质量的保证上， 都是众多同类产品中的佼佼者，用户数也无第二家可比。 本文通过对传统计量收费和物业管理体制中的种种弊端的分析，说明了住宅 楼宇智能化系统对各专业公司、物业管理部门和广大用户所起的作用和重大意义。 文章对深圳汉光电子技术有限公司自主开发的h g 2 0 0 0 a 系统的功能和特点进行了 详细介绍，从产品的硬件到软件功能，从产品的开发构思到实际使用完善，从单 独某块计量表具的远程抄录到全城联网系统的功能实现等方面阐述了如何实现住 宅楼宇的智能化管理，特别介绍了涉及家用燃气安全的燃气泄漏报警装置和泄漏 切断电动阀。 文章还对国内外同类产品的原理和使用情况进行了介绍，分析了在我国制约 行业发展的一些“瓶颈”问题，最后，笔者展望住宅楼宇智能化系统的未来，提 出了社区服务的“4 个中心”的目标。 关键词：智能化系统，燃气监控，应用研究 重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t r e s i d e n t i a li n t e l l i g e n tb u i l d i n gs y s t e mw a sd e v e l o p e ds i n c e9 0 sl a s tc e n t u r yi n c h i n a a saw h o l en e wi n d u s t r y , r a p i dd e v e l o p e dw i t hc o m p u t e rn e t w o r ka n d a r c h i t e c t u r et e c h n o l o g y , t h ei n t e l l i g e n tb u i l d i n gf i e l dg o tm u c hp r o g r e s si nr e c e n ty e a r s t h e r ea r em a n yb u i l d i n gi n t e l l i g e n tp r o d u c t si nc h i n a ，t h e i rf u n c t i o na n dq u a l i t yi s q u i t ed i f f e r e n t ，a n dh g 2 0 0 0i n t e l l i g e n ts e c u r i t ym o n i t o ra n dd a t ac o l l e c t i n gs y s t e m s e r i e sp r o d u c t sp r o v i d eb e t t e rs t r u c t u r a lf u n c t i o nd e s i g n ，b e t t e rp r o d u c tq u a l i t yt h a n o t h e r s h g 2 0 0 0s y s t e mh a sh u g ec u s t o m e r s ，m u c hm o r et h a no t h e rc o m p e t i t o r s t h i sa r t i c l ea n a l y z e dt h es h o r t c o m i n g so ft r a d i t i o n a lm e t e rr e a d i n g ，f e ec h a r g i n g a n dh o u s ep r o p e r t ym a n a g e m e n t ，d e s c r i b e dr e s i d e n t i a li n t e l l i g e n tb u l i d i u g s f u n c t i o n s a n dm e a n i n g st ot h ee n du s e r s ，p r o f e s s i o n a lc o r p o r m i o n sa n dt h er e a le s t a t em a n a g e r s t h ea r t i c l eg a v eu si n t r o d u c t i o no ft h es e l f - d e v e l o p e dh g 2 0 0 0 as y s t e m ，d e s c r i b e d s y s t e mf e a t u r e sa n df u n c t i o n si nd e t a i l s ，i n c l u d i n gs y s t e mh a r d w a r e ，s o f t w a r e ，s y s t e m r e s e a r c ht h i n k i n ga n ds y s t e mi m p l e m e n t i n g t h ea r t i c l et e l lu sh o wt or e a l i z et h e r e s i d e n t i a lb u i l d i n gi n t e l l i g e n tm a n a g e m e n t ，f r o md a t am e t e rr e m o t et r a d i n gt oc i t y s c a l en e t w o r k i n gc o n s t r u c t ，s p e c i a l l yg i v eu ss o m eb r i e fi n t r o d u c t i o no fg a su s i n g s e c u r i t ya n n u n c i a t o ra n dt h eg a se l e c t r o n i cv a l v e s t h ea r t i c l ei n t r o d u c e df a m i l i a rp r o d u c t si nc h i n aa n do t h e rc o u n t i e s a n a l y z e d s o m e “b o t t l e n e c k ”p r o b l e m s a tt h ee n do ft h ea r t i c l e ，a u t h o rf o r e c a s tt h er e s i d e n t i a l i n t e l l i g e n tb u i l d i n gi n t h ef u t u r e ，a d v a n c e dt h e “f o u rc e n t e r s d e s t i n a t i o no ft h e c o m m u n i t ys e r v i c e k e y w o r d s ：i n t e l l i g e n ts y s t e m ，g a s m o n i t o ra n dc o n t r o l ，a p p l i c a t i o nr e s e a r c h i i 霆庆大学硕士学位论文1 引言 1引言 自1 9 8 4 年美国产生世界第一幢“智能建筑”至今，智能化建筑正以不可阻挡 之势迅速发展。今天，智能化建筑已从智能化办公大楼逐步向贴近人们生活的智 能化住宅小区发展。欧美及东南亚一些经济和技术比较发达的国家和地区，智能 化住宅小区的发展已为我国发展智能化住宅小区作了很好的先导。近年来，上海、 山东、广东及福建等省市地区，先后发展了一批智能化住宅小区。一些城市及地 区制定了发展智能化住宅小区的地方法规，国家建设部也颁布了智能化住宅小区 建设工作大纲与技术导则。“智能化住宅小区”成了当今建筑市场最时髦的用语， 最具号召力的广告用词。建筑市场上经常看到被建筑商们冠以“智能化”的住房 销售广告。从某种意义上说，“智能化住宅小区”已被人们所接受。 重庆火学硕士学位论文 2 住宅楼宇智能化系统介绍 2 住宅楼宇智能化系统介绍 改革开放二十年来，我国已建了城市居民住宅数百亿平方米，今后每年还将 有近十亿平方米住宅建成并投入使用。现在，相当数量的房地产公司都考虑在现 有住宅建筑中设置智能化系统。在我国，住宅的发展和人均居住面积的现状是： 越是大城市，入口越多，人均居住面积越少。而在这些地方，科技的发展又处于 领先地位，人们的文化水平也较之小城市和乡村高。 智能化住宅，有我国目前仅仅是开始，它比起智能化大楼起步要晚。针对我 围的因情来看，我国是一个有十三亿人口的国家，从居住环境来看，人均占有的 居住面积还不多，大多数的城市人口家庭居住的环境还不宽裕，近些年所建的住 宅，有一些工程质量较差。另外，建成后的住宅区物业管理水平低，配套设施差， 这给将来进行改造和增加某些系统带来一定困难，我国提出的2 0 0 0 年小康住宅， 也是为达到小康收入水平的居民，按照现代家庭生活行为的实际需要而设计，建 造的中高档住宅。这种住宅要求功能完备，装修良好，设备齐全，设施配套，环 境优美，能够较好地体现居住的舒适性、安全性和文明性。因此，从现在开始， 加大对智能化住宅的宣传和推广，是十分有利的，这也是着眼于未来的举措。 2 】 2 1我国住宅管理的情况概述 建筑业是国家的支柱产业，住宅建设占总房产建设投资的8 0 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。 我国推行住房制度改革2 0 年来，人均住房面积由7 平方米提高到2 1 平方米， 城镇居民已告别住房严重短缺时代，居住质量也得到了较大改善。9 0 年代以来， 通过出售公有住房和实行住房分配货币化改革，个人购买商品住宅的比例超过 9 3 ，城镇居民已经成为住房投资和消费的主体。居民住房自有率大幅度提高，达 到8 0 左右，初步形成了以个人产权为主体的城镇住房产权结构和较为清晰的住 房产权制度。 2 0 0 0 年中国住房建设拉动经济增长1 5 个百分点。与此同时，房地产经济的 增长方式诬山速度规模型向质量效益型转变。而质量效益的大幅度提高，将依赖 于住宅产业化的大发展。当今中国，居民住房消费水平持续增加，上海、江苏、 广东、四川等地已超过或接近9 0 。面对旺盛的需求和广阔的市场，住宅的质量 和物业管理水平的提升显得尤为重要。中国住宅产业虽有较大的进步，但由于受 到传统体制的影响，缺乏有序的产业整合和企业间的相互协调机制。达不到高度 的组织化，制约了住宅建设增长方式的转变。为了改变这种状况，中国政府提出 2 重庆人学硕士学何论文 2 住宅楼宇智能化系统介绍 以科技为先导，用科学技术改造提升传统产业，提高住宅产业的技术水平和住宅 建设的整体效益。到2 0 0 0 年底，科技对住宅产业化发展的贡献率已经达到3 1 8 ， 比“八五”末期提高了6 4 。 2 1 1 传统住宅管理资源计量存在的问题 随着经济发展，水、电、燃气部门的产品供应质量和服务质量都得到了普遍 的提高，一户一表单独计量给广大用户带来了实惠，但是计量数据的抄送和管理 更为困难，传统人工入户抄表方式带来诸多隐患： ( 1 ) 人工入户抄表引发的抢劫、偷窃问题 ( 2 ) 中间层带来的层层加价问题 ( 3 ) 漏抄、多抄、误抄及收费困难问题 ( 4 ) 对用户偷水、偷电现象监控不力 ( 5 ) 需投入大量抄表统计人员，效率低、纠纷多、成本高 基于这些问题，为提高住宅的舒适性、便利性和住户的私密性，建设部在2 0 0 0 年小康住宅标准中提出三表抄送必须出户的要求，并对住宅的人身及财产安全也 作出了许多严格的规定。 2 1 2 物业管理部门的需求 物业管理部门对住宅智能化系统有着极大的兴趣。他们认为：安装住宅小区 智能化系统，能提升物业管理的等级，提高物业管理服务的效率，扩大物业管理 服务的范围。他们对产品的要求是：性能可靠，管理方便。 2 1 3 供水、供电和供气等专业公司的需求 现在，各地政府都要求三表抄送出户，这与三表抄送到户是一对矛盾，落实 起来相当困难。小区智能化系统提供的三表抄送功能正好解决了这一问题。各专 业公司要求产品性能可靠，保证计量的安全、准确，特别是管道燃气供气部门， 对于用气的安全要求更为苛刻，非常希望小区智能化系统能提供燃气泄漏报警、 燃气阀门切断功能。三个专业公司都希望小区智能化系统能提供便捷可靠的远程 控制功能，以便有效控制恶意欠费等违规现象。 2 2住宅燃气智能化系统的意义 随着人民生活水平的不断提高，对住宅内部的燃气安全以及计量数据实行集 中监控采集的要求越来越强烈。许多的房地产开发商已经将住宅智能安全监控和 采集系统作为一个新的卖点，在国内市场上也出现了多种产品。以前的产品大多 数是孤立的系统，比如：安防监测系统、分类自动抄表( 抄电表、抄水表、抄煤 气表) 系统等，并且各个小区自成系统，没有全市联网。国外的情况与国内类似， 但是由于欧美国家人口密度小，抄表系统基本没有很大的发展。 重庆大学硕士学位论文 2 住宅楼宇智能化系统介纠 目前的多数情况是多套系统在一个住宅内并存，实际上每一套系统的数据传 输量很小，完全可以用一套系统涵盖，这样可以避免大量的重复投资和重复建设。 而且由于各个系统的传输协议互不兼容，监控中心难以统一起来，给管理带来一 定困难。 在这种情况下，我们构思了一套住宅监控的数据平台，这个数据平台是以燃 气安全龄控为首要目标，并且可以实现其它监控目的的平台。这个数据平台是用 计算机网络实现的，分为上层网络和小区内网络。上层网络是小区与各个监控中 心之问的网络采用公用数据网络来实现，小区内网络通过专用网络来实现。若干 用户共用一个智能终端，负责管理户内的安防报警器、燃气报警器、燃气阀门、 各种计量表、以及电控制接口。不但能够将安防监测、自动抄表、燃气安全监控 集成在一个系统内，而且提供了广阔的扩展空间，比如医疗急救服务，家电控制、 室内其他数据的采集。并且可以将小区内部的停车场门禁管理系统、小区巡更系 统完全集成到一个系统中来。 如果能够将各个小区的孤立的系统进行全市联网，在全市范围内建立几个监 控中心例如燃气安全监控中心、急救监控中心、安防监控中心，则可以更加合理 高效地利用社会资源，使整个城市的服务水平和人民生活将呈现出一种崭新的状 态。【1 4 j 随着通讯事业的迅猛发展，目前己逐步实现光纤到小区，甚至有些地方已经 实现了光纤到桌面，并且已经存在多种其它的传输方法如c d p d 无线蜂窝数据网 络，可以说实现各个独立的小区系统的全市联网的条件已经成熟。 深圳燃气集团下属的汉光电子技术有限公司经过多年努力，对产品进行了多 次更新换代，开发出的h g 2 0 0 0 a 型系统正是一个以燃气安全监控为主要目地的住 宅智能化系统，成功地在深圳以及国内十多个大城市推广使用，捐j 有3 0 多万用户， 为有关业主、物业管理公司和各专业公司提供了极大的方便。 d 重庆火学硕：卜学位论文3h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 3 h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 3 1 小区内h g 2 0 0 0 系列产品的实现 3 1 1 平台的建设和传输介质的选择 在我们这个行业罩，有许多产品，比如单独的抄表系统，能够进行3 表抄录； 单独的报警系统可以用电话线实现防盗报警；单独的燃气泄漏报警系统或报警加 切断的系统；也有一些系统实现了一定程度的集成，将抄表、报警、燃气切断集 成在一起，但是到目前为止我们发现这种集成还仅仅是功能的堆砌，不是有机的 集成。笔者认为从每一个单个的功能出发来研究问题，不是一个科学的方法，应 该对每个具体的功能进行抽象，抓住问题的实质进行研究，则许多问题就会迎刃 而解。所有上述的功能不外乎两个方面：数据采集( 抄表、报警、读取状态等等) ， 数据发送( 控制) 。只要对各种设备进行分类编号，对每个设备给出几个参数类别， 就完全可以制定一个统一的通讯协议来实现各种复杂的功能。正是在这个基础上 我们建立了一套适用于住宅的、针对数据传输的而不是针对具体功能的通讯协议。 在这个平台j ! 二实现一种新的功能只是增加了一个新的设备号码和关于这个设备的 一个数学模型，而不再是重新设计一套系统。这样就可以以非常快的速度适应市 场的要求，而且对于已经安装了系统的用户可以进行系统的升级，而不用拆掉重 来，从而为用户节约资金，正象在w i n d o w s 上增加一个新的功能一样，不用将 原来的电脑换掉只需安装一个新的应用程序。另外，在硬件设计方面，将所有的 功能集中在一个线路板上的方式是目前大多数集成的系统所采用的方式是不科 学、不合理的。不同的用户会有不同的需求，有些用户只需要抄表的功能，有些 只需要安防的功能，故用一套设备想适应所有的需求是不现实的。因此，我们采 用了模块化设计的方式，可以适应用户的各种需求。 在前面提到的种种系统中，传输介质也不尽相同，有采用电力线载波的系统， 有采用电话线的系统，有采用l o n w o r k s 总线的系统、有采用4 8 5 总线的系统、 确采用双向c a t v 网络的系统等等种类非常繁多。汉光公司的系统是采用4 8 5 工 业控制总线，采用具有自主知识产权的通讯协议构成的一套现场总线作为通讯介 质。为什么我们要选用4 8 5 总线作为通讯介质昵? 电力线载波所采用介质是一种 不可靠的介质，在这种介质中，如果不进行严格的校验，数据出错的几率，也就 是误码率非常高，如果进行严格的校验，实时性难以保证。因此只能用在一些对 实时性要求不高的场合，比如抄表，在晚上，一般电力线上噪声比较小，误码率 比较低，可以选择在晚上进行。但是如果对实时性要求较高的场合则不适宜采用， 汉光公司的产品有报警和控制功能，要求实时性高，必须采用可靠的信道进行传 重庆人学硕士学位论文3h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 输，不适宜采用电力线载波方式。电话线方式是比较方便的，但是要求用户必须 再申请一部电话专门用来数据传输，用户难以接受。l o n w o r k s 系统是一套非常 优秀的现场总线，但是一方面价格非常昂贵，另外一方面，l o n w o r k s 技术是用 来实现比较小型的工业控制系统的，而且没有为住宅内部的计量短路、断路的测 量、阀门控制等等提供专门的接口，使用起来不是十分的方便。采用 c a b l e m o d e m 将信号在c a t v 网络进行传输是一个比较理想的方式，但是目前 的网络都是单向网络，必须进行双向改造，这不是我们或者大多数开发商力所能 及的。另外，在国内进行双向网络改造的技术还不是十分完善，因此也影响了h f c 的进程，原因是中国的用户使用c a t v 系统很不规范，在户内有两台电视的情况 下不采用分支器，而是直接连接，大大影响了系统的性能。 在综合了以上种种原因之后，我们认为在目前情况下，采用4 8 5 工控总线作 为下层总线是最为合理的方案。在上层总线的选择方面，我们考虑到目前小区局 域网的建设，采用了以太网，这样就使我们的系统可以直接利用现成的以太网， 从而减少重复的投资并实现高速传输。我们将工控级的p c 作为区域主机，有以太 网接口，作为以太网和4 8 5 总线的网关，使系统可靠性得以很大的提升。 我们认为，在这套系统中，介质问题是一个枝节问题，核心的问题在于一个软 件平台的建立。只要建立了平台，采用什么样的网络目前都有现成的技术和设备。 3 1 2 系统概述 在系统结构中我们采用了一个关键的技术h u b 4 8 5 集线器从而使4 8 5 总线在构成一个庞大的网络时仍然十分稳定可靠。 r s 4 8 5 总线是一种工业控制的总线，总线制有一个非常大的优点就是简单，另 外一个优点就是所有设备的接口都是统一的。但是总线要求节点距离总线的距离 在l m 以内，否则，整个系统的传输特性将发生很大的变化，使数据传输变得不可 靠。在工业控制的现场，由于节点数量少，空间宽敞，一般情况都可以满足要求。 但是在住宅智能化实际工程中，完全按照总线方法布线几乎是不可能的。另外总 线制有一个非常大的缺陷就是，一点短路，整个系统将瘫痪。因此在节点非常多 的情况下采用这种方式，给系统的可靠性带来极大的威胁。据我们了解，国内许 多厂商开发的系统都是总线制系统，都不同程度地存在传输不可靠的问题。 我们注意到以太网发展初期，采用t o b a s e 2 或者1 0 b a s e 5 方式，采用同轴电缆 和b n c 接头将联网的设备并联起来构成局域网。经常发生一台机器故障造成整个 网络不能正常工作的事件，后来以太网发展了一种新的方式1 0 b a s e t ，采用双绞线 传输，用集线器h u b 实现总线的分支，通讯接口实现了点对点的物理连接，从而 才有了目前的综合布线系统的流行。 我们借鉴了上述的方法，自行研制开发了r s 4 8 5 网络的集线器h u b 4 8 5 ， 垩壁型釜塑生燮堡塞 ! 坚里! ! ! 垒塑韭塞全些丝墨墼塑墨塞墨竺 彻底解决了通讯不可靠的问题。 图3 i 智能终端与各种设备连接框图 f i g 3 ，1 i n t e l l i g e n tt e r m i n a la n de q u i p m e n tc o n n e c t 图3 2h g 2 0 0 0 系统逻辑结构 f i g 3 2 h g 2 0 0 0s y s t e m 、sl o g i cs t r u c t u r e 另外在每一栋楼的传输线入口处，增加了一个光隔离的中继器，使楼内的系统 与传输线之涮实现了电气隔离，从而可以使外部传输线路上的雷击不会损坏楼内 系统。 软件设计方面，我们采用了w i n d o w s 风格的界面，人机交互非常友好，各 种功能齐备。 在硬件设计方面，智能终端i t 2 0 0 采用了模块化的结构，几种模块可以任意组 合完成不同的功能。在燃气行业，采用最多的是i t m 2 0 2 模块，这个模块可以完成 燃气泄漏报警、报警切断、远程开关、远程抄录煤气表等所有燃气项目的需要的 功能。 重庆大学硕士学位论文 3 h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 图3 3实际t 程中的h g 2 0 0 0 系统结构 f i g 3 3 h g 2 0 0 0s y s t e m ss t r u c t u r ei nt h eb u i l d i n g 我们的系统在小区内已经完全实现了远程报警、远程控制、远程抄录数据的要 求，用户已经可以通过打电话或者上网的方式来实现对家电的遥控，小区保安员 已经可以通过住宅内的报警系统上报的报警信息，对各位业主进行保安服务，用 户家里的煤气如果出现泄漏，我们的阀门将在浓度到达爆炸下限1 5 的时候切断 煤气的供应。如果小区内有诊所，只要患者在家中按下紧急求助按钮，诊所就可 以实施急救。在小区内已经初步达到了住宅智能化的目标。 3 2 系统主要组成 h g 2 0 0 0 a 型系统中的智能终端称作i t 2 0 0 a ，它是在总结我公司老型号智能终 端模块摹础上，在结构上做了重大调整和改进，采用了模块化结构的设计思想和 重庆火学硕十学位论文3h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 系统实现虚拟平台的概念。i t 2 0 0 a 改进了现在的外壳，每个模块都有独立的包装 外壳，设备接线端子外置，采用有底板的结构连接各个模块，使安装更加方便、 结构更牢固。更换模块时，不需要重新接线，使得工程安装、系统调试和同后维 护非常方便。 3 2 1 智能终端整机i t 2 0 0 a 功能和组成：i t 2 0 0 a 作为管理机下的一个4 8 5 节点，完成直接对i o 设备 的信号采集和控制。i t 2 0 0 a 为组合式结构，由连接底板、电源通讯模块p c o m 4 8 5 和i t m 2 x x 系列智能终端模块组成，可以根据需要采用一个或多个智能终端模块。 1 t 2 0 0 a 的各部分结构如图3 4 、3 5 所示，底板上未安装模块的插槽用防尘盖遮挡。 根据i t m 组合方式的不同，i t 2 0 0 a 可以完成不同的功能。智能终端所有与燃气有 关的模块均为本质安全型( 简称本安型) 防爆电气的关联设备，符合g b 3 8 3 6 4 2 0 0 0 标准，防爆标志为i b i i b t 3 。 参数及性能指标：i t 2 0 0 a 最多可容纳6 个智能终端模块i t m ；与管理微机 的通讯速率为1 9 2 0 0 b p s ；最大功耗：1 0 w 。 图3 4 智能终端i t 2 0 0 a 外观( - - ) f i g 3 4i n t e l l i g e n tt e r m i n a l i t 2 0 0 a 、so u t s i d e 重庆大学硕士学位论文3 h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 i n t e 图35 智能终端i t 2 0 0 a 外观( 二二) f i g 3 5i n t e l l i g e n tt e r m i n a li t 2 0 0 ao u t s i d e 3 2 2 电源通讯模块- - p c o m 4 8 5 外型如图3 7 a 所示。功能：p c o m 4 8 5 可完成2 4 v d ct o 双5 v 的电压转换， 给终端整机i t 2 0 0 a 的各个模块供电；系统通讯总线接口转换，将r s 4 8 5 信号转 换为内部总线信号。 参数及性能指标：p c o m 4 8 5 的电源输入电压范围为1 2 v 3 6 v ，电源输出电 压为5 0 1 v 。p c o m 4 8 5 属于本安型防爆电气的关联设备，符合g b 3 8 3 6 4 2 0 0 0 标准，防爆标志为i b i i b t 3 。 3 2 3 智能终端模块i t m 根据用户的实际需要，我们不断地在原有基础上开发出新的功能模块，目前 有5 种，说明如下： i t m 2 0 1 g ( 外型如图3 7 b 所示) 1 ) 功能：6 通道脉冲煤气计量表信号的采集。 2 1 对各个计量通道均有短路和断路报警功能，根据所采用的具体脉冲计量表的 l o 重庆大学硕+ 学位论文3h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 不同可以通过设置来选择是否屏蔽这个功能。 3 ) 该模块每隔两个小时将累计脉冲数存入e p r o m 中一次，以防电源线突然故 障带来的不良影响。在电池欠压时将累计脉冲数存入e p r o m 。 4 ) 指示说明：指示灯为循检指示灯，当管理微机对该智能终端进行循检时，这 个指示灯的亮灭状态发生翻转。 5 ) 模块接线表如表3 1 所示。i t m 2 0 1 g 适用的传感器接口电路原理图如图3 6 所示该电路具有防外磁、短路、断路功能。 a b 图3 6i t m 2 0 1 g 适用传感器电路原理图 f i g 3 6 i t m 2 0 1 gs e n s o re l e c t r i cc i r c u i tp r i n c i p l e 图中：r i = 2 2 k 、r 2 = 2 k ( r 1 、r 2 精度5 以上，金属膜电阻) ，r d l 计量干 簧管( 常开) 、r d 2 防外磁干簧管( 常开) ，正常工作状念下只有r d l 闭合，r d 2 断开，a 、b 为连线连接点。我公司改装的燃气表p g m l 0 1 1 0 0 p 属于这种。 表3 1i t m 2 0 1 g 模块接线表 i 自6 l e3 1i t m 2 0 1 gm o d u l e i 】叠c h a r t 通道 通道说明端子号端子说明备注 0 1 脉冲信号输入端s i n p u t c h l 煤气脉冲计 0 2g n d 量表 0 3v c c 0 4 脉冲信号输入端s i n p u t c h 2 煤气脉冲计 0 5g n d 量表0 6v c c 0 7 脉冲信号输入端s i n p u t c h 3 煤气脉冲计 0 8a n d 端子要 量表 0 9v c c 求最大 1 0 脉冲信号输入端s i n p u t 线径不 c h 4 煤气脉冲计1 lg n d 大于 量表 1 2v c c 0 5 r a m 1 3 脉冲信号输入端s i n p u t c h 5 煤气脉冲计1 4g n d 量表 1 5v c c 1 6 脉冲信号输入端s i n p u t c h 6煤气脉冲计 1 7g n d 量表 1 8v c c 重庆大学硕士学位论文3 h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 图3 7 各种模块外观图 f i g 3 7 m o d u l e so u t s i d e i t m 2 0 1 e ( 外形如图3 7 c 所示) ! 里擎( d c s v ) 计量表内部电路 光耦有源式 有源升关式 计量表内部电路 无源j f 关式 # 劣d c 5 v 训量表内部电路 图3 8i t m 2 0 1 e 适用的传感器接口电路原理图 f i g3 8 1 t m 2 0 1 es e n s o ri oc i r c u i tp r i n c i p l e 端 1 ) 功能：6 通道脉冲电表计量表信号的采集。 2 ) 该模块每隔两个小时将累计脉冲数存入e 2 p r o m 中一次，以防电源线突 然故障带来的不电影响。在电池欠压时将累计脉冲数存入e 2 p r o m 。 3 ) 模块接线表如表3 2 所示。 4 ) 指示说明：指示灯为循检指示灯，当管理微机对该智能终端进行循检时， 这个指示灯的亮灭状态发生翻转。 1 2 墨 匹 重庆人学硕二 学位论文3h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 5 ) i t m 2 0 1 e 适用的传感器接口电路原理图如图3 8 所示，接线时注意 i t m 2 0 1 e 通道输入接口有极性。 表3 2i t m 2 0 1 e 模块接线表 1 h b l e3 2i t m 2 0 1 em o d u l el i n kc h a r t 通道 通道说明端子号端子说明备注 0 1 脉冲信号输入端s i n p u t c h l 脉冲电表计量表0 2g n d 0 3v c c 0 4 脉冲信号输入端s i n p u t c h 2脉冲电表计量表 0 5g n d 0 6v c c 0 7 脉冲信号输入端s i n p u t c h 3脉冲电表计量表 0 8g n d 端予要求 0 9v c c 最大线径 l o 脉冲信号输入端s i n p u t 不大于 c h 4脉冲电表计量表1 1g n d 0 、5 r a m 2 1 2v c c 1 3 脉冲信号输入端s i n p u t c h 5脉冲电表计量表 1 4g n d 1 5v c c 1 6 脉冲信号输入端s i n p u t c h 6脉冲电表计遂表 1 7g n d 1 8v c c i t m 2 0 1 w ( 外形如图3 7 d 所示) 1 ) 功能：6 通道脉冲水表计量表信号的采集。 2 ) 各个计量通道均有短路和断路报警功能，根据所采用的具体脉冲计量表的 不同可以通过设置来选择是否屏蔽这个功能。模块接线表如表3 3 所示。 3 ) 该模块每隔两个小时将累计脉冲数存入e 2 p r o m 中一次，以防电源线突 然敞障带来的不良影响。在电池欠压时将累计脉冲数存入e 2 p r o m 。 4 ) 指示说明：指示灯为循检指示灯，当管理微机对该智能终端进行循检时， 这个指示灯的亮灭状态发生翻转。 5 ) i t m 2 0 1 w 适用的传感器接口电路与i t m 2 0 1 g 相同。 i t m 2 0 2 ( 外形如图3 7 e 所示，接线表见表3 4 ) 1 ) 功能：4 通道脉冲燃气计量表或4 通道燃气泄漏报警，每个通道都可以通 过设置来改变功能。对各个通道均有短、断路报警功能，根据所采用的具体脉 冲燃气计量表及燃气泄漏报警器的不同可以通过设嚣来选择是否屏蔽这个功 重庆人学硕十学位论文3h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 能。用做计量通道时，特性与i t m 2 0 1 g 的计量通道相同。 表3 3i t m 2 0 1 w 模块接线表 t a b l e3 3i t m 2 0 1 wm o d u l el i n kc h a r t 通道号通道说明端子号端子说明备注 0 1 脉冲信号输入端s i n p u t c h l脉冲水表计量表0 2g n d 0 3 v c c 0 4 脉冲信号输入端s i n p u t c h 2 脉冲水表计照表0 5g n d 0 6v c c 0 7 脉冲信号输入端s i n p u t c h 3脉冲水表计量表 0 8g n d 0 9v c c 端予要求 1 0 脉冲信号输入端s i n p u t 最大线径 不人于 c h 4 脉冲水表计量表1 lg n d 0 5 m m 1 2v c c 1 3 脉冲信号输入端s i n p u t c h 5 脉冲水表计量表1 4g n d 1 5v c c 1 6 脉冲信号输入端s i n p u t c h 6脉冲水表计量表1 7g n d 1 8v c c 2 ) 2 通道d d f 阀门控制( 只能接d d f 型电动阀) ，当发生燃气泄漏报警时，如报警 通道的户码与阀门通道的户码相同，则该i t m 自动关闭阀门。 3 ) 该模块在电池欠压时将阀门当前的状态存入e 2 p r o m 中，恢复供电时恢复当 时存入的状态。 4 ) 该模块每两个小时将累计脉冲数存入e 2 p r o m 中一次，队防电源线突然故障 带来的不良影响。在电池欠压时也将累计脉冲数存入e 2 p r o m 。 5 ) 指示说明：最上面的指示灯为循检指示灯，当管理微机对该智能终端进行循检 时，这个指示灯的亮灭状态发生翻转。第二个指示灯为第一阀门通道开关状态指 示灯，阀【j 处于开状态时灯亮，关状态时灯灭。在执行丌动作时如发生开不到位 故障，该灯以大约0 8 h z 的频率闪烁；在执行关动作时如发生关不到位故障，该灯 以大约1 4 h z 的频率闪烁。第三指示灯为第二阀门通道开关状态指示灯，与第二指 示灯功能相同。 i t m 2 0 3 a ( 外形如图3 7 9 所示，接线表见表3 5 ) i t m 2 0 3 a 六通道光耦输出电控模块可以驱动双稳态继电器。最上面的指示灯 瞳夫人学硕士学位沦文3h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 为循检指示灯，当管理微机对该智能终端进行循检时，这个指示灯的亮灭状态发 生翻转。某通道发出丌信号后，该通道相应的指示灯点亮；发出关信号后，该通 道相应的指示灯灭。 表3 4i t m 2 0 2 模块接线表 t a b l e3 4i t m 2 0 2m o d u l el i n kc h a r t 通道号通道说明端子号端子说明备注 脉冲燃气表或燃气 0 1 脉冲信号输入端s i n p u t c h l 报警器0 2g n d 0 3 十5 v d c 脉冲燃气表或燃气 0 4 脉冲信号输入端s i n p u t c h 2报警器0 5g n d 0 6+ 5 v d c 脉冲燃气表或燃气0 7 脉冲信号输入端s i n p u t c h 3报警器0 8g n d 0 9十5 v d c 脉冲燃气表或燃气 1 0 脉冲信号输入端s i n p u t 端子要求最 c h 4报警器1 1g n d 大线径不大 1 2+ 5 v d c 于o 5 m m 2 1 3 黑线电机负极 1 4 红线电机正极 d d f 电动阀1 5黄线开到伉开关检 c h 5 1 6 褐线 测线 1 7 橙线关到位开关检 1 8 绿线 测线 1 9黑线电机负极 2 0 红线电机正极 d d f 电动阀2 1 黄线开到位开关检 c h 6 2 2 褐线 测线 2 3橙线关到位开关检 2 4绿线测线 重庆人学硕十学位论文 3 h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 表3 5i t m 2 0 3 a 模块接线表 t a b l e3 5i t m 2 0 3 am o d u l el i n kc h a r t 通道号通道说明端子号 端子说明 备注 c h l光耦输出0 1 光耦输出+ 0 2光耦输出_ c h 2光耦输出0 3光耦输出十 0 4光耦输出 c h 3 光耦输出0 5光耦输出十 端子要求摄大线径 0 6 光耦输出 不大于o 5 m m 2 c h 4 光耦输出 0 7 光耦输出十 0 8 光耦输出_ ， c h 5 光耦输出 0 9 光耦输出+ 1 0 光耦输出 c h 6 光耦输出 1 1 光耦输出+ 1 2光耦输出_ 3 2 4h u b 4 8 5 3 a 模块 该模块与p c o m 4 8 5 4 模块结合完成集线器功能( 外形如图3 7 9 所示，接线 表见表3 6 ) ，总线干线接口为p c o m 4 8 5 4 模块的5 个r s 4 8 5 接口。该模块的输出 节点之间不能够互相通讯。 表3 6h u b 4 8 5 - - 3 a 接线表 t a b l e36h u b 一3 am o d u l el i n kc h a r t 通道号通道说明端子号端子说明 备注 c h l r s 4 8 5 输出 0 1 r s 4 8 5 输出a 0 2 r s 4 8 5 输出b c h 2 r s 4 8 5 输出 0 3 r s 4 8 5 输出a 0 4r $ 4 8 5 输出b c h 3 r s 4 8 5 输出 0 5 r s 4 8 5 输出a 连线要求 0 6r s 4 8 5 输出b 为5 类舣绞 c h 4 r s 4 8 5 输出 0 7r s 4 8 5 输山a 线 0 8r s 4 8 5 输出b c h 5r s 4 8 5 输出0 9r s 4 8 5 输出a l or s 4 8 5 输出b 3 _ 3 电脑管理软件 h g 2 0 0 0 a 智能安全监控软件是一套应用于住宅的集安全监控、数据采集于一 重庆大学硕士学位论文 3h g 2 0 0 0 a 智能安全监控及数据采集系统 体的计算机网络系统。这个系统提出虚拟平台的概念，使智能终端和区域主机的 配置灵活多变，不再受到硬件的束缚，不再受到住宅结构和设备安装等条件的限 制，用软件虚拟的方法实现软件平台化、模块化。管理机软件的设计就是为了配 合系统而量身定作的软件平台。 h g 2 0 0 0 a 系统软件运行环境的基本要求是：w i n 9 8 或w i n 2 0 0 0 操作系统， p e n t i u r n3 0 0 ，3 2 mr a m 以上的p c 。另外，可以登录w w w h a n g u a n g c o m 网站， 在卜 载中心里下载升级软件及获得技术支持。 管理微机的软件平台主要具有如下功能及特点： 实现对o 设备的数据采集。实现全小区定时水、电、气等读数的自动采集， 以及对单栋楼宇，单户的数据抄表数据的自动采集。 实现对i o 设备的实时监控。对所有o 设备的故障及报警情况的实时监控， 任何异常及状态变化系统均会上报，并立即显示出来。 实现对“o 设备的控制功能。通过管理微机及其软件可以实现对i d o 通道的控 制功能，控制某户某类设备的丌关或模拟量控制。 可实现对抄表数据，i o 设备故障及报警记录的的查询。 数据库的备份与恢复。可实现对历史数据的备份，防止意外事故造成损伤。 系统采用p a r a d o x 7 做为数据库管理系统，具有较高的安全性。 1 j 户口令的更改：对泄密的登录口令，可方便更改，提供双层保护功能。 软件的操作界面采用标准的w i n d o w s9 8 风格，操作简单方便。 3 3 1 软件界面 通过双击 界面( 图3 9 ) 。 图标，运行汉光h g 2 0 0 0 a 智能安全监控软件，进入软件主 软件界面分为主界面和工作界面。主界面分为主菜单项、快捷条、系统监控 区域、背景图和状态栏五部分组成。 主菜单项包括软件的所有操作，每一项对应一个工作界面；快捷条对应经常 用到的操作项；系统监控区域体现系统的硬件架构、监控系统的运行情况、管理 微机和区域主机的通断情况、区域主机对下层i o 巡检情况，报警指示灯包括三个： i 0 设备故障报警指示灯，煤气泄露报警指示灯和安防报警指示灯，通过三个指示 灯实现i 0 设备的故障和报警实时监控。 菜单项部分 菜单中集成了系统要实现的全部功能，分为三级菜单管理模式。 1 ) 系统菜单 a 控制是系统主菜单中重要的功能模块之一。目前主要实现对住户的阀门类设 里! 茎：盟! 堡主堂生堡塞 ! 坚鱼! ! ! ! 垒塑韭窒全些丝墨墼塑墨箜墨笙 备与继电器类设备的控制，控制这两类设备的开关，随着系统功能的进步扩展， 将增加其它的控制功能。 b 设置菜单项中包括三个子菜单项：自动抄表、脉冲常数和设定初始值。自动 抄表子菜单中可以设置自动抄表的时问和抄录的表的类型；脉冲常数子菜单中实 现对计量类设备的脉冲常数的设定和读取( 如：对煤气表脉冲常数的设定与读取) ； 设定初始值实现对计量类设备的初始值的设定和读取。 图3 9 管理软件主界面 f i g 3 9m a n a g ei n f o r m a t i o ns o f t w a r em a i ni n t e r f a c e c 登录菜单实现操作者以不同身份进入系统，通过输入登录者的名字和口令来 实现。 2 )