1、石家庄铁道大学毕业设计智能楼宇设计Intelligent Building Design2011 届 电气工程 系专 业 自动化 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2011 年 5 月 25 日毕业设计成绩单学生姓名 学号 班级 专业 自动化毕业设计题目 智能楼宇设计指导教师姓名 马月辉指导教师职称 副教授评 定 成 绩指导教师 得分评阅人 得分答辩小组组长 得分成绩：院长（主任） 签字：2011 年 月 日毕业设计任务书题 目 智能楼宇系统设计学生姓名 学号 班级 专业 自动化承担指导任务单位 电气工程系导师姓名 导师职称副教授一、主要内容楼宇自动化系统的设计二、基本要求系统为开放性系统
2、，体系结构必须灵活三、主要技术指标（或研究方法）趋势预测、状态日志、报警四、应收集的资料及参考文献IP、BMS 相关资料五、进度计划1-3 周 课题调研、收集、学习参考资料，查阅外文资料，书写开题报告。4-5 周 制定毕业设计方案。613 周 设计硬件电路、确定各元件参数、软件算法。1415 周 整理并撰写毕业设计论文，提交论文给指导老师。16 周 答辩。教研室主任签字 时 间 2011 年 月 日毕业设计开题报告题目 智能楼宇设计姓名 学号 班级 专业 自动化一、智能楼宇研究背景及现状由于国内智能楼宇的发展非常迅速，越来越多的开发商、业主及最终用户关注并投入到智能楼宇的发展，具有良好的应用前
3、景和发展态势，再加上中国是发展中国家，充分利用网络资源是目前设计的基本原则之一。我们国家的目前研究水平处于发展中，而欧美等发达国家中研究水平处于成熟阶段。二、研究目的和意义随着全球信息化进程的加快，人类社会正逐步步入以智力资源为首要依托的智能型社会。城市作为经济技术的主要载体，也必将踏上以社会生活智能化为基本特征的发展道路，这是历史发展的必然选择，是城市功能演变的必然结果。电脑走进我们的家庭生活，和我们日常生活的家庭居室更加紧密地结合起来，不但是我们住宅的一部分，而且是住宅中的神经中枢、控制中心，这与全球信息化浪潮的推动和人类社会的进步是分不开的。电脑使我们的家成为一个更加迷人温馨的舒适之地，
4、开启了人类家居生活的新纪元。因此，不论从城市现代化建设的必然要求出发，还是从提高城市居民生活质量的需求出发，在我国加强数字化家园建设，已成为城市信息化建设不可或缺的重要组成部分，它的社会意义就在于：（1）有利于物业管理基础工作走向科学化。实现物业管理智能化，可以使管理信息得到有效的集中，大大减少数据的冗余，确保数据的准确性和及时性，使信息在物业管理中的威力得以发挥。 （2）有利于物业管理水平和效率不断提高。在传统管理条件下，物业管理服务于经营过程中，信息流的反馈总是相对滞后，这种现象在财务管理中尤为突出。通过管理的智能化，信息的处理和传递得以及时完成，使管理工作可以做到事前控制，从而提高企业的
5、管理水平和效率。（3）有利于节省土地，便于加强城市规划和管理。实现住宅产业现代化，发展数字化住宅，将会淘汰掉一批规模小、素质差、实力弱的小公司和依靠投机发财的企业；经营不善、严重亏损的开发公司也将被排挤出局。这样，那些经大风大浪“筛选”出来的优秀企业就可以集中精力发挥他们在技术创新等方面的优势，为百姓建造更多更好的住宅。三、主要工作和所采用的方法、手段1.自动抄表系统：该系统主要有采集用户脉冲电能表电能量信息的采集终端、集中器、通讯信道和抄表中心等几个部分组成。集中器数据可通过信道远距离传送到主站或经 IC 卡等介质集中抄收后输入到主站计算机实现足不出户就可抄回电量。2.安全防护系统：（1）防
6、盗报警：防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号。（2）防火报警：采用放射同位素组成的离子感烟传感器，其传感器主要是红外及感烟传感器（特别适用于室内）。四、预期达到的效果不仅实现楼宇的用户管理、信息查询，而且实现楼宇的自动抄表系统。楼宇用户水、电、煤气三表输出的脉冲信息由智能控制器读出，管理中心读出三表读数，并打印出来。先进的可以与银行联通，定期通过银行系统扣费，从而实现远程抄表与自动扣费结合。对于智能建筑的管理者来讲，意味着通过网络管理平台，可以随时随地的提供信息与数据的编辑、储存、优化和查询。管理者的需求与网络、议备和信息与数据始终联系在一起
7、。指导老师 完成日期 2011 年 月 日摘 要本文是针对智能建筑的水表、电表、煤气表抄表系统所作的研制。经过对国内外相关技术和案例的分析、研究之后，结合楼宇的实际情况，设计了一套基于单片机控制技术的远程抄表系统。该设计综合运用了传感器技术、单片机技术以及通信技术，实现了水表、电表、煤气表数据采集、存储、处理、传输等工作，使每一位住户的水表、煤气表数据准确传递给物业公司的中央控制室，以便查抄。为了准确地实现水表、电表、煤气表数据地远程抄收，本文设计完成了以AT89C51 为控制核心，同时具备远程数据采集功能和数据通信功能的系统的硬件设计和软件设计。硬件设计部分包括:（1）智能仪表部分。主要包括
8、通过传感器设计来完成物理量向电信号的转换;（2）数据采集器部分。主要包括单片机及其扩展接口的设计，信号调理电路、信号切换电路、模数转换电路设计，通讯接口设计。在硬件设计过程中尽量做到简化结构，节省外围电路。在软件设计上，主要针对数据采集器的数据采集功能和串行通讯功能进行程序的编写。关键词：智能楼宇 远程抄表 单片机AbstractThe meter-reading system in water meter and in gas meter for intelligent building is designed in this paper. Through analysis and stud
9、y of the correlative technique and cases, combined with the practical conditions of the residential quarters, the remote meter-reading system based on microcomputer control technique is designed. The design considers sensor technique, microcomputer technique and communication technique as major supp
10、orts. Based on these techniques, data collecting, data processing, data storage as well as data transmitting are realized. The data of the water meter and the gas meter in every family can be transmitted to the center control room exactly.In order to carry out the remote reading of the water meters
11、and gas meters accurately, this paper designed the hardware and software system, which used AT89C51 as the control core and possessed the remote data collecting and date communication function. The hardware design included the follows: （1）Intelligent meter module, converting the physical signals to
12、the electrical signals by the sensor. （2） Data acquisition module, including the designs of microcomputer and its extended interface; the designs of signal demodulator circuit, signal switchover circuit and A/D converted circuit; the design of communicate interface.In the hardware design, this paper
13、 tries to simplify the system structure and peripheral circuit.In the software design, the programs for collecting data and communication are made.Keyword:Intelligent building Remote meter-reading microcomputer.I目 录第 1 章 绪论 11.1 引言 11.2 课题背景 11.3 国内外的发展与前景 21.3.1 国外智能楼宇的发展 21.3.2 国内智能楼宇的发展 31.3.3 智能
14、楼宇在我国的发展前景 31.4 智能楼宇的分类 31.5 智能楼宇的构成与功能 41.6 智能楼宇的发展方向 51.7 本文所要研究的主要内容 6第 2 章 设计方案与元件简介 72.1 方案选择 72.1.1 抄表方案选择 72.2 元件简介 82.2.1 处理器 82.2.2 用于 I/O 扩展的芯片 8255A172.4.3 用于数据采集的芯片 74LS151 202.2.3 驱动 LED 显示的移位寄存器芯片 74LS164 212.3 三表（水、电、煤气表）的选择 21第 3 章 硬件连接 233.1 硬件接线图 233.2 芯片间的连接 243.2.1 74LS151 与 8255
15、A 的连接 243.2.2 8255A 与 AT89C51 的连接 253.2.3 AT89C51 数据存储器的扩展与连线 263.2.4 AT89C51 与 74LS164 的连接 273.2.5 74LS164 驱动位 LED 显示电路 273.2.6 面板显示 283.3 电源电路 283.4 防盗、防火开关量信号采集 29第 4 章 软件系统 314.1 系统调试 314.2 数据流程 31II第 5 章 结论 32致谢 33参考文献 34附录 A 外文资料: 35附录 B 硬件连接图 50附录 C 流程图 51附录 D 软件流程 53附录 E 元器件表 57石家庄铁道大学毕业设计1
16、第 1 章 绪 论1.1 引言随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术的迅速发展，智能化建筑在发达国家应运而生。1984 年美国哈特福特市将一座旧式大楼改造，并且对大楼的空调、电梯、照明和防盗等设备采用计算机进行监测控制，为客户提供说语音通信、文字处理、电子邮件和情报资料等信息服务，被称为世界上第一座智能化大楼。次年，日本东京的一座智能大厦也相继成立，从此智能社区引起了世界各国的关注。随后在各国相继形成热潮，我国也引进了这一新技术 1。智能楼宇是通过对建筑四个基本要素（结构、系统、服务、管理以及它们之间的内在关联）的优化考虑，提供一个投资合理，又拥有高效率、舒适、温馨、便利以及安全的环境。由
17、于“智能化”是一个相对的概念， “智能化”技术本身也正在不断地发展、完善、直至成熟，因此智能建筑智能化是一个过程，它应当随着智能化技术的发展和人们需求的不断增长而增长。总的来说，智能建筑是利用现代 4C（即计算机、通讯与网络、自控、IC 卡）技术，通过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、智能化系统集成，为楼宇的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的环境 2。1.2 课题背景由于国内智能楼宇的发展非常迅速，越来越多的开发商、业主及最终用户关注并投入到智能楼宇的发展，具有良好的应用前景和发展态势，再加上中国是发展中国家，充分利用网络资源
18、是目前设计的基本原则之一。充分利用千兆以太网资源和有线电视宽带网资源，结合智能楼宇使用率的逐年提升特点，采用建筑结构充分预留和在网络上互连互融，按实际情况进行计算机千兆以太网互连分期实现，不论入户多少，均能实现低投入，满足 l0M/100Mbit/s 速率的要求。 7所以基于以太网建立智能楼宇管理系统既具有良好的发展前景和潜在的市场价值，又能满足中国国情的需要，建立起低成本的楼宇管理系统。而且目前的建筑管理软件尚处在发展阶段，并未出现哪个软件占有绝对的市场份额。综上所述，基于以太网的智能楼宇管理系统在国内还是一个比较前沿的课题，有一定的研究价值和经济价值 3。课题来源于国家教育部数字社区中心，属于横向课题。同时由数字社区中心自
