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1.1加上环境温度,进水温度,水压,水流量[3]的变化影响,出水温度将满足下列函数关系式。其中λ为温度影响因子,Q为水流量,P为水压。在恒温控制系统中,为了可以减少整个温控系统的延时性,在系统输出误差绝对值较大时,采用饱和输出的工作方式。同时,为了防止系统过大的超调量,在系统误差的绝对值在小范围时,采用增大积分系数的办法,以提高系统的稳态精度。因此本系统所采用的智能PID算法是一种非线性算法,可以显著改善恒温系统的动态响应和稳态精度。该系统的执行机构为电动流量调节阀,其开度控制是通过接通时间的长短来进行的,因此在引入PID控制时使用增量式。
1.2首次阀门开度技术系统会预先设置好4组PID参数,为了使水温能够快速且准确的达到设定温度,在进行PID调节时,系统会根据3号温度传感器采集到的环境温度T3,与设定温度T3s(用户设定,默认值为20℃,参数设定范围为-15℃~45℃)和设定参数ΔT3s(用户设定,默认值为15℃,参数设定范围为5℃~30℃)之间的关系来确定首次阀门的开度。若T3T3s-ΔT3s,则系统选择PID1的设定参数;若T3s-ΔT3s<T3<T3s,则系统选择PID2的设定参数;若T3T3s,则系统选择PID3的设定参数。这样可以保证水温能快速稳定的达到目标温度。
1.3温度斜率参与控制技术为了提高空气能热水器出水温度达到60℃以上,有效防止温度超调量过大,采取温度斜率参与控制来提前控制温度的快速上升。针对温度上升阶段,当阀门开度逐渐减小时,温度上升曲线的斜率为递增趋势,这样容易造成温度超调量大,导致机组温度过高而保护停机。在温度上升阶段加入斜率参与控制技术,当温度的上升量大于设定值时,即当每10s温度上升大于0.6℃时,阀门停止关阀动作,这样能控制温度上升的曲线斜率为递减趋势,给水温变化留有合理的缓冲时间,防止超调量过大导致机组保护停机。
1.4阀门跟踪技术在低温情况下,系统加入了阀门跟踪技术,即在阀门已经接近处于全关位置,但是水温还没有达到设定温度,这时就启动阀门跟踪,使阀门停在现在的位置,等着温度上升,而不再进行关小阀门继续调节,这样既能达到目标温度,又能防止在水温接近目标温度时,阀门频繁动作[9]。同时在PID调节的同时加入阀门位置跟踪,也有利于防止阀门关死导致机组压力过大而停止工作。从首次开阀进入PID调节到T1(出水温度)达到Tsp(目标温度)的这一温度上升时段内参与,即当信号到来时从全开位置开始记录单片机累计向阀门发出的脉冲个数n。当n=b时,则暂时屏蔽单片机向步进电机输出脉冲,此后待T1温度每10秒钟上升幅度小于设定值时,并且T1<Tsp则输出脉冲屏蔽暂时退出,切入PID调节。此时阀门跟踪继续参与,若在T1<Tsp时,出现了b=N5(N5定义为阀门的最大开度),则再次屏蔽输出脉冲,使T1每10秒钟上升幅度小于设定值时,则本次阀门位置跟踪结束。
1.5自适应计算参数系统一共有4组PID控制参数,通过3号温度传感器采集到的环境温度可以确定不同的地区和不同的季节。同时将采集到的出水温度和用户的设定温度进行比较计算出偏差,系统可以自动选择前3种PID控制参数,同时系统还会通过2号温度传感器采集到水箱温度T2。若系统正式进入PID调节15分钟后,检测到T2SP-10℃且T260℃时(SP=T1s-ΔTLs),则系统自动转入PID4的调节状态。所以本系统具有一定的自适应能力,可以适应不同地区和季节的恒温出水。
1.6复合智能控制系统流程复合智能控制系统的软件设计采用模块化设计结构,具有自适应能力,可以根据环境温度,进水温度和水箱温度自动切换到合适的PID参数组。在智能PID算法的基础上辅以首次阀门开度技术,温度斜率参与控制技术,阀门跟踪技术形成了复合智能控制算法。克服了系统的调节滞后,响应缓慢,难以控制等问题。其流程图如图2所示。
2测试结果与分析
系统经过前期方案论证和软硬件设计,在某型号热泵热水器上实际运行,获得了满足工业控制要求的控制曲线,由此可以证明复合智能控制算法所提出的控制策略和程序实现方法符合实际控制要求。以下分别给出传统数字PID控制算法和复合智能控制算法的恒温系统控制曲线。其中环境温度为20℃,目标温度为60℃,图3为采用传统数字PID测试曲线,图4为采用复合智能控制算法测试曲线。从图3可知当设定温度为60℃时,温度需要经过13分钟的时间才能达到稳定输出状态,输出温度约为58.5℃,温度的超调量约为6℃。从图4可知当设定温度为60℃时,温度需要经过5分钟就能达到稳定输出状态,输出温度约为59.5℃,温度的超调量约为1.5℃。比较测试曲线可以看出,这种算法可以获得满足工业控制要求的控制曲线,能减小调节时间和超调量,能够在较短的时间内达到用户设定的出水温度。
3结束语
关于指纹的密钥量计算,有不同的计算方法,但密钥量十分巨大是共同的。1910年,法国巴黎大学教授勃太柴就按照人完整指纹上有平均100个的特征点(实际75个-175个),且每个特征点存在4种特征类型计算,构成的排列总数为4100=1.6069×1060,这显然是一个天文数字,完全可以保证全人类都不可能有相同的指纹。实际上现代对指纹密钥量的计算还远远高于勃太柴的大致计算,因为勃太柴没有将100个特征出现部位的变化计算进去,如果包含位置的变化,两枚指纹所有特征都相同的概率只有1.684×10-114。这样高的密钥量是目前其他个人识别特征无法比拟的。而且,指纹细节特征的特异性并不受遗传基因的制约,即使是孪生关系,也不可能存在相同的指纹。
二、指纹细节特征稳定不变,能够保证经济活动凭证的识别长期有效
指纹纹线细节特征取决于真皮的结构,胚胎发育完成以后,人的一生不会发生实质的变化,外界的摩擦损伤只要不伤及真皮层,就不影响外表指纹的细节特征。如果真皮受到局部损伤,所形成的疤痕组织只限于伤痕的部位,并不会影响指纹其他部位的特征。在指纹识别中只要避开受伤变化的部分,就能够正确进行指纹的鉴别。如果指纹数据库得到充分的开发应用,个人完整的指纹信息资料建档以后,指纹识别就可以调用档案中的样本指纹进行比对,指纹受伤变化就完全不会影响个人的识别了。指纹的这种稳定特性对经济活动凭证识别的长期有效具有重要的作用。
三、指纹反映明显、外在,在经济活动中方便易行
指纹特征比较宏观、明显,作为个人识别标记直观清楚。而且,指纹随时随身“携带”,留痕方法简便,效果容易掌握,不受文化程度的限制,作为最为有效的个人识别手段,非常方便。现代指纹的留痕和采集主要有油墨捺印和电子扫描,油墨捺印是商业活动中进行留痕的主要方式,油墨捺印的指纹特征清晰,便于观察。电子扫描是目前收集样本指纹的方法,在商业活动中,需要鉴别某份文件上指纹的时候,可以很方便地进行指纹取样,特征清楚,不会污染手指。
四、指纹成熟的自动化识别技术为经济活动提供了快速有效准确的手段
指纹在经济契约中的应用由来已久,但在近代并没有呈现不断发展的景象,而且目前有些使用指纹的场合甚至比民国或解放初期还有所减少,如全国解放以前,我国东北解放区颁发的身份证就需要有指纹印记,而现在我国的身份证却没有指纹标记。另外在契约文件中使用指纹的也少于以往。笔者认为其中重要的原因之一就是指纹的鉴识技术比较复杂,需要专业技术人员使用一定的设备才能进行准确的识别,一般人凭肉眼只能作大概的判断,然而,在指纹识别中,大概的比对只能做一些排除,是无法进行认定的。因此,虽然人们能够充分认识指纹的个人识别能力,但受到方法手段的制约,使指纹的广泛运用受到限制。随着计算机指纹识别技术的发展,指纹鉴定进入了自动化识别阶段,计算机可以对指纹进行快速、准确的自动比对,使指纹的广泛运用有了关键的物质基础。因此,现代的计算机技术使传统的指纹技术焕发了新的生命力,指纹技术在商业领域的应用有了技术保证,现代的商业活动中,使用指纹技术进行个人识别是完全具有可行性的。
五、指纹信息系统的建立可以为经济活动提供信息支持
随着指纹识别在社会生活许多方面的应用不断扩大,指纹数据信息系统建设也得到了蓬勃的发展。目前,有的国家建立了专门的指纹数据库,为社会许多领域提供指纹信息查询。我国现有的指纹信息系统主要由公安机关建立并管理使用,主要服务于公安机关侦查破案。按照目前计算机的软硬件发展水平,建立更大范围乃至全民的指纹数据库是完全可行的,如果全民的指纹数据库得到建立,将能够在更大的范围内服务社会,更好地发挥指纹信息的作用。指纹数据库的建设也取决于社会的需求,如果在社会广泛的商业活动中能够更多地使用指纹作为个人识别的标记,将会在很大程度上推进指纹信息系统的建设。
六、指纹应用悠久的历史,为在现代商业活动中发扬光大打下了坚实的基础
我国古代距今二千七百多年前就有在借据、契约上留“指模”的记载,虽然,限于当时的科学技术水平,古代的指模识别主要是以指纹的纹型特征为识别根据的,但在指纹应用的性质上和当代是一致的,都是作为识别人身的方法,只是现代的指纹识别是建立在细节特征基础上的,现代指纹识别实现了从种类识别到个体识别的质的飞跃,体现了继承发展的强大优势。
参考文献:
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[3]崔成良:识别技术构筑新的安全“屏障”[J].质量指南,2002.21
关键词:人工智能计算机技术
一、人工智能的定义
“人工智能”(ArtificialIntelligence)一词最初是在1956年Dartmouth学会上提出的。人工智能是指研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机,人工智能的发展历史是和计算机科学与技术的发展史联系在一起的。人工智能理论进入21世纪,正酝酿着新的突破,人工智能的研究成果将能够创造出更多更高级的智能“制品”,并使之在越来越多的领域超越人类智能,人工智能将为发展国民经济和改善人类生活做出更大贡献。
二、人工智能的应用领域
1.在管理系统中的应用
(1)人工智能应用于企业管理的意义主要不在于提高效率,而是用计算机实现人们非常需要做,但工业工程信息技术是靠人工却做不了或是很难做到的事情。在《谈谈人工智能在企业管理中的应用》一文中刘玉然指出把人工智能应用于企业管理中,以数据管理和处理为中心,围绕企业的核心业务和主导流程建立若干个主题数据库,而所有的应用系统应该围绕主题数据库来建立和运行。换句话说,就是将企业各部门的数据进行统一集成管理,搭建人工智能的应用平台,使之成为企业管理与决策中的关键因子。
(2)智能教学系统(ITS)是人工智能与教育结合的主要形式,也是今后教学系统的发展方向。信息技术的飞速发展以及新的教学系统开发模式的提出和不断完善,推动人们综合运用超媒体技术、网络基础和人工智能技术区开发新的教学系统,计算机智能教学系统就是其中的典型代表。计算机智能教学系统包含学生模块、教师模块,体现了教学系统开发的全部内容,拥有着不可比拟的优势和极大的吸引力。
2.在工程领域的应用
(1)医学专家系统是人工智能和专家系统理论和技术在医学领域的重要应用,具有极大的科研和应用价值,它可以帮助医生解决复杂的医学问题,作为医生诊断、治疗的辅助工具。事实上,早在1982年,美国匹兹堡大学的Miller就发表了著名的作为内科医生咨询的Internist2Ⅰ内科计算机辅助诊断系统的研究成果,由此,掀起了医学智能系统开发与应用的。目前,医学智能系统已通过其在医学影像方面的重要作用,从而应用于内科、骨科等多个医学领域中,并在不断发展完善中。
(2)地质勘探、石油化工等领域是人工智能的主要作用发挥领地。1978年美国斯坦福国际研究所就研发制成矿藏勘探和评价专家系统“PROSPECTOR”,该系统用于勘探评价、区域资源估值和钻井井位选择等,是工业领域的首个人工智能专家系统,其发现了一个钼矿沉积,价值超过1亿美元。
3.在技术研究中的应用
(1)在超声无损检测(NDT)与无损评价(NDE)领域中,目前主要广泛采用专家系统方法对超声损伤(UT)中缺陷的性质、形状和大小进行判断和归类;专家运用超声无损检测仪器,以其高精度的运算、控制和逻辑判断力代替大量人的体力与脑力劳动,减少了任务因素造成的无擦,提高了检测的可靠性,实现了超声检测和评价的自动化、智能化。
(2)人工智能在电子技术领域的应用可谓由来已久。随着网络的迅速发展,网络技术的安全是我们关心的重点,因此我们必须在传统技术的基础上进行网络安全技术的改进和变更,大力发展数据挖掘技术、人工免疫技术等高效的AI技术,开发更高级AI通用和专用语言,和应用环境以及开发专用机器,而与人工智能技术则为我们提供了可能性。
三、人工智能的发展方向
1.专家系统是目前人工智能中最活跃、最有成效的一个研究领域,它是一种具有特定领域内大量知识与经验的程序系统。近年来,在“专家系统”或“知识工程”的研究中已出现了成功和有效应用人工智能技术的趋势。人类专家由于具有丰富的知识,所以才能达到优异的解决问题的能力。那么计算机程序如果能体现和应用这些知识,也应该能解决人类专家所解决的问题,而且能帮助人类专家发现推理过程中出现的差错,现在这一点已被证实。
2.智能信息检索技术的飞速发展。人工智能在网络信息检索中的应用,主要表现在:(1)如何利用计算机软硬件系统模仿、延伸与扩展人类智能的理论、方法和技术。(2)由于网络知识信息既包括规律性的知识,如一般原理概念,也包括大量的经验知识这些知识不可避免地带有模糊性、随机性、不可靠性等不确定性因素对其进行推理,需要利用人工智能的研究成果。
3.SOAr是一种通用智能体系结构,其始终处在人工智能研究的前沿,已显示出强大的问题求解能力,它认为机器人的开发是人工智能应用的重要领域。在它的研究中突出4个概念:(1)所处的境遇机器人不涉及抽象的描述,而是处在直接影响系统的行为的境地。(2)具体化机器人有躯干,有直接来自周围世界的经验,他们的感官起作用后会有反馈。(3)智能的来源不仅仅是限于计算装置,也是由于与周围进行交互的动态决定。(4)浮现从系统与周围世界的交互以及有时候系统的部件间的交互浮现出智能。目前,国内外不少学者都对机器人足球系统颇感兴趣,足球机器人涉及机器人学、人工智能以及人工生命、智能控制等多个领域。足球机器人系统本身既是一个典型的多智能体系统,是一个多机器人协作自治系统,同时又为它们的理论研究和模型测试提供一个标准的实验平台。
参考文献:
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[2]刘玉然.谈谈人工智能在企业管理中的应用[J].价值工程,2003.
[3]焦加麟,徐良贤,戴克昌.人工智能在智能教学系统中的应用[J].计算机仿真,2003,(8).
[4]周明正.人工智能在医学专家系统中的应用[J].科技信息,2007.
[5]张海燕,刘镇清.人工智能及其在超声无损检测中的应用[J].无损检测,2001,(8).
[6]马秀荣,王化宇.简述人工智能技术在网络安全管理中的应用[J].呼伦贝尔学院学报,2005,(4).
一、引言
当前的通信网正向着智能化、宽带化、个人化的方向发展,其本的电信服务已无法满足人们的需求,各种用户对电信业务的需求变得越来越复杂,这就要求电信网能迅速而灵活地向用户提供种种电信业务。传统的新业务提供方法是每提供一种新业务,网上的所有交换机增加一块软件,成本很高,可靠性差,维护困难,而且需要很长时间。智能网技术克服了传统方法的这些缺点,采用交换与业务分开的思想,对业务的适应性强,生成业务的周期短,同时其规范性又使各厂商更容易互通,这一切使得其在世界各地得到广泛的应用。
二、智能网及业务在全球的发展状况
随着ITU-T对智能网各个阶段的标准制定,全世界许多国家都开始实施和建设智能网,并积极投入商业服务。据统计现在全世界已有许多国家和地区建立了智能网,并在此基础上开放了一系列智能网业务,这些智能网业务由于能够为用户提供多样化的服务,以及可以快捷、灵活,有效地满足用户各个方面的需求,所以一经推出,便受到用户的热烈欢迎。
如果说全球市场1984年以前智能网一直处于实验测试和开发阶段,那么1985年就可以说是从实验室走向现场配置的一年,而1986年后则是全世界全面走向商用的阶段。现在欧、美的许多电信运营公司在市场上已经有了足够多的IN业务并开始从这些业务提供中获益,以美国为例,IN业务的收入每年都以10%以上的速度增加,其它国家开办的IN业务也都为电信运营公司带来了巨额收益。据国外一项市场调查表明,VPN和电话卡业务在过去的两年里发展最快,而被叫集中付费仍是最广泛配置的业务。
从已经提供智能网业务的国家来看,各国的业务发展状况也不相同。例如美国目前拥有世界上规模最大,最完善的智能网,所提供的IN业务种类繁多,远不止CS-1中规定的25种,其中主要有:800业务,900业务,电话卡业务等。而欧洲国家主要开展VPN业务,附加费率业务等。
中国自1995年开始智能网建设,各运营商已建成自己的全国骨干有线智能网,天津、山东、郑州等已建成本地智能网,开放的业务主要有:300业务、800业务、校园卡业务、广告业务、代付费业务等。目前随着GSM网络的迅猛发展,移动智能网的建设也已经在99年初步展开。
三、移动智能网
1、移动智能网标准
目前涉及移动智能网标准的规范主要有两个:一是由ETSI组织在GSMphaseⅡ+制定的Camel标准;另一个是由美国TIA(通讯工业协会)组织制定的IS-41D,IS-771标准,我国移动网上绝大部分产品都遵从GSM标准,因而采纳Camel标准建设中国的移动智能网体系。
移动网络增强逻辑的客户化应用(CustomizedApplicationsforMobilenetworkEnhancedlogic-Camel)是对智能网呼叫模型和信令协议的调整,它是一种工具,能够帮助网络运营商在GSM移动网上为漫游用户提供增值业务。Camel的特征是为用户提供一种与服务网络无关的业务一致性。它是一种网络特征而不是补充业务。即使用户不在归属公共陆地移动网络(HPLMN)中,它也可以作为一种手段帮助网络运营者向用户提供特定的业务。
Camel是在CS-1和CS-2标准的基础上发展而来,标准的实施分为阶段1(PhaseI)、阶段2(phaseⅡ)和阶段3(phaseⅢ)。1985年5月基本结束了阶段2的标准化工作,Camel标准的进展工作如表3.1所示。
表3.1Camel标准的工作进展
CAP(CamelApplicationPart)基本ETSI的CoreINAP,是gsmSSF与gsmSCF之间的接口协议,另外还规定了gsmSRF与gsmSCF之间的接口。MAP(MobileApplicationPart)是GSM系统的移动应用部分,它为GSM系统提供必要的信令功能,在GSMphase2+,为了满足Camel网络的需要,特地增加了一组MAP操作,并对已有的若干个MAP操作作了修改。
2、Camel的特殊性
Camel业务与传统智能网的业务一个很大的区别在于:传统智能网业务通常是在发端分析信息点触发的,对智能业务的设定可在被叫分析处。而Camel业务的触发机制是依据移动用户的签约触发数据(SCP地址、业务键和触发检测点)进行的,无需对此进行被叫分析,其所触发的业务由业务键业标识,再根据SCP地址寻址到特定的SCP。如果用户签约多种业务,则要按签约的多个触发标准的排列顺序逐个匹配来确定业务。如果需要支持混合业务,就目前标准的状况来看,有一定的制约性。由于一个用户在一个时间仅能够从一个业务键来激活业务,因而需要在SCP中考虑协调多种IN业务、即通过嵌套的方式来实现多种业务。这种触发机制有可能在以后的标准化工作中再进一步地改进。
另外,gsmSCF中运行的业务逻辑是一个嵌套的业务逻辑,由一个入口业务逻辑来触发其它的业务逻辑,或者第二次触发。这种机制有可能增加Camel业务设计的难度。
3、国内移动智能网建设思路
在国内,随着社会经济、技术的发展和移动用户的迅猛增加,移动用户对各级移动业务的需求直来越高,这不仅反映在用户要求提供多种多样优质、方便、灵活的业务,而且也反映在电信营运者满足用户需求的速度、电信资费以及用户自己控制所需业务的满意程度上。能否满足用户的这些需求,已经成为电信营运者在竞争中求得生存与发展的当务之急,更是电信运营者获得良好的经济效益和社会效益的重要手段。当今电信业务的重点已从商品化业务移向具有创意识的客
户化新业务。移动智能网结合了一系列先进客户化业务,能够提供快速的业务生成,业务引入和业务的客户化,因而成为网络和业务运营商争取更多的客户,增加回报效益,提高市场竞争能力的有利工具。
在建设移动智能网过程中为保证快速实现全网的漫游的前提下,可考虑遵循以下建设思路:
遵循统一的标准,所提出的智能网解决方案以ETSI相关技术体制、规范和应用规程为依据,并参考ITU-T的标准;为保证全网无缝业务的覆盖和漫游,智能网业务应基于统一标准的CAMEL解决方案。
网络建设应以业务快速提供为原则。
尽量实现漫游时的无缝业务覆盖。
能适应网络技术的发展和业务的拓展。
移动智能网的结构应从全程全网出发,既要满足现阶段移动智能业务的要求,又要满足将来移动智能业务拓展的需求。
面向目标网络来建设。
为了网络资源的共享,保持MSC/SSP的相对稳定,初期在网内建设独立的IP将是大势所趋。这符合Camel的原则,也符合网络安全的需要。
综上所述,从长远看,解决移动新业务应基于Camel智能网实现并应采用CamelPhaseⅡ标准来实现业务的全国漫游。
4、业务建设
移动智能网是一个迭加在现有GSM移动网的业务网络,网络建设是基础,它要服从于业务建设,业务建设是成功的关键。在业务建设的过程中,要考虑业务的合理选择和业务的运营管理与拓展的方便性。
目前,移动智能网可提供的业务主要有预付费(Prepaid)业务,移动虚拟专用网(MobileVirtualPrivateNetwork)业务,无线800(wireless800)业务等。
每一种新业务的主要使用对象和用途即为该项目业务的目标市场。不同类型的业务,其目标市场存在巨大差异,占有目标市场就需要采取不同的营销策略。移动智能网的业务很多,这就需要不仅了解这些业务的功能,还要对这些业务的市场特征进行分析、归纳,从方便性,经济性,社会效益等方面分析业务对客户的功效,进而制订相应的策略,以引导业务的发展。尤其在开始阶段,这种市场分析和策略的作用值得关注。
在中国,用户对移动智能业务还不熟悉和了解,各地区的经济存在差异,用户的经济承受能力有限,因此,对引入的移动智能网业务理应选择有限、成熟并易于开展的几种业务,如移动智能网所提供的预付费业务,在中国可用于消除处理拖欠或不付电话费的困难,对移动预付电话用户有固定的话费限制,不能超支或预支,而这是电信部门最关注的方面之一。考虑到预付费业务具有的这些优点及国外开通的良好情况,可以该业务为突破口,以普通手机用户和新增用户为对象,策略定位于扩大移动网的用户数量和业务量,提高移动网资源利用率。并有选择地在有条件的地区开放,以保证移动智能网业务有一个比较好的开端和投资收益率,待取得一定的经验并对移动智能网业务的潜在市场有了更进一步的分析、了争之后,再扩大业务的种类和覆盖区域,并向可以接入现有移动网的所有用户提供更多的移动智能网业务。
在业务的运营管理上,对于运营在全网的业务(如预付费业务),要统一标准,以便于业务在全网的开通运行。而对于本地业务,可借鉴有线智能网在某些地区的一些成功经验,如天津和山东的广告业务及其它智能网业务运营经验,除标准智能网业务外,根据本地用户的电信消费观念习惯和文化背景,不断开发出具有本国或本地特色的业务,并针对不同的服务对象,制定灵活多样的具有吸引力的资费政策,完成对标准智能网业务的补充,吸引更多的客户,动态地适应本地区用户不断发展、变化的业务需求,提高自身的服务水平;业务受理点要多点分布,提供全中文化的简单直观的业务受理窗口,以接近客户,方便客户申请业务。
四、智能网标准的发展
1997年1月ITU-T11组召开的会议,明确了智能网CS-3的研究内容和实现目标。智能网CS-3是CS-2的进一步发展,对其研究可分为CS-3,1近期目标(1997~1998年)和CS3.2中长期目标(1999~2000年)两个阶段。ITU-T的11组于1998年5月召开的会议,决定将智能网CS-3.1定义为智能网CS-3,智能网CS-3.2定义为智能网CS-4。智能网CS-3标准于1999年初推出,它基本上沿用智能网CS-2的体系结构,对智能网CS-2的体系结构和呼叫处理模型未做大的改动。智能网CS-3的研究内容包括对智能网CS-2能力的加强,智能网与因特网的综合以及智能网支持移动的第一期目标等。智能网CS-4的研究内容包括智能网B-ISDN综合、智能网支持移动的第二期目标[加强宽带移动网上的基本业务及通用个人通信、虚拟专用网、被叫集中付费等业务;实现虚拟归属环境(VHE)的所有功能;全面支持IMT-2000等]。智能网CS-3和智能网CS-4的其它研究内容:智能网的互连问题、多点控制、流量控制、安全问题。
目前,IMT-2000体系结构的规范仍处于研究之中,其中增加了新的功能实体,如认证管理功能(AMF)或位置管理功能(LMF)。它们是否能触发智能业务、新增功能实体的模型以及所需的智能网业务属性等问题还有待进一步的研究。IMT-2000中智能网部分将在智能网CS-4中研究。
除ITU-T制定的智能网标准Q.12xx外,Bellcore也制定了智能网标准(IN-1,IN-2),该标准已逐步演化成为AIN(AdvancedIntelligentNetwork)。AIN从1995年的第二个版本AINRelease0.2开始已与CS-1R几乎完全保持一致。ETSI中的NA6(Networkaspect)也是在ITU-T基础上制定了智能网标准CoreINAP,它规定了智能网功能实体之间在信息交流时所使用的信令协议。
ITU-T的CS-X标准,为以电话为基础的智能网提供了国际标准,它在各国实施的智能网中发挥愈益重要的作用,北美的AIN及欧洲的ETSI标准正在向ITU-T的CS-X标准靠扰(图2)。
中国于1995年颁布了以ITU-TCS-1智能网标准为基础的中国智能网标准,该标准删除了CS-1某些不实用的部分,细化了一些参数(如计费部分),使其具有实际可操作和实现性。它是CS-1的子集合。自此以后,国内智能网建设及业务开展都得到了很大发展。国内智能网虽是分块建设的,但中国的智能网是一个统一的网络,应能实现互连和互通。因此,为了实现智能网业务在全网的快速覆盖,顺应智能网标准的长远发展趋势,进入中国GSM网络上的设备应符合中国智能网标准规范。
五、智能网的目标体系
智能控制是电厂热工自动化技术正常运行的保证,许多企业都采取了不同的方式来提升智能控制在电厂热工自动化技术的控制方式以及所应用的水平。以下从几个方面出发,来对智能控制在电窗热工自动化的应用进行研究。
1.1对过热的温度进行控制锅炉的过热温度是指衡量电厂热工自动化运行质量的重要指标,同时也是如今锅炉应用的重要内容。使用智能控制就可以在过热温度产生变化时,操控其对热量的控制系统,从而实现热量的减少。同时还需加强对其惯性和滞后时间的控制,这样才能增强系统对于过热温度的适应力。另外,在采用了智能控制的电厂自动化模糊,可以持续保持对过热温度的良好控制以及对其高性能的热负荷进行控制。这样保证了即使达到过热温度也能保证单元系统的稳定性,大大的减少因过热温度而给电厂造成的巨大经济损失。
1.2对给水加药的控制可以使用智能控制当中的模糊控制来对变频器的输出进行调节控制,从而实现在给水加药的过程中实现通过电动自行旋转的控制器进行控制。这项控制技术克服了传统的电厂热工管理当中的给水质量不高,供应出现不足的现象,而且模糊控制对火电厂自动化工程提供了极大的经济发展优势,而且在一些实际的应用当中也取得了较为良好的经济效果。
1.3控制锅炉燃烧的整个过程智能控制技术不仅能够有效的控制热工自定化工程当中锅炉燃烧过程的不稳定性,而且还能对整个运行系统的精确度起到促进作用。影响锅炉燃烧的因素有很多,而且锅炉燃烧其本身的制约因素也有很多。所以企业就应当对电厂自动化锅炉燃烧的过程进行智能控制的制约,并对其具体的应用控制进行研究,这样才能真正促进电窗热工自动化的发展。
1.4安装单元机组负荷控制装置智能控制技术在电厂热工自动化机组负荷控制装置的应用当中,有着随时间的变化而产生变化特殊性质。而在这种特殊性质的基础上,企业就应当在电厂热工自动化过程中安装单元机组负荷控制装置,这样才能有效的提高电厂热工自动化工程的模型准确度。同时在在测试智能的控制单元结果当中,单元机组负荷控制装置有着很强的抗干扰能力以及高度的技术适应性质,从而能够有效实现提高其系统运行的速度[3]。
1.5对中储式制粉系统进行控制控制系统在电厂热工自动化的应用当中,其中的中储式制粉系统主要面临着较大的困境,一些火电厂的自动化热工工程其智能控制工作,需要一些比较复杂的数学模型为基础,这样才能做到良好的接收信号。同时一些电厂热工自动化智能控制也需要对模糊语言元素需要减少其对一些线性的规则数据的影响,这样才能促进自动化技术的广泛应用,从而提高电厂的经济效益。
2结语
根据淮沪煤电丁集矿井下供水的实际情况,本系统采用一个压力传感器和一个流量传感器分别来测量井下供水压力p和井上水流速度v;将p和v作为系统的输入量来控制井上阀门的开度。其中压力传感器将测得的值先传给KZC127矿用隔爆兼本安型信号转换器,然后KZC127再通过光纤将值传给KJJ121型矿用隔爆型网路控制器,最后KJJ121通过工业以太网将值传给井上的控制器。系统中电动球阀F1是执行机构,通过调整它的开度可以控制井下管道内的水压,保证其在安全范围内;安全阀是在控制器或执行机构出现故障时,及时排出管道内多余的水,降低管道内的水压,降低由于水压过高对管壁和阀门的损耗;排气阀的作用是排出水流带入管道内的气体,解决由于气体压缩造成压力传感器误判的问题。
2智能控制器的设计
由于在整个供水过程中,系统具有很大的不确定性、高度的非线性,要建立一个线性系统是不可能的,因此在综合考虑现场各种环境的情况下,本系统选用多输入模糊控制的控制策略。
2.1多输入模糊控制器的结构本系统的控制策略的控制器结构如图3所示。
2.2多输入模糊算法1)输入输出变量尺度变换及模糊化处理令V、E、EC、U1和U2的模糊分割后的集合为:{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB},且隶属函数采用最常用的三角函数来描述,则煤矿井上管道内水的流量V、煤矿井下管道内水压P误差E、误差改变量EC、控制量U1和U2的隶属度赋值表如表1所示。2)模糊控制规则表和模糊控制总表的设计通过现场调查和现场专家及技术人员的经验,制定了输出U1和输出U2模糊控制规则表。再根据面积中心法进行解模糊运算,从而得到该控制器的模糊控制总表,如表2所示。将以上算法用C语言进行编程,并将其移植到ARM中去,从而增强了控制的快速性,大大提高了控制器的控制精度,防止了由于计算而造成的延迟,消除了以往用PLC来控制要通过上位机来计算而造成的时间延迟。
3系统仿真
本系统模拟淮沪煤电丁集矿自动供水的实际情况用MATLAB进行系统仿真,煤矿井下水压可以快速地控制在安全范围内,同时也保证了井下供水的要求,达到了预期设想的控制效果。
4结语
(一)总体目标
在先进的计算机技术、通信技术、控制技术及IC卡技术基础上,采用系统集成的方法,逐步建立一个沟通小区内部住户与住户、住户与小区综合服务中心、住户与外部社会的多媒体综合信息交互系统,为住户提供一个安全、舒适、便捷、节能和高效的生活环境,实现以家庭智能化为主的、可持续发展的智能化小区。
(二)智能小区系统的组成
按照智能小区的总体目标进行分解,小区智能化系统可具体分解成以下几个子系统,其每个子系统均具有一项具体功能:家庭智能化系统;小区综合布线系统;小区网络、通讯系统;小区CATV系统;小区设备自控(BA)系统;小区安全防范系统;小区对讲系统;小区智能三表抄表系统;小区物业管理及一卡通消费系统;小区停车库管理系统;小区增值服务管理系统。
(三)智能小区系统的设计原则
1.可行性和适应性。系统要保证技术上的可行性和经济上的可能性。
2.实用性和经济性。系统建设应始终贯彻面向应用、注重实效的方针,坚持实用、经济的原则。
3.先进性和成熟性。系统设计既要采用先进的概念、技术和方法,又要注意结构、设备和工具的相对成熟。不但能反映当今的先进水平,而且具有发展潜力,能保证在未来若干年内占主导地位。
4.开放性和标准性。为了满足系统所选用的技术和设备的协同运行能力,系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需求,必须追求系统的开放性和标准性。
5.可靠性和稳定性。在考虑技术先进性和开放性的同时,还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手,确保系统运行的可靠性和稳定性,达到最大的平均无故障时间。
6.安全性和保密性。在系统设计中,既考虑信息资源的充分共享,更要注意信息的保护和隔离,因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境,采取不同的措施,包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。
7.可扩展性和易维护性。为了适应系统变化的要求,必须充分考虑以最简便的方法、最低的投资,实现系统的扩展和维护。
二、智能小区系统及技术概要
(一)智能小区系统简介
1.设备自动化系统(BAS)。小区设备自动化是以计算机控制、管理为核心,并带有各种传感器和执行机构的综合监控性系统,主要是对小区内的电力、照明、电梯、给排水、防盗和火警等设施进行检测、分散控制和集中管理以达到安全、节能、经济和舒适的目标,实现一体化的监测和控制。
小区自控系统的基本要求:BA中央监控系统提供与小区网络系统接口;供配电监控;给排水监控;公共照明:包括小区公共场所照明及泛光照明和楼道照明(声控/红外感应/时间表/照度)的控制;背景音乐及紧急广播:要求与安保、消防联动;电梯运行监测;喷泉设施控制。
2.通信自动化(CAS)。小区通信自动化系统是智能小区的中枢神经系统,包括电话通信、计算机网络、卫星电视和闭路电视接收系统,它是小区实现对外界联系、获取信息、感知外部世界、抒感和加强信息交流的关键系统。
小区网络系统基本要求:小区网络系统是小区综合信息服务中心的基础平台,其设计应充分考虑小区信息流量的需求,以满足宽带多媒体信息交互的要求,同时网络应具备可管理性、可扩展性和可维护性。
3.小区综合布线系统。为实现小区管理自动化、通信自动化、控制自动化,保证小区内各类信息传送准确、快捷、安全,最基本的设施就是小区综合布线系统,实现这个系统的实质是将小区中计算机系统、电话系统、自控、监控系统、保安防盗报警系统和电力系统合成一个体系结构完整、设备接口规范、布线施工统一和管理协调方便的体系。
小区综合布线系统设计必需综合考虑BA、CA、SA、CATV、计算机网络等系统的信息交互需求,采用先进的、高性能的、灵活的、经济的结构化布线设备,充分利用线缆资源,并合理设计。系统目的是将小区中计算机、电话,自控安防、电力和照明等系统统一在一个子系统下,形成设备接口管理协调完整的布线体系。
(二)智能小区的基本内容
1.家庭生活智能系统:安保智能;消防报警;电器(设备)控制管理;厨房智能化;家庭保健护理系统(家庭远程医院)。
2.小区管理智能系统:车辆管理及收费;给排水控制;保安人员巡更系统;人员进出管理(门禁系统);电视监控及周边红外监控系统。(下转第177页)
(上转第170页)
3.通信自动化:小区局域网和小区程控电话交换机;卫星及闭路电视网;有线电视系统、CATV可寻址收费管理系统。
(三)智能小区的关键技术
智能小区的关键技术包括:综合布线技术、自动控制技术、现代通信技术、计算机网络技术、信息管理技术、多媒体技术和系统集成技术。
三、智能小区基本功能介绍
近年来随着我国国民经济的发展和国家住房制度的改革、人们生活水平和自身素质的提高以及信息化社会日益逼近,必将导致人们在家庭住房需求概念上的彻底变革。从以往追求居住的物理空间和豪华的装修向着享受现代化精神内涵与浪漫生活情趣的方向发展,以追求更高的层次和境界。智能化家庭所提供的是:人们足不出户就可以进行电子购物。网上医疗诊断、参观虚拟博物馆和图书馆、点播VOD家庭影院,甚至于在数千里之外遥控家里的空调设备进行温度调节和家庭电器的控制,以及照明的亮度调整;当家庭中发生安全报警(包括:盗警、火警、煤气泄漏以及疾病紧急呼救等),在外的家庭成员可以在接到报警信息以后,通过电话线路或互联网查询和确认家庭中的安全状况。
四、结语
为适应国家加快住宅建设发展的形势,增强小区住宅建设的科技含量,我们有必要在结合国内外智能住宅现状和发展趋势的基础上,集成国内外先进的监测、控制和布线产品设备,推出适合我国国情的住宅小区智能化管理系统。此类系统既考虑智能小区的现行建设和长远的发展,也考虑了小区管理系统的灵活性、安全性、市场适应性和住房经济性。
【参考文献】
[1]城市住宅区和办公楼电话通信设施设计标准.YD/T2008-1993.
[2]建筑与建筑群综合布线工程系统设计规范.GBT/T50311-2000.
随着中国电信、联通、吉通等多个电信运营者的出现,我国电信市场的竞争局面逐步形成。多运营者的竞争使广大电信用户在价格方面、服务质量方面得益,但如果不能及时、科学地解决各运营者间智能网业务的互通问题,用户将只能在各运营者的网络范围内使用各自提供的智能网业务。智能网业务因业务本身性质的不同,要求应用的范围也不相同。如,大众呼叫、电子投票等业务,一般在本地范围或本省范围内开放,而记帐卡呼叫业务、被叫集中付费业务则在全国甚至国外范围内开放。对于象记帐卡呼叫等要求使用范围越广越好的业务来说,实现智能网业务的网间互通,即一个运营者开放的智能网业务,用户在其它运营者的网络中也可使用,对于业务的生存及发展具有非常重要的意义。反之,则一方面满足不了用户在任何地方都可方便地使用业务的需要,另一方面局限于一定范围内开放的智能网业务,对用户也缺乏吸引力,不利于业务的推广。
2.实现智能网业务的网间互通的前提条件
智能网是一种可迅速、经济、灵活地提供新业务的网络体系,在智能网上开放补充业务,其优势不仅在于业务、用户数据的管理及业务逻辑的控制比较集中,而且还在于用户可在较大范围内使用业务,用户可在任何通过No.7信令网与用于开放智能网业务的业务控制点SCP相连的地方,使用智能网业务,正是这后一点优势为实现智能网业务的网间互通提供了技术基础。要实现智能网业务的网间互通,前提条件之一就是要实现网间信令功能的互通。此外,在网间互通的智能网业务中,业务呼叫的主叫与被叫分别位于两个不同的网络的情况将占较大比例,如果两个进行业务互通的网络彼此无话路相通,实现智能网的业务互通是不可能的,所以前提条件之二就是实现网间基本呼叫控制功能的互通。以下所有对于互通方式的讨论将建立在这两个前提之下,有关两网实现话路及信令网互通应遵循的原则,这里不做讨论,但假设它们是符合有关规定的,本文将只从技术的角度,对实现智能网业务网间互通的几种可能性进行探讨。
3.实现智能网业务的网间互通的方式
网间互通是指由几个网络合作提供一项业务的处理过程,其中包括智能网与智能网的互通,智能网与非智能网的互通。国际电联曾在建议Q.1201中,将业务处理层次上的网间互通概括为两种情况:
(1)两个IN结构的网络合作提供一项智能网业务,如图1所示:
IN-SLIN业务逻辑
BCP基本呼叫处理
GW网关
图1业务处理层次上的网间互通(IN与IN)
在图1中,GW1用于在两网间进行呼叫的接续,GW2用于接入其它网络中的业务逻辑,GW3用于在各不同网络保有的业务逻辑间进行通信。
(2)IN结构的网络与非IN结构的网络合作提供一项智能网业务,如图2所示:
IN-SLIN业务逻辑
BCP基本呼叫处理
GW网关
图2业务处理层次上的网间互通(IN与非IN)
在图2中,GW4的功能是在IN结构的网络和非IN结构的网络之间接续呼叫,在两个网络的BCP之间提供互通.
综合上述两种情况,不考虑进行互通的两个网络的接入类型(PSTN、ISDN)及智能结构的等级(部分智能网、完全智能网、非智能网),并结合我国的智能网建设的实际情况,智能网业务的网间互通方式可归结为三种方式。
为了便于讨论,首先假定有如下一个需要进行IN业务互通的例子:
网络1由运营者甲管理,它利用业务控制点SCP1开放被叫集中付费业务,网络2由运营者乙管理,用户A和用户B是网络1的用户,用户C和用户D是网络2的用户。
下面将就此例,探讨网络2的用户使用运营者甲在SCP1上开放的被叫集中付费业务--即实现被叫集中付费业务在网络1与网络2之间互通的三种方式。
方式一:通过对方网络的SSP访问对方的SCP
图3通过对方网络的SSP访问对方的SCP
如图3所示,在这种智能网业务互通方式下,网络2的用户C拨叫在网络1登记的被叫集中付费业务用户号码时,由网络2的端局将被叫号码(800KN1N2...)及主叫号码传送给网络2的网关GW2,经网络1的网关GW1传送给网络1的业务交换点SSP1,由网络1的SSP1与网络1的SCP1交互作用后,SSP1得到SCP1送来的真正的被叫号码,并将呼叫接续至被叫用户B。如果在业务执行过程中需要给用户送语音提示或系统需要收集用户输入的密码信息等,则需网络1中的智能外设IP1进行辅助。
方式一的特点是,在整个IN呼叫的处理过程中,与智能网业务有关的处理完全由网络1完成,对于网络2来说,就如同处理一个到网络1的普通呼叫一样。业务特性的变动对网络2没有任何影响。即便网络2是一个非IN网络,也可用此方式实现智能网业务的互通。但网络1中负责汇接本网及外网IN呼叫的业务交换点需具有较大的处理能力。在呼叫处理中,由于必须经过网络1的SSP1接通主、被叫,有可能造成路由组织上的不合理。
方式二:通过本网的SSP直接访问对方的SCP
网络1用于开放智能网业务的业务控制点SCP1可被与其进行业务互通的网络2的业务交换点SSP2接入,如图4所示:
图4通过本网的SSP直接访问对方的SCP
网络2的用户C拨叫在网络1登记的被叫集中付费业务用户号码时,由网络2的端局将被叫号码(800KN1N2...)及主叫号码传送给网络2的业务交换点SSP2,SSP2通过No.7信令网直接与网络1的业务控制点SCP1进行交互作用后,SSP2得到SCP1送来的真正的被叫号码,由于被叫用户B位于网络1,SSP2需按照网络1与网络2互联互通的有关路由组织原则将用户C与用B接通。如果在业务执行过程中需要给用户送语音提示或系统需要收集用户输入的密码信息等,则需网络2中的智能外设IP2进行辅助。
方式二的特点是,由网络2的业务交换点SSP2直接与网络1的业务控制点SCP1进行交互作用,SSP2获得真正的被叫号码后可直接选择最佳路径,将主、被叫接通。只要在网络2中合理设置业务交换点,且两网络话路互通的路由组织方案合理,就不会出现在呼叫接续中路由组织不合理的现象。由网络2的业务交换点及智能外设直接处理IN呼叫,减轻了对网络1中的相应设备的压力。此方式的缺点在于需要统一网络1的业务控制点与网络2的业务交换点的接口规程;一部分业务数据需在网络2中设置,如:业务的触发数据需在网络2的业务交换点中设置,业务的录音通知数据需要在网络2的智能外设中配置,而且一旦数据有变更,如:录音通知更改,则网络1需通知网络2,并将更改的数据提供给网络2,协助它重新加载。在这种互通方式下,网络1与网络2的运营者需要互相配合,两者在业务开放过程中较紧密地耦合在一起。由于网络2的业务交换点可直接接入网络1的业务控制点,而在INAP规程中没有相应的机制来保证SCP与SSP之间通信的安全性,这样可能会对业务用户数据的安全性构成威胁。由于网络2中的多个业务交换点都可直接接入网络1的业务控制点,使得网络1业务控制点的逻辑信令关系变得十分复杂。
方式三:通过不同运营者SCP间访问的方式
为了实现这种业务互通方式,需要在SCP1及SCP2分别配置不同的业务逻辑。在SCP1中配置的业务逻辑包括两个部分:a.用于处理来自本网的业务呼叫;b.用于处理与本网互通的其它网络的用户对本网开放的业务的呼叫。在SCP2中配置业务逻辑c.用于处理本网用户对与本网互通的其它网络开放的业务的呼叫,这部分业务逻辑不涉及业务的具体特性。在网络2中,当SCP2收到对在SCP1中登记的被叫集中付费业务用户的业务请求时,SCP2中的逻辑c启动,控制SCP2与SCP1交互作用,SCP1在逻辑b的控制下对呼叫进行处理。SCP2接收来自SCP1的指令,并与本网中的SSP2一起完成相应的指令,以向用户提供网间互通被叫集中付费业务。图5为一个网间互通被叫集中付费业务中,各部分业务逻辑间交互作用的示意图。此种互通方式的中继方式如图6所示。
图5网间互通被叫集中付费业务中各部分业务逻辑间的交互作用
图6通过不同运营者SCP间访问的方式
网络2的用户C拨叫在网络1登记的被叫集中付费业务用户号码时,由网络2的端局将被叫号码(800KN1N2...)及主叫号码传送给网络2的业务交换点SSP2,SSP2通过No.7信令网与SCP2交互作用,在SCP2中有一个支持与其它业务控制点交互作用、接受来自其它业务控制点的指令的简单业务逻辑,该业务逻辑与被叫集中付费业务的具体特性无关,在该业务逻辑的控制之下,通过智能网应用规程中SCP与SCP之间的接口规程(智能网功能集2支持),SCP2将被叫号码(800KN1N2...)及主叫号码传送给SCP1,收到SCP2传来的信息,SCP1找到相应的业务逻辑,该业务逻辑包含被叫集中付费业务的全部业务特性,并支持对外网来的业务呼叫的处理,执行业务逻辑,将翻译得到的真正的被叫号码返送给SCP2。SCP2收到真正的被叫号码后,将其传给SSP2,并命令SSP2完成到被叫的接续。SSP2收到被叫号码后,由于被叫用户B位于网络1,SSP2需按照网络1与网络2互联互通的有关路由组织原则将用户C与用户B连通。如果在业务执行过程中需要给用户送语音提示或系统需要收集用户输入的密码信息等,由SCP1指示SCP2,在网络2中的智能外设IP2的辅助下完成。在SCP1执行业务逻辑的过程中,如需要监视接续状况或需要结束本次呼叫,均要用指令通知SCP2,由SCP2辅助完成,且在正常接续时,呼叫结束的指示由SCP2发送给SCP1。
方式三的特点是,通过两网的SCP互通,在CS-2INAP规程中有相应的机制来保证SCP与SCP之间通信的安全性,因此这样的网间访问方式比较安全。由于只有网络2的业务控制点可以直接接入网络1的业务控制点,这样就简化了网络1中的业务控制点的逻辑信令关系。两网的SSP与SCP之间可分别采用不同的INAP规程。此方式的缺点在于需要在网络2中配置一部分业务数据,包括:在网络2的业务交换点中配置相应的业务触发数据,在网络2的智能外设或业务交换点中配置业务的录音通知数据等。如果两网的录音通知标识不一致,还需要SCP2具有录音通知标识转换功能。两个网络中的业务控制点均需支持CS-2INAP规定的SCF-SCF间的协议消息,且要采用统一的SCF-SCF规程;在一个呼叫中需同时占用两个SCP(网络1的SCP1与网络2的SCP2)的处理能力。
1整车系统设计思路
智能小车控制系统采用MK60DN512作为核心控制单元,由安装在车身支架上的OV7620数字摄像头负责采集道路信号;智能小车后轮安装有光电测速传感器,用来采集车轮的转速数据,并将信号传到核心控制单元进行分析处理,处理完毕后反馈到相应的驱动模块,驱动舵机和电机运转,从而完成智能小车的转向、前进及制动[1]。智能小车控制系统包括以下模块:MK60DN512最小系统、转向舵机模块、电机及其驱动模块、速度反馈模块、摄像头视频信号处理模块和电源管理模块[2]。
2智能小车机械结构设计
在智能小车机械结构的设计与安装调试时,需要考虑以下几个方面:
1)智能小车在安装过程中的可靠性与行驶过程中的稳定性。
2)智能小车在安装过程中的轻便简洁性。
3)是否能够方便准确地进行数字摄像头OV7620的检测与调试。
4)车体保证较低的重心以确保智能小车顺利转弯、加速。
经过不断地调试、摸索、对比之后,完成了对智能小车机械结构的初步设计,主要内容有以下几个方面:
1)为了减少转向舵机的力臂滞后时间,将舵机直立架在车前,并使用专业的金属框架牢牢固定住,以防松动,避免影响舵机转向角度的准确性。
2)数字摄像头OV7620及其支架安装在车身中部,减少车前数据采集盲区,将车身重心略微前移,防止智能小车转弯时侧滑,增加智能小车的弯道通过性。
3)为了减少车身质量,采用了强度高、质量轻的碳纤维管。
4)在底盘设计上,底盘是支承、安装各部件的总成,是形成智能小车整体造型结构的基础;可以接受电机传递的驱动动力,带动智能小车行进,以保证智能小车在跑道上的快速行驶。由于合适的重心对于小车过弯性能和小车速度这两个方面起了很大的作用,适当地调整前后底盘高度,使得智能小车车模整体重心下降到合理位置,既可以顺利过坡,又不会与跑道摩擦接触。
3智能小车硬件电路系统设计
3.1智能小车总体电路设计
通过简化总体硬件电路设计方案,采用模块化设计方案,减少不必要的电子元件的使用,就可以有效地减轻PCB板的使用质量及其占用智能小车的有效空间,从而达到轻量化的目的。硬件电路总体结构设计如图2所示。
3.2电源分配板的电路设计
采用比较节能的线性稳压电路设计方案。电源分配如图3所示。TPS7350是一款差线性电源稳压芯片,它具有功率消耗低、额定电压小等特点,而且只需极少的元件就能够构建满足智能小车硬件电路设计要求的稳压电路,该芯片还拥有过流、过压及电压反接等电压保护设计,能够有效地保护智能小车的硬件电路,避免电压过大或电流反接而导致的硬件电路烧毁事件的发生。
3.3电机驱动板的电路设计
采用由BTN7970B驱动芯片搭建的H桥电路设计方案,减小驱动电路的内阻,增大额定承载电流,可以让智能小车获得更大的加减速度及提高在直道上行驶的极限速度。H桥电路原理如图4所示。
4智能小车的软件系统设计
智能小车系统软件设计部分主要有:图像采集及处理、道路判断、舵机打角、电机控制以及速度信息反馈处理等。
4.1图像采集及处理算法
OV7620能够提供的三种数据制式中,采用YUV16位数据制式来提取Y信号亮度信息,生成黑白图像,同时采用HREF-行同步信号、VSYNC-场同步信号来作为图像数据采集的控制信号[4]。为了提高智能小车控制系统的实时性,视频图像信号采集采用外部中断触发的方式进行。采样系统的程序流
4.2路径优化
1)增加智能小车摄像头视场的长度和宽度。根据实验调试的观察,当智能小车采集到的图像能够覆盖比较完整的S弯道时,通过微处理器计算出来的中心就会处于实际道路中央附近,此时智能小车会以一个比较好的路径快速通过S弯道;反之智能小车容易误处理为普通的单向弯道,这样导致智能小车的行驶速度大大减慢。因此,尽量增大摄像头视场的长度和宽度就很有必要了。由于视场的长度与单片机处理的图像行数成正比,所以采用由运算放大器制作的模拟比较器进行图像二值化,可以令单片机的处理速度大大提高,增加了单片机处理的图像行数,达到的视场长度为200cm以上;为了增加视场宽度,除了增加每行采集的图像点数之外,采用了广角镜头,有效地增加了摄像头视场的宽度。
2)进行加权算法的相关优化。采用对整场有效行的中心加以求加权平均值的算法,在低速情况下可以有效地优化智能小车的行进路径,但在智能小车速度提高到一定程度之后,由于过弯时轮胎的侧滑,路径不是很好找,而且由于数字摄像头采集图像分布不均,基本上2/3的行分布于车体前方40cm左右的范围内,所求出的加权平均值容易受车体近处的图像影响,因此整场图像求加权的算法对于高速情况下智能小车的路径选择优化效果不太明显。考虑减小车体前部一定范围内的图像参与加权的行数和权重,同时增大摄像头视场前部图像的权重,最后经过调试得到了一套较为合适的数据,使其能够有效优化高速情况下的智能小车的路径算法。
5结论