本文作者：宋衛(wèi)峰1郭劍虹2侍必勝2王通2王振斌1作者單位：1山西太原供電分公司2國網(wǎng)電力科學(xué)研究院

裝置總體設(shè)計(jì)

鑒于目前所實(shí)施的階梯峰谷電價(jià)和將來的實(shí)時(shí)電價(jià)政策，文中設(shè)計(jì)的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動(dòng)終端，兩個(gè)裝置通過無線通信構(gòu)成一套家庭用電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。智能插座將采集用電數(shù)據(jù)發(fā)送給家庭互動(dòng)終端，互動(dòng)終端實(shí)時(shí)顯示家庭用電和電價(jià)情況，互動(dòng)終端根據(jù)電價(jià)情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，智能控制室內(nèi)各電器工作屬性，用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整，最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。

智能插座

智能插座是基于光纖復(fù)合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設(shè)備，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)，對家庭用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控與管理，在執(zhí)行通斷電操作、獲得家電狀態(tài)信息的同時(shí)兼插座使用。

1智能插座主要功能

1大型機(jī)電產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

大型機(jī)電產(chǎn)品的實(shí)用功能應(yīng)明確，性能須可靠，操作須安全。該類產(chǎn)品在開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，機(jī)械工程、電氣工程、安全工程等專業(yè)技術(shù)與知識占主導(dǎo)。由于這些學(xué)科更多關(guān)注產(chǎn)品的技術(shù)層面，因而忽略了工業(yè)設(shè)計(jì)的重要作用。由于大型機(jī)電產(chǎn)品批量小，材料以金屬板材、型材等為主，加工工藝主要以鑄、鍛、焊、鉚、折、彎、剪切等方式為主，造型限制較多，不如模具成型的塑料制品自由，加上成本控制，造型的突破性和創(chuàng)新空間較小。

2設(shè)計(jì)過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)

產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)主要包含概念設(shè)計(jì)、形象設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)評價(jià)3個(gè)主要階段。具體過程為：產(chǎn)品調(diào)研、設(shè)計(jì)定位、方案構(gòu)思、人機(jī)分析、材料與工藝分析、產(chǎn)品價(jià)值工程分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品原型（樣品）制作等。大型機(jī)電產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)過程與其他產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)過程是一致的，只是更加重視產(chǎn)品的實(shí)用性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2．1技術(shù)解構(gòu)及重組

工業(yè)設(shè)計(jì)師必須通過產(chǎn)品調(diào)研充分了解形成產(chǎn)品實(shí)用功能的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的技術(shù)解構(gòu)。圍繞技術(shù)解構(gòu)的產(chǎn)品調(diào)研內(nèi)容為產(chǎn)品實(shí)用功能、工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、人機(jī)交互界面、零部件材料及加工工藝等。技術(shù)解構(gòu)過程中，工業(yè)設(shè)計(jì)師的核心工作是了解技術(shù)的輸入和輸出原理，對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化處理，確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最大包容尺寸。在技術(shù)解構(gòu)的基礎(chǔ)上，協(xié)同其他知識對產(chǎn)品功能、原理、結(jié)構(gòu)、材料與加工工藝、人機(jī)界面等進(jìn)行集成創(chuàng)新———技術(shù)重組，明確產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)路線，確保產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的制造可行性和市場成功率。技術(shù)重組過程中，工業(yè)設(shè)計(jì)師須清楚重組后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最小包容尺寸。新產(chǎn)品技術(shù)重組后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最小包容尺寸應(yīng)大于原產(chǎn)品解構(gòu)前內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最大包容尺寸。產(chǎn)品調(diào)研階段的技術(shù)解構(gòu)和技術(shù)重組是大型機(jī)電產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的核心工作，決定產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的最終成敗。

1.設(shè)計(jì)階段控制造價(jià)的重要性

通常情況下，電力工程建設(shè)分為五個(gè)階段，分別為前期決策階段、設(shè)計(jì)階段、招標(biāo)階段、施工階段和生產(chǎn)階段。在各個(gè)階段的造價(jià)費(fèi)用均會(huì)影響整個(gè)工程的造價(jià)費(fèi)用，但不同階段的影響力卻不同。有數(shù)據(jù)說明，在設(shè)計(jì)階段的造價(jià)費(fèi)用對整個(gè)工程的造價(jià)的影響的可能性有75%-95%，在施工階段的造價(jià)費(fèi)用對整個(gè)工程的造價(jià)影響的可能性有25%-35%，而工程實(shí)施階段的造價(jià)費(fèi)用對整個(gè)工程造價(jià)影響的可能性卻只有5%-25%。此外國內(nèi)外的相關(guān)專家指出，設(shè)計(jì)階段的費(fèi)用雖只占據(jù)了整個(gè)工程費(fèi)用的1%，但是這是在決策正確的基礎(chǔ)之上的，它對應(yīng)整個(gè)工程造價(jià)的影響高達(dá)3/4,。因此，工程的設(shè)計(jì)階段是整個(gè)電力工程建造的核心環(huán)節(jié)，是處理好技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵階段，階級階段的造價(jià)必將會(huì)成為整個(gè)工程造價(jià)中節(jié)約投資費(fèi)用的關(guān)鍵。

2.設(shè)計(jì)階段控制造價(jià)的影響因素

據(jù)研究表明，影響電力工程建設(shè)的設(shè)計(jì)階段造價(jià)的因素主要表現(xiàn)初步設(shè)計(jì)階段和設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量、深度兩個(gè)方面。前者主要是明確整個(gè)電力工程的規(guī)模和結(jié)構(gòu)，從而明確整個(gè)工程的投資限額，并且利用施工圖預(yù)算明確的計(jì)算出工程造價(jià)，它不但影響到一次性投資的限額，而且有可能影響到未來整個(gè)工程的生產(chǎn)過程的費(fèi)用；后者會(huì)影響工程的一次性投資的金額與工程生產(chǎn)運(yùn)行的費(fèi)用。

3.設(shè)計(jì)階段常見的問題

3.1業(yè)主忽視設(shè)計(jì)現(xiàn)在，有一大部分的電力投資部門特別重視施工階段的投資控制，通過對施工設(shè)備、材料和施工過程進(jìn)行招標(biāo)來將投資進(jìn)行量化，這樣的效果更為明顯，卻往往忽略了在工程的設(shè)計(jì)階段的投資控制，不采用招標(biāo)的形式，部分電力資源部門在工程的設(shè)計(jì)階段采用招標(biāo)的形式，但由于由于我國的電力工程設(shè)計(jì)市場并沒有公平的市場競爭，并沒有實(shí)行市場制度化，同時(shí)還缺少了正規(guī)合理的考核指標(biāo)，使得在招標(biāo)過程中無法進(jìn)行綜合評定，使得招標(biāo)不能產(chǎn)生預(yù)期的效果。

1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)外圍控制電路，構(gòu)成控制系統(tǒng)。除單片機(jī)外，系統(tǒng)還包括紅外檢測模塊，光照檢測模塊，報(bào)警聲光模塊，以及照明設(shè)備控制模塊。將教室劃分4個(gè)區(qū)域，分別由4個(gè)熱釋紅外線傳感器模塊監(jiān)測，為單片機(jī)提供每個(gè)區(qū)域是否有人作業(yè)的信息。當(dāng)探測到某個(gè)區(qū)域有人作業(yè)時(shí)，啟動(dòng)光照強(qiáng)度檢測，以判斷是否開啟照明設(shè)備，若需開起照明設(shè)備，在根據(jù)光照強(qiáng)弱來調(diào)節(jié)燈照亮度，提高教室的照明。

2硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)

硬件包括電源，單片機(jī)AT89C51，熱釋紅外線傳感器模塊，光照檢測電路，照明設(shè)備控制電路，警示電路六個(gè)部分。

2.1單片機(jī)選型與基本電路ATMEL公司的AT89C51芯片指令集和芯片引腳與Intel公司的8051兼容；具有4KB片內(nèi)在系統(tǒng)可編程Flash程序存儲器，128字節(jié)片內(nèi)隨機(jī)讀寫存儲器（RAM）；4個(gè)準(zhǔn)通用輸入輸出口；2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；6個(gè)中斷源，2級優(yōu)先級；1個(gè)全雙工串行通信接口；時(shí)鐘頻率可達(dá)33MHz。上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)的RST復(fù)位引腳是高電平有效的，高電平有效的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為24個(gè)振蕩周期以上。

2.2紅外檢測模塊熱釋紅外線傳感器通過檢測人體輻射的紅外能量，而感應(yīng)人體，它具有靈敏度高，體積小，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此迅速得到了廣泛的應(yīng)用。它由敏感單元，阻抗變換和濾光窗三個(gè)部分組成。熱釋電紅外人體傳感器的結(jié)構(gòu)決定了它只對溫度變化敏感，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，做在同一硅晶片上的兩個(gè)溫度敏感單元所產(chǎn)生的及形象感，能量相等的光電流在內(nèi)部回路中相互抵消，傳感器無信號輸出。HR-SR501是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)頭設(shè)計(jì)，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，超低電壓工作模式。當(dāng)人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平。

本文作者：董立巖1蔡觀洋1費(fèi)非2張賽楠1高洋1作者單位：1吉林大學(xué)2上海交通大學(xué)

3D智能家庭控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

該系統(tǒng)以實(shí)際別墅為載體，并且別墅內(nèi)部安裝定制的智能控制家電，如電冰箱，空調(diào)，電視和燈具等。因此實(shí)現(xiàn)過程中筆者使用3Dmax對實(shí)際別墅及內(nèi)部裝修物品進(jìn)行建模，使用戶可以在構(gòu)建的虛擬場景中自由漫游，并且在漫游過程中，用戶可以對看到的智能家電實(shí)施控制，如控制電器的開關(guān)，空調(diào)溫度的調(diào)整，電視的選臺等功能。使用戶通過此系統(tǒng)就能在一個(gè)位置控制整個(gè)別墅家電的狀態(tài)，方便用戶的生活。另外為使用戶能更直觀地了解整個(gè)別墅的布局情況，用戶可從別墅外面觀看別墅的剖面圖，達(dá)到用戶不走進(jìn)別墅內(nèi)部，從外邊就可以看到別墅各個(gè)房間的裝飾風(fēng)格以及家電的位置。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

系統(tǒng)采用3Dmax建模軟件構(gòu)建別墅模型，利用VS2010作為開發(fā)環(huán)境，基于DXUT框架完成了以上的系統(tǒng)目標(biāo)，用戶可以通過鼠標(biāo)、鍵盤或觸摸屏與系統(tǒng)進(jìn)行交互［3］。系統(tǒng)的開發(fā)步驟如圖1所示。