時間：2023-02-20 01:47:28
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇系統優化設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
前言
最近階段，測控技術在我國獲得飛速發展，涉及計量和測控系統開始在油田不同類型站庫的生產數據測量、參數檢測和生產過程控制等流程之中順利貫穿，對于油田生產科學合理性，有著關鍵性指導效用，即其實際運行狀況，將直接決定油田生產的安全平穩性之余，更可以避免不必要的資源配備和成本浪費狀況。特別是最近階段，經過智能儀表和計算機技術，以及許多先進計量和測控技術融入之后，油田生產的自動化開始獲得較為可觀的突破成就，為今后處理好油田生產事務，提供應有的技術保障。不過該類系統仍舊存在弊端，需要相關技術人員結合豐富實踐經驗進行持續優化改造。
1 當前我國油田站庫測控系統遺留的弊端問題
經過在油田站貫穿沿用高端計量和測控系統過后，某類層面上令現場生產管理工作變得愈加便利，同時更為合理地降低既有生產成本數量。不過，因為油田站庫計量和測控儀表在檢測和自動控制點搭配標準上不夠統一，加上現場操作人員難以緊跟計量和測控系統各類創新技術、產品的更新步伐，并提供富有針對性的維護方案，一時間令油田站庫測控系統局部或是完全停運狀況接連衍生，不單單直接限制了油田生產管理實效，同時更給現場一線操作控制人員帶來諸多不便，使得相關人員對于計量和測控系統在油田實際生產環節中操作輔助的重要和可靠性，產生更為深刻的質疑態度，經過上述不良因素廣泛交織，整體上令計量和測控系統在油田生產發展歷程中遭受諸多不良挑戰危機。在此類背景影響下，便需要相關工作人員不斷深入一線，調查相關油田內部計量和測控系統設計狀況，同時結合個人豐富的實踐經驗制定實施協調性地優化改進方案。
2 日后進行我國油田站庫系統優化設計的具體指導性建議
想要切實整改上述諸多消極狀況，就必須針對油田站庫測控系統進行持續性優化改造，其核心原則在于盡量降低改造投入和運行中消耗的成本費用，同時借助各類高端創新的優化調整技術，將系統運行效益提升至較為理想的等級層次之上。至于細化的優化設計建議性內容將具體如下所示：
2.1 站庫控制室測控系統設計方式的科學化革新
最近階段，尤其經過測控技術持續發展之后，涉及儀表測量和監控產品工作的可靠程度得以大幅度提升，所以在如今在一些新建或是老區改造項目之中，油田自動化系統改造的控制室，大多數會沿用計算機監控系統來將以往常規樣式的顯示儀表予以替換。截至至今，我國大多數油田采取的測控技術可以細化為工控機內置板卡、單點模塊、可編程邏輯控制器、小型集散控制系統等。經過反復實踐驗證，發現以上系統在運行過程中存在著以下優勢和弊端跡象：
首先，工控機內置板卡系統應用期限相對較早且價格比較便宜，可其本身不具備較為理想的抗干擾能力，容易造成故障位置點的集中狀況，最終令系統性可擴展性變得愈加困難。
其次，單點模塊系統將集中鎖定在PLC類，即可編程邏輯控制器。
再次，DCS，所謂的小型集散控制系統，是經過計算機終端、通信、CRT和控制技術自然交接融合的產物，本身具備控制性能良好、系統運作實效性高、軟件編程工序簡易等優勢條件。可在進行較為復雜的控制規律實現過程中，包括前饋、自適應、最優和非線性控制等，因為系統功能過于強大且價格過高，所以一時間令一些控制精度要求較高的企業在應用過程中遭受全面約束。
最后，PLC，即可編程邏輯控制器，可以被視為一類面向工業現場進行集中化控制的裝置，其優勢特征包括運作可靠性和實際抗干擾性能理想，軟件編程維護工作簡易等。如今新開發的可編程邏輯控制器，已經和以往單純落實開關量控制和PID調節等功能特性的PLC有著本質化差異，特別是經過模糊控制等學科日漸完善背景下，可編程邏輯控制器已然持續融入各類高端創新的技術要素，一時間令這部分控制器的操作功能變得更為強大。
結合以上狀況和有關油田站庫實際進行綜合化探討，當前某廠擁有50%以上的轉油站、聯合站控制室部分持續應用兩套監控系統，包括常規盤裝二次儀表和單純應用于計量工作的微機系統。在此類環境影響下，油田站庫測控系統內部的空間室將遺留空間范圍過小、盤柜數量繁多且后接線繁瑣冗雜、檢修通道狹窄等諸多不安狀況，再經過長久遺留下的電氣部件老化和盤面布置紊亂等問題交織化作用，使得現場系統維護控制難度節節攀升，同步狀況下更令現場維護工作人員實際工作量和維修費用同步增長。
2.2 計量和測控系統全新設計規范細則的妥善化貫徹
自從我國制定實施油田地面工程站庫自控設計規定之后，涉及油田不同類型站庫、生產環節設備自控點設置、自控設備選型等方面都相繼提出全新的規范訴求。經過持續性應用過后，對于不同類型站庫計量和測控系統的應用配備，明顯提供較為理想的規范效用，保證日后系統運行能夠有據可依。不過這部分規范細則中仍舊存在一些不符合實際的問題，要求相關設計主體結合實際生產狀況進行相關檢測儀表配備，保證日后計量和測控系統設計規定的合理執行結果。
第一，生產參數監測點的重復配置，對于加熱裝置來講，加熱段和出口溫度差距過小，同時加熱段溫度通常會裝設在加熱爐頂部，維修維護難度同步加大不說，更令一些未曾得到及時維護保養的設備產生嚴重損壞跡象。日后富有建設意義的整改方式，就是盡快選取沿用出口溫度作為遠傳監測點。
第二，某些生產參數監測點配置不夠科學妥善，包括外輸、自耗氣的流量檢測儀表等，如今通常沿用智能型流量計，將流量、壓力和溫度傳感器功能融合為一體，而沿用雙檢測工藝的儀表，在遠傳到微機之時已經包含壓力和溫度信號并且可以直接進行補償運算，因此不需要將外置壓力和溫度信號重復性進行遠傳配置。
依照上述內容闡述，唯獨將一切實際因素考慮進去，衍生出一類迎合現代計量和測控技術配備訴求的規范，才能夠針對油田不同類型計量和測控系統進行標準化運作維護，避免繁瑣工序流程基礎上，令系統不斷適應油田實際生產需求，進一步落實投入最小且后期效益最大的目標。
3 結束語
綜上所述，計量和測控系統在油田生產開發過程中發揮著不可小覷的指導功效，不過一旦設計方案不盡完善，系統必然運行得不夠穩定，加上儀表使用不夠科學合理，都必然會給實際生產活動造成諸多約束，最終削弱系統本身應有的效用。所以，日后相關工作人員在進行油田站庫測控系統優化改進過程中，有必要將投資節約、人工勞動強度降低、系統運行穩定性等需求全方位考慮進去，同時結合個人實踐經驗和最新技術實時探索出全新的運行控制路徑。相信長此以往，必將能夠為我國油田開發事業可持續運營發展，提供不竭的支持引導動力。
參考文獻
[1]李紅艷.油田聯合站集散控制系統的應用和研究[D].西南石油大學，2010.
關鍵詞：生產系統；礦井開采；生產系統；優化設計
鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司超化煤礦到2016年，采掘活動全部延深至深部水平，巷道支護投入加大，瓦斯治理、防治水工程量增加，所需投入人力和資金將超過鄭州煤炭工業（集團）有限責任公司規定，受煤炭市場影響，礦井生產經營狀況將出現下滑。礦井開采后期煤炭資源如何合理開采已成為礦井面臨的主要問題，因此，超化煤礦需要調整礦井后期生產系統，使剩余煤炭資源安全、合理開采出來。
1礦井概況
超化井田位于河南省新密市煤田西南部，開采上限標高+60m，下限標高-900m。該區主要可采煤層為二疊系山西組二1煤，煤層平均厚度9.07m，屬低灰、低硫貧廋煤。二1煤可采儲量為1430.8萬t，服務年限10a。礦井水文地質條件復雜，正常涌水量869m3/h，最大涌水量為1112m3/h。礦井為煤與瓦斯突出礦井，始突表高-208m，礦井瓦斯絕對涌出量18.60m3/min，相對瓦斯涌出量4.63m3/t。二1煤煤塵爆炸指數17.58%，為有煤塵爆炸危險性煤，自然發火等級為Ⅲ類，屬不易自燃煤層。
2礦井現有生產系統
超化煤礦現有生產系統為：主立井擔負提煤任務；副立井擔負進風、人員物料升降等任務；西風井擔負進風任務；東風井、31風井擔負回風任務；-100m和-300m水平排水陣地均為一級排水系統，均能夠滿足礦井排水要求；供電系統利用地面35kV變電站和井底車場附近中央變電所向各使用地點供電；原煤在主副立井工業廣場內進行篩分、儲存和鐵路運輸。礦井利用現有系統進行開采，無需增加投資。到2015年底，其他區域基本采完只能開采深部31采區，礦井生產規模維持在150萬t/a左右。
3現有系統存在問題
①深部二1煤內在灰分高，發熱量低，不符合國家供給側結構改革相關政策；②礦井為突出礦井，人員較多，生產成本居高不下，導致礦井2015-2021年礦井回收煤柱前，礦井生產經營較困難；③深部區域瓦斯含量大，水文地質條件復雜，如果僅開采深部資源，將導致瓦斯抽采、巷道掘進、煤炭回采等作業場所過度集中于一個采區，不利于安全管理。
4礦井生產系統優化設計的提出
根據礦井資源儲量分布情況，超化井田的優勢資源（約860萬t）主要集中在主副立井保護煤柱內，煤層厚度3.25～15.10m，平均厚度8m。根據井下實際采樣，該區域內煤層灰分較低，煤質相對較好。如果對礦井生產系統進行優化，使淺部優勢資源與深部資源同時回采，將能夠大幅度提高礦井原煤發熱量，使兩個區域的瓦斯抽采、巷道掘進、煤炭回采等作業活動交替進行。即礦井在深部區域和淺部區域分別布置一個工作面，其中一個正常回采，一個進行瓦斯抽采，避免出現入井人員全部集中于一個區域的現象，提高礦井安全保障程度［1］。本次生產系統優化要重點考慮以下問題：①優化設計要與礦井現狀不矛盾，不影響礦井正常生產經營活動；②目前煤炭市場下，要最大程度壓縮投資，認真進行投資分析，確保經濟效益最優；③系統優化前后的生產銜接要順暢；④地面生產系統位置變化后，環保、煤炭外運等問題要妥善解決。綜上所述，超化煤礦生產系統優化設計將現有主、副立井報廢，改造現有西風井（兩條斜井井筒）為主副、斜井，擔負礦井的提升任務及兼作進風井；井下調整礦井運輸、通風、提升、供電等系統；原主、副立井工業場地建筑及設施隨著開采進度，逐次搬遷至主、副斜井新工業場地。
4.1井下生產系統優化
改造后的主斜井斜長879m，鋪設帶寬1200mm的膠帶輸送機，并安裝架空乘人裝置，主要擔負礦井的提煤、上下人員及進風任務；副斜井斜長890m，安裝2JK-3.0×1.5/20型單繩纏繞式雙滾筒提升機，主要擔負礦井的提矸、運料、運設備等輔助提升任務并兼作進風井及安全出口。在-205m以淺新增集中軌道下山和集中皮帶下山，擔負22采區和深部31采區的運輸、進風、運送人員等任務。排水系統利用-300m水平排水系統，泵房配備8臺MD500-57×11型多級離心泵，4用3備1檢修，水倉容積9060m3，能夠滿足《煤礦安全規程》要求。通風系統仍利用現有的東風井和31風井。供電系統利用在主副斜井工業廣場新建的35kV變電站和井下中央變電所向各作業場所供電。
4.2地面生產系統優化
在主、副斜井工業廣場，合理利用現有建筑物作為調度樓、行政樓、生產樓、區隊值班樓、救護隊值班樓和燈房浴室等行政輔助設施以及機修車間、供應倉庫、物資超市等輔助生產廠房；新建主副斜井井口房、提升機房、35kV變電站、空壓機房、篩分系統及儲煤場，原煤仍采用鐵路外運。
4.3礦井生產系統優化工期及投資
礦井生產系統優化礦建工程為擴砌主副斜井，掘進22采區皮帶下山和軌道下山；土建工程為在主副斜井工業廣場新建篩選樓、皮帶走廊、儲煤場及防風抑塵網等項目，生產系統優化調整工期2a，期間不影響礦井其他區域正常生產，項目總投資20126.48萬元。根據國家煤炭產業政策將礦井生產能力由180萬t/a下降到150萬t/a，服務年限10a。
5礦井生產系統優化方案比較
5.1原生產系統的優缺點
5.1.1優點。①維持目前開拓開采，不再對礦井做生產系統優化，減少了基建投資；②維持目前開采方式，各生產系統不用變化。5.1.2缺點。①深部二1煤內在灰分高，發熱量低，導致二1煤售價低；②礦井為突出礦井，人員較多，生產成本居高不下，導致礦井2015-2021年礦井回收煤柱前，礦井生產經營困難，年均虧損2.1億元；③井下各類抽、掘、采等作業場所集中于一個采區，人員過度集中。
5.2優化后生產系統的優缺點
5.2.1優點。①提前淺部優勢資源，使之與深部煤配采，降低煤的灰分，提高煤的發熱量，煤的售價增高，效益好轉；②生產系統優化后，礦井生產能力穩定，投資回收期5.33a，年均稅后利潤3277.09萬元；③將抽、掘、采作業場所和下井人員在兩區域間合理調配，利于安全管理。5.2.2缺點。①礦井生產系統優化要增加基建投資；②主副斜井工業場地現有占地面積小，地面各場所緊湊；③工業場地變化后要嚴格落實環境保護相關規定。綜合考慮，原有生產系統維持開采方式不變，但礦井經營困難，且不符合國家供給側結構改造政策要求，因此確定對礦井開采后期生產系統進行優化。
6礦井生產系統優化后盈虧分析
按照計算期第5年數據分析計算，盈虧平衡點為：生產能力利用率（BEP）=年固定總成本/（年銷售收入-年可變成本-銷售稅金及附加）×100%=15570/（42300-16902-1091）×100%=64.05%。該項目達到生產能力的64.05%，即礦井生產能力達到117.65萬t/a，企業就可保本，這說明超化煤礦生產系統優化項目風險較小。
7結語
技術人員對突出礦井開采后期的生產系統進行了合理優化，達到了改善礦井生產經營狀況的目的，開采出了優質煤炭，符合國家目前煤炭產業政策。優化礦井后期生產系統時，要協調考慮設計方案對正常生產的影響、對礦區環境的影響，并對項目的經濟效益分析要全面、可靠。
參考文獻：
1建立混凝土泵車臂架系統有限元模型
1．1建立混凝土泵車臂架系統幾何模型混凝土泵車臂架系統是混凝土泵車的重要組成部分，由多節臂架、連桿、油缸和折疊式的平面連桿機構等結構組成，可在一定范圍內輸送混凝土料，且具有回轉、伸縮和折疊等功能。本文采用Pro/E軟件對臂架各零部件進行了建模，并完成裝配，臂架系統幾何模型如圖1所示。采用Pro/MECHANINCA的AUTOGEM模塊分別對轉臺、變幅油缸、連桿、各節臂架進行網格劃分，劃分結果如圖2、圖3、圖4和圖5所示。1．2載荷種類混凝土泵車臂架系統承受的載荷包括其自身的重力和混凝土的重力與混凝土流動引起的動載。此外，還有一些附加載荷，比如風載和端部牽引力等。其中，臂架和輸送管等結構的自重是混凝土泵車承受的主要載荷，它包括各節臂、變幅油缸、連桿機構、混凝土輸送管、混凝土輸送管支撐架、連接銷釘和末端軟管等結構件的總重量G．臂架的工作載荷包括:輸送管和末端軟管里混凝土的質量。端部牽引力:泵車作業布料時，需要工人牽引臂架末端的橡膠軟管進行澆筑，端部牽引力就是工人牽引軟管時引起的側向拉力，在設計時一般取Fs=300N．風載:在臂架工作時，有時會受到側向風的作用而產生風載。回轉慣性力:臂架系統繞轉臺開始轉動時或臂架系統在旋轉過程中突然制動時，臂架會產生慣性力，我們將這種慣性力叫做回轉慣性力［10］。1．3臂架系統的有限元分析本文選取臂架的最不利工況(所有臂架均展開且處于水平狀態)進行分析。臂架結構由進口高強度鋼WELDOX900E焊接而成，材料的性能如表1所示。1．4有限元分析結果利用Pro/MECHANINCA對臂架系統進行了分析，各節臂架的最大應力如表2所示。由表2可知，五節臂架中所受應力最大的是臂架1．根據材料屬性可知，臂架的最大屈服強度為900MPa，而臂架1所受的最大應力值遠遠小于材料的屈服強度。綜上所述，五節臂架結構都存在著很大的優化空間。由圖6可知，臂架1的最大應力處位于臂架1與臂架2相連接的銷孔處，且最大應力值為523．62MPa．由圖7可知，臂架2的最大應力出現在臂架2與臂架3的連接銷釘孔處，且最大應力值為285．32MPa．由圖8可知，臂架3的最大應力出現在靠近上蓋板的側板處，大小為249．19MPa．由圖9可知，臂架4的最大應力出現在臂架4前段下蓋板拐彎處，大小為75．69MPa.由圖10可知，臂架5的最大應力出現在臂架5與臂架4的連接銷釘孔處，大小為69．54MPa．
2臂架結構優化設計
2．1臂架結構優化模型2．1．1設計變量首先，從臂架系統的所有參數中選擇出20組數據作為優化設計的設計變量，設計變量的初值如表3所示。其次，使用靈敏度分析法對這20組數據進行分析計算，從而篩選出對臂架系統的總質量影響最大的幾組數據出來，從而更好的對臂架系統進行優化設計，20組設計變量的靈敏度計算值如下表4所示。通過對表4數據的分析比較，我們很容易得出靈敏度值最大的10組數據，這10組數據的靈敏度計算值分析如圖11所示。最后，重新為這10組設計變量進行排序，并給他們設定優化的上下限，如表5所示。2．1．2約束條件(1)根據實際結構尺寸，在不發生干涉的前提下確定各個設計變量的范圍。(2)臂架折疊后各變幅油缸的長度Umin應當包含去油缸的行程(Umax-Umin)，應滿足:Umin≥(Umax-Umin)(1)(3)所考慮的多個工況中，各油缸軸向力均不能大于優化前的力［4-7］。2．1．3目標函數以泵車臂架質量為優化目標，如下式所示:minm(x)=ρV(x1，x2，…，xn)(2)式中:ρ———臂架密度;xi———設計變量。2．1．4優化結果利用Pro/MECHANINCA中的優化設計，對表5數據進行優化分析。
3結論
(1)結構原始總質量是11810．53kg，通過優化臂架結構的總質量降低了10%，提高了泵車制造企業的經濟效益。(2)使用Pro/E軟件對臂架系統進行分析，也給研發人員提供了一種新的思路，因為大多數只是使用Pro/E作為一種建模軟件。(3)基于Pro/E軟件對臂架系統進行了建模、有限元分析和優化設計的一體分析，最大可能地減少了建模軟件和分析軟件之間數據文件的銜接，實現了數據在不同階段傳遞的無縫連接，提高了分析結果的準確度。
作者：陳貫祥 李捷 郭潤坤 王富民 單位：太原科技大學機械工程學院
1.1對地下排水工程的重視欠缺,設計缺乏宏觀整體規劃
長期以來城市建設注重地面工程而忽視了地下排水工程的系統設計與規劃。在城市規劃初期應將市政排水系統設計作為一個獨立的系統去規劃與設計,并配備足夠的資源才能保證在特殊情況下城市的應急排水能夠高效和有序的進行。而目前諸多城市的做法往往只是在道路系統設計中考慮地下排水和地表排水,且片區的排水設計無相關性,當放到城市一個整體中時,排水缺陷問題就會暴露。
1.2行業相關標準不健全
目前,城市道路排水系統上下游管道直徑參數取值不當,在城市化進程加快的今天,如今的城市排水能效受到諸多因素的影響,有氣候的因素,有經濟發展不平衡因素和道路工程自身因素等,如今的市政排水設計標準沒有能夠適應現在的城市路面系統,排水管網直徑參數或大或小,排水專用管道與市政其他管道的管線讓線沖突與高程出現誤差,造成排水性能的降低都是規范要具體規定和嚴格實施的具體內容。
1.3排水設計無分層設計,混合排流現象造成排水負擔
城市排水來源有天然雨水和城市生活污水,而目前城市排水系統一般都是污水與雨水混合排水,這會給排水管道造成過重的排水負擔。在發生特大降水時,這種負擔將會轉變為排水壓力,使得降水無法排離城市路面,造成道路大面積或者片區大面積積水,行車在比較低的地段時候由于積水較厚將會淹沒行車和行人,同樣的現象在北京洪災中出現過。
1.4排水系統設計思維固化,排水渠道單一
城市排水思路固化的表現是將積水排到地面下或者排出去,而如果能合理循環利用降水可以緩解城市排水管網的排水壓力,并且給需要水的地方供水,不需要水的地方排水,這就是雨水排水循環系統的工作原理。目前排水循環系統不僅體現在城市排水設計中,也存在于市政建筑排水設計中,如現在建筑中水回用技術將生活污水和自然用水循環,一方面可以節約用水,一方面可以緩解市政排水負擔。
1.5排水應急措施不當,信息預測不準確
現在是互聯網時代,對一些市政應急措施的預測應及時、有效、快捷、方便。如在一些降水多發城市和社區應分區進行降水的實現預測,在城市建設和規劃初期就可以確定該片區的排水能力和應采取的排水措施,這將得益于如今高速發展的互聯網技術和計算機技術,從目前情況來看,由于多數城市對市政排水系統設計的不夠重視,很難在計算機技術和信息技術方面采取有效的控制和預測方案,在排水管網的設計與規劃、運行、調度、后期維護管理環節存在諸多弊端。
2世界著名城市排水系統優化設計案例
日本是臺風多發國家,東京地下排水系統設計就是為了避免城市遭受臺風和雨水的寢室而設計和修建的。東京地下排水系統92年開工,06年竣工,歷時14年工程堪稱世界最先進的地下排水系統。其排水標準5～10年一遇,地下開挖一系列的混凝土立坑,極大提高了雨水的蓄存能力,東京地下排水系統的河道深度高達60m。東京設有降雨信息系統,通過對雨水的數據的收集與統計,合理進行排水調度。古羅馬下水道建設2500年至今仍在使用,渠道系統巖石砌筑,將暴雨造成的河流從羅馬城排除,渠道系統最大達3×4m的截面尺寸,從古羅馬城廣場直通臺伯河。巴黎的下水道設置了地面上的標路牌,因此可以看出巴黎對地下排水工程的重視程度。巴黎降水頻繁,但據報道并沒有出現城市因降水而導致的交通堵塞和積水現象。巴黎下水道處于地面以下50m,水道縱橫交織,總廠2347km,規模遠超巴黎地鐵,因此足以可見排水的速度與能效。
3市政排水系統優化設計對策
3.1平面管網優化設計
已定平面管徑與埋深的確定優化方法分為直接與間接優化。直接優化是指對各種參數的調節與對比來求得最優化的解決方案。間接優化是指建立數學模型,選擇最優化的管徑與埋深組合方案。如常用的遺傳算法、線性與非線性規劃法、動態規劃法。管線的優化設計要遵循滿足排水功能和效能的前提下,使排水的工程量小。管線的布置和管網優化設計的重要部分。布線原則如下。(1)排水的干管和支管盡量直線型布局不要有彎曲現象。(2)布線利用地形與地勢的因素,結合污水廠的設置和重力系統將污水排出。(3)合理的管線埋深(4)管線的長度最優化與挖方的最優化可采用動態優化的方法進行最優方案的選擇。例如排水線的引入。(5)管線平面布置方案也可以采取不同管段坡度、管道長度、挖方量三種權重計算,最后根據平面布置方案選擇合理的管徑和埋深,造價成本的控制也是此過程中需要注意的。
3.2管道設計的優化
排水管道的設計可以采用德國對青島地下排水管道的造型,蛋形型管材截面形似鴨蛋,設計上寬下窄,排水管道順暢,污水無法積存與管內,管道的上部分是水泥,下半部分是水泥上貼了層瓷瓦,可以起到防腐蝕的效果。排水管道設置反水閥,被水沖刷了的贓物只能進入水斗,而不會進入排水管道,不會造成管道堵塞,贓物也便于清理,反水閥同時也可以避免管道臭氣散發到空氣中。
3.3排水系統設計與計算機信息系統的結合
在市政排水設計中,為了發揮排水的效能,應結合計算機信息技術來改善排水的各個環節。如設置降雨信息系統,收集城市雨水和降雨頻次數據,以便于各片區排水調度。利用信息系統的預測與統計的結果,在一些容易發生積水和浸水的路面和片區設置雨水調整池。
3.4城市排水與市政基礎建設
提高行業標準以便于采取比較恰當的事前和事中處理。在城市市政建設中,地下工程的排水可以設置雨水蓄存措施,如在地下開挖混凝土立坑,同時在下水道內設置高馬力水泵,提高疏通地下水的能力。城市路面工程的鋪裝設計中,采用透水性能強的路面鋪裝層,可以加強雨水的地下滲透能力,分擔排水管道的排水壓力,減少地表徑流,還可以大大補充表層地下水資源。排水基礎設計應考慮修建地下暗渠和地上明渠。并定期和不定期對城市大小河道進行梳理和整治。
3.5排水系統的后期修養與維護
法國巴黎下水道設計中,排水道兩旁設置寬約1m的供檢修人員通行的便道。維修人員可以定期對下水道的排水泵房、排水管道和其他排水設施的修理和圍護,保證排水工作能順利進行。對市政排水系統的維護人員應該進行定期和不定期的技術培訓,使他們能夠及時掌握世界排水優秀工程中的新經驗、新做法、新的維護手段。這對保證城市道路和地下排水工程的順暢進行提供了更好的保障。
4結語
隨著電力體制的不斷深化改革，電網規模的不斷擴大，對于電力運行技術也提出了更高的要求，電力系統自動化、智能化、網絡化成主流趨勢。電力調度自動化系統是整個電網的核心部分，指在電力系統運行過程中，實時監控系統的運行狀態及運行參數，以實現控制的最優化并合理調整方案。為保障電網的安全穩定運行，電力調度自動化系統發揮著重要的作用，為滿足電網運行需求，電力調度自動化系統也在進行不斷優化調整。
1.電力調度自動化系統及其應用優勢
在滿足當前國際與工業標準的基礎上，是基于成熟的計算機網絡信息技術及通信手段發展而成的電，存儲等，為保證電力系統的安全穩定運行提供技術支持。系統中，重要節點上采用雙機備用模式，其中某臺計算機出現問題，該機上的所有數據都會平穩自動過渡到另外一臺正常工作的計算機服務器上，使系統在出現問題時仍可以不影響整個電網的運行，從而確保了系統運行的穩定性。與此同時，系統還具備完善的權限管理功能，能有效平穩的對系統故障進行處理，且不會影響其它節點運行。作為系統的核心部分，調度主站擔負著重要的職責，一方面要對電網運行狀態進行實時監控與分析，從整體上實現系統自動化監視與控制;另一方面根據監測分析結果，提供準確的電力系統運行的數據信息，以及時發現電力系統運行中存在的異常情況，根據所采集到的數據資料，制定有效的方案，保證電網調度的有效性。
2.電力調度自動化系統設計
2.1系統結構。調度自動化系統主要由二部分構成，即分為數據管理層、能量管理層，其運行方式可分為實時態和研究態兩種。具體情況如下：1)數據管理層：收集系統運行時的實時數據，達到對運行系統的監控。并對獲取的測量數據進行反饋，便于SCADA顯示系統下一步工作。通過利用和分析SCADA系統中的實時數據，獲取電力系統的運行狀況，通過動態防御、預警進行有效控制，提高電力調度自動化系統的自我恢復、事故分辨以及故障處理等能力，以此保證系統經濟、安全的運行。2)能量管理層：其主要是針對發電控制，為保證系統的經濟運行，通過合理調整和控制運行系統頻率、時差等，實現系統優化。
2.2系統軟硬件平臺設計。1)硬件平臺：包括服務器、PC及基于CISC芯片的各種硬件等。選擇系統硬件平臺時，要在滿足系統設計各功能基礎上，兼顧實時性、先進性、安全性、可靠性等原則及要求。2)操作系統：較為常用的主要為Solaris10或者AIX操作系統。3)網絡環境：遵循ISOOSI七層網絡參考模型的TCP/IP。4)數據庫：一般采用Oracle數據庫。5)開發語言：包括C、C++和Java等。
2.3系統優化設計。隨著計算機信息技術的發展，電力調度自動化系統逐步實現“三遙”(即遙測、遙信、遙控)狀態，但對于系統硬件及運行參數的實時監測還未能完全實現，這就給電力系統運行留下隱患。針對此問題，開發新的系統參數檢測系統軟件并運用于其中，該軟件對系統硬件及參數進行實時監控，采集、處理、梳理，并且制定與輸入各種規約，實現各種控制命令的接收和處理，大大提升了系統運行安全性。1)設備狀態在線監測。利用軟件對系統硬件及參數進行監控時，可為每項參數設定相應閾值，當運行參數超出這一值時發出警報信號。當報警信息出現時，將彈出報警窗口并發出報警聲音/信號，直至被系統或工作人員確定為止。對于每次報警信息要打印輸出，存儲到系統實時數據庫中。2)監測數據的輸出與顯示3)由于其支持標準的網絡連接，具有擴展接口功能，可以在檢測系統讀取設備狀態數據后，將數據寫入系統之中，包括設備狀態及服務器狀態等數據，并與節點信息擴展表作對應關系。當系統添加了新的硬件設備，只需將新設備名稱錄入到節點信息擴展表中，以實現對新設備運行狀態監測及數據存儲。監控數據的實時顯示功能，也是系統最重要的功能之一。當系統接收到監測軟件獲取的各項數據后，會在監控畫面中顯示這些數據，監控數據實時顯示功能讓調度員可以直接了解每臺服務器運行狀態，給系統管理和維護提供了很好的數據支撐。在線監測在調度自動化系統發展應用，使得系統各項功能得到完善，在采集數據和分析處理信息方面的完善，給電力行業提供正確的數據支持，為之發展發展提供更好、更全面的服務，保障電企可持續發展。其中，歷史負荷曲線能夠直觀的讓工作人員了解到電力電量是否平衡和運行方式是否安全，以此判斷調度運行是否正常。此外，通過歷史曲線還能查看指定時段的系統運行狀態，根據歷史曲線值大小及波動范圍，對系統狀態進行多時段對比，判斷其運行正常與否，能及時發現與處理系統故障，有助于提高系統運行的安全性與穩定性。4)實時安全監控。調度自動化系統對變電站運行參數行實時監控，并根據監控得出的數據進行量化分析，最終計算出變電站穩定運行裕度，為調度員判斷變電站運行態勢奠定數據基礎。在線監測軟件還能對機房溫度、濕度、煙霧、噪聲、空氣潔凈度及供電電壓電流等各項參數的遠（近）程監測。并根據變電站設備運行情況，可以有效判斷出機房當前的相對濕度、溫度及運行噪音等，以此判斷設備運行狀態是否穩定。若上述因素發生異常，軟件會向系統發出警報信號，直至被系統或工作人員確定為止。一般來說，設備穩定運行時對機房要求為：機房相對濕度保持在85%以下，溫度控制在25℃以下。自動化在線監測軟件的應用，對于提高系統運行的安全性與可靠性具有重要意義，它填補了原有系統在硬件參數監控上的空白，有效實現了系統對系統硬件及運行參數的實時監控。
2.4系統的特色應用。1)電子化值班。電子化值班，是指利用手機短信服務實時獲取電網運行數據的一項功能，電子化值班的運用，使得工作人員的工作減少，基本上實現運行人元和自動化人員移動化辦公。在調度機房中配置一臺手機設備，經授權客戶可了解和查看電量、總加等實時數據，當電網發生異常或故障時，也能在第一時間將該信息發送至負責人的手機上，以便及時采取有效措施進行處理。2)豐富的電力應用軟件包。在系統分層軟件構建設計中，采用面向對象的編程技術及相關技術，構建統一的應用平臺，使SCADA、PAS、DTS(調度員培訓仿真系統)、OPT(智能操作票管理系統)、VQC等應用能實現無縫繼承，從而大大提升系統擴展性及穩定性;基于面向對象編程技術，使系統呈現構件化與模塊化，大幅減少系統中的公共代碼，有效提高系統運行效率。
3.結束語
關鍵詞： 中學物理教學 作業系統設計 科學原則
一、目前中學物理作業情況分析
教師布置作業總是全班一致，而忽視了學生之間實際存在的個體差異；作業的“無設計”現象突出，作業模式單一、內容同一，缺乏層次，讓全班甚至全年級學生做相同的作業。這些囿于書本、拘泥算練、不加系統設計的作業，一方面不能充分考慮學生的學習意愿與個體需要，另一方面也不適合學生個體的發展，大大禁錮了學生的活動空間，限制了學生的知識視野，制約了學生思維的發展，影響了學生物理整體素質的提高。另外，作業設計的系統性較差，對學生在高中三年各個年級段的目標實現的把握、能力遞增層次、程度、側重點的研究較少，作業的量和內容設計帶隨意性。所以，學生普遍感到物理學習，花時間多，效果差。
二、作業系統設計的必要性
“為了每一位學生的全面發展”是《課程標準》的核心理念。《課程標準》和多元智力理論都承認學生存在個體差異，為滿足不同學生學習的需要，作業應因人而異，讓作業成為學生自己的作業，即以人為本的作業。如開辦“作業超市”，針對不同能力的學生布置不同的作業，增加作業的層次性，既關注后進生和中等生，又關注優等生，讓每個學生都體驗到成功的喜悅，從而使學生的積極性得到保護，個性得到張揚，不同學生的物理能力都得到發展。作業是課程動態的生長性延伸，是教師和學生之間、學校和家庭之間的一座橋梁，它的優化設計，可以最大限度地拓展學生的學習空間，豐富學生的課余生活，發展學生的多元智力，真正體現“以學生為主”的理念，促進全體學生全面發展。
三、遵循科學原則，系統設計作業
1.基礎性與普遍性相結合
系統設計物理作業要體現課堂教學達到的課標要求，學生通過作業進一步鞏固知識，使不同學生的思維能力得到共同發展。對學習難度較大的內容，教師不能急于求成，應合理分解難點，科學安排練習，逐步突破。具有代表性、典型性、關鍵性的作業不要認為每個學生做過就過關，而要有目的、有計劃地安排一定的反復性作業，才能保證所有的學生獲得牢固的知識和熟練的技能。
2.目標性與針對性相結合
作業是中學物理教學的重要環節。而事實上，面對著一個個在原有基礎、學習能力、基本技能水平，心理發展水平，以及學習習慣不同的鮮活個體，針對教材實際、學生實際，教師需進一步加強對作業的“個性化”設計，使其具有目標性和針對性，以適應不同學生的要求。不搞一刀切，給學生一個自主選擇協調發展的空間，讓學困生鞏固基礎知識，中等生強化基本技能，優秀生優化知識結構。
3.層次性與整體性相結合
為了使學生樂于作業并做有所得，在設置課后作業時，改變以往硬性規定、呆板單一的做法，將作業分為“必做作業”和“超市作業”。“必做作業”一般為基礎題，主要用于基礎知識和基本技能的訓練，一般每個同學都能基本完成，所以要求每個同學完成；“超市作業”則是課堂相關知識的拓展延伸題或創新題，學生視自己的實際量力而為，自由選擇是否完成或者完成多少。實踐證明，學生對這種“個性化作業”非常感興趣，樂此不疲。從課標要求的整體出發，在設計作業時，既要關注一節課作業設計對本節課教學任務的整體性目標要求的適合程度，又要關注作業對學科教學任務的整體性目標的實現程度。作業內容要適當、適量、適時，并符合學生的認知規律。
4.自主性與合作性相結合
自主學習與合作學習是我國新基礎教育課程改革所弘揚的核心理念之一。作業設計要充分體現新課程理念，把握學生學習能力培養的內涵，理解并能夠較好創設豐富多彩而又富有啟發意義的作業問題情境。這樣，作業設計才能更好地滿足對學生學習自主性尊重的一面，促進學生合作學習的開展，進而實現自主性和合作性的有機結合。因此，在設計作業時，要為學生留有選擇、拓展和創造的空間，正是當前教育改革開展探究式學習的宗旨。
5.質和量相結合
教師精心設計物理作業，要從“質”和“量”兩個方面入手，根據教學進度，從課本和練習冊中，把作業題選精。或教師有針對性地自行設計物理作業，使全體學生通過做這些作業都能得到發展。就“質”而言，我們可從理論上更深刻地揭示設計物理作業的重要性。從某種意義上講，讓不同程度的學生做不同程度的物理作業，這樣不僅反映了教師的物理教學經驗，還折射出他們的物理教育理念。就“量”而言，認真多做物理題，確有提高物理成績之效。但負擔過重，事倍功半。較好的作業布置方式應該是少而精。
6.反思與總結相結合
關鍵詞：抗跟蹤；短距離；調頻；無線通信
1抗跟蹤干擾的短距離跳頻無線通信系統優化設計
1.1系統結構優化設計
在抗干擾短距離調頻無線通信系統中，為實現抗干擾跟蹤，優化后系統包含WSS個正交調頻點，通過發送端與接收端之間有M個信道，在信道某個占據頻點內，其頻點由信道對應同步調頻序列決定[3]。在每一個數據選定信號上進行單音頻信號，因此傳輸數據比特數為。為保證其一般性，利用二進制系統對系統進行優化設計。
1.2系統調頻抗跟蹤干擾軟件性能優化
系統優化后，根據系統調頻抗干擾軟件性能進行優化[4]。部分跟蹤干擾在調頻范圍內進行干擾施放，干擾頻段作為相鄰信道，提高其抗干擾性能。在相同干擾功率下，部分頻帶的干擾性能遠高于全頻帶干擾性能。因此，其跟蹤干擾因子為：（1）調頻信號的信道帶寬為W；P代表跟蹤干擾因子；WJ為干擾信號寬帶[5]。在跟蹤干擾頻段內的干擾信號，針對其功率頻譜密度中干擾信號的信干比為：（2）公式（2）中，Ps為發射信號功率；PJ為干擾信號功率。調頻誤碼率為：（3）根據上述計算，完成整體系統抗跟蹤干擾軟件能力優化。
2仿真實驗
2.1實驗準備
為驗證系統優化后有效性，設計對比實驗。以短距離調頻無線通信系統抗干擾率作為實驗對象，以優化系統為實驗組，傳統方法為對照組，使兩組方法在相同環境下工作，分別記錄兩組的抗干擾率。
2.2通信抗干擾率對比
考慮短距離跳頻無線通信系統中的其他干擾因素，將其改為單純跟蹤干擾，避免實驗數據差異。對實驗組與對照組的通信抗干擾率進行對比，實驗組與對照組在進行抗跟蹤干擾處理時，實驗組抗干擾效率遠遠高于對照組，且實驗組處理能力較強。對于入侵數據總量的增加，對照組抗干擾率越來越差。因此，可以看出，實驗組的抗干擾率與抗干擾速度都遠遠高于對照組，克服了傳統通信系統中的不足。在統一數值參數下，實驗組整體數值均高于對照組。因此可以證明短距離跳頻無線通信優化系統與傳統短距離跳頻無線通信系統對比，升級后系統具有更高的抗干擾率。
關鍵詞 提升機；優化；矢量控制
中圖分類號：TD53 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0151-02
Research of the design of optimizing mine hoist control system
Huang Wei
（HaiZi Coal Mine，HuaiBei Mining Group Corporation，huaibei 235146，china）
Abstract： Based on the analysis of mine hoist on the basis of the requirement of electric control system， presented on the basis of huaibei mining subsidiary TongTing coal mine hoist control system of optimizing design scheme， and gives the system structure.
Key words： Hoist；Optimize；Vector control
礦井提升機作為一個大型的機械-電氣機組，以多繩摩擦式提升機為例，提升機的主要組成有：工作機構（包括主軸裝置及主軸承）、制動系統（包括制動器和制動器控制裝置）、機械傳動裝置（包括減速器、離合器和聯軸器）、系統（包括油泵站和管路）、檢測及操縱系統（包括操縱臺、深度指示器及傳動裝置和測速發電裝置）、礦山機械設備拖動、控制和自動保護系統（包括主電動機、電氣控制系統、自動保護系統和信號系統）以及輔助部分（包括機座、機架、護罩、導向輪裝置和車槽裝置）等。
本課題的研究對象為煤礦主礦井交流提升系統，項目來源于淮北礦業下屬的童亭煤礦的提升機系統改造，目標是通過對電動機、礦井提升機傳動控制系統和電源系統的優化改造，實現提高提升機的自動化控制水平以及各種安全保護的目的。從而使礦井提升機的效能得到提高，更加安全可靠。
1 礦井提升機對電氣控制系統的要求
為滿足有關規程規定對礦井提升機控制系統的要求，本文根據礦井提升機的工藝過程和特點，首先分析礦井提升機電控系統的動、靜態性能。
1.1 要求電機滿足四象限運行
提升機電氣調速系統給定速度V=f（t），根據動力學方程：
式中：
Te為電動機電動力矩（N×m）；
Tl為提升系統的靜阻轉矩（N×m）；
GD2為提升系統得飛輪轉矩kg×m2，GD2=4gJ（J為轉動慣量，g為重力加速度）；
Td為提升系統的動態轉矩（N×m）；；
根據給定速度的轉矩Te=f（t）的特性，可以得到提升機調速拖動系統所需要的力F=f（t）。
提升機滾筒承受的靜張力差取決于負載靜力Fl，靜力Fl在雙容器平衡提升系統就是提升物體的凈載重。當電動機不工作時，為了讓重的提升容器靜止，對滾筒必須施加機械閘。
加速轉矩Td決定了電動力FD，當提升機能夠根據給定速度運行時，FD可能為正，也可能為負。這表明，電動機不僅會工作在電動狀態，也會工作在制動狀態。根據提升機不同的負載。也會產生不同的運行階段，致使電動機的運行狀態也會有所不同。
綜上所述，為了使提升機能夠按給定速度運行，電氣傳動系統必須可以根據負載變化而自動調整相應的電動或制動工作狀態，也就是要求電氣傳動系統能夠滿足四象限運行。
1.2 調速平滑和精度要求
主礦井提升機對調速系統得平滑調速和調速精度有很高的要求。在提升機運行過程中，電氣傳動系統必須滿足諸如運送物料（達到額定速度）、運送人員（低于額定速度）、低速爬行（0.1～0.5 m/s）和檢查運行（0.3～1.0 m/s）等各種要求，因此，平滑調速是提升機電氣系統必須具有的性能。
提升機對調速精度的要求源于其靜差率應比較小了，這是為了在不同負載下提升系統能夠盡量縮短減速段距離。這樣提升機在運行過程中爬行距離就可以盡可能短，于是爬行階段的運行時間就可以大大降低，可以使提升系統得提升周期縮短，從而在保證準確和安全的前提下，提高系統運行效率。
1.3 速度給定裝置
超速故障是提升機故障中經常發生的故障。超速往往是系統失控的開始，意味著電氣系統發生故障，當系統檢測到提升機超速時，會發出報警，此時司機應制動、減速停車，避免事故的發生。由于提升容器在全速運行時運動慣量的巨大，如果緊急制動，會對提升系統帶來強烈的沖擊，使設備加速磨損、減少設備的使用壽命，甚至機軸、提升繩斷裂，造成人員傷亡的嚴重后果。因此要求提升系統加減速平穩，要對加減速度的導數A加以限制，使系統按S形速度曲線實現加速和減速。
2 礦井提升控制系統優化方案的設計
2.1 更換老舊電動機
童亭主井的提升機原有的電動機為YR800-12/1430繞線式異步電動機，功率因子為0.85，而且電動機老化已經逐漸無法滿足生產的需要，將使用新的同步電動機TDBS 2000-20，其額定功率為2000 kW，功率因子為0.97，可以提高提升機的工作
能力。
2.2 改進電動機調速系統
由上述可知，工頻控制系統由于交流電機本身的物理特性和電路控制手段的特點，造成了運行中的控制難度與弊端，為了解決這樣的問題，只有從根本上改變工頻的控制模式。
圖1 優化后的系統結構圖
20世紀90年代，針對三電平中壓交流電機工頻控制系統的現狀，研究人員在低壓變頻器變壓變頻調速系統的控制理論基礎上，又提出了四象限矢量控制理論。
矢量控制就是將磁鏈與轉矩解耦，分別設計兩者的調節器，以實現對交流電機的高性能調速。這樣就可以將一臺三相同步電機等效為直流電機來控制，因而獲得與直流調速系統同樣的靜、動態性能。而且其位置-速度-力矩三環死循環控制系統，可以實現給定速度運行。使調速系統嚴格按照給定S型曲線自動調節電壓頻率，使電機穩定安全運行在各個速度階段的預期狀態。并且矢量控制實現了無級調速和多速度等級運行，舍棄高低壓切換的繁瑣步驟，使速度精確控制，減輕加速度對機械設備的沖擊。因此將矢量控制來優化原有的電機調速系統
2.3 對提升機系統電源進行優化
電容補償是提升機系統不能切入電網的主要原因，側重點為諧波污染情況。所測試的提升機系統中主要的諧波源為整流變頻單元，這類設備或多或少的會向系統中注入諧波電流，從而匯入上級配電系統導致老式電容補償類設備無法投入。針對上述情況，使用諧波治理設備抑制諧波產生。
優化后的系統結構圖如圖1。
3 結束語
本文簡單闡述了提升機系統構成，對礦井提升機對電氣控制系統的要求進行了細致的說明，針對實際情況，提出了可行的控制系統優化方案，并且給出了系統結構圖。
參考文獻
[1]陳偉，李光.HIVERT-YVF變頻調速系統在礦井提升機中的應用[J].機電產品市場，2006（10）.
[2]祝龍記，過希文.礦井提升機三電平IGCT變頻調速驅動系統[J].煤炭科學技術，2008（05）.
關鍵字：網絡布線，家庭智能化，住宅小區
中圖分類號：S611文獻標識碼： A
一、小區智能化系統的概述
1.小區智能化系統的定義
何謂智能化系統？也許還有人對這個名詞感到陌生，但是其真身卻是經常出現在人們視線中各種高科技小細節。實際上，住宅小區智能化是目前國內外住宅建設領域和信息產業領域非常熱門的話題，而對智能小區的定義，是指用統籌的方法將住宅小區的功能智能化，在提供安全、舒適、方便、可持續發展的生活環境的基礎上，統一進行控制和管理實現資源充分共享。
2.小區智能化系統的內容組成
小區智能化系統的特點是采用先進的、符合標準的技術和設備將所有的系統或者對各個住戶集中安全管理和監控。它既具有分散于各個住戶的終端或設備，又能通過網絡集中到一個管理或控制中心來資源共享或提供公共信息資源。可以把系統結構分為三個部分：網絡管理中心、網絡布線和家庭智能化系統。
3.小區智能化系統的設計原則和標準
為使整個系統達到技術先進，經濟實用，安全可靠，服務高端的要求，設計中應遵循安全性、耐久性、實用性、經濟性和環境化的原則。具體表現為不僅滿足社區安保等功能，在實際使用上，采用適用的技術和設備，在投資費用許可的條件下充分利用最新技術成果使其能在較長的時間適應社會環境，另一方面系統在使用的產品系列、容量和處理能力方面必須具備兼容性強，這樣一來可以擴展確保整個系統不斷充實完善和改進，二來與其他兼容性差的產品相比性價比較高。
二、小區智能化系統的結構
1網絡布線系統
布線系統是小區智能化系統的支持骨架，將管理子系統串聯起來，是提供網絡數據傳輸的快速通道，如同人體內的神經系統。綜合布線系統的建設應根據網絡系統建設的需求，即根據網絡系統構架來決定布線系統的規劃。綜合布線系統由六個子系統構成，即工作區、水平子系統、管理間、垂直子系統、設備間和建筑群子系統。
1.1 工作區布線子系統由終端設備連接到信息插座的連線（或軟線）組成，它包括裝配軟線、連接器和連接所需的擴展軟線，并在終端設備和信息口I/O之間搭橋。在具備設計前期條件：近期和遠期終端設備要求、信息插座數量和位置、終端的移動、修改情況、一次性投資和分期建設比較、確定各層交換間的位置，完成之后再設計配置布線設備。
1.2 水平布線子系統將干線子系統延伸到用戶工作區，與垂直干線子系統相比，水平布線子系統都在同一樓層，僅和信息插座、管理間子系統連接。水平子系統是綜合布線系統工程中最大的一個子系統，決定每個信息點的穩定性和傳輸速度。主要涉及布線距離、布線路徑、布線方式和材料的選擇，直接影響網絡綜合布線系統工程的質量甚至最終造價。水平布線應采用星型拓樸結構，每個工作區的信息插座都有和管理區相連，一般都需要提供語音和數據兩種信息插座。
1.3 管理間子系統由交連、互連和I/O組成，是連接垂直干線子系統和水平干線子系統的設備。用戶可以在管理子系統中更改、增加、交接和擴展線纜，應采用合適的線纜路由和調整件組成管理子系統。管理間子系統的配線架的配線對數可由管理的信息點數決定，應有足夠的空間放置配線架盒網絡設備，配有專用的穩壓電源，周圍環境保持一定的溫度濕度，保養好設備。
1.4 垂直干線子系統通常是由主設備間提供建筑中最重要的銅線或光纖主干線路，連接不同樓層的設備間和布線框間。它在設計時要考慮一下要求：確定每層樓的干線要求、確定整座樓的干線要求、確定從樓層到設備間的干線電纜路由、確定干線接線間的接合方法、確定敷設附加橫向電纜時的支撐結構、確定干線電纜的長度等，它的設計使用必須滿足當前的需要，還要適應以后的發展。
1.5 設備間子系統由設備室的電纜、連接器和相關硬件設備組成，把各種公用系統設備連接起來。設備間內設備按照內網、外網、語音等分類分區，所有進出線裝置或設備用不用色標區別不用用途的配線區，能更方便的進行線路的維護和管理。
1.6建筑群子系統應由連接各建筑物之間的綜合布線纜線、建筑群配線設備（CD）和跳線等組成，將一個建筑物中的電纜延伸到別的建筑群中的通信設備上。它提供樓群之間通信設施所需的硬件。建筑群子系統宜采用地下管道或電纜溝的敷設方式。管道內敷設的銅纜或光纜應遵循電話管道和入孔的各項設計規定。此外安裝時至少應預留1～2個備用管孔，以供擴充之用。它的設計應注意所在地區的整體布局，盡量采用地下化和隱蔽化方式，在確定纜線的規格、容量、敷設的路由和建筑方式時，考慮一下幾點要求：1）線路路由盡量平直選擇距離短，不繞冤枉距離，節省工程投資；2）線路路由選擇在較為永久性、穩定的道路上敷設；3）根據建筑群用戶信息需求的數量、時間和具體地點，選擇適用的技術措施。
2.網絡管理中心
網絡管理中心既是小區管理系統的中樞，又是小區與外界進行網絡通信的橋梁，小區管理中心通過服務器（防火墻）連入Internet。智能小區網絡管理中心綜合管理系統包括五個子系統：家庭智能控制子系統、停車場管理子系統、智能小區安防子系統、智能小區物業管理子系統和信息管理子系統。
根據智能小區管理中心系統的要求和對現有的小區管理軟件的分析，需起到以下的作用：1）作為中大型關系數據庫，實現智能小區所有相關信息采集和管理的全面集成；2）實現和其他系統的資源數據共享，預備開放性接口；3）實現小區管理的自動化，提高管理工作的效率；4）提供可靠高效的安保和接警系統，最大限度的保障小區的生命和財產安全等。重要的是，管理中心軟件系統要求執行速度快，便于程序功能的擴展和兼容，保障小區各種信息資料的安全性，報警接警系統的可靠性以及系統應用的可靠性，這些則是實現智能化的基本條件。
3.家庭智能化系統
隨著人們對生活質量的追求，對居住的要求不僅僅是以往的寬敞豪華，而是希望能擁有一個更安全、舒適、便利的生活環境，為此，有不少新穎便利的創想被提出。而家庭智能化系統就是將各種家用自動化設備和信息設備，利用戶內網絡系統和社區網絡系統實現聯網，實現家庭安全、舒適、信息交互與通信。
這一系統表現在三方面：家庭安全防范、家庭設備自動化、家庭通訊。對于現在市場設想的關于未來智能家居的設想也未必是天方夜譚，但真正有創造性的能實現的設計還是具備以下幾種特性的：實用性、可靠性、方便性、標準性。
整合以下最實用最基本的家居控制功能：包括智能家電控制、智能燈光控制、電動窗簾控制、防盜報警、門禁對講、煤氣泄露等，同時還可以拓展諸如三表抄送、視頻點播等服務增值功能。設計需擺脫華而不實的浪費，以實用和人性化為主。控制方式也亦可以多種多樣： 1）手動控制。如在墻面模塊上有開關鍵與狀態指示燈，用戶可以直接開關操作，符合傳統操作習慣。可以作為排除其他控制方式之后的最可靠的最后一種方式； 2）鍵盤控制。是智能化系統的主要操作界面，可以對系統進行全方位集中控制，操作簡單，方便用戶使用。 3）聯動控制（一個事件觸發其他事件的方式稱為聯動）。如煤氣泄漏報警時，系統可 同時關閉煤氣閥，打開換氣扇。在門口刷卡可以聯動開門、相應室內系統撤防、 電燈或音箱打開，營造溫暖氣氛等。這樣的設置更符合場景更人性化；4）模式控制。模式為多種動作或狀態的組合，通過模式控制可以實現“一鍵式操作”。當然還有很多其他靈活的控制方式，在這里就不在詳細介紹。
三、結語
住宅小區智能化是智能化技術和國內房地產業相結合的產物，而隨著住房體制改革的不斷深入和人們對住宅環境的質量要求不斷提高，住宅小區智能化系統在未來會達到更大的發展機會。
中小型加熱爐于1996年投產，近幾年數次發生動水梁漏水事故，水梁、爐墻、爐頂、燒嘴均存在較大隱患。為徹底解決加熱爐水梁存在的問題，在不對現有加熱爐結構做較大變動的條件下，決定對中小型加熱爐水梁進行汽化冷卻改造。
2 工藝流程
汽化冷卻主要利用水變成蒸汽時吸收大量的汽化潛熱，使冷卻構件得到充分冷卻。工藝流程為：軟水通過軟水泵由軟水箱送入除氧器，再經給水泵進入汽包，補充汽包損失的水量。循環采用集下單上系統，軟水由內徑較大的下降管沿汽包底部下降到下聯箱、并經柔性組件，上聯箱進入固定梁、步進活動梁等冷卻構件，吸收熱量后，從上聯箱、柔性組件，下聯箱再經上升管回到汽包，組成一個汽化冷卻閉環循環系統。汽水混合物回到汽包后，進行汽水分離，蒸汽送到用汽單位，水則貯存于汽包下部，與補充水一起參加再循環。
3 汽包液位控制原理
為了確保汽包與加熱爐的冷卻循環水安全正常生產，需要維持系統的給水量與送出的蒸汽量的平衡，即可以通過控制汽包補充新水流量大小來控制汽包的水位相對穩定在一定范圍內，適應各種工況的運行。
影響汽包液位的因素除了加熱汽化外，還有蒸汽和給水流量的波動。當負荷突然增大，汽包壓力突然降低，水就會急劇汽化，出現大量氣泡，形成了“虛假液位”。這時調節器就會誤以為液位升高而關小供水閥門，影響生產甚至造成危險。為避免這種情況的發生，需要計算汽包出汽量、進水量以及汽包的平均液位，進行對比驗證，克服汽包水位波動。我們采用三沖量控制方式對汽包進行連續補水（圖2）。
穩定狀態下，液位測量信號等于給定值，液位調節器的輸出，蒸汽流量及給水流量等三個信號，通過加法器得到的輸出參數為：
I0=K1 I1-K2 I2+K3 I3
I1為液位調節器的輸出參數（汽包給水流量采用電磁流量計，4-20mA信號送控制系統。）
I2為蒸汽流量變送器的參數（汽包送出蒸汽流量采用孔板測量，流量信號送控制系統。）
I3為給水流量變送器的參數（汽包水位信號送控制系統，設有兩套獨立的遠傳水位信號指示。當汽包水位過低時，發出聯鎖停爐信號。）
K1、K2、K3分別為加法器各通道的衰減系數。設計K2 I2=K3 I3此時I0正是調節閥處于正常開度時所需要的值。假定在某一時刻，蒸汽負荷突然增加，蒸汽流量變送器的輸出值I2相應增加，加法器的輸出值I0就減少，從而開大給水調節閥。但是與此同時出現了假液位現象，液位調節器輸出值I1將增大。由于進入加法器的兩個信號相反，蒸汽流量變送器的輸出值I2會抵消一部分假液位輸出值I1，假液位所帶來的影響將局部或全部被克服。
待假液位過去，水位開始下降，液位調節器輸出值I1開始減小，此時，它與蒸汽流量信號變化的方向相反，因此加法器的輸出值I0減小，意味著要求增加給水量，以適應新的負荷需要并補充液位的不足。調節過程進行到液面重新穩定在給定值，給水量和蒸發量達到新的平衡為止。當蒸汽負荷不變，給水量本身因壓力波動而變化時，加法器的輸出相應變化，去調節閥門開度，直至給水量恢復到所需的數值為止。由于引進了蒸汽流量和給水流量兩個輔助沖量，起到了“超前信號”的作用，使給水閥一開始就向正確的方向移動，因而大大減小了液位的波動幅度，抵消了虛假液位的影響，并縮短了過渡過程時間。
此外，加熱爐還有固定梁及其立柱以及活動梁及其立柱串聯形成8個循環冷卻回路。循環水進入每組冷卻構件都需在進水管上配置壓力、溫度、流量測量及流量調節裝置，根據負荷進行水量分配。用于核對各支管流量的測量準確性，確保運行中對各冷卻回路的參數監控。
4 控制系統實施方案
汽化冷卻系統控制系統按照加熱爐的整體配置分成儀表和電氣控制部分，采用S7-400PLC控制系統作為系統主控制器，I/O采用分布式控制結構ET200M系統，現場總線采用PROFIBUS-DP總線結構將主控制器和ET200M系統相連接，工作站（HMI）與控制器連接方式采用工業以太網形式組成。儀表PLC控制器用于生產過程的邏輯和順序控制，閉環調節控制、數據采集、計算和過程I/O處理等。工作站用于參數設定、操作和修改、報警和事故顯示、過程畫面顯示、系統狀態顯示等。電氣PLC控制器用于汽化冷卻系統中的低壓供配電設備、電氣傳動裝置等設備邏輯控制。兩套PLC系統之間采用以太網通訊，進行數據的交互。
控制系統系統如圖3：
5 改造效果
（1）改造后，系統能穩定運行，能夠保證工藝線穩定順行，生產效率提高1%，按年產量90萬噸、噸鋼利潤200元計算：90×5%×200=900（萬元）;
（2）減少氧化燒損和節約煤氣，煤耗降低0.02GJ/t，按年產量90萬噸、40元/GJ計算，則年節約煤氣：90×0.02%×40=72（萬元）是節能減排的項目;
（3）氧化燒損降低0.05%，按年產量90萬噸、3000元/t鋼計算，則年創效益：90×0.05%×3000=135（萬元）。
【關鍵詞】 EIT電極；電極結構；強制等勢點模型；仿真研究；優化設計
【Abstract】 The electrode system is one of the most sensitive and crucial parts in EIT system. In this paper a method for EIT electrode structure and parameter optimizing design，taking example for compound electrode，has been presented，which is based on the coercive equipotential node model of the line electrode. An imitation research platform of electrode structure and parameter optimizing design has been developed. By the methods， the variety influences of electrode structure and parameters on reconstructed image and measurement sensitivity can be obtained. This will provide theory basis for the electrode construction optimizing design of real EIT system.
【Key words】 EIT electrode；electrode structure；coercive equipotential node model；imitation research；optimizing design
電阻抗斷層成像技術（EIT，Electrical Impedance Tomography）是當今生物醫學工程學重大研究課題之一。它是繼形態、結構成像之后，于近二十年才出現的新一代更為有效的功能成像技術［1，2］，具有無損傷、功能成像和醫學圖像監護三大突出優勢［3］，是一種理想的、具有誘人應用前景的無損傷醫學成像技術。
EIT測量中，電極直接與人體接觸，位于系統的最前端。在電極上發生的事件，包括有用信息、噪聲、偽差、接觸阻抗、極化電壓等，都會作為信號進入后續電路被放大、傳輸，參與信號處理過程，影響圖像重建結果。電極系統結構及其性能對于EIT前端信息的有效提取、系統適時性和圖像分辨率的影響，特別是對EIT檢測靈敏度較差的中心區有用信息的提取影響非常大，是整個EIT系統最為敏感和關鍵的部分之一，也是EIT技術走向臨床應用，向實用化研究發展必須解決的問題。
在電極材料和電極數確定后，如何根據確定的應用目標和成像要求，合適地選擇電極結構參數，是構建真實EIT系統時必須認真解決的問題。由于EIT成像區域多為圓形或球型，一些重要的電極結構參數，如電極寬度和電極間距，還相互制約，影響因素復雜，給EIT系統電極結構參數優化設計帶來了困難。
1993年Ping Hua等采用有限元方法研究了電極接觸阻抗的影響，認為陣列電極總寬度為測量圓域周長的80%～90%時效果最好［4］。2002年王超等采用強制等勢點有限元模型，考慮激勵電極和測量電極寬度的影響，進行了仿真研究，認為電極覆蓋比率為57.1時效果最佳［5］。關于EIT電極結構及其參數選擇，雖然國內外學者的探索性研究取得了一些進展，但至今還沒有看到較全面、令人滿意的結果。在實際EIT電極結構設計中往往仍采用經驗數據。
EIT的正問題和圖像重建大都以點電極為基礎。但在實際的EIT系統中，電極不可能是一個點，而是具有一定大小的面。電極面和被測對象接觸，電極區域將被強制為等電勢，從而改變場域的電場及其分布規律。激勵電極和測量電極面積的大小會影響EIT檢測靈敏度和圖像重建質量。顯然在進行EIT電極結構設計時應采用具有一定寬度的電極模型，以使研究結果更加符合真實情況。
本文將在線電極強制等勢點模型的基礎上，建立了復合電極有限元模型，提出了一種電極結構及參數優化設計方法，并建立電極結構參數優化設計仿真研究平臺。采用本文的方法和研究平臺，可針對不同電極結構和各種參數變化給出其對EIT成像質量和檢測靈敏度的影響，進行優化設計，從而為實用化EIT系統電極結構設計提供理論依據。
1 EIT電極有限元仿真模型
EIT系統中通常使用圓形或矩形片狀電極，其在斷層成像平面的投影為與其寬度相等的線段，簡稱為線電極。 醫學EIT常采用結構更為復雜的復合電極，其在斷層平面的投影由3條線段組成，中間線段為測量電極，兩邊的線段為激勵電極。如圖1所示。
［K］ ［φ］=［B］（1）
式中，［K］為有限元方程的系數矩陣；［φ］為所有剖分節點的電勢矩陣；［B］為有限元方程右側常數項，包含有限元方程的邊界條件。
設N0為有限元剖分的節點總數；對于J個激勵電極，有J組激勵電極強制等勢節點，構成J個集合EQU1{i}(0≤i≤J，i∈N)。每個集合的元素為該組激勵電極等勢節點的節點編號，每個集合存在M1個元素，其中，每組中最小的元素為min_equ1 {i}。
類似的，對于測量電極，也有J組測量電極強制等勢節點，構成J個集合EQU2{i}(0≤i≤J，i∈N)。每個集合的元素為該組測量電極等勢節點的節點編號，每個集合存在M2個元素，其中，每組中最小的元素為min_equ2{i}。
首先，進行列合并
列合并完成后，將Klj(l=1，2，...，N0，j∈EQU1{i}-{min_equ1{i}}，i∈J)和Klj(l=1，2，...，N0，j∈EQU2{i}-{min_equ2{i}}，i∈J)刪除，未被刪除的列前移，補進刪除后的空列。
然后，進行行合并，
行合并后，將Kjl(l=1，2，...，N0，j∈EQU1{i}-{min_equ1{i}}，i∈J)和Kjl(l=1，2，...，N0，j∈EQU2{i}-{min_equ2{i}}，i∈J)刪除，對空位進行前移補充。最后，右側常數項合并，
右側常數項合并后，將Bj(j∈EQU1{i}-{min_ equ1{i}}，i∈J)和Bj(j∈EQU2{i}-{min _ equ2{i}}，i∈J)刪除，對空位進行前移補充。
經過上述合并過程后，有限元方程變為
線性方程組（2）即為考慮了測量電極和激勵電極寬度的EIT復合電極的有限元模型。
解上述線性方程組，即可獲得場域中各節點的電勢。
本方法還可推廣應用于其他復雜結構的電極系統，以建立相應的有限元模型。
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2 評價函數D和S
為了評價電極結構參數變化對EIT檢測靈敏度和圖像重建質量的影響，本文定義以下檢測靈敏度函數S和圖像重建質量函數D。
2.1 檢測靈敏度函數S
式中M為每一次激勵所對應的測量次數，N為激勵次數，Sij表示第i次激勵第j次測量的檢測靈敏度：
表示場域中某部分的電導率由σ0變為σ1時，電極測量電壓由V0變為V1。
S表示了N次激勵的檢測電壓靈敏度的平均值，它只與電場分布相關，與硬件誤差和成像算法誤差無關。S越大表示檢測靈敏度越高。
2.2 圖像重建質量函數D
為定量評價EIT圖像重建質量本文定義如下函數D：
式中，M為成像區域中剖分單元總數，GS（p）為成像模型中第p單元的灰度值，Gi（p）為重建圖像中第p單元的灰度值。D表示各單元重建圖像灰度值與成像模型灰度值的差經歸一化后的平均值。采用目標函數D，不需對圖像進行二值化處理，即可直接獲得重建圖像和成像模型之間的差別，可靈敏地反映重建圖像的質量。D值越小表示成像結果與模型的差別越小，圖像重建質量越高。
3 EIT仿真和圖像重建軟件平臺
本文相關的研究工作是在作者開發的醫學EIT仿真和圖像重建軟件的基礎上進行的，如圖2所示。整個軟件采用Visual C＋＋語言編寫［8，9］，界面友好，功能完善，可擴展性強，與其他程序接口良好。可以實現有限元的自動剖分，可對有限元方程解法、激勵電極數、測量電極數、電極類型、電極結構參數、激勵測量模式等多個參數進行設置，并根據剖分和參數設置結果進行電磁場數值計算、顯示電場分布、保存正向計算結果、進行EIT圖像重建、顯示結果并保存圖像、進行圖像后處理并計算目標函數等功能。
4 結果與討論
采用式（2）表示的EIT電極有限元模型，通過EIT仿真和圖像重建軟件平臺，借助評價函數S和D，即可對EIT電極進行電極結構及參數影響和優化設計仿真研究。作為本文方法的應用，作者對線電極，復合電極等進行了電極結構參數影響與優化設計研究，并對線電極與復合電極結構進行了性能對比研究。以下是根據這些研究獲得的有關EIT電極設計與優化的共性問題。具體研究內容和相關結果將另文詳述。
4.1 電極寬度、間距與成像質量和檢測靈敏度關系的研究 與窄的激勵電極相比，較寬的激勵電極可以增大敏感場較弱區域的電場強度，而且可以通過增大接觸面積減少電極-皮膚接觸阻抗，有利于提高系統的靈敏度。但電極過寬也會產生一些負面效應：（1）寬電極的使用，必然會使電極面強制為等電勢，從而影響場域內部的電場分布，使電場更加扭曲。激勵電極越寬，強制等勢面積越大，電場分布與點電極相比扭曲的程度就越大，這將直接導致成像質量的下降。（2）電極間距增大，可使測量電流更加深入生物組織內部，即探測深度會增加。這也是激勵測量模式的改變會顯著影響中心區靈敏度的主要原因之一，EIT問題一般采用圓形邊界區域，場域和電極數確定后，電極的寬度和相鄰電極間距之和為一定值，使用寬電極必然會使相鄰電極間距減小，這一因素會在一定程度上減小測量電流的探測深度，使EIT系統，特別是中心區的靈敏度下降。
4.2 電極數與成像質量的關系 增大電極數可以增加獨立測量數，采集更多的測量數據，從而提高系統的總體成像質量。但電極數增大至一定程度后，其作用就非常微小了。另一方面。電極數增加勢必提高對測量系統的要求，在硬件測量精度一定的情況下，反而會使成像質量下降。
4.3 復合電極的結構參數優化 醫學應用EIT可采用結構較為復雜的復合電極。復合電極包括激勵電極的寬度，測量電極的寬度，激勵與測量電極間距和相鄰電極間距等四個結構參數。應該綜合考慮各參數的影響，不能簡單地用電極覆蓋率來處理電極優化問題。
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4 Ping Hua， Eung JW.Using compound electrodes in electrical impedance tomography. IEEE Trans. Biome. Eng，1993， 40(1)：29-34.
5 王超，王化祥.醫學電阻抗成像系統電極結構優化設計.第四軍醫大學學報， 2001，22(1)： 78-80.
6 畢德顯.電磁場理論.北京：電子工業出版社，1985，12-22.
7 曾余庚.電磁場有限單元法.北京：科學出版社，1982，35-56.
關鍵詞：智能小區；上位機系統；節點數據
中圖分類號：TP249 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20150940010
隨著社會進步和經濟高速發展，房地產市場呈現一派生機勃勃的景象，隨之產生的則是人們對智能化住宅、智能化小區、智能家居等的智能化程度要求越來越高。智能化是人們對于未來房地產市場的一個基本要求也是衡量小區住宅價值的標準。住宅小區在滿足場所和空間要求的同時，居住安全、信息互動、人文與科技共融共生的智能化小區時代已經到來。智能小區總體構成包含用電信息采集、雙向互動服務、小區配電自動化、用戶側分布式電源及儲能、電動汽車有序充電、智能家居等，外接上位機、綜合布線技術、組態技術、實時數據監測技術等多學科技術領域，是一種多領域、多系統協調的集成應用[1]。智能小區上位機系統主要目的是通過上位機顯示小區內停車位數量、PM2.5監測值、小區內覆蓋植被的含水量、小區內道路交通情況以及小區內各監控設備的互聯等。本文就是對基于上位機的智能小區系統優化設計進行了探討。
1 智能小區監測與報警系統組成
1.1 住戶家庭可視/非可視對講及安防報警子系統
現如今，住戶安防已經成為智能小區內不可缺少的一部分，智能化的家庭對講及安防報警系統具有較高的自動化水平以及完善的功能[2]。例如小區住戶可摒棄一卡式入戶方式，依據當下流行的電子二維碼，將其作為一種身份識別工具，達到方便、快捷、高效、環保、可持續。
1.2 小區周界防范子系統
小區周界防范是智能小區基礎的一部分，以保證住戶安全為準則，能夠及時、高效的處理突發緊急事件。為達到節約目的，可使用電子柵欄等紅外線對射報警系統，構建起小區的第一道屏障，并與閉路電視報警系統做到聯動控制，記錄及跟蹤觸發報警系統的人，做到早發現、早處理，保證住戶人身及財產安全。
1.3 小區停車場管理及定點設障子系統
小區停車場管理及定點設障系統主要是為適應當下小區內車輛數目增多，小區內亂停亂放現象。作為一種基礎手段，高效、便捷的管理小區內車輛停放是衡量一個小區智能化水平的一個準則。定點設障系統是依照早高峰、晚高峰以及小區內車輛擁堵情況，自動調節小區內各定點障礙物，將車輛引入適當位置，疏通小區內道路交通。
1.4 小區內遠程抄表計算子系統
依據《全國住宅小區智能化系統示范工程建設要點及技術導則》要求，智能化住宅必須具備自來水、電、天然氣三表的遠程抄表與收費系統。該遠程抄表系統將電子自來水表、電子電表、電子煤氣表與物業、銀行主機聯網，形成環形網絡，實現遠程抄表、網上繳費、銀行反饋三位一體。
1.5 綜合布線監控維修子系統
綜合布線系統就是為了順應發展需求而特別設計的一套布線系統。對于智能小區來說，就如體內的神經，它采用了一系列高質量的標準材料，以模塊化的組合方式，把語音、數據、圖像和部分控制信號系統用統一的傳輸媒介進行綜合，經過統一的規劃設計，綜合在一套標準的布線系統中。目前，由于智能化水平的提高，小區內水、電、暖、氣的布線成為住戶關注的主要問題之一，一個智能化水平較高的智能小區，綜合布線是必不可少的，它可以幫助物業或施工部門快速找到問題部位，及時檢修，既為施工方提供方便環境也不會影響住戶正常生活。
1.6 小區PM2.5實時監測子系統
PM2.5作為當下社會環境問題中，人們提到最多的關鍵詞，它的重要性在智能小區中可想而知。通過在小區內設置PM2.5數據實時采集裝置，在重要時段通知住戶，可以有效的做好預防措施，并且可以通過長期的監測數據分析，增加小區內植被達到從小做起，早發現、早治理。
1.7 小區電子巡更及消防聯動子系統
在小區適當位置設置巡更站，提前規劃安保人員的巡更線路和巡更時間，是保證小區安全的重要措施之一。而消防聯動系統通過在巡更中檢查，做到每一個安全設備都可以正常運行，當火警發生時，聲光報警啟動，通知住戶和小區管理中心迅速采取措施，以確保將住戶的財產損失降為最低。
2 基于上位機的智能小區系統設計方案
2.1 作為智能小區設計中體現智能化手段最重要的部分，需要一個詳盡的包含所有節點數據信息的組態畫面
該組態設計以住戶家庭可視/非可視對講及安防報警子系統、小區周界防范子系統、小區停車場管理及定點設障子系統、小區內遠程抄表計算子系統、綜合布線監控維修子系統、小區PM2.5實時監測子系統、小區電子巡更及消防聯動子系統等七個子系統為依托，兼并現有的智能小區基礎設施，形成一個以反饋為主線，以操作為輔助的實時監測報警控制組態上位機。本方案的組態系統采用澳大利亞悉亞特集團Citech組態軟件[3]，悉雅特集團（Citect）是世界領先的提供工業自動化系統、設施自動化系統、實時智能信息和新一代 MES 的獨立供應商，Citech組態軟件具有簡潔的操作方式。Citech提供了Cicode語言進行二次開發，通過組態來集成各信息數據的顯示、監控、分析、操作等手段。
2.2 通過上位機組態系統的設計，將其與PLC相連
PLC應具備多個信息數據傳輸點，以使模擬量與數字量可以相互轉化，通訊可以采用不同的通訊協議，可以用RS232的串口通訊或者采用RS485串行通訊。由于PLC的抗干擾能力強、可用于信息傳遞的觸點多、體積小等優點，將其作為信息采集的中轉器非常合適。而與PLC相連的則是小區內各節點信息采集裝置，例如對于PM2.5粉塵測試模塊、紅外線探測裝置、PT100水溫探測裝置、紅外對射探測器、球型機、電子柵欄以及運用于智能家居的監測模塊，通過各節點數據的采集、PLC的接收與傳輸，在上位機上通過組態軟件進行畫面顯示、數據監測、曲線分析、定點設障等操作控制。
2.3 通過GPRS/WIFI實現各省市智能化小區的互聯
采用大數據分析模式，將傳輸在數據庫的數據進行分析和總結，得出一系列需要改進的問題并制定有效促使對小區進行改進，已達到無人監管、網絡互聯、信息共享、環境保護等目的[4]。
3 結論
本文在充分設計與分析智能小區智能化水平、上位機系統的條件下，利用上位機間接操控、下位機直接控制以及小區內各節點數據的監測為基本設計一套主要基于上位機Citech系統的智能小區優化設計方案，該方案不僅增強智能小區智能化水平，而且更配合智能建筑的發展，達到二者兼備，更利用當下流行的大數據與云計算的分析與計算模式，做到準確定位、高效處理。
參考文獻
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[2]祝小紅，智能建筑弱電綜合布線系統關鍵技術的研究[Z].西南科技大學，2011.
[3]Citect―悉雅特（中國）有限公司，Citech組態軟件與Cicode語言使用說明書[Z].
