智能技術論文大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇智能技術論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

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1.1智能電網通信技術

實現智能電網的前提條件是實現通信技術的智能化，進一步實現各種不同信息相互之間的聯系，通過這樣的一個智能化通信系統可以建立一個高度的智能電網。也就是說集成度高、靈敏性好，雙向快速反應的通信系統是智能電網實現的基礎，缺少這樣的通信系統的支持，也就無從談起電網的智能化。因此要建設智能電網，我們首先就必須的建立這樣的通信系統。

1.2參數量測技術

在智能電網基本的組成部件中參數量測技術顯得尤為重要，智能電網中的各項數據信息可以通過先進的參數量測技術獲得，這些信息可以在智能電網的各方面使用。智能電網中使用的是智能固態表計，智能固態表計的好處與作用是可以使電力公司與用戶進行很好的雙向通信技術，提高包括功率因數、相位關系（WAMS）、電能質量、表計損壞、設備狀況和故障的定位、線路負荷、變壓器和關鍵元件停電確認、電能消費、預測和溫度等數據。

1.3高級的電力電子設備

目前的電能損耗比較嚴重，其中電力電子設備的使用是其中原因之一，落后的電力電子設備會損耗相當多的電能。而要提高電能的有效利用率的措施之一便是對電力電子設備的改善。高級、先進的電力電子設備可以為用戶提供高質量的電能，提高電能的利用率，能滿足各種不同的電力需求。高級、先進的電力電子設備設備技術，可以極大地提高輸配電系統的性能，提高功率密度和電力生產的效率。高級的電力電子設備有著重要的作用在發電和輸電以及配電、用電的過程中。

1.4先進的電力電子技術

有關研究顯示先進的電力電子技術的節能效果可達10%～40%，對電能的控制和變換不在采取傳統的方法，而是采取更先進的電力電子器件進行變換和控制。電力電子技術的不斷發展，為電能的控制和變換提供了硬件條件。目前對電力系統運行要求的不斷提高，導致電力電子技術大范圍的應用于電力系統發、輸、配、用等各個環節。當前電力電子市場上出現了SVC為基礎的柔流輸電技術；高壓變頻電氣傳動技術；新型超高壓輸電技術；智能開關同步開斷技術和靜止無功發生器、動態電壓恢復器的電力技術等。

二、智能電網的展望

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就業前景分析方面，谷歌首席經濟學家哈爾•瓦里安預計，未來即將出現一類新型的專業人才和職業崗位——數據科學家，當然數據智能分析師也會應運而生。現下時代是數據時代，甚至稱之為大數據時代，企事業單位面臨大量數據如互聯網數據、醫療數據、能源數據、交通數據等，實際應用中普遍遇到分析能力弱、噪聲數據多、缺少分析方法、分析軟件能力差、模型可信度低等問題，其主要原因在于傳統數據分析方法不能滿足需要，而數據挖掘技術、機器學習技術、模式識別技術、知識發現等智能技術可以為數據智能分析方法與工具提供技術支撐。2014年4月24日，百度高級副總裁王勁在第4屆“技術開放日”上正式宣布推出“大數據引擎”，數據智能概念由此產生。數據智能分析是指通過數據挖掘技術、機器學習、深度學習、模式識別與分析、知識發現等技術，對數據進行處理、分析和挖掘，提取隱藏在數據中有價值的信息和知識，從而尋求有效解決方案及決策支持預測。目前社會急需懂得智能技術的各層次數據智能分析人才，可以預計，熟練掌握智能技術的數據科學家、數據分析師、數據挖掘人員將有廣闊的用武之地。培養手段探索方面：①以“點—線—面”結合的方式橫向縱向設置課程群，面向數據智能分析，以案例為導向貫穿“線”上的各關節點課程，比如以數學基礎課（線性代數、概率統計、數學分析）大類專業課（程序設計、數據結構、數據庫技術）數據智能分析專業課（數據挖掘、機器學習、多維數據分析）為主線，理論與實踐齊頭并進；②立足培養“計算技術+智能信息+知識技術”的高級數據分析師，理論學習—隨課實驗—集中實踐—科技活動—企業實習—畢業設計等教學環節協調配合，“資格認證—競賽獲獎—獎學資助”激勵培養；③以大數據智能分析為契機，積極培養本科生的大數據計算思維和認知能力，使其掌握大數據智能分析方法、機器學習數據挖掘工具和開發環境。政策導向分析方面：建議中國計算機學會與中國商業聯合會數據分析專業委員會等機構緊密協調合作，設立適應新時代社會與經濟發展的“數據智能分析師”認證[6]，當然將大數據智能分析納入計算機水平考試的可選項也是當前的一種解決方案，提高智能科學與技術專業社會認可度，增強本專業學生的歸屬感，更好地培養各層次的數據智能分析人才。

2創新型智能技術人才培養

智能科學與技術的發展與計算機技術幾乎同時起步，但其進展比計算機技術要慢許多，根本問題在于高級智能的載體——“人腦”是世界上最復雜的系統，人類對它的認識和了解仍然處于初級階段。近年來通過智能技術解決實際應用問題有了長足進步，國內已相繼有20多所高校面向市場變化和未來需求，自2004年以來陸續開辦了智能科學與技術本科專業。盡管大多數智能技術的理論基礎還不完備，但實際應用的強勁需求與問題解決能力超越了薄弱理論基礎的約束。本專業課程的教學內容與課程實踐都適合教師與學生以研究者的身份參與到“教”與“學”的活動之中。1）研究型教學。蓬勃發展中的智能技術需要教師啟發式、創造式、批判式地“教”，學生也要創造式、批判式地“學”。教與學要能夠從研究思維、問題探索、模型改進、算法優化、腦認知和自然智能指導的角度推進教學活動，進行創新性教學和研究型學習。教學實踐活動中應強調學生半監督式學習與自監督學習為主導，鼓勵引導深度學習，經典案例、前沿講座、討論探索貫穿課堂教學，課程考核注重創新科技實踐、問題探索、課程內容探索、課程研究性專題報告、以課程為基礎的作品開發等創新效果和教學效果。2）“研究型分組”培養。智能科學與技術專業開辦時間不長，成熟教材不多，課程體系需要不斷適應學生和社會的需求做出調整，又加上智能科學專業課程本身的發展探索與實際應用現在處于同步發展階段，決定了專業老師大力推進“研究型班級教學”，在教學過程中實施“大班基礎講授”+“小班研究型討論”+“小組探索型課題實施與報告”的教學體系，同時來自相關研究方向的研究生也作為助教協助專業老師對小班（組）課題討論進行引導。3）科研訓練提高學習積極性。大類培養模式下實施科研訓練引導學習，大一、大二年級主要學習公共基礎課程和大類專業基礎課程，其中的數學基礎課，如線性代數、高等數學、概率統計、離散數學等，由于缺乏實際應用案例支撐，很多學生會懷疑這些知識在將來本專業學習中的用處，課堂課后處于被動學習狀態，個別學生還會由于認識滯后，產生厭學情緒甚至放棄基礎知識學習，以致于專業分流后表現為學習能力嚴重不足。通過吸收本科生參加科學創新實踐和科技活動，使他們發現數學知識能夠用來解決實際問題，有利于提高本科生學習基礎知識的積極性，變被動學習為主動學習。同時，教師也能從中發現部分優秀本科生的創新潛力和研究能力，激發他們科學研究的興趣，引導他們把智能科學技術作為研究方向并致力于攻讀相關方向碩士研究生、博士研究生，進一步強化其科學創新能力，勢必會使其獲得高水平創新性成果。大類培養模式下強化專業教育與實踐，專業老師要積極主動引導學生，變被動地等待學生選專業轉變為吸引優質學生，以大二上學期為主要時間點，引導大類專業學生對特色專業的興趣，通過科學研究和學生科技活動吸引選拔學生進科研團隊，同時實施科研成果進課堂、進教材、進學生活動。專業教師、班導師可宣講專業特色和就業前景，指導本科生申請大學生科研訓練計劃、參加科技競賽、開發智能技術特色作品。大類培養模式下實施科研訓練計劃，需要本科生積極主動地理解大類下各子專業的特點和特色，結合自己的興趣愛好和實際情況，在大類培養結束時分流到各特色專業。因此，本科生參加科研實踐和專業科技活動的時間點很重要，從大一結束后的暑假開始，一直延續到本科畢業，同時實施“泛畢業設計”（即大二選方向并實施課題基礎儲備，大三實施課題，大四結合專業實習完善畢業設計）[3]，這樣既充分利用了本科生大二大三充裕的課后時間，也緩解了大四本科生面臨就業、考研、出國等問題的突出矛盾。

3智能系統開發人才培養

智能技術已成為當前技術革命創新的源泉，智能系統廣泛應用于工業、農業、服務業等各領域，比如2014年11月2日開始處女航的皇家加勒比郵輪公司“海洋量子號”郵輪也因為大規模運用了高科技智能系統而號稱“世界上第一艘智能郵輪”。智能系統是建立在“智能技術+計算技術”基礎上，結合了控制技術、信息技術的軟硬件系統。智能系統開發人才培養目標是社會急需的智能系統開發工程師，其從事的工作主要包括智能系統的設計、開發、維護、運營、服務及相關的技術指導。為了適應智能系統開發人才的培養，應該建設智能終端實驗平臺、計算智能實驗平臺、腦認知實驗平臺、高性能計算平臺等人才培養基地與實訓基地，推進實施智能終端軟件開發技術、智能系統應用課程設計、智能系統與工程課程設計、智能游戲開發與設計、人機交互系統開發與設計等教學實踐活動。

4復合型智能技術人才培養

智能科學與技術是一門綜合學科，智能技術也廣泛應用到智能交通、智慧城市建設、電子信息、信息安全、電子政務、電子商務、工業制造、教育、醫療、管理、農業現代化、國防現代化等眾多領域，需要大量復合型智能技術人才。筆者認為，以下4條措施是智能科學與技術新興專業培養復合型人才切實可行的培養方案：①充分發揮大類培養特色明顯的人才培養優勢，開放“全校特色專業選修課”，跨專業、跨學院科教團隊，與大學生科技創新計劃融合，重點培養學生的綜合性、復合性、應用性；②引導并嚴格要求B學分課程學習，特別是設計規劃實施好“科技創新”、“文體活動”、“技能認證”、“企業實習”、“暑期社會實踐”等綜合能力提高計劃；③交叉融合辦好本科生二專業，鼓勵學有余力的本科生對知識的渴求，允許學生在本專業的基礎上再輔修另一個專業，并提供配套措施，保證二專業學生能獲得優質教育，發揮學科交叉融合優勢，使本科生形成寬廣深厚的知識結構，培養有特色的智能科學技術專業復合人才；④通過與企業橫向合作，建立校企實訓基地，緊跟企業和市場需求，與企業聯合培養復合應用人才。

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2智能家具的構成

智能家具應當由控制系統、執行系統、傳動系統、傳感器、家具本體這五個部分組成。[2]控制系統：即由微處理器、存儲器構成的微電子計算機。其任務是對所采集的數據進行數據處理和計算，并向各系統發出控制指令，指揮智能家具系統的運作，是智能家具的“大腦”。執行系統：智能家具的動力源，執行控制系統的指令做出相應的反應，是智能家具的末端元件。傳動系統：用以改變智能家具的狀態，如高度、角度等。運用傳動裝置可以使家具產生物理性動作。傳感器：智能家具的信息采集工具，通過感知外界的物理條件或化學條件，并把信息傳給控制系統。家具本體：即家具產品本身，是其他構件的載負平臺。

3智能老年家具的設計原則

人性化：智能老年家具不僅要追求技術上的進步，并且要體現與老年人的關系。高科技與使用者需達到最佳的統一，使家具更易被老年人接受。信息共享：智能老年家具將可實現信息多設備傳輸，使所獲信息不局限于單一家具，而是可以上傳到云端，供多設備參考以及社區醫療使用。安全性：老年人因其自身體質的脆弱，故家具安全性十分重要。而智能家具需借助電路、機械構件、電器等危險設備，所以在設計時需充分考慮安全性與功能的協調性、互容性。易用性：老年人對新事物的接受程度不及年輕人，對智能家具的操作需要盡量易懂、易用。高科技材料：所用材料需結合現今的技術，實現自動控制調整，適應外界變化。環保性：結合當今的社會潮流，產品要在整個生命周期貫徹環保意識。環保需要人人參與、人人執行。

4云計算的概念

云技術是一個大型的且可擴展的相關能力的技術，通過互聯網技術和以服務的形式提供給外部用戶，可以進一步細分云計算和云服務。云計算集中在IT技術方面，通過虛擬化和自動化技術，以創造更多的計算資源，云服務是基于虛擬模型、信息技術、包括計算、存儲和帶寬，以服務的形式，通過互聯網提供測試人員。云計算的重要性，是基于云服務本身和相關的軟件和硬件產品制造。廣泛接入網絡、快速靈活、測量服務，按需服務和資源池是云計算的5種基本性質，云計算的三種服務模式包含軟件即服務、平臺即服務和基礎設施即服務；公共云、專用云、混合云和社區云是其4種部署模型。[3]這部分主要介紹了兩種基于云的數據處理技術：個性化數據挖掘技術和個性化數據推送技術。

5云技術的特點

（1）虛擬化：用戶利用云計算可以在任何位置、使用各種終端獲取應用服務。這種終端可以是一個筆記本電腦，移動電話，以及其他各類電子移動設備。用戶可以利用終端通過網絡來完成所需要的服務。（2）高可靠性：使用云計算比使用本地計算機可靠，因為云計算使用了計算節點同構可互換、數據多副本容錯等措施，來保障服務的高可靠性。（3）普遍性：“云”不是為一個特定的應用，在云計算下可以組合出不斷變化的新應用，不同的應用程序能在一個“云”中同時運行。（4）按需服務：“云”像一個巨大的資源池，按需購買，它的資源可以像自來水、電力和天然氣定價。

6老年人智能家具設計分析

6.1桌案類老年家具

（1）智能調整系統：當老年人需要吃飯、讀書時，智能化家具的桌面可以自動調整，包括桌面高度調整、角度調整、自動旋轉等功能，可以確保老年人使用方便，防止老年人使用疲勞。（2）智能化照明系統：老年人對光的反應隨年齡的增大變得緩慢，照明燈光過強或過弱都不利于眼睛健康。智能照明系統顧名思義是把照明功能嵌入到家具表面，對光強進行檢測、報警、保證老年人光線適度，時長合適，防止眼睛疲勞。智能照明能夠進行光強控制、定時控制、亮度梯度控制，也具備延遲熄滅，定時亮滅等控制功能。

6.2坐臥類老年家具

6.2.1座椅、沙發

（1）智能調節系統：功能角度調整：座斜度（座面與水平面的角度）自動調節、背斜角（靠背和水平面角）自動調整、頭部角度調整、坐面旋轉、為老年人提供合理的位置，并通過調整保證經常改變姿勢；高度調整功能：坐高（椅子、凳子、沙發）自動調節，靠背高（肩部，腰部、頸部三個要點）自動調整，扶手高度自動調整。（2）智能按摩系統：座面、靠背面、腳部、腿部、頸部等都可以配備按摩功能，幫助老年人健康按摩。（3）智能識別系統：帶有識別系統的“智能沙發”可以識別坐在沙發上的人，甚至根據程序自動喚醒躺在特定位置的老年人。智能輪椅利用導航系統，使用傳感器和激光連續搜索周圍的障礙，通過一個計算機分析選擇在人群中的行徑路線。此舉可以實現在人群中的自由穿梭。

6.2.2床類老年家具

（1）智能控制系統：控制、調節家具角度和高度，滿足不同老人的身體需求。智能調節功能在老年人床類家具中多用于醫療、康復等方面。（2）智能照明系統：床頭的照明系統可以從照度、曝光時間、曝光方法進行調整。（3）智能溫度控制系統：控溫系統可以實現床類的溫度控制，確保老人有一個溫暖舒適的休息環境。（4）智能提示系統：提醒老年人何時可以醒來，何時睡覺，能夠幫助養成健康、規律的好習慣。（5）智能化材料：智能化的材料有益于老年的健康。例如：老年人使用智能材料制作的床墊、枕頭，可以改善他們的睡眠質量。

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智能化電網的中心點是設計和運行。實現電網智能化運行的關鍵是借助高速集成的雙向通信網絡技術，使用傳感技術、測量技術、控制方法、決策系統等，使電網安全、可靠、經濟、高效的運行。從整體上說，其運行特點主要如下：第一，智能電網具備自愈功能。通過對運行各種影響因素的分析與處理，實現電網運行進行恰當的安全性評估。一旦電網在運行過程中發現有不正常的情況，它便會直接將相關信息反饋給控制人員，而且還可以通過其自身的智能技術對來診斷、隔離和修復系統故障，即使是智能電網中出現的故障或者干擾比較嚴重的情況，它依舊可以進行自我隔離。智能電網自愈功能架構運行圖見圖1。圖1智能電網自愈功能架構運行圖第二，智能電網具備良好的兼容性和集成性。在信息技術高速發展的今天，智能電網通過使用相關的信息技術實現對各種數據的兼容，最終實現了智能電網的綜合處理能力，滿足不同數據需求和多樣化用電需求。通過使用高科技的信息及通信技術平臺，實現對信息的高度集成和共享，整合和調控各種數據，保障了用戶接收信息的完整性。第三，智能電網具備良好的安全性。實際應用過程中，其信息與通信網絡主要包含面向用戶服務的通信網絡與電力調度網絡，涉及到的相關技術主要有無線擴頻、光纖通信、電力線載波等,以此為基礎實現了電力線路的實時監則，并能夠較好的進行電力調度以及設備防盜監控等。

2智能電網應用信息及通信技術的關鍵問題

從智能電網當前實際使用情況來看，見表1，其運行中的關鍵技術就是信息和通信。因此，智能電網的建設部門應結合智能電網的實際運行情況，加大力度從信息和通信技術入手進行研究與設計，從而不斷完善我國智能電網。表1智能電網各環節建設內容與關鍵技術

2.1層次模型的構建以及標準體系的設計

智能電網系統的構建是一項極具復雜性的工作，如圖2所示，要實現智能電網與信息技術和通信技術順利結合，就必須構建合理的層次模型和設計標準體系。一方面，構建人員要對電網的各個模塊進行詳細的分析及劃分，并對每一個模塊的功能以及運行特點進行研究。另一方面，要想使智能電網的運行始終保持高效狀態，必須不斷對智能電網進行優化調整，保證電網各個環節的運行始終處于最佳的狀態。因此，在與信息技術和通信技術進行應用結合前，還必須預先設計設計科學合理的標準體系。圖2向我們清晰的展示了本文研究的智能電網的具體設計層次，包括應用層、網絡層和感知延伸層三大層次。

1）應用層主要是各應用平臺的運行，包括現有電力平臺和用戶互動平臺。通過應用層，管理者可以在電力應用管理平臺上，管理電力生產、傳輸，營銷等各項事務，實現電力生產有效管理；在感知互動平臺上，用戶可以登錄系統管理自己專屬賬戶，核查自己的賬戶信息，了解電力的政策、運營狀況，查詢反饋意見，管理當前的個人電力需求等，從而實現電網企業與用戶的雙向交流。

2）網絡層主要是涉及傳輸中的網絡，即電力通信主干網、電力接入專網以及具體應用的電力光纖網和寬帶無線網，互聯網和以太網。電力通信主干網用來遠距離傳輸各城市間電力調度信息，生產、行政管理命令等信息。電力光纖網和寬帶無線通信用來傳輸各類信息，包括行政管理、調度控制、狀態監測、繼電保護、安全防護等多種信息。通信傳輸主干網主要使用光纖，遠距離傳輸光纖具有明顯的優勢。互聯網和以太網則主要用來查詢信息，了解當前的電力政策，跟蹤市場前沿動態，學習最新電力技術知識等，當然感知延伸層部分信息數據也可通過互聯網傳輸。

3）感知延伸層向上連接各專業網絡，向下連接感知使用對象，主要用來采集狀態信息、圖像信息、電表度數等基礎數據，傳輸智能家居、水、氣、熱等控制指令，實現智能管理。該層主要利用PLC短距離無線通信、多功能傳感器、紅外通信、射頻、網絡路由等技術的應用實現對各智能設備的感知。通過這些技術，提高其感知水平，擴展智能電網的覆蓋范圍，使智能電網的物理網絡得到極大的拓展。

2.2各通信技術模塊的開發

（1）電力線通信技術：這是一項傳統的技術，分別為窄帶和寬帶電力線通信技術，后者傳輸速度更快，可達100Mbit/s。但無法使用TCP/IP通信協議，進而不容易實現與其他通信網絡的連接；同時存在信號衰減強烈、用電負荷大、負載圈亢隨機變化、載波頻率低的問題。因此，如何設計通信標準，研發轉換接口，實現與其他網絡的有效互聯，提高通信傳輸質量和速度等問題將是電力線通信技術的研究主要方向。隨著科技的發展，我們對未來家庭插座可以通過寬帶布線通信,實現即插即用。

（2）光纖以太網通信技術：一是光纖復合架空地線（OPGW）技術，二是自承式光纜技術（ADSS）。OPGW是電力通信系統的一種新型特種光纜，在傳統的相線結構中將光纖單元復合在導線中，主要優勢是比較容易進行施工,避免了在路由協調、電磁兼容等方面與外界的矛盾；目前在電力通信主干網絡中已經得到了應用,并逐漸向智能電網主要通信方式發展。ADSS優勢在于其較低的安裝費用，但是，在進行架空作業過程中，需要使用配套固定掛件，更適合于已架設好輸電線路上,避免電網運行中出現重復停電作業的情況。

（3）無線通信術模塊的開發。現在，基于多載波調制、碼分多址技術、異步傳輸技術的3G技術已經實現了圖像、語音、視頻、數據等多媒體信息的提供。無線網絡通信的關鍵問題是信息碼格式、通信速率、傳輸環境和單片機干擾。其中接收模塊已受到單片機時鐘頻率的倍頻干擾，其中，51系列的干擾較大,PIC系列較小。所以，需要在單片機中加入隔離電路并降低其工作頻率，降低干擾。隨著無線通信技術的發展，已作為防風防汛等應急通信的一種重要手段，浙江、江蘇等地電網開始使用無線通信的嘗試。

2.3信息與通信安全

為了保障智能電網運行的安全性及高效性，就要采取措施優化電網通信網絡環境，結合智能電網運行實際制定相關保障其安全性的措施。對此，筆者認為應該做到以下兩點：首先，事先為智能電網的安全運行制定可靠的安全保護措施，制定信息安全規章制度，從而做到避免安全問題的發生。其次，從圖2的智能電網組網結構分析，通過傳感網絡實現了互聯網對感知對象的實時控制，采用最新的移動無線通信技術，保證通信網絡能夠連接到控制終端的計算機信息處理平臺，實現各種數據科學的、及時的處理；同時需采用接入控制驗證技術和信息加密技術，防止接入端的網絡入侵，多重攻擊，病毒傳播等網絡安全問題。

2.4電網不穩定

從目前智能電網中電力通信的運行和應用現狀分析,電網不穩定也是最常見的問題之一。在電力通信的應用中,造成電網不穩定的主要原因是物理系統中潛在存在的功率不平衡問題,為了確保電力通信系統的正常運行,就需要找到一個相對穩定的平衡點,這其實是負荷母線上節點功率方面的平衡問題,節點無功功率、負荷耗能無功功率,可實現該種平衡,同時平衡點也能夠起到有效抑制擾動的作用。

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但是現代家庭中，弱電線纜越來越多，如電話線、有線電視線、寬帶網絡線、防盜報警信號線等，帶來線纜多、亂的麻煩，因此，家庭弱電系統需要進行統一、規范的管理。然而，傳統家庭布線方式因為施工不規范、維護和使用方便等因素，已不能適應當前家庭裝修的需要，更無法滿足未來智能家居生活的更高要求。藍牙技術的出現，正發解決了這個問題，使智能家居中的無線控制成為可能。

2藍牙技術

2.1藍牙簡介

藍牙技術是Ericsson移動通信公司在1994年開始啟動的，其目的是實現最高數據傳輸速率1Mb/s（有效傳輸速率為721kb/s）、最大傳輸距離為10m的無線通信。

“藍牙（Bluetooth）是一個開放性的、短距離無線通信技術標準，也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內，通過無線連接的方式、安全、低成本、低功耗的網絡互聯，使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享，也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此，特別選用于小型的移動通信設備，使設備去掉了連接電纜的不便，通過無線建立通信。

藍牙技術工作在全球通用的2.4GHzISM頻段。從理論上講，以2.4GHzISM頻段運行的技術能使用距30m以內的設備互相連接，但實際上很難達到。現階段，藍牙的發射范圍可達10m，可以同時實現8臺設備的相互聯通。當檢測到距離小于10m時，接收設備可動態地調節功能；當業務量減小或停止時，藍牙設備即可進入低功耗工作模式。

2.2藍牙中的關鍵技術

2.2.1跳頻技術

藍牙工作的頻段是全球通用的2.4GHzISM頻段。該頻段對所有無線電系統都開放，因此，藍牙在使用過程中經常會遇到不可預測的干擾源，例如手機、無繩電話、微波爐等。這使得藍牙系統的傳送錯誤率遠遠高于實際應用水平，為此，采用跳頻技術是避免干擾的一項有效措施。

所謂跳頻技術，就是將整個頻帶分成若干跳頻信道（HopChannel）。在一次連接中，藍牙芯片所控制的收發器按照一定的碼序列，不斷地從一個信道跳轉到另一個信道；而接收方也是按照相同的跳轉規律進行通信。這實際上屬于一種硬件加密手段，除非第三方掌握了接收雙方的切換信道干什么，否則，從理論上計野外法完整獲得信息的，而干擾源也是不可能按同樣的規律進行干擾的。跳頻的瞬時帶寬很窄，但通過擴展頻譜技術，可以使這個窄帶寬被成倍地擴展成寬頻帶，使擾的可能性變得很小，由此就可以保證傳送的完整性和系統的穩定性。

2.2.2糾錯技術

在藍牙技術中使用了三種糾錯方案：1/3比例前向糾錯碼（1/3FEC）、2/3比例前向糾錯碼（2/3FEC）和用于數據的自動請求重發（ARQ）方式。

1/3比例前向糾錯碼是一種較簡單的糾錯碼方式，屬于重復碼，實現時對每位信息重復三次。2/3比例前向糾錯碼是一種（15，10）精簡的漢明碼表示方法，用于部分分組。

使用ARQ方式，在一個時隙中傳送的數據必須在下一個時隙得到確認（或超時）信息。只有數據在接收端通過了報頭錯誤檢測和循環冗余檢測，被認為無錯后，才向發送端反回確認信息；否則，返回一個錯誤信息。

2.2.3微微網

藍牙支持點對點和點對多點的通信，其最基本的網絡組成是微微網。微微網是通過藍牙技術連接起來的一種微型網絡，由一個主設備（Master）和若干個從設備（Slave）組成，且從設備最多為7臺。主設備負責通信協議的動作，而從設備則受控于主設備。一個微微網可以是2臺相連的設備，也可以是8臺連在一起的設備，所有設備單元均采用同一跳頻序列。主從設備的拓撲結構如圖1所示。

藍牙給每個微微網都提供了特定的跳轉模式，因此，它允許大量的微微網同時存在。同一區域內，多個微微網互聯形成了分散網。不同的微微網信道有不同的主單元，因而存在不同的跳轉模式。

2.2.4安全性

藍牙技術的無線傳輸特性使它非常容易受到攻擊，因此，安全機制在藍牙技術中顯得尤為重要。雖然藍牙系統所采用的跳頻技術已經提供了一定的安全保障，但藍牙技術仍然需要在應用層和鏈路層上提供安全措施。該措施將用于對等環境，即藍牙系統每個單元中設備的匹配和加密規則都將以同樣的方法實現。在鏈路層，藍牙的使用四個參數來保證系統的安全性：每個用戶唯一的48位地址、用戶的128位驗證密鑰、用戶的8～128位加密密鑰、設備產生的一個128位隨機數RAND。

藍牙的低層安全是通過基帶和鏈路管理中的鑒權、匹配和加密完成的。

鑒權基于“競爭-應答”算法，是藍牙系統中的關鍵部分，它允許用戶為個人的藍牙設備建立一個信任域。校驗器發送一個LMP-au-randPDU分組給請求者，該PDU（協議數據單元）分組含有一個隨機數。請求者根據獲取的分組計算出應答值，然后將應發回給校驗器，驗證應答值是否正確。

當兩臺設備無共用鏈接字時，則基于個人識別碼PIN和隨機數創建初始化字Kinit，這一過程為匹配。Kinit字在校驗器向請求者發出LMP-in-rand時創建，然后進行鑒權，共計算過程基于Kinit字，而不是鏈接字。通過鑒權后，鏈接字即被創建。

加密被用來保護連接中的個人信息，密鑰由程序的高層來管理。網絡傳送協議和應用程序，可以為用戶提供一個較強的安全機制，需要注意的是，加密字節全不同于鑒權字。鑒權字具有靜態性，而一旦建立加密字，就由運行在藍牙設備上的具體應用，來決定什么時候和是否需要修改加密字。

3智能家居系統

智能家居的概念起源于美國。它依靠3C技術（ComputerTechnology、Communicati

onTechnology和ControlTechnology），并結合信息家電的發展，為用戶提供了一種更加安全、舒適、方便、快捷的智能化和信息化生活空間。其內涵就是“在具有個性化的住宅家庭中，將多元網絡信息、多樣化的自動化控制以及節能環保等功能，整合到一體化的家庭智能信息管理與自動化監控平臺上”。

智能家居是將家庭中各種與信息相關的通信設備、家用電器和家庭保安裝置，通過家庭總線技術連接到一個家庭智能化系統上，進行集中的或異地的監視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環境的和諧與協調。這些功能都是通過家庭控制器來實現的。家庭控制器具有家庭總線系統，通過家庭總線系統提供各種服務功能，能和住宅以外的外部世界相連接。所以說，家庭控制器是智能住宅的核心。

智能家居中的信息傳輸介質，可以分為電話線、電源線、雙絞線、電纜和無線技術，其中無線方式是目前最熱門的發展方向。

4藍牙技術在智能家居系統中的應用

正是由于藍牙技術的低成本、低功耗、高速率、高可靠性和兼容性等特點，使得基于藍牙技術的智能家居系統能為人們所接受。

（1）家庭環境控制

智能家居的一個重要功能就是對居住環境的控制，即自動或遠程控制家庭的溫度、濕度、光照、空氣質量和熱水器等。如今，環境問題已經成為一個直接關系到人們身體健康，乃至生命安全的至關重要的問題，家庭環境也不容忽視。智能家居系統，可以改善人們的生存條件，也可以提高家庭的生活質量。

（2）能源監視與管理

主要是指家庭中的水、電、燃氣和供暖的定時開關等。可以自動關燈和關閉電器，節省開支；家中沒有人時，可以調節供暖的溫度；在電費較低的時段開啟電器。

（3）家庭流量計費

目前，大多數遠傳計量系統采用如下方式：在各個房間內的遠傳表，通過專用的布線系統連接至各個節點流量控制器，再匯總到物業管理中心進行上位管理。在智能家居系統中如果采用了藍牙技術，就會出現新的三表遠傳流量計費系統的局面。

通過在支持藍牙的微芯片中置入相應程序，并置入流量表中，可以去掉流量表與節點控制器之間的連線，使每個計量末端采用無線方式，降低系統由于線路損壞而帶來的系統故障，提高了系統的可靠性。

（4）安防系統

智能家居的基本目標為人們提供一個舒適、安全、方便和高效率的生活環境。這就需要一個安全的家庭體系，其中既包括人身和家庭財產的安全，也包括家庭設備的安全。為了實現這種安全體系，需要配備相關的防衛措施，例如電子門禁、對講系統、電子防盜系統、玻璃破檢測報警系統、室內跑水檢測與報警系統、室內有毒/害氣體的檢測等。

報警控制器連接至社警鈴、報警指示燈、電話、若報警，可按預先設置的若干個電話號碼，自動拔通進行報警，并報出家中具體是哪個系統報警了。

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一、前言

隨著蜂窩移動用戶的不斷增長，如何解決頻譜資源緊張、抑制各種干擾、提高通信服務質量成為一個亟待解決的問題。為此，人們提出了一系列的解決方案，例如，在通信密集的地方引入微蜂窩技術、頻率跳變技術、高效的編碼技術以及進行功率控制等。而智能天線為這一切問題的解決提供了一條新思路。智能天線能夠成倍地提高通信系統的容量，有效地抑制復雜電磁環境下的各種干擾，并且還能與各種通信系統和其他多址方式兼容，從而以較小的代價獲取較大的性能提高。目前，國內外有許多大學和公司致力于智能天線的研究。歐洲電信委員會(ETSI)明確提出智能天線是第三代移動通信系統必不可少的關鍵技術之一，并制定了相應的開發計劃。

二、智能天線的基本概念

智能天線綜合了自適應天線和陣列天線的優點，以自適應信號處理算法為基礎，并引入了人工智能的處理方法。智能天線不再是一個簡單的單元，它已成為一個具有智能的系統。其具體定義為:智能天線以天線陣列為基礎，在取得電磁信息之后，使用人工智能的方法進行處理，對電磁環境做出分析、判斷，并自動調整本身的工作狀態使之達到最佳。依據天線的智能化程度可將天線分成可變波束天線、動態相控陣列和自適應陣列3類。可變波束天線依據接收功率最大原則，在幾個預設陣列波束中進行切換；動態相控陣列使用測向算法，能夠連續追蹤用戶的方向而改變天線的波束，使接收功率達到最大；自適應陣列既對用戶進行測向，又對各種干擾源進行測向，在形成波束時，不僅使接收功率最大，而且使噪聲降到最低，從而使接收信噪比最高。

智能天線的發展可分成3個階段:第1階段是應用于上行鏈路，通過使用智能天線增加基站的接收增益，從而使接收機的靈敏度和接收距離大大增加；第2階段是將智能天線技術同時應用于下行鏈路，在智能天線應用于下行鏈路后，能夠控制波束的發射方向，從而有助于頻率的復用，提高系統的容量；最后一個階段是完全的空分多址，此時在一個蜂窩系統中，可以將同一個物理信道分配給不同的用戶，例如，在TDMA中，可以將同一小區內同一時隙同一載波同時分配給兩個用戶。

三、智能天線的組成和關鍵技術

智能天線主要分為天線陣列、接收通道及數據采集、信息處理3部分。在移動通信系統中，天線陣列通常采用直線陣列和平面陣列兩種方式。在確定天線陣列的形式后，天線單元的選擇就十分關鍵。天線單元不僅要達到本身的性能指標，還必須具有單元之間的互耦小、一致性好以及加工方便的特點。目前微帶天線使用較多。

接收通道及數據采集部分主要完成信號的高頻放大、變頻和A/D轉換，以形成數字信號。目前，受A/D器件抽樣速率的限制，不能直接對高射頻信號和微波信號進行采樣，必須對信號進行下變頻處理，降低采樣速率。

信息處理部分是智能天線的核心部分，主要完成超分辨率陣列處理和數字波束形成兩方面的功能。進行超分辨率陣列處理的目的是獲得空間信號的參數，這些參數主要包括信號的數目、信號的來向、信號的調制方式及射頻頻率等，其中信號的來向對于實現空分多址和自適應抑制干擾有著重要作用。在眾多的超分辨率測向算法中，MUSIC算法及其改進算法一直占據主導地位，它不受天線陣排陣方式的影響，只需經過一維搜索就能實現對信號來向的無偏估計，并且估計的方差接近CRLB。此外，使用ESPRIT算法來解決移動通信中的測向問題也得到了廣泛的研究。數字波束形成主要通過調整加權系數來達到增強有用信號和抑制干擾的作用，它需要收斂速度快、精度高的算法支持。根據所需先驗知識的不同，目前的波束形成算法主要有3類:以信號來向為先驗知識，如LCMV算法；以參考信號為先驗知識，包括LMS算法及其改進算法NLMS、RLS等；不需要任何先驗知識，如CMA算法。由于移動通信環境復雜，各種算法也有各自的優缺點，因此系統中必須對多種算法取長補短，才能達到最佳效果。

四、智能天線的特點和優勢

(1)提高系統容量

在蜂窩系統中，用戶的干擾主要來自其他用戶，而智能天線將波束零點對準其他用戶，從而減少了干擾的影響。由于系統提高了接收信噪比，因此減少了頻譜資源的復用距離，從而獲得了更大的系統容量。

(2)擴大小區覆蓋距離和范圍

使用智能天線可以提高用戶和基站的功率接收效率，進一步擴大基站的通信距離，減少功率損失，從而延長電池的壽命，減小用戶的終端。

(3)減少多徑干擾影響

智能天線使用陣列天線，通過利用多個天線單元的接收信息和分集技術，可以將多徑衰落和其他多徑效應最小化。

(4)降低蜂窩系統的成本

智能天線利用多種技術優化了信號的接收，從而能夠顯著降低放大器成本和功率損耗，提高系統的可靠性，實現系統的低成本。

(5)提供新服務

智能天線在使用過程中必須對用戶進行測向，以確定用戶的位置，從而為用戶提供基于位置信息的服務，如緊急呼叫等。目前，美國聯邦通信委員會已準備實施用戶定位服務。

(6)更好的安全性

使用智能天線后，竊聽用戶的通話將會更加困難，因為此時盜聽者必須和用戶處于相同的通信方向上。

(7)增強網絡管理能力

利用智能天線可以實時檢測電磁環境和用戶情況，從而為實施更有效的網絡管理提供條件。

(8)解決遠近效應問題和越區切換問題

智能天線可自適應地調節天線增益，較好地解決了遠近效應問題，為移動臺的進一步簡化提供了條件。在蜂窩系統中，越區切換是根據基站接收的移動臺的功率電平來判斷的。由于陰影效應和多徑衰落的影響常常導致越區轉接，增加了網絡管理的負荷和用戶呼損率。在相鄰小區應用的智能天線技術，可以實時地測量和記錄移動臺的位置和速度，為越區切換提供更可靠的依據。

五、智能天線的技術現狀

在分析智能天線理論的同時，國內外一些大學、公司和研究所分別建立了實驗平臺，將智能天線應用于實踐中，并取得了一些成果。

(1)美國

在智能天線技術方面，美國較其他國家更加成熟，已開始投入實際應用中。美國的ArrayComm公司發展了針對GSM標準和日本PHS標準的智能天線系統。該公司已將智能天線應用于基于PHS標準的無線本地環路中，并投入了商業運行。該方案采用可變陣元配置，有12陣元、8陣元環形自適應陣列可供不同的環境選用，現場實驗表明，在PHS基站采用智能天線技術可使系統容量增加4倍。

(2)歐洲

歐洲通信委員會在RACE計劃中實施了第一階段的智能天線技術研究，稱為TSUNAMI，由德國、英國、丹麥和西班牙共同合作完成。它采用DECT標準，射頻頻率為1.89GHz，天線由8個微帶貼片組成。陣元距離可調、組陣方式可變，有直線型、圓環型和平面型3種形式。數字波束形成的硬件主要包括2片DBF1108芯片，它在軟件上分別由MUSIC算法、NLMS、RLS完成測向和求得最佳的加權系數。在典型的市區環境下進行實驗表明，該智能天線能有效跟蹤的方向分辨率大約為15°，BER優于10-3。

(3)日本

ATR光電通信研究所研制了基于波束空間處理方式的多波束智能天線。天線陣元布局為間距半波長的16陣元平面方陣，射頻工作頻率為1.545GHz。陣元組件接收信號在A/D變換后，進行快速傅氏變換，形成正交波束后分別采用恒模算法或最大比值合并分集算法，數字信號處理部分由10片FPGA完成。ATR研究人員提出了智能天線的軟件天線概念。

(4)其他國家

我國的信威公司也將智能天線應用于TDD方式的WLL系統中。該智能天線采用8陣元的環形自適應陣列，射頻工作于1785~1805MHz，采用TDD工作方式，收發間隔為10ms，接收機靈敏度最大可提高9dB。此外，愛立信公司與德國運營商也將智能天線應用于GSM基站上，但該天線的智能化程度不高。韓國、加拿大等國也開展了智能天線方面的研究。

(5)用于衛星移動通信的智能天線

上文主要介紹了基于蜂窩系統的智能天線，另外還有一種用于L衛星移動通信的智能天線。該天線采用了由16個環形微帶貼片天線組成的一個4×4的方形平面陣，它的射頻頻率為1.542GHz，左旋圓極化，中頻頻率為32kHz，A/D變換器的采樣速率和分辨率分別為128kHz和8位。在數字信號處理部分，選用了10個FPGA芯片，其中8個用于16個天線支路的準相干檢測和快速傅里葉變換，另外2片則起到波束選擇、控制和接口的作用；自適應算法則選擇了CMA。系統的外場測試表明，它能產生16個波束來覆蓋整個上半空間，并且不需要借助于任何傳感器，就能用最高增益的波束來自動捕獲和跟蹤衛星信號，從而在各種復雜的環境下均能提供比采用其他天線要高得多的通信質量。

六、智能天線面臨的挑戰和發展方向

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鑒于上述交通管理工作中存在的種種不足和缺陷，為了更好的簡化交通管理系統流程，完善交通管理工作流程，在傳統管理模型的基礎上進行優化計算來實現適時、有效的交通管理控制體系顯然是不現實的。此時，我們需要將目光脫離傳統的交通管理流程，從新的技術角度入手去研究交通管理新流程，從而實現交通管理工作的有序、科學。面對這種情況，以智能交通系統為核心的交通控制系統應運而生，然而時至今日仍然有不少單位雖然看似引入了人工智能技術，但是面對復雜的技術標準和設備操作要求，不少工作人員就顯得有點無力了。但是事實證明，這種做法是成功的，它雖然在交通管理領域工作人員操作上存在問題，但是在系統應用效果中有著巨大優勢。基于此，我們可以從下面兩個角度去分析智能協作技術在交通管理中的應用。首先，由于城市交通狀況本身有著復雜、非線性且瞬時多變的特征，同時交通管理人員又高度要求信息傳輸的實時性、瞬時性，這個時候對整個城市交通管理系統實現最佳控制顯然是不可能的，只能要求整個城市交通保持在最合理、最有序的狀態。其次，在智能協作技術在交通管理中的應用上，局部合理與整體合力并不存在相悖的問題，但是當產生這種問題的時候我們可以從局部入手進行協商，通過協作的方式來解決各種相悖問題，從而確保交通管理工作的有序開展。

2智能協作技術在交通管理中的具體應用研究

通過對我國傳統交通管理工作存在的問題和特征研究，采用多個不同功能的智能技術來協作控制交通工作可謂是一種合理、有效的管理方法，這一技術是基于智能協作為核心的新型交通管理系統，具體應用策略如下。

2.1系統建設

交通信號燈作為當今交通管理控制的主要手段，也是城市交通的基礎管理措施，在整個城市交通控制系統中一直發揮著不可替代的重要作用。因此在這里研究中，我們主要以路通燈的控制為基礎來闡述智能協作技術的應用情況。為了更好、更方便的敘述這一系統優勢，我們這里不妨將信號燈的應用設為如下情況。(1)路口是交通系統的基本控制單位。一個城市的交通系統主要由路口1,路口2,…,路口n共n個路口及連接這些路口的所有道路組成。(2)各方向紅綠燈基本周期相同,記周期開始時刻為t=0,1,2,…；(3)Li(t)為描述t時刻等候在i路口的車輛數量的向量。Li(t)=(Xi(t),Yi(t),…),其中Xi(t),Yi(t),…分別表示t時刻等候在i路口的不同方向的等候車隊長度。Li(t)為狀態變量。(4)X′,Y′,…分別表示系統設定的不同方向等候車隊長度的閾值。一旦某方向的等候車隊長度超過閾值,則agent開始協商、協作以使等候車隊長度低于或盡量接近于此閾值。此閾值可根據具體情況動態修改。(5)g(t)為在t時刻開始的周期中綠燈亮所占的比例,此為控制變量。值得指出的是,基于多agent的智能交通管理系統并非用于處理這種簡化假設—它恰恰是為了解決傳統交通控制過于簡化交通模型的問題而設計的;本文也不擬對此假設所涉及的變量進行精確建模和計算。對于復雜的實際情況和更多的功能需求,可以相應增加agent的知識庫內容及感知器的復雜度。這些都不影響對系統基本結構和工作原理的闡述。

2.2系統設計

目前，雖然智能協作技術已經在交通管理領域得到廣泛的應用，但是仍然有不少地方需要我們深入研究和探討。尤其是在交通流量日益增多、交通事故不斷發生、交通問題越來越復雜的今天，建立健全交通管理機制勢在必行。在這里的智能協作技術應用中，具體的設計策略如下。

2.2.1系統結構

系統的整體結構如圖1所示。系統中包括兩類agent:一個區域控制主題(AreaControlAgent,簡記為ACA)和多個路口控制agent(CrossContro-lAgent,簡記為CCA)。其中,每個路口控制agent可與鄰近的agent通信,并與唯一的區域控制agent相連。下面分別對這兩類agent加以介紹。

2.2.2路口控制agent(CCA)

路口控制agent是典型的協同型agent,即所有的CCA有著共同的全局目標—使得區域交通暢通,同時每個CCA也有與全局目標一致的局部目標—盡量使本路通暢通。城市中的每個路口有且僅有一個CCA。CCA的基本功能是:根據路通狀況動態調整g(t),即一個周期內的紅綠燈配時方案,使得本路口的等候車隊長度Li(t+1)盡量取最小值,同時使Li每個分量(Xi(t),Yi(t),…)均小于系統設定的閾值。并每個周期向相鄰CCA及所從屬的ACA發送當前路口狀態信息。當Li的某個分量(如Xi)高于所預定的值閾X′時,該CCA根據其鄰近4個CCA及路口的狀態,發出協作請求。例如:請求其上游路口i的CCA在t1時刻減少gi(t2),或請求其下游路口j的CCA在t2時刻增加gj(t2)等,以確保路口的暢通。當CCA收到鄰近CCA的協作請求時,也可以根據自身狀況及當前路口狀況,接受、協商或拒絕。此外,CCA還接受ACA所發出的控制指令和策略調整指令。路口控制agent的結構如圖2所示:所有路口控制agent有著相同的結構。包括控制模塊、推理機、感知器、執行模塊、狀態欄、知識庫、路口模型等部分。

2.2.3區域控制

區域控制agent負責協調、指揮所管轄的CCA,并收集、分析、整理所轄CCA定期發送的路口狀態報告。在通常情況下,CCA享有很高的自治性,ACA不干涉CCA對本路口的交通控制,以及CCA之間的協商協作行為。在具體的管理工作中，一旦發生如下情況，我們可以迅速的通過智能協作技術命令來實現交通管理工作。首先，突發事件的發生，比如有消防車、救護車等特殊車輛要通過某種特定的車道的時候，交通管理部門可以利用CAC強制命令該路段所有路口的交通燈全部亮綠燈，從而確保這類車輛的迅速通過。其次，發現區域路段出現嚴重負載不平衡現象的時候，可以在全局工作角度上去控制和分析，并合理的進行修正與處理。

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一、智能小區的現狀與發展前途

1.智能小區的概念

智能建筑是計算機、通訊、建筑藝術以及圖象信息等多種技術集成后經先進設計和嚴格施工而得到的具有安全、高級、舒適、健康、溫馨等特征的建筑。它涵蓋智能自動化、信息化、生態化等多方面的內容。

把智能建筑技術擴展到一個區域的幾座智能建筑進行綜合管理，再分層次地連接起來進行統一管理，這樣的區域被稱為智能小區。即采取集中控制、模塊化結構的設計方式，所有子系統的管理都集中在綜合控制中心。綜合控制中心的管理人員可以查詢和確認小區內住戶家庭中的安全狀況及三表狀況等。智能小區是繼智能建筑之后的又一個熱點趨勢。

2.智能小區的現狀

當前智能住宅小區應用系統的基本配置主要包括以下幾個方面：

信息通訊系統：提供用戶話音通信，視頻廣播，寬帶信息服務。

安全防范系統：

a)小區周界報警，設置紅外、微波等裝置，中心能夠顯示各報警路段和報警時間。

b)攝像監視，小區重點部位設置相應的探測器或攝像機，監視有關信息和傳輸圖象并進行記錄和存儲。可視對講。

c)小區居民室內具有燃氣泄露報警、門磁、紅外、玻璃破碎、漏水檢測、緊急求助等功能。

d)小區室外公共場所設置有線廣播系統。

e)通過智能卡或其他形式對進出車輛進行管理和計費。

建筑設備監控系統：

a)通過給排水監控系統的監視，顯示有關的運行狀態。

b)電梯工作狀態的故障狀態及所在樓層位置受到監視。

c)照明設備的監控。

物業管理系統：

a)配置實用的計算機物業管理軟件，實現小區物業管理計算機化，建立小區管理信息系統。

b)實現遠程抄表功能。

c)各系統實現信息連通，統一管理。

當然，在實際建設過程中，還可根據市場需要，進行其他功能的添配。

但是，目前智能小區建設中也還存在著不少問題。一般小區為了實現集中監控的目的，在中央控制室設置以計算機為核心的中央站，分站則以微處理機為核心，形成集散型的分布式計算機系統。而其分站的微處理機有以單片機為主的486、586等，有進口的DCS模塊。要么產品先進性不強，要么成本較高。使得智能小區管理系統的穩定可靠性和先進性不高。同時由于智能小區工程建設是分期進行的，這也使得系統增容的可擴充性也不強。

也有一些智能小區控制系統按功能劃分，各子系統之間垂直分割，不能共享信息，設備重復投資。

這些問題的解決可以從以下幾個角度來考慮：

考慮到設備和技術的先進性，智能小區系統采用LonWorks總線技術，使整個小區的網絡達到先進性。

LonWorks控制網絡包括由一個或多個通信通道連接起來的智能模塊即智能節點，節點間通過LonTalk協議進行通信。智能模塊可以編程實現信息的發送和對外來指令的響應。因為智能模塊具有成本低，兼容性好的特點，考慮到智能小區工程建設分期進行的實際情況，非常有利于系統增容的可擴充性。

目前推出的LNS構架的智能小區控制系統，完全是因為LNS多客戶多服務器技術可以給網絡使用者帶來很多好處：大大減少開發時間和費用；簡單的系統集成；訪問數據不受限制等等。這也是本文所述演示系統采用LNS構架的原因。

3.智能小區的發展前途

智能小區在未來的發展主要有兩個方面：

一是“以人為本”的思想。小區建設在未來將逐漸深入到建設智能化家庭的建設。比如使小區居民可以在家實現“電子貨幣”交易或網上購物、網上醫療診斷、參觀虛擬博物館和圖書館、點播VOD家庭影院；甚至在外的小區居民或者智能小區管理控制中心都可以對小區居民家里的空調設備和家庭電器進行遙控，能夠隨時隨地查詢和確認家庭中的安全狀況等。總之，未來智能小區的設計將堅持人性化的系統設計思想，最大限度地向居民提供溫馨舒適、方便周到和經濟的服務，處處為居民著想。

其次，“節能”的思想。環保是21世紀的重要主題，所以未來的小區建設將更多的考慮到環保問題。主要體現在小區住宅能源的供應上，要本著節能的原則，讓小區設施在成為服務環節中的一員的同時，使小區居民、小區設施、小區環境高度統一、和諧，融為一體。

二、LNS技術

LNS(LonWorksNetworkService)是Echelon公司最新開發出來的LON總線的開發工具，它提供用戶一個強大的客戶/服務器網絡構架，是未來LON總線的可互操作性基礎。使用LNS提供的網絡服務，可以保證從不同網絡服務器上提供的網絡管理工具可以一起執行網絡安裝、網絡維護、網絡監測；而眾多的客戶則可以同時申請這些服務器所提供的網絡功能。

LNS提供壓縮的、面向對象的編程模式，大大減少了用戶開發時間和對系統的要求。它將網絡變成一個層次化的對象，通過對象的屬性、事件和方法對網絡進行訪問。且訪問數據不受限制，允許用戶同時使用多臺人機接口(HMI)、SCADA站、數據站，同時訪問網絡上的數據。且為使用戶的系統設計簡單，LNS盡可能的提供了自動化的功能。

LNS構架和主機是無關的，它支持任何平臺的用戶，這些平臺可以是嵌入式的微處理器，也可以是WindowsPC機、UNIX工作站。主機是通過LNS的API(ApplicationProgrammIterface)來操作LNS的。LNS主機API是一個代碼層，對不同的開發平臺提供各種不同的編程工具，從而大大簡化了系統集成。

LNS構架主要包括四個主要的組件：網絡服務服務器(NSS)、網絡服務器接口(NSI)、LCA對象服務器和LCA數據服務器。

三、LNS構架的智能小區安防及關鍵技術應用研究

LNS構架的智能小區演示系統具有多種功能，如三表的遠程抄表、安防技術、聯動控制、家電控制等，現就遠程抄表和安防技術對其管理進行較詳細說明。

1.下位機硬件結構

下位機硬件主要包括智能節點、路由器、時鐘模塊和接口卡。

現場信號有三表讀數、各報警傳感器和執行器的狀態等，將這些信號與神經元芯片相連，加上一個收發器即可構成一個現場智能節點。由于神經元芯片有11個I/O口和2K的RAM，加少量調理電路即可直接與三表信號量相連，而報警信號則可直接與神經元芯片相連。最后將所有的節點都掛接在LON總線上，網絡拓撲可為總線型或星型或自由拓撲型。節點間可通過LonTalk協議相互通訊。

由于智能小區建筑的分散性和各棟樓施工要求可能不同，使用路由器將大大突破傳統總線的局限——不受通信距離、通信介質和通信速率的限制。使得在一個小區內可兼顧技術與經濟的不同要求，采用不同的通信介質，在不同的段內兼容不同的通信速率。

2.上位機監控與管理

上位機可以采用多種技術和LON總線進行通訊，LonmanagerDDE、LNSDDE和LNSAPI，已自主完成了多種驅動軟件的開發。實現了與FIX、INTOUCH、KingView等多種工業組態軟件與LON網絡的連接，方便了用戶界面的迅速開發。同時也支持Delphi、VB、VC、EXCEL等語言的開發。

基于智能小區控制對大量的控制設備和過程監控裝置之間的通訊的需要，上位機一般采用具有“監控和數據采集”功能的組態軟件，如FIX、INTOUCH、組態王(KingView)等，以便能以高性能和高可靠性對眾多的控制器和其他現場部件進行控制和監視，且能隨時對各種事件作出反應，并且不丟失任何重要數據和報警信息。

我們在演示系統的上位機采用組態王(KingView)來監控和采集數據。

組態王有著易于使用的圖形界面，方便智能小區管理員的操作。組態王的網絡功能使小區監控現場與各個部門建立起聯系，在任何需要的時候把現場的信息實時的傳送到控制室，保證信息的暢通。

組態王能連接PLC、智能儀表、板卡、遠程數據采集裝置(RTU)等數百種外部設備，組態王通過驅動程序和這些工控設備相通訊。組態王軟件系統與最終用戶使用的具體的PLC或現場部件無關。對于不同的硬件設施，只需為組態王配置相應的通信驅動程序即可。

組態王同時保留了DDE(動態數據交換)通訊方式。組態王通過DDE(動態數據交換)和其他的應用程序之間交換數據。通過DDE，開發者可利用PC機豐富的軟件資源來擴充“組態王”的功能，比如用Excel從“組態王”的數據庫中讀取數據，對生產作業進行優化計算，然后組態王再從Excel中讀出結果來控制各個生產參數；可以利用VISUALBASIC開發服務程序，完成數據采集、報表打印、多媒體聲光報警等功能，從而很容易的組成一個完備的上位機管理系統；還可以和數據庫程序、人工智能程序、專家系統等進行通訊。

在智能小區的控制中，驅動軟件我們選用LNSDDEServer。

LNSDDEServer能完成LonWorks智能模塊和Windows應用程序間的數據交換，使得Windows應用程序可以作為一個DDE客戶程序來監控LonWorks網絡，即采集Lonworks網絡數據并發送一定的指令來改變LonWorks網絡的某些操作。在智能小區的控制中，下位機設備就是由基于LonWorks網絡的智能模塊構成，因此在上位機組態王就可以通過LNSDDEServer與下位機智能節點和其他Windows應用程序進行通訊。其具體配置步驟如下：

先在組態王的設備庫中選擇DDE，然后按“設備配置向導”的提示一步步完成即可。第一步選擇“DDE”；第二，“給安裝的DDE設備指定連接對象名”對話框中，輸入連接設備的邏輯名；第三步，“服務程序名”則是與“組態王50”交換數據的程序名，一般是I/O服務程序，或者是Windows應用程序：“話題名”則是指本程序和服務程序進行DDE連接的話題名(Topic)。“數據交換方式”一般選擇“標準的Windows數據交換”；最后單擊“完成”即可。組態王50將自動完成驅動程序的啟動和通信，不再需要用戶人工進行。

然后，在定義I/O變量時，在變量屬性的“連接設備”項中選擇使用上面定義的邏輯連接設備名，在“項目名”中輸入DDE會話的項目名即可。注意，只有I/O類型的變量才有這兩項。

這樣，定義好的變量就可以自動啟動LNSDDE與下位機的智能節點進行通訊。

上位機還可以利用VISUALBASIC開發服務程序，完成數據采集、報表打印、多媒體聲光報警等功能。在VISUALBASIC可視化編程工具中，DDE連接是通過控件的屬性和方法來實現的。對于作為“顧客”的文本框、標簽或圖片框，要設置LinkTopic、LinkItem、LinkMode三個屬性。如果組態王作為“顧客”想VB請求數據，需要定義變量時說明服務器程序的三個標識名，即：應用程序名設為VB可執行程序的名字，把話題名設為VB中窗體的LinkTopic屬性值，項目名設為VB控件的名字。

總之，兩種方式的數據采集都是通過驅動程序和下位機交換數據的。從而很容易的組成一個完備的上位機管理系統。

3.網絡功能

組態王5.0可運行在基于EtherNET網絡結構和TCP/IP網絡協議的網上，使用戶能夠實現上、下位機以及更高層次的廠級連網。

TCP/IP網絡協議提供了在不同硬件體系結構和操作系統的計算機組成的網絡上進行通信的能力。一臺PC機通過TCP/IP網絡協議可以和多個遠程計算機(即遠程節點)進行通訊。在“組態王”的網絡結構中，直接參與現場控制的PC機作為網絡服務器，其他站點作為網絡客戶機共享服務器中的數據。

用戶要實現“組態王”的網絡功能，必須滿足以下條件：(1)將“組態王”50安裝在網絡版Windows3x、Windows95或WindowsNT上，并啟動TCP/IP網絡協議，即利用“組態王”網絡功能的PC機必須首先是某個局域網上的站點并啟動該網。(2)客戶機和服務器必須安裝并同時運行“組態王”。

四、總結

利用LNS構架的智能小區演示系統，在上位機通過組態軟件如組態王以實現數據的實時采集與監控，便于智能小區的集中管理，且界面友好簡單，控制快捷可靠。下位機采用LON控制網絡，成本低，可擴充性。整個系統開發時間和費用小，集成簡單，且安全可靠，是智能小區控制可選的最佳控制方案之一。

參考文獻

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一、前言

隨著經濟的發展、人民生活質量的不斷提高，同時借助于相關技術和規范標準的日益豐富完善，智能化小區的規劃設計與建設在很多地區已漸成熱點，開發商們紛紛把它作為開發新項目的重要賣點之一。智能住宅和智能小區通過開發商和眾多媒體的宣傳，描繪了夢幻般的未來生活：通過住戶家中的內部網絡和外部通訊網絡，人們足不出戶就可以實現購物、教育、娛樂、醫療、溝通交流等等一切生活需求，并且保證住宅環境舒適、安全、最大限度節能等等。然而，1999年中國首次網絡生存測試的結果，表明了當今中國的現實：我們憧憬的、國內外媒體宣傳的，并不一定是我們真正需要的，也不是靠簡單搭建幾個所謂智能系統就能輕易實現的；即使技術上能做到，外部大環境的制約和種種客觀條件的不具備也是無法繞開和回避的現實。目前的購房者對住宅的“智能”并未給與足夠的熱情和關注，他們首先還是考慮價格和住宅最基本的硬件條件，如：戶型、環境、交通等等。有些智能小區的先行者花了很大力氣開發了網上信息服務，結果少人問津。不過國內也有很多智能小區的建設者從實際應用出發，通過扎實的努力，從完善相關的配套服務入手，不斷提高自身的管理水平和從業人員素質，讓使用者真正感受到了“智能化”給生活帶來的方便、舒適和安全。這些現象都說明智能技術應用到家庭是不可能一蹴而就的，更不應該追求不切實際的“大而全”。但新技術的不斷發展應用，并最終更好地服務于人們的生活是歷史發展的大趨勢。本人希望將自己在從事小區智能化技術研究和規劃設計過程中的一些想法陳述如下，供同業者參考，更希望得到業內專家的指正。

二、現代住宅小區功能需求分析

住宅是人類最基本的生存空間，是人們逗留時間最多的地方。隨著社會的發展，住宅的功能范圍亦在發展變化，其中信息的快速傳遞與獲取是一個重要方面。但現代人對住宅小區的功能要求是綜合性的，并不僅限于信息技術方面，更何況人們對新技術的接受和應用還需要一個過程，這不僅受認識局限，還受到經濟發展以及外部環境條件的限制。我們在實踐中感到：在從事住宅小區智能化系統的規劃設計和建設時，一定要首先了解居住者對住宅、小區的功能需求，才能更加適當地選擇智能化系統的功能和服務標準。一個現代化的住宅小區必然是以居住的舒適、安全、便利為首要標準，一般應滿足如下要求：

1、舒適性：它包括平面空間尺度、視野、登高（高層樓的交通）、采光、通風、日照、噪音、內部裝修、溫濕度等等。

2、可持續發展性：從小區來講，小區應與環境共生，保護資源，獲得能源效益。對住宅而言，除核心部位外，其余空間作為臥室、餐廳等可以靈活再分隔。其他還包括：生活污水和生活垃圾的再處理、再應用，以不破壞自然生態為目標；住宅內環境質量：廚衛設備布置緊湊，管線隱蔽，廢油、氣、煙排除暢通，建材的有害物質的防護等等。

3、節能、降耗：實質上是可持續性發展的社會性的一面，多層住宅合理的體量與圍護結構，能源及設備的合理有效使用，可再生能源（風力、太陽能）和新型材料的應用等。

4、安全性：必須是人與技術措施相結合。

防盜要求：多層次防范，從邊界防范、區內電視監控到住宅內的防盜。

緊急事件的防護措施。

災變（火災、風災、地震）的應急措施。

5、方便性

交通：住宅或小區所處位置，小區內部道路布局和區域標識。

各種配套設施。

小區內部商店、文娛等服務設施。周邊的商店、醫院、餐廳、學校等等。

通信：電話、電視、計算機通信。

由此看來，智能化系統是滿足現代住宅小區功能需求不可缺少的。它是現代住宅小區提高居住質量的手段之一，并將成為現代住宅小區的基本配套設施。在信息技術飛速發展、不斷完善的今天，它的重要作用不可低估。因此，我們認為高檔次的住宅小區應盡可能選擇功能全面、技術水平高的智能化系統，并可適度超前；而低檔次的住宅小區也應根據自身實際和投資情況選擇造價低廉、功能適用的智能化系統。

三、智能住宅小區技術的形成和發展狀況

智能住宅、小區在國外歷經了80年代初的住宅電子化、80年代中的住宅自動化到90年代美國的“智慧屋”（WISEHOME）、歐洲的“聰明屋”（SMARTHOME）的住宅智能化這樣三個階段。這三個發展階段，表明了智能住宅與智能大樓由于服務對象的不同而形成了不同的發展道路。

住宅電子化使采用大量電子技術的產品進入家庭；住宅自動化使家用電器、通信設備與安保防災等設備在家庭中的功能綜合一體化；而住宅智能化使家庭中的家電、安保防災和各種通信（語音、數據、圖像）設備通過總線技術進行監視、控制和管理。其中，家庭總線技術是住宅智能化技術的核心。目前美國、歐洲和日本都有了各自的家庭總線標準。美國、日本、新加坡都有根據這些標準建立的智能住宅和小區的示范工程。

中國智能住宅小區的發展與國外有所不同，是借助于智能建筑技術的引進和發展并借鑒國外家庭總線技術。趁住宅產業蓬勃發展之機而興起的。1997年，我國在《小康住宅電氣設計（標準）導則》的編制中對小康住宅小區電氣設計提出了如下要求：高度的安全性、舒適的生活環境；便利的通訊方式；綜合的信息服務；家庭智能化系統。同時也對小康住宅與小區建設在安全防范、家庭設備自動化以及通訊與網絡配置等方面提出了理想目標、普及目標和最低目標等三級設計標準，這標志著我國智能小區的規劃設計開始朝著標準化、規范化的方向發展。這一期間，全國許多大城市紛紛將房地產業與IT產業結合起來，開發具有一定智能化特征的住宅，成為房地產業的一大熱點。1999年底，建設部信息產業中心頒布了《全國智能化住宅小區系統示范工程建設要點與技術導則》（試行稿），導則規定了智能化住宅小區建設中的目標和原則，并擬從2000年起，用5年左右的時間，組織實施全國智能化住宅小區系統示范工程，以此帶動和促進我國智能化住宅小區建設。其總體目標是：通過采用現代信息傳輸技術、網絡技術和信息集成技術，進行精密設計、優化集成、精心建設和工程示范，提高住宅高新技術的含量和居住環境水平，以適應21世紀現代居住生活的需要。這項導則的頒布有力地推進了智能化住宅小區在我國的普及和建設。2000年上半年，國家信息產業部負責編制了《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》（GB/T50311-2000）以及《建筑與建筑群綜合布線系統工程驗收規范》（GB/T50312-2000），結束了多年來中國智能建筑設計無章可循、無標準可依的狀況，這無疑為我國智能建筑健康有序的發展奠定了基礎。同年8月，國家經貿委又組織四川長虹電子集團公司、青島海爾集團公司、清華同方股份有限公司等全國11家在家用電器和相關產品領域有影響和知名度的企業和單位成立了家庭信息網絡的聯合體，重點研究家庭網絡的技術標準、基本框架和終端產品的開發與研究。這一舉措使得我國的家庭網絡技術研究得到了空前發展，為智能化小區發展提供了可靠的網絡技術保障。2001年底，國家建設部住宅產業中心又著手對《全國智能化住宅小區系統示范工程建設要點與技術導則》進行了修改。一系列法律性文件的制定與修訂，為智能化小區的建設和發展提供了充足的法律依據和保障，推動了智能化小區在我國的進一步發展。目前智能化住宅小區示范工程遍布全國；用于住宅、小區的智能化產品的研究和開發也方興未艾。

縱觀目前國內外智能化小區的設計和建設，都具有如下共同的功能特征：

1、住宅內部具備綜合安防、防災措施，與小區和社會之間具有一定的信息交互能力。

2、小區內部具備比較完善的安防措施、公用設施監控管理和信息化社區服務管理。

3、小區內住戶可以享受多種信息服務。

一個完整的小區智能化系統如圖所示。

總的來講，住宅小區智能化系統是智能小區實現的必要條件，只有實施了智能化系統工程，并真正發揮出智能化系統功能和效用的住宅小區才是成功的智能小區。

四、小區智能化技術實際應用思考

1、以人為本，注重實際

現代住宅小區的建設應以人為本。住宅小區智能化系統的建設和應用也應如此。智能化系統是高科技的系統，我們不能因此而使以人為本的目標有所減弱，即必須明確技術為人服務這一準則。也唯如此，技術才有市場。小區內千家萬戶，男女老少，各人的職業特點、教育程度、業余愛好、生活習慣均不相同，他們對于智能化系統提供的功能和服務內容的需求也有很大差別。因此，小區智能化的規劃設計和建設者應首先對小區內住戶做必要的統計分析和歸類，再確定智能化系統的具體功能和相應系統的設計實施，一般可分為如下三類：

A、屬于智能化系統的基本要求、技術條件成熟且性能價格比合適的，應列入實施的必選項目，一般有：防盜報警、緊急求助、出入口控制、煤氣防泄漏、語音通信、有線電視、三表遠程計量、公共場所監控、邊界防范、保安巡更管理。

B、技術條件成熟，但費用較貴，操作也較復雜，有相當部分住戶不愿使用或短期內不具備使用條件的，作為可選項目，一般有：對家電的遠程控制、網上炒股、視頻點播（VOD）、Internet服務等。

C、技術條件復雜或不成熟者，或外界環境尚不具備者，或投資成本太高者，則暫不實施。如：遠程急救診療，這在我國涉及法律責任和社會環境條件目前尚不具備。又如：網上購物、網上教育，國內大多數地區社會大環境上不具備。又如：集中空調系統，涉及投資太高，冷量分攤計費復雜和住戶的觀念等問題。

據此情況，小區智能化系統的規劃設計與實施必須首先滿足住戶基本和可選項目的要求，并考慮今后信息技術的發展和外界大環境的改善，逐步將暫不實施的以及可能出現的新項目予以實施。以前，許多房地產開發商雖考慮智能化的技術較多，但忽視了住戶需求而交了不少學費，而今就應較周到考慮，使住戶享受到信息技術帶來的真實的物超所值的智能化服務，自身也可以獲得相應的利益回報。

2、標準規范、統一管理

目前，國際、國內種種關于智能化技術的標準紛繁復雜，各行其道，有些甚至互不兼容。這種狀況已經成為智能化小區規劃建設健康發展的一大障礙。與美國、日本等發達國家相比，我國智能化小區標準規范的制定還處于起步階段，技術的規范化、標準化是智能化小區必須解決的首要問題，只有建立了統一的、可行的標準規范，才能使智能化小區發揮出更大的綜合效益。政府有關部門可以在國家信息標準的指導下，本著“科學性、全面性、系統性、兼容性和擴充性”的原則，建立小區智能化系統和相關技術產品的標準規范，解決標準化接口和通訊協議等方面的難題，實現智能化小區技術產品的規范統一和良好的兼容擴充性。同時，也要不斷細化、及時修訂智能化小區在設計、施工和監理等各個環節的標準規范，為智能化小區建設提供良好的技術和法律保障，從而推動我國智能化小區建設健康、有序的發展。

智能化小區的規劃設計和建設是一項涉及范圍廣，跨部門、跨行業的綜合性系統工程。為了保障智能化小區的順利實施，應該建立相應的組織機構，包括領導機構、專家咨詢機構和技術創新機構，統一負責編撰和修訂各種相關標準規范，制定全面的遠景規劃和近期目標，協調相關部門和相關行業的關系，管理規范行業內部的行為。使智能化小區的規劃和建設真正走上有章可循，規范發展的軌道。

3、人才培養，專業服務

在這一點上，筆者認為：要保證智能化小區良好的規劃、設計、實施以及建成后的可靠、有效運行，必須要有熟練掌握智能化技術理論與使用維護知識的專業人才，而且也需要大量懂管理、跨學科的復合型人才。只有培養和造就一支掌握現代信息技術應用知識的高素質人才隊伍，才能支撐起智能化小區的建設和發展。

小區智能化的實施是一個系統集成的過程，在這個集成過程中，有關的技術、設備、材料最終構成了具體的符合住宅小區需要的智能化系統，人在集成過程中起著組織者、管理、設計者和執行者的重大作用。由于小區智能化技術在我國的發展歷史很短，大多數人都缺乏理論和實踐經驗，更缺乏設計實施智能化工程的人才。因此在實踐中培養和鍛煉人才就顯得十分重要；而且，不僅要培養規劃設計人才，更重要的是培養施工組織和管理人才，具體實施和安裝調試人才以及未來的運行維護人才。建筑行業向來是勞動密集型行業，高科技性的工種是弱項；系統集成商也是近幾年才出現的，并且很多都是有集成之名，卻缺乏規劃設計、施工組織管理和工程實踐的各方面經驗；而許多物業管理公司由于人員素質、思想觀念等方面限制，要他們有效的使用和維護好智能化系統也確實存在困難，專業從事社區服務的智能化公司可能是解決智能小區良好運行的一個途徑，但他們也同樣受到專業技術人才短缺的困擾。

智能化人才的獲得主要可以通過兩種手段：一是靠教育培養。既可以從高校培養，相關高等院校應密切跟蹤信息產業和智能化技術的發展，適應社會需求，及時調整和優化課程設置，以滿足國內智能化小區建設發展的要求，為社會培養大批的可用專才；也可以給高新技術人才提供到國外學習、培訓的機會，學習和掌握國外先進的技術和管理手段，更好地為國內智能化小區的建設和發展服務。二是靠引進。國家可以制定一系列的優惠政策，吸引在外留學或國外信息技術領域的規劃設計和組織管理人才。此外，可以采取舉辦各種專業技術培訓班的方式，從理論和實踐兩方面鍛煉培養所需的專業技術人才

五、結束語

本文實際分析了智能化小區建設在我國持續健康發展的基礎，希望以往“智能小區”只見技術、只見設備的覆轍不要重蹈，更希望未來智能小區的開發、設計、建設和管理者們能把系統做好，用出效益——在給住戶帶來現代信息技術享受的同時，獲得技術上和經濟上的雙重收益，為推動我國的國家信息化建設做出貢獻。

參考文獻：《住宅小區智能化系統設計與工程實施》程大章同濟大學出版社

《智能建筑技術與思考》溫伯銀出自《建筑電氣》

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2能源互聯網技術框架分析

2.1能源互聯網構成

構建“能源互聯網”的主要目的是優化能源結構（更多應用新能源）、提高能源效率（發揮不同能源優勢和新型負荷的技術優勢），從而改善用戶體驗。優化能源互聯網資源，首先需要確認能源互聯網構成要素，界定優化范圍。根據文獻[1]和[2]描述，結合智能電網研究成果，圖1描述了能源互聯網總體構成：電、供熱及供冷等形式的能源輸入通過與信息等支撐系統有機融合，構成協同工作的現代“綜合能源供給系統”。該系統內多種能源（化石能源、可再生能源）通過電、冷、熱和儲能等形式之間的協調調度供給，達到能源高效利用、滿足用戶多種能源應用需求、提高社會供能可靠性和安全性等目的；同時，通過多種能源系統的整體協調，還有助于消除能源供應瓶頸，提高各能源設備利用效率。不同能源對環境的影響不同，傳統能源供應體系中，特定能源已經形成了相對穩定的消費市場，比如石油主要用于交通、化工、發電等行業；天然氣則主要于日常生活、供熱、發電、交通等領域。可再生能源目前幾乎全部用來發電。一次能源長期以來形成了自身的產業鏈條，不同種類能源間互相補充空間有限。但是，電能可以充當不同能源間的橋梁。目前可再生能源絕大部分轉化為電能。如果通過電能用綠色可再生能源替換其他高污染一次能源，可以提高能源消費的整體環境友好程度。要實現這種能源的優化供給需要具備幾個條件：①要具備不同種類能源間的（供求關系等）信息互通；②要具備能源輸出互相替代的必要技術手段，即通過電能能夠滿足被替代能源消費主體的需求；③要能夠給能源消費者清晰、及時的引導信號，吸引能源消費主體參與能源消費優化配置。具備以上條件，配合必要的技術手段，最終實現社會能源的整體優化利用。實現這一目標可以通過技術手段構建“能源互聯網”。

2.2能源互聯網技術框架

為了達到上述整體優化目標，在明確能源“互聯”范圍基礎上，需要進一步研究合理的能源互聯網技術框架，應用先進技術發揮多種能源與用戶互聯、互動的整體優勢。這種能源互聯網技術框架設計的唯一目的是發揮技術優勢，從技術角度提高能源的使用效率。在不存在政策、市場和技術條件限制的前提下，設計滿足上述條件的能源互聯網技術框架模型，如圖2所示。圖2所示“能源互聯網技術框架”包括“市場環境”、“能源供給、轉化和消費”、“信息支持”以及“調度控制”4個部分。市場環境包括能源供給側市場和能源需求側市場。其中，能源供給側市場負責不同種類能源的市場價格信號，調節市場能源供應結構（可以在這個環節使用價格信號或補貼鼓勵使用清潔能源，減小環境污染）；能源需求側市場負責吸引可控負荷和具有反向送電（或其他能源形式）的“發用電聯合體”參與需求側調度控制的價格或其他激勵信號，以鼓勵負荷參與需求側響應。能源供給、轉化及消費是能源互聯網中的能源流，也是整個技術框架的最終優化協調對象。多種能源發出的電、熱、冷等能量形式通過輸電電網、管網或者運輸通道最終抵達用戶側，滿足用戶的用能需求。能源互聯網框架在以上基礎上，加強了對分布式電源和微電網的支持，同時應用各種儲能以及電轉化為氣體等技術，結合信息共享和多種能源的成本對比，以電能為中心實現有目標（優化或降低污染、提高清潔能源比例等）的多種能源間的替代和轉換。消費環節除了包括傳統用戶還增加了智能可控用戶以及可以反向供能的發用電聯合體等。信息共享支持是整個技術框架中的信息流。“高速、可靠和安全”的未來信息網絡技術是實現能源互聯網技術框架下大量數據采集、傳輸、分析再到優化計算的基礎條件。在信息技術支持下，為保障整個能源框架的安全優化運行，需要設置必要的運營管理機構，對能源進行集中調度管理，這種調度管理可以采用與外部市場環境相適應的商業運營模式并根據能源管理范圍進行分級設計。同時針對用戶側可控負荷和具有發電及其他供能（供熱、制冷等）能力的“發用電聯合體”在自愿的前提下可以直接參與或通過“負荷調度控制”，應用“虛擬發電廠”技術參與能源互聯網的調度控制。這種基于信息共享的通過能源整體調度控制實現能源的整體優化利用是能源互聯網技術框架的核心內容。

2.3能源互聯網優化控制概念模型

在上述能源互聯網技術框架內能源消費有如下特性。（1）能源供應能夠“互聯”。能源互聯網技術框架下不同能源間可以相互支持以及一定程度上的替代轉換。這種互聯可以通過控制系統實現面向用戶最終需求的“應用轉化”，也可以直接通過能源間的轉換與替代實現。（2）能源互聯后不影響用戶的使用。方便用戶安全高效使用，原來互相割裂的能源供應“互聯”后應提升用戶體驗，不影響用戶的正常使用。（3）能源互聯后能夠優化。能源互聯網技術框架下的能源供應應該比“互聯”之前有更高的效率。可見，能源互聯網是一個以對能源進行整體優化為目標的復雜能源供用系統，為了實現整體優化的目的，需要建立相應的優化模型。綜上所述，不同種類能源消費行為的成本是變動的，同時，不同種類能源供應對環境的影響不同。再考慮到新型負荷的可控性，建立如下能源互聯網優化模型。以上模型的物理意義是在滿足能源總供給與需求之間平衡和能源與供給消費約束的前提下，追求能源供應總成本最低或者污染排放最小等優化目標。能源互聯網的優化模型根據不同市場運營規則細節上將有所不同，這里討論的優化模型是對能源互聯網技術框架的一種目的性描述，求解該模型需要確定不同能源的成本函數和其他約束條件，這些約束條件與具體的能源互聯網運營規則和物理環境密切相關。

3能源互聯網研究現狀

上述“能源互聯網”技術框架是對未來能源整體供用體系的概念性設想，關于未來的能源發展，國內外普遍開展了基于先進信息通信技術的包含能源互動思想（包含能源間的轉化和替代）的相關研究。除了文獻[1]中關于“能源互聯網”的設想外，美國各大研究機構和高校都在進行相關研究。在用戶互動方面，美國在需求側響應方面已經進入實際應用階段，電網中出現了專職的“調荷服務商”用于為電網提供負荷調度服務；能源的互聯與轉換方面，美國發電公司長期根據市場需要選擇出售天然氣與電力的比例。歐盟也在開展“智能能源的未來網絡”（FINSENY）項目，研究將能源與信息的整合，匯集了能源和ICT（信息通信技術）行業的關鍵技術以確定智能能源系統對ICT的要求，從而提供創新性的能源解決方案以優化能源傳輸，改變人們的能源消費方式，減少CO2的排放，改善生活環境[3]。日本則在微網及分布式電源基礎上致力于研究冠名為“電力路由器”的電能控制技術及相關裝備[4]。在國內，關于未來能源供應技術的研究一直受到高度重視，國家電網公司明確“能源互聯網”是未來的智能電網，智能電網是承載第三次工業革命的基礎平臺，對第三次工業革命具有全局性的推動作用。目前，國家電網公司已積極開展、部署相關研究工作。北京市科委組織了“第三次工業革命”和“能源互聯網”專家研討會，并啟動了相關軟課題研究，以期形成詳細的能源互聯網調研報告和路線圖。中國能源發展目前面臨總量供應（石油、天然氣對外依存度高）、資源配置（能源與生產力分布不均衡）、能源效率（大量煤炭直接燃燒，整體能效偏低）、生態環境（土壤、水質、大氣污染）四大問題。針對以上問題，可以采用增加清潔能源發電比例、提高能源效率的方法加以改善。本文所述能源互聯網技術框架統一配置能源資源，從能源供給和使用2個方面進行整體優化，基于信息共享建立必要的市場調節機制，優化引導能源的開發和使用，最終實現增加清潔能源發電比例、提高能源效率，以電能為中心統一優化配置能源資源；使能源發展方式由消耗型向可持續、可再生和更環保的發展軌跡過渡；實現能源供應安全、清潔、環保與友好地發展[5-11]。

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一、人工智能的定義

“人工智能”(ArtificialIntelligence)一詞最初是在1956年Dartmouth學會上提出的。人工智能是指研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器。目前能夠用來研究人工智能的主要物質手段以及能夠實現人工智能技術的機器就是計算機，人工智能的發展歷史是和計算機科學與技術的發展史聯系在一起的。

人工智能理論進入21世紀，正醞釀著新的突破，人工智能的研究成果將能夠創造出更多更高級的智能“制品”，并使之在越來越多的領域超越人類智能，人工智能將為發展國民經濟和改善人類生活做出更大貢獻。

二、人工智能的應用領域

1.在管理系統中的應用

(1)人工智能應用于企業管理的意義主要不在于提高效率，而是用計算機實現人們非常需要做，但工業工程信息技術是靠人工卻做不了或是很難做到的事情。在《談談人工智能在企業管理中的應用》一文中劉玉然指出把人工智能應用于企業管理中，以數據管理和處理為中心，圍繞企業的核心業務和主導流程建立若干個主題數據庫，而所有的應用系統應該圍繞主題數據庫來建立和運行。換句話說，就是將企業各部門的數據進行統一集成管理，搭建人工智能的應用平臺，使之成為企業管理與決策中的關鍵因子。

(2)智能教學系統(ITS)是人工智能與教育結合的主要形式，也是今后教學系統的發展方向。信息技術的飛速發展以及新的教學系統開發模式的提出和不斷完善，推動人們綜合運用超媒體技術、網絡基礎和人工智能技術區開發新的教學系統，計算機智能教學系統就是其中的典型代表。計算機智能教學系統包含學生模塊、教師模塊，體現了教學系統開發的全部內容，擁有著不可比擬的優勢和極大的吸引力。

2.在工程領域的應用

(1)醫學專家系統是人工智能和專家系統理論和技術在醫學領域的重要應用，具有極大的科研和應用價值，它可以幫助醫生解決復雜的醫學問題，作為醫生診斷、治療的輔助工具。事實上，早在1982年，美國匹茲堡大學的Miller就發表了著名的作為內科醫生咨詢的Internist2Ⅰ內科計算機輔助診斷系統的研究成果，由此，掀起了醫學智能系統開發與應用的。目前，醫學智能系統已通過其在醫學影像方面的重要作用，從而應用于內科、骨科等多個醫學領域中，并在不斷發展完善中。

(2)地質勘探、石油化工等領域是人工智能的主要作用發揮領地。1978年美國斯坦福國際研究所就研發制成礦藏勘探和評價專家系統“PROSPECTOR”，該系統用于勘探評價、區域資源估值和鉆井井位選擇等，是工業領域的首個人工智能專家系統，其發現了一個鉬礦沉積，價值超過1億美元。

3.在技術研究中的應用

(1)在超聲無損檢測(NDT)與無損評價(NDE)領域中，目前主要廣泛采用專家系統方法對超聲損傷(UT)中缺陷的性質、形狀和大小進行判斷和歸類；專家運用超聲無損檢測儀器，以其高精度的運算、控制和邏輯判斷力代替大量人的體力與腦力勞動，減少了任務因素造成的無擦，提高了檢測的可靠性，實現了超聲檢測和評價的自動化、智能化。

(2)人工智能在電子技術領域的應用可謂由來已久。隨著網絡的迅速發展，網絡技術的安全是我們關心的重點，因此我們必須在傳統技術的基礎上進行網絡安全技術的改進和變更，大力發展數據挖掘技術、人工免疫技術等高效的AI技術，開發更高級AI通用和專用語言，和應用環境以及開發專用機器，而與人工智能技術則為我們提供了可能性。

三、人工智能的發展方向

1.專家系統是目前人工智能中最活躍、最有成效的一個研究領域，它是一種具有特定領域內大量知識與經驗的程序系統。近年來，在“專家系統”或“知識工程”的研究中已出現了成功和有效應用人工智能技術的趨勢。人類專家由于具有豐富的知識，所以才能達到優異的解決問題的能力。那么計算機程序如果能體現和應用這些知識，也應該能解決人類專家所解決的問題，而且能幫助人類專家發現推理過程中出現的差錯，現在這一點已被證實。

2.智能信息檢索技術的飛速發展。人工智能在網絡信息檢索中的應用，主要表現在:(1)如何利用計算機軟硬件系統模仿、延伸與擴展人類智能的理論、方法和技術。(2)由于網絡知識信息既包括規律性的知識，如一般原理概念，也包括大量的經驗知識這些知識不可避免地帶有模糊性、隨機性、不可靠性等不確定性因素對其進行推理，需要利用人工智能的研究成果。

3.SOAr是一種通用智能體系結構，其始終處在人工智能研究的前沿，已顯示出強大的問題求解能力，它認為機器人的開發是人工智能應用的重要領域。在它的研究中突出4個概念:(1)所處的境遇機器人不涉及抽象的描述，而是處在直接影響系統的行為的境地。(2)具體化機器人有軀干，有直接來自周圍世界的經驗，他們的感官起作用后會有反饋。(3)智能的來源不僅僅是限于計算裝置，也是由于與周圍進行交互的動態決定。(4)浮現從系統與周圍世界的交互以及有時候系統的部件間的交互浮現出智能。目前，國內外不少學者都對機器人足球系統頗感興趣，足球機器人涉及機器人學、人工智能以及人工生命、智能控制等多個領域。足球機器人系統本身既是一個典型的多智能體系統，是一個多機器人協作自治系統，同時又為它們的理論研究和模型測試提供一個標準的實驗平臺。

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