1、. 調研報告引言我反復的閱讀了單片機原理及應用教程，及其在自動化控制中的應用相關的期刊和書籍。查閱了我設計的課題在國外研究狀況的期刊雜志和文獻資料。通對期刊雜志和文獻資料的閱讀和分析，我對基于單片機的地下車庫通風控制系統構成原理有了初步的了解。并且知道了自己的題目在控制系統設計中的地位和作用。在對單片機的地下車庫通風控制系統有了一個宏觀的把握后。我又重點閱讀了單片機的軟件仿真的書籍，以及智能誘導通風控制系統的期刊和資料。對智能誘導通風控制系統構造原理有了一定的了解。最后我把重點放在了單片機控制理論的學習和控制電路的設計方面上。由于我的時間及精力有限，現在我只能對他們有一個比擬宏觀的把握，大概的

2、知道自己的思路是什么，對于具體的細節我還需要進一步的調研。下面我將從以下四個方面說說本次調研的收獲。課題的研究背景、意義、任務近年來，隨著我國現代化建立的不斷開展，城市機動車輛數量飛速增長，停車成了城市交通的一大難題。這就要求城市建筑工程向大型化、多層次化、多功能化開展，以減少占用土地資源。地下車庫以其面積大、節約建筑用地、管理集中等優勢而越來越受到業主的青睞。因此，目前許多高層建筑都設有地下車庫，以解決存車用地緊的矛盾。因此，地下停車庫的建立也將隨之而開展，以解決汽車存放與城市用地日益矛盾的問題。對于地下停車庫，保證適當的溫度和一氧化碳濃度不超過規定標準，是衡量地下車庫空氣環境質量的兩個主要

3、指標。由于地下車庫在土壤的包圍之中，而土壤具有較好的熱穩定性，受大氣溫度變化的影響不大，在我國大局部地區，地下車庫的溫度都是符合要求的。汽車在庫啟動、行駛和上下坡道時都要排出廢氣，主要有害氣體是一氧化碳。因此，地下車庫一氧化碳的濃度應嚴格控制。我國雖然從國外引進了為數不少的現代化地下車庫通風控制系統，但都是國外現成的產品，其控制策略并不一定適用于我國具體條件。如何發揮先進地下車庫“綠色通風控制系統的示作用和現代化智能通風控制系統的推廣還需要更多的研究。課題技術研究背景在地下停車庫使用誘導通風系統的過程中，由于無法了解到汽車尾氣發生的具體時間、位置及總量等參數。因此，現有的誘導通風系統都是管理人

4、員憑經歷對誘導通風系統及主排風機進展開關控制。對于地下車庫來說，汽車尾氣的污染物質發生有其不連續性及尖峰負荷明顯等特點，這使得現有誘導通風系統的優勢并未被很好的表達出來，其主要原因是：誘導通風系統擁有高效的換氣方式，如何準確地減少系統的開啟時段，同時不影響通風效果，使其比傳統換氣方式更加節能，這是管理人員憑經歷管理是難以做到的。誘導通風系統具有分布點均勻的特點，可快速稀釋較為集中的汽車尾氣，不必為排放局部點的污染物而開啟全部通風設備，但是現有誘導通風系統尚無法對污染物質的發生進展有效、準確的追蹤，靈活地自動控制個別風機的開啟；所以為確保通風效果只能采用連續開啟的方法。但地下停車庫中的主要處理的

5、污染物質為汽車尾氣，在汽車尾氣發生的局部點的有害物質濃度大于有關部門的允許值，但平均到整個汽車庫空間有害物質的濃度就很低了。因此使用誘導通風系統的連續開啟來排放汽車尾氣連續進展全面的通氣換氣，顯然會造成很大能量的浪費及機械設備的磨損。所有，研發出一套智能的誘導通風系統顯得尤為重要。課題意義隨著人們消費水平的不斷提升，車庫已經成為人們在選擇居家時的一個不小的考慮因素，當然也是小區物業提升品質的一個方面；而大型公共場合的車庫通風聯網控制則更是需要一套專業化的設施來進展控制。傳統誘導風機一經翻開就一直處于耗電工作狀態，地下車庫中一氧化碳濃度的變化也與車輛的進出、流量等多種因素有關。關于CO 的釋放量

6、計算，由于地下車庫的汽車類型和各種類型汽車的數量較難準確確定，在大大提倡能源保護、能源節省的今天，車庫通風的耗電工作在電力使用上顯然不夠合理，而投入大量的人力資源來測量、處理地下車庫的濃度超標問題也往往事倍功半。由此，特提出該車庫誘導風機方案，解決車庫CO 濃度的自動化測量以及報警通風問題。誘導風機智能控制的目的，就是為了有效節能，使誘導排風系統更平安可靠、經濟地運行。同時該工程的啟用也是為了提高整個樓宇的智能等級。課題任務通過主控制器與誘導風機智能控制器聯網RS-485 總線，傳感器探測地下車庫中空氣中的一氧化碳的濃度，當到達或超過一定的指標時，實現報警功能，并自動開啟智能誘導風機系統實現排

7、氣通風功能，降低有害氣體的濃度；在每臺誘導風機智能控制器中設置溫度傳感器，當車庫發生火災，溫度超標或驟然升溫時，溫度傳感器會將信號傳送到主控制器中，由主控制器關閉所有的智能型誘導風機，直至溫度正常后自動恢復。實現全自動測控，節能、高效的目標。課題國外研究現狀誘導通風系統的國外研究現狀無風管誘導通風系統jet inducting system源于歐洲，開展于日本，已有30 余年的歷史，尤其在歐洲，東南亞，日本等地使用相當廣泛。但是，由于進入中國的時間較短，盡管已有不少應用實例，無風管誘導通風系統不管在設計方法還是通風效果上，都缺乏相關的理論驗證。近年來國廠家也先后投入開發研制射流誘導通風技術工作

8、，并有類似產品推出，其應用呈上升趨勢。噴流誘導通風技術，在國最早應用在公路、鐵路等的隧道通風中，所使用的射流風機，一般為風量在1 萬m3/h 以上的大中型風機。近幾年借鑒國外的經歷，將此項技術也擴展到地下車庫、倉庫、場館的通風中，所采用的噴流誘導器、射流風機更為小型化、輕型化，一般風量在6001500m3/h，其中箱式的不超過1000m3/h。例如目前有數十個地下車庫工程采用了噴流誘導通風系統，2001 年開場建造的70 萬m2 的國際會展中心一期，也采用了此項技術。目前面臨著的一個重要問題，就是如何正確地設計、合理地布置該系統，并確保今后在使用中到達良好的效果。該系統引入國后，由于有關設備己

9、經完全國產化，并加以了改良，同時國執行的是自己的設計規和標準，因此設計方法需要相應更新。在中國，目前國家有關部門尚未制定出正式的設計計算公式，現在的設計都是設計師根據個人經歷，按大的建筑類型作類比設計。總體感覺設計都很粗略。雖然實際應用的無風管誘導型通風系統不少，但缺乏相應的理論研究，與國際先進水平相比，還有較大差距。而國的實際使用效果如何，不但是空調專業人士，也是廣闊用戶關心的事情。目前，國外新建的地下停車庫逐漸采用了誘導射流的通風方式，尤其在日本，地下停車庫的應用面積已到達80。建立部建筑編著的“建筑設計專業設計技術措施“中的3.6和4.6條特別提出：停車庫機械通風系統宜采用噴流誘導通風方

10、式，以保證車庫的良好換氣，并減少通風管占用車庫的有效層高。課題核心容誘導風機智能控制系統的設計誘導風機智能排風控制系統是用來排除地下車庫汽車尾氣的自動排風系統。隨著社會經濟的不斷開展，汽車保有量越來越大，很多建筑物都設計了很大的地下停車場。當汽車在地下車庫啟動時，發動機排放的尾氣中含有大量CO有毒氣體，這些氣體積殘留在地下車庫，將會對人的生命造成很大的威脅。誘導風機排風系統的主要功能是使地下車庫的汽車尾氣形成氣流，使地下車庫和室外形成氣流。狀態分析及方案介紹早期的誘導風機排風系統主要是對整個地下車庫假設干個防火分區的誘導風機進展人為的操控，當閉合誘導風機的電源時，防火分區的誘導風機全部翻開；當

11、斷開誘導風機電源時，防火分區誘導風機全部關閉。但這種控制系統在實際運行時存在一些缺陷，其主要缺點有：由于沒有氣體檢測裝置，操作人員不能準確判斷地下車庫汽車尾氣濃度，造成能源的極大浪費或對人體的傷害。如，當操作人員翻開風機時，此時地下車庫的尾氣濃度很低，而當車庫防火分區的尾氣濃度超過國家規定時，由于操作人員沒有及時翻開風機，由此對人體造成危害。當一局部風機檢測到CO有毒氣體后，局部單臺啟動，不能高效地形成氣流，同樣造成能源的浪費。智能誘導風機排風系統通過RS485通信，把每臺誘導風機的工作狀態和所處的環境信息都傳送給集中控制器。集中控制器按照預先設定的策略，判定*些風機是否運轉，把這些信息再通過

12、RS485通信網絡傳遞給每臺風機。這樣從根本上克制了傳統誘導風機排風系統的缺點，既能夠及時稀釋地下車庫CO氣體的濃度，又能夠節能降耗。智能誘導風機排風系統主要分成兩局部：集中系統控制器和誘導風機控制器。誘導風機控制器通過CO傳感器獲取CO氣體濃度信息值，通過溫度傳感器獲取環境的溫度值信息。當溫度值在單位時間迅速上升到一定值時，表示有可能有火災發生或電路產生了故障，元器件溫度迅速升高，這時誘導風機控制器將快速切斷誘導風機電源，防止事態進一步擴大。當CO傳感器檢測到CO氣體濃度升高，且超過設定的濃度值時，誘導風機控制器將處于報警狀態，并根據集中控制器預先指定模式執行動作，即時把信息傳遞給系統集中控

13、制器并啟動誘導風機或僅把信息傳遞給系統集中控制器。集中系統控制器的主要任務是把所轄分區的誘導風機控制器的各類信息集中，并依據控制策略進展控制。集中控制器與區的誘導風機控制器進展通訊獲取地下車庫的CO氣體分布情況，并控制誘導風機控制器的工作模式，通過誘導風機控制器直接啟動或停頓誘導風機的運行。另外，集中控制器還具備火災信號的輸入端口，當其他系統的火災信號輸入時，集中控制器將緊急關閉所轄分區的誘導風機的電源。當集中系統控制器所轄分區的誘導風機控制器報警數量滿足一定條件時，集中控制器可以提供啟動信號給排風機和送風機，實現排風機和送風機聯動。集中系統控制器同時也通過RS485接口把所轄分區的誘導風機控

14、制器的CO氣體濃度信息、誘導風機工作狀態等信息傳送給BA等其他系統。系統智能控制模型如圖1所示。智能誘導風機排風系統如圖2所示。圖1智能控制系統模型圖圖2 智能誘導風機排風系統示意圖功能模塊設計3.2.1 誘導風機控制器的組成及工作原理誘導風機控制器主要由電源模塊、CO氣體濃度采集模塊、溫度采集模塊、顯示模塊、風機驅動模塊、通訊模塊組成。誘導風機控制器的主控單元采用基于AVR RISC構造AT mega 8單片機。該單片機工作在16 IVII-I時性能高達16 MIPS，置AD轉換器，8 k的程序空間，512 B的EEPROM 。誘導風機控制器部所需要的電源是直流單電源，電壓為5 V，功率約3

15、 w，工作電源是交流220 V，50 Hz。考慮到性價比，電源模塊首先采用8 V的變壓器進展降壓，再使用整流二極管進展整流，最后使用三端穩壓管7805穩壓得到5 V的直流電源。CO氣體濃度采集采用MQ-7半導體式CO傳感器。MQ-7型CO傳感器的敏感層是由非常穩定的二氧化錫制成的，穩定性好，檢測的CO圍是101 000ppm。在正常使用條件下，其使用壽命可達5年。MQ- 7型CO傳感器的高加熱電壓為(502)V，低加熱電壓為(154-01)V。通過對傳感器的電壓進展測量，運算出CO濃度值，MQ-7屬于半導體傳感器，在-4080環境無需進展補償。雖然MQ-7對H，等氣體也比擬敏感，但是在空氣中的

16、汽車尾氣中，等氣體的含量可以忽略不計，因此也不需要矯正電路。CO傳感器電路如圖3所示。圖3 Co傳感器電路圖溫度采集模塊使用DS18B20數字溫度傳感器，測量圍-55125 攝氏度，增量值為05 攝氏度。DS18B20只有一個引腳進展數據通訊。可以把DS18B20并聯在一根總線上進展溫度數據采集。顯示模塊使用4位LED共陽極數碼管輪流顯示CO氣體濃度值和溫度值信息。驅動芯片采用TM1620數碼管專用掃描芯片。TM1620最多可動態顯示6位8段數碼管，其管腳最大可提供20mA 的驅動電流，能夠實現亮度的自主調節。誘導風機的工作電壓為交流220 V，50 Hz，功率為120 W。由于誘導風機是感性

17、負載，所以誘導風機的工作電流至少為06 A，驅動模塊使用雙向可控硅BTA12600CW隔離光藕，選用MOC3021。誘導風機驅動電路如圖4所示。圖4 誘導風機驅動電路圖通信模塊采用SP485R 或SP485E 進展RS485總線數據通訊。SP485R芯片最多可在總線上連接400個節點，SP485E芯片最多可在總線上連接32個節點。在使用SP485R進展數據通訊時，為防止信號的反射，需要在最后一臺并聯一個電阻，阻值可選為負載電阻值。3.2.2 集中控制器組成及工作原理集中控制器一般安裝在地下車庫的供電問。考慮到環境比擬惡劣以及設備的易用性等因素，集中控制器一般不采用PC作為監控平臺，但是集中控制

18、器可以通過BA通訊接口把數據傳遞給BA的PC監控平臺，BA的PC監控平臺也可以通過通訊接口控制任何誘導風機。結合性價比等綜合因素，集中控制器的主控單元采用單片機。集中控制器可分成主控單元模塊、電源模塊、顯示模塊、信號變送模塊、通信模塊、有源信號輸入模塊。集中控制器主控單元采用基于AVR RISC構造AT mega 64處理器。AT mega 64具有置64 k Flash程序空間，2k的 EEPROM 存儲空間，4 k的SRAM 空間，多達53個IO 口，2個USART串口等特點。通訊模塊與誘導風機控制器的通訊模塊的硬件電路一致，但在接收和發送數據時對數據的處理應遵照各自協議的要求有所不同。顯

19、示模塊采用128 * 64液晶進展顯示。液晶采用金鵬電子的OCM128643藍底白字液晶進展顯示。OCM128643的工作電壓為5 V，接口為并口，通過可調電阻可進展背光調節。電源模塊提供雙路直流電源：一路為12 V，1 A；另一路為5 V，1 A。電源模塊先由2O w 的交流變壓器降壓至AC 24 V，然后用整流橋進展整流。采用LM257612 DCDC芯片進展降壓穩壓至12 V；由12 V輸入采用LM25765 DCDC芯片進展降壓且穩壓至5 V。LM257612和LM25765的輸出電流均為3 A，因此這2塊芯片完全滿足要求。信號變送模塊把區域CO氣體濃度等信息變成010 V電壓信號。有

20、些環境需要進展遠距離信號傳輸，由于導線電阻的存在，010 V電壓信號將會衰減，為了使01O V 的電壓信號能夠遠距離傳輸，把對應的電壓信號隔離并變成電流信號進展數據傳輸。系統采用ISO EMU2-P2 01隔離型vI轉換模塊實現0l0V至420mA的信號轉換，工作電壓為12 V。信號輸入模塊是指當外部有源直流信號輸入時，控制器能夠自動檢測到并根據預先設置進展相關的動作。如當消防信號產生時，集中控制器將立即停頓，關閉排風機、送風機。由于有源直流信號的電壓和驅動電流的不同，為了更好地保護系統電路，使用P521光耦合進展信號隔離，因此串聯一個51千歐的電位器進展調節。系統軟件開發流程圖集中控制器和誘

21、導風機控制器的軟件開發均采用AVR Studio，C語言編譯器采用GCC。誘導風機控制器的軟件開發流程圖如圖5所示。集中控制器流程圖如圖6所示。圖5 誘導風機控制器的軟件開發流程圖圖6 集中控制器流程圖課題可行性分析由于實際應用系統中，往往分散控制單元數量較多，分布較遠，現場存在各種干擾，所以通信的可靠性不高，再加上軟硬件設計的不完善，使得實際工程應用中如何保障RS-485 總線的通信的可靠性成為各研發機構的一塊心病。通常導致RS-485 網絡系統故障的因素主要有：線路反射干擾、網絡配置不合理、雷擊及靜電、共模干擾等，因此針對不同的故障原因需要研究不同的解決方法來提高RS-485 系統的可靠性

22、。在分布式應用系統、工業測控系統中，應用場合的環境一般比擬惡劣，穩定可靠的數據通信是實現系統功能的關鍵。因此，采取必要的提高可靠性和抗干擾能力的措施及合理的容錯設計是十分必要的。可以從硬件線路和軟件設計兩方面進展考慮。硬件方面，在使用 RS-485 總線時，如果簡單地按常規方式設計電路，在實際工程中可能有以下兩個問題出現。一是通信數據收發的可靠性問題；二是在多機通信方式下，一個節點的故障如死機，往往會使得整個系統的通信框架崩潰，而且給故障的排查帶來困難。針對上述問題，可以對485 總線的軟硬件采取利用終端、偏置電阻消除通信電纜中的信號發射和從總線隔離、接口標準及布線等方面進展改良。軟件方面，為

23、了確保系統工作的穩定可靠，主要是從提高軟件的可靠性、強健性和容錯能力的角度做了一些考慮,在軟件中采用了以下關鍵技術：(1)主控機和下位機之間通信協調。(2) 通過程序來實現延遲通信。(3)超時、過失以及通信中斷等處理。(4)采用了數據累加和校驗、關鍵字重發等措施。參考文獻1吳爽，海生誘導風機在汽車庫通風設計中的應用J建筑，2005(7)：1572泓，海波，許衛洪，等AVR單片機入門與實踐M J E京：航空航天大學，2008：283何立民，單片機應用技術選編(8).:航空航天大學,2000.4胡圣堯，中芹，朱遷虎，誘導風機智能控制系統的設計. 工學院學報. 第23卷第4期.2010年8月5汪燁，基于RS-485總線地下車庫智能通風控制系統設計. 電機學院，20024. ：1 00901 34(2009)070029-036港，金瑋濤，無風管誘導型通風系統的應用. 工業大學建筑設計研究院 150090. 10016864(2OO3)04008207王琦，娟英，周偉，用RS-485構成總線型多點數據采集系統.汽車工業大學電子與信息學院(430070)8德忠，昭明，王聰，王會穎，基于無線傳感器網絡的CO監測系統設計. 燕山大學電氣工程學院，066004)9 玉磊，淺談CO報警器的使用、維護與維修. (日照鋼鐵控股集團，日照2768