智能楼宇自动化系统中的多路检测方式研究
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作者: 施宏烽
摘 要：随着人们生活水平的不断提高，人们对于住宅小区的服务质量有了较高的要求、随着自动化技术的不断发展，智能楼宇自动化系统在建筑行业有了广泛的推广和应用。近年来，智能楼宇自动化系统得到了人们的青睐。文章首先对智能楼宇控制中的多路检测的基本结构进行了简单的介绍，然后通过以主从式单片机多机通信为例子，然后从两个角度，一个是硬件角度，一个是软件角度对微机多路检测系统的设计方法进行了探讨，并在此基础上介绍了CRC码在系统差错控制中的应用。
关键词：多路检测；智能楼宇；自动化系统
引言
目前，在城市住宅小区的建设中，通过应用自动化系统，对楼宇各个部分的温度等情况进行多路检测，然后将温度检测数据输送到总控制室，从而实现了无人温度控制以及自动报警等多项功能。在楼宇的自动化控制中，多路检测的方式发挥了重要的作用。下面进行详细的分析研究。
1 智能楼宇自动化检测系统的基本结构
在智能楼宇自动化检测系统中，楼宇测温系统的基本结构常见的有分级结构，主要是通过一台上位机管理整个操作控制系统，然后根据实际的情况设计多台单片机对内容进行检测和多项任务进行控制。一般的在单片机和上位机之间增加一个主单片机，这样不但能够增加工作效率，节省时间，还能在很大的程度上减少上位机的重复工作次数，从而提高设备的使用寿命。上面增加的主单片机和各个单片机就构成了一个简单的主从式多机子系统。该系统其主要作用的是主机，数据和相关的执行命令都是由主机发送出去的，而从机主要起到辅助的作用，并且各个从机之间不能直接完成数据的交换和传送，任何数据的传送和交换都必须经过主机。
因为主从式多机系统对于单一的信号和分布相对集中的场合比较适应，又因为楼宇测温检测系统中，只需要对温度进行实时的检测，并不需要对其他的数据进行统计，同时又因为各个线路的信号分布相对集中，所以在主从式多机系统在智能楼宇测温检测系统中得到了较为广泛的应用。楼宇测温监视系统主要由三个部分组成：负责采集数据的前端模块，负责通信控制的控制模块和上位机。整个系统的工作工程流程如下：前端数据采集模块对实时温度的数据进行采集，然后通过远程传输，将相关的数据通过各个线路传输到主机上，主机主要负责数据的显示和保存，然后再将保存的数据传输到上位机。上位机和主机是主要的操作系统，一般放在控制室内，一般使用RS-485接口连接从机和主机，主要是因为二者之间的距离较远，使用该种接口能够保障传出数据的准确性和稳定性，在主机和上位机之间使用RS-232接口即可。
2 主从式多机系统串行通信软件的设计分析
目前，在串行通信数据传输中主要有两种分类，一种是异步通信，一种是同步通信。两种通信方式因为具有不同的优点应用在不同的场合中。异步通信虽然可靠性极高，但是却具有传输效率较低的特点，异步通信主要使用字符进行信息的传送，因为这几个方面的特点，其在点对点的传送中应用不是很广泛；同步传送因为主要使用数据块进行信息的传送，因此具有较高的传送效率，在点对点的通信应用较为广泛。因为主从式多机系统串行通信软件设计对传送效率具有较高的要求，再加上信息的传送是点对点的模式，所用本次设计使用同步通信方法。
在帧格式的设计上，为了实现同步通信方式，同步协议的设计可以应用面向字符，在帧首、地址、类型、数据、校验和帧尾上均可采用一个字节。在此可规定：帧首为0x7e，帧尾为0xe7；主机地址为0x00，从机地址分别为0x01，0x02，0x03，最大可达0xFF；帧类型是0x01为接收，0x02为发送；使用CRC码校验作为唯一校验码。
在该温度监视系统中，从机和主机之间的通讯特点主要是主机发出数据和执行命令，从机负责信息的传递，所以在帧格式的选择上可以根据主、从机的实际应用特点有针对性的进行如下的设计：
主机帧：0x7e 0x00 0x01 从机地址 奇偶检验 0xe7
从机帧：0x7e 从机地址 0x02 数据 奇偶检验 0xe7
3 多路检测控制系统的抗干扰设计分析研究
受到很多客观因素的影响，如受到噪声和数字信号之间的干扰等，数字信号在传送的过程中会出现差错，这些差错会对检测系统的数据分析带来一定的影响，因此需要采取一定的手段进行差错的消除，通常进行软件抗干扰设计赋予系统一定的改正差错的能力，从而实现系统差错概率的降低，在很大程度上提高了检测系统的可靠性能。针对检测系统受到噪声干扰这一现象，可以采用校验编码来规避噪声对系统的干扰，也就是通过在信息源数据流中加入一些冗余的码元，作用于接收端，实现对数据的检验和纠正，减少传输过程中系统噪声的干扰，实现误码率的降低。
数据传输中帧的校验格式一般选用CRC，该检验方式是分组线性码的一个重要部分，它可以完成传输数据中出现的奇数个错误，也能对长度超过K的信息数的错误进行校验，因此，误判的概率随着K值的增大而减小，或者说K值越大，出现错误校验的几率就越小。CRC校验方法操作起来较为简单，校验率高，不管是使用硬件还是使用软件都能进行正常工作，在数据传输差错校验中具有很高的应用价值。并且CRC校验码占用较少的资源，在目前的数据传输校验中应该作为首选。
在CRC校验中，从理论上分析，主要使用多项编码的方法将校验的数据块看成了一个具有N-1项的多项式，该多项式用二进制的形式表达如下：
An-1xn-1+An-2xn-2+...+A1x+A0。以八位二进制数11011101为例，将其转换为标准格式是x7+x6+x4+x3+x2+1，将该二进制多项式用函数S（X）来表示，在CRC校验过程中发送数据和接受数据的方式都会产生一个多项式g（x），在运算CRC校验码时，为了得到校验码使用公式S（x）/g（x）计算得到余数，余数就是CRC校验码。
在接受数据的过程中，要将原先接受的总数据作为S（x），要知道该S（x）中已经包含了CRC校验码，然后使用S（x）除以g（x）得到余数，如果余数为零，那么得到数据帧成立，在运算过程中所涉及到的多项式的值使用模的形式，这和逻辑或的计算方法相似。在实际的应用中CRC主要存在以下的集中方式，CRC-12、CRC-16、CRC-CCITT和CRC-32等。
CRC的编码总结如下：
第一，将发送的数据块看成是二进制的s（x），然后通过数据生成g（x），之后在数据块的末尾添加r个0，数据块的长度增加到k+r=n位，对应的二进制多项式是xrU （x）。
第二，用生成的多项式去除xrU（x），所得的余式为r（x）。
第三，用xn- kU（x）以模2的方式减去r（x），得到二进制多项式c（x），这样，c（x） 就是包含了CRC检验码的待发送字符串。
4 结束语
智能楼宇中的楼宇内多点温度数据的检测系统主要应用了多路检测的方式和主从式多机通信系统，在需要检测的地方安装使用以从机为主的数据信息采集模块，然后将采集的信息传送到主机上，在主机上得以显示，最后将显示的数据传送到上位机上，整个过程符合测控基本要求。
参考文献
[1]梁毅.楼宇自动化系统[J].内蒙古科技与经济，2002（6）.
[2]李冬辉，任晓东，邹宝兰.楼宇自动化系统的验证[J].低压电器，2003（4）.
[3]许福杰.楼宇自动化系统中排水控制的实现[J].智能建筑与城市信息，2003（3）.
作者简介：施宏烽（1985-），男，浙江省杭州市，工作单位：浙江方圆智能技术检测有限公司，职务：检测工程师，研究方向：检测技术。
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