智能控制论文范文

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1．1控制模块的硬件设计控制模块选用了STM32F107VC32位ARM处理器［1］，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，且STM32不同型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应更多的应用。MCU本身包含有标准RS23，ISP及USB通讯接口，运行频率高达72MHz，因而使得系统能够以精简的设计，高速的数据处理速度完成智能控制。STM32系列单片GPIO口多达51个，大部分可复用，本模块中所配置GPIO口包括：RS232通讯接口PB10，PB11，连接图2中Flow＿TXD，Flow＿RXD，传输流量传感器检测信号；ISP三线通讯接口PC9，PC10，PC11，对应图3中PV＿CS，PV＿SLCK，PV＿DIN信号；PC8输出切换信号。控制模块选用的流量传感器为FS4001系列小流量气体质量流量传感器。FS4001是专门为各类小流量气体的测量和过程控制而设计的，其独特的封装技术使之可用于各类管径，成本低、易安装、不需要温度压力补偿，可替代容积式或压差式的传统流量传感器，其精度达到±（1．5＋0．5FS）％，重复性达到±0．25％，1mm通径传感器，最大流量达到200SCMM。FS4001与MCU通过RS232接口进行通讯，经过MAX3232实现电平转换后，按照专用通讯协议，可完成FS4001自校准以及流量读取。接口电路见图2。STM32F107VC对测得流量和设置流量之差进行比较以及控制算法的计算后，将控制数字量输出至DA芯片LTC2641，DAC将数字量转换成模拟控制量，经低功耗、精密单电源运算放大器OPA2234及放大管2N3904将信号放大后驱动比例阀，完成流量的控制。控制模块中的DAC为单极性LTC2641，此芯片仅消耗120μA电源电流，就满标度阶跃而言，仅用1μs就能稳定在0．5LSB以内。DAC通过3线SP兼容串行接口，以高达50MHz的时钟速率通信，其6位INL误差最大值在整个温度范围内为仅±2LSB。DA转换及比例阀驱动电路见图3。控制模块中比例阀选用VSO?系列热补偿型微型比例电磁阀［2］，通过VSO技术（voltagesensitiveorifice），即电压敏感性通径技术，比例阀可以根据输入电流的大小，精确的控制气体流量比例。比例阀通过直流电流驱动或脉冲调幅驱动，并使用闭环反馈控制，能够获得优化的系统性能。本模块中的比例阀线圈最小工作电压20VDC，控制电流范围在0～91mA，电流与流量的关系如图4。模块中气氛切换的功能实现是通过MCU发送切换信号，控制管子2N3904的导通与关闭，来驱动VZ100电磁阀两通道的转换来完成。切换功能电路见图5。

1．2模块的软件设计模块软件分为两部分：控制软件及交互软件。控制软件包括数据采集，与比列阀，流量传感器及上位计算机的通讯，数据滤波，PID控制算法等，采用C语言；交互软件则主要用于计算机操作，便于用户进行流量设置与气氛切换的操作，同时可实时显示气氛流量曲线以及数据储存，采用VB语言编写。

2测试结果

目前模块样机配置于DSC30热分析仪上，通过此模块控制通入仪器炉体的吹扫气氛，测试时，模块的气路一，通入氮气，配合控制软件，设置气氛流量为50ml／min，观察仪器DSC基线数据约25min，采样图谱见图6所示。图谱显示基线平直度完美。DSC30共有两路气氛输入，在实验过程中设置气路一气氛（氮气）流量为50mL／min，气路二气氛（氧气）流量60mL／min。开始测试时，缺省通入气氛一，实验5min后，按气路切换键，切换为气氛二通入，可观察到软件窗口中气氛一和气氛二数值的变化，气路二采样数据（以秒为时间单位）见表一。根据测试数据可以看出，模块的气氛控制精度误差＜±0．1mL／min，切换稳定时间＜16s。

3结束语

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而所谓的完美结合，其实质就是以传统的手工风筝制作为主导，其具体的制作的骨架设计如图1所示。将风筝的主骨架分为主杆、撑杆、边杆以及附件等四个不同的组成部分，并采用传统的材质作为其材料。而芯片则根据风筝的形状而进行个性化设计的“风筝灯”。风筝灯是由光控制芯片与二极管构成的串灯。同时通过用户手中的无线遥控器可实现对风筝遥控等的五彩的变换，从而更能够吸引广大的风筝爱好者。而该设计主要则是通过手中的无线遥控器，实现对在遥控范围内的风筝实现各种不同颜色、不同名称等的变化，从而使得风筝在夜间更具有个性化，并吸引广大风筝爱好者的眼球。而起主要的构成则包括无线发射装置、PCB天线、光控制芯片、LED驱动芯片、二极管、无线接收模块模块、排线等。基本的原理是通过无线控制器的发射装置，向风筝发送脉冲指令，通过风筝中的脉冲接收装置，将脉冲信号转换成电压信号，并通过开关在短时间内的开关，从而达到灯管闪烁的目的，如现在的LED开关，其在1秒内可实现3000次的开关，从而使得灯管呈现出不同的色彩和图案。对该智能系统的设计，则采用比较简易的设计，而起开关检测电路则通过储能的电容和计数器来对其进行实现。而起触发器我们选用74LS74和非门的74LS02。同时其具体的开关检测电路如图2所示。当开关在进行切换时，其会在DET上产生负脉冲的信号，并通过触发器74LS74进行计数，而起次数的检测则通过计数器输出的逻辑来对其进行技术，并通过上述的A、B端而得到电路不同的状态。在对开关进行不断的切换中，对触发器的供电的电压始终保持在4.8～5V的工作电压，同时驱动器的状态则处于工作的状态当中。通过上述的电路中的DET产生的负脉冲，从而使得计数器产生相应的信号，并通过计数器的计数进位的原则，进行逻辑运算，并由此得到不同的调光信号，其主要的逻辑的检测过程如下：首先通过上电之后，在计数器中检测到DET的触发沿，并且其逻辑的输出为01B，AB的输出结果为10B；其次在切换之后，DET则会产生一个负脉冲，计数器由01B变为10B，AB端则变为00B；再次通过再切换，DET又会产生一个负的脉冲，计数器则变为11B，并通过其中的CLD产生的信号，将计数器的系数清零，而计数器则变为00B，输出结果则变为11B。由此而不断的往复，其AB端则产生相应的逻辑信号。从而使得其最后的灯光变成不同的颜色进行变换。

2智能控制自动调整创新研究

对该创新的设计，是基于一种可进行无线遥控的风筝，该风筝其主要的组成包括风筝主体，其特征为：主要包括风筝线以及附加的盒体，风筝的主体与外部的盒体依靠连接线进行连接，而这四根线可分为左右的两根下拉线、左上拉线以及右上拉线；上述的左右两根不同的下拉线上端则被固定在外部的附加盒体上面，其下端则主要和风筝下侧的左右骨架进行连接；风筝线则将其固定在外部附加盒体的上面；而外部的盒体中则主要有无线接收的装置、驱动芯片、继电保护器、直流电动机。而起基本的原理是将无线电的接受装置的输出通道和驱动芯片自身的正反转的信号输入端进行连接，同时驱动芯片输出端口则与继电器的电源端进行连接，并且继电器的常开的出点连接在电机的正负极，当用户通过无线装置发出信号之后，接受装置在接收到地面的信号之后，其输出的通道则会产生信号，并以此使得驱动芯片产生一些正转或者是反转的信号，并通过继电保护器使得微型电动机产生相应的正转或者是反转，并以此通过上述的不同拉线实现不同角度的风力转变而带来的的风筝姿态的变化，从而使得风筝能够实现对姿态的智能化调整。其具体的设计图3所示。

3基于智能控制的潍坊风筝的进一步研究方向

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1.控制目标和策略

在实际工作中，极其的作业形式和作业方法都存在着一定的差异，所以智能控制技术在控制目标和控制策略的选择上也存在着很大的不同。在智能控制技术应用于挖掘机领域方面，其主要要实现的控制目标就是要实现节能环保，同时也要提高机械生产的效率。智能控制技术使用在压路机领域方面主要就是要实现碾压的质量和压实的速度。当前挖掘机主要有两种控制策略,一是“负载适应控制”另一种是“动力适应控制”。负载适应控制主要就是指在发动机发出功率已经稳定的情况下，液压系统能够根据实际的需要对自身的运行状态进行适当的调整，从而使其能够以最佳的状态来完成工作。动力适应控制就是在实际的工作中发动机要根据运行的具体情况支持发动机的动力输出，这也极大的节约了能源。采用“负载适应控制”技术的挖掘机,一般设有几种动力选择模式,如最大功率模式,标准功率模式和经济功率模式,每种模式下的发动机输出功率基本恒定,同时液压泵业设有几条恒功率曲线与之匹配。由于系统中采用了发动机速度传感控制技术（ESS控制技术）,在匹配时将每种功率模式下的泵的吸收功率设定为大于或等于该模式下的发动机输出功率,这样可以使液压系统充分吸收利用发动机的功率,减少能量损失。还可以通过对泵的吸收功率的调节,协调负载与发动机的动力输出,避免发动机熄火。在实际的工作中，操作人员需要根据作业面的具体情况选择发动机电费模式，所以这种方式在实行的过程中还需要一定的人工参与，如果操作不当，非常容易造成浪费的现象。采用动力适应控制以后挖掘机就能够开启自动控制的模式，在作业的过程中，该技术可以根据实际的需要为发动机的运行提供一定的动力，这样也有效的避免了资源和能源的浪费现象，该系统可以根据机械运行的实际需要来供给动力，在运行的过程中不需要过多人工的操作和参与，在经济性和高效性上都有着很好的表现。这一系统的运行思路是让机器对施工的具体情况进行有效的识别，同时根据其分析的具体状况制定适当的解决办法，发动机和该系统在运行的过程中会对运行的状态进行适当的调整，这样就能够保证其在运行的过程中处于良好的状态。在挖掘机智能控制技术中还需要一些节能和为操作提供方便的方法，采用这些方法能够更好的对系统进行维护和保养，能够更加有效的提升整个系统的性能和运行质量。智能压路机在使用智能控制技术的过程中需要根据设定的质量和目标对压实的效果进行有效的检测和控制，同时还要通过系统的自我调节来寻找最佳的解决方案。

2.控制方法

任何智能控制系统包含三个过程：

（1）采集信息；

（2）处理信息并做出决策和思考；

（3）决定执行。挖掘机是通过检测液压系统得运行参数来识别载荷大小的,如检测液压系统中泵的控制压力,泵的输油压力和各机构（行走,回转,动臂提升和斗杆收回）的工作压力等。有的还检测先导手柄的位移量和系统流量等。挖掘机控制器根据采集的信息,通过模糊控制理论推理出所需功率的大小和发动机的最佳转速。执行决定的过程是由控制器驱动发动机油门执行器,使发动机设定到理想的转速和输出功率。而压路机是通过连续检测振动轮的振动加速来识别地面压实质量的。振动轮内的旋转偏心快产生的振动,理论上是一条正弦曲线。当振动轮在地面上振动时,曲线总是被扰动的,在软地面上额度扰动小,在硬地面上的扰动大。通过对压路机振动轮的加速度进行快速傅立叶变换处理,能够计算出地面压实的数据。

二、结语

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关键词：地下建筑照明智能照明控制系统

与地面建筑相比，地下建筑最大的特点是没有天然采光，主要依赖人工照明措施，因此，地下建筑的照明使用时间长、照度和可靠性要求高，潮湿对灯具及线路影响较大。长期以来，地下建筑的照明设计沿用地面建筑的设计标准，照明效能一直没有得到很好的利用，工作人员长期在这种环境中工作，不但使工作效率下降，而且会出现视觉疲劳、头昏、神经衰弱等症状，严重影响了地下建筑战略功能和经济效能的发挥，因此，必须对地下建筑的照明效能做具体深入的研究。

传统的建筑自控系统一般只包括计算机网络、设备监控、火灾自动报警、安全防范等子系统，智能照明系统的发展相对滞后。随着科技的进步和社会的发展，对照明系统的节能和科学管理提出了越来越高的要求。尤其是地下建筑照明能耗占电力能耗的比重大，照明的地位越来越重要。在我国，照明能耗约占电力能耗的10~12％，而地下建筑照明能耗所占的比例更高，根据笔者统计，约占35％左右。因此，在地下建筑中，应把智能照明作为智能化系统重要的组成部分来考虑，合理选用光源、灯具及性能优越的照明控制系统，提高照明质量和节能效果。

1地下建筑照明效能探讨

照明可以人为地创造良好的光照条件，使人眼既无困难又无损伤、舒适而高效地识别所观察的对象，从事相应的活动，并保证身心健康，提高劳动生产率，提高产品质量，减少各种事故。采用不同形式、不同大小的灯具，利用光照的方向性和层次性等特点还可以渲染建筑的功能，烘托环境的气氛。

1.1做好深入细致的效能研究，为照明设计提供科学

的依据

照明质量的评价是一个十分复杂、涉及诸多因素的问题。长期以来，照明设计一直是以照明的照亮度、均匀度、立体感、眩光、显色性指数和物体的颜色参数等物理量为标准进行设计和评价照明效果。随着时代的发展和科技的进步，照明设计不仅在数量指标方面应达到标准的要求，更要综合考虑人的视觉特性、舒适感、建筑照明艺术和节能等因素。不同亮度和色彩对人具有不同的视觉感受，不同人、不同时间、不同场所，甚至人的不同情绪都会反映出对亮暗和色彩的不同感受，照明设计要体现人和环境相互关系，营造一个舒适、明亮并富有艺术魅力的照明环境。

到目前为止，地下建筑照明效能的研究近乎于空白，缺乏科学合理的照度标准和以人为本的环境模式，再加上设计人员的水平、经验参差不齐，使得照明效能的实现得不到保证，甚至会因为设计和运用不当，产生光污染，如眩光、频闪、显色失真，产生一些人们不需要的热量、红外线和紫外线等。

时代的发展要求我们开拓创新，与时俱进。如果因循守旧，照搬照抄前人的成果，或只做表面上的修修补补，那样我们的认识水平永远都停留在当前的高度上，裹足不前。从事照明研究和设计的人员要到工程实践中去，实际调查地下建筑的性质、规模、特点和要求，认真听取用户的感受和建议，切身体验照明效能的实现，通过大量的试验，得出不同地下建筑、不同功能单元及同一地点不同时间、不同人流量时的照度标准和环境模式。总之，提高认识的高度，把握以人为本的理念，在设计中兼顾科学性和艺术性，体现人和环境的相互关系，使工作人员乐于身临其境并自觉维护，而环境有利于保护人的身心健康和提高工作效率。

1．2充分利用新产品、新技术，改善地下建筑的环境

改善地下建筑工作环境，提高照明效能可以采用以下措施，一是通过新型采光方法和材料有效地利用天然光；二是在人工照明中选用高品质的照明光源；三是对各类灯具进行无级连续调光和缓和的场景切换控制。

1．2．1通过新型采光方法和材料有效地利用天然光

利用天然光的常见方法有：

(1)导光管法

用导光管将太阳集光器收集的光线传送到室内需要采光的地方，如中国建筑科学院的地下建筑天然采光研究成果，就是用此法解决天然采光问题。

(2)棱镜组多次反射法

用一组传光棱镜将集光器收集的太阳光传送到需要采光的部位。澳大利亚用这种方法把光送到房间10m进深的部位进行照明；英国用这种方法解决了地下建筑和无窗建筑的采光。

1．2．2选用高品质的照明光源

传统的地下建筑中，普遍采用白炽灯和荧光灯作为照明光源，高强度气体放电灯也有使用。

通过几代科技人员不懈的努力，白炽灯的光效和寿命得到大幅度的提高，而价格却下降了10倍，使其在室内照明中获得广泛的应用。1959年，人们又发明了卤钨循环原理的石英白炽灯，它体积小，光效维持率达到95％以上，经过不断改进，卤钨灯的结构逐步小型化，寿命和发光效率比普通白炽灯有较大提高。

20世纪40年代，由于节能的需要，出现了荧光灯。80年代以来，紧凑型荧光灯完成了系列化、电子化、一体化和大功率化的进展，通过进一步应用电子镇流器和三基色荧光粉，节能效果更加理想，显色指数显著提高，成为室内照明中取代白炽灯最有潜在价值的光源。荧光灯家族中还先后出现了超细管径冷阴极荧光灯、无极荧光灯和无汞平面荧光灯，这些灯具在光效、光亮度、寿命、启动甚至环保等方面各有千秋，已经被用于地下建筑照明。

在地下建筑大面积照明中，经常用到节能型的高强度气体放电灯。高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯都属于这类光源。特别值得注意的是使用陶瓷材料作内管的陶瓷金属卤化物灯，光效更高，光色更好，更稳定，而且体积小、亮度高，便于做投影光源。

近来又出现了比传统光源更先进的新型光源，其中最典型的是半导体发光二极管。他具有高亮度、低功耗、响应快、寿命长等传统光源无法比及的特性，被公认为21世纪最有前途的光源。

创新是没有止境的，我们既要熟悉早期研制的、已获得广泛应用的传统光源，更要密切关注传统光源的改进、发展及不断涌现的新光源。在设计施工中，根据地下建筑的性质、规模、特点和要求，综合比较各种光源的技术和经济指标，选用高效节能的光源，采用高品质的绿色照明灯具，优化照明配电系统，最大限度发挥照明的效能，使用户更加满意。

1．2．3对各类灯具进行无级连续调光和缓和的场景切换控制

传统的照明都是在需要时打开，不需要时关闭，工作模式和控制方法比较死板，照度和场景很难改变，用户即使不满意，也无能为力，如果进行改造，将造成重复性投资。随着信息时代的来临，智能照明系统应运而生，它完备的控制功能和预置的多种可切换场景可以满足用户不同的需求。

开关和调光是智能照明控制系统的两种控制方式，控制系统通过合理管理可根据不同时间段或人们的不同需要自动调节照度，改善工作环境，同时节约能源，降低运行费用。

某些重要区域通过调光方式和场景(由各照明回路不同的亮暗搭配组成的某种灯光效果)设置功能产生各种灯光效果，营造不同的灯光环境，给人以舒适完美的视觉享受。用户能在降低运行费用中得到经济回报，在短期内回收前期设备投资。

2地下建筑智能照明控制系统探讨

2．1智能照明控制系统应具备的功能

智能照明控制包括：集中控制、现场控制、遥控、时间控制、电话控制、可视化软件控制、场景设置、灯光软启动、调光、亮度记忆等。笔者认为，地下建筑应考虑设置以下功能。

2．1．1集中控制

与地面建筑相比，大多数地下建筑轴线长，各功能单元分布较为分散，都在现场进行照明的控制、巡检很困难。设置集中控制以后，问题将迎刃而解。

在中央控制室设一台智能照明中央监控计算机，在该计算机上用图形模拟显示照明设备平面布置图，在图上以形象直观的方式实时动态地显示各区域的照明设备使用状况。操作人员可通过界面监视整个智能照明系统的运行状态，根据需要用鼠标点击图形来进行控制。中央监控计算机具有历史数据存储能力，能实时提供智能照明系统的资料，并生成和打印各种报表，为设备维护提供依据。

系统采用专用的编程软件，操作人员可对系统进行程序修改或编程。

通过手持式编程器插入网络上的编程接口，就可修改照明工作状态的参数。

2．1．2现场控制

在一些人员经常工作的地方(如会议室、控制室、主要通道、重要办公场所)设置智能开关代替普通的机械式开关，中央监控计算机不工作时也可在现场控制灯光。它由230V的交流电源直接供电，按动开关上的按钮，可作为一个普通的开关使用；同时，有一个内置的接收器可以接收遥控器或无线探头发出的信号，使用遥控器可以对电子开关进行控制。

现场智能开关可设定密码保护功能，避免无关人员操作。

2．1．3多种控制功能

中央监控计算机和现场智能开关均可实现多种控制功能，包括全开全关，无级连续调光、缓和场景切换等。全开全关功能可确保人员离开地下建筑时，那些受智能系统控制的灯具停止工作。在工作时经常需要多种环境模式的场所，如在人防、国防工程的会议室、作战指挥室设置缓和的场景切换控制，使用时只需选择相应的场景按键，会自动按设定好的方式打开相应区域的照明回路，实现适合开会、放映投影或研究地图等功能的环境。

2．1．4遥控功能

一般情况下，地下建筑尤其是地道式和坑道式地下工程，轴线长，支坑道多，有必要装设遥控装置。遥控器或无线探头可以发出无限射频，这种无限射频能穿越障碍物，被智能开关上的接收器接收，无线接收器可把无线信号转换为电力载波信号，并发送到220V电力线路上。

2．1．5人体感应功能

在卫生间或一些通道处装设感应开关或有红外线探测功能的灯具：当探测到人体移动时，会自动发光照明，人走灯关。同时宜设并联定位开关，以便必要时解除感应或探测功能。

2．1．6灯光软启动、软关断

地下建筑的照明条件远不如地面建筑，为保护人员的身体健康，特别是眼健康，在那些人员长期工作的场所，灯光可实现软启动、软关断。开灯时，灯光由暗渐渐变亮；关灯时，灯光由亮渐渐变暗。软启动、软关断还能保护灯泡，延长使用寿命，节约维护经费。另外，灯光可配备亮度记忆功能，以免进行重复性设置。

2．1．7火灾应急照明控制

地下建筑防火要求很高，发生火灾时，应自动启动相应区域的应急照明，强行关闭一般照明回路。事故照明可选择仅用消防中心的计算机控制而禁止用监控计算机或现场控制，也可选择都有控制权。

另外，控制系统要具有良好的可扩展性、开放性和电磁兼容性。

智能照明控制系统是整个地下建筑智能化系统的子系统，可以通过标准接口与其他控制系统兼容进行互联。

为了抑制电磁干扰，使系统具有良好的电磁兼容性，总线传输距离较远，可采取以下措施：与附近可能产生电磁干扰的电气设备(如电动机、电力变压器、复印机等)保持必要的隔离；对系统进行连续、有效的屏蔽；上升时间，即电压从额定电压的5％上升至95％所用的时间，应超过200μs。

2．2智能照明控制系统的效益和展望

采用智能照明控制系统带来的好处主要表现在：照明控制智能化；照度的一致性；场景变换灵活；可观的节能效果；延长光源寿命；提高管理水平，减少维护费用。因此，智能照明控制系统自诞生起就引起了人们的高度重视，并具备良好的发展前景。

今后，它将继续朝着智能化、小型化、标准化的方向发展。网络系统更加优化，功能更加完善，扩展更加便捷，保护更加可靠，节能更加可观。值得一提的是，当前的控制系统中，照明控制箱和智能控制器都是独立运行，给生产、设计、用户使用与维护都增加了不必要的麻烦。把两者集成到一个箱体内，做成一体化照明智能控制箱，使用时只需连接外部连线，安装更方便，使用更可靠，也更加节省人力、物力、财力，带来更大的经济效益，实用价值更高。

参考文献

1姜豫新．照明作用、设计和关系．《照明》2004；2

2何若愚．谈校园智能照明控制系统的设计．《照明》2004；2

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关键词：中央空调；智能化；变频节能；存在问题

引言

在我国，商用大厦在通风空调系统中的能源消耗占据了整个能耗的56%，水泵耗电量为24%。在传统设计中，为了保证商用建筑制冷和制热的最优效果，一般是按照最大值来选择制冷机组、水循环系统以及风机系统等等；但在实际中，制冷和制热的需要是依据外界环境的变化而不断变化的，传统的中央空调系统中的电机都是固定在额定功率下运行，无法随着外界环境温度的需要进行自动调节，造成了大量的能源浪费，因此，研究智能化控制系统十分必要。

1 控制系统存在的问题

在传统中央空调控制系统中，电机的转速是恒定的，这对于控制温度、通风量以及供水压力等都十分不利；设计者在设计时重点考虑的是系统控制温度、通风量以及水压等目的，如：设计挡板装置进行风量的调节、设计调节水压控制阀门实现对水压力的控制等。传统的控制方法虽然也能够实现中央空调系统的温度以及通风量控制等目的，但是在节能降耗上却是空白。存在的主要问题有：（1）无法依据环境负荷的变化对中央空调系统进行控制。在设计中，设计者更多的是考虑建筑环境的最大负荷，同时留有30%裕度。对于商用建筑而言，日常使用的温度、通风量等都不会实现满负荷，从而造成了较高的余量，导致了能源的浪费；（2）使用调节阀门控制水流量存在控制不准确的问题。无法准确控制水量和水压力，会导致空调系统温度和水冷量不匹配，与原始设计值相差甚远，造成大量的电能浪费；（3）水泵的频繁启停会使其发热缩短使用寿命，甚至烧坏。水泵在开启时，较大的启动电流会冲击电机，产生电弧，损坏设备[1]。

2 智能控制系统节能对策

针对所列的传统控制方式存在的不足，研究智能化控制系统，实现对环境温度的自动监测，对是否存在人进行智能识别，从而对水泵进行灵活调节，对通风和制冷系统进行控制。

2.1 建立各类系统

为了对建筑环境中的温度进行实时监测，需要用到精度较高的温度传感器以及回风监测装置；将采集的室内温度传送给中央控制器，该控制器实现对建筑环境温度的调节。为了对建筑中是否有人进行识别，要用到红外传感器，该传感器将相关信息传递给中央控制器，该控制器将会停止无人房间的温湿度和通风量，并且还能够保证有人房间的温湿度以及通风量[2]。

2.2 建立控制系统

在智能控制系统中，控制方式采用的是以温差为主的方式，它在保证系统的正常运行前提下不需要在各个支路中添加调节阀门；对水压和水流量进行调节是在水泵中进行的，它按照预先的比例进行分配，由于商用建筑中各个房间的负荷工况是类似的，适宜于采用预先流量分配法。对冷冻系统最省流量进行计算，设定水泵的转速为最小值。

2.3 选择控制方式

在水系统中，应该建立变频调速控制方案，包括：以压差为主的控制方案和以温差为主的控制方案[3]。对于前者而言，它依据制冷机中的出水压力和回水压力的差值保证楼层冷冻水具有恒定压力。当压力差在下限值以下，说明系统的负荷较小，应该相应的提高压差；当压力差高于上限值时，说明系统的负荷较大，需要适当增加水泵的转速。对于以温差为主的控制方案来说，它依据制冷主机的回水温度和出水温度，对各楼层的压力进行调节：当温差较小时，说明负荷较小，应该将水泵的转速降低；当温差较大时，寿命负荷较大，应该提高水泵的转速，降低温差。这种控制方式最大化的利用了能源，达到了节能的目的。

3 节能系统控制技术

3.1 模糊控制

在智能控制技术中，模糊控制系统是一个重要的分支，其基础为：模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑的规则推理；结合运用计算机技术共同构成一种数字控制系统，系统中存在具有控制作用的反馈通道闭环结构。在当前的制冷领域，模糊控制已经得到了广泛的应用。在商用中央空调的智能控制系统中，模糊控制依靠各个房间的温度传感器得到各自的温度值，从而计算出温度的变化率，然后采用模糊算法控制中央空调的运行状态，从而控制变频压缩机和风扇等的转速[4]。

3.2 神经网络控制

在神经网络控制中，模仿的是人类大脑中的神经系统，建立类似与以神经细胞为基础的模型，其节点为神经元，其活动网络为网络拓扑结构。在神经网络系统中，最简单的处理单元是神经元。

采用神经网络控制，在理论上可以实现与非线性映射的一一对映，即：无限逼近非线性映射，从而解决了复杂和不确定的系统控制问题，并且保证了整个系统的稳定性、鲁棒性以及容错性。在该网络中，有多个输入和多个输出，因此实现了对环境变化的实时控制。在中央空调节能控制中应用神经网络具有十分重要的现实意义，通过传感器得到各个房间内的湿度、温度、人数等信息，并输入神经网络控制系统中，通过相关程序计算出人体的舒适度值，通过反馈控制实现最优化控制[5]。

3.3 控制技术优化选择

如今，对商用中央空调的控制不再是机械式的恒温控制，已经步入到以计算机为基础的智能控制阶段。作为一个变量多、复杂程度高、时间变化大的系统，该系统中各项因素之间的关系十分复杂，存在严重的非线性和强耦合关系。神经网络控制以及模糊控制在解决这类问题时具有明显的优越性。其中，前者的主要优点在于：它具有自适应功能，但该优点也正是它的一个不足之处，这是因为，在专家系统中得出的规则无法直接在神经网络中得到应用。相比之下，模糊控制系统则是由专家系统直接提供规则，这些规则填充于规则矩阵中，在这一点上，它要比训练一个神经网络简单得多；但是模糊控制也存在弊端，模糊控制的自适应能力较差。结合上文分析，联想到将神经网络控制和模糊控制相结合，共同应用于中央空调节能系统中，实现最优控制。采用神经网络控制对采集到的温度、湿度以及人数等参数进行处理，得到人体的舒适度值；采用模糊控制将人体的舒适度值控制在最佳值附近，实现空调的智能化控制，同时也实现了节能。

4 结束语

智能化节能系统在跟踪昼夜变化、房间温湿度、人数变化等方面实现了自动化，从而可以实现对空调工作状态的合理控制。首先对我国商用中央空调的智能控制系统进行了介绍，总结了当前存在的主要问题，并有针对性的给出了相应的对策；随后针对智能化节能系统介绍了几种节能技术。总而言之，只有采用正确合理的节能系统，才能实现中央空调智能控制系统的节能，这对于国家来说，也同样具有重要的经济效益。

参考文献

[1]赵彬.中央空调变频节能的应用及展望[J].福建能源开发与节约，2011（1）：25-27.

[2]孟华，龙惟定，王盛卫.中央空调水系统优化控制研究的发展及现状[J].建筑热能通风空调，2009（3）：29-32.

[3]洪善祥.变频控制技术在中央空调系统中的应用[J].能源工程，2010（2）：42-43.

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关键词：智能交通路口控制器MPC8245Uclinux

近年来，随着我国经济的发展，城市的交通拥挤问题日趋严重，因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。智能交通系统（ITS）在这种背景下应运而生。

智能交通要求路口向控制中心实时提供图像和数据信息，并能够独立执行一些复杂的算法。但是目前国内的路通控制器大多采用单片机作为处理器，只能执行定时算法，以RS232或者RS485作为通讯方式，根本无法满足智能交通对于路口控制器的要求；而国外的路口控制器（如西门子公司的2070和美国的EAGLE）不能适合中国国情，且价格昂贵，操作不方便。因此研究开发出适合中国国情、性能价格比高的路口控制器成为一项特别紧迫的任务。

本课题组开发的TCS－0602智能交通路口控制器满足了国内智能交通发展的要求。本文将从路口控制器在智能交通中的作用、TCS－0602的硬件体系、软件体系和最后的运行结果四个方面来进行说明。。

1智能交通路口控制器在智能交通中的作用

智能交通网络结构如图1所示。当网络正常工作时，共享数据库通过光缆收集控制器预处理过的图像和数据信息，在控制中心通过相应的数学模型进行预测、诱导和控制[2～4]，然后将控制参数下载到智能交通路口控制器，由它控制交通指示牌和交通信号灯，来实现整个系统的最优控制策略。当智能交通路口控制器不能跟控制中心通讯的时候，它可以根据当地检测到的交通流量和历史数据的数学模型进行基于该路口的局域最优控制。当发生事故和其它特殊情况时，还可以通过手动实现路口的控制。所以在智能交通中，智能交通路口控制器是一个收集数据和实现控制的平台。它需要完成以下任务：（1）与控制中心通过光缆进行通讯；（2）执行交通控制算法；（3）接收摄像机图像；（4）与微波检测仪通讯；（5）与地感线圈通讯；（6）控制交通信号灯；（7）控制交通指示牌。

2智能交通路口控制器的硬件体系结构

智能交通控制器需要执行繁重的通讯和算法处理，对处理器的通讯和运算速度有很高的要求，摩托罗拉公司的MPC8245能够满足这些要求。MPC8245具有强大的通讯和运算能力[5]，可以通过TI16C554等串口芯片扩展多个RS232串口，和多个外设通过串口进行通讯?鸦可以连接多达4个PCI设备，还可以通过以太网或者电话线进行网络通讯。由于MPC8245可以运行在300MHz，因此可以满足很多智能交通算法的需求。

智能交通控制器硬件框图如图2所示，MPC8245扩展了32MSDRAM和4MFLASH存储器，其中，4MFLASH用来存储Linux内核和应用程序,32M的SDRAM在系统运行的时候存储Linux的内核和应用程序。违章抓拍控制器通过PCI总线接口芯片PLX9030接入MPC8245，系统可以兼容各种不同的违章抓拍控制器，通过编写不同的驱动程序来实现。以太网控制器通过以太网接口芯片CS8900A接入MPC8245，可以接入Internet，加入光线接口就可以实现光纤通讯。通过MPC8245的UART口扩展了一片16C554，扩展出了四个串口，分别接入液晶控制器、交通灯控制器、交通指示牌控制器和传感器。液晶控制器用来设定或者修改智能路口控制器控制参数，而且还可以通过手动直接控制交通灯。交通灯的控制是直接控制交通灯，接收来自MPC8245的参数设定，比如路口数、红绿灯时间等，并控制交通灯。交通指示牌是用来提供交通信息的大屏幕，MPC8245接收来自控制中心的交通信息，并将这些信息送到交通指示牌控制器，显示在大屏幕上，用来疏导交通。检测设备在目前交通控制中的作用越来越重要，各种检测设备不但种类繁多，而且新产品不断涌现，因此TCS－0602预留了包括串口在内的多种接口方式。

3智能交通路口控制器的软件体系

作者开发的智能交通路口控制软件建立在Uclinux操作系统之上。Linux内核是一种源码开放的操作系统，采用模块化的设计。在此只保留了必需的功能模块，删除了冗余的的功能模块，并对内核重新编译，从而使系统运行所需的硬件资源显著减少。因此将其应用于智能交通路口控制器的设计，具有代码量小、运行消耗系统资源少、可靠性高等优点，适应了智能交通路口控制器对于操作系统的要求。

智能交通控制器应用软件由四个通讯协议模块和五个算法模块构成。四个通讯模块分别是：违章处理协议、控制中心通讯协议、串口通讯协议和流量数据采集协议。五种控制算法模块分别是：定时控制模块、感应控制模块、多时段控制模块、黄闪控制模块和绿波带控制模块。图3给出了基于Uclinux的智能路通控制器的软件工作流程。

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关键词：远程控制双音多频网络通讯无线通讯家庭自动化

21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……；而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下鼠标，或者打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。

1系统的总体结构及工作过程

智能家居系统由系统主机、系统分机、Internet服务器和网络接口等部分组成。其中系统主机通过服务器（个人计算机）连入Internet，并通过自己的PSTN公用电话交换网接口电路连入PSTN。其结构图如图1所示。主机与分机通过无线传输组成星形拓扑结构。系统主机通过本地无线传输网络同系统分机进行通讯、传输控制命令和反馈信息。

该系统正常工作时，用户可以通过Internet和PSTN两种网络进行访问，当通过Internet访问时，本系统可提供一个界面友好的终端软件，用户只需登陆到运行在家中的服务器即可对家中的设备进行远程控制；当通过PSTN访问时，本系统将为用户提供语音操作界面。其工作流程如图2所示。

2系统的硬件构成

本系统的硬件主要有系统主机与系统分机两大部分。系统主机由单片机AT89C52和各种接口电路组成，如图3所示。系统分机由单片机AT89C52和各种接口电路、传感器单元电路、固态继电器控制电路组成，并由固态继电器控制具体设备，具体硬件组成框图如图4所示。

通过系统主机的各种接口电路可将主机CPU从繁忙的计算中解脱出来，以便把主要精力运用在控制和信息传递上。系统主机主要依照各个功能电路的输出结果进行逻辑判断和控制命令的输出。系统分机的各种接口电路和主机相似，只是根据设备的不同（传感器单元）有着细节上的变化。下面主要介绍系统主机的各种接口电路。

2．1nRF401无线数据传输电路

无线数据传输电路由Nordic公司的单片UHF无线数据收发芯片nRF401及其电路构成。nRF401采用FSK调制解调技术，其工作效率可达20kbit／s，且有两个频率通道供选择，并且支持低功耗和待机模式。它不用对数据进行曼彻斯特编码，其天线接口设计为差分天线，因而很容易用PCB来实现。

2．2看门狗电路

看门狗电路由MAX813L及其元件组成。通常，在单片机的工作现场，可能有各种干扰源。这些干扰源可能导致程序跑飞、造成死机或者程序不能正常运行。如果不及时恢复或使系统复位，就容易造成损失。看门狗电路的作用就是在程序跑飞或者死机时，能有效地使系统复位以使系统恢复正常运转。因此，在程序中定期给P1．5送入看门狗信号，就可以保证在程序运行异常时，由MAX813L使单片机复位。

2．3DS1307时钟接口电路

DS1307时钟芯片是美国DALLAS公司生产的I2C总线接口实时时钟芯片。DS1307可以独立于CPU工作，它不受晶振和电容等的影响，并且计时准确，月积累误差一般小于10秒。此芯片还具有掉电时钟保护功能，可自动切换到后备电源供电。同时还具有闰年自动调整功能，可以产生秒、分、时、日、月、年等数据，并将其保存在具有掉电保护功能的时间寄存器内，以便CPU根据需要对其进行读出或写入。由于单片机AT89C52没有I2C总线接口，因此，要驱动DS1307，就必须采用单主机方式下的I2C总线虚拟技术。在此方式下，以单片机为主节点（主器件），主器件永远占有总线而不出现总线竞争，且可以用两根I／O口线来虚拟I2C总线接口。I2C总线上的主器件（单片机）可在时钟线（SDL）上产生时钟脉冲，在数据线（SDA）上产生寻址信号、开始条件、停止条件以及建立数据传输的器件。任何被选中的器件都将被主器件看成是从器件。在这里，DS1307作为I2C总线的从器件。I2C总线为同步串行数据传输总线，其内部为双向传输电路，端口输出为开漏结构，因此，需加上拉电阻。

2．4MT8880C双音频编解码电路

由于单片机是通过MT8880C芯片得到PSTN网络的双音频信号解码输出，也就是说，单片机可以识别来自PSTN网络的控制信号，用户可以根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的识别与远程控制。因此，利用MT8880C的双音频编码功能，系统可以在紧急时刻将用户预置的紧急电话打到PSTN网络，从而把损失减少到最低。

2．5ISD4004语音录放电路

ISD4004是美国ISD公司生产的一种语音录放芯片。它可录制8～16分钟的语音信号。该芯片可提供SPI标准接口和单片机进行接口，其语音的录放控制均通过单片机来实现。该芯片的一个最大特点是可以按地址编程录放，因而可由ISD4004和单片机编程控制来构成本系统与PSTN网络用户的语音平台。由于ISD4004的INT和RAC脚输出为开漏结构，因此需要加上拉电阻。

2．6MAX202串行通讯电路

通讯电路可由串行通讯专用芯片MAX202组成，通过此电路可以方便地与PC机进行串行通讯。

2．7铃流检测与摘挂机控制电路

当系统被呼叫时，电话交换机发出铃流信号。振铃为25±3V的正弦波，失真小于10％，电压有效值为90±15V。振铃信号以5秒为周期，即1秒送，4秒断。由于振铃信号电压比较高，所以先要通过高压稳压二极管进行降压，然后输入至光耦。再经光耦隔离转换后，从光耦输出时通时断的正弦波，最后经RC回路进行滤波以输出标准的方波。该方波信号可以直接输出至单片机的定时器1进行计数，以实现对铃流的检测。

由于程控电话交换机在电话摘机时电话线回路电流会突然变大（约30mA），因此，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机的P1．7来控制一个固态继电器，固态继电器的控制端应连接一个大约300Ω的电阻后再接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。

3系统软件编制

本系统软件主要由系统主机和系统分机的C51程序和系统与Internet网络通讯程序组成。

3．1系统主机程序的编制

系统主机程序主要用于实现系统的总体功能。包括无线数据传输程序、看门狗程序、时间戳程序、双音频编解码程序、语音录放程序、串行通讯程序、铃流检测与摘挂机控制程序、系统初始化程序、意外事件处理程序等。程序编制以消息驱动为主导思想。消息由计数器中断1、外部中断0和串行中断产生，在中断服务程序中，应将相应的状态位置位，而在消息循环中则应按相应的状态位调用功能函数，然后由功能函数将相应的状态位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循环中。其程序流程如图5所示。该系统的分机程序和主机类似，故此不再详述。

3．2系统与Internet网络通讯程序的编制

这部分通讯程序分为服务器和客户端两个程序，主要通过Internet网络完成用户的控制功能。

服务器程序主要完成客户端与系统主机通讯的中转，即将客户端发来的控制或者查询命令翻译成系统主机能识别的格式，或者将系统主机收到的报警等信息上传到客户端。服务器程序使用Socket与客户端进行Internet通讯。

客户端程序是运行在远端用户的控制界面，主要用于完成家居内状态的显示以及对家居内电器的远程控制，同时使客户端直接连接到服务器。

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关键字：自动化智能控制应用

随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出犷新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。

一、智能控制的主要方法

智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制等，以及常用优化算法有:遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。

2.1模糊控制

模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础，以先验知识和专家经验作为控制规则。其基本思想是用机器模拟人对系统的控制，就是在被控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段，实现系统控制。在实现模糊控制时主要考虑模糊变量的隶属度函数的确定，以及控制规则的制定二者缺一不可。

2.2专家控制

专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合，仿效专家的经验，实现对系统控制的一种智能控制。主体由知识库和推理机构组成，通过对知识的获取与组织，按某种策略适时选用恰当的规则进行推理，以实现对控制对象的控制。专家控制可以灵活地选取控制率，灵活性高；可通过调整控制器的参数，适应对象特性及环境的变化，适应性好；通过专家规则，系统可以在非线性、大偏差的情况下可靠地工作，鲁棒性强。

2.3神经网络控制

神经网络模拟人脑神经元的活动，利用神经元之间的联结与权值的分布来表示特定的信息，通过不断修正连接的权值进行自我学习，以逼近理论为依据进行神经网络建模，并以直接自校正控制、间接自校正控制、神经网络预测控制等方式实现智能控制。

1.4学习控制

(1)遗传算法学习控制

智能控制是通过计算机实现对系统的控制，因此控制技术离不开优化技术。快速、高效、全局化的优化算法是实现智能控制的重要手段。遗传算法是模拟自然选择和遗传机制的一种搜索和优化算法，它模拟生物界/生存竞争，优胜劣汰，适者生存的机制，利用复制、交叉、变异等遗传操作来完成寻优。遗传算法作为优化搜索算法，一方面希望在宽广的空间内进行搜索，从而提高求得最优解的概率；另一方面又希望向着解的方向尽快缩小搜索范围，从而提高搜索效率。如何同时提高搜索最优解的概率和效率，是遗传算法的一个主要研究方向。

(2)迭代学习控制

迭代学习控制模仿人类学习的方法、即通过多次的训练，从经验中学会某种技能，来达到有效控制的目的。迭代学习控制能够通过一系列迭代过程实现对二阶非线性动力学系统的跟踪控制。整个控制结构由线性反馈控制器和前馈学习补偿控制器组成，其中线性反馈控制器保证了非线性系统的稳定运行、前馈补偿控制器保证了系统的跟踪控制精度。它在执行重复运动的非线性机器人系统的控制中是相当成功的。

二、智能控制的应用

1.工业过程中的智能控制

生产过程的智能控制主要包括两个方面:局部级和全局级。局部级的智能控制是指将智能引入工艺过程中的某一单元进行控制器设计，例如智能PID控制器、专家控制器、神经元网络控制器等。研究热点是智能PID控制器，因为其在参数的整定和在线自适应调整方面具有明显的优势，且可用于控制一些非线性的复杂对象。全局级的智能控制主要针对整个生产过程的自动化，包括整个操作工艺的控制、过程的故障诊断、规划过程操作处理异常等。

2.机械制造中的智能控制

在现代先进制造系统中，需要依赖那些不够完备和不够精确的数据来解决难以或无法预测的情况，人工智能技术为解决这一难题提供了有效的解决方案。智能控制随之也被广泛地应用于机械制造行业，它利用模糊数学、神经网络的方法对制造过程进行动态环境建模，利用传感器融合技术来进行信息的预处理和综合。可采用专家系统的“Then-If”逆向推理作为反馈机构，修改控制机构或者选择较好的控制模式和参数。利用模糊集合和模糊关系的鲁棒性，将模糊信息集成到闭环控制的外环决策选取机构来选择控制动作。利用神经网络的学习功能和并行处理信息的能力，进行在线的模式识别，处理那些可能是残缺不全的信息。

3.电力电子学研究领域中的智能控制

电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、控制是一个复杂的过程，国内外的电气工作者将人工智能技术引入到电气设备的优化设计、故障诊断及控制中，取得了良好的控制效果。遗传算法是一种先进的优化算法，采用此方法来对电器设备的设计进行优化，可以降低成本，缩短计算时间，提高产品设计的效率和质量。应用于电气设备故障诊断的智能控制技术有:模糊逻辑、专家系统和神经网络。在电力电子学的众多应用领域中，智能控制在电流控制PWM技术中的应用是具有代表性的技术应用方向之一，也是研究的新热点之一。

以上的三个例子只是智能控制在各行各业应用中的一个缩影，它的作用以及影响力将会关系国民生计。并且智能控制技术的发展也是日新月异，我们只有时课关注智能控制技术才能跟上其日益加快的技术更新步伐。

参考文献：

[1]严宇，刘天琪.基于神经网络和模糊理论的电力系统动态安全评估[J].四川大学学报，2004，36(1):106-110.

[2]张利平，唐德善，刘清欣.遗传神经网络在凝汽器系统故障诊断中的应用[J].水电能源科学，2004，22(1):77-79.

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1.1硬件组成无热再生干燥器露点监测节能控制系统由露点变送器、进口过滤器、引入管道、控制系统和操作显示系统组成。1）露点变送器使用Michelle露点变送器，露点精度±2℃露点，使用温度是-40~60℃，可以在-20~50℃工作环境下可靠、稳定地进行露点监测。2）控制系统采用西门子S7-200可编控制器，显示系统采用HM3701A。3）露点变送器进口过滤器采用高效精密过滤器，能够最大限度降低压缩气含油率，以保护露点变送器。4）调压阀用来调整露点变送器的测试压力，保证所测露点为常压露点。

1.2控制及监测界面HM3701A的小型人机界面（HMI）产品，它能以文字、指示灯及图形等基本元素监视和设定设备输出继电器或寄存器的数值及状态，从而使操作人员能够实时监控机器设备的运行情况。控制模式有常规控制模式和露点控制模式两种选择，在通常使用过程中选择露点控制模式，露点模式下时序控制按照变送器所采集的露点温度再进行干燥时间的延长与控制。在露点控制模式下，塔的再生时间与原常规模式一致，而吸附时间则比常规模式长，最长的时间单个塔的吸附时间为70min。在控制界面上可以对干燥器的工作状态、露点温度等进行实时监控。

2循环周期的确定

对于仪表风而言，压缩空气露点控制在-40℃就能满足供气要求，通过安装露点变送器将所测得的出口干燥器露点与设定露点进行比对，如果露点变送器测定的露点温度低于设定温度，则延长均压时间。在这种露点控制模式下既保证空气品质满足工艺要求的同时，又能达到节能的效果。

由于循环切换周期的改变会影响到吸附效果、节能量和使用寿命之间的相互关系，所以合理循环周期的选择显得尤为关键。过长时间的吸附会使底部的吸附剂含湿量一直过高，从而影响到周期内露点的稳定性。过高的“吸附剂残存水量”容易导致吸附剂浸泡和吸附剂的粉化，最终导致吸附效果和使用的寿命大打折扣。根据塔的干燥时间和再生时间可知：若以每5min作为一个延长循环周期，越到后期节能效果越不明显。为达到气源品质、使用寿命和节能效果之间的最佳综合效果，以及经过现场实际运行检验，我们选取70min作为一个经济合理循环切换周期。

正常操作模式下每10min一个周期消耗的空气量为16.8m3，那么在24h时间内共有144个周期，因此全天排放消耗的压缩空气量为2419.2m3。在露点控制模式下（70min一个周期）运行24h共有20.57个周期，排放消耗的压缩空气量为345.576m3。空气压缩机的额定产气量为9.5549m3/h，再生气耗气率为15%，正常控制模式以10min周期计算能耗为253.18kWh/d，露点控制模式以70min周期计算能耗为37.65kWh/d。

3方案实施效果

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关键词：建筑墙体节能；外墙外保温；开裂问题

1 外墙保温方式及其分析

外墙保温技术按保温层所在的位置分为外墙内保温、夹心保温和外墙外保温三大类，现简要介绍如下：

1.1外墙内保温

外墙内保温是在外墙结构的内部设置保温层，这种保温形式目前很少使用。常用的内保温做法主要有三种：内贴预制保温板、内贴增强粉刷石膏聚苯板、内抹胶粉聚苯颗粒保温浆料。

外墙内保温施工简便，不受气候影响，对面层无耐候要求，造价相对较低，且施工技术及检验标准比较完善，但存在内表面产生结露、潮湿甚至霉变现象；保温层设置在室内，不仅占用室内空间，使用面积有所减少，而且用户二次装修或增设吊挂设施都会对保温层造成破坏，不易修复等缺点。

1.2外墙夹心保温

外墙夹心保温技术是将保温材料置于同一外墙的内、外叶墙片之间，内、外叶墙片均可采用传统的粘土砖、混凝土空心砌块等。

这种保温形式的优点为：

（1）防水、耐候等性能良好，对内侧墙片和保温材料形成有效的保护。

（2）对保温材料的选材要求不高，聚苯乙烯、玻璃棉、岩棉等各种材料均可使用。

（3）对施工季节和施工条件的要求不高，不影响冬季施工。

近年来，外墙夹心保温技术已得到很广泛的应用，但此类墙体与传统墙体相比偏厚，且内、外侧墙片之间需有连接件连接，构造较传统墙体复杂，抗震性能差，建筑中圈梁和构造柱的设置尚有热（冷）桥存在，接缝处理不当还容易发生渗漏。而且保温层厚度有限制，对于公共建筑及65%节能的居住建筑来说很难满足节能要求。

1.3外墙外保温

外墙外保温技术是将保温层设置在外墙外表面，由保温层、保护层和固定材料构成。外墙外保温技术目前也得到很广泛的应用，但此类墙体冬、雨季施工受到一定限制，现场施工要求非常严格，而且造价相对较高，使用年限短（一般不大于25年）。外保温是大力推广的一种建筑保温节能技术，目前常用的外墙保温系统重点介绍如下：

1.3.1 EPS板薄抹灰外保温系统

EPS板薄抹灰系统由EPS板保温层、薄抹面层和饰面涂层构成，EPS板用胶粘剂固定在基层上，薄抹面层中铺满玻纤网。该系统适用于寒冷地区和严寒地区，适用于各种新建建筑的混凝土和砌体结构外墙，也适用于既有建筑节能改造，但一般不适用于面砖饰面。

1.3.2 胶粉EPS颗粒保温浆料外保温系统

胶粉EPS颗粒保温浆料外保温系统由界面层、胶粉EPS颗粒保温浆料保温层、抗裂砂浆薄抹面层和饰面层组成。胶粉EPS颗粒保温浆料经现场拌和后喷涂或抹在基层上形成保温层，薄抹面层中铺满玻纤网。该系统适用于各种多层和高层新建建筑的混凝土和砌体结构外墙，也适用于既有建筑节能改造。

1.3.3 EPS板现浇混凝土外保温系统

EPS板现浇混凝土外保温系统以现浇混凝土为基层，EPS板为保温层。EPS板内表面与现浇混凝土接触的表面水平方向开有矩形齿槽，内、外表面均满喷界面砂浆。在施工时将EPS板置于外模板内侧，并安装辅助锚栓作辅助固定件，浇灌混凝土后墙体与EPS板以及辅助锚栓结合为一体。

1.3.4机械固定EPS钢丝网架板外保温系统

机械固定EPS钢丝网架板外保温系统由机械固定装置、腹丝非穿透型EPS钢丝网架板、砂浆厚抹面层和饰面层构成,该系统不适用于夏热冬冷地区和夏热冬暖地区，不适用于加气混凝土和轻集料混凝土基层。该系统可做面砖饰面和涂料饰面，以涂料做饰面层时，应加抹玻纤网抗裂砂浆薄抹面层。

1.3.5装配式保温--装饰--体化外保温系统

该系统采用工厂化生产的预制复合保温板，以发泡聚氨酯作保温材料，浇注成型时与饰面砖复合在一起。预制板现场安装时用锚栓与墙体连接。该系统适用于混凝土和砌体结构外墙，对既有建筑优势明显，在气候湿热、风大地区慎用。

1.3.6喷涂聚氨酯外保温系统

喷涂聚氨酯外保温系统由聚氨酯防潮底漆层、喷涂聚氨酯硬泡保温层、聚氨酯界面层、胶粉EPS颗粒保温浆料找平层、玻纤网抗裂砂浆抹面层和涂料饰面层构成。该系统是喷涂聚氨酯硬泡与胶粉EPS颗粒保温浆料找平的完美结合，是实现节能65％的一种理想的外保温构造系统。

2 有关问题探讨

2.1外墙内保温存在的问题

（1）应尽可能采用导热系数小的高效保温材料，以减少保温层的厚度，少占室内使用面积。

（2）保温系统的防火性能应符合国家有关法规规定，采用不燃或难燃材料，如矿棉板（毡）、玻璃棉板以及保温砂浆等。

（3）应采用不对室内环境产生污染的材料。这是不影响室内环境质量、不损害人体健康的需要。

（4）保温层表面应有护面层，以提高面层的强度和硬度。但不得直接用硬质砂浆（水泥砂浆、混合砂浆）抹灰，以防开裂。

（5）有保温层的墙面上需要悬挂重物时，其挂钩的埋件必须固定在墙体基层内。

2.2外墙夹心保温存在的问题

（1）夹心保温外墙的过梁、圈梁等部位产生的热桥可采取如下措施避免：一是上述部位宽度减少30mm，用30mm厚的发泡聚苯板粘贴；二是上述部位内、外表面各抹25mm厚的保温砂浆或保温粉拌制的浆料；三是上述部位可采用双面或单面钢丝网架保温自挂板。

（2）夹心保温外墙的内、外叶墙高度或材料不同时，为避免产生裂缝，拉结件应采用可调节式金属连接件，当然内、外叶墙应尽量采用同一材质。

（3）夹心保温外墙的外叶墙采用空心砌块尤其是劈裂砌块时，一定要重视防水抗渗问题，要严格把好砂浆砌筑关，砌块抗渗要满足要求，面层最好刷高弹防水涂料。

2.3外墙外保温存在的问题

（1）防火问题：外墙外保温建筑所有门窗洞口周边的聚苯保温层的外表面，都必须有非常严密、而且厚度足够的保护面层覆盖，以免聚苯板立即被门窗洞口窜出的火苗点燃；再就是高层建筑采用聚苯板做外墙外保温时，一般每隔两个楼层应该设有由岩棉板条构成的隔火条带，以免在发生火灾时蔓延，将全部聚苯板烧掉。

（2）高层建筑保温层抗风压问题要计算当地不同层高处的风压力，以及保温层固定后所能抵抗的负风压力，并按标准方法进行耐负风压检测，以确保在最大风荷载时保温层不致脱落。

（3）贴面砖问题：在低层建筑墙面上贴面砖，如果措施得当，问题并不很大。问题是用于高层建筑，所有的面砖粘结层必须能经受住多年风雨侵蚀、温度变化而始终保持牢固，。因此，对于一些实在要贴面砖的建筑，其构造设计、粘结材料、施工工艺都必须以高度的责任心，特别严格认真做好，做到万无一失。

（4）避免保温层内部结露的问题：这一问题国内有些不同意见。由于冬季室内水蒸汽通过墙体向外渗透，逐步进入外墙内部，有可能造成保温层内部结露。在中国冬天北方气候相对干燥的条件下，对于一般住宅这个问题并不大.

（5）外保温材料的开裂问题：外保温系统的防开裂问题也是外保温的关键技术问题之一。外保温系统由于保温材料、砂浆、砖墙或混凝土的材性不同，导致材料的温变性能差异，在外界温差的作用下，材料产生的温度应力的大小不同，材料产生的温度应变不相等，不同材料层之间产生温度应变而发生开裂，导致渗水，使保温材料的保温隔热性能大大降低，时间长了失去保温性能。因此预防或有效控制外保温系统的开裂，工程上通常采用抗裂砂浆和在两种材料之间铺设玻纤网格布等增强筋的做法，提高外保温系统的抗温变性能，这里玻纤网格布材料的抗拉强度是关键性指标。