时间：2023-04-10 15:22:37
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系统由分布在育苗架中的多个传感器节点、数据采集单元、设备控制单元和存放在嵌入式ARM设备中的监控软件4部分组成，如图1所示。育苗架由钢制材料构成，共有4层。每一层上面都布有4个温度传感器和加热、加湿装置，苗架内布有1个湿度传感器。苗架工作时处于完全密封状态，苗体生长所需的温湿度环境均由外部智能控制。数据采集单元负责向传感器节点发送指令，进行温湿度数据采集，并通过处理、打包过程，将数据通过RS－485总线接口发送到嵌入式设备上的智能监控软件中，数据传输所使用的协议为Modbus［3］。智能监控软件收到采集单元发来的数据之后，进行解包、分析、处理等过程，然后显示到用户界面上，同时软件具有记录历史数据的功能。用户在监控软件上可以设定期望达到的温度、湿度值，软件会发送包含这些期望值的指令给数据采集单元。数据采集单元收到这些指令之后，会判断当前是否符合条件。当条件符合后，数据处理单元会自动调用设备控制单元对育苗架进行相应的加热、加湿操作［4］。
2系统硬件设计
2．1嵌入式平台
嵌入式平台CPU型号为博通公司的BCM2835，采用ARM11微架构，主频为700MHz，同时平台配有512MBDDRRAM和8GBNandFlash，提供高效、稳定的运行和存储环境。平台配有HDMI高清视频接口，用来外接显示器，可以直观地显示系统操作界面。配有RJ－45网络接口和多个USB接口，用来连接网络、键盘鼠标和USB转RS－285数据线。平台搭载开源的嵌入式Linux操作系统，该操作系统稳定性好并且具有丰富的扩展功能，适合作为嵌入式监控平台［5］。
2．2传感器节点和设备控制单元
温度传感器采用Pt100。Pt100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号(4～20mA)的仪表，其本质是铂热电阻，阻值会随着温度的变化而改变，主要用于温度参数的测量和控制，测量量程为－200℃～+200℃，精度为0．1℃。湿度传感器采用NWSF－1AT，它是一种集传感、变送为一体的湿度传感器，适于室内环境的湿度测量。其测量量程为0～100%RH，精度为±5%RH，响应时间小于15s，是一种两线制的标准化输出信号(4～20mA)传感器。设备控制单元采用继电器控制。加热装置分布在育苗架的每一层，且可以独立工作，加热装置的核心是碳纤维加热毯，它使用碳纤维作为加热介质。碳纤维(carbonfiber，简称CF)，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的导热性能好，热膨胀系数小且具有各向异性。因此，碳纤维加热毯的功耗低、加热速度快，适合在农业上使用。加湿装置分布在育苗架的每一层，核心是双向高压喷头，可以均匀覆盖待加湿区域。本单元既可以接收由数据采集单元发来的指令，打开或者关闭加热、加湿装置;也可以设定一个阈值，自动地打开或者关闭加热、加湿装置。
3系统软件设计
系统软件设计由通信协议和上位机程序两部分组成。其中，通信协议采用Modbus、上位机程序使用Qt开发。
3．1通信协议
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一种控制器请求访问其它设备的过程，制定了消息域格局和内容的公共格式。Modbus协议规定，在进行通信时，每个控制器需要设定唯一的设备地址，交换消息时根据设备地址进行响应，确保一条指令对应的设备是唯一的。Modbus协议查询指令数据示例如表1所示。其中，数据均为16进制，CRC错误校验位高位在前、低位在后。
3．2上位机程序
本系统上位机程序采用Qt开发，它是一款开源的界面设计库，使用C++类编写。其最大特点是跨平台，支持市面上所有主流平台，如Windows、桌面Linux、嵌入式Linux、MacOS、Android等。用户只需要编写一次代码，就可以在不同平台上进行编译、运行，可移植性较好。在正式编写Qt代码之前，需要在目标平台上搭建相应的开发环境，即本系统需要搭建适用于嵌入式Linux的Qt开发环境，Qt版本为4．8．5。首先将Qt源代码解压，在其根目录下执行．/configure命令，对源码进行配置;然后执行make和makeinstall命令编译源码，并安装编译好的库文件到lib文件夹下;最后将这些库文件拷贝到嵌入式平台根目录下的lib文件夹中，并为其增加export变量路径:exportQTDIR=/usr/local/Trolltech/Qt－4．8．2exportPATH=/usr/local/Trolltech/Qt－4．8．2/bin:$PATHexportMANPATH=$QTDIR/man:$MANPATHexportLD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH至此，Qt环境搭建完毕。嵌入式平台用户界面如图2所示。上位机程序由查询指令发送模块、查询指令接受模块、控制指令发送模块、历史记录生成模块和通信控制模块组成。对各模块进行独立开发，最后在主界面中采用多线程机制进行结合，将各模块分别放置在单独线程中执行，既确保了各模块的独立性，又提高了程序的安全性和总体的运行效率。系统总体的软件流程如图3所示。系统启动后，会首先初始化硬件(内部寄存器、串口等)和传感器节点［6］。采集单元通过RS－485串行通信口与嵌入式设备进行通信。本系统可以选择手动查询模式或自动查询模式。安装在ARM设备上的上位机程序能够给数据采集单元发送查询或控制指令。当发送查询指令之后，采集单元会根据指令中包含的设备地址信息，匹配相应的传感器节点，并采集数据;将采集到的数据进行压缩、打包，然后传回上位机程序;上位机程序接收到数据之后，进行分析、解包、处理，最终显示到用户界面上，同时自动存储历史数据。当上位机发送控制指令之后，采集单元会把待设定的参数传递给控制单元，使其可以根据需求对加热、加湿装置进行控制［7］。
4实验及结果
为了验证系统的性能，将育苗架放置在室内环境中，分多个时间点记录育苗架周边环境的温度、湿度数据。给育苗架分别设定一个温度目标值和湿度目标值，每10min记录一次育苗架内的温湿度情况。为保证精度，周边环境的温湿度数据由小型气象站采集。育苗架内部的传感器放置如下:每层分成4个区域，每个区域的中心放置1个温度传感器，传感器距离每层顶部距离为20cm，用来采集温度数据;在育苗架内同时放置1个湿度传感器，用来采集湿度数据。育苗架内部的加热、加湿装置放置如下:加热装置铺在每层底部，使该层各部分可以均匀受热，且加热装置下再铺一层隔热层，避免每层热量相互串扰;加湿装置安装在每层的顶部，距离顶部5cm，采用360°双向设计，保证可以对该层各部分进行加湿。数据采集单元放置在苗架的外面，并且对苗架内的连线进行密封处理［8］。
4．1温度控制实验
将苗架温度目标值设定为25℃，湿度不设定，连续采集6h并记录数据，作出变化曲线图。图4为育苗架内温度曲线图，图中虚线为苗架外环境温度变化曲线。
4．2湿度控制实验
将苗架湿度目标值设定为40%Rh，温度不设定，连续采集6h并记录数据，做出变化曲线图。图5为湿度曲线图，图中虚线为苗架外湿度变化曲线。由两次实验可知，在系统刚开始工作的时候，不论苗架内外的温度还是湿度情况基本一致，各点的温度情况处于混沌状态，苗架内的温度和湿度都不等于设定值。随着时间的推移，苗架内各点的温度均趋向于设定值(25℃)，湿度能维持在设定值(40%Rh)左右，且可以稳定保持。
5结论
1.1远程监控需求分析
1）具有远程控制休眠、唤醒地震仪功能。地震仪在放炮之前唤醒，在停止施工期间休眠，地震仪可有选择的进行采集工作，这样大大节省了数据存储空间，降低了采集系统的功耗，延长了仪器的待机时间。
2）可查询如CF卡剩余空间，内置电池电量，位置经纬度，采集站状态等信息。对剩余空间、电池电量不足，采集站状态错误且不能远程修复的采集站及时安排工作人员更换。提高野外勘探作业的工作效率和灵活性，增强采集系统数据的可靠性。对读取回来的地震仪经纬度信息在上位机端进一步处理，可用于研发地震仪排列位置监测及远程防盗系统，保障野外勘探仪器的安全性。
3）远程控制地震仪自检功能，并能回收自检数据。地震仪系统自检内容包括检波器内阻、噪声、隔离度测试等，一次完整的自检过程通常需要2-5分钟，因此无缆存储式地震数据采集系统一般只在开机时自检一次，之后则无自检过程，因此采集站的部分工作状态，如检波器连接状态等仅仅反映了系统开机时的状态，不能作为现场质量监控的标准。法国UNITE系统由于没有远程监控功能，在自存储模式下通常是定时自检，自检时间为5分钟，在系统自检期间，地震仪停止其它一切工作，这样就减弱了地震仪野外勘探作业工作的灵活性。
4）有一定的远程修复及设置功能。如配置系统采样率、增益，系统复位等，出工前对地震仪的工作参数进行统一配置，布设到野外后，根据自检结果对有问题的地震仪进行参数设置和系统复位等操作，远程修复和解决问题，节省人力物力，提高无缆地震仪智能化控制程度。
1.2无线通信技术的选择
目前成熟的无线通信技术较多，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G等，这些通信技术被广泛应用到生活及工业生产中，北斗短报文是近几年才发展起来的一种远距离通信技术，表1列出了应用以上几种通信技术典型模块的最大数据传输速率、传输距离、通信频带的参数值。
1.2.1Wi-Fi
Wi-Fi是IEEE802.11系列标准的统称，其传输速率快、安全性高，可集成到已有的宽带网络中，配合路由器组建有线、无线混合网络快捷方便。地震勘探仪器中Wi-Fi常用的组网模式有两种，即AP（无线访问接入点）模式和AdHoc（点对点）模式，在野外我们可以用架设AP基站的方式来拓扑无线局域网络的覆盖面积[3]，而AP之间可以通过网桥设备连接，从而完成更大面积的网络覆盖范围，然而在实际勘探应用中AP基站和网桥设备架设困难，尤其应用于大道距的二维或者三维勘探工作中，需要更多的基站与网桥，较大的影响了施工进度。AdHoc是一种无中心、自组织、多跳移动通信网络，结点间通过分层的网络协议和分布式算法相互协调，实现了网络的自动组织和数据的相互交换，这种模式下地震仪可将其采集数据及工作状态信息接力式的传输回控制中心，美国WirelessSeismic公司的RT2无线遥测系统就是应用了这种多跳的数据传输方式，两个节点间通信距离的范围约为25~70m，然而这种工作模式会导致越靠近中央记录系统的节点积累的数据量越大，且在线性的网络拓扑结构中，数据传输的稳定性受通信距离与地形环境影响较大，数据通信的质量和速率难以得到有效的保证。
1.2.2GPRS、3G移动网络通信技术
移动网络通信技术已经成为人们工作生活中不可或缺的重要组成部分。该技术具有抗干扰能力强、传输速率高、网络覆盖面广、接入时间短、建设成本低等特点[10]，在地震勘探中可被应用于移动网络信号覆盖范围内的地震台网远程监控，它提高了远程仪器维护的工作效率[11]。然而在地震勘探大道距（道距大于1km）地震深反射、折射探测作业中，由于其基站的信号覆盖范围有限，对于远程监控地震采集站工作存在一定的局限性。
1.2.3北斗短报文通信技术
北斗卫星作为北斗通信技术的中继，转发来自地面用户端的定位及通信请求，地面中心站控制端接收到请求后，解析消息后将解算出的位置信息传回用户端或将接收到的接收信息通过北斗卫星转发至另一地面用户端，达到卫星定位及通信的目的。北斗短报文通信技术在应用时具有信号覆盖范围广、安全、可靠性高和控制简单等特点，用户一次最大可以传送120个汉字的报文信息，而民用信息发送的频度通常为30-60s，接收信息则没有频度的要求，对于地震仪基本的控制命令收发及状态信息的传送，北斗短报文通信技术可以满足无缆地震仪基本状态监控数据传送的要求。
1.3系统结构设计
基于北斗的无缆存储式地震仪远程监控系统工作，系统由主控中心、北斗卫星、采集单元三部分组成，主控中心通过北斗指挥机完成对采集单元远程的控制及状态数据的回收工作，并对接收到的数据进行管理和存储。采集单元完成地震数据采集的同时，通过北斗通信模块可接收来自主控中心端的控制命令，并反馈执行结果信息。北斗卫星是控制命令及反馈信息传递的媒介。
2采集站单元设计
2.1硬件设计
地震检波器将地面振动信号转化为模拟电信号传输到FPGA数据采集单元，由FPGA完成数据的采集、缓存，并提供必要的测试、控制功能。AT91RM9200作为中央处理器，读取FPGA中存储的数据，并转存到CF存储卡中；通过SPI接口与Wi-Fi模块连接，实现近距离的无线数据传输功能；通过UART与GPS、北斗模块连接，为采集站提供高精度的授时、定位、远程通信功能，完成数据同步采集、位置信息获取、工作质量远程监控。采集站也可通过以太网接口与电脑终端连接，完成数据的回收及参数设置、检查工作。采集站在野外应用时采用太阳能和内置锂电池两种供电模式，电源智能管理系统会根据采集站当前工作的天气条件转换供电模式，保证仪器可靠、稳定的工作[12]。
2.2软件设计
采集单元的主控制器ARM9运行嵌入式Linux内核版本为2.6.31的操作系统，北斗通信进程完成对北斗模块接收信息的解析与执行，及执行结果的反馈。北斗短报文通信系统包括指挥机与用户机，指挥机是北斗短报文通信系统的中央控制器，它相当于一个服务器，负责接收来自多个用户机的报文，并可以控制多台用户机来完成相应的指令。用户机是北斗短报文通信系统的子节点，相当于一个客户端，负责将节点工作信息上传到指挥机，和接收来自指挥机的命令。北斗用户机在接收到指挥机传来的信息时，用户机会通过UART将信息内容上传给下位机系统，下位机会根据其数据传输的格式将信息进行解析，并根据信息包含的指令内容来执行相应的任务。
3上位机服务器软件设计及测试
主控中心由上位机、打印机、存储器、发电设备、北斗指挥机组成。上位机与北斗指挥机完成命令的选择与打包发送，及对采集站反馈信息的接收、显示、存储和打印处理。发电设备输出220V的交流电压，为上位机及其外设供电。此外上位机服务器软件通过对GoogleEarthAPI接口的调用，实现了对野外采集站排列位置的远程监测，为微动勘探实验中按两个嵌套式三角形方式排列的采集站传回的GPS位置信息在GoogleEarth中的显示。操作人员可根据地图显示软件中采集站的排列位置了解施工进度，获取采集站排列班报，完成布站人员调度等工作。为了了解远程监控系统的性能及数据传输丢包、误码情况，设计如下测试实验：将7台内置有北斗通信模块的采集站接好检波器放置在室外采集，由主控中心完成与各个采集站间的数据包收发，采用60s一次通讯频度，数据包长度为200字节，从500个样本数据中任选7个，分别用于七个站的通讯测试，主控中心将样本数据依次发给各个子站，并重复500次，子站收到数据包后向主控中心返回相同的样本数据。主控中心计算从开始发包到收包完成的时间间隔作为通信的延时，主控中心与采集站分别记录通信时丢包数，并根据与标准样本数据对比的结果记录错包数。
4结论
系统的主控电路如图2所示，由单片机学习开发板中的最小系统电路来完成。
2电路
本系统的电路基于主控电路的配置，包括温度传感器DS18B20、nokia5110液晶显示屏、风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器、湿度传感器湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ－2、加热器YF3030012160J等。其中风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器等器件开发板上自带，只需要配置剩余的器件即可。图3温度传感器模块原理图温度传感器模块原理图如图3所示，温度传感器的测温范围为－55℃－125℃，当室内温度高于设置值30℃时，系统将报警，同时单片机通过达林顿管，启动风扇，进行换气，降低室内温度，直到达到预期要求;当室内温度低于设置值(20℃)时，系统将报警，同时单片机通过继电器，控制12V直流电源，启动加热器加热，直到达到预期要求。加热器工作时的表面温度为160±10℃;加热器模块原理图如图4所示。湿度传感器模块原理图如图5所示，湿度传感器的测量范围20－90%，当室内气体湿度高于设置值(60%)时，单片机控制风扇的开启，进行换气，降低湿度，直到达到预期要求。可燃性气体浓度传感器模块原理图如图6所示，当室内可燃性气体浓度高于设置值(25%)时，系统将报警，同时，单片机将驱动风扇，进行换气，降低可燃性气体浓度。
3系统的实现
杏鲍菇在食用菌中属于环境敏感型菌类，由于中国南北方气候的差异，不同地区栽培杏鲍菇所采取的调控策略也不相同［9］。因此，在以前学者对杏鲍菇栽培环境的研究基础之上，结合宁夏彭阳当地的气候条件，探寻到杏鲍菇子实体生长发育期环境因子调控的最佳范围:温度最佳点16℃，调节范围15～17℃;湿度的调节点90%，调节范围75%～95%;CO2浓度的最佳调节范围1200×10－6～2500×10－6;光照度的最佳理论值为100lux。群落式杏鲍菇生长环境监控系统主要是在单个菇棚环境监控的基础之上实现四区域环境监控，再以四区域监控为一个控制单元，逐渐拓展单元数量;由上位机接收汇总各个控制单元发送的数据，然后根据调控策略进行调控，达到宁夏彭阳食用菌标准化示范基地出菇区112间杏鲍菇菇棚群落式监控的目的。群落式和单栋温室监控系统构架如图1所示。系统底层利用温湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器，将杏鲍菇菇棚内的温度、湿度、CO2浓度、光照度等模拟量环境因子转变为0～5V的标准电压信号;通过AL－4AI4DO数据采集模块将电压信号转变为数字量，由RS485串口传送到GPRS无线传输模块(DTU);再通过GPRS网络将实时采集到的现场数据传递给上位机，在上位机自主开发的组态监控界面中完成数据的动态显示、历史数据存储、超限报警等功能。根据杏鲍菇子实体生长期间环境因子调控的上、下限值，由上位机经过DTU无线发送开关量信号给采集模块的继电器输出接口，从而控制现场的S7－200PLC，使其继电器线圈输出状态改变来控制执行器工作，调控各个环境因子在需求范围内。
2系统硬件组成
2．1传感器模块
系统需要采集菇棚内的温度、湿度、CO2浓度、光照度这4个环境因子，所以选择JWSL－3VB型温湿度传感器工作量程分别为0～50℃、0～100%RH，精度为±0．5℃、3%RH;LCO2－V1型CO2浓度传感器工作量程为0～5000×10－6，精度为±30℃、10－6±5%;GZD－V1型光照度传感器工作量程为0～1000lux;传感器的输出均为0～5V电压信号。
2．2数据采集模块
系统选用AL－4AI4DO经济实用型数据采集模块。其集成了4路0～5V/0～20mA采集、4路继电器输出功能。采集接口分辨率12位，精度为±0．01V。继电器接口为干接点输出，触点容量为5A/30VDC、5A/250VAC。模块采用工业级STM32F10x单片机作为控制核心，配备两路RS485接口，采用标准ModbusRTU通信协议，完成读取4路采集数据、读取或设置4路继电器状态等功能。
2．3无线通讯模块
GPRS(通用分组无线业务的简称)是一种以GSM为基础的无线数据传输技术，在基于电路交换方式的GSM网络上增加了SGSN和GGSN等功能。GPRS通讯网络具有通讯速度快、持久在线性强、不受地域限制、延时短、成本低等特点［10－11］。系统选用COMWAYWG－8010GPRSDTU内置工业级GPRS无线模块，其提供标准的RS485数据接口，可以方便地连接AL－4AI4DO采集模块，即可与服务器端通过GPRS无线网络和Internet网络建立连接，实现上位机与采集模块间数据的全透明传输。通过RS485数据接口，可以控制和协调多台终端数据采集模块与上位机通信。同时，如果需要维持双向通信，必须设置GPRS－DTU定时发送的心跳数据包，从而保持NAT端口映射。
2．4可编程控制器(PLC)
可编程控制器简称PLC(ProgrammableLogicCon-troller)，它是基于微处理器的通用工业控制装置［12］。系统选用西门子公司的S7－200系列PLC，它具有极高的可靠性、强大的通信能力、较强的抗干扰能力和丰富的扩展模块。CPU选用的是S7－226CN，它集成了24点输入/16点输出共40个数字量I/O点，最大可扩展数字量I/O点为128点输入/128点输出，充分满足了杏鲍菇温室内多点控制的需求。2．5电源模块系统中的各个设备对供电电源的要求不同:采集器使用12VDC供电电源，传感器使用24VDC供电电源，DTU使用5V的供电电源。2．6执行机构执行机构接收上位机发出的控制命令，通过S7－200PLC输出端继电器输出，控制执行器动作。每间菇棚内主要执行器包括空调机、喷淋装置、换气扇及散光灯。其中，空调机组具备制冷、制热等功能，自动控制程度高，换气扇分进气和排气两种安装方式，杏鲍菇属暗箱培养只需两展散光灯。
3上位机监控软件设计
上位机监控软件处于监控层，完成对现场数据采集和执行机构控制。系统的上位机为组态王King-View6．55，具有操作简单、功能齐全、丰富的图形化设计资源、数据的动态显示、报警设置以及报表显示等功能，内部提供与多种类型硬件连接的接口［13］。系统通过建立DTU和AL－4AI4DO采集模块连接，组态王和AL－4AI4DO采集模块通讯，完成动态的数据交换，以实现对现场数据的实时采集、处理和对现场设备的实时控制。
3．1DTU与采集模块的通讯
系统将DTU进行初始化配置后，在DTU标识的卡槽内插入一张开通GPRS流量的SIM卡，再通过RS－485线将DTU的串口与采集器串口连接，即可实现采集数据向DTU的传送。其中，系统采用全双工方式传输模式的串行通讯，两根数据线均可进行数据的发送和接收，发送和接收信息可以同时实现，互不冲突。
3．2组态王与采集模块的通讯
组态王通过虚拟串口与远程设备进行数据通讯。AL－4AI4DO采集模块在组态王中支持modbus(RTU)设备。首先，在组态王工程的COM口建立莫迪康PLC设备，设备地址必须与AL－4AI4DO采集模块设置的地址保持一致，并设定COM口通讯参数。然后，在组态王软件内部将DTU虚拟接入上位机的串口，配置运行DTU无线串口服务软件，从而实现采集模块与组态王之间的无线数据交换。
3．3数据采集功能设计
系统通过DTU无线通讯模块经GPRS网络实现菇棚内传感器数据的无线远传，上位机接收、处理、储存现场数据。系统处于运行状态时，在上位机上必须事先运行无线串口服务软件，确保DTU处于online状态。当无线串口服务软件的虚拟串口有数据收发时，软件窗口中即能显示数据收发的字节数。系统在单个菇棚监控的基础上将4个菇棚的数据采集模块(AL－4DI4DO)采取并联的方式，通过地址的不同选择实现多对一的传输模式，利用上位机监控软件接收显示所有的实时数据，从而实现四区域环境监控，并以拓扑的方式将其扩展到整栋温室，达到群落式远程监控的目的。每一个采集模块对应每个菇棚内的3类传感器，采集到的多路数据只用一个DTU无线串口进行传输。4个数据采集模块并联同一个无线串口，需要用软件编程实现串口共享的方法，以12s为1个周期，将其划分成4个时间段，每3s采集1次数据。采集模块分时发送数据流程图如图2所示。
3．4PLC控制程序设计
结合宁夏南部山区的气候特性和杏鲍菇子实体生长期的最佳调控策略，需要对菇棚内进行降温、升温、增加湿度、通风换气、补充光照的调节。系统上位机的组态王软件通过设定的程序对采集到的实时数据与环境因子的上下限值进行比较，然后发出控制命令经DTU无线传给数据采集模块的继电器端口，控制现场的S7－200PLC工作，使相应的执行器动作。菇棚内的温度过高时，控制空调制冷机工作;温度过低时，控制空调加热器工作;湿度过低时，控制喷淋装置工作。由于杏鲍菇在生长过程中释放CO2，使CO2浓度不断升高，因此需控制CO2不超过规定的上限值。当CO2超过上限时，通过控制换气扇工作降低棚内CO2浓度。同时，通过控制散光灯的开关进行光照补充。控制程序流程图如图3所示。3．5组态王的监控界面设计基于组态王丰富的设备驱动程序、灵活的组态方式以及动态数据交换的功能，设计了群落式杏鲍菇生长环境远程监控系统，满足了多间菇棚的实时数据采集、动态显示、参数调整、超限报警等设备调控的要求，提高了杏鲍菇生产过程的自动化程度。系统部分监控界面如图4、图5、图6所示。
4系统运行
系统在宁夏彭阳食用菌标准化生产示范基地进行示范性推广应用。该示范基地占地33．3hm2，对其中生产杏鲍菇的112间菇棚进行群落式无线远程监控系统的应用试验。实践证明，该系统是可行的，性能稳定可靠，监测精度高，能够实时与上位机进行无线通讯，实现了菇棚内环境参数的实时监测，且设备调控平稳准确，达到了群落式无线远程监控的目的。如图7所示，选取2013年9月正处在出菇期的某间杏鲍菇菇棚8:00－16:00的监测数据，采集频率30min。从数据曲线可以直观地看到，系统运行正常且稳定，能够依据调控策略调节环境参数保持在杏鲍菇子实体发育期需求的范围内，综合应用效果良好。
5结论
本县治安视频监控系统于2008年开始构建，09年正式投入使用，它主要由三大部分组成：一是县政府牵头建设的平安城市“天眼”工程；二是公安机关内部自建的监控系统，用于对枪弹库及局机关下属各部门的重点部位进行监控（红外定像监控头）；三是社会单位自建自用的监控系统（正在建设属于第三期工程尚未投入使用），其中包括金融系统、公共娱乐场所、及厂矿企业安装的监控系统。
二、当前视频监控系统建设应用中存在的问题
1、我县“天眼”视频监控系统是一期工程建设的社会治安动态视频监控系统，共有35个视频探头，以单独立杆标准安装在县城各个重要路口及位置，该视频探头虽可360度旋转，并自动记录图像，但因建设模式采用的是“电信建设，公安租用”，所以在设备选型、配套设施等方面都存在有一定的局限性，首先目前电信采用的前端摄像机和编码器等设备型号较早，参数、性能等不能满足我县安全监控工作需要，有些监控录象机的参数、性能等在相关网站上查找不到。其次对监控点安装时没有考虑到辅助光源，造成白天图像效果尚可，夜间因光源不足或缺少光源、监控摄像头防护罩未及时清理灰尘，造成视频监控成像模糊，无法辨认，大大降低了实战效能。如所安装的35个视频探头在夜晚光源不足或缺少光源、监控摄像头防护罩未及时清理灰尘时，造成视频监控成像模糊，无法辨认。由于以上种种原因严重影响社会治安视频监控系统的实战效能，我们建设社会治安视频监控系统的目的不是为了看，现在连看都看不清的一个监控系统，更谈不上服务于实战、更深层次的应用了。
2、现有技防监控系统覆盖面虽高，但单位值班人员落实不够好。监控室内值班人员不足，无法保证夜晚值班质量，因值班人员严重不足，从而导致值班人员没有足够的时间去认真观察监控图像，不能及时发现犯罪，只能亡羊补牢。
3、对已建的技防监控系统使用及后期维护还存在一些问题。一是缺乏具有熟悉监控系统的专职人员对技防监控系统进行监控；二是日常线路的维护和保养工作没有及时得到落实，导致许多监控点出现图像不清及黑屏等问题无法及时得到解决。
4、视频功能本身不合理，虽可以360度人工旋转，但无法自动定时定角度旋转，实现全天候、全方位监控。
5、监控器的位置摆放不合理，观察不到关键位置和必经之路或摄像机易被破坏。主要体现在监控点施工不规范，安装质量大打折扣，施工中直接将摄像机安装在建筑物、路旁电杆或其它附属物上，既不安全，也不利于全方位监控，有的监控点安装时没有考虑辅助光源，造成白天图像效果尚可，夜间图像效果模糊，大大降低了实战效能。
6、多个新建住宅小区及重点部位未安装视频监控。从目前我县社会面监控系统使用情况看，视频监控系统建设虽然起步较早，但与经济快速发展、农村加快建设、动态治安控制的要求相比，与发达地区相比，建设速度仍然滞后，监控探头总量还不多、密度不大，部分重点单位、企事业机关、道路街面、公共复杂场所、居民住宅小区等还存在监控盲区，金融单位、加油站等内部监控设备安装还没有完全到位。特别是居民小区、企业事业等单位重点部位在主动落实技防措施上显得力度不够，仅靠公安机关一家“单打独斗”，导致社会面监控系统覆盖率不高，根本无法与当前日趋复杂的社会治安形势相适应。
三、对技防监控系统的建议
1、在建设过程中要注重图像存储质量、有效画面抓录、图像保存时间等，最大限度地满足实战需求
在技术层面上，要广泛应用无线传输、网络传输、移动监控、人像自动识别等高端技术，并积极协调电力部门配合支持，确保夜间监控区域光亮度达到要求，提高监控图像清晰度。在后续维护上，要建立一支设备维护队伍，在各个点确定一至二名维修人员，负责日常检查督导定期维修，以确保系统正常运转。要组织相关维修人员对监控设备的视频功能进行合理调整，使它们自动定时定角度旋转，达到全方位自动监控。对监控器的位置摆放不合理的地方，进行重新安装和调整，使关键位置和必经之路等都能得到有效防控。
2、统一规划，在建设布局上实现全覆盖
县委、县政府要结合我县实际，出台全县治安监控实施方案，限时、保质、保量完成任务。采取单位筹资、县奖励的办法解决投资经费，并严格落实奖惩制度，鼓励先进，鞭策后进，全面推进。在治安保卫重点单位、集镇街道、车站码头、公共复杂场所，治安卡口、治安复杂地区等，要突出重点，全面安装视频监控。在县道、省道要合理布建监控探头，要合理布局，并且定时抓拍。各监控系统、监控点之间要互为补充、有机衔接、联成网络，做到跟踪接力、连续拍录，不留空白和盲区，做到全面覆盖。
3、健全规章制度
进一步建立健全设备维护制度、值守人员工作制度、监控信息调阅复制制度、监控信息分析制度、业务培训制度等一整套监控系统管理工作制度，把设备运转、安全维护、服务运用、信息调阅等各个环节的工作纳入规范化管理轨道，用制度强管理，确保系统高效运转、发挥作用。对运用系统预防制止犯罪、发现重大线索证据破案或提供重要情报信息的要及时给予奖励，并坚持监控成效与奖金福利、评先评优、年度考评相结合，激发值班及维护人员的工作积极性；对因工作失职造成严重后果的，要落实责任倒查，严肃责任追究。
1智能建筑设备监控系统总体构建框架
1.1智能建筑设备监控系统组成与结构框图（图1）
1.2智能建筑设备监控系统组成与结构
简要介绍上图为智能建筑设备监控系统组成与结构框图，在智能建筑监控系统中，监控系统主要实现对六个子系统（照明、供配电、冷热源、空调、给排水、电梯）的监控，并可控制其运行。由中央控制器统一全分布式控制运行，但由于每个子系统都由路由器分开，所以也可独立运行，控制系统涉及智能建筑各个系统设备自动化控制，可实现高检测功能。
1.3各设备监控子系统应该实现的功能
1.3.1供配电系统
主要功能为智能建筑提供电力。楼层配电设备分布在各楼层，电设备一般放置在建筑底层。监控系统主要实现对配电设备运行参数、配电电源、每个电源蓄电池的工作状态和数据变化进行监控，同时对各楼层电设备电源运行状态进行监控，若发生故障会产生警报并记录故障数据。
1.3.2照明系统
主要功能是为智能建筑照明。其设备建设于建筑物的各个平面上，方便实现各角度全方位照明。照明监控分为室内和室外两部分，室外照明分为公共照明部分，通过监控可根据室外照度值设定开关时间，也可通过更改程序实现不同照明灯具的启动时间。室内照明监控可通过监控数据，采用总线控制方式，设定程序对不同场景开启不同的照度。
1.3.3冷热源系统
为智能建筑供给冷源和热源，其噪音较大，设备一般置于建筑底层地下室内。通过对冷热源系统运行数据和冷热源供给量的监控和分析，可通过程序控制实现不同季节冷热源供给量和供给时间。
1.3.4空调系统
保障智能建筑的环境温度处于适宜状态，空调设备一般置于各楼层高处位置，地下室也可以配置。控制子系统主要对空调机组、风机盘管的工作参数和运行状态进行监测，并通过监测数据进行分析，控制和设定主机房的温度、湿度和运行时间。同时监测子系统还具备空调漏水监视功能，可有效实现对空调系统的漏水监测和控制。
1.3.5给排水系统
既能为智能建筑提供水源，又能排除建筑产生的污水，排水设备一般置于建筑物的地下室或建筑顶层，也可设置在楼宇夹层位置。监控系统可监控水泵的工作状态，并对水池的液位随时检测，当设备出现故障或者水池液位异常时，子监控系统就会向中央控制器发出报警信号，并将故障数据记录反馈，自动显示故障发生区域和故障详细情况。1.3.6电梯系统是为高层建筑提供上下交通的便利系统，设备一般置于建筑的垂直竖井内。电梯监控子系统主要实现对电梯设备运行状态，监视电梯启动、停止、方向等，动态显示出电梯实时状况，一旦发生故障，监控系统会对电梯设备电动机、电磁制动器等进行检测，自动报警并显示故障地点、状态、时间等信息，并将故障记录记忆并反馈给中央控制器。
2建筑设备自动化控制系统设计要素
2.1各监控子系统控制功能参数明细
将上文中所述设备监控子系统功能要求进行统计和汇总，确认各子系统监控点的分布位置和分布数量，将子系统的监控点设置类型、数量、相关设备、安装需求、使用地点等详细列出，并备份保留。依据各子监控系统技术和系统设备实际特点，以系统高效性、可靠性、实用性为前提，以满足子系统功能需求为标准，以建筑设备自动控制系统设计的节能环保为核心，以建筑设备维护保养便捷性和低成本性为主要指标，详细将设备子系统的各种功能参数、控制参数、技术参数列出并进行归档，为日后整体系统搭建安装提供依据。
2.2监控系统控制器、传感器和执行器的确定
按照监控系统被控设备的控制标准和监控点数量，结合安装现场实际情况，对现场控制点进行设置和筛选，设计出被控设备安装现场控制器控制区域内部的监控点分布图，并根据实际要求确定选择现场控制器。除了现场控制器，还要确定现场传感器和执行器使用标准，传感器和执行器是对被监控设备现场数据进行现场数据采集的基本组成部分，传感器可监测设备状态和数据变化，执行器对此进行分析和反馈，可以说两者在自动监控系统中属于核心构件。根据系统设备特性，对关键设备要采用高精度和高可靠性的智能型传感器和执行器，以提高整个自动化系统的控制质量。非关键设备上可以采用传统传感器和执行器，如此可减少成本，降低整个系统造价。
2.3建筑设备监控系统
网络构建智能建筑设备自动化监控系统整体网络构建如上图2所示，建筑设备LON现场总线设备自动化控制系统是现实意义上实现了分布式监控。此系统不同类型的控制器节点都具备高智能化特性和网络通讯能力。由于控制器各节点具备通讯能力，能够使节点与节点之间实现相互通讯功能，构成完整的通讯网络。系统中的控制机构和管理机构可以通过总线现场连接为一个整体，彼此之间可以相互协作，共同完成自动化监控任务，两者可实现控制数据和信息的共享。
2.4建筑设备监控系统硬件支持
智能建筑自动化监控系统构建必须有硬件支持，在硬件方面，主要选用以下器件：中央监控器（计算机，监控系统的核心部分，处理子系统反馈的综合数据下达控制指令）；监控显示屏（将监控图像实时显示，便于观察和分析故障状况）；键盘（更改程序或设定程序，典型的输入设备）；鼠标（输入设备）；不间断电源（为监控中央系统和子系统供电，保障监控系统不间断运行，保证整体系统的可靠性）；网络路由器（中继器、桥接器、配置型路由器等联合使用，实现网络分布）；控制总线（无屏蔽双绞线、控制总线LON）；控制节点（视具体情况而定）。
2.5建筑设备自动化监控系统软件支持
建筑设备自动化中央监控器软件功能具备操作级别和身份识别管理功能。软件系统采用8位通行字进行鉴别和管理，对操作人员实现权限设置，只允许有权限操作人员在一定范围内进行数据浏览，并对访问者身份信息、访问时间、访问内容进行识别和记录，且具备交互式菜单，为操作人员提供清晰的数据目录，节省操作时间，便于高效作业；中央控制系统设计还具备逻辑格式数据显示功能，可描述短语、数值、单位等数据，对不正常数据报警显示；具有高效数据分离终端，控制特定数据在特定端口运行，只允许一个操作人员或打印机进行处理；具备特殊指令操作功能，响应命令，逻辑显示并进行标识。
3结束语
1.1通过对网络服务软件适当修改实现监控功能
网络服务软件具有修改服务器软件与程序功能。当在其中嵌入特殊信息则具有过滤功能，从而可以对设定信息内容进行监测与过滤。
1.2通过服务器技术实现信息监控与过滤
服务器集群的监控与过滤，属于规则过滤技术。许多网络交换机使用这一技术充当防火墙。当信息流进入proxy后，需要过滤器过滤才能转发；依照服务器集群中的规则要求过滤“非法”信息，将合法信息转发至用户。
1.3通过Sniffer实现路由器报文捕获功能
与前两种监控技术相比，Sniffer信息监控技术最大的优点就是对网络性能不产生任何影响。只需在边界路由器上设置一至多个监听端口，就能捕获所有途经报文。目前许多网络设备支持此类功能，通过端口映射获取交换机上的数据。
2、网络在线文化信息监控平台设计的思路
设计思路从3个层面进行：一是在采用探针技术或sniffer技术，对链路层、途经边界路由器上的所有报文数据进行捕获。二是使用TCP/IP协议软件方式，在网络层实现数据包处理。
（1）对分片报文数据进行IP重组，使其成为完整的IP报文；
（2）对TCP层报文进行数据还原，使其成为传输原始内容数据；
（3）根据应用层协议进行具体还原数据分析。三是对还原数据进行特征关键字匹配过滤。
3、网络在线文化信息监控平台数据采集的结构
数据采集结构有两种：一种是类似防火墙功能的边界路由器与内网间的监控主机，由其检测、拦截所有进出数据包，但此类采集方法容易影响网速、带宽等性能；另一种是Sniffer监听方式，该方式有传统、现代方式两种。传统方式将主机网卡设置成了接收局域网报文的混杂模式，现代方式是对网络原有设置不做任何变动，使用支持探针技术的交换机端口映射技术实施监听，这样对网络带宽无影响，即使在监控主机出现故障不能正常工作时，对网络正常活动也无影响。如图1（网络信息监控系统结构图）所示，系统为支持探针技术的Sniffer监听方式。它采用交换机映射端口转发途经数据包，主机网卡为混杂模式，专门用于接收被转发数据。但由于在高速环境下主机对数据包重组、监测，负载过重，数据丢失率较高。所以在数据处理与信息监测模块设计上，需采用分布式集群结构以达到均衡负载的目的。交换机转发的数据由数据接收机负责接收，接收后转发给集群中各机器进行数据处理与信息监测。这种分布式集群结构与传统结构相比较，具有系统可扩充性等优点，更能满足多协议信息监控的需要。
4、网络在线文化信息监控平台模块功能的实现
网络在线文化信息监控的本质是对网络数据实施监查与对比，实现监控的目的。要使每个数据包都接受监查，就必须将流经数据截留下来，因此，怎样快速、高效地截获数据包是实现系统功能的关键。截获后，还要对数据进行分离，应用还原技术进行比对，只有通过信息监控策略与模式匹配算法，最后才能实现信息有效监控。系统监控功能由以下模块实现。
4.1网络数据捕获的实现
对网络底层信息实施监听，一是利用以太网络系统的广播特性来实现，二是通过设置路由器监听端口来实现，两种方式（方法）分别应用于不同的工作情况。
4.2网络协议分析与实现
进行网络协议分析，先应将符合截获要求的数据截获，并滤掉有关不需要的数据报本机，后应在与其连接源端及目的端均无TCP连接的情况下，实现简化的TCP/IP协议组。这实际上是数据链路层数据帧的问题。因为一个完整的物理层以太帧的组成有4部分：一是头部，是以太网原始MAC地址头；二是IP数据报头；三是TCP/UDP数据报头，四是实际数据。
4.3网络TCP还原的实现
实现TCP还原的方法与IP重组的方法类似，即对接受的数据报进行分析处理，如属同一TCP连接，则要先用同一排序树按数据报的Sequence排序起来，而后遍历这一排序树就能实现TCP还原。实现TCP还原的过程，即是对iptree遍历，对IP数据报文内容进行还原的过程。通过报文分析，从还原结果中可监测到在进行数据捕获时，客户端、服务端之间命令的使用情况。
4.4网络应用层协议的分析
4.4.1HTTP协议的分析设计与实现要对原始数据进行分析，就要浏览一个网页，建立多个连接。为此，选定哪个网页、哪些连接，传送哪些内容，就成了HTTP还原的核心。HTTP的分析设计如下：
（1）端口局部性与单调递增性。从客户端浏览器向Http服务器发出第一个请求指令开始，服务器为后续连接分配的端口号是单调递增的，且具有局部性，端口号相对连续，偶尔有跳跃。
（2）模块原始数据的组织方式。模块原始数据来源于TCP／IP协议模块的还原结果。为表示端口号，数据文件命名体现了源端口号、目的端口号、源IP地址、目的IP地址连接的四元组，这正是一个网页必备的基本信息。
（3）合成网页的处理时间窗口。在合成一个网页时，如遇无效文件存在，在一定时间内要删除以加快处理时间，这样不免形成一个处理时间的窗口。在时间窗口的一定时间内：一要确定哪些连接(传送的内容)可以合成；二要尽量还原网页所需全部资源；三要将还原网页尽快写入数据库管理。
4.4.2Smtp、Pop3协议分析
（1）Smtp协议分析。监听邮件时，需对邮件内容进行分析，当监测到Smtp的“Data”的命令报文时，对其后的数据就要进行捕获，从而获取发送邮件数据，进行数据语法分析、编码部分解码，以致获得整个邮件的相关信息。
（2）Pop3协议分析。在Pop3协议分析时，要重点考虑Retr命令，这是因为Retr命令的出现代表着协议状态阶段进入了数据传送阶段。接下来，对其后数据包分析，就可获得用户完整邮件数据。
5、网络在线文化信息监控服务机制的创新
网络在线文化信息监控平台建设除在系统设计上进行技术创新外，还应通过计算机科学、管理学、政治学、传播学、社会学等多学科交融理论推动服务机制的创新。
（1）以思想政治教育为先导，完善在线文化信息监控与引导工作机制，进一步提高在线文化信息监控服务的科学性和有效性，切实增强网络文化信息的“正能量”的辐射力、吸引力和感染力。首先要不断倡导网民积极传播健康信息，自觉抵制有害信息、网络滥用行为和低俗之风。其次要加强管控措施，发现有害信息及时报告、立即删除或围绕社会关注的热点、焦点问题，主动撰写贴文，吸引网民点击和跟贴，弘扬网络文化正气。再次要建设网络文化信息宣传与评论工作队伍，抢占网络文化信息阵地，针对各种危急情况，第一时间进行正确引导和疏通，最大程度地减少负面效力。
（2）以敏感信息和舆情疏导治理为抓手，建设网络在线文化信息分析与甄别工作机制，准确把握网络信息整体动态，敏锐捕捉倾向性、群体性的信息和舆情危机苗头，提高网络在线文化信息应对服务的及时性和针对性。首先，要加强IP地址管理，建立IP地址分配使用逐级责任制和用户实名信息登记制度，保证所有文化活动的信息能够实现“溯前追查”。其次，通过认真分析敏感和舆情信息产生的原因、发展趋势及对人们思想的影响，准确把握网群动态，敏锐捕捉危机苗头。第三，通过分析与甄别工作，加强对网络文化活动重点部位、重点人员、重点方向、重点领域的关注，提高网民思想政治教育工作的针对性和时效性。
（3）以开发应用网络技术统计工具为支撑，建立网络文化信息收集和反馈工作机制，实现收集工作的即时化、经常化和全面化，进一步提升网络在线文化信息监控服务机制的效能和水平。在创新网络文化信息监控机制过程中，应调查掌握现代网民从事网络文化活动的基本特点，实现信息收集工作的常态化。形成统一协调、反应灵敏、高效畅通的网络文化信息收集反馈机制，尤其在国内外发生重大事件的重要敏感时期，要做到不断线的网络文化信息搜集和管控工作，发现问题，及时应对。
6、结束语
车速传感器可以发出一定占空比的方波信号，设计采用单片机的脉冲模块来捕捉可以用来测量信号的周期。车速采集的程序流程如图2所示。步进电机的转动不但代表汽车的行驶速度，还代表节气门的开度，每转动一定角度就相当于节气门的开度。因此，当输入的实际车速A等于目标车速B时，步进电机将不转动；当输入的实际车速A大于目标车速B时，步进电机会反转，减小节气门开度，从而使实际车速降低至目标车速；当输入的实际车速A小于目标车速B时，步进电机会正转，加大节气门开度，使实际车速升高至目标车速，汽车进入定速巡航控制。
2软件可靠性措施
为了提高软件系统的稳定性和可靠性，采取以下措施：（1）封锁。实际系统中最强的干扰来自自身，如被控的负载电机的通断、状态的变化等，在设计软件时应适当采取措施避开这些干扰。如：当系统要断开或接通大功率负载时应暂停数据采集，等到干扰过去后再继续进行；在适当的地方封锁一些中断源；几个通道互相封锁。这些都是避免或减少干扰的有效方法。（2）程序的失控保护措施。在控制系统中，一般情况下干扰都不会造成计算机系统硬件损坏，但会对软件的运行环境造成不良影响。表现在：数据码和指令码的一些位受到干扰而出现跳变，使程序出现错误，最典型的是程序计数器发生跳变，可能把数据当作指令码。这种程序盲目执行的结果，一方面造成RAM存储器的数据破坏，另一方面可能会进入死循环，使整个系统失效。因此，应采取有效措施避免程序失控。
3Proteus仿真验证
3．1定速巡航控制系统总体仿真电路设计
设计中定速巡航控制系统的主要参数是车速值及节气门开度，因为进行实物测试有设备要求，设备比较复杂，而且测试结果不够直观，所以设计最终结果通过Proteus仿真来实现。仿真电路如图3所示。Proteus软件的元件库中拥有AT89C52单片机、ULN2003驱动芯片、步进电机等元件，可满足设计研究仿真需要。Proteus软件中的车速采集信号可通过改变脉冲而改变车速，电动机的转速可直观地显示出来，还可体现节气门开度的大小。
3．2试验结果与分析
在Proteus仿真平台上分别对4种情况进行仿真，即实际车速A等于目标车速B、实际车速A大于目标车速B、实际车速A小于目标车速B及实际车速大于120km／h、小于40km／h，仿真结果分别如图4～7所示。从图4～7可看出：当输入的实际车速A等于目标车速B时，步进电机不转动；当实际车速A大于目标车速B时，步进电动机反转，节气门开度减小；当实际车速A小于目标车速B时，步进电动机正转，节气门开度加大；当实际车速A超过120km／h、低于40km／h（即脉冲频率低于100Hz、高于999Hz）时，巡航控制系统会自动退出，步进电机不转动。表明所设计的软件能实现简单的巡航控制系统指令，满足预定要求。
4结语
自1985年在德国首先出现家居数字系统基础上，很多国家或地区争先恐后研发各类系统理念方案、产品设备。同时这一现代化生活系统在全球实现了较大范围的实施。1988年，国际电子工业协会提出第一个适用于家居环境的电器设计标准，即“Homeautomationsystemandcommunicationstandards”（家庭总线系统标准，哈佛商学院）。智能家庭系统已经进入中国家庭中，其安全、舒适、高效的生活方式已成为人们的一种追求。2012年，在城市和农村住宅科技产业项目实施计划中，数字建设是中国首批新能源研发项目，此项目在实施的过程中，中央部门大力重视这个项目的实施，在建设部批准建设网络社区，有30000数字家庭在华中地区社区实施。
1.设备不统一
相对独立研发，通过添加一些简单的远程操作功能，称其产品数字家庭系统。一个家庭在多个独立的专有数字系统信息中，多个重叠数字家庭系统用户在功能上往往比较混乱。
2.产品不稳定
国内数字产业在数字家庭方面的发展中，并没有一个统一的相关标准规定，在这样的一个市场环境下，许多中型小型企业独立经营标准，加上市场炒作，不注意用户的实际体验，很多是简单增加在某一性能或功能基础上就投入市场，产品间的联系不强，互不相容，甚至互相干扰，不利于数字家庭系统的修改和扩展，只能给用户带来不好的影响。
二、智能系统在家居设计中的状态
从今天的产品体系看，国内还未树立完整的智能数字理念，市场提供的产品间大都无一定的功能与形式的联系，各类产品都独自研发与更新。部分产品研发程序中过多地在电器的使用初级阶段加入指令命令，没有一个完善的整体处理系统。构架内各类设备与电器产品联系较少，超控性能较低，使用效率不高，同时在核心的远程命令体验上的问题需要改进。从使用者的角度出发，智能数字家庭系统的出现首要功能是把人从烦琐的家庭工作解放出来，更多地来享受生活和工作之余归家的放松；同时能掌握家庭中的每一个信息数据，并分析相应的智能家电设备的智能操作以完成某些任务。此系统应用前景非常广阔，适应不同国家、地区人生活的功能需求；同时更应该注意到不同国家、地区、民族、季节等方面的不同，根据用户的需求量身定做对应的数据库、监控方式、信息源代码，保证信息记录与搜索的必要功能。
（一）智能家居系统的性能需求
1.系统10s从每个传感器节点收集的数据。
2.数据的准确性小数点后1位小数。
3.快速响应用户的请求。
4.问题处置利用图像控制。
5.各类参数信息建立在系统内，便于搜索。
（二）智能数字家庭系统功能层次
不同层的智能家居系统根据用户需求，根据硬件处理能力分配任务。系统划分为两层平台。一级使用嵌入式开发板硬件支持平台，与此同时，选择电脑作为二级处理系统平台。由于嵌入式设备的处理能力和内容容量限制，选择使用这个系统级负责数据收集平台，与一些复杂程度不高的智能家用电器的开启和关闭，发送数据到辅助平台，从个人电脑（PC）接受数据传输任务。所以利用PC机应用一个二级硬件设备、图像安保，目的是为使用者及时处置相关数据，同时处理数据的保存任务。在前期硬件设计过程中多级平台建设必须具有以下原则。
1.透明模拟。利用Java语言研发可供使用的仿真体系，并能够运行至少两个Windows和Linux操作系统上，系统抽象OSGI组件技术和设备的使用服务，以Bundle的形式。仿真平台是面向服务为主的，所以不必关心虚拟设备和服务真实设备。
2.可配置性。SmartHome是一个动态的设备，具有各种不确定因素的各式各样的工作。出现各种类型的检测要求。检测工作中会出现能搭档的数据模式。
3.模拟环节方便性能平台是二维图像版式。SHEmu平台是图形界面视觉显示领域的设备，设备工作状态之间具有互操作性，Xml通过配置文件来记录设备的不同状态，相应的图像资源在GU视图与其中某一个文件相搭配，实现不同视图对应不同设备的关系。
4.数据库统。SHEmu提供数据的分类，数据库的管理通过消息记录和初始信息来实施。
三、智能系统在居住空间中的应用
