智能浴室的集散控制系统设计(2)

智能浴室的集散控制系统设计

4.1 系统硬件设计 ............................................................................ 15

4.1.1 数据采集电路 ................................................................................ 15 4.1.2 环境光采集电路 ............................................................................ 16 4.1.3 人体红外线传感器的工作原理 .................................................... 16

4.2 系统软件设计 ............................................................................ 17

4.2.1 照明程序流程图 ............................................................................ 17 4.2.2 系统程序编译 ................................................................................ 19

5 系统组态界面设计 ................................................................... 23 6 结论 ........................................................................................ 33 参考文献 ............................................................................................ 34 致 谢 ............................................................................................ 35

智能浴室的集散控制系统设计

1 绪论

1.1 课题简介

本课题的主要目的是将智能控制引入公共浴室系统，使公共浴室实现自动化、智能化。浴室系统中最重要的部分是温度的控制，如：锅炉温度、水箱温度、暖气温度。本设计提出了一套关于智能浴室的集散控制方案，并在文中着重阐述了关于锅炉温度的控制方法。

1.2 课题背景及意义

公共浴室是北方人民的生活之中不可或缺的一部分。不管是在在北方的城市还是农村，公共浴室都遍布在大街小巷之中。尽管公共浴室是如此的普遍，但大多都是靠人工使用锅炉烧热水，人工控制空调的开关与照明等等。这种情况造成了水温过高或过低、室内环境难以及时通风以及人力浪费等诸多问题。面对这种情况，许多的自动化设备应运而生，比如水箱自动上水，智能照明等等。然而，这些设备不能统一管理，也无法实时监测环境情况，一旦出现问题很难及时发现与处理。

现有的浴室中存在着很多问题：首先是沐浴用水的温度。宾馆与家庭之中广泛的使用的是机械式混水阀，其类型多种多样。主要有以下几种：冷热水手调式、单把开关调温式等等。虽然这些混水阀的外形设计丰富多变、美观大方，但是洗浴者对水温的调节都是依靠机械式混水阀对热水管道与冷水管道阀门的开启比例来实现的。其操作过程往往需要操作者通过肢体触觉进行测量，来反映混合后水温是否合适，使用多有不便，并且容易导致混水阀门的使用寿命缩短。而公共浴室中旧式的淋浴器水温也不太稳定,有时会突然冒出冷水或热水,使淋浴者苦不堪言。同时以上洗浴系统都是通过手动阀对水温进行调节，这种系统的缺点是热水的温度难控制，热水利用率不高，给人们洗澡造成了一些不便，也增加了水温水位控制的劳动量，同时存在一定的浪费现象。

而更衣室的通风换气大多数也需要人的感觉来控制，如果工作人员过于繁忙或不够细心，很可能造成更衣室湿度过高或者温度过低等诸多问题，让顾客们感到不适，因而影响经济收入。暖气的开关、室内外的照明，等各种设备也都有着各种不同问题。

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智能浴室的集散控制系统设计

位于浴室系统核心地位的锅炉，当前发展的现状也不容乐观。不单单是应用于浴室系统，锅炉在日常生活生产中的影响也非常大。在锅炉里面燃烧化石燃料（比如说煤、石油、天然气等）产生的热水或水蒸汽的可直接提供工农业生产和生活所需要的热能。早在200多年前锅炉就已经问世，但锅炉在工业方面的应用和发展是最近几十年才开始的。在国外，工农业中对锅炉的控制在五六十年代发展的最快，于七十年代发展至最高点。反观我国，锅炉在新中国成立以后才开始建立和发展在工农业方面的应用。上海在1953年率先成立了一座上海锅炉厂。

在锅炉日渐为工农业生产生活提供方便的时候，问题也随之产生，那就是对于锅炉的控制问题。随着科学技术发展，控制理论和技术也有了很大的发展，对于锅炉的自动化控制的掌握程度也在慢慢的提高。

目前，大多数公共浴室所使用的仍然是燃煤锅炉。这种锅炉技术比较落后，自动化程度较低，煤的燃烧也不充分，会产生大气污染。温度控制也主要是依靠人工，很难达到恒温控制，生产方式比较粗犷。由于近年来煤价的上涨以及国家对环境污染的日益重视，很多公共浴室更换了电加热锅炉。电加热锅炉相较于燃煤锅炉有着很多优点。首先，电加热不会产生任何废气、废料，清洁环保，不会对大气产生任何污染，不会对人的身体造成伤害。其次，关于电加热的研究已经相对成熟，电加热更加易于控制，可保持出水温度恒定不变，从而解决浴室水温过高或过低的问题。最后，电加热的耗电量虽然较大，但相比于煤的用量与单价还是更加低廉的。因此在本设计中采用的也是结合了计算机与PLC控制的电加热锅炉设计。

结合计算机控制的电加热锅炉有着相当久的历史。

从六十年代第一台计算机在控制中的应用开始，并随着计算机科学技术以及通信、控制技术等等的快速发展，人们对于锅炉的自动化控制中也逐渐的采用了计算机。

锅炉的自动控制技术从三四十年代的单参数仪表控制开始，经历了四五十年代单元组合仪表、综合参数仪表控制，一直到六十年代兴起的计算机过程控制，越来越说明了计算机正在成为这一领域的主要角色并且在锅炉的自动控制的适用范围越来越广。

在工农业生产生活中，对于一些工艺过程，温度的浮动直接会对产品的质量以及产量产生影响，在这种情况下，设计出一套针对温度的较为理想的控制系统会非常有价值。

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1.3 国内外发展现状

国外的浴室主要还是私人浴室，究其原因，是由于国外的家庭都有恒温的暖气，以及淋浴的温度控制也非常成熟。对于温度的控制，国内还是比较落后的。

国外从1970左右就开始研究如何对温度进行控制。在1970年至1979年这段时间内，温度控制技术简单来说就是利用模拟式的组合仪表来采集工农业生产过程中的信息，然后再进行计算、推导，对温度进行记录和控制。一直到1989年左右分布式系统才第一次出现在世人面前。到了21世纪10年代，也就是2012年，世界各国的科学家们已经在开始研发那种由计算机来采集和控制信息的“多因子综合控制系统”了。随着科学技术的快速发展，温度控制技术也随之逐步提高，甚至有些国家已经在向着更高的自动化控制水平——无人化自动控制发展了。

中国虽然在世界上影响力不小，但是中国的发展并比不上发达国家。作为发展中国家，相对于其他发达国家，我国的科学家们在1980年才开始在汲取其他国家技术的基础上慢慢地学习并掌握针对单项环境因子的温度室内微机技术。现如今，我国对涉及到微机的温度控制技术已经由吸取经验到简单应用再向着综合应用方向发展。但是现在我们还没有真正的多参数综合控制系统，比起其他国家，我国在技术上还是落后不少。眼下我国的温度测控技术比起国外工厂化的温度测控技术仍然差得很远，在实际生产中我国的温控系统的软件、硬件资源还是不能共享，不能达到很高的产业化水平，装备也不能很好的配套，这些难题都需要科学家、技术人员去解决。 到现在为止，我国在温度的测量控制方面仍然比较落后，总体水平处于20世纪80年代中后期水平，比起发达国家还是差别比较大，要想用于一些控制滞后、复杂、时变的温度系统控制，还是有不小的困难。至于更高控制要求的智能化、自适应控制仪表，我们与发达国家相比还是有一定的差距。在形成商品化、控制参数自整定方面，我们还没有开发出性能可靠的自整定软件，控制系统的参数的确定大多都是依靠经验或者现场调试。

随着科学技术的不断发展，温度控制系统的需求已越来越苛刻，高精度、智能化、人性化是国内外温度测控系统发展的必然趋势。

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2 设计方案

2.1 总体设计

本设计智能浴室监控和管理自动化系统主要对以下系统实行监控和管理： 锅炉温度自控系统：

送、排风自控系统； 暖气用水自控系统； 给、排水自控系统；

及照明控制系统。如图2-1所示：

智智智智智智智智智智锅炉温度自控系统送、排风自控系统暖气用水自控系统照明设备自控系统给、排水自控系统 图2-1 智能浴室自动控制系统功能图

下面就几个系统简述： （1）锅炉内胆温度自控系统

①对锅炉内胆温度进行监测和显示。 ②根据需要设定锅炉内胆的温度。

③自动加热，保持锅炉内胆温度与设定温度相符。

④根据时间或者程序设置，控制锅炉内胆加热的启动和停止，并且智能调节加热器的电压，节约电能。 （2）送、排风自控系统

①时间或程序控制风机启停，同时监视其运行状态和计算运行时间。 ②故障监测报警。

③需要通风换气或过渡季节加大新风时，开启换气、排风系统。

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