智能樓宇自動化系統中的多路檢測方式研究

摘 要：隨著人們生活水平的不斷提高，人們對于住宅小區的服務質量有了較高的要求、隨著自動化技術的不斷發展，智能樓宇自動化系統在建筑行業有了廣泛的推廣和應用。近年來，智能樓宇自動化系統得到了人們的青睞。文章首先對智能樓宇控制中的多路檢測的基本結構進行了簡單的介紹，然后通過以主從式單片機多機通信為例子，然后從兩個角度，一個是硬件角度，一個是軟件角度對微機多路檢測系統的設計方法進行了探討，并在此基礎上介紹了CRC碼在系統差錯控制中的應用。

關鍵詞：多路檢測；智能樓宇；自動化系統

引言

目前，在城市住宅小區的建設中，通過應用自動化系統，對樓宇各個部分的溫度等情況進行多路檢測，然后將溫度檢測數據輸送到總控制室，從而實現了無人溫度控制以及自動報警等多項功能。在樓宇的自動化控制中，多路檢測的方式發揮了重要的作用。下面進行詳細的分析研究。

1 智能樓宇自動化檢測系統的基本結構

在智能樓宇自動化檢測系統中，樓宇測溫系統的基本結構常見的有分級結構，主要是通過一臺上位機管理整個操作控制系統，然后根據實際的情況設計多臺單片機對內容進行檢測和多項任務進行控制。一般的在單片機和上位機之間增加一個主單片機，這樣不但能夠增加工作效率，節省時間，還能在很大的程度上減少上位機的重復工作次數，從而提高設備的使用壽命。上面增加的主單片機和各個單片機就構成了一個簡單的主從式多機子系統。該系統其主要作用的是主機，數據和相關的執行命令都是由主機發送出去的，而從機主要起到輔助的作用，并且各個從機之間不能直接完成數據的交換和傳送，任何數據的傳送和交換都必須經過主機。

因為主從式多機系統對于單一的信號和分布相對集中的場合比較適應，又因為樓宇測溫檢測系統中，只需要對溫度進行實時的檢測，并不需要對其他的數據進行統計，同時又因為各個線路的信號分布相對集中，所以在主從式多機系統在智能樓宇測溫檢測系統中得到了較為廣泛的應用。樓宇測溫監視系統主要由三個部分組成：負責采集數據的前端模塊，負責通信控制的控制模塊和上位機。整個系統的工作工程流程如下：前端數據采集模塊對實時溫度的數據進行采集，然后通過遠程傳輸，將相關的數據通過各個線路傳輸到主機上，主機主要負責數據的顯示和保存，然后再將保存的數據傳輸到上位機。上位機和主機是主要的操作系統，一般放在控制室內，一般使用RS-485接口連接從機和主機，主要是因為二者之間的距離較遠，使用該種接口能夠保障傳出數據的準確性和穩定性，在主機和上位機之間使用RS-232接口即可。

2 主從式多機系統串行通信軟件的設計分析

目前，在串行通信數據傳輸中主要有兩種分類，一種是異步通信，一種是同步通信。兩種通信方式因為具有不同的優點應用在不同的場合中。異步通信雖然可靠性極高，但是卻具有傳輸效率較低的特點，異步通信主要使用字符進行信息的傳送，因為這幾個方面的特點，其在點對點的傳送中應用不是很廣泛；同步傳送因為主要使用數據塊進行信息的傳送，因此具有較高的傳送效率，在點對點的通信應用較為廣泛。因為主從式多機系統串行通信軟件設計對傳送效率具有較高的要求，再加上信息的傳送是點對點的模式，所用本次設計使用同步通信方法。

在幀格式的設計上，為了實現同步通信方式，同步協議的設計可以應用面向字符，在幀首、地址、類型、數據、校驗和幀尾上均可采用一個字節。在此可規定：幀首為0x7e，幀尾為0xe7；主機地址為0x00，從機地址分別為0x01，0x02，0x03，最大可達0xFF；幀類型是0x01為接收，0x02為發送；使用CRC碼校驗作為唯一校驗碼。

在該溫度監視系統中，從機和主機之間的通訊特點主要是主機發出數據和執行命令，從機負責信息的傳遞，所以在幀格式的選擇上可以根據主、從機的實際應用特點有針對性的進行如下的設計：

主機幀：0x7e 0x00 0x01 從機地址 奇偶檢驗 0xe7

從機幀：0x7e 從機地址 0x02 數據 奇偶檢驗 0xe7

3 多路檢測控制系統的抗干擾設計分析研究

受到很多客觀因素的影響，如受到噪聲和數字信號之間的干擾等，數字信號在傳送的過程中會出現差錯，這些差錯會對檢測系統的數據分析帶來一定的影響，因此需要采取一定的手段進行差錯的消除，通常進行軟件抗干擾設計賦予系統一定的改正差錯的能力，從而實現系統差錯概率的降低，在很大程度上提高了檢測系統的可靠性能。針對檢測系統受到噪聲干擾這一現象，可以采用校驗編碼來規避噪聲對系統的干擾，也就是通過在信息源數據流中加入一些冗余的碼元，作用于接收端，實現對數據的檢驗和糾正，減少傳輸過程中系統噪聲的干擾，實現誤碼率的降低。

數據傳輸中幀的校驗格式一般選用CRC，該檢驗方式是分組線性碼的一個重要部分，它可以完成傳輸數據中出現的奇數個錯誤，也能對長度超過K的信息數的錯誤進行校驗，因此，誤判的概率隨著K值的增大而減小，或者說K值越大，出現錯誤校驗的幾率就越小。CRC校驗方法操作起來較為簡單，校驗率高，不管是使用硬件還是使用軟件都能進行正常工作，在數據傳輸差錯校驗中具有很高的應用價值。并且CRC校驗碼占用較少的資源，在目前的數據傳輸校驗中應該作為首選。

在CRC校驗中，從理論上分析，主要使用多項編碼的方法將校驗的數據塊看成了一個具有N-1項的多項式，該多項式用二進制的形式表達如下：

An-1xn-1+An-2xn-2+...+A1x+A0。以八位二進制數11011101為例，將其轉換為標準格式是x7+x6+x4+x3+x2+1，將該二進制多項式用函數S（X）來表示，在CRC校驗過程中發送數據和接受數據的方式都會產生一個多項式g（x），在運算CRC校驗碼時，為了得到校驗碼使用公式S（x）/g（x）計算得到余數，余數就是CRC校驗碼。

在接受數據的過程中，要將原先接受的總數據作為S（x），要知道該S（x）中已經包含了CRC校驗碼，然后使用S（x）除以g（x）得到余數，如果余數為零，那么得到數據幀成立，在運算過程中所涉及到的多項式的值使用模的形式，這和邏輯或的計算方法相似。在實際的應用中CRC主要存在以下的集中方式，CRC-12、CRC-16、CRC-CCITT和CRC-32等。

CRC的編碼總結如下：

第一，將發送的數據塊看成是二進制的s（x），然后通過數據生成g（x），之后在數據塊的末尾添加r個0，數據塊的長度增加到k+r=n位，對應的二進制多項式是xrU （x）。

第二，用生成的多項式去除xrU（x），所得的余式為r（x）。

第三，用xn- kU（x）以模2的方式減去r（x），得到二進制多項式c（x），這樣，c（x） 就是包含了CRC檢驗碼的待發送字符串。

4 結束語

智能樓宇中的樓宇內多點溫度數據的檢測系統主要應用了多路檢測的方式和主從式多機通信系統，在需要檢測的地方安裝使用以從機為主的數據信息采集模塊，然后將采集的信息傳送到主機上，在主機上得以顯示，最后將顯示的數據傳送到上位機上，整個過程符合測控基本要求。

參考文獻

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作者簡介：施宏烽（1985-），男，浙江省杭州市，工作單位：浙江方圓智能技術檢測有限公司，職務：檢測工程師，研究方向：檢測技術。