計算機在電氣工程中的應(yīng)用及前景

1、大學計算機-計算思維導(dǎo)論翻轉(zhuǎn)課堂答辯報告計算機在本學科的應(yīng)用及前景SEPTEMBER 29, 2016哈爾濱工業(yè)大學目錄1 概述11.1 問題說明11.2 相關(guān)概念11.2.1 CADACAD11.2.2 機智云云存儲智能電網(wǎng)錯誤！未定義書簽。1.2.3 智能家居錯誤！未定義書簽。1.3 本文章節(jié)安排32 具體介紹23 小組成員及任務(wù)分工 164 參考文獻161概述1.1 問題說明信息技術(shù)廣泛地定義為包括計算機、世界范圍高速寬帶計算機網(wǎng)絡(luò)及通訊系 統(tǒng)，以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關(guān)支持技術(shù)的綜合.信息技術(shù) 對電氣工程的發(fā)展具有特別大的支配性影響.信息技術(shù)持續(xù)以指數(shù)速度增長在很 大

2、程度上取決于電氣工程中眾多學科領(lǐng)域的持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新.反過來，信息技術(shù)的進步又為電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng) 新提供了更新更先進的工具基礎(chǔ).電氣工程及其自動化畢業(yè)生具有系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域必需的較寬的技術(shù)基礎(chǔ)理論知識，主要包括電工理論、電子技術(shù)、信息處理、控制理論、計算機軟硬件基本原理與應(yīng)用等方面的知識和能力。我們將介紹三個方面的內(nèi)容：1.電氣工程的發(fā)展趨勢與所遇到的問題2.計算機在電氣工程中的應(yīng)用及在這方面的研究3.計算機在電氣工程中的應(yīng)用前景1.2 相關(guān)概念1.2.1 CAD ACADCAD即計算機輔助設(shè)計(Computer Aided Design ),誕生于二十世紀六十年代，用于圖 形的編輯、放大

3、、縮小、平移、復(fù)制和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。ACAD即AutoCAD是當今最流行的二維繪圖軟件，世界第四大PC軟件公司 Autodesk公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。 AutoCAD有強大的二維繪圖功能，如繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、 尺寸標注等功能，同時具有三維繪圖功能。利用AutoCAD提供的AutoLISP、ADS ARX作為二次開發(fā)的工具， 還可以在許多實際應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)出許多符合實際應(yīng)用的軟 件。目前，Autodesk公司最新發(fā)布的版本是 AutoCAD2008。也是我們電氣工程使用的應(yīng)用 軟件。1.2.2 機智云云儲存智能電網(wǎng)機智云，亞洲最大的智能硬件自助開發(fā)PaaS及物聯(lián)網(wǎng)SaaS云服務(wù)

4、平臺，全球領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)商，全棧式物聯(lián)網(wǎng)平臺服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)者，廣州機智云物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司注冊商標。產(chǎn)品及服務(wù)涵蓋終端管理、連接管理、應(yīng)用支持和業(yè)務(wù)分析等主要功能，為有志于進軍物聯(lián)網(wǎng)的用戶提供智能硬件一站式開發(fā)工具及云端運維服務(wù)，是目前IoT技術(shù)最成熟、云端應(yīng)用功能最完善、全球量產(chǎn)客戶最多、最受IoT開發(fā)者喜愛的量產(chǎn)級別智能硬件開發(fā)及云服務(wù)平臺，被業(yè)界及媒體公認為物聯(lián)網(wǎng)第三方云服務(wù)第一品牌。云存儲(Cloud Storage)是以數(shù)據(jù)存儲和管理為核心功能的云計算系統(tǒng)，它是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)

5、據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)。mw. dq j sw. com. en智能電網(wǎng)(Smart Grid)是把最新的信息化、通訊、計算機控制技術(shù)和原有的輸、配電基 礎(chǔ)設(shè)施高度結(jié)合，形成一個新型電網(wǎng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化。 智能電網(wǎng)可以提高能源效率、 減少對環(huán)境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網(wǎng)的電能損耗。進入新世紀后,美國能源部、電力科學研究院以及歐盟委員會等對未來智能電網(wǎng)的發(fā)展紛紛提出各自的設(shè)想 和框架；國際電工委員會、國際大電網(wǎng)會議組織等國際組織也高度關(guān)注智能電網(wǎng)的發(fā)展情況。 國內(nèi)國家電網(wǎng)公司提出了建設(shè)“堅強智能電網(wǎng)”的電網(wǎng)發(fā)展大戰(zhàn)略。1.2.3 智能家居智能家居(英文：smart

6、 home, home automation )是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動運行。進,排水系統(tǒng)1.3 內(nèi)容章節(jié)安排第一節(jié)介紹電氣工程的發(fā)展過程中遇到的問題第二節(jié)介紹計算機在電氣工程中的應(yīng)用及在這方面的研究第三節(jié)介紹計算機在電氣工程中的應(yīng)用前景2具體介紹2.1 電氣工程的發(fā)展過程中遇到的問題電氣工程自動化水平低的現(xiàn)狀1、系統(tǒng)設(shè)計比較復(fù)雜，沒有根據(jù)具體應(yīng)用對象，有針對性地

7、進行編程設(shè)計，在實際應(yīng) 用中，自動化水平低，沒有真正發(fā)揮電氣工程自動化的重要作用。2、電氣工程自動化系統(tǒng)功能的集成作用很低，信息數(shù)據(jù)在交流上有障礙問題，單一的 功能作用導(dǎo)致電氣工程自動化水平還存在不足。而且在進行電氣自動化技術(shù)的研發(fā)時很容易受到技術(shù)管理人員的主觀影響，不利于電氣工程自動化的發(fā)展。3、電氣工程自動化在發(fā)展的過程中還不是很統(tǒng)一，不同的電力企業(yè)運用的網(wǎng)絡(luò)信息技阻礙了電術(shù)不同，使得信息程序的傳輸接口不同，這樣就會造成資源信息的交流存在障礙, 氣工程自動化的發(fā)展。實施中的效率低方法復(fù)雜由于網(wǎng)絡(luò)布線以及在電氣工程以及自動化方面的軟件設(shè)計上的不足，直接導(dǎo)致了電氣工程及其自動化你能否成功的運行

8、。它的運行依靠的是各種各樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當今網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜， 這會造成一些額外的影響，在加上電氣工程所需的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的截然不同，直接造就了造成了電氣工程及其自動化發(fā)展與建設(shè)中的繁瑣與雜亂，致使施工的過程效率及其地下。這是現(xiàn)階段電氣工程及其自動化發(fā)展不容忽視的問題，也是急需解決的問題。數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩噪姎夤こ套詣踊m然最早應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，但是隨著全球一體化的進行，已經(jīng)悄然的朝著商業(yè)化過渡，這就使數(shù)據(jù)安全性成為了我們最為注意的問題，電氣工程自動化的前期發(fā)展中不注意對數(shù)據(jù)安全性的控制， 同時很多企業(yè)在進行內(nèi)部信息交流是也會因為不同的產(chǎn)品差 異造成數(shù)據(jù)傳輸上的困難，使電氣工程自動化技術(shù)在應(yīng)用的過程

9、中增加成本。2.2 計算機在電氣工程中的應(yīng)用及在這方面的研究2.2.1我們主要介紹三個內(nèi)容，首先是ACADAutoCAD在電氣領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計主要包括：(1)機械及汽車電氣設(shè)計。如零件圖、裝配圖、 電氣原理圖、KE-Jetronic電路圖、發(fā)動機點火裝置電路圖的繪制。(2)變電工程圖設(shè)計。如變電工程圖、電氣主接線圖、變電所斷面圖、高壓開關(guān)柜外觀圖的繪制。(3)輸電工程圖設(shè)計。如架空線路圖、電纜線路工程圖的繪制。(4)電子線路圖的設(shè)計。如數(shù)字電路、模擬電路及電力電子電路的繪制。(5)工廠電氣控制圖的設(shè)計。如工廠低壓系統(tǒng)圖、電動機控制圖、車間接地線路圖、工廠智能系統(tǒng)配線圖的繪制。(6)通信工程圖的設(shè)計

10、。如移動通信系統(tǒng)圖、數(shù)字交換機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、無線尋呼系統(tǒng)圖的繪制。(7)建筑電氣平面圖設(shè)計。如辦公樓配電平面圖、屋頂防雷接地平面圖的繪制等。簡單給大家看看一下電氣制圖* ，耳與 1MLM4 f 中以i出 iM 3MZ«s Mbn 我:*招BW BM奉 $。* K 事AH量 SU t，利”超集! m葉葉叫an 0 in,片中用邛、«t 他 *» zfll 卓申西 10»Bf5usd：_ +H+ 三不二i二 MisJ;-J 平Tf 隼二中中甘Xsn tt a4 0申片uth5婢2Zr-L-1lESBV1-*L-R3-WFJ<Jfl二次冷號械使用CAD進行

11、機械制圖的優(yōu)勢(1)使用簡單，易于上手機械制圖中經(jīng)常需要設(shè)計新零件，而ACAD對其零件的制造有很好白支持和擴充，在 ACAD軟件中，可以根據(jù)模板零件改裝新零件， 可以單獨設(shè)計新零件，對零件模板的修改方便快捷，同時ACAD還能保證零件與零件之間的親密耦合，避免單獨設(shè)計零件導(dǎo)致的裝配錯誤。ACAD帶可以設(shè)計一些復(fù)雜的數(shù)學模型來輔助零件的制作，大大縮減了繪圖者的繪圖時間，提高了繪圖效率。(2)繪圖精度高一般機械制圖要求的精度精確到毫米，手工繪圖誤差較大，ACAD實現(xiàn)了高精度的繪圖標準，這事手工繪圖所無法比擬的，特別是在精度要求較高的燈光照度分析、日影分析等方面具有較大的有時，利用ACAD制圖極大地提

12、高了機械制圖的精確性。(3)成果重復(fù)利用，傳統(tǒng)的手工制圖，項目與項目之間的零件無法復(fù)用，利用 ACAD制圖, 可以建立不同類型的項目中的素材庫，設(shè)計一次零件，可以應(yīng)用到后續(xù)所有使用該零件的項目中，不用重復(fù)開發(fā)。對類似的零件，可以修改復(fù)制成為新的零件，大大提高了工作效率， 同時項目經(jīng)驗可以復(fù)用。2.2.2接著要介紹的是機智云的用途及其與電氣工程的關(guān)系。首先是用途：1 .免費通過機智云后臺的自助接入工具配合GoKit開發(fā)板，30分鐘可以完成一款物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備原型的開發(fā)。讓開發(fā)者快速把想法變成產(chǎn)品。2 .免費通過機智云后臺可視化的設(shè)備功能定義工具，硬件廠商可以自助、快速的實現(xiàn)硬 件產(chǎn)品的云端接入。3 .

13、機智云免費提供物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接、遠程操控、互聯(lián)互通所必需的云端服務(wù)支持。4 .通過機智云后臺完成一款設(shè)備的功能定義之后，后臺自動生成負責底層通信的 SDK應(yīng)用開發(fā)工具包)，開發(fā)者只需完成界面用戶體驗層的開發(fā)，集成SDK后即完成一款智能硬件App開發(fā)。5 .設(shè)備接入機智云后，機智云免費提供了設(shè)備數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和運算處理。6 .通過機智云開放平臺，讓更多的第三方應(yīng)用開發(fā)者為你提供應(yīng)用開發(fā)服務(wù)，同時也供 了智能硬件與第三方智能硬件的互聯(lián)互通條件。接著是與電氣工程的關(guān)系感知層與電氣自動化物聯(lián)網(wǎng)感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標

14、簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。其包含傳感器技術(shù)，RFID技術(shù)，二維碼技術(shù)，藍牙技術(shù)等技術(shù)。而自動化在這一層次上主要承擔的角色是指自動化承擔為物聯(lián)網(wǎng)提供各種技術(shù)支持。因為自動化技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，它和控制論、信息論、系統(tǒng)工程、計算機技術(shù)、電子學、 液壓氣壓技術(shù)、自動控制等都有著十分密切的關(guān)系，這些理論所帶來的技術(shù)方面的支撐能很好的支持物聯(lián)網(wǎng)感知層的建立，能夠提供從事自動控制、自動化、信號與數(shù)據(jù)處理及計算機應(yīng)用等方面的技術(shù)工作。這些都是物聯(lián)網(wǎng)所需要的最基本的技術(shù)支持，沒有這

15、些技術(shù)的支持，物聯(lián)網(wǎng)感知層必定不能夠起到一種類似神經(jīng)”的效果，也就是說物聯(lián)網(wǎng)感知層必須與自動化技術(shù)聯(lián)系起來，只有這樣才能實現(xiàn)感知”。網(wǎng)絡(luò)層與電氣自動化物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立起來的，它與目前主流的移動通信網(wǎng)、國際互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、各類專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)一樣，主要承擔著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。網(wǎng)絡(luò)層主要用于把感知層收集到的信息安全可靠地傳輸?shù)叫畔⑻幚韺?，然后根?jù)不同的應(yīng)用需求進行信息處理實現(xiàn)對客觀世界的有效感知及有效控制。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層將承擔比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)更大的數(shù)據(jù)量和面臨更高的服務(wù)質(zhì)量要求， 所以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)尚不能滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求，這就意味著物聯(lián)網(wǎng)需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行融合和擴展， 利用新技術(shù)以實現(xiàn)更加廣泛和

16、高效的互聯(lián)功能。物聯(lián)網(wǎng)中連接終端感知網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器的橋梁便是各類承載網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)的承載網(wǎng)絡(luò)包括互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)以及無線低速網(wǎng)和無線寬帶網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)形式。而自動化可以在這一部分承擔起信息整合的整合的能力及提供新的網(wǎng)絡(luò)支撐，即將信息實現(xiàn)一種智能化的分配，讓信息能夠被篩選出來， 不再是雜亂無章的，而這種能力的具備是需要自動化的不斷發(fā)展，利用其在自動控制系統(tǒng)及信息論及系統(tǒng)工程等理論知識， 實現(xiàn)信息的完美分配，自動化方面的信息與網(wǎng)絡(luò)方面的知識才是 支撐物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層搭建的好幫手。自動化將在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層搭建中承擔起一個很重要的地 位，因為只有自動化技術(shù)的發(fā)展與完善才能夠為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突破與應(yīng)用帶來一個新的局 面。

17、應(yīng)用層與電氣自動化應(yīng)用層位于物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)中的最頂層，其功能為 處理”，即通過云計算平臺進行信息處理。應(yīng)用層與最低端的感知層一起，是物聯(lián)網(wǎng)的顯著特征和核心所在.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的核心功能圍繞兩個方面：一是 數(shù)據(jù)”，應(yīng)用層需要完成數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)的處理；二是 應(yīng)用”,僅僅管理和處理數(shù)據(jù)還遠遠不夠，必須將這些數(shù)據(jù)與各行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合。而這些聯(lián)絡(luò)體系的構(gòu)建更是與自動化技術(shù)緊密相關(guān)。因為自動化技術(shù)始終提供了物聯(lián)網(wǎng)一個基本的技術(shù)支撐， 有助于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建一種新的體系 一一物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系。 確立了物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，有助它進一步的發(fā)展，自動化不僅僅提供了一種技術(shù)上的支撐，更是為建立一個美好的物聯(lián)網(wǎng)王國而提供一種體系

18、結(jié)構(gòu)的臂膀。自動化幫助物聯(lián)網(wǎng)形成物聯(lián)網(wǎng)的體系，為它提供了極大的便利， 這些都是顯而易見的。2.2.3最后介紹一下模擬電路的設(shè)計制作:電路設(shè)計前奏在進行電路設(shè)計之前，十分重要的一點就是對電路的功能進行規(guī)劃。也就是說，先不去理會電路的復(fù)雜性和電路形式、電子器件的選擇等問題， 而對電路系統(tǒng)所要完成的功能進行一個詳細而清晰的設(shè)計。舉一個例子，在采集聲音信號的過程中，我們只關(guān)心低頻的聲音信 號，而高頻噪聲的存在會影響分析的效果。這時，可以設(shè)計一個低通濾波器。該濾波器所要實現(xiàn)的完整功能如下所示：截止頻率為1.5kHz。增益為20dB。雖然只有簡單的兩點功能，但這卻是著手進行該電路設(shè)計和電路板制作加工的指導(dǎo)

19、思 想。如圖1-2所示，用方框代表了未來將要設(shè)計的電路，而電路的輸入輸出信號是已知的。 這些方框還需要進一步的設(shè)計，所以它現(xiàn)在只是一個“黑匣子”。圖1-2低通濾波器的功能框圖電路設(shè)計電路設(shè)計是一項需要綜合思維能力的工作。對于初學者來說，想迅速成為電路設(shè)計的高手就必須從一個個基本的、簡單的電路入手，對這些電路的原理和電路形式有較好的掌握。 這樣，在復(fù)雜電子系統(tǒng)的電路設(shè)計過程中才會做到有的放矢、游刃有余。目前，電路的種類主要有以下3種：模擬電路。數(shù)字電路。模數(shù)混合電路。模擬電路包括放大器、振蕩器、濾波器、信號運算與處理電路、信號發(fā)生器等；數(shù)字電 路包括邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路

20、、存儲器、可編程邏輯器件、 A/D和A/D器件等。但是，單純使用模擬電路或數(shù)字電路的場合已經(jīng)不多了，比如在單片 機、DSP等系統(tǒng)中，有機地集合了數(shù)字與模擬器件。典型的例子還有電源電路和電子通信 電路，其中由數(shù)字IC和電容、電感、電阻等外圍器件組成的電路解決了越來越多的工程實 際問題。所以，要想成為一名熟練的、 有經(jīng)驗的電路設(shè)計師，需要經(jīng)過長時間的電路知識的積累。如果讀者感覺個人能力有限，可以選擇一塊自己感興趣的領(lǐng)域，比如濾波器或CPLD等的一個方向進行深入而系統(tǒng)的研究，同時兼顧了解其他方面的電路就可以了。一些有經(jīng)驗的老工程師可能對模擬、 數(shù)字電路很熟悉，原因是模擬電路的發(fā)展伴隨著他們的成長；此

21、外，年輕一些的設(shè)計師們可能對單片機控制電路輕車熟路，因為單片機在20世紀80年代后蓬勃發(fā)展；而有一批更年輕的電子設(shè)計師，他們很容易就駕馭DSP系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)，這是因為20世紀90年代后，隨著計算機的普及和編程技術(shù)的發(fā)展，電路的功能被極大地復(fù)雜化和可 控化，年輕一代對以往電路就是硬件的概念已經(jīng)不再滿足，他們希望能在一塊PCB板上隨著人的意志做一些更靈活的事情。從圖1-3所示的電子技術(shù)的發(fā)展史中，不但可以了解各種電路的出現(xiàn)和發(fā)展時期，還可以根據(jù)個人的喜好，選擇研究方向。繪制電路原理圖前面，我們使用Multisim 8把圖1-4所示的低通濾波器進行了仿真，在 Multisim 8中所畫 的就是一幅

22、電路原理圖。而在 Protel 2004中繪制的低通濾波器的電路原理圖如圖1-12所示。圖1-12 Protel 2004中的低通濾波器與Multisim 8中相同的是，Protel 2004中的電路也可以進行仿真。此外，這張繪制好的原理圖可以很方便地生成電路板設(shè)計圖紙。關(guān)于如何在Protel 2004中繪制電路原理圖將在本書稍后部分談到。圖1-13嵌入式系統(tǒng)板PCB的表面一般有3層，從上到下依次是絲印層、阻焊層和銅箔層。(1)絲印層：即絲網(wǎng)印刷層。電路板要能更好地完成電氣連接任務(wù)，除了銅箔層外， 絲印層也是必不可少的。絲印層位于印刷電路板的最上層，記錄著一些標志圖案和文字標號(一般為白色)，

23、如元件的標號、型號、封裝形狀、廠家標志和一些設(shè)計信息。(2)阻焊層：為了使制作的電路板滿足焊接的需要，同時為了保護下一層的銅箔導(dǎo)線,在絲印層下是阻焊層。該層把除了焊盤和過孔(焊盤和過孔的概念稍后會談到)外，將銅箔導(dǎo)線用阻焊劑保護了起來。(3)銅箔層：即信號層或叫布線層。銅箔層完成電路的電氣連接。通常將銅箔的層數(shù) 定義為電路板的層數(shù)， 因此單面板只有一個銅箔層，雙面板上下表面都有銅箔層，而更復(fù)雜的電路板則有多個銅箔層。圖1-14是一個雙面板的示意圖，其中說明了以上3層在PCB中的位置。If層紅焊層圖1-14 PCB結(jié)構(gòu)示意圖總而言之計算機無論是在 CAD制圖，機智云都有著非常重要的應(yīng)用，計算機為

24、電氣工 程的發(fā)展起到了非常強的推動作用。2.3計算機在電氣工程中的應(yīng)用前景依托計算機，電氣工程將有更為廣闊的應(yīng)用前景，謹以智能家居、云倉庫以及本校的門禁系統(tǒng)簡單介紹。2.3.1 智能家居智能家居是在互聯(lián)網(wǎng)影響之下物聯(lián)化的體現(xiàn)。智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備（如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、影音服務(wù)器、 影柜系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、電話遠程控制、 室內(nèi)外遙控、防盜報警、環(huán)境監(jiān)測、暖通控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā)以及可編程定時控制等多種功能和手段。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息 家電、設(shè)備自動化，

25、提供全方位的信息交互功能，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。鼓，排水系統(tǒng)燃氣報警及自動關(guān)閉系統(tǒng)水漫報警系統(tǒng)煙變報警攝像頭門禁控制燈光控制僵事式*1持芾同ariei.j.'t tkEI m j|：.H電視ehaffia?Srni新風系統(tǒng)環(huán)境檢測紅外報警空調(diào)控制-車庫門控制10寸立秒、家庭自動化 （Home Automation ）家庭自動化系指利用微處理電子技術(shù)，來集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)，例如:照明燈、咖啡爐、電腦設(shè)備、保安系統(tǒng)、暖氣及冷氣系統(tǒng)、視訊及音響系統(tǒng)等。家庭自動化 系統(tǒng)主要是以一個中央微處理機（Central Processor Unit , CPU）接收來自相關(guān)電子電器

26、產(chǎn)品（外界環(huán)境因素的變化，如太陽初升或西落等所造成的光線變化等）的訊息后，再以既 定的程序發(fā)送適當?shù)男畔⒔o其它電子電器產(chǎn)品。中央微處理機必須透過許多界面來控制家中的電器產(chǎn)品，這些界面可以是鍵盤， 也可以是觸摸式熒幕、按鈕、電腦、電話機、遙控器等；消費者可發(fā)送信號至中央微處理機，或接收來自中央微處理機的訊號。、家庭網(wǎng)絡(luò)(Home networking )首先大家要把這個家庭網(wǎng)絡(luò)和純粹的家庭局域網(wǎng)”分開來，我們在本書中還會提到家庭局域網(wǎng)/家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)”這一名稱，它是指連接家庭里的PC、各種外設(shè)及與因特網(wǎng)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它只是家庭網(wǎng)絡(luò)的一個組成部份。家庭網(wǎng)絡(luò)是在家庭范圍內(nèi)（可擴展至鄰居，小區(qū)）將PC

27、、家電、安全系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和廣域網(wǎng)相連接的一種新技術(shù)。當前在家庭網(wǎng)絡(luò)所采用的連接技術(shù)可以分為二有線”和無線'兩大類;有線方案主要包括:二雙絞線或同軸電纜連接、二| 電話線連接、電力線連接等；無線方案主要包括：紅外線連接、無線電連接、基于RF技術(shù)的連接和基于PC的無線連接等。、網(wǎng)絡(luò)家電網(wǎng)絡(luò)家電是將普通家用電器利用數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及智能控制技術(shù)設(shè)計改進的新型家電產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)家電可以實現(xiàn)互聯(lián)組成一個家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，同時這個家庭網(wǎng)絡(luò)又可以與外部互聯(lián)網(wǎng)相連接?？梢?，網(wǎng)絡(luò)家電技術(shù)包括兩個層面：首先就是家電之間的互連問題，也就是使不同家電之間能夠互相識別，協(xié)同工作。第二個層面是解決家電網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的

28、通信，使家庭中的家電網(wǎng)絡(luò)真正成為外部網(wǎng)絡(luò)的延伸。四、信息家電（3C或者說IA）信息家電應(yīng)該是一種價格低廉、操作簡便、實用性強、帶有PC主要功能的家電產(chǎn)品。利用電腦、電信和電子技術(shù)與傳統(tǒng)家電（包括白色家電：電冰箱、洗衣機、微波爐等和黑色 家電：電視機、錄像機、音響、 VCD、DVD等）相結(jié)合的創(chuàng)新產(chǎn)品，是為數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更廣泛地深入家庭生活而設(shè)計的新型家用電器，信息家電包括 PC、機頂盒、HPC、DVD、超級VCD、無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備、視頻游戲設(shè)備、WEBTV、INTERNET 電話等等，所有能夠通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)交互信息的家電產(chǎn)品，都可以稱之為信息家電。 音頻、視頻和通信設(shè)備是信息家電的主要組成部分

29、。 另一方面，在傳統(tǒng)家電的基礎(chǔ)上，將信息技術(shù)融入傳統(tǒng)的家電當中， 使其功能更加強大，使用更加簡單、方便和實用，為家庭生活創(chuàng)造更高品質(zhì)的生活環(huán)境。比 如模擬電視發(fā)展成數(shù)字電視，VCD變成DVD ,電冰箱、洗衣機、微波爐等也將會變成數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的信息家電。2.3.2 云倉庫智能電網(wǎng)云存儲系統(tǒng)電網(wǎng)的智能化體現(xiàn)為能夠全面、及時地掌握電網(wǎng)運行的信息， 綜合各自動化功能系統(tǒng)對信息分析的結(jié)果，做出最優(yōu)的反應(yīng)。然而隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，以及數(shù)字化電網(wǎng)、 數(shù)字化變電站等研究應(yīng)用的不斷深入，系統(tǒng)面對的采集點越來越多。一個中等規(guī)模地區(qū)的采集量可以達到 2萬至10萬條記錄，而一個大型地區(qū)未來可能面臨5

30、0萬至100萬條記錄的數(shù)據(jù)采集規(guī)模，一年的數(shù)據(jù)存儲規(guī)模將從目前的GB級擴大到TB級。從當前情況來看，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式無法滿足智能電網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)儲存需求。云存儲技術(shù)的發(fā)展為智能電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的儲存提供了思路。云存儲通過把分布在眾多計 算機中的存儲資源整合在一起，協(xié)同工作，共同對外提供存儲服務(wù)，極大提高了系統(tǒng)存儲能力。其具備可靠性高、數(shù)據(jù)處理量巨大、靈活性好、擴展性強、能夠按需分配以及設(shè)備利用 率高等特點，能夠解決智能電網(wǎng)對海量數(shù)據(jù)的存儲的難題，最大限度地整合系統(tǒng)的存儲能力，減少電網(wǎng)的重復(fù)投資，大幅提高當前系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和存儲能力，為電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心提供更力、穩(wěn)定的技術(shù)支持與服務(wù)保障。將智能電網(wǎng)和云存

31、儲技術(shù)結(jié)合，可以有力地促進“電力云”的發(fā)展，促進智能電網(wǎng)的發(fā)展。訪問層應(yīng)用接層基礎(chǔ)管理層存儲層智能電衰，交互終端，授權(quán)用戶，SCADA,電力信電力系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接入、用戶認證，權(quán)限管理息和支持系統(tǒng)等API 接口.應(yīng)用軟件（如 HBase）. WebService 等數(shù)據(jù)加需 數(shù)據(jù)得份 數(shù)據(jù)容災(zāi)J集群系統(tǒng)容分發(fā).P2P、分布式文件系孽復(fù)數(shù)據(jù)刪除.、 統(tǒng)人數(shù)據(jù)壓縮人存儲虛擬化、存儲集中管理.狀態(tài)監(jiān)控,維護升級存儲設(shè)瞽（NAS. FC、iSCSI等）智能電網(wǎng)云存儲模型在建設(shè)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)過程中，需要建設(shè)多個應(yīng)用系統(tǒng)，如實時采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）高級應(yīng)用系統(tǒng) （PAS電量采集與分析系統(tǒng)（

32、TMR）、地理信息系統(tǒng) （GI S）等，各系統(tǒng)都需要對采集的數(shù)據(jù)進行存儲，相互之間需要有數(shù)據(jù)的共享、交換、應(yīng)用，因此大量數(shù)據(jù)成為實現(xiàn)智能電網(wǎng)的核心。為了解決海量數(shù)據(jù)的存儲和處理、系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和彈性擴容、備份和容災(zāi)等問題，構(gòu)想利用云存儲技術(shù)實現(xiàn)在建設(shè)中的解決方案。在支持系統(tǒng)中利用云存儲技術(shù)可以實現(xiàn)虛擬化整合、鏡像陣列與數(shù)據(jù)遷移 、遠程容災(zāi)及更進一步 的服務(wù)器虛擬化支持，最終實現(xiàn)備份容災(zāi)系統(tǒng)一體化解決方案。云儲存的廣泛應(yīng)用使智能電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)能夠更好地發(fā)揮作用。X 生產(chǎn)中心 容突中心圖3遠程容災(zāi)示意圖2.3.3門禁系統(tǒng)電氣專業(yè)與門禁系統(tǒng)的關(guān)系門禁系統(tǒng)采用89S52單片機作為控制核心，外圍加蜂鳴

33、器控制電路、開門指 示燈電路、電控鎖控制電路以及 8位數(shù)碼管顯示電路等門禁系統(tǒng)主要組成：有CPU復(fù)位電路、電源指示、工作指示、振蕩電路、 蜂鳴器電路、門控鎖電路、出門按鈕、讀卡模塊、顯示模塊等組成。采用射頻卡 完成刷卡進門，按鈕出門功能。其門禁系統(tǒng)的工作原理：當刷卡是，蜂鳴器響一 下，如卡權(quán)限獲得允許，顯示模塊顯示卡號，同時繼電器動作將門鎖打開，指示 燈點亮，延時一段時間后繼電器再次動作將門鎖鎖閉，指示燈熄滅。當按下出門按鈕時，繼電器動作將門鎖打開，指示燈點亮延時一段時間后繼 電器再次動作將門鎖鎖閉，指示燈熄滅。程序中增加了射頻卡權(quán)限判斷，當遇到 合法卡時顯示卡號，門鎖打開，延時 10秒自動關(guān)閉，非法卡不顯示卡號門鎖不 開。本系統(tǒng)設(shè)計簡單、性能優(yōu)良，具有一定的實用性。實際上