發(fā)布時(shí)間：2023-03-17 18:03:08
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關(guān)鍵詞：地下建筑照明智能照明控制系統(tǒng)
與地面建筑相比，地下建筑最大的特點(diǎn)是沒有天然采光，主要依賴人工照明措施，因此，地下建筑的照明使用時(shí)間長、照度和可靠性要求高，潮濕對燈具及線路影響較大。長期以來，地下建筑的照明設(shè)計(jì)沿用地面建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，照明效能一直沒有得到很好的利用，工作人員長期在這種環(huán)境中工作，不但使工作效率下降，而且會出現(xiàn)視覺疲勞、頭昏、神經(jīng)衰弱等癥狀，嚴(yán)重影響了地下建筑戰(zhàn)略功能和經(jīng)濟(jì)效能的發(fā)揮，因此，必須對地下建筑的照明效能做具體深入的研究。
傳統(tǒng)的建筑自控系統(tǒng)一般只包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備監(jiān)控、火災(zāi)自動報(bào)警、安全防范等子系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)的發(fā)展相對滯后。隨著科技的進(jìn)步和社會的發(fā)展，對照明系統(tǒng)的節(jié)能和科學(xué)管理提出了越來越高的要求。尤其是地下建筑照明能耗占電力能耗的比重大，照明的地位越來越重要。在我國，照明能耗約占電力能耗的10~12％，而地下建筑照明能耗所占的比例更高，根據(jù)筆者統(tǒng)計(jì)，約占35％左右。因此，在地下建筑中，應(yīng)把智能照明作為智能化系統(tǒng)重要的組成部分來考慮，合理選用光源、燈具及性能優(yōu)越的照明控制系統(tǒng)，提高照明質(zhì)量和節(jié)能效果。
1地下建筑照明效能探討
照明可以人為地創(chuàng)造良好的光照條件，使人眼既無困難又無損傷、舒適而高效地識別所觀察的對象，從事相應(yīng)的活動，并保證身心健康，提高勞動生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少各種事故。采用不同形式、不同大小的燈具，利用光照的方向性和層次性等特點(diǎn)還可以渲染建筑的功能，烘托環(huán)境的氣氛。
1.1做好深入細(xì)致的效能研究，為照明設(shè)計(jì)提供科學(xué)
的依據(jù)
照明質(zhì)量的評價(jià)是一個十分復(fù)雜、涉及諸多因素的問題。長期以來，照明設(shè)計(jì)一直是以照明的照亮度、均勻度、立體感、眩光、顯色性指數(shù)和物體的顏色參數(shù)等物理量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和評價(jià)照明效果。隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，照明設(shè)計(jì)不僅在數(shù)量指標(biāo)方面應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，更要綜合考慮人的視覺特性、舒適感、建筑照明藝術(shù)和節(jié)能等因素。不同亮度和色彩對人具有不同的視覺感受，不同人、不同時(shí)間、不同場所，甚至人的不同情緒都會反映出對亮暗和色彩的不同感受，照明設(shè)計(jì)要體現(xiàn)人和環(huán)境相互關(guān)系，營造一個舒適、明亮并富有藝術(shù)魅力的照明環(huán)境。
到目前為止，地下建筑照明效能的研究近乎于空白，缺乏科學(xué)合理的照度標(biāo)準(zhǔn)和以人為本的環(huán)境模式，再加上設(shè)計(jì)人員的水平、經(jīng)驗(yàn)參差不齊，使得照明效能的實(shí)現(xiàn)得不到保證，甚至?xí)驗(yàn)樵O(shè)計(jì)和運(yùn)用不當(dāng)，產(chǎn)生光污染，如眩光、頻閃、顯色失真，產(chǎn)生一些人們不需要的熱量、紅外線和紫外線等。
時(shí)代的發(fā)展要求我們開拓創(chuàng)新，與時(shí)俱進(jìn)。如果因循守舊，照搬照抄前人的成果，或只做表面上的修修補(bǔ)補(bǔ)，那樣我們的認(rèn)識水平永遠(yuǎn)都停留在當(dāng)前的高度上，裹足不前。從事照明研究和設(shè)計(jì)的人員要到工程實(shí)踐中去，實(shí)際調(diào)查地下建筑的性質(zhì)、規(guī)模、特點(diǎn)和要求，認(rèn)真聽取用戶的感受和建議，切身體驗(yàn)照明效能的實(shí)現(xiàn)，通過大量的試驗(yàn)，得出不同地下建筑、不同功能單元及同一地點(diǎn)不同時(shí)間、不同人流量時(shí)的照度標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境模式?？傊岣哒J(rèn)識的高度，把握以人為本的理念，在設(shè)計(jì)中兼顧科學(xué)性和藝術(shù)性，體現(xiàn)人和環(huán)境的相互關(guān)系，使工作人員樂于身臨其境并自覺維護(hù)，而環(huán)境有利于保護(hù)人的身心健康和提高工作效率。
1．2充分利用新產(chǎn)品、新技術(shù)，改善地下建筑的環(huán)境
改善地下建筑工作環(huán)境，提高照明效能可以采用以下措施，一是通過新型采光方法和材料有效地利用天然光；二是在人工照明中選用高品質(zhì)的照明光源；三是對各類燈具進(jìn)行無級連續(xù)調(diào)光和緩和的場景切換控制。
1．2．1通過新型采光方法和材料有效地利用天然光
利用天然光的常見方法有：
(1)導(dǎo)光管法
用導(dǎo)光管將太陽集光器收集的光線傳送到室內(nèi)需要采光的地方，如中國建筑科學(xué)院的地下建筑天然采光研究成果，就是用此法解決天然采光問題。
(2)棱鏡組多次反射法
用一組傳光棱鏡將集光器收集的太陽光傳送到需要采光的部位。澳大利亞用這種方法把光送到房間10m進(jìn)深的部位進(jìn)行照明；英國用這種方法解決了地下建筑和無窗建筑的采光。
1．2．2選用高品質(zhì)的照明光源
傳統(tǒng)的地下建筑中，普遍采用白熾燈和熒光燈作為照明光源，高強(qiáng)度氣體放電燈也有使用。
通過幾代科技人員不懈的努力，白熾燈的光效和壽命得到大幅度的提高，而價(jià)格卻下降了10倍，使其在室內(nèi)照明中獲得廣泛的應(yīng)用。1959年，人們又發(fā)明了鹵鎢循環(huán)原理的石英白熾燈，它體積小，光效維持率達(dá)到95％以上，經(jīng)過不斷改進(jìn)，鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)逐步小型化，壽命和發(fā)光效率比普通白熾燈有較大提高。
20世紀(jì)40年代，由于節(jié)能的需要，出現(xiàn)了熒光燈。80年代以來，緊湊型熒光燈完成了系列化、電子化、一體化和大功率化的進(jìn)展，通過進(jìn)一步應(yīng)用電子鎮(zhèn)流器和三基色熒光粉，節(jié)能效果更加理想，顯色指數(shù)顯著提高，成為室內(nèi)照明中取代白熾燈最有潛在價(jià)值的光源。熒光燈家族中還先后出現(xiàn)了超細(xì)管徑冷陰極熒光燈、無極熒光燈和無汞平面熒光燈，這些燈具在光效、光亮度、壽命、啟動甚至環(huán)保等方面各有千秋，已經(jīng)被用于地下建筑照明。
在地下建筑大面積照明中，經(jīng)常用到節(jié)能型的高強(qiáng)度氣體放電燈。高壓汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈都屬于這類光源。特別值得注意的是使用陶瓷材料作內(nèi)管的陶瓷金屬鹵化物燈，光效更高，光色更好，更穩(wěn)定，而且體積小、亮度高，便于做投影光源。
近來又出現(xiàn)了比傳統(tǒng)光源更先進(jìn)的新型光源，其中最典型的是半導(dǎo)體發(fā)光二極管。他具有高亮度、低功耗、響應(yīng)快、壽命長等傳統(tǒng)光源無法比及的特性，被公認(rèn)為21世紀(jì)最有前途的光源。
創(chuàng)新是沒有止境的，我們既要熟悉早期研制的、已獲得廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)光源，更要密切關(guān)注傳統(tǒng)光源的改進(jìn)、發(fā)展及不斷涌現(xiàn)的新光源。在設(shè)計(jì)施工中，根據(jù)地下建筑的性質(zhì)、規(guī)模、特點(diǎn)和要求，綜合比較各種光源的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，選用高效節(jié)能的光源，采用高品質(zhì)的綠色照明燈具，優(yōu)化照明配電系統(tǒng)，最大限度發(fā)揮照明的效能，使用戶更加滿意。
1．2．3對各類燈具進(jìn)行無級連續(xù)調(diào)光和緩和的場景切換控制
傳統(tǒng)的照明都是在需要時(shí)打開，不需要時(shí)關(guān)閉，工作模式和控制方法比較死板，照度和場景很難改變，用戶即使不滿意，也無能為力，如果進(jìn)行改造，將造成重復(fù)性投資。隨著信息時(shí)代的來臨，智能照明系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它完備的控制功能和預(yù)置的多種可切換場景可以滿足用戶不同的需求。
開關(guān)和調(diào)光是智能照明控制系統(tǒng)的兩種控制方式，控制系統(tǒng)通過合理管理可根據(jù)不同時(shí)間段或人們的不同需要自動調(diào)節(jié)照度，改善工作環(huán)境，同時(shí)節(jié)約能源，降低運(yùn)行費(fèi)用。
某些重要區(qū)域通過調(diào)光方式和場景(由各照明回路不同的亮暗搭配組成的某種燈光效果)設(shè)置功能產(chǎn)生各種燈光效果，營造不同的燈光環(huán)境，給人以舒適完美的視覺享受。用戶能在降低運(yùn)行費(fèi)用中得到經(jīng)濟(jì)回報(bào)，在短期內(nèi)回收前期設(shè)備投資。
2地下建筑智能照明控制系統(tǒng)探討
2．1智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)具備的功能
智能照明控制包括：集中控制、現(xiàn)場控制、遙控、時(shí)間控制、電話控制、可視化軟件控制、場景設(shè)置、燈光軟啟動、調(diào)光、亮度記憶等。筆者認(rèn)為，地下建筑應(yīng)考慮設(shè)置以下功能。
2．1．1集中控制
與地面建筑相比，大多數(shù)地下建筑軸線長，各功能單元分布較為分散，都在現(xiàn)場進(jìn)行照明的控制、巡檢很困難。設(shè)置集中控制以后，問題將迎刃而解。
在中央控制室設(shè)一臺智能照明中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)，在該計(jì)算機(jī)上用圖形模擬顯示照明設(shè)備平面布置圖，在圖上以形象直觀的方式實(shí)時(shí)動態(tài)地顯示各區(qū)域的照明設(shè)備使用狀況。操作人員可通過界面監(jiān)視整個智能照明系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)需要用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖形來進(jìn)行控制。中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)具有歷史數(shù)據(jù)存儲能力，能實(shí)時(shí)提供智能照明系統(tǒng)的資料，并生成和打印各種報(bào)表，為設(shè)備維護(hù)提供依據(jù)。
系統(tǒng)采用專用的編程軟件，操作人員可對系統(tǒng)進(jìn)行程序修改或編程。
通過手持式編程器插入網(wǎng)絡(luò)上的編程接口，就可修改照明工作狀態(tài)的參數(shù)。
2．1．2現(xiàn)場控制
在一些人員經(jīng)常工作的地方(如會議室、控制室、主要通道、重要辦公場所)設(shè)置智能開關(guān)代替普通的機(jī)械式開關(guān)，中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)不工作時(shí)也可在現(xiàn)場控制燈光。它由230V的交流電源直接供電，按動開關(guān)上的按鈕，可作為一個普通的開關(guān)使用；同時(shí)，有一個內(nèi)置的接收器可以接收遙控器或無線探頭發(fā)出的信號，使用遙控器可以對電子開關(guān)進(jìn)行控制。
現(xiàn)場智能開關(guān)可設(shè)定密碼保護(hù)功能，避免無關(guān)人員操作。
2．1．3多種控制功能
中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場智能開關(guān)均可實(shí)現(xiàn)多種控制功能，包括全開全關(guān)，無級連續(xù)調(diào)光、緩和場景切換等。全開全關(guān)功能可確保人員離開地下建筑時(shí)，那些受智能系統(tǒng)控制的燈具停止工作。在工作時(shí)經(jīng)常需要多種環(huán)境模式的場所，如在人防、國防工程的會議室、作戰(zhàn)指揮室設(shè)置緩和的場景切換控制，使用時(shí)只需選擇相應(yīng)的場景按鍵，會自動按設(shè)定好的方式打開相應(yīng)區(qū)域的照明回路，實(shí)現(xiàn)適合開會、放映投影或研究地圖等功能的環(huán)境。
2．1．4遙控功能
一般情況下，地下建筑尤其是地道式和坑道式地下工程，軸線長，支坑道多，有必要裝設(shè)遙控裝置。遙控器或無線探頭可以發(fā)出無限射頻，這種無限射頻能穿越障礙物，被智能開關(guān)上的接收器接收，無線接收器可把無線信號轉(zhuǎn)換為電力載波信號，并發(fā)送到220V電力線路上。
2．1．5人體感應(yīng)功能
在衛(wèi)生間或一些通道處裝設(shè)感應(yīng)開關(guān)或有紅外線探測功能的燈具：當(dāng)探測到人體移動時(shí)，會自動發(fā)光照明，人走燈關(guān)。同時(shí)宜設(shè)并聯(lián)定位開關(guān)，以便必要時(shí)解除感應(yīng)或探測功能。
2．1．6燈光軟啟動、軟關(guān)斷
地下建筑的照明條件遠(yuǎn)不如地面建筑，為保護(hù)人員的身體健康，特別是眼健康，在那些人員長期工作的場所，燈光可實(shí)現(xiàn)軟啟動、軟關(guān)斷。開燈時(shí)，燈光由暗漸漸變亮；關(guān)燈時(shí)，燈光由亮漸漸變暗。軟啟動、軟關(guān)斷還能保護(hù)燈泡，延長使用壽命，節(jié)約維護(hù)經(jīng)費(fèi)。另外，燈光可配備亮度記憶功能，以免進(jìn)行重復(fù)性設(shè)置。
2．1．7火災(zāi)應(yīng)急照明控制
地下建筑防火要求很高，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)自動啟動相應(yīng)區(qū)域的應(yīng)急照明，強(qiáng)行關(guān)閉一般照明回路。事故照明可選擇僅用消防中心的計(jì)算機(jī)控制而禁止用監(jiān)控計(jì)算機(jī)或現(xiàn)場控制，也可選擇都有控制權(quán)。
另外，控制系統(tǒng)要具有良好的可擴(kuò)展性、開放性和電磁兼容性。
智能照明控制系統(tǒng)是整個地下建筑智能化系統(tǒng)的子系統(tǒng)，可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口與其他控制系統(tǒng)兼容進(jìn)行互聯(lián)。
為了抑制電磁干擾，使系統(tǒng)具有良好的電磁兼容性，總線傳輸距離較遠(yuǎn)，可采取以下措施：與附近可能產(chǎn)生電磁干擾的電氣設(shè)備(如電動機(jī)、電力變壓器、復(fù)印機(jī)等)保持必要的隔離；對系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)、有效的屏蔽；上升時(shí)間，即電壓從額定電壓的5％上升至95％所用的時(shí)間，應(yīng)超過200μs。
2．2智能照明控制系統(tǒng)的效益和展望
采用智能照明控制系統(tǒng)帶來的好處主要表現(xiàn)在：照明控制智能化；照度的一致性；場景變換靈活；可觀的節(jié)能效果；延長光源壽命；提高管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用。因此，智能照明控制系統(tǒng)自誕生起就引起了人們的高度重視，并具備良好的發(fā)展前景。
今后，它將繼續(xù)朝著智能化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加優(yōu)化，功能更加完善，擴(kuò)展更加便捷，保護(hù)更加可靠，節(jié)能更加可觀。值得一提的是，當(dāng)前的控制系統(tǒng)中，照明控制箱和智能控制器都是獨(dú)立運(yùn)行，給生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、用戶使用與維護(hù)都增加了不必要的麻煩。把兩者集成到一個箱體內(nèi)，做成一體化照明智能控制箱，使用時(shí)只需連接外部連線，安裝更方便，使用更可靠，也更加節(jié)省人力、物力、財(cái)力，帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)用價(jià)值更高。
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在分析研究智能天線技術(shù)理論的同時(shí),國內(nèi)外一些大學(xué)、公司和研究所分別建立了試驗(yàn)平臺,用實(shí)驗(yàn)的方法來驗(yàn)證理論研究的成果,得出相應(yīng)的結(jié)論。
(1)在美國
在智能天線技術(shù)方面,美國較其它國家要成熟的多,并已開始投入實(shí)用。美國ArrayComm公司將智能天線技術(shù)應(yīng)用于無線本地環(huán)路(WLL)系統(tǒng)。ArrayComm方案采用可變陣元配置,有12陣元、8陣元環(huán)形自適應(yīng)陣列可供不同環(huán)境選用,現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)表明在PHS基站采用該技術(shù)可以使系統(tǒng)容量提高4倍。
(2)在歐洲
歐洲通信委員會(CEC)在RACE(ResearchintoAdvancedCommunicationinEurope)計(jì)劃中實(shí)施了第一階段智能天線技術(shù)研究,稱為TSUNAMI(TheTechnologyinSmartAntennasforUniver-salAdvancedMobileInfrastructure),由德國、英國、丹麥和西班牙合作完成。該項(xiàng)目是在DECT基站上構(gòu)造智能天線試驗(yàn)?zāi)Ｐ?于1995年初開始現(xiàn)場試驗(yàn),天線陣列由8個陣元組成,射頻工作頻率為1.89GHz,陣元間距可調(diào),陣元分布有直線型、圓環(huán)型和平面型三種形式。試驗(yàn)?zāi)Ｐ陀脭?shù)字波束成形的方法實(shí)現(xiàn)智能天線,采用ERA技術(shù)有限公司的專用ASIC芯片BDF1108完成波束形成,使用TMS320C40芯片作為中央控制。
(3)在日本
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,射頻工作頻率是1.545GHz。陣元組件接收信號在模數(shù)變換后,進(jìn)行快速付氏變換(FFT)處理,形成正交波束后,分別采用恒模(CMA)算法或最大比值合并分集算法,數(shù)字信號處理部分由10片F(xiàn)PGA完成,整塊電路板大小為23.3cm×34.0cm。ATR研究人員提出了智能天線的軟件天線的概念。
我國目前有部分單位也正進(jìn)行相關(guān)的研究。信威公司將智能天線應(yīng)用于TDD(時(shí)分雙工)方式的WLL系統(tǒng)中,信威公司智能天線采用8陣元環(huán)形自適應(yīng)陣列,射頻工作于1785~1805MHz,采用TDD雙工方式,收發(fā)間隔10ms,接收機(jī)靈敏度最大可提高9dB。
3智能天線的優(yōu)勢
智能天線是第三代移動通信不可缺少的空域信號處理技術(shù),歸納起來,智能天線具有以下幾個突出的優(yōu)點(diǎn)。
(1)具有測向和自適應(yīng)調(diào)零功能,能把主波束對準(zhǔn)入射信號并適應(yīng)實(shí)時(shí)跟蹤信號,同時(shí)還能把零響點(diǎn)對準(zhǔn)干擾信號。
(2)提高輸入信號的信干噪比。顯然,采用多天線陣列將截獲更多的空間信號,也即是獲得陣列增益。
(3)能識別不同入射方向的直射波和反射波,具有較強(qiáng)的抗多徑衰落和同信道干擾的能力。能減小普通均衡技術(shù)很難處理的快衰落對系統(tǒng)性能的影響。
(4)增強(qiáng)系統(tǒng)抗頻率選擇性衰落的能力,因?yàn)樘炀€陣列本質(zhì)上具有空間分集的能力。
(5)可以利用智能天線,實(shí)時(shí)監(jiān)測電磁環(huán)境和用戶情況來提高網(wǎng)絡(luò)的管理能力。
(6)智能天線自適應(yīng)調(diào)節(jié)天線增益,從而較好地解決遠(yuǎn)近效應(yīng)問題。為移動臺的進(jìn)一步簡化提供了條件。越區(qū)切換是根據(jù)基站接收的移動臺功率的電平來判斷的。由于陰影效應(yīng)和多徑衰落的影響常常導(dǎo)致錯誤的越區(qū)轉(zhuǎn)接,從而增加了網(wǎng)絡(luò)管理的負(fù)荷和用戶的呼損率。在相鄰小區(qū)應(yīng)用的智能天線技術(shù),可以實(shí)時(shí)地測量和記錄移動臺的位置和速度,為越區(qū)切換提供更可靠的依據(jù)。
4智能天線與若干空域處理技術(shù)的比較
為了進(jìn)一步理解智能天線的概念,我們把智能天線和相關(guān)的傳統(tǒng)空域處理技術(shù)加以比較。
(1)智能天線與自適應(yīng)天線的比較
智能天線與自適應(yīng)天線并沒有本質(zhì)上的區(qū)別,只是由于應(yīng)用場合不同而具有顯著的差異。自適應(yīng)天線主要應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)的干擾抵消,一般地,雷達(dá)接收到的干擾信號具有很強(qiáng)的功率電平,并且干擾源數(shù)目比天線陣列單元數(shù)少或相當(dāng)。而在無線通信系統(tǒng)中,由于多徑傳播效應(yīng)到達(dá)天線陣列的干擾數(shù)目遠(yuǎn)大于天線陣列單元數(shù),入射角呈現(xiàn)隨機(jī)分布,功率電平也有很大的動態(tài)變化范圍,此時(shí)的天線叫智能天線。對自適應(yīng)天線而言,只需對入射干擾信號進(jìn)行抵消以獲得信干噪比(SINR,SignaltoInterferenceplusNoiseRatio)的最大化。對智能天線而言,由于到達(dá)陣列的多徑信號的入射角和功率電平均數(shù)是隨機(jī)變化的,所以獲得的是統(tǒng)計(jì)意義上的信干噪比(SINR)的最大化。
(2)智能天線與空間分集技術(shù)的比較
空間分集是無線通信系統(tǒng)中常用的抗多徑衰落方案。M單元智能天線也可等效為由M個空間耦合器按優(yōu)化合并準(zhǔn)則構(gòu)成的空間分集陣列。因此可以認(rèn)為智能天線是傳統(tǒng)分集接收的進(jìn)一步發(fā)展。
但是智能天線與空間分集技術(shù)卻是有顯著的差別的。首先空間分集利用了陣列天線中不同陣元耦合得到的空間信號的弱相關(guān)性,也即是不同路徑的多徑信號的弱相關(guān)性。而智能天線則是對所有陣元接收的信號進(jìn)行加權(quán)合并來形成空間濾波。一個根本性的區(qū)別:智能天線陣列結(jié)構(gòu)的間距小于一個波長(一般取λ/2),而空間分集陣列的間距可以為數(shù)個波長。
(3)智能天線與小區(qū)扇區(qū)化的比較
小區(qū)的扇區(qū)化可以認(rèn)為是一種簡化的、固定的預(yù)分配智能天線系統(tǒng)。智能天線則是動態(tài)地、自適應(yīng)優(yōu)化的扇區(qū)化技術(shù)。現(xiàn)在,我們來討論一個頗有爭議的問題。根據(jù)IS-95建議,當(dāng)采用120°扇區(qū)時(shí)系統(tǒng)容量將增加3倍。由此是否可以得到結(jié)論,扇區(qū)化波束越窄系統(tǒng)容量提高越大?考慮到實(shí)際的電磁環(huán)境,我們認(rèn)為對這一問題的回答是否定的。這是因?yàn)檎ㄊ邮盏降男盘柾怯稍S多相關(guān)性較強(qiáng)的多徑信號構(gòu)成的。一般情況下,各徑信號的時(shí)延擴(kuò)展小于一個chip周期。這時(shí)信號波形易于產(chǎn)生畸變從而降低信號的質(zhì)量達(dá)不到增加系統(tǒng)容量的目的。同時(shí)如果采用過窄的波束接收信號,一旦該徑信號受到嚴(yán)重的衰落,則將直接導(dǎo)致通信的中斷。另外,過窄的接收波束在工程上是難以實(shí)現(xiàn)的,并將成倍地增加設(shè)備的復(fù)雜度。
5智能天線的未來展望
(1)目前還沒有一個完整的通信理論能夠較全面地將智能天線的所有課題有機(jī)地聯(lián)系起來,故需要建立一套較完整的智能天線理論;另一方面,高效、快速的智能算法也將是智能天線走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵。
(2)采用高速DSP技術(shù),將原先的射頻信號轉(zhuǎn)移到基帶進(jìn)行處理?；鶐幚磉^程是數(shù)字算法的硬件實(shí)現(xiàn)過程。
(3)由于圓形布陣和二維任意布陣比等間隔線陣優(yōu)越,同時(shí)陣列天線的數(shù)字合成算法能夠用于任意形式陣列天線而形成任意圖案的方向圖,因而可考慮在CDMA基站中采用二維任意布陣的智能天線。
(4)在移動臺中(如手機(jī))采用智能天線技術(shù)。
(5)采用智能天線技術(shù)來改善移動通信信道中上下鏈路不能使用同一套權(quán)值的問題,以改善上下鏈路的性能。
(6)目前,智能天線技術(shù)的研究已不是單一地研究智能天線本身,應(yīng)與CDMA的一些關(guān)鍵技術(shù)(如多用戶檢測技術(shù)、多用戶接收技術(shù)、功率控制等)結(jié)合在一起研究。
6結(jié)束語
智能天線是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。它涉及到天線技術(shù)、無線電傳播技術(shù)、信號檢測與處理等多學(xué)科。智能天線已從單一的軍事應(yīng)用步入民用通信領(lǐng)域。由于CDMA移動通信系統(tǒng)技術(shù)相對于FDMA、TDMA系統(tǒng)具有較大的容量,且由于智能天線可以降低多徑干擾、多址干擾等因素,這使得智能天線技術(shù)成為當(dāng)前移動通信的研究熱點(diǎn)。
要想合理地應(yīng)用多元化智能，教師就必須根據(jù)學(xué)生來制定具有較強(qiáng)針對性的教學(xué)策略。在新課改中，因材施教的觀念已深深地印入教師們的心中，所以，教師一定要有針對性地進(jìn)行課堂教學(xué)。每個學(xué)生之間的性格與其智能高低是不可能相同的，作為傳授者的教師顯得尤為重要。當(dāng)教師做到按照每一個學(xué)生的不同情況做好針對性的教學(xué)，肯定可排除學(xué)生間因智能高低所產(chǎn)生的問題，從而讓學(xué)生得到更為全面的發(fā)展。如在學(xué)習(xí)初中語文教材中“做一名小記者”的口語課時(shí)，教師就可組織一次真實(shí)的采訪活動。教師可通過平時(shí)對學(xué)生特點(diǎn)的了解進(jìn)行針對性的分組，并且布置不同的任務(wù)給每一個小組去完成。在任務(wù)中可細(xì)分出錄音、攝影、筆錄等小任務(wù)，讓每個小組成員間有自己單獨(dú)任務(wù)的同時(shí)還要互相幫助才能完成。通過這樣的活動能最大限度地對學(xué)生進(jìn)行針對性培養(yǎng)，也更有利于學(xué)生多元智能的成長。
2．多元智能理論的多樣性
改變傳統(tǒng)教學(xué)中“灌輸式”、單一式的教學(xué)方式不是一個簡單的問題，主要是初中語文教師已對傳統(tǒng)教學(xué)模式的思路根深蒂固，因而在教學(xué)中過于注重理論知識傳授的現(xiàn)象也不少見。傳統(tǒng)的教學(xué)方式很容易造成學(xué)生學(xué)習(xí)思路的單一化，而且會漸漸地讓其對學(xué)習(xí)語文失去興趣，進(jìn)而讓多元化智能難以實(shí)行。在語文教育改革中，就有人提出語文教育的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生對喜愛祖國語言的思想情感，與此同時(shí)提升學(xué)生的語文底蘊(yùn)。其中還特別強(qiáng)調(diào)，教師應(yīng)正確地指引學(xué)生對祖國語言文字的應(yīng)用和理解，讓其在生活中擁有良好的寫作能力、漢字閱讀能力等。所以，在初中語文教學(xué)中，教師應(yīng)多了解每個學(xué)生的特點(diǎn)與愛好，進(jìn)而采用多樣性的教學(xué)方式，讓每個學(xué)生的特長智能都能最大程度地發(fā)展。如在學(xué)習(xí)《皇帝的新裝》時(shí)，教師可讓學(xué)生對其中的場景、對話進(jìn)行演示，從而增強(qiáng)學(xué)生的情感體驗(yàn)、故事敘述等能力。豐富學(xué)生對語文的感悟與興趣，讓學(xué)生從根本上喜歡上語文課。
3．多元智能理論的特殊性
初中生是一群正處在思想活躍期的孩子，所以，如果在初中教學(xué)中仍然使用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，沒有及時(shí)把學(xué)生放在重要位置，忽略學(xué)生間的智能不同，采用統(tǒng)一的教學(xué)方式，那么將會造成學(xué)生出現(xiàn)明顯的差距，其個人特長優(yōu)勢也都得不到表現(xiàn)與發(fā)展。而多元理論則明確地表示，在初中語文教學(xué)中要及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和體現(xiàn)出學(xué)生間的特別之處。這一理論的誕生，使教師在教學(xué)中能不斷地反思，也讓學(xué)生有充分表現(xiàn)的機(jī)會，從而挖掘出每個學(xué)生的優(yōu)勢智能，讓其能有足夠的時(shí)間與空間去成才發(fā)揮，這樣才有利于推進(jìn)多元化理論的前進(jìn)。如在學(xué)習(xí)《窗》一文時(shí)，教師就可以組織一次表演，讓平時(shí)寫作能力比較強(qiáng)的學(xué)生寫出另一種結(jié)局，喜愛表演的同學(xué)負(fù)責(zé)劇本演出。這樣讓每一個學(xué)生都有發(fā)揮自身才能的機(jī)會，充分體現(xiàn)出學(xué)生的特長，使每個學(xué)生的獨(dú)特個性都得到良好的發(fā)展。
4.結(jié)束語
1.1大型帶式皮帶機(jī)的一般啟動方式在大型帶式皮帶機(jī)中一般采用的是全壓啟動、電抗降壓啟動以及星三角啟動等方式，這些方式雖然能夠帶動電機(jī)使電機(jī)進(jìn)行啟動，但是在節(jié)能以及啟動過程中的保護(hù)方面或多或少都存在著一些不足。
1.2大型帶式皮帶機(jī)的一般運(yùn)行方式現(xiàn)今，大型帶式皮帶機(jī)多是根據(jù)皮帶機(jī)的工藝以及皮帶機(jī)的最大輸送載荷來確定減速機(jī)和膠帶以及電動機(jī)的選用的，同時(shí)在運(yùn)行的過程中一直會處于工頻狀態(tài)。電機(jī)是以恒轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)行的。這就造成了在大型帶式皮帶機(jī)的運(yùn)行過程中處于半載或者是空載的情況下的電能的浪費(fèi)。以及使用多臺電機(jī)來帶動驅(qū)動同一條皮帶時(shí)所形成的分配難題。
2變頻調(diào)速智能控制系統(tǒng)在大型帶式皮帶機(jī)中的使用
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及電力電子技術(shù)水平的不斷提高，通過對原有的大型帶式皮帶機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速智能控制的改造，使得大型帶式皮帶機(jī)能夠根據(jù)膠帶機(jī)的使用工況進(jìn)行相應(yīng)的智能變頻，同時(shí)降低了電機(jī)啟停時(shí)的電流過大對于電網(wǎng)其他用電設(shè)備的影響。同時(shí)通過使用變頻調(diào)速智能控制實(shí)現(xiàn)了對于電機(jī)的軟啟動，減少了在電機(jī)啟動的過程中由于突然啟停而對于大型帶式皮帶機(jī)中的機(jī)械部分以及皮帶的影響。
2.1大型帶式皮帶機(jī)變頻調(diào)速智能控制對于電機(jī)的啟動方式通過大型帶式皮帶機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速智能控制改造，降低了皮帶機(jī)啟動過程中對于減速機(jī)、電機(jī)機(jī)以及皮帶機(jī)的損害，近些年來由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，使用變頻調(diào)速技術(shù)來取代原有的啟動方式，其中變頻調(diào)速啟動實(shí)際上是一個降壓啟動的過程，在原先的啟動方式中大型帶式皮帶機(jī)的啟動采用的是工頻電壓，而在變頻調(diào)速中所采用的是將改變頻率的方式來改變輸出電壓，其中電機(jī)輸出電壓的頻率是一個變量而不是工頻。通過采用變頻調(diào)速的軟啟動方式可以使電機(jī)采用慢速啟動，從而帶動大型帶式皮帶機(jī)進(jìn)行緩慢啟動，將大型帶式皮帶機(jī)中膠帶彈性變形所存儲的能量緩慢的釋放，保護(hù)了皮帶機(jī)中的皮帶、減速機(jī)、電動機(jī)等。
2.2大型帶式皮帶機(jī)變頻調(diào)速智能控制增加了皮帶機(jī)的使用壽命大型帶式皮帶機(jī)變頻調(diào)速智能控制通過采用變頻調(diào)速的方式可以有效的降低對于大型帶式皮帶機(jī)的損害。其中變頻調(diào)速智能控制的節(jié)電裝置是一種電子集成器件，同時(shí)它是將機(jī)械壽命轉(zhuǎn)化為電子壽命，有效的延長了大型帶式皮帶機(jī)的使用壽命，極大的降低了大型帶式皮帶機(jī)的設(shè)備維護(hù)量。采用變頻調(diào)速智能控制的方式能夠根據(jù)電機(jī)的實(shí)際載荷來進(jìn)入自動調(diào)速狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)對于大型帶式皮帶機(jī)的節(jié)能控制，同時(shí)確保大型帶式皮帶機(jī)啟動過程中的平滑，以及啟動過程中轉(zhuǎn)矩較大，且沒有沖擊電流，實(shí)現(xiàn)了重載啟動。由于在啟動過程中減少了對于大型帶式皮帶機(jī)機(jī)械部分的沖擊，增大了皮帶機(jī)的使用壽命，極大的提高了大型皮帶機(jī)的使用壽命，減少了皮帶機(jī)的檢修量，同時(shí)，通過進(jìn)行智能控制改造，使用電機(jī)與減速器之間進(jìn)行直接連接，去除了原先所采用的液力耦合器這一中間環(huán)節(jié)，使得電機(jī)的傳遞效率要較原先的傳遞效率提高5-10個百分點(diǎn)。
2.3大型帶式皮帶機(jī)變頻調(diào)速智能控制的運(yùn)行方式大型帶式皮帶機(jī)變頻調(diào)速智能控制由于采用了智能技術(shù)、變頻控制技術(shù)等對皮帶機(jī)在運(yùn)行過程中電機(jī)的電流、電壓以及功率因數(shù)、扭矩等進(jìn)行檢測，并根據(jù)載荷量對變頻器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)電壓和頻率，并饋送出相適應(yīng)的輸送功率。從而達(dá)到降低大型帶式皮帶能耗的目的。通過使用大型帶式皮帶機(jī)變頻調(diào)速智能控制實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)在使用過程中的平滑與穩(wěn)定，極大的提高了大型皮帶機(jī)的使用壽命。當(dāng)使用多臺電機(jī)來帶動皮帶機(jī)皮帶進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，采用主從控制，通過采用PID跟蹤調(diào)整的方式，有效的實(shí)現(xiàn)了各電機(jī)的功率平衡，使得各電機(jī)在運(yùn)行時(shí)主從電機(jī)的電流基本相等，從而實(shí)現(xiàn)了多臺電機(jī)驅(qū)動同軸輸送機(jī)設(shè)備時(shí)的功率平衡。
2.4大型帶式皮帶機(jī)變頻調(diào)速智能控制的其他輔助功能大型帶式皮帶機(jī)變頻調(diào)速智能控制通過采用傳感器來對電動機(jī)的電流、電壓以及功率因數(shù)、轉(zhuǎn)矩、速度以及皮帶的運(yùn)行狀態(tài)（如跑偏、撕裂等）進(jìn)行檢測。并將檢測的狀態(tài)實(shí)時(shí)輸送到液晶顯示屏中，對于大型帶式皮帶機(jī)采用手動和自動兩種控制方式，兩種方式之間可以方便的進(jìn)行切換，手動方式主要應(yīng)用于對于大型皮帶機(jī)的調(diào)試與維修。自動控制方式多用于電機(jī)的正常運(yùn)行，通過在電機(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行變頻調(diào)速來使電動機(jī)保持在最佳的工作狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
3結(jié)束語
賓館改造時(shí)采用智能客房控制系統(tǒng)，對客房的資源進(jìn)行集中管理，幫助客人方便使用賓館客房內(nèi)的各種用電設(shè)備及享用各種軟。在該套系統(tǒng)中，每個客房配置一個客房配電箱和一個客房智能控制器。房間內(nèi)除了冰箱等不能斷電的重要插座外，其余的用電設(shè)備如照明燈具、電視插座、普通插座等都是由客房智能控制器來控制?？头颗潆娤涔╇娊o智能控制器，控制器通過編程對其末端連接的強(qiáng)電燈具、客房插座、空調(diào)風(fēng)機(jī)、空調(diào)電磁閥、多路音樂、顯示時(shí)鐘、請勿打擾等功能進(jìn)行集中控制;每個客房控制器都有自己獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)地址，系統(tǒng)底層直接采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP通信傳輸協(xié)議，通過樓層服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中和轉(zhuǎn)發(fā)，從而保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整和穩(wěn)定。同時(shí)系統(tǒng)通過主干交換機(jī)連接所有樓層交換機(jī)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及前臺、客服、工程部等部門電腦。客房控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明:
1)無人模式:正?？头吭跓o人入住時(shí)處于待租無人模式，RCU(智能客控主機(jī))此時(shí)處于無人省電運(yùn)行狀態(tài);系統(tǒng)軟件顯示客房為無人，客房內(nèi)空調(diào)運(yùn)行于無人模式，受網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制。可在軟件端設(shè)定其工作狀態(tài)。
2)開房模式:客人在前臺辦理入住手續(xù)，發(fā)電子門鎖卡，客房進(jìn)入已租入住模式(從賓館管理軟件獲知);空調(diào)將由無人模式自動切換到開房模式，在開房模式下，空調(diào)設(shè)定溫度為舒適溫度，并且為高速運(yùn)行，使客房在客人進(jìn)入時(shí)已達(dá)到舒適溫度，溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，關(guān)閉電動閥，停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行。
3)歡迎模式:客人利用賓客卡開啟門鎖，門磁檢測后房門開啟，自動開啟廊燈并延時(shí)30s關(guān)閉;將門鎖開門卡插入節(jié)電開關(guān)，節(jié)電開關(guān)進(jìn)行智能身份識別，只有合法卡方能取電，燈光進(jìn)入歡迎模式，開啟客房內(nèi)指定燈光，門外顯示器及軟件顯示客房為有人;如果采用智能通訊型取電開關(guān)，還可將卡片持有人身份如客人卡、服務(wù)員姓名、管理人員姓名等傳送到系統(tǒng)軟件進(jìn)行顯示。
4)普通模式:客人可通過弱電開關(guān)面板對燈光、排氣扇、服務(wù)功能等進(jìn)行控制;空調(diào)進(jìn)入本地操作模式，客人可操作溫控器按自己的需求來控制客房溫度;在軟件端可實(shí)時(shí)查詢客房內(nèi)空調(diào)運(yùn)行情況，如實(shí)際溫度、設(shè)定溫度、風(fēng)速等;客房內(nèi)“請勿打擾”、“請稍候”、“SOS”、“退房”等服務(wù)信息實(shí)時(shí)傳送到門外顯示器和軟件界面，并有聲音及信息提示;當(dāng)有“SOS”等信息時(shí)，門外顯示器上“勿擾”、“清理”、“請稍候”指示燈將同時(shí)閃爍，以引導(dǎo)相關(guān)人員迅速找到此客房。此時(shí)不可實(shí)現(xiàn)“請勿打擾”服務(wù)請求;“請勿打擾”還和“請即清理”、“請稍候”實(shí)現(xiàn)互鎖;“請勿打擾”狀態(tài)下按門外顯示器的“門鈴”鍵無效;當(dāng)客人在接聽電話或在衛(wèi)生間時(shí)，若門外有人按“門鈴”鍵，客人可在控制面板上按“請稍候”鍵，同時(shí)“門外顯示器”上“請稍候”窗口點(diǎn)亮，且不斷閃爍，告之請稍等;當(dāng)客人再次按下此鍵或開啟房門時(shí)，此狀態(tài)取消;浴室內(nèi)可安裝紅外微波探測器，當(dāng)檢測到客人進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)，可自動點(diǎn)亮浴室燈、排氣扇(編程修改)，如果長時(shí)間無人，可關(guān)閉衛(wèi)生間所有燈具及排氣扇，以節(jié)省能源;衣柜內(nèi)的衣柜燈由行程開關(guān)控制，不進(jìn)入RCU;空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)和客房溫度，門磁等開關(guān)狀態(tài)等信息實(shí)時(shí)傳送到系統(tǒng)軟件。
5)睡眠模式:客人休息時(shí)，可按下床頭“總控”鍵，系統(tǒng)進(jìn)入睡眠模式，燈光全部關(guān)閉;在睡眠狀態(tài)下，按任意鍵自動開啟夜燈，并喚醒系統(tǒng)恢復(fù)普通模式。
6)已租無人模式:當(dāng)客人外出(未退房)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入“已租無人”模式;空調(diào)按“已租無人”模式運(yùn)行，如夏天設(shè)置為26℃，風(fēng)速設(shè)置為自動(可自由設(shè)置);當(dāng)客人再次回客房時(shí)，空調(diào)將自動恢復(fù)客人以前設(shè)定的狀態(tài)，以尊重客人的個性化需要。
7)退房模式:當(dāng)客人按下“退房”鍵時(shí)，信息傳送到系統(tǒng)軟件，通知服務(wù)人員到該客房進(jìn)行查房，服務(wù)人員可以提前進(jìn)行結(jié)賬工作，以避免讓客人在前臺等待過長時(shí)間?？头靠刂葡到y(tǒng)通過節(jié)電開關(guān)、空調(diào)遠(yuǎn)控和自動控制等一系列措施，可在保證客房舒適度和客人滿意度的前提下，保證最低的能源消耗。通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將客人的各種要求及時(shí)提供給酒店管理方，使客人在第一時(shí)間得到優(yōu)質(zhì)服務(wù)，從而提高客人的滿意度。
2賓館其他區(qū)域電氣智能控制改造
1)賓館大堂的溫度控制門廳作為賓館的門面，全天候?qū)腿碎_放。但是隨著大堂人流的不同，空調(diào)負(fù)荷也不同。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)大堂人流的分布具有一定規(guī)律:清晨入住的旅客較多;而離店的旅客則多集中在中午時(shí)分;其余時(shí)間，旅客則往來較為隨機(jī)。因此，大堂的空調(diào)熱負(fù)荷也隨著客流變動呈現(xiàn)出規(guī)律性波動。改造后的樓控智能系統(tǒng)可以根據(jù)這種規(guī)律，通過變頻器提前調(diào)整空調(diào)機(jī)組和冷水機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，減少控制系統(tǒng)動態(tài)波動的能源耗費(fèi)，這既確保了室內(nèi)溫度舒適性，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能控制。
2)室內(nèi)照明控制賓館的室內(nèi)照明場所，大體上可分為營業(yè)場所(大廳、餐廳、客房)照明、內(nèi)勤辦公場所照明和公共空間(走廊、洗手間)照明三部分。本次改造中采用了晝光感知器與紅外感應(yīng)設(shè)備來控制照明燈具，具體做法如下:(1)在門廳大堂區(qū)域設(shè)置晝光感知器:當(dāng)屋外自然光照充足時(shí)，該設(shè)備可自動調(diào)降可調(diào)光型電子安定器的輸出以及靠窗燈具的亮度，或直接關(guān)閉燈具。在值班室的客控主機(jī)內(nèi)設(shè)置了時(shí)序控制器(timer):該控制器可在預(yù)定的時(shí)間根據(jù)相應(yīng)程序自動地對照明環(huán)境作模式切換，或控制燈具的明滅，無須手動操作。避免了因忘記關(guān)燈而浪費(fèi)電能。(2)在賓館的走廊、小型會議室、會客室、衛(wèi)生間等場所設(shè)紅外開關(guān)裝置。走廊內(nèi)紅外感應(yīng)裝置可自動檢測該空間內(nèi)的人體溫度:在晚上時(shí)，若沒有人經(jīng)過，則會關(guān)閉除應(yīng)急系統(tǒng)外的大部分燈光，當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)，紅外線感應(yīng)器送出信號，使該走廊、通道的燈光可以開啟，讓人們可以順利通過，也可以讓安全監(jiān)控能夠工作。在會議中心，也設(shè)置了紅外開關(guān)系統(tǒng)。非宴會時(shí)間，當(dāng)有工作人員進(jìn)入工作廳內(nèi)工作時(shí)，紅外線感應(yīng)器感應(yīng)到人體體溫的紅外信號，指令廳內(nèi)的某幾路燈光漸亮，可以讓工作人員在有光的情景下工作。當(dāng)工作人員離開后，廳內(nèi)的燈光延時(shí)10min后關(guān)燈。宴會期間，可通過調(diào)整面板模式，設(shè)置燈光效果。當(dāng)宴會開始后，一旦紅外開關(guān)感應(yīng)到人員入場，則將開啟相應(yīng)照明模式燈光。
3改造前后的比較
該系統(tǒng)安裝調(diào)試好后，經(jīng)過一段時(shí)間的使用，經(jīng)實(shí)地測量其效果比以前有了很大進(jìn)步，每個客房房間平均每天10h的用電量如表1所示。通過表1，可以看出改造后客房節(jié)電率能提高50%～80%，總用電量節(jié)約20%～30%，極大地節(jié)省了電能，并保證賓館的軟硬件設(shè)施的先進(jìn)性。提升賓館的整體形象，提升客人對賓館的評價(jià)，從而大大增加客流量，提高賓館總體的經(jīng)營收入。該控制方式不僅安全，可靠，更符合國家提倡綠色賓館建設(shè)要求。
4結(jié)束語
上下文感知系統(tǒng)模型通常包括感知層、上下文層和應(yīng)用層。其中感知層是通過傳感器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，并對它們進(jìn)行預(yù)處理，為下層抽象減少數(shù)據(jù)冗余；上下文層是對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行二次抽象，獲得上下文信息；應(yīng)用層是通過對上下文信息的融合和處理獲得決策。經(jīng)過進(jìn)一步地細(xì)化處理，筆者提出新型上下文感知系統(tǒng)概念模型，如圖1所示。主要包括：上下文信息采集層。上下文信息采集層負(fù)責(zé)從傳感器中采集原始的上下文數(shù)據(jù)。這些原始的上下文信息提供的是底層初步信息，來源于任何時(shí)間和位置，通過多個不同的傳感器感知獲取，而傳感器的精度有限，往往會造成數(shù)據(jù)的潛在沖突和不確定性，所有這些都給上下文的感知與處理帶來了問題，因此有必要對這些原始信息進(jìn)行上下文的提煉，為高層應(yīng)用減少數(shù)據(jù)冗余，使上下文感知與實(shí)際使用相分離。上下文信息處理層。上下文數(shù)據(jù)處理層負(fù)責(zé)對采集的原始信息進(jìn)行過濾、解釋、融合和推理。過濾是屏蔽掉系統(tǒng)不需要的信息，以消除數(shù)據(jù)冗余；解釋是將原始信息翻譯成我們所要的格式；而一些上下文信息是由多個設(shè)備采集，數(shù)據(jù)上存在不一致，融合就是在最大程度上獲取所需要的上下文信息；推理是基于原始信息推理出高層應(yīng)用中所需要的高層上下文。上下文信息表示層。上下文表達(dá)層用于通過一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表達(dá)復(fù)雜多樣的上下文信息，以得出應(yīng)用所需的統(tǒng)一格式及標(biāo)準(zhǔn)化的高層上下文。上下文決策層。上下文決策是上下文感知的核心，是指系統(tǒng)可以利用目前的上下文信息和知識，進(jìn)行判斷和推理，自動決策出高層應(yīng)用所需的高層上下文信息并采取行動。上下文決策中應(yīng)用感知觸發(fā)、互操作、自適應(yīng)和自配置等技術(shù)，用戶可獲得更加強(qiáng)大的用戶體驗(yàn)，真正體會感知計(jì)算所帶來的優(yōu)越性。例如自發(fā)的互操作技術(shù)使用戶免受打擾；自適應(yīng)技術(shù)使用戶自由地切換手寫輸入、鍵盤輸入和語音輸入方式；自配置技術(shù)使用戶實(shí)現(xiàn)自動配置功能。上下文接口層。上下文接口層為應(yīng)用程序提供開發(fā)接口以便快速構(gòu)建感知應(yīng)用，主要包括應(yīng)用開發(fā)規(guī)范。應(yīng)用層。應(yīng)用層面向各種應(yīng)用程序，提供各種上下文服務(wù)。
2智能數(shù)字語音教學(xué)平臺的上下文感知模型
2.1智能數(shù)字語音教學(xué)平臺功能
智能數(shù)字語音教學(xué)平臺是將教師機(jī)和若干學(xué)生終端通過局域網(wǎng)互連，實(shí)現(xiàn)教師對學(xué)生的語言教學(xué)。即當(dāng)集中教學(xué)時(shí)，教師機(jī)以廣播方式集中授課，學(xué)生終端作為接收方聽課學(xué)習(xí)；當(dāng)個性教學(xué)時(shí)，學(xué)生也可根據(jù)需要任意點(diǎn)播資源庫中的音頻資料，進(jìn)行集體討論或自主學(xué)習(xí)。該系統(tǒng)中教師機(jī)采用PC機(jī)，學(xué)生端則使用自主研發(fā)的嵌入式終端。
2.2智能語音教學(xué)平臺的上下文感知模型
普適環(huán)境中的上下文包括位置、速度、時(shí)間等環(huán)境上下文信息，網(wǎng)絡(luò)帶寬、屏幕大小等設(shè)備上下文信息，操作習(xí)慣、個人喜好、個性化需求等用戶上下文信息。根據(jù)智能數(shù)字語音教學(xué)平臺的功能，筆者提出基于該平臺的上下文感知模型，如圖2所示。
2.3上下文感知在教師端的實(shí)現(xiàn)
上下文感知技術(shù)在教師端的應(yīng)用表現(xiàn)在智能身份識別、智能考勤、集中授課、自主性學(xué)習(xí)、音頻資料管理、課程管理等功能。2.3.1智能身份識別。上下文感知模塊在系統(tǒng)進(jìn)入課前準(zhǔn)備狀態(tài)前，將滿足聽課條件的學(xué)生自動納入到教學(xué)環(huán)境中，并向他提供無縫語音教學(xué)。方法是：系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)感知學(xué)生的身份信息，前提是每個學(xué)生對應(yīng)一臺學(xué)生終端，每隔一定時(shí)間，教師機(jī)通過局域網(wǎng)向?qū)W生機(jī)自動廣播一次數(shù)據(jù)，要求學(xué)生端向教師機(jī)發(fā)送身份標(biāo)識，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生終端發(fā)來的數(shù)據(jù)獲取學(xué)生在教室的信息。2.3.2智能考勤。系統(tǒng)進(jìn)入課前準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)自動加載授課班級的學(xué)生名單，通過上下文感知獲取上課的學(xué)生身份，完成智能考勤，整個點(diǎn)名過程可由系統(tǒng)自動感知實(shí)現(xiàn)。方法是：整個教學(xué)過程中需對學(xué)生在教室的上下文信息進(jìn)行感知，從正式上課開始，系統(tǒng)要求各學(xué)生終端每隔一定時(shí)間向目標(biāo)主機(jī)自動發(fā)送標(biāo)識，主機(jī)判斷后記錄學(xué)生的遲到早退情況，完成智能考勤。2.3.3集中教學(xué)。系統(tǒng)進(jìn)入集中教學(xué)狀態(tài)時(shí)會觸發(fā)一系列動作，教師機(jī)向?qū)W生機(jī)廣播傳輸音頻文件，學(xué)生無條件接收后解碼播放，教師機(jī)和學(xué)生終端協(xié)同工作，達(dá)到集中語音教學(xué)的目的。2.3.4個性化授課。系統(tǒng)切入個性化模塊時(shí)，學(xué)生可通過點(diǎn)播教師推薦的音頻文件自主學(xué)習(xí)；教師提出問題后，學(xué)生可以與教師展開交互討論。
2.4上下文感知在學(xué)生端的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)運(yùn)行中學(xué)生終端始終包含接收、組包、解碼和播放四個狀態(tài)，這四個狀態(tài)也在不同的上下文情況下轉(zhuǎn)換。上下文感知在學(xué)生端的應(yīng)用主要體現(xiàn)在學(xué)生端播放的音頻流可以隨時(shí)中斷、隨時(shí)無縫連接和音頻與文本的同步。2.4.1數(shù)據(jù)收集算法與緩存替換算法。根據(jù)普適計(jì)算中的上下文信息，系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)收集和緩存替換算法，實(shí)現(xiàn)音頻流的無縫連接。數(shù)據(jù)收集是指音頻斷連時(shí)將用戶可能要訪問的數(shù)據(jù)先預(yù)存到本地緩存中；對數(shù)據(jù)訪問時(shí)同步建立數(shù)據(jù)間的關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)推理要收集的數(shù)據(jù)；然后將結(jié)果按緩存駐留時(shí)間和訪問次數(shù)進(jìn)行緩存替換。2.4.2音頻與文本的定點(diǎn)同步算法。系統(tǒng)運(yùn)行期間音頻與文本的同步是通過定時(shí)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，但在播放過程中快進(jìn)、快退、暫停等操作會對播放進(jìn)程造成干擾，使定時(shí)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的同步相對復(fù)雜。所以我們采用一種改進(jìn)的定點(diǎn)同步算法來解決干擾問題。
3結(jié)束語
生物識別門禁系統(tǒng)根據(jù)人體的生物特征差異來識別身份。正由于生物特征不能仿冒，具有獨(dú)特性和唯一性，所以該系統(tǒng)安全系數(shù)最高，成為高機(jī)密場所和信息中心的第一選擇。常見的有指紋識別、臉譜識別、虹膜識別等。但是，生物識別門禁系統(tǒng)的成本太高，因此應(yīng)用的范圍很窄。感應(yīng)式IC卡門禁系統(tǒng)又分為接觸式和非接觸式。接觸式卡容易磨損，使用次數(shù)有限；而非接觸式卡憑其耐用性好、讀取的速度快、安全系數(shù)高等優(yōu)勢，迅速成為主流。但是傳統(tǒng)的感應(yīng)式IC卡式門禁系統(tǒng)存在功能單一、攜帶不方便、成本高、信息存儲介質(zhì)易損壞、使用溫度范圍窄、不能適應(yīng)惡劣環(huán)境等缺點(diǎn)。針對這些不足，本文設(shè)計(jì)了一種新型的具有時(shí)間顯示、身份識別、開鎖、儲存信息等功能的智能門禁系統(tǒng)。
2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的門禁系統(tǒng)硬件主要由身份識別電路、主控單元、存儲電路、LED顯示電路、時(shí)鐘電路和繼電器控制電路六大模塊構(gòu)成。
2.1主控單元模塊
本設(shè)計(jì)采用AT89C51作為系統(tǒng)的主控模塊，實(shí)現(xiàn)出入控制、時(shí)間顯示、報(bào)警控制、出入人員信息記錄等功能，并在系統(tǒng)中預(yù)留有相應(yīng)的IO接口，便于系統(tǒng)根據(jù)不同場合的需要擴(kuò)展功能，例如擴(kuò)展攝像功能、危險(xiǎn)品檢測功能等。
2.2繼電器控制模塊
在設(shè)計(jì)中，繼電器的驅(qū)動是由三極管來控制的。三極管的基級一端通過一個電阻與單片機(jī)引腳相連接。當(dāng)該引腳輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈通電使常開觸點(diǎn)閉合，提示燈亮，此時(shí)表明電子鎖打開，可以通行。
2.3身份識別模塊
本設(shè)計(jì)選用第三類IC卡，即觸碰卡（touchmemory，簡稱“TM卡”），又稱為ibutton，它是美國DALLAS公司的產(chǎn)品，采用單線協(xié)議通訊，只有單根信號線。TM卡既傳輸時(shí)鐘信號，又傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容，而且數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的，其線路簡單，便于總線擴(kuò)展，具有抗撞擊、耐腐蝕、抗電磁干擾、防折疊、防爆、防潮、防煤塵、具有唯一的64位光刻標(biāo)識號、使用溫度范圍寬且便于攜帶等特點(diǎn)，所以存儲于其中的數(shù)據(jù)信息具有相當(dāng)高的安全可靠性，大幅提高了門禁考勤系統(tǒng)的性能，成本低且便于維護(hù)使用。TM卡在讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)候是通過一個切換開關(guān)K來切換5.0×106Ω和50Ω兩個阻抗，從而借助信號被拉低的時(shí)間長短表示邏輯電平“0”和“1”。TM卡與單片機(jī)的硬件連接如圖1所示。工作原理：ibutton的探頭與單片機(jī)引腳間加上了一個10kΩ大小的上拉電阻，當(dāng)ibutton與該引腳所連接探頭接觸后，命令信號和雙向數(shù)據(jù)經(jīng)過該引腳輸入或輸出。身份識別時(shí)，嚴(yán)格按照先ROM命令再存儲器命令的順序，只有當(dāng)TM卡成功完成ROM命令后，才能執(zhí)行存儲器命令，保障讀取數(shù)據(jù)的正確性。使用時(shí)，將ibutton與探頭瞬間接觸，單片機(jī)就可以在短時(shí)間內(nèi)與ibutton進(jìn)行通信，并發(fā)送ibutton能夠識別的命令字讀出ibutton內(nèi)64bits數(shù)據(jù)，然后再與設(shè)定的64位碼進(jìn)行比較，完成身份的驗(yàn)證。當(dāng)兩個碼比較一致后，單片機(jī)繼電器控制引腳輸出高電平，三極管導(dǎo)通，使得繼電器常開觸點(diǎn)閉合，啟動門禁控制，提示燈亮，允許通行。
2.4顯示模塊
本設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省IO資源，單片機(jī)與LED的連接采用串行方式，并采用MAX7221芯片驅(qū)動LED共陰極數(shù)碼管，通過動態(tài)掃描的方式實(shí)時(shí)顯示出入時(shí)間。2.5存儲模塊設(shè)計(jì)中采用AT24C02芯片來存儲出入人員的信息及時(shí)間、報(bào)警記錄等，并可在功能擴(kuò)展的情況下記錄出入人員圖片信息、危險(xiǎn)品和非法攜帶品情況等。AT24C02信息存取采用了I2C總線。I2C總線是一種串行數(shù)據(jù)總線，只有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)用兩根I/O口線來模擬I2C總線接口，兩根信號線經(jīng)過上拉電阻接電源。
3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
軟件采用C51進(jìn)行設(shè)計(jì)，并利用Keil和Proteus軟件進(jìn)行了仿真。系統(tǒng)的程序流程圖如圖3所示。程序初始化時(shí)，要先對DS1302及內(nèi)部定時(shí)器T0進(jìn)行初始化。啟動程序后，單片機(jī)讀取識別卡內(nèi)部的64位ROM，并與已設(shè)定的64位碼進(jìn)行比較。如果64位碼比較結(jié)果一致，系統(tǒng)將閉合繼電器的常開觸點(diǎn)，同時(shí)啟動定時(shí)器T0，此時(shí)，數(shù)碼管將會顯示“－－－”。當(dāng)用戶取下識別卡后，會重新恢復(fù)為顯示時(shí)間的狀態(tài)。如果繼電器常開觸點(diǎn)閉合10s，系統(tǒng)將自動斷開常開觸點(diǎn)。如果兩個碼不同，系統(tǒng)直接調(diào)用顯示時(shí)間的程序。
4系統(tǒng)的仿真測試
本設(shè)計(jì)在沒有人通行時(shí)，系統(tǒng)只有時(shí)鐘電路工作，LED顯示時(shí)間；當(dāng)有人通行，身份識別通過之后記錄來訪者信息，同時(shí)繼電器線圈通電，提示燈亮，表示此時(shí)允許通行；定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，定時(shí)結(jié)束之后，繼電器恢復(fù)斷開狀態(tài)，提示燈滅，LED繼續(xù)顯示時(shí)間。系統(tǒng)的仿真和測試結(jié)果表明當(dāng)出入人員通過ibutton正常通行時(shí)，繼電器閉合，提示燈亮，定時(shí)10s，同時(shí)記錄來訪者的通行時(shí)間。定時(shí)時(shí)間到后，繼電器斷開，提示燈滅。仿真和測試結(jié)果表明本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。
5結(jié)束語
