智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的多路檢測(cè)方式研究

摘 要：隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)于住宅小區(qū)的服務(wù)質(zhì)量有了較高的要求、隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)在建筑行業(yè)有了廣泛的推廣和應(yīng)用。近年來(lái)，智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)得到了人們的青睞。文章首先對(duì)智能樓宇控制中的多路檢測(cè)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，然后通過(guò)以主從式單片機(jī)多機(jī)通信為例子，然后從兩個(gè)角度，一個(gè)是硬件角度，一個(gè)是軟件角度對(duì)微機(jī)多路檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討，并在此基礎(chǔ)上介紹了CRC碼在系統(tǒng)差錯(cuò)控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：多路檢測(cè)；智能樓宇；自動(dòng)化系統(tǒng)

引言

目前，在城市住宅小區(qū)的建設(shè)中，通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)樓宇各個(gè)部分的溫度等情況進(jìn)行多路檢測(cè)，然后將溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)輸送到總控制室，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)人溫度控制以及自動(dòng)報(bào)警等多項(xiàng)功能。在樓宇的自動(dòng)化控制中，多路檢測(cè)的方式發(fā)揮了重要的作用。下面進(jìn)行詳細(xì)的分析研究。

1 智能樓宇自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

在智能樓宇自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)中，樓宇測(cè)溫系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的有分級(jí)結(jié)構(gòu)，主要是通過(guò)一臺(tái)上位機(jī)管理整個(gè)操作控制系統(tǒng)，然后根據(jù)實(shí)際的情況設(shè)計(jì)多臺(tái)單片機(jī)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行檢測(cè)和多項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行控制。一般的在單片機(jī)和上位機(jī)之間增加一個(gè)主單片機(jī)，這樣不但能夠增加工作效率，節(jié)省時(shí)間，還能在很大的程度上減少上位機(jī)的重復(fù)工作次數(shù)，從而提高設(shè)備的使用壽命。上面增加的主單片機(jī)和各個(gè)單片機(jī)就構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)單的主從式多機(jī)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)其主要作用的是主機(jī)，數(shù)據(jù)和相關(guān)的執(zhí)行命令都是由主機(jī)發(fā)送出去的，而從機(jī)主要起到輔助的作用，并且各個(gè)從機(jī)之間不能直接完成數(shù)據(jù)的交換和傳送，任何數(shù)據(jù)的傳送和交換都必須經(jīng)過(guò)主機(jī)。

因?yàn)橹鲝氖蕉鄼C(jī)系統(tǒng)對(duì)于單一的信號(hào)和分布相對(duì)集中的場(chǎng)合比較適應(yīng)，又因?yàn)闃怯顪y(cè)溫檢測(cè)系統(tǒng)中，只需要對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，并不需要對(duì)其他的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)又因?yàn)楦鱾€(gè)線路的信號(hào)分布相對(duì)集中，所以在主從式多機(jī)系統(tǒng)在智能樓宇測(cè)溫檢測(cè)系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。樓宇測(cè)溫監(jiān)視系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成：負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)的前端模塊，負(fù)責(zé)通信控制的控制模塊和上位機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)的工作工程流程如下：前端數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)實(shí)時(shí)溫度的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸，將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過(guò)各個(gè)線路傳輸?shù)街鳈C(jī)上，主機(jī)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的顯示和保存，然后再將保存的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。上位機(jī)和主機(jī)是主要的操作系統(tǒng)，一般放在控制室內(nèi)，一般使用RS-485接口連接從機(jī)和主機(jī)，主要是因?yàn)槎咧g的距離較遠(yuǎn)，使用該種接口能夠保障傳出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，在主機(jī)和上位機(jī)之間使用RS-232接口即可。

2 主從式多機(jī)系統(tǒng)串行通信軟件的設(shè)計(jì)分析

目前，在串行通信數(shù)據(jù)傳輸中主要有兩種分類，一種是異步通信，一種是同步通信。兩種通信方式因?yàn)榫哂胁煌膬?yōu)點(diǎn)應(yīng)用在不同的場(chǎng)合中。異步通信雖然可靠性極高，但是卻具有傳輸效率較低的特點(diǎn)，異步通信主要使用字符進(jìn)行信息的傳送，因?yàn)檫@幾個(gè)方面的特點(diǎn)，其在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳送中應(yīng)用不是很廣泛；同步傳送因?yàn)橹饕褂脭?shù)據(jù)塊進(jìn)行信息的傳送，因此具有較高的傳送效率，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信應(yīng)用較為廣泛。因?yàn)橹鲝氖蕉鄼C(jī)系統(tǒng)串行通信軟件設(shè)計(jì)對(duì)傳送效率具有較高的要求，再加上信息的傳送是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的模式，所用本次設(shè)計(jì)使用同步通信方法。

在幀格式的設(shè)計(jì)上，為了實(shí)現(xiàn)同步通信方式，同步協(xié)議的設(shè)計(jì)可以應(yīng)用面向字符，在幀首、地址、類型、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)和幀尾上均可采用一個(gè)字節(jié)。在此可規(guī)定：幀首為0x7e，幀尾為0xe7；主機(jī)地址為0x00，從機(jī)地址分別為0x01，0x02，0x03，最大可達(dá)0xFF；幀類型是0x01為接收，0x02為發(fā)送；使用CRC碼校驗(yàn)作為唯一校驗(yàn)碼。

在該溫度監(jiān)視系統(tǒng)中，從機(jī)和主機(jī)之間的通訊特點(diǎn)主要是主機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)和執(zhí)行命令，從機(jī)負(fù)責(zé)信息的傳遞，所以在幀格式的選擇上可以根據(jù)主、從機(jī)的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)有針對(duì)性的進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)：

主機(jī)幀：0x7e 0x00 0x01 從機(jī)地址 奇偶檢驗(yàn) 0xe7

從機(jī)幀：0x7e 從機(jī)地址 0x02 數(shù)據(jù) 奇偶檢驗(yàn) 0xe7

3 多路檢測(cè)控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)分析研究

受到很多客觀因素的影響，如受到噪聲和數(shù)字信號(hào)之間的干擾等，數(shù)字信號(hào)在傳送的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，這些差錯(cuò)會(huì)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析帶來(lái)一定的影響，因此需要采取一定的手段進(jìn)行差錯(cuò)的消除，通常進(jìn)行軟件抗干擾設(shè)計(jì)賦予系統(tǒng)一定的改正差錯(cuò)的能力，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)差錯(cuò)概率的降低，在很大程度上提高了檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性能。針對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)受到噪聲干擾這一現(xiàn)象，可以采用校驗(yàn)編碼來(lái)規(guī)避噪聲對(duì)系統(tǒng)的干擾，也就是通過(guò)在信息源數(shù)據(jù)流中加入一些冗余的碼元，作用于接收端，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和糾正，減少傳輸過(guò)程中系統(tǒng)噪聲的干擾，實(shí)現(xiàn)誤碼率的降低。

數(shù)據(jù)傳輸中幀的校驗(yàn)格式一般選用CRC，該檢驗(yàn)方式是分組線性碼的一個(gè)重要部分，它可以完成傳輸數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤，也能對(duì)長(zhǎng)度超過(guò)K的信息數(shù)的錯(cuò)誤進(jìn)行校驗(yàn)，因此，誤判的概率隨著K值的增大而減小，或者說(shuō)K值越大，出現(xiàn)錯(cuò)誤校驗(yàn)的幾率就越小。CRC校驗(yàn)方法操作起來(lái)較為簡(jiǎn)單，校驗(yàn)率高，不管是使用硬件還是使用軟件都能進(jìn)行正常工作，在數(shù)據(jù)傳輸差錯(cuò)校驗(yàn)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。并且CRC校驗(yàn)碼占用較少的資源，在目前的數(shù)據(jù)傳輸校驗(yàn)中應(yīng)該作為首選。

在CRC校驗(yàn)中，從理論上分析，主要使用多項(xiàng)編碼的方法將校驗(yàn)的數(shù)據(jù)塊看成了一個(gè)具有N-1項(xiàng)的多項(xiàng)式，該多項(xiàng)式用二進(jìn)制的形式表達(dá)如下：

An-1xn-1+An-2xn-2+...+A1x+A0。以八位二進(jìn)制數(shù)11011101為例，將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式是x7+x6+x4+x3+x2+1，將該二進(jìn)制多項(xiàng)式用函數(shù)S（X）來(lái)表示，在CRC校驗(yàn)過(guò)程中發(fā)送數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)的方式都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)多項(xiàng)式g（x），在運(yùn)算CRC校驗(yàn)碼時(shí)，為了得到校驗(yàn)碼使用公式S（x）/g（x）計(jì)算得到余數(shù)，余數(shù)就是CRC校驗(yàn)碼。

在接受數(shù)據(jù)的過(guò)程中，要將原先接受的總數(shù)據(jù)作為S（x），要知道該S（x）中已經(jīng)包含了CRC校驗(yàn)碼，然后使用S（x）除以g（x）得到余數(shù)，如果余數(shù)為零，那么得到數(shù)據(jù)幀成立，在運(yùn)算過(guò)程中所涉及到的多項(xiàng)式的值使用模的形式，這和邏輯或的計(jì)算方法相似。在實(shí)際的應(yīng)用中CRC主要存在以下的集中方式，CRC-12、CRC-16、CRC-CCITT和CRC-32等。

CRC的編碼總結(jié)如下：

第一，將發(fā)送的數(shù)據(jù)塊看成是二進(jìn)制的s（x），然后通過(guò)數(shù)據(jù)生成g（x），之后在數(shù)據(jù)塊的末尾添加r個(gè)0，數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度增加到k+r=n位，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制多項(xiàng)式是xrU （x）。

第二，用生成的多項(xiàng)式去除xrU（x），所得的余式為r（x）。

第三，用xn- kU（x）以模2的方式減去r（x），得到二進(jìn)制多項(xiàng)式c（x），這樣，c（x） 就是包含了CRC檢驗(yàn)碼的待發(fā)送字符串。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能樓宇中的樓宇內(nèi)多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)的檢測(cè)系統(tǒng)主要應(yīng)用了多路檢測(cè)的方式和主從式多機(jī)通信系統(tǒng)，在需要檢測(cè)的地方安裝使用以從機(jī)為主的數(shù)據(jù)信息采集模塊，然后將采集的信息傳送到主機(jī)上，在主機(jī)上得以顯示，最后將顯示的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)上，整個(gè)過(guò)程符合測(cè)控基本要求。

參考文獻(xiàn)

[1]梁毅.樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2002（6）.

[2]李冬輝，任曉東，鄒寶蘭.樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的驗(yàn)證[J].低壓電器，2003（4）.

[3]許福杰.樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中排水控制的實(shí)現(xiàn)[J].智能建筑與城市信息，2003（3）.

作者簡(jiǎn)介：施宏烽（1985-），男，浙江省杭州市，工作單位：浙江方圓智能技術(shù)檢測(cè)有限公司，職務(wù)：檢測(cè)工程師，研究方向：檢測(cè)技術(shù)。