【文章內(nèi)容簡介】 器要求：對現(xiàn)場的煙霧濃度、溫度等進行監(jiān)視、不斷地向所監(jiān)視的現(xiàn)場發(fā)出巡測信號、監(jiān)視得到的信號反饋給報警控制器。判斷確定火災是否發(fā)生要依據(jù)控制器收到的信號與本身設定的正常整數(shù)值之間的比較，這是控制器的作用，火災報警及消防聯(lián)動控制系統(tǒng)原理也正如此。 當火災發(fā)生時,顯示器顯示內(nèi)容：煙霧濃度、火災區(qū)域或樓層房號的地址編碼、火災現(xiàn)場發(fā)出聲光報警、打印報警時間、地址、與火災發(fā)生樓層的上下相鄰層或火災區(qū)域的相鄰區(qū)域也屬于危險區(qū)域，同樣要發(fā)出報警信號。報警系統(tǒng)報警后, 根據(jù)事先設計的代碼編程, 控制系統(tǒng)會有對應的動作, 即啟動防排煙系統(tǒng)以及滅火系統(tǒng), 點亮各個相應的應急疏散指示燈、疏散通道明確等。 火災系統(tǒng)原理框圖根據(jù)原理得出系統(tǒng)的數(shù)學公式：N≥　 其中：N:探測器數(shù)量, 應取整數(shù)S:該探測區(qū)域面積(m2 )A；探測器的保護面積(m2 )K：修正系數(shù)利用Simulink連接仿真框圖： 仿真框圖 仿真運行的結果 運行結果 智能建筑中電梯一般不止一個，需要設計合理的程序分配電梯，是電梯在最優(yōu)化的條件下工作。隨著社會不斷發(fā)展，電梯的應用越來越多，電梯事故也被人們所關注。要實時監(jiān)控電梯運行以免事故發(fā)生，同時一旦發(fā)生事故要及時處理，有相應的應急處理程序。電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)如圖: 電梯系統(tǒng)結構圖智能樓宇要有識別能力，特別是智能家居要及時識別陌生人進入。防盜系統(tǒng)的原理為用戶輸入密碼或其它信號，當輸入錯誤時，聲光報警啟動。防火報警系統(tǒng)類似于防盜，當探測器檢測到煙霧、高溫等信號時，聲光報警啟動。 防盜系統(tǒng)結構原理圖 出入口控制系統(tǒng)組成：出入憑證的校驗裝置、出入口自控鎖、出入口控制主機。出入憑證的校驗裝置是身份識別技術分為個人身份識別碼、卡片式、人體特征識別三種。門禁系統(tǒng)結構如圖： 門禁系統(tǒng)結構實現(xiàn)出入口控制的方式： 第一種方式是在需要了解其通行狀態(tài)的門上安裝門磁開關。第二種方式是在需要監(jiān)視和控制的門上，除了安裝門磁開關以外，還要安裝電動門鎖。第三種方式是在需要監(jiān)視、控制和身份識別的門或有通道門的高保安區(qū)，除了安裝門磁開關、電控鎖之外，還要安裝磁卡識別器或密碼鍵盤等出入口控制裝置，由中心控制室監(jiān)控，采用計算機多重任務處理，對各通道的位置、通行對象及通行時間等實時進行控制或設計程序控制，并將所有的活動用打印機或計算機記錄，為管理人員提供系統(tǒng)所有運轉的詳細記錄。分布式控制系統(tǒng)是出入門禁系統(tǒng)的本質，該系統(tǒng)支持結構為網(wǎng)絡化結構。成為門禁控制系統(tǒng)設計和開發(fā)的理想平臺是由于他是低成本、實時性和可靠性的控制網(wǎng)絡技術。由于網(wǎng)絡技術、控制和計算機的不斷發(fā)展，用戶在生產(chǎn)和生活中的控制對象不斷發(fā)生變化。從局部到整體，由單點到多點，從簡單到復雜。全開放嵌入式控制網(wǎng)絡系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)集散式控制系統(tǒng)集中式數(shù)字控制系統(tǒng)組合式模擬控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的經(jīng)歷過程網(wǎng)絡化、數(shù)字化、智能化是控制系統(tǒng)整體的發(fā)展的趨勢。 樓宇中要有安保巡邏不斷記錄安保人員的位置，是否離崗、控制人員進出。安保人員巡查系統(tǒng)的工作原理即有一便攜式設備及時傳送人員位置信息，同時接受系統(tǒng)傳達的指令，、： 原理圖 安保巡查原理圖 本章簡要介紹了基于Simulink仿真環(huán)境下樓宇自動化系統(tǒng)中系統(tǒng)的仿真與結果，以及各子系統(tǒng)的原理和要求。第四章 樓宇自動化虛擬平臺的設計與實現(xiàn)系統(tǒng)具有以下特點： 1) 仿真時間標尺與自然標尺一致即仿真必須是實時仿真。這一點決定了仿真的時間特性。 2) 數(shù)學模型是必須建立的仿真對象的實體。對于復雜系統(tǒng)的建模，一般要將其簡化用近似的數(shù)學模型代替，忽略細小誤差，簡化仿真。3) 有些物理效應設備存在時間延遲。在進行時，仿真系統(tǒng)中也要串聯(lián)延遲函數(shù)，減少對仿真系統(tǒng)真實性的影響。4) 仿真的置信度最高。仿真系統(tǒng)忽略外部環(huán)境的一些影響，這樣與實際的系統(tǒng)相比，仿真系統(tǒng)的可信程度被很大地提高了，比純數(shù)學模型的仿真系統(tǒng)的置信度高得多。 綜上所述，設計開發(fā)仿真平臺系統(tǒng)的前提基礎既是仿真系統(tǒng)的特性，意義也在此。仿真的一般過程：1) 描述仿真問題，明確仿真目的；2) 項目計劃、方案設計與系統(tǒng)定義：仿真目的決定仿真結果以及系統(tǒng)的邊界條件、約束條件；3) 數(shù)學建模：根據(jù)研究系統(tǒng)的先驗知識、實驗數(shù)據(jù)及其機理，確定模型的類型、結果及參數(shù)是按照物理原理或者采取系統(tǒng)辨識的方法決定； 4) 仿真建模：系統(tǒng)的仿真模型是通過數(shù)學模型轉換成能在計算機上運行的程序或其他模型實現(xiàn)的。5) 試驗：仿真實驗并記錄數(shù)據(jù)； 6) 仿真結果分析：實驗要求和仿真目的決定。仿真結果決定：修正數(shù)學模型、仿真模型、仿真程序、修正/改變原型系統(tǒng)。 新的實驗在修正后進行。準確描述實際系統(tǒng)并不是一次完成的，要不斷對比模型和實際系統(tǒng)的差異，不斷的更改、驗證、再更改而完成的。 流程圖該平臺主要的目的是為樓宇的自動化設計進行仿真，進而方便樓宇自動化的設計與改良。如圖：框架建模在simulink中，打開MATLAB file model,在model中建立系統(tǒng)結構框圖點擊 獲得模塊庫。建立結構框圖，程序見附表。功能結構：一、樓宇虛擬化基礎平臺部分。1. 系統(tǒng)配置：初始化參數(shù)、數(shù)據(jù)等。2. 樓宇自動化系統(tǒng)模擬。二、樓宇設備仿真部分。3. 設備 三、樓宇突發(fā)事件場景仿真部分。 四、樓宇自動化報表實現(xiàn)：整個平臺分為樓宇自動化仿真平臺、虛擬設備、仿真平臺配置管理、仿真平臺監(jiān)控與分析、數(shù)據(jù)存儲等部分。樓宇自動化仿真平臺為樓宇自動化系統(tǒng)的模擬、虛擬設備為樓宇中設備的虛擬結點、仿真平臺配置管理模塊對仿真平臺以及虛擬設備進行配置管理；仿真平臺監(jiān)控與分析為仿真平臺進行監(jiān)控與分析，提供運行報告等。 仿真平臺結構圖 建立數(shù)據(jù)分析功能可以更好的實現(xiàn)虛擬平臺設計。仿真結果數(shù)據(jù)事后分析功能：對仿真結束后存儲到文件或數(shù)據(jù)庫中的多組仿真數(shù)據(jù)進行圖形或列表查看以及數(shù)據(jù)輔助對比分析。通過分析可以得到有價值的結論。仿真結果數(shù)據(jù)事后分析功能是作為一個獨立的外部工具，利用Eclipse基于Java的可擴展開發(fā)平臺，支持多種文本格式和數(shù)據(jù)庫類型。 eclipse eclipse界面先介紹了仿真的特點與流程，從該點出發(fā)，在系統(tǒng)的性能要求和功能需求以及操作便捷性方面充分考慮。系統(tǒng)設計思想：為實踐者提供操作界面、提高仿真應用、實現(xiàn)支持仿真交互的方便進行、功能全面開發(fā)。一體的仿真系統(tǒng)的設計需求包括：圖形建模、模型代碼生成、實時工程生成實時仿真運行、仿真數(shù)據(jù)實時顯示、仿真結果事后分析。本章詳細敘述了系統(tǒng)主要功能的設計與實現(xiàn)。系統(tǒng)的主要功能模塊:主程序框架、仿真運行控制功能、數(shù)據(jù)轉存、實時顯示功能、仿真結果數(shù)據(jù)事后分析功能。第五章 樓宇自動化虛擬平臺的測試與應用 虛擬設備組成：設備類型維護、設備模擬、數(shù)據(jù)通信。在進行系統(tǒng)配置的時候，是根據(jù)設備類型進行添加的。設備類型可以自定義添加，添加設備類型的時候需要添加虛擬的該設備的實例。 虛擬設備系統(tǒng)初始包括：電梯虛擬、環(huán)境虛擬、空調虛擬、電路虛擬、水路虛擬、通信設備虛擬。 設備通信模塊是在TCP/IP的基礎上把虛擬設備的數(shù)據(jù)傳送到樓宇自動化平臺的。如果自定義添加設備的是需要按照以下的規(guī)則制定： 虛擬設備已進程的形式存在，并以日志的形式寫入一個文件。 文件的格式內(nèi)容如下：20160126 16:14: [elevator] [001] [RUNING] 10001 10011所有的字段以\t 分隔，第一個字段為時間、然后是設備類型、設備編號、設備內(nèi)容內(nèi)容標示、數(shù)據(jù)內(nèi)容。虛擬設備上報數(shù)據(jù)的流程如圖： 虛擬設備上報數(shù)據(jù)的流程運行各個系統(tǒng)模塊。點擊“ ”標志，如圖。 Simulink界面如果結果不是很滿意調整各模塊參數(shù)以及仿真時間直至達到穩(wěn)定結果。點擊scope觀察仿真實時的圖形。虛擬環(huán)境：方式為采集得到一天內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。然后將其作為日志文件格式存起來，然后使用設備檢測讀取文件，更新為當前數(shù)據(jù)時間并按照采樣的頻率輸入。虛擬電梯：提供了一個程序進行模擬。虛擬電梯設備的工作流程如圖： 虛擬電梯設備的工作流程在仿真電梯運行時，首先虛擬場景設備虛擬出樓宇的人員進出情況，并將其上報到樓宇自動化仿真平臺，平臺將數(shù)據(jù)發(fā)送到電梯設備控制進程，電梯控制進程將數(shù)據(jù)發(fā)送到虛擬電梯設備中，例如5人從1樓上電梯，3人到10層，2人到12層的數(shù)據(jù)。虛擬電梯設備接收到這樣的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行相應處理，例如1號電梯響應該數(shù)據(jù)，從目前閑置在5層下行到1層，并載入人員到分別的樓層。此時會輸出相應的數(shù)據(jù)到設備日志文件中，電梯設備控制進程得到數(shù)據(jù)并上報到樓宇自動化仿真平臺。其他的設備運行與上報數(shù)據(jù)類似。 自動化仿真平臺包括內(nèi)容：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、各個自動化子系統(tǒng)模擬（包括給排水系統(tǒng)監(jiān)控、暖通空調系統(tǒng)的監(jiān)控、供配電與照明系統(tǒng)監(jiān)控、電視監(jiān)控系統(tǒng)、火災報警與消防聯(lián)動控制、電梯運行管制、防盜報警系統(tǒng)、出入口控制及門禁系統(tǒng)、安保人員巡查系統(tǒng)等）、自定義子系統(tǒng)模塊、事件處理模塊、配置模塊、監(jiān)控模塊。樓宇自動化仿真子系統(tǒng)類似一個真實的樓宇自動化控制系統(tǒng)，接收者設備的數(shù)據(jù)，并作出控制。并可以響應突發(fā)的事件，并針對事件對設備進行控制。設備管控流程樓宇自動化仿真子系統(tǒng)設備管控流程如圖： 樓宇自動化仿真子系統(tǒng)設備管控流程圖中以電梯運行控制模擬系統(tǒng)為例，其他的子系統(tǒng)為處理過程類似。 模擬事件處理流程樓宇自動化系統(tǒng)對于事件有智能化處理，仿真平臺也提供了一個可以自定義事件，并可以人為的觸發(fā)事件，來看仿真系統(tǒng)是如何處理事件。事件的模擬處理流程如圖： 事件的模擬處理流程由模擬事件模塊觸發(fā)事件，事件處理模塊接收到事件之后，做事件第一步分析處理，然后按照各個子系統(tǒng)注冊的事件進行事件的派發(fā)。各個子系統(tǒng)接收到事件后并做響應的事件處理。并根據(jù)事件處理的結果是否給設備發(fā)送控制指令，設備接收到控制指令后執(zhí)行，并將結果反饋到各個子系統(tǒng)中。子系統(tǒng)將事件的處理結果發(fā)送到事件處理模塊。例如斷電的事件，電梯需要處理斷電的事件，電梯運行控制接收到斷電的事件，做響應的處理。仿真平臺監(jiān)控分析：主要實現(xiàn)了接收到仿真平臺的一些數(shù)據(jù)，并針對一些數(shù)據(jù)進行展示。以便改良樓宇自動化系統(tǒng)的相應的策略。仿真平臺配置管理：主要實現(xiàn)了平臺的一些配置，例如設備類型的維護、事件的維護等。在基于Simulink仿真項目中，顯示與數(shù)據(jù)采集以及仿真數(shù)據(jù)的事后分析與管理等功能可以更好的完成系統(tǒng)仿真。不同系統(tǒng)的仿真時間設置有所不同，保證了在實際應用時很好的實時性和穩(wěn)定性。在基于Simulink以及eclipse仿真項目中，模型解算、數(shù)據(jù)共享與運行顯示以及仿真數(shù)據(jù)分析等功能都很好地完成了。在實際應用中，系統(tǒng)各方面的功能和良好的性能指標得到了很好的評價，可以奠定了扎實的基礎，以便未來更廣泛的應用系統(tǒng)。使用自動或手動手段來運行或測定某個系統(tǒng)的過程稱之為虛擬平臺測試，檢驗它是否滿足標準的條件是他的目的所在。前幾章介紹的基于Simulnik構建實時的各項技術、實現(xiàn)系統(tǒng)的可行性、準確性及高效性，本章做了必要的驗證。本章將對虛擬設備、虛擬平臺、虛擬環(huán)境進行嚴格的測試，并且分析其在實際項目中的應用情況。測試與應用表明: 基于Simulnik以及eclipse構建仿真系統(tǒng)，他的各項技術、方法可行性高?；赟imulink和eclipse的仿真平臺，不僅使用方便、運行穩(wěn)定、性能可靠，而且可有效支持樓宇自動化仿真應用的開發(fā)和運行。第六章 總結 樓宇自動化實踐教學一般是在實驗室內(nèi)完成，在實驗室內(nèi)有相應的系統(tǒng)模擬設備，通過實際操作掌握一些實際操作。這種實驗實訓，在某種程度上一定的積極作用，不過凡事都有兩面性，他也存在一些不足。第一，學生僅根據(jù)實驗室設備學習，缺少創(chuàng)新性。第二，實驗效果不理想。第三，實驗室是并不是隨時開放的，實驗學時課時受限，設備有限，想要在有限的學時里把握夯實課堂內(nèi)容，對于學生而言是很難的。利用計算機平臺，在此平臺上虛擬實際的物理系統(tǒng)就是仿真。通過虛擬仿真可以補充不足的實驗，開發(fā)虛擬實驗是以仿真為基礎的。且空間、物質條件和時間不會限制到仿真實驗，可不受地域限制隨時進行，仿真在培養(yǎng)學生能力以及改革教學等方面都起到了非常重要的積極影響。將MAYLAB/SIMULINK以及其他的仿真軟件引入控制理論實驗實訓要以在現(xiàn)有傳統(tǒng)硬件實驗課程為基礎。參考文獻[1] [J].中國科技信息,2009,24:9596. 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