時間：2022-12-11 20:28:21
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇智能化論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1.農田灌溉監測系統概述
按照農田灌溉監測系統應具備的農田灌溉用水遠程測控計量、水質監測、水位監測、土壤墑情監測、用電遠程測控計量、農田電力設施在線監測等功能設計了農田灌溉監測智能控制系統———智能井房。隨著信息化及大數據技術的發展，農田灌溉智能化在全國正在逐步發展，我省在2013年全國第五批小型農田水利重點項目建設指導意見中，明確提出在泵首部位安裝智能井房，為今后農田灌溉智能化管理打下了良好基礎。
2.豐南區農業灌溉智能化系統建設
豐南區在2008年開始建設農田灌溉監測系統，2010年9月列入全國第二批小型農田水利重點縣項目區。項目建設之初，豐南區就確立了工程節水與管理節水一體建設的目標，把農業灌溉用水監測納入項目建設之中，與管灌工程建設緊密結合起來，實現了農業灌溉的自動化、智能化管理，由傳統粗放管水農業向現代化精準用水農業轉型，取得了很好的效果。農業灌溉監測系統的建設，監測中心是關鍵，是整個監測系統的中樞。為此，豐南區建立了2個中心，一個在局機關，另一個在唐山海森電子公司（企業自建），兩個監測中心并行，同時監測，數據共享。通過幾年的運用，達到了如下目標：一是建成了全省第一個縣級農業灌溉監測系統。以監測中心為中樞，智能控制柜為監測點，形成了灌溉監測網絡。二是實現了對農業灌溉各種數據的適時監測，利用數據指導農民灌溉。到2012年底，全區共有農田機井8126眼，目前安裝機井智能控制柜2700多套。機井灌溉智能控制柜設施安裝率達到30%以上，初步形成了農用機井灌溉數據信息采集及分析。
3.農業灌溉智能化系統應用效果
及注意事項農田灌溉監測系統的建設，以機井智能控制柜為載體，全面提升用水計量設施。以機井智能控制柜替代傳統井房是建設灌溉監測系統的突破口，智能控制柜與傳統井房相比具有占地少、投資小、快速安裝、使用簡便且安全可靠、計量收費公平、準確、可重復使用等優點。通過實際運用，達到了如下目標：一是工程形象面貌煥然一新。整齊劃一、新穎別致的機井智能控制柜替代了破舊的老式井房，使整個工程的可視性大幅度提升。二是實現了單一用電計量向水電雙控計量的轉型。改變了過去IC卡單一計量電量的方式，使農民可以直觀地看到用水情況，增加農民的節水意識。三是操控方便。經過簡單的培訓，農民可以熟練掌握使用方法。根據灌溉周期及個人時間要求，隨時進行澆地，改變了過去排隊澆地，爭水、搶水的現象。四是提高強制管理手段，實現用水、繳費自動結算，解決長期存在的農業灌溉收費難的問題，也為開征農業水資源費打下了基礎。五是大面積推廣機井智能控制柜，為全面建設灌溉監測系統奠定了物質基礎。農業灌溉智能監測系統的應用，為農業灌溉自動化管理提供了良好的信息平臺，同時，也存在一些問題，一是現在部分務農人員年齡偏大，利用智能手機操作有一定困難，需要技術培訓和指導。二是在防偷仿盜方面需要加強管理。三是全面普及需要投入大量資金，目前，國家沒有針對農業灌溉智能監測系統的專項資金，致使農業灌溉智能監測項目發展緩慢。
4.農業灌溉智能化系統的發展前景
今年，豐南區還將依托小農水重點縣項目，在全區建設智能井房1119座，以便監測項目區實施高效節水灌溉工程用水動態信息，對比工程實施前后灌溉用水情況、用水效率、地下水位變化情況等，利用豐南區現有的農田灌溉監測系統平臺，對現有農田灌溉監測系統中的設備進行升級改造，將投影儀、投影幕布升級為LED大屏，對現狀的操作平臺進行升級改造、增加數據傳輸費用等。為重點縣項目實施后效益分析提供基礎數據；為落實“總量控制，定額管理”提供基礎依據；為灌溉用水計量、實時監控、水費征收、地下水預警等提供基礎保障；為實現河北省地下水壓采提供技術支撐。
作者：董靈芝 肖茂軍 趙軍偉 單位：唐山市豐南區水務局
[關鍵詞]包裝材料人工智能專家系統
智能化包裝是指在一個包裝、一個產品或產品-包裝組合中，有一個集成化元件或一項固有特性，通過此元件或特性把符合特定要求的智能成分賦予產品包裝的功能中，或體現于產品本身的使用中。他具體為：利用新型的包裝材料、結構與形式對商品的質量和流通安全性進行積極干預與保障；利用信息收集、管理、控制與處理技術完成對運輸包裝系統的優化管理等。具體到在包裝行業的應用，主要體現在以下幾方面：
1.智能化包裝材料
智能化包裝材料研發與應用是當今食品包裝發展趨勢，主要采用各種內部指示劑、活性包裝材料等，根據被包裝商品的不同將具有如下功能：
(1)能夠直接提供關于產品的質量、充填氣體、包裝件儲藏條件等信息；(2)能吸收包裝食品釋放的氧氣，防止細菌增長，降低食品變質風險，延長貨架壽命。(3)能通過外包裝顏色的改變，讓顧客知道食品新鮮程度，顯示包裝物是否敗壞。(4)通過時間-溫度指示劑記錄食品在貯存和銷售期間溫度變化的連續過程，預示食品的質量變化情況。（TTI指示劑）(5)通過氣調包裝調節包裝內氣體的環境，以減緩氧化速度，延長貨架壽命。（MAP包裝）(6)通過包裝物中微生物生長過程中產生的新陳代謝產物與某種指示劑反映的情況來直接指示產品中的微生物質量。（新鮮度指示劑）(7)利用可以同加速水果、蔬菜衰老的乙烯發生反應的指示劑（澳大利亞的CSIRO），呈現出顏色變化來指示食品情況。（乙烯指示劑）
可以預見，未來食品用智能包裝會含有更復雜的、遠程可讀的非視覺信息，油墨技術的進步也許能用上更精細的印刷線路。標簽可能會向芯片一樣，電子標簽可以作為時間-溫度、泄露和/或新鮮度指示劑，可能會隨著電子學和生物科技的進步而具有更加智能的作用。
2.智能化包裝技術
智能化包裝技術的發展，經歷了以下幾個階段：
初期的智能化包裝技術主要體現在產品造型加工工藝上。具體形式有顯竊啟包裝（包括薄膜包裝、泡罩與貼體包裝、收縮包裝、全封閉包裝、防盜蓋包裝等）、兒童安全包裝（包括壓扭蓋、掀開蓋、泡罩、迷宮蓋、拉拔蓋等形式），特種工藝；特種包裝結構（如：一次性包裝）。
隨著技術的發展，產品智能化有了進一步提高，從造型加工工藝發展到多種附加工藝，具有標志性進步的就是防偽包裝的出現。目前防偽包裝從技術上集中于以下幾個方面：防偽標識；特種材料工藝；印刷工藝。主要的技術手段有：激光全息圖像；激光防偽包裝材料；隱形標識系統；激光編碼；凹版印刷防偽。第三個階段的智能技術從采用各種工藝過渡到了采用計算機技術手段，使得包裝不再是處于被動消極地位。如：微波爐自動加熱包裝；適應超市功能的帶電子芯片銷售包裝；適應電子商務和現代物流的可跟蹤性包裝。
3.人工智能包裝
人工智能階段的包裝從采用一項或多項智能技術發展到全面提供包裝方案的專家系統階段。專家系統是指一個（或一組）能在某個特定領域內，以人類專家水平去解釋該領域中困難問題的程序集合。它同自然語言理解、機器人學并列為現代人工智能的三大研究方向，這也是目前包裝行業討論和研究最為火熱的課題，主要發展有以下兩個方面：
(1)產品包裝設計方案智能決策系統
系統總體結構包括四個組成部分，如圖。人機接口負責設計、檢索和評價的調度；智能包裝設計方案模塊由防護包裝設計、單元包裝數量確定、外包裝容器設計、包裝標志確定和包裝件試驗檢驗5個字模塊組成，各模塊各司其職并相互協同；典型包裝設計方案智能檢索與評價主要完成針對多個相似包裝設計方案的優選和排序；產品數據管理系統負責包裝設計的有關數據的管理。
(2)各個包裝環節的專家系統
是指在包裝從設計到生產過程中，針對某一環節的專家系統。比如，基于知識庫的緩沖包裝CAD系統就是針對流通環節的緩沖包裝專家系統。每個環節的專家系統組合在一起，就構成整個包裝工業的專家系統，這正是人工智能在包裝行業的未來發展方向。
4.結束語
人工智能一直處于計算機技術的前沿，人工智能研究的理論和發現在很大程度上將決定計算機技術的發展方向。今天，已經有人多人工智能研究的成果進入人們的日常生活。包裝伴隨商品的問世一路走來，它所肩負的功能越來越多。高新技術的浪潮，將包裝推向了更高的發展境界，人工智能與包裝的結合是歷史必然。將來，人工智能技術的發展將會給人們的生活、工作和教育帶來更大的影響，新世紀的包裝業人員應該以敏銳的洞察力抓住這種機遇。
參考文獻：
[1]劉志鵬:產品包裝設計方案智能決策系統的設計與實現[J].包裝工程,2001.02
[2]金國斌:智能化包裝潛力無限.市場動態,2006.08
關鍵詞DSS；智能化；知識獲取
一、引言
隨著Internet和多媒體技術等的飛速發展，制造業也朝著數字化、網絡化、智能化、集成化、柔性化的方向發展，并由此涌現了各種先進制造概念與模式，如敏捷制造、虛擬制造、綠色制造、虛擬樣機、動態聯盟、企業重組等等。它們的共同之處是其整個過程涉及的領域非常廣泛，不僅與設計制造技術有關，也與信息技術、計算機技術、經營管理與決策系統技術、現代管理技術等相融合，是新興的多學科交叉領域。
因此，必須采用跨越式發展的方式，融合信息技術、現代管理技術、計算機技術和制造技術，從系統管理、產品開發設計方法/技術與技術裝備等諸方面采取綜合措施，為了支持現代制造業的整個組織管理決策過程，迫切需要研究和開發新一代的DSS。
本文就是在介紹當前DSS發展概況的基礎上，根據現代制造模式的特點，研究了面向現代制造領域的DSS應具備的功能、結構、協調機制、系統層次與實現方式，最后展望了其發展方向。
二、DSS發展現狀
DSS從其產生以來，其發展已從最初僅通過交互技術輔助管理者對半結構化問題進行管理一直到運算學、決策學及各種AI技術滲透到其中的各種實用DSS出現，其應用涉及到多個領域，并成為信息系統領域內的熱點之一。但是傳統DSS投入應用的成功實例并不多，原因一方面是因為基于傳統DBMS的DSS只能提供輔助決策過程中的數據級支持，而現實決策所需的數據卻往往是分布、異構的；另一方面是實際中大多DSS的應用對決策者有較高的要求，不僅要有專業領域知識也要有較高的DSS構模知識；因此針對不同的社會需求，提出了多種類型的DSS，有智能決策支持系統、分布式決策支持系統、群體決策支持系統、組織決策支持系統、自適應決策支持系統、戰略決策支持系統等等，這些系統的提出與實現，各自適用于不同的場合，都在不同程度上滿足了新的決策形勢的需求。以下將對當前最主要的幾種DSS發展加以概括論述。
2.1分布與群體決策支持系統
分布決策支持系統(DistributedDecisionSupportSystem，DDSS)與群體決策支持系統GroupDecisionSupportSystem，GDSS）均是八十年代來DSS研究與應用的熱門方向，滿足在制造業發展虛擬企業、網絡化制造的需求。其中DDSS是對傳統集中式DSS的擴展，是分布決策、分布系統、分布支持三位一體的結晶。GDSS則是面向群體活動的，它為群體活動提供溝通支持、模型支持及機器誘導的溝通模式3個層次的支持。GDSS與DDSS既有區別又有聯系，前者是對個體決策支持系統的擴展，后者則是相對于集中式DSS而言的，兩者研究的重點和關注的焦點有所不同。GDSS對群體決策的支持既可是集中式決策，又可是分布式決策。但通常情況下，群體決策是在分布環境下實施的，這就決定了GDSS與DDSS有著非同尋常的聯系。GDSS大多采用分布式和分散式結構，系統支持“水平方向”分布式處理，即支持對數據對象的遠距離操作；系統還支持“垂直方向”的分散式處理，即通過在用戶和各應用層之間的接口，來實現各個應用領域的功能。
DDSS與GDSS的這種特性使其在企業動態聯盟、網絡化制造、CSCW、醫療等領域得到了充分的應用。有學者就針對企業動態聯盟開發了一個決策支持系統，該群體決策支持系統采用開放式體系結構，既可以獨立使用，也可以與AVE組織建立輔助工具聯合使用。整個系統可根據具體AVE問題建立不同類型的決策模型與決策知識，并通過決策支持系統通用開發工具定義各類決策功能對象，從而添加進系統，形成針對某類制造企業的部分通用AVE組織管理群體智能決策支持系統。而且系統的決策模型、知識與參考模型庫亦將隨著時間的增加不斷擴充，適合基于Internet的計算機協同工作環境進行群體決策，為建立動態聯盟的動態組織管理全過程提供問題求解與決策支持。
2.2組織決策支持系統ODSS
組織決策支持系統(OrganizationalDecisionSupportSystem，ODSS)是針對目前的多人規模管理決策活動已不可能或不便于用集中方式進行而產生的，它要求在更高的決策層和更復雜的決策環境下得到計算機的支持。對ODSS迄今為止還沒有一個統一的概念，但可通過其規模與其它類型的DSS區別開來，并且在要求上也與其它形式的DSS不同，它支持一個組織中多個不同功能領域和不同層次的決策任務，而非關注于針對一個決策問題的單個決策者或一個決策組。ODSS主要是在分布式環境中，用戶可以通過系統從不同區域獨立、并行對其他用戶進行訪問、交流。
一般說來，ODSS應具有如下特征：1同時涉及公共數據和私有數據，同時涉及公共模型和私有模型；2一個ODSS可以跨越多個組織部門；3注重對決策者的內容支持（即提供分析工具幫助決策者進行問題分析），也注重對決策者的過程支持（即創建決策分析環境，支持決策者完成其決策過程中的各種活動）；4打破功能領域；5打破遞階層次；6有一組支持信息/過程任務的工具包，依賴計算機技術。
ODSS的上述特征使其在制造領域及CSCW領域中的得到了重視與應用。目前面向機械制造領域的ODSS的研究重點在于，根據當前網絡協同設計特性，將Agent技術的分布式智能控制方法與ODSS的分布特性結合起來，利用多智能體系統適于求解功能或地理上分布的復雜問題和問題求解及推理中出現的有爭議的問題特點，來完成異地協同設計與制造的協作策略、知識共享和沖突消解等問題，提高整個ODSS的智能化程度，以適應于當前網絡化、分布式的計算環境。如通過采用Agent封裝、改造和擴展原有決策支持系統的問題部件、數據部件和模型部件，使整個系統具有更高的柔性。
2.3自適應決策支持系統
自適應決策支持系統（AdaptiveDecisionSupportSystem，ADSS）是針對信息時代多變、動態的決策環境而產生的，它將傳統面向靜態、線性和漸變市場環境的DSS擴展為面向動態、非線性和突變的決策環境的支持系統，用戶可根據動態環境的變化按自己的需求自動或半自動地調整系統的結構、功能或接口。對ADSS研究主要從自適應用戶接口設計、自適應模型或領域知識庫的設計、在線幫助系統與DSS的自適應設計四個方面進行，其中問題領域知識庫的建立是ADSS成功與否的關鍵，它使整個系統具有了自學習功能，可以自動獲取或提練決策所需的知識。對此，必須給問題處理模塊配備一種學習方法或在現有DSS模型上再增加一個自學習構件。歸納學習策略是其中最有希望的一種學習方法，可以通過它從大量實例、模擬結果或歷史事例中歸納得到所需知識。此外，神經網絡、基于事例的推理等多種知識獲取方法的采用也將使系統更具適應性。
市場環境變化及產品開發過程是混沌的，因此有學者提出一種支持先進制造模式的基于自組織的決策模式及決策支持系統，系統以協同論和分形理論等自組織理論為基礎，具有自學習、自適應、自身動態重組、適應混沌環境的能力。從而使企業在湍流、混沌的復雜非平衡環境下，適時、快速地設計新產品、重構制造系統，再造經營過程。
2.4基于數據倉庫的DSS
在制造領域中，產品開發需要全面的、大量的信息，包括需求信息、競爭情報、管理信息、產品數據等等，并且很多信息要從分布、異構的海量數據中挖掘而得，傳統的DBMS難以滿足這一需求。因此基于數據倉庫（DataWarehouse，DW）的DSS應運而生。數據倉庫系統作為面向主題的、集成的、在一定周期內保持穩定的、隨時間變化的，用以支持企業或組織決策分析的數據的集合，可將來自各個數據庫的信息進行集成，從事物的歷史和發展的角度來組織和存儲數據，供用戶進行數據分析，并輔助決策支持，為決策者提供有用的決策支持信息與知識。數據倉庫技術不是一種單一的技術或軟件，它融合了數據庫理論、統計學、數據可視化和人工智能技術等多項研究領域，在大量數據中發現有價值的知識，用于決策支持和預測未來。因此基于這一技術的決策支持系統為決策支持系統提供了可取的數據組織方式、為決策人員提供了強有力的支持工具，能有力地推動決策的現代化進程。
基于數據倉庫理論與技術的DSS的研究與開發尚處于起步階段，但已得到了眾多學者的重視，其主要研究課題包括：①DW技術在DSS系統建立中的應用以及基于DW的DSS的結構框架；②采用何種數據挖掘技術或知識發現方法來增強DSS的知識源；③DSS中的DW的數據組織與設計及DW管理系統的設計。總的說來，基于DW的DSS的研究重點是如何利用DW及相關技術來發現知識以及如何向用戶解釋和表達知識，為決策支持提供更有力的數據支持，有效地克服傳統DSS數據管理難與忽視歷史數據等問題。
2.5其它類型的DSS
DSS還有多種其它的形式，但它們均是從某個方面或某個過程出發對傳統DSS進行改進而得到的，較出名的智能決策支持系統（IntelligentDecisionSupportSystem，IDSS），另外還有支持高層決策的戰略決策支持系統（SDSS）、決策支持中心（DSC）、執行信息系統（ExecutiveInformationSystem，EIS）、強調激發決策者靈感與創造力的積極型決策支持系統（ActiveDSS）等等；而從技術方面則注重引入Agent技術或群件、組件技術將各種形式的決策支持系統擴展為面向Intranet/Internet的DSS。
三、進一步研究方向
綜上所述，DSS研究走過二十幾年的歷程，目前正處于蓬勃發展的階段。結合現代制造業與當前DSS的發展概況，筆者認為DSS及其相關領域將結合計算機網絡、AI等領域的新發展，向著以下方向發展：
1）在Inter/Intranet環境下，體系結構朝著分布、分層、并行的三層結構方向發展。為了滿足虛擬企業敏捷度要求并符合合作企業高度自治的特點，系統應具有較強的模型重組能力，并且各個決策單元可以獨立工作，也可在求解過程中動態組合。系統的知識子系統可對整個系統進行協調、管理、控制和沖突消解，整個系統具有良好的可擴充性、可修改性。
2）隨著決策環境的越趨復雜，一方面需進一步提高DSS本身的智能，另一方面人機合作和人人交流將是進行系統開發的重點；并且在一定時期內，重點應將DSS的基于邏輯和符號處理的理性決策能力與人類的直覺決策能力相融合，充分發揮人機各自優勢來解決復雜決策問題；
3）鑒于充足的數據源是DSS有效發揮作用的基礎，各地分布、異構知識源的獲取、表達、管理與應用將成為研究重點。整個系統應支持多種知識表達方法和推理方法，支持結構化數據和非結構化數據共存，將目前基于模型和數據庫的DSS從過去僅將“數據”視為數值轉移到支持建立基本文檔的DSS。需要集成DW、DM與OLAP及其它KDD知識獲取方法，將各類分布、異構的知識源集成起來，為決策者提供各種類型的、有效的數據分析，起到決策支持的作用。
參考文獻
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面臨電器設備的這種發展現狀，我們必須對其進行改革，以使它們能夠適應社會經濟的快速發展。在當今時代，開發具有特色、具有亮點的個性化電器是促進電器市場更好更快的發展的迫切需要。目前我國現階段的電器市場的需求，主要是來自這幾個方面：一是市場的需求，人們對智能化的電氣設備所具有的功能普遍較為向往，需要能夠在智能化產品的支持下完成更加高效的工作；二是技術發展的趨勢，當今我國智能化技術發展水平相比于以往取得了巨大的進步，可以完成許多功能的自主化與智能化，已經具有了良好的技術條件，并且隨著智能化技術的不斷發展，技術水平還將得到更大程度的提升；三是整體的系統發展的趨向，在當今社會發展背景下，智能化產品的開發與使用已經成為了必然，這是電器產品更新換代的新一輪潮流，市場必須適應這種智能化的潮流。在這種環境的影響下，第一代電器產品和第二代電器產品將會慢慢被淘汰掉。
2智能化電器產品的功能以及特性
2.1智能化產品的功能
目前，之所以智能化產品能夠得到人們的青睞并廣泛使用，是因為該產品具有非常非常獨特的功能，可以解決人們日常生活與工作中的多方面需求。比如說智能化產品可以徹底解放人們的精力，讓人們不必再將精力放在產品的工作方面，可以全身心地投入到更重要的工作中。并且，智能化產品還可以讓人們在產品使用過程中具有更高的安全性與效率，提高產品的使用舒適度。
2.2智能化產品的特性
智能化產品具有網絡化、智能化、節能性等特點，而又由這些特點分別對應了不同的功能，首先是網絡化，與網絡相對應的功能是通信功能，我們可以把通信功能簡單的理解為是利用電話和遠程對其進行控制以及報警；第二是智能化，和智能化相對應的分別有溫度、濕度、以及自動攝錄等不同的功能；第三是節能性，與節能性相對應的則是交互式的智能控制，意思也就是通過不同的傳感器，給外界的動態做出相對應的信息。
3智能化電器機械設計
根據不同的實際情況，智能化電器機械設計的目標也是不一樣的，主要是由于不同的實際情況它所涉及的智能化程度的不同而導致的。根據機械設計的智能化的不同程度，我們可以把智能化機械設計目標分為動作級、子任務級和總任務級。總任務級：總任務級可以控制所有的子任務級，我們可以非常形象的把它比作是智能化機械的大腦；子任務級：如果把總任務級比作是智能化機械設計的大腦，那么子任務級就是負責執行總任務級的任務的，可以把它理解為智能化機械中的執行部分，它將自動地帶領所有的子任務級完成各自應完成的工作任務；動作級：動作級是智能化機械控制的最基礎的部分也是最基本的部分，動作級是人為的對其進行控制的過程，在最后完成之后所表現出來的智能化。
4智能化機械的設計方法
4.1系統功能模塊的構建
系統功能模塊是由不同的部分組成的，它包含了知識庫模塊、評價系統模塊和推理機模塊。知識庫管理模塊是用DAO組建程序并和知識庫連接，這樣做的目的主要是為了能使整個電器智能化系統對知識庫進行訪問。知識庫的管理主要是由機構庫管理和傳感庫管理兩部分來組成的，通過對這兩個部分的管理從而實現對整個電器智能化產品信息的管理。推理模塊是為了給用戶提供與其相關聯的參數以及數據，它通過一定的思維規律和知識來對其進行協調和控制。在推理模塊中的機構元推理機設計，是從機構組合、并聯組合、以及串聯組合來對其進行設計的，通過這樣的方式，利用數據庫來尋找其所獲得的機構元；另一個就是傳感器推理機的設計，傳感器推理機的設計主要包含了兩個方面的因素，分別是對傳感器推理機的設計和傳感器推理機的實現。
4.2數據系統的構建
在我們設計一個完整的電器智能化產品的時候，第一步工作就是數據庫的設計以及建立，數據庫是一個系統，是知識定義、數據信息和技術融合起來的一個完整的系統。在建立數據庫的時候，首先要做的就是數據庫模型的建立，數據庫模型質量的好壞、高低對整個電器機械數據庫的控制性能有決定性的作用和重大的影響。數據庫的模型包含了很多不同的類型，其中最主要的類型有層次模型、關系模型、面向對象模型和網狀模型等。
4.3電器產品故障的智能檢測
為了能夠避免或盡量減少電器產品在運作過程中出現的各種各樣的故障，就必須對運作的電器產品故障進行智能檢測，通過這樣的方式，可以有效的減少電器產品運作故障甚至可以避免故障的產生。目前雖然我國的技術還不能完全的進行自我修復，但對于簡單的電器產品故障，還是可以進行自我檢測的，通過這種處理方式，可以在很大的程度上幫助我們去發現問題，解決問題。
4.4電器機械產品工作的智能控制
為了能實現整個機械設備在運作的過程中取得最優質的運作效果，必須對智能化電器機械產品的工作過程進行智能控制。為了能使電器產品在工作時達到最大的工作效率，就必須盡量減少它的空余時間，例如空調的運作，空調的開機時間是完全無效的，我們為了能使它達到最大的工作效率，就必須減少它的開機時間。
4.5電器產品窗臺檢測的智能控制
為了能夠減少或者是避免電器產品在工作過程中出現的一些常見問題，我們必須對電器產品的運作狀態進行有效的檢測，它是一項十分重要的工作，對于我們的智能化電器產品的性能有很大的影響作用。
5實際案例的應用
例如智能空調的使用，它能夠自動感知到人的存在、位置、以及人數的多少，通過機器自身的計算來實現環境和人的最佳適配，支持手機上的APP對空調的控制，除了開機制熱、調整溫度等功能外，系統還可以給用戶反饋用電量、溫濕度、進行自我診斷和調整等。它可以實現：遠程控制開關機、收集消費者的數據、記憶用戶最佳適用溫度等，這就是智能化電器產品。
6結語
關鍵詞：智能住宅智能化功能需求的依據
一、前言
在智能大樓的浪潮漸趨平靜之時，智能住宅小區又撳新潮，形成了住宅的新賣點。智能住宅和小區通過媒體的宣傳，為人們描述了夢幻般的理想新生活。通過計算機通信網絡，人在家中坐，購物，教育，娛樂，醫療，人們聊天交往等等一切生活的需要都能解決，且保證住宅環境舒適，而且節能……。然而，1999年中國首次網絡生存測試的結果，表明了當今中國的現實：我們憧憬的、國外來宣傳的，還并不是我們真正需要的或能得到的；技術上能做到的，在社會上并不就可普遍推廣的，當今的購房者中很多似乎并不對住宅的“智能”給予熱情的響應，他們首先還是考慮價格和住宅是否能提供最基本的生活需要，如：戶型、環境、交通條件、面積等等。有些智智能住宅小區的先行者花了大力氣開發了網上信息服務，不好用，故很少人用。但可喜的是，我們也見到有的小區，堅定不移地終于走出了一條路，E社區正在深入人心，健康發展。這些現象都說明了新技術應用到家庭是不可能一蹴而就的。但是新技術深入家庭是歷史的必然。本文作者希望將自己在從事住宅小區智能化工程的一些思考陳述于后，供同行們參考，更希求得指正。
二、智能住宅、小區是住宅、小區發展的方向
智能建筑是建筑與信息技術結合的產物，這已是眾所周知的事實。智能建筑并非僅指大樓和樓群，它有著更廣的涵義。而智能住宅、小區并不是智能大樓在規模上簡單的縮型，也不是智能大樓的發展在空間上時間上的延伸。
智能住宅、小區在國外歷經了80年代初的住宅電子化、80年代中的住宅自動化到90年代美國的“智慧屋”（WH）、歐洲的“聰明屋”（SH）的住宅智能化這樣三個階段。這三個發展階段，表明了智能住宅與智能大樓的服務對象的不同而形成的不同的發展道路。
住宅電子化表明了采用大量電子技術的家電進入家庭，住宅自動化表明家用電器、通信設備與安保防災等設備在家庭中的功能綜合一體化。住宅智能化表明了信息技術發展的成果進入了住宅，使家庭中的家電、安保防災和各種通信（話音、數據、圖象)設備通過總線技術進行監視、控制和管理。其中，家庭總線技術是住宅智能化技術的核心。美國、歐洲和日本都有了各自的家庭總線標準。日本、新加坡有適用于大型居住區的總線。美國、日本、新加坡都有根據這些標準建立的智能住宅和小區的示范工程。中國住宅的開發基本都是小區的形式，因此，當我們談到小區智能化的時候就隱含了住宅智能化。
中國智能住宅小區的發展與國外有所不同，是藉助于智能建筑的概念和借鑒國外家庭總線技術，趁住宅產業蓬勃發展之機而興起。而今智能住宅小區示范小區遍布全國，用于住宅、小區的智能化的產品開發也遍地開花。
綜觀國內外的智能化的住宅小區，都具有如下共同的功能特征：
1.住宅內部具備綜合了安防、防災措施與生活服務的智能控制器，住宅與小區和社會之間具有高度的信息交互能力。
2.小區內部具備完善的安防措施，全面的公用設施監控管理和信息化的社區服務管理。
3.為小區內住戶提供多媒體的多種信息服務。
一個完整的小區智能化系統如圖1所示。應加以說明的是，小區的不同個性，會對智能系統的功能有所取舍。作者認為，根據小區的實際功能需求而確定其智能化系統才是膽智的規劃、設計。實踐表明，單純追求技術的完備性、先進性的后果，是資源的浪費。
總的來講，住宅小區智能化系統是智能住宅小區的必要條件，即實施了智能化工程的、并能發揮出智能化的效用的住宅小區才是成功的智能小區。務請注意，智能小區是一個特指的名稱而已。
三、智能化功能需求的依據
衣、食、住、行是人們生活的基本條件。住宅是小們最根本的生存空間，是們逗留時間最多的地方，是人類繁衍生息的地方。隨著社會的發展，住宅的功能范圍亦在發展，但我國直到改革開放之前，住宅的功能僅僅是為了居住。今天，信息正成為人們生存活動的一個重要方面，信息技術的發展及進入家庭使住宅、小區能夠具有如圖1所示的功能。但現代人對住宅小區的功能要求是綜合性的，并不僅限于信息技術方面，更何況人們對新技術的接收和應用會有一個過程，這不僅受認識限制，還受到經濟上的以及社會環境條件的限制。我們在實踐中感到，當從事住宅小區智能化系統建設時，一定首先要了解現代人對住宅、小區的功能需求，才能更加適當地認清智能化系統的作用。一個現代化的住宅小區必然地仍是以居住舒適為第一要義，它一般應滿足如下要求：
1.居住性：生活空間分配合理，居住氣氛濃厚，做到公私分離、動靜分離、居寢分離。具體是起居廳、餐廳、廚房集合在一起，形成公共活動區。小區內有適宜的公共活動場所，或在樓上有空中花園以增加鄰里交往，增加居住氣氛。
2.舒適性：它包括平面空間尺度、視野、登高（高層樓的交通）、采光、通風、日照、噪音、內部裝修、溫濕度等等。
3.可持續發展性：從小區來講，小區應與環境共生，保護資源，獲得能源效益。對住宅而言，除對核心部定位外，其余空間作為臥室、餐廳等可以靈活再分隔。它不僅能使居民能參與設計，也為再改造提供了可能。
4.生態環衛性：是條目3的自然性方面的表現，這包括了外環境和內環境。
①使人居住在綠色環境中，天人合一，回歸自然，小區綠色，住宅綠化。
②生活污水和生活垃圾的再處理、再應用，以不破壞自然生態。
③住宅內環境質量：廚衛設備布置緊湊，管線隱蔽，廢油、氣、煙排除暢通，建材的有害物質的防護等等。
5.節能、節地：
實質上是可持續發展的社會性的一面，多層住宅（鼓勵二類高層），合理的體量與圍護結構，可再生能源（風力、太陽能等）和新型材料的應用等。
6.安全性：必須是人與技術措施相結合。
①防盜要求：多層次防范，從邊界防范、區內電視監控到住宅內的防盜。
②突發疾病的呼救。
③災變（火災、風災、地震）的應急措施。
④可燃氣體
泄漏報警。
7.方便性
①交通：住宅或小區所處位置，小區內部道路布局和區域標識。
②各種配套設施：
·小區內部商店、文娛場所等服務設施。·周邊環境的商店、醫院、餐廳、學校等等服務場所。
③通信：電話、電視、計算機通信
從上述7個方面和上節所述我們看到，智能化系統是現代住宅小區不可缺的，但相對住宅小區所需要的功能，智能化系統所能擔當的是有限的。智能化系統是為住宅、小區更加好地發揮效用服務的，是提高居住質量的手段之一，是住宅小區的配套設施。但是，在信息社會的今天，它的重要作用是不可低估的。因此，我們認為高檔次的住宅小區不宜搞低檔次的智能化系統，反之低檔次的住宅小區不宜搞高檔次的智能化系統。
四、住宅小區智能化的智能的涵義
智能的直觀定義是在給特定的環境與目標條件下，正確制定策略并產生行動來實現目標的能力。社會智能的定義：人類群體在實現共同目的過程中分工與協作的能力，正確決策和實施的能力，現今一切人工的智能都是以人的智能為原型的。4.1對照智能的上述定義，我們認為應從更廣闊的概念上來理解小區的智能，即智能小區的智能并不是靠智能化或弱電專業就能實現的。
下面略舉幾例以說明之：
①住宅的舒適與房間的空間和采光有極大的關系。如果房屋的進深與層高之間設有一個恰當的設計，那又怎么會使用者的舒適和工作效率呢？這當然由建筑設計來考慮。
②空調和電采暖器可以在住宅內營造室內舒適的小氣候，但它絕不能代替人對自然通風和陽光的親近和需求。而它們的能耗如不加控制，則會對整個社會經濟可持續發展產生負面影響。有專家統計過，以每戶空調、采暖耗電1－4KW計，則僅長江流域的此項用電約為2億KW，相當于11個三峽電廠的裝機容量。又據專家測算，采用新型建材、新型空調設備以及對住戶加以指導，長江流域年能耗可望降低50％。又有專家研究認為，將生物氣候學原理應用于高層住宅，則可以節省運轉能耗的40％。③住宅熱水器供水系統，常有長的管路且其保溫措施常被忽視，結果往往要等一段時間才有熱水放出。顯然，這既浪費時間，還浪費水和天然氣資源，亦降低了舒適性。
④住宅小區一般都注意到室外人們的交往空間，但往往重視其物質環境，如設置草地、流水等。但，對其心理環境重視不夠，結果命名物質環境利用率低下。如：某住宅小區建設了一塊草地，供居民休憩交往。但，它未經良好布置，并處于四周住宅窗口視線交匯之下，又為了住宅安全，場地圍以鐵絲網。結果，此處幾乎無人。因為身居該場地中的人們感到如被囚禁般的不自在和被人們窺視的恐懼。
上述幾個例子說明，好的住宅不區應是在建筑專業統籌下的相關各專業分工與協作的成果，是全體專業的智能的綜合。光靠智能化系統，是達不到“實現快捷高效的超值服務與管理，提供安全舒適的家居環境”的實際效果的。
我們認為，現在我們所談的智能住宅小區是一個特定涵義的稱謂而已，就象綠色住宅小區、生態住宅小區等稱謂一樣，強調該住宅小區的某種特點。智能住宅小區僅只表明了它上具有現代信息技術設施的住宅小區而已。4.2智能化系統本身若只考慮技術、設備而欠考慮其應用對象，則我們認為其智能是不足的。例如：①在緊急呼救功能的實現上，很多采用一只固定的緊急按鈕，甚至裝在進門處。考慮較周到的是每個房間都裝。但這對于有心臟疾病的老人，或行動不便的人緊急發病，而家中無人時間較長，就不適用。我們認為采用隨身攜帶的無線緊急按鈕為妥。
②為防盜而對窗子進行監控時，常見對每個窗都裝門磁開關或紅外雙鑒探頭。我們認為應該根據樓層和住宅的外觀來考慮盜賊從窗口入侵的可能性以確定裝不裝，在哪個窗裝，還是每個窗口都裝的問題。多裝會增加初投資，增加了誤報次數，增加了工程質量以及以后的維護工作量。例如：一個800戶的小區，每戶平均有四扇窗，每窗一個門磁開關，則需購3200只門磁或雙鑒探頭。又假設每個開關或探頭誤報率為每年一次，那么就幾乎平均每天可能有10次誤報警出現，后果如何則可想可知。這樣的系統該不能說是智能的吧。五、以人為本是建設好住宅小區智能化系統的根本住宅小區的建設尖以人為本，即為住戶服務好。住宅小區智能化系統也須如此，以使住宅小區為住戶服務得更好。
5.1智能化系統是高科技的系統，我們不能因此而使以人為本的目標有所減弱，即必須明確技術為人服務這一準則。也唯如此，技術才有市場。智能小區內千家萬戶，男女老少，各人的職業、文化愛好、習慣不同，各家的經濟情況不同。因此，小區智能化系統服務對象差別很大，比之智能大樓更為復雜。在這眾口難調的情況下，我們必須對小區內住戶作一統計分析和歸類，據此考慮智能化系統的具體功能系統的實施，一般可分成如下三類：
①屬于智能化系統的基本要求、技術條件成熟且性能價格比合適的，列入普遍實施的項目，一般有：防盜報警、緊急求助、消防報警、出入口控制、煤氣防泄、語音通信、有線電視、三表出戶、公共場所監控、邊界防范、巡更。
②技術條件成熟，但費用較貴，操作也較復雜，有相當部分住宅不愿使用的，作為可選項目，一般有：對家電的遠程控制、網上炒股、影視點播（VOD）、國際互聯網上網、一卡通等。
③技術條件復雜或不成熟者，或外界環境尚不完備者，或投資成本太高者，則暫不實施。如：遠程急救診療，這在我國涉及法律責任和社會環境條件目前尚不具備。又如：網上購物、網上教育，國內大多數地區社會大環境尚不具備。又如：集中空調系統，涉及投資太高，冷量分攤計費復雜和住戶的觀念等問題。
根據以上三種情況，智能化系統中心站的實施必須首先滿足住戶基本和可選項目的要求，并考慮今后信息技術的發展和外界大環境的改善，逐步將暫不實施的以及可能出現的新項目予以實施。有些房地產商布了電話線、結構化布線，再加有線電視就號稱是智能小區，顯然是炒賣點而已。有些房地產開發商雖原先考慮智能化的技術較多而忽視了住戶需求而交了學費，而今就能較周到考慮，使住戶享受到信息技術帶來的真實的物超所值的智能化服務，自身也獲得美譽。
5.2我們感到要保證智能化系統規劃、設計、實施以及運行良好，必須要有掌握好智能化系統的人才。智能小區智能化的實施是一個系統集成的過程，在這個集成過程中，各有關的技術、設備、材料最終構成了具體的符合該住宅小區需要的智能化系統，人在集成過程中起著決策者、組織者、管理者、實施者的重大作用。由于建筑智能化系統在我國歷史很短，還缺乏工程經驗，因此，也更缺乏實施智能化工程的人才，在實踐中培養和使用人才就十分重要，不僅要有規劃設計的人才，更重要的是施工組織和管理的人才，具體動手安裝操作的人才以及運行維護的人才。建筑行業向來是勞動密集型的行業，高科技性的工種是弱項；集成商亦是近幾年才出現，他們原多偏重計算機網絡集成，很多是有集成之名，行銷售之實，缺乏施工組織、管理和工程實例協調的實踐，即使有些赫赫有名的外國大分公司亦是名實不符；而許多物業管理公司也是原來的房管局等機構演變而來，他們要維護好、運行好也確實存在困難。凡此種種造成小區智能化系統不能一次成功開通，開通后運行維護糾紛不斷的現象。可喜的是經過這幾年的實踐，已有一批高素質的智能化集成公司崛起。從總體上考慮，由房地產公司或物管公司來運作智能化系統是難度很大的，專業從事社區服務的智能化公司可能是解決智能小區增值運行的一個途徑。
六、不斷地發掘住戶需求是智能化持續發展的保證
我們認為，住戶是推動智能化工程得以實用化和持續發展的決定因素。住戶是服務的對象，沒有他們的需求就沒有智能化系統的立腳之地。我們不應把們看成是消極的推銷對象，而應該引導他們成為智能化工程的積極應用者和管理的參與者。更應看到不斷滿足他們的新的要求，將使智能化系統充分發揮作用，獲得服務增值，從而推動智能化系統向新的高度發展，形成一個良性循環機制。作者的經驗是建易用難，用好更難。這要求我們把“服務”而不是“管理”，更不是其他，放在智能化工作的中心。這樣，智能化才能持續地向前發展。作者的個人經驗，提請注意以下幾個方面：
首先，要有一個很有進取心的技術班子，他們不是消極地智能化系統的維護人員，他們能主動地要不斷跟蹤信息技術的新發展，跟蹤信息技術在相關領域的應用，并將它們應用到小區的網絡信息服務上。
其次，信息服務要有針對性的，以生動的方式展開，從和居民的基本要求、切身利益相關處入手。第三，要有一個良好的健全的物流組織來保證信息服務的實現，使“網上點擊”“E社區”“E生活”給住戶真正帶來方便、實惠，人是不可能生活在“虛擬”中的。
第上，最至關重要的，從小區建設期的領導到小區管理期的領導始終如一地堅信并堅持支持和參與智能化系統的工作。因為唯如此，才能組織協調各有關部門，使虛擬的E社區回歸到現實社區。
使智能化變成為尋常百姓油鹽柴米密不可分的“傻瓜”技術。這是十分艱辛的探索過程，它要求真正想建設智能濾我的領導者、從業者不斷堅定信心，總結經驗，虛心謹慎地探索用戶的需求心理，開展多種形式的活動，引導用戶和服務用戶。例如：西南交大房產公司，他們在1996率先在四川、成都提出智能小區概念。其建設的智能小區一期，做到了光纖到樓，綜合布線到戶，建立了計算機管理中心。然而，上網戶數僅只占住戶總數的5％。智能小區二期，他們堅持每周組織住戶舉辦家庭自動化設備的操作、計算機操作、上網、炒股等講座。在暑假，舉辦少年計算機夏令營，不定期和計算機公司一起舉辦區內展示會等，使得上網的用戶不斷增多，現在達到了20％住戶入網。交大智能小區三期、四期，從城市大環境，從投資效益，從方便住戶和三網合一的趨向，考慮將小區網絡形成改為HFC，大膽取消了綜合布線系統。這是充分考慮了住戶必看電視而不一定要用計算機這種現實。但，若住戶要入網，CABLEMODEM就可，CABLEMODEM以租用戶式擔供，2年后即歸住戶所有，這種用戶有一種認同感，一種自主感。2000年9月開始實驗小區網上購物服務，為住戶集體購買米、油等日用品，并以低于超市價格送貨上門，受到住戶熱烈歡迎。該小區的智能物業服務體系已現端倪，電子商務的良好開端顯示了高技術平民化的魅力和威力。該計算機管理中心已發展成為一個公司，從事濾我智能產品開發，系統設計和集成等業務，做的工程已涉足到沿海。
七、小結
通過對智能樓宇企業、行業的調研，將本課程定位在電氣自動化專業的職業技能課，課程突出技術實用性，著重培養應用技能、專業素養；對智能樓宇職業崗位進行分析，確定本門課程的培養目標；通過典型工作任務的歸納總結以實訓設備為基礎，設定本課程的學習情境，以職業能力培養為目標，進行學習內容的設計。
2課程培養目標的設定
2.1樓宇智能化工程技術專業人才需求分析
樓宇智能化行業是一個集計算機技術、通信技術、自動控制技術等技術于一體的行業，涉及的知識領域十分寬泛，它要求我們培養出來的人才必須是復合型的技能人才，樓宇智能化行業的過程涉及的環節很多，崗位很多，需要打交道的人、機構、事、儀器、設備也很多，它的專業性、技術性、綜合性、還有靈活性都很強，概括起來，一個合格的樓宇智能化人才必須具備廣博的知識，良好的專業技能，較強的溝通協調能力，良好的職業操守。它要求人才的專業素質和綜合素質都必須要高。資料顯示，我國建筑智能化技能型專業人才極其匱乏，尤其缺乏各個層次的智能建筑設計施工建設、運行管理的專業化人才，目前全國此方面的人才缺口達40萬，特別是樓宇智能化系統設備運行維護人才、樓宇智能化工程設計、管理、安裝與調試人才等各層次人才嚴重不足。在樓宇智能化高速發展的今天，這個缺口有可能會進一步擴大。因此，培養出合格的、優秀的樓宇智能化工程技術人員是高職教育刻不容緩的任務。
2.2樓宇智能化工程技術職業崗位分析
通過對智能建筑市場人才需求分析以及往屆畢業生的跟蹤調查可知畢業生的就業范圍與主要就業崗位。畢業生的就業范圍主要有以下幾個范圍：一是智能化系統集成公司，各類建筑施工企業房地產公司、物業管理企業、企事業單位的基建部門、政府機關后勤管理部門。主要從事樓宇智能化系統招投標；規劃設計；現場施工、安裝、調試；后期檢測、維護等技術與管理工作。二是各類設計、施工單位的制圖、讀圖和設計研發的輔助工作。三是從事微電子、電工及自動化等專業相關產品研發和輔助設計工作。畢業生的主要工作崗位有：助理自動化系統（智能建筑）工程師（ASEA）、電氣工長、技術員、概預算員、售后服務工程師、項目經理助理、物業管理員、助理物業管理師等。經過幾年的工作實踐之后，大部分畢業生將成為企業、公司的中堅力量，承擔起弱電項目經理、造價工程師、自動化系統（智能建筑）工程師、建造師、物業管理師等技術或管理崗位責任。
2.3課程培養目標
課程培養目標概括為：具有樓宇自動化技術領域的基本理論知識和基本技能，具有相關樓宇設備監控系統的設計、安裝、調試、維護維修能力，適應相關智能樓宇技術應用、管理第一線需要的高等應用型專業技術人才。包括知識目標、能力目標和素質目標。
3課程設計
3.1課程設計———整體設計
樓宇智能化技術著重講解構建智能樓宇的各種技術知識,通過本課程學習,要求學生掌握樓宇智能化技術的內在關系和設計原理,了解樓宇智能化工程的行業規范和標準,具備應用理論知識分析解決實際問題的能力和工程意識。課程整體設計包括七個項目：智能建筑概論、樓宇自動化控制技術基礎、計算機網絡系統、綜合布線系統、建筑設備自動化系統、安全防范系統和消防報警系統。每個項目包含若干個任務。通過七個項目的學習來實現本門課程的知識目標與能力目標。
3.2課程設計———學習情境設計
根據基于工作過程的課程開發思路，針對工作崗位對知識、能力、素質要求，選取供配電及照明系統、變頻恒壓供水系統、消防報警系統、安防監控系統、綜合布線系統五個學習情境作為本課程的訓練項目內容。對每個學習情境應制定其學習目標、教學實施方案、所需設備對象與使用工具、教學重點、考核與評價標準等內容，采用資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價六步教學法進行課程教學。每個學習情境中工作過程由若干工作任務構成，如“視頻監控系統設備安裝與調試”工作過程由參觀視頻監控系統應用場所、視頻監控系統設備選型及配置到視頻監控系統檢查和評價共7個工作任務構成，學生完成這7個工作任務，即經歷了一次視頻監控系統設備選型、安裝與調試工作過程。
3.3課程設計———學習情境教學實施
采用資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價六步教學法進行課程教學。具體實施以視頻監控設備安裝與調試教學實施過程為例來說明。
①資訊：教師介紹系統組成、功能原理、設備分類與選型依據，各種傳輸方式，系統類型。布置任務，學生分組；教師提出資訊建議，提供獲取資訊的方法和途徑信息。
②決策：聽取學生的決策意見，提出可行性方面質疑，幫助糾正不可行的決策結論。指導學生根據選型依據進行前端設備、傳輸設備和管理控制顯示設備選型。
③計劃：聽取學生的計劃報告，審定實施計劃，關注計劃中的預期成果及未來的自查項目，關注工作進度及重要節點，制定重要節點的進度檢查計劃。
④實施：組織學生領取視頻設備、線材，指導學生在智能樓宇綜合實訓臺上進行設備的安裝、接線與調試操作。對學生聯合調試中出現的問題，組織學生進行討論，并給予指導。同時對學生進行相關職業素質方面的教育。
⑤檢查：對學生安裝的視頻監控系統功能進行檢查與規范驗收。考查學生安裝調試視頻監控系統的能力，做好相應記錄。
⑥評價：學生寫出安裝調試報告；教師按項目技術指標進行評價；對施工記錄表與安裝調試報告進行評價；對學生出勤、學習態度、職業道德、團隊合作進行評價。
1.1無需控制模型
與傳統的控制器相比，智能化控制器有著明顯的優勢，其優勢主要體現在：自動化控制器的緊密系數有了很大程度的提高，在工作時，由于傳統的控制器技術欠佳，一旦面臨著控制對象有著復雜動態方程的情況時，則會出現無法有效掌控控制對象的情況。這對于控制對象模型的設計工作的進行造成嚴重的影響。而在智能化技術中，控制對象模型設計這部分直接被刪除，所以，控制對象模型設計無法評估、不能預測的情況不會出現。
1.2處理不同數據智能化控制器有著較高的一致性
對于輸入的任何數據，智能化控制器都能夠借助相關處理實現準確評估，即使不常應用的數據輸入，評估工作也可以快速進行。由于各個控制器的控制對象的變更性十分強，所以各個控制對象的控制效果也不盡相同。由于控制對象的復雜性和多樣性，控制對象的全面化即便是智能化技術也不能實現，即使智能化技術對于某些控制對象不采取任何行動也能到達理想效果，但面對全體控制對象則無法實現。所以，智能化控制器在今后的科研中需要進一步研究分析存在的不足，根據實際情況針對不同對象進行分析研究，以便能夠真正實現有所突破。
2智能化技術在電氣自動化控制中的具體應用分析
在電氣工程自動化控制中，智能化技術有著以下三個方面的具體應用：第一、在電氣工程維修保養、病因診斷以及保養中如何有效應用智能化技術；第二、如何優化設計電氣設備、電氣系統以及電氣產品；第三、通過何種形式真正實現電氣工程的智能化控制。
2.1電氣工程自動化控制中的病因診斷
診斷電氣工程系統病因時，傳統的人工診斷十分繁瑣復雜，雖然診斷病因的準確率不高，但對相關工作人員的專業技能水平有著嚴格的要求。不少設備問題、數據問題在電氣工程自動化控制中無法完全有效避免，而人工診斷的準確率低下，對于病因處理不夠及時。所以，在電氣工程自動化控制中應用智能化技術不但可以有效保證病因診斷效率，而且還能實現對電氣工程自動化控制的定時檢測診斷，杜絕潛在問題的出現。
2.2優化電氣工程的設計
在設計傳統電氣工程時，需要眾多設計工作人員進行反復的改良和試驗，有時，某些具體的問題沒有被設計工作人員考慮進去，一旦出現復雜問題，則在短時間內也無法有效解決，此外，在這種情況下，設計人員必須要具備高水準的設計業務知識，專業知識需過硬，此外，還要具備在實際工作中合理運用理論知識的能力。而電氣工程自動化控制中智能化技術的應用完全改變了過去的工作狀態，通過互聯網或者其他相關設計軟件，設計人員可以有效設計電氣工程自動化控制。這不但可以大大提高提高電氣工程設計所需數據的精準性，而且也大大豐富了設計樣式，此外，對于一些復雜的問題也能夠有效、及時的解決，確保電氣工程自動化控制的正常進行。
2.3自動化控制整個電氣工程
整個電氣工程控制系統中包含大量的控制環節，所以，電氣工程系統的自動化控制需要智能化技能的有效應用。智能化技術對電氣工程自動化的控制主要是借助專家系統控制、模糊控制、神經網絡控制三種方法。特別是神經網絡控制，神經網絡控制不但有著多層次結構，而且還能進行反向學習算法。在神經網絡控制的子系統中，子系統轉子的速度可以通過對系統參數的判斷和調控得出，另一個子系統可依照此參數判斷和調控定子的速度。憑借其出色的性能，當前在識別模式和處理信號方面神經網絡控制已經得到了廣泛應用。
3結語
關鍵詞：PLC控制系統智能化編程控制器
1概述
1.1引言
隨著我國經濟的不斷發展，社會高度信息化，新的高科技技術不斷應用到各個方面中，使得智能化已成為一種發展的必然趨勢。智能化也往往是從設備自動化系統開始。本文主要針對我們本次的畢業設計《智能化小型中央空調》闡述PLC控制設計與智能化中央空調(冷凍站)系統的關系。
1.2系統及工藝簡介
現介紹如下：我們本次的設計中有兩套中央空調系統，由三臺冷卻水泵、三臺冷凍水泵、一臺冷卻塔風機、兩臺冷水機組等主要設備組成兩套制冷系統（因系統小，冷卻塔功率大，實驗室要求等，本系統較一般兩套制冷系統不同的是兩臺冷水機組卻只選擇一個冷卻塔，經計算核定，這并不影響其效果）其中冷水機組是由設備生產廠成套供應的。根據本次設計的實驗室要求，我們選擇了2*5匹全封閉式壓縮機冷水機組。它一般是根據空氣調節原理及規律等由微處理器自動控制。冷水機組由壓縮機、冷凝器與蒸發器組成。壓縮機把制冷劑壓縮，壓縮后的制冷機進入冷凝器，被冷卻水冷卻后，變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進入蒸發器蒸發吸收熱量，使冷凍水降溫，然后冷凍水進入冷風機盤管吸收空氣中的熱量。如此循環不已，把室內的熱量帶出，達到降低環境溫度的目的。因此，中央空調冷凍系統的工藝控制要求為：
（1）測量冷凍水供回水溫度及流量，從而計算空調實際的冷負荷，根據實際的冷負荷來決定冷水機組的開啟臺數，達到最佳節能狀態。
（2）各設備的程序聯動：啟動：冷卻塔風機——冷卻水泵——冷凍水泵——冷水機組。停止：冷水機組——冷凍水泵——冷卻水泵——冷卻塔風機。當其中一臺冷卻水泵/冷凍水泵出現故障時，備用冷卻水泵/冷凍水泵會自動投入工作。
（3）測量冷凍水系統供回水管的壓差P=P1－P2控制其旁通閥(TV)的開口度，使其維持壓差。
（4）因我們本次設計的實驗室的目的是為給同學們更形象生動的學習理解中央空調系統，所以設計過程中，我們還會考慮到在合適并重要的位置處裝上便于觀察制冷劑或水流情況的窺視鏡。
1.3PLC原理及應用
中央空調冷凍系統的控制有3種控制方式：早期的繼電器控制系統、直接數字式控制器DDC以及PLC(可編程序控制器)控制系統。繼電器控制系統由于故障率高，系統復雜，功耗高等明顯的缺點已逐漸被人們所淘汰，直接數字式控制器DDC雖然在智能化方面有了很大的發展。但由于DDC其本身的抗干擾能力問題和分級分步式結構的局限性而限制了其應用范圍。相反，PLC控制系統以其運行可靠、使用與維護均很方便，抗干擾能力強，適合新型高速網絡結構這些顯著的優點使其逐步得到廣泛的應用。
可編程控制器是計算機家族中的一員。于上個世紀中后葉被發明后，在機床、各種流水線的輸送機械、發電、化工、電子等行業工藝設備的電氣控制方面得到了廣泛的應用，早期的可編程控制器被稱作可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）,即簡稱為PLC。
PLC具有功能強大、使用可靠、維修簡便等許多優點。對于傳統的繼電器電路來說，它難以實現復雜邏輯功能的和數字式控制，而且要實現一定規模的邏輯控制功能不僅設計繁瑣，難以實現升級，并易發故障，維修復雜，現在已被大中型設備的控制系統所拋棄。而PLC正被廣泛的應用并且已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。隨著科學技術不斷的飛躍發展，PLC也不斷得到完善和強大，同時它的功能也大大超過了邏輯控制的范圍，如聯網通信功能和自診斷功能等。因此今天這種裝置被我們稱作可編程控制器，不過我們還是習慣簡稱這種裝置為PLC。
2PLC的體系結構
2.1PLC結構圖
PLC實質上是一種被專用于工業控制的計算機，其硬件結構和微機是基本一致的。如圖2.1.1所示：
圖2.1.1PLC硬件的基本結構
PLC主要是模塊式的，包含CPU模塊、I/O模塊等，PLC一端接傳感器，另一端接執行器，從傳感器得到的數據經PLC讀、運算等處理下達給執行器，執行器動作。PLC相當于繼電器的作用，其好處是可靠性高，自動化程度高、可進行網絡化等。
2.2PLC的選型及設置
為了滿足以上所介紹的空調工藝要求，整個控制系統需要可編程序控制器的輸入、輸出點分別是112點和32點，其中模擬量輸入、輸出為6點和4點。根據PLC的I/O原理使用原則，即留出一定的I/O點以做擴展時使用，以及系統設計中實際所需的I/O點數。選用華光電子工業有限公司的SU－5/B型。主機：SU－5/B；輸入模塊：U－25N、U－01AD；輸出模塊：U－05T、U－01DA。這種機型的I/O點數為256點，有RS－422通訊端口，其編程指令有143條，并配有相應的編程軟件S－62P，不僅可以通過手持編程器對其編程。而且可以通過PC機對其進行編程輸入。該軟件還能在PLC運行時監控其運行狀況。
2.3軟件設計
制冷系統的啟動/停止是用于制冷系統的手動啟動/停止控制。也可以通過溫度設定，依據冷負荷的需要自動開啟制冷系統。每臺設備均設有自動、手動、備用三種運行狀態，自動用于聯鎖集中控制；手動用于調試或檢修；備用狀態用于熱備用。三臺水泵二工一備。其中備用泵循環輪換，提高設備的保養率。各臺設備按工藝要求順序自動啟動/停止時，采用每臺設備啟動后經15s左右延時，再啟動下一臺設備。一是考慮水泵穩定運行有個過程，二是避免數臺電動機同時啟動，沖擊變壓器，影響供電質量。
為提高中央空調系統的經濟性、可靠性及可維護性，需采用控制產品對中央空調系統的各個設備進行控制。早期的中央空調控制器多為就地式專用控制器和DDC控制器，它們具有控制功能簡單、不易聯網及信息集成度不高等缺點。隨著計算機技術、控制技術和網絡技術的發展，現在的中央空調系統都傾向于采用先進、實用、可靠的可編程控制器(PLC)來進行控制。
3PLC控制系統主要功能與特點
3.1PLC控制系統功能說明
如空氣處理機PLC控制原理簡圖所示：
1.當啟動空氣處理機時，PLC發出控制指令。首先開戶回風門和新風門到設定位置，然后啟動送風機，同時通過控制變頻器，從而調節風機的轉速。
2.露點溫度與系統設定值相比較后,用PID方式調節冷水電動閥,控制冷水流量,使送風溫度達到設定值。
3.送風機轉速的快慢是由回風溫度與系統設定值相比較后，用PID方式控制變頻器，從而調節風機的轉速，達到調節回風溫度的目的。
4．當過濾網前后壓差超出設定值時，PLC發出過濾堵塞報警信號。
5．當空氣處理機停止運行后，新風門、回風門和冷水電動閥回復到全關位置，并關停冷水環泵。
上位機監控系統主要完成對工藝參數的檢測、各機組的協調控制以及數據的處理、分析等任務，下位PLC主要完成數據采集、現場設備的控制及連鎖等功能。除此以外，PLC系統還有如下功能：
數據顯示功能
顯示機組的運行參數，包括冷水出口溫度、冷水入口溫度、冷卻水出口溫度、冷卻水入口溫度、蒸汽壓力、蒸汽閥門開度，以及溶液泵、冷劑泵等所有屏蔽泵的運行狀態和各種故障報警的詳細信息。
歷史數據的存儲及檢索功能
對重要的數據進行在線存儲，數據的存儲時間最長為10年。可以通過歷史報表或者歷史趨勢曲線的方式檢索歷史數據。
控制功能
根據設定的參數，并考慮經驗運行數據，PLC應用反饋數據(如室內溫度等)進行PID調節，以保證運行參數滿足系統要求。控制系統有三種運行方式：就地手動、軟手動和自動。就地手動就是通過就地手動操作設備對機組進行控制，軟手動是通過PLC對機組進行手動控制，自動則是根據編好的控制程序自動控制相關設備的啟、停及調節量。采用程序控制方式，杜絕冷劑污染，有效便捷地實現冷水、冷卻水的變頻控制。通過有效合理地開、停控制，達到啟動速度快、停機時間短的目的，即能節省能耗，還能避免結晶，從而提高中央空調系統的安全性和經濟性。
連鎖與保護功能
各機組相關設備的啟、停具有一定的連鎖關系和時間順序，該功能由PLC的連鎖程序完成。同時，為保證機組的可靠運行，對相關參數采取了一定的保護措施，如冷水、冷卻水與機組的連鎖控制、冷卻水系統與冷卻塔的連鎖控制等。
3.2系統特點
靈活性
本控制系統選用可利用公司的小型一體化PLC代替傳統空調主機控制系統中的單片機，較大程度地提高了系統配置及控制的靈活性，能更好地滿足不同用戶的不同需求。同時，明顯縮短了程序開發周期。
高可靠性
PLC控制核心能夠在惡劣的環境中長期可靠、無故障運行，并且易接線、易維護、隔離性好、抗腐蝕能力強，能適應較寬的溫度變化范圍，平均無故障時間間隔(MTBF)大于15年。
強大的功能
現代的PLC的編程語言遵從易學、易懂、易用的標準。除了具備傳統PLC助記符和梯形圖編程功能外，還具有結構化語言和順序功能圖編程功能。PLC提供各種功能模塊，包括各種通訊功能選擇、通訊參數設置，以及可以具體到某年、某月、某日、某個時刻的多種定時器和超長定時器等，方便了各種功能的實現，有利于縮短開發周期和節省程序容量。
優良的開放性
上位軟件Focsoft3.1支持DDE、OPC、ODBC、SQL，并提供豐富的API編程接口，方便接入其它系統。
4控制方法
4.1
對于冷凍水系統，其出水溫度取決于蒸發器的設定值，而回水溫度取決于蒸發器接收的熱量，中央空調冷凍水出水溫度與冷凍水的回水溫度設計最大溫差為：5℃（比如：出水7℃，回水12℃），現采用在蒸發器出水管和回水管上裝有檢測其溫度的變送器、PID溫差調節器和變頻器組成閉環控制系統，通過冷凍水溫差（如：T=5℃）控制，即可使冷凍水泵的轉速相應于熱負載的變化而變化。
冷水機組系統PLC電路控制簡圖
4.2
對于冷凍水系統，由于低溫冷凍水的溫度取決于冷卻塔的工作情況，我們只需控制高溫冷凍水（冷凝器出水）的溫度，即可控制溫差。現采用溫差變送器、PID調節器和變頻器組成閉環控制系統，冷凝器出水的溫度控制在T2（如：37℃），使冷卻水泵的轉速相應于熱負載的變化而變化。
4.3
在管道中取壓力信號采樣和溫差變送器，通過PID調節器進行優化計算，通過PLC控制變頻器，以此控制3臺水泵電機的運行，系統啟動開始工作，當第1臺電機運行至工頻狀態時，如管網壓力不夠，變頻器控制第2臺電機開始工作，若工作到工頻狀態時管網管壓仍不夠時，變頻器自動切換至第3泵使其變頻運行，第1、2臺電機工頻運行，直至管網所需管壓。當外部需求降低，管網管壓提高時，第3臺運行停止，變頻器自動切換至第2泵，使其工作在變頻狀態下若還達不到要求，再切換至第1電機，如此周而復始，始終讓系統工作在最優、最佳、最省的工作狀態。
5系統的設計和應用總結
由于整個實驗室正在逐步籌劃和建設的過程中，許多設計還處于探討之中，眾多功能還未付諸實施。
現在本文就系統改造實現情況作簡單介紹：本文的系統調試應分為兩步，設備電氣控制系統調試和中心網絡系統調試。我們就已完成的設備電氣控制系統設計、調試及使用情況作一下說明：針對實驗室的要求：要求電氣系統運行穩定，感溫精確度高，維護方便壽命長，并能聯網進行管理。除此之外在實際使用中系統的故障報警部分設計還不夠完善，許多功能還未開發。本文經過對設備狀況和同學們對中央空調學習認識的調研，本文認為可采用三菱公司的A系列PLC作為設備的控制系統核心。它不僅具備普通PLC可編程控制器的各種優點，而且能夠利用以太網網絡模塊（B2/B5）組建MELSECNET網絡，最終達到建成先進的分布式控制系統，既實現各種設備之間的聯網，實現遠程控制和管理。
當然系統基本達到了設計的要求，它不僅具備基本邏輯控制功能，還具有聯網通信功能和管理功能等。另外相對與老的控制系統，它工作穩定、故障率低，并能進行系統自動報警，操作及維護十分簡便，維修綜合成本（待機時間等）大大降低。
6結束語
在智能化中央空調冷凍系統中，采用PLC控制系統是切實可行的，中央空調冷凍系統用PLC控制可以有效地保證其工作穩定、可靠，便于維護，且性能價格比高。同時以PLC為核心的高可靠的監控系統實現了對空調主機的控制及兩臺主機之間的協調控制，具有先進、可靠、經濟、靈活等顯著特點。
參考文獻
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2．《制冷空調自動控制》，張子慧等編著，科學出版社1
3.三菱公司，三菱微型可編程控制器編程手冊，2000
4.《可編程控制器原理及應用》，顧戰松、陳鐵年編著，國防工業出版社，1996
關鍵詞：智能化小區；系統規劃；建設要素
隨著信息時代的不斷發展，智能化住宅小區的建設在不斷提高，由早期單一獨立的電視、電話、寬帶、閉路電視監控等系統，已經發展到一個更高的階段。隨著計算機（包括硬件、軟件和網絡等）技術、通信技術和控制技術的突飛猛進，使得各種高新技術產品得以在住宅區中廣泛應用。
國家建設部住宅產業辦公室對于智能化小區提出了一個基本概念：“住宅小區智能化是利用4C（即計算機、通信與網絡、自控和IC卡），通過有效的傳輸網絡，將多元的信息服務與管理、物業管理與安防、住宅智能化集成，為住宅小區的服務與管理提供高技術的智能化手段，以期實現快捷高效的超值服務與管理，提供安全舒適的家居環境”。隨著新產品、新技術、新工藝的不斷躍進，這一基本概念也將會有所變化。
一、智能化住宅小區建設的基本要素
智能化住宅小區的建設，要根據小區建設的整體規劃定位，遵循以下幾點基本要素。
1.1對智能化小區的正確認識
首先，對于智能化住宅小區的建設，建設方要明確什么是智能化小區，它不單單是安裝一個電視插座，一個監控攝像機那么簡單。智能化小區是一個綜合性多技術手段的系統工程，它不僅需要專業技術的應用，還需要其它各個專業的配合，正確的認識對小區的后續運作起著至關重要的作用。
1.2對智能化小區的合理需求定位
智能化住宅小區的建設需要合理的需求定位，要根據小區的項目投資、整體規劃、銷售對象、配套設施建設、周邊環境、后續管理等各個因素來確定小區智能化建設的檔次。需求分析包括用戶使用的需求、小區管理的需求、市場承受能力的需求和未來社會發展的需求等等。如建設方對小區的定位為高檔住宅，在配備了電視電話寬帶等標準的智能化系統外，還應該考慮高端的智能一卡通、智能家居等系統的配備，以提高住宅的檔次。綜合以上因素，我們才能確定下一步設計的實施。
1.3對智能化小區的系統優化設計
智能化小區建設的關鍵，在于系統的整體規劃設計，一個小區是否能真正體現其智能化，全在于此。智能化建設是一個系統工程，它是由各個子系統組成，在各個系統的實施及運行階段，它們是一個整體。在設計當中，要注意各系統的適用性、節能性、可擴展性、經濟性等各方面因素，更要考慮各個系統之間聯系，優化設計，使之達到安全性、舒適性的目的。
1.4對智能化小區的規范化實施
在明確了建設的目的后，將進入真正的實施階段，規范化的實施能夠確保智能化系統工程順利的運行。從系統規劃、建議方案、設計方案到深化設計，而后進行施工、安裝、調試，最終到系統的穩定運行，整個過程都需要其規范化的操作實施。規范化的實施，為投資方、建設方、施工方、使用方提供了保障，使小區智能化建設能夠有條不紊的進行，是小區智能化系統運行的根基。
二、智能化住宅小區的系統規劃
住宅小區智能化系統工程的建設，是以綜合布線為基礎，將各個子系統高效穩定的集成在一起。
2.1安全自動化
2.1.1閉路電視監控系統。小區的閉路電視監控系統包括室內室外兩個部分。室內需要防護的區域可以包括電梯前室、電梯內、通往天臺的通道口、通往地下車庫的通道口、地下停車場等位置；室外需要防護的區域可以包括小區的出入口、小區四周、小區內主要街道和其它隱蔽位置。攝像機采用普通攝像機與紅外攝像機，定點攝像機與動點攝像機相結合的布放方式，可采用全實時錄像，確保小區安全。
2.1.2防盜報警系統。在室內房間安裝雙鑒探測器、報警按鈕、門磁等設備，當有報警發生時，將信號傳至小區控制中心，小區控制中心值班人員可立即趕赴現場進行處理。雙鑒探測器可設置于一些重要房間，報警按鈕設置于隱蔽并方便人員使用的地方。
2.1.3周界防范系統。為了防止不法分子非法進入小區內作案，設計在小區圍墻或柵欄上安裝紅外對射探頭，它可以為小區設置安全的第一到防線，此系統可與閉路電視監控子系統進行聯動。為了管理方便，系統可配置報警管理軟件，含有電子地圖，可直觀顯示報警區域。
2.1.4巡更系統。在小區內設置無線巡更系統，小區值班人員可手持巡更棒，按照一定的路線進行巡邏，然后將巡更記錄上傳到管理機。這是一種人機相結合的防護方式，巡更路線的規劃十分重要。2.1.5智能家居系統。隨著小區智能化的不斷發展，智能家居系統已經在小區中使用，基于可視對講系統為基礎的智能家居系統，已經逐步為人們所接受。通過設備實現對燈光、窗簾、家用電器的現場及遠程控制，它是現代化智能小區建設不可或缺的一部分。
2.1.6門禁系統。在小區的各個出入口、電梯可設置門禁系統，采用一卡通形式，利用一張IC卡使小區內的住戶及物業管理人員方面、快捷、安全的進出通行。
2.1.7煤氣泄漏報警系統。煤氣泄漏報警系統是在廚房、餐廳等位置安裝煤氣泄漏報警器，一旦有煤氣泄漏，即觸發報警；一方面其自動切斷煤氣供應，另一方面通知中心控制室由控制室值班員作處理。
2.1.8消防報警系統。消防報警系統是在房間安裝煙感或溫感探測器，當住戶發生火災時，觸發報警，并將信號傳送到報警中心。
2.2通訊自動化
2.2.1綜合布線系統（語音、數據）。小區的綜合布線系統不僅僅包括了語音、數據的信號傳輸網絡，它還包括了安防系統、一卡通系統、智能家居系統等多個系統的整體傳輸網絡，要考慮系統的結構完整，各設備之間接口規范。它就象人的神經，構成了小區的“神經系統”。
2.2.2有線電視系統。數字有線電視系統是一個從節目采集、節目制作、節目傳輸、一直到用戶端接收機，都要以數字方式處理信號的端到端的系統。全國早已開展了數字電視的建設，對于建設方、設計方來說，應該注意的是傳輸網絡的構架及終端用戶的使用，與新技術相配套。
2.3管理自動化
2.3.1水、電、煤氣的遠程抄表系統。三表的遠程抄表系統日趨成熟，三表輸出的脈沖信息由計數器讀出，儲存于芯片中，再通過網絡傳輸到控制中心，控制中心計算脈沖數量讀出三表讀數，并打印出來。可以與銀行聯通，定期通過銀行系統扣費，從而實現遠程抄表與自動扣費結合。
2.3.2停車場管理系統。系統可采用非接觸式智能卡停車場管理系統，實現對停車場車輛進出、停放、高效有序的管理要求，有效防止車輛丟失、損壞事件的發生。系統采用聯網設計方式，與門禁系統、電梯刷卡等集成到一卡通用。可實現脫機運行、圖像對比、車位顯示、收費、防砸車等功能。
2.3.3供水、供電設備管理系統。系統是通過有關網絡，控制中心可顯示小區內主要設備如水泵、水池水位、電梯、高低壓開關、路燈等的運行狀況，并可通過軟件控制設備，使設備運行于最經濟合理模式中。當設備發生故障時，控制中心發生報警并通知管理人員處理事故。
2.3.4公共信息顯示系統。智能化住宅小區的特點之一就是面積大，在項目的前期規劃中，建設方和設計方可根據園區的情況設置公共信息顯示系統，采用室外LED顯示屏，起到信息、美化環境、提高小區檔次的作用。
2.3.5背景音樂及公共廣播系統。在小區的園區內、地下停車場、電梯前室可設置背景音樂及公共廣播系統，系統對全區或各別分區進行有選擇的廣播，能夠實現音樂播放、宣傳、播放通知、找人及群呼等功能。同時具備消防廣播功能。
摘要：人工智能是在計算機科學、控制論、信息論、心理學、語言學等多種學科相互滲透的基礎發展起來的一門新興邊緣學科，主要研究用用機器（主要是計算機）來模仿和實現人類的智能行為，經過幾十年的發展，人工智能應用在不少領域得到發展，在我們的日常生活和學習當中也有許多地方得到應用本文就符號計算、模式識別、專家系統、機器翻譯等方面的應用作簡單介紹，籍此使讀者對我們身邊的人工智能應用有一個感性的認識。
一、符號計算
計算機最主要的用途之一就是科學計算，科學計算可分為兩類：一類是純數值的計算，例如求函數的值，方程的數值解，比如天氣預報、油藏模擬、航天等領域;另一類是符號計算，又稱代數運算，這是一種智能化的計算，處理的是符號符號可以代表整數、有理數、實數和復數，也可以代表多項式，函數，集合等長期以來，人們一直盼望有一個可以進行符號計算的計算機軟件系統早在50年代末，人們就開始對此研究進入80年代后，隨著計算機的普及和人工智能的發展，相繼出現了多種功能齊全的計算機代數系統軟件，其中Mathematica和Maple是它們的代表，由于它們都是用C語言寫成的，所以可以在絕大多數計算機上使用Mathematica是第一個將符號運算，數值計算和圖形顯示很好地結合在一起的數學軟件，用戶能夠方便地用它進行多種形式的數學處理。
計算機代數系統的優越性主要在于它能夠進行大規模的代數運算通常我們用筆和紙進行代數運算只能處理符號較少的算式，當算式的符號上升到百位數后，手工計算就很困難了，這時用計算機代數系統進行運算就可以做到準確，快捷，有效現在符號計算軟件有一些共同的特點就是在可以進行符號運算、數值計算和圖形顯示等同時，還具有高效的可編程功能在操作界面上一般都支持交互式處理，人們通過鍵盤輸入命令，計算機處理后即顯示結果并且人機界面友好，命令輸入方便靈活，很容易尋求幫助。
盡管計算機代數系統在代替人繁瑣的符號運算上有著無比的優越性，但是，計算機畢竟是機器，它只能執行人們給它的指令，有一定的局限性首先，多數計算機代數系統對計算機硬件有較高的要求，在進行符號運算時，通常需要很大的內存和較長的計算時間，而精確的代數運算以時間和空間為代價的第二個問題是用計算機代數系統進行數值計算，雖然計算精度可以到任意位，但由于計算機代數系統是用軟件本身浮點運算代替硬件算術運算，所以在速度要比用Fortran語言算同樣的問題慢百倍甚至千倍另外，雖然計算機代數系統包含大量的數學知識，但這僅僅是數學中的一小部分，目前仍有許多數學領域未能被計算機代數系統涉及計算機代數系統仍在不斷地發展、完善之中。
二、模式識別
模式識別就是通過計算機用數學技術方法來研究模式的自動處理和判讀這里，我們把環境與客體統稱為“模式”，隨著計算機技術的發展，人類有可能研究復雜的信息處理過程用計算機實現模式（文字、聲音、人物、物體等）的自動識別，是開發智能機器的一個最關鍵的突破口，也為人類認識自身智能提供線索信息處理過程的一個重要形式是生命體對環境及客體的識別對人類來說，特別重要的是對光學信息（通過視覺器官來獲得）和聲學信息（通過聽覺器官來獲得）的識別這是模式識別的兩個重要方面市場上可見到的代表性產品有光學字符識別系統(OpticalCharacterRecognition，OCR)、語音識別系統等計算機識別的顯著特點是速度快、準確性和效率高識別過程與人類的學習過程相似以“漢字識別”為例：首先將漢字圖象進行處理，抽取主要表達特征并將其特征與漢字的代碼存在計算機中就象把老師教我們這個字叫什么、如何寫的知識記憶在大腦中這一過程叫做“訓練”識別過程就是將輸入的漢字圖像經處理后與計算機中所保存的全部漢字進行比較，找出最相近的字作為識別結果，這一過程叫做“匹配”。
語音識別就是讓計算機能聽懂人說的話，一個重要的例子就是七國語言（英、日、意、韓、法、德、中）口語自動翻譯系統其中，中文部分的實驗平臺設立在中國科學院自動化所的模式識別國家重點實驗室，這是口語翻譯研究跨入世界領先水平的標志該系統實現后，人們出國預定旅館、購買機票、在餐館對話和兌換外幣時，只要利用電話網絡和國際互聯網，就可用手機、電話等與“老外”通話。
指紋是人體的一個重要特征，具有唯一性北京大學有關專家對數字圖像的離散幾何性質進行了深入研究，建立了從指紋灰度圖像精確計算紋線局部方向、進而提取指紋特征信息的理論與算法，隨后研究成功了適于民用身份鑒定的全自動指紋鑒定系統，以及適于公安刑事偵破的指紋鑒定系統從而開創了我國指紋自動識別系統應用的先河北大指紋自動識別系統的推出，使我國公安干警從指紋查對的繁重人工處理中解放出來浙江省從1997年開始使用北大指紋自動識別系統，采取省地（市）二級建庫、省地（市）縣三級查詢的方式，形成了獨特的“浙江模式”省公安廳現已建立了100多萬人的指紋庫，是目前國內的第二大庫在100多萬人的指紋庫中，檢索一枚現場指紋僅需4分鐘左右2000年浙江省用指紋自動識別系統直接破案3063起，連帶破案12000多起破案率為全國第一，并遙遙領先于國內其它指紋識別系統，被公安部樹為指紋系統建設應用樣板。
這里介紹一個綜合應用的例子，一汽集團公司與國防科技大學最近合作研制成功“紅旗轎車自主駕駛系統”（即無人駕駛系統），它標志著我國研制高速智能汽車的能力已達到當今世界先進水平汽車自主駕駛技術是集模式識別、智能控制、計算機學和汽車操縱動力學等多門學科于一體的綜合性技術，代表著一個國家控制技術的水平紅旗車自主駕駛系統采用計算機視覺導航方式，并采用仿人控制，實現了對紅旗車的操縱控制首先，攝像機將車前方的道路和車輛行駛情況輸入到圖像處理和圖像識別系統該系統識別出道路狀況、前方車輛的相對距離和相對車速接著，路徑規劃系統根據這些信息規劃出一條合適路徑，即決定如何開車然后，路徑跟蹤系統根據需跟蹤的路徑，結合車輛行駛狀態參數和車輛駕駛動力學約束，形成控制命令，控制方向盤和油門開啟機構產生相應動作，使汽車按照規劃好的路徑前進，即按自主駕駛系統的規劃路徑前進。
三、專家系統
專家系統是一種模擬人類專家解決領域問題的計算機程序系統專家系統內部含有大量的某個領域的專家水平的知識與經驗，能夠運用人類專家的知識和解決問題的方法進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，來解決該領域的復雜問題專家系統是人工智能應用研究最活躍和最廣泛的應用領域之一，涉及到社會各個方面，各種專家系統已遍布各個專業領域，取得很大的成功根據專家系統處理的問題的類型，把專家系統分為解釋型、診斷型、調試型、維修型、教育型、預測型、規劃型、設計型和控制型等10種類型具體應用就很多了，例如血液凝結疾病診斷系統、電話電纜維護專家系統、花布圖案設計和花布印染專家系統等等。
為了實現專家系統，必須要存儲有該專門領域中經過事先總結、分析并按某種模式表示的專家知識(組成知識庫)，以及擁有類似于領域專家解決實際問題的推理機制(構成推理機)系統能對輸入信息進行處理，并運用知識進行推理，做出決策和判斷，其解決問題的水平達到或接近專家的水平，因此能起到專家或專家助手的作用。
開發專家系統的關鍵是表示和運用專家知識，即來自領域專家的己被證明對解決有關領域內的典型問題有用的事實和過程目前，專家系統主要采用基于規則的知識表示和推理技術由于領域的知識更多是不精確或不確定的，因此，不確定的知識表示與知識推理是專家系統開發與研究的重要課題此外，專家系統開發工具的研制發展也很迅速，這對擴大專家系統的應用范圍，加快專家系統的開發過程，將起到積極地促進作用隨著計算機科學技術整體水平的提高，分布式專家系統、協同式專家系統等新一代專家系統的研究也發展很快在新一代專家系統中，不但采用基于規則的推理方法，而且采用了諸如人工神經網絡的方法與技術。
四、機器翻譯
機器翻譯是利用計算機把一種自然語言轉變成另一種自然語言的過程，用以完成這一過程的軟件系統叫做機器翻譯系統幾十年來，國內外許多專家、學者為機器翻譯的研究付出了大量的心血和汗水雖然至今還沒有一個實用、全面、高質量的自動翻譯系統出現，不過也取得了很大的進展，特別是作為人們的輔助翻譯工具，機器翻譯已經得到大多數人的認可目前，國內的機器翻譯軟件不下百種，根據這些軟件的翻譯特點，大致可以分為三大類：詞典翻譯類、漢化翻譯類和專業翻譯類詞典類翻譯軟件代表是“金山詞霸”了，堪稱是多快好省的電子詞典，它可以迅速查詢英文單詞或詞組的詞義，并提供單詞的發音，為用戶了解單詞或詞組含義提供了極大的便利漢化翻譯軟件的典型代表是“東方快車2000”，它首先提出了“智能漢化”的概念，使翻譯軟件的輔助翻譯作用更加明顯以“譯星”、“雅信譯霸”為代表的專業翻譯系統，是面對專業或行業用戶的翻譯軟件，但其專業翻譯的質量與人們的實用性還有不少差距，有人評價說“滿篇英文難不住，滿篇中文看不懂”，該說法雖然比較極端，但機譯譯文的質量確實卻一直是個老大難問題這里，我們不妨對現有的機譯和人譯過程作一比較，從中可以看出一些原因：
機器翻譯：
1.一句一句處理，上下文缺乏聯系；
2.對源語言的分析只是求解句法關系，完全不是意義上的理解；
3.缺乏領域知識，從計算機到醫學，從化工到法律都通用，就換專業詞典；
4.譯文轉換是基于源語言的句法結構的，受源語言的句法結構的束縛；
5.翻譯只是句法結構的和詞匯的機械對應
人工翻譯：
1.一般會先通讀全文，會前后照應；
2.對源語言是求得意義上的理解；
3.只有專業翻譯人員，而沒有萬能翻譯人員；
4.譯文是基于他對源語言的理解，不受源語言的句法結構的束縛；
5.翻譯是一個再創造的過程
在目前的情況下，計算機輔助翻譯應該是一個比較好的實際選擇事實上，在很多領域中，計算機輔助人類工作的方式已經得到了廣泛的應用，例如CAD軟件如果計算機輔助技術用于語言的翻譯研究，應該同樣可以起到很大的輔助作用，這就是所謂的“計算機輔助翻譯”它集機器記憶式翻譯、語法分析式翻譯和人際交互式翻譯為一體，把翻譯過程中機械、重復、瑣碎的工作交給計算機來完成這樣，翻譯者只需將精力集中在創造性的思考上，有利于工作效率的提高。
機器翻譯研究歸根結底是一個知識處理問題，它涉及到有關語言內的知識、語言間的知識、以及語言外的世界知識，其中包括常識和相關領域的專門知識隨著因特網的普及與發展，機器翻譯的應用前景十分廣闊作為人類探索自己智能和操作知識的機制的窗口，機器翻譯的研究與應用將更加誘人國際上有關專家分析認為機器翻譯要想達到類似人工翻譯一樣的流暢程度，至少還要經歷15年時間的持續研究，但在人類對語言研究還沒有清楚“人腦是如何進行語言的模糊識別和判斷”的情況下，機器翻譯要想達到100%的準確率是不可能的。
五、人工智能思想的應用：在家里尋找外星人
人工智能的基本思想已經在許多領域中得到了應用，“在家里尋找外星人”（SETI@home）項目就是利用人工智能的神經網絡和網格計算思想的一個成功案例SETI@home是SearchforExtraTerrestrialIntelligenceatHome的縮寫，意為：在家里尋找外星文明該項目由美國行星學會和美國加州大學伯克利分校于1999年5月17日開始啟動，它利用特定的PC機屏幕保護程序，來調用全球上網的個人計算機的閑置能力，分析世界上最大的射電望遠鏡獲得的數據，幫助科學家探索外星生物其計算模式的實質就是網格計算：
SETI@home項目的大致流程是這樣的：
1.政府或者研究部門將一項需要巨大運算量的任務以程序和數據的形式提交給服務器
2.服務器將數據和程序代碼分成更小的部分，也稱“子任務”
3.在志愿者的PC機上安裝一種特殊的客戶程序（事實上是一個屏幕保護程序），它能自動同服務器聯絡，自動下載和處理子任務
4.子任務處理完后的結果被送回服務器然后，客戶程序下載新的子任務，繼續處理
5.一旦所有的子任務處理完畢，服務器就將各種結果匯總，生成最后的報告，并把最終結果發回提交人
本文作者：張鑒 單位：黃岡職業技術學院
電子轉速表具有在振動、潮濕以及高低溫等惡劣環境下工作的優點，并依賴其較高靈敏度及精度的特點來實現自動報警功能，所以應用的范圍較為廣泛。在現代汽車電子技術的發展下，大多數轉速表開始采用液晶顯示、真空熒光顯示來以圖形顯示發動機的速度，與此同時，電子轉速表還實現了用點火系的脈沖信號來測量發動機的轉速的功能，即用微機中測出的每個脈沖的平均周期來計算發動機的轉速。
在現代汽車電子技術的條件下，數字溫度計可用于對控制汽車發動機冷卻水的溫度進行更為精確的測量，還有探測氣缸內主要軸承的溫度及其燃燒的溫度變化。數字溫度計由放大A/D轉換、溫度傳感器、顯示裝置以及譯碼器等部分構成，其工作原理是將傳感器所產生的連續性的電量變成具有一定函數關系的電信號，再經過A/D轉換將溫度傳感器模擬的電信號轉換為相對應的斷續量，接著譯碼器對其進行數字的編碼，從而將測量的最后結果通過顯示裝置顯示出來。
現代汽車電子技術在目前已步入了優化人—汽車—環境的階段，并且已在微型化的方向取得了進一步的發展。由于人們對汽車性能方面的要求越來越高，電控產品的使用使得汽車的系統構造愈加復雜，智能儀表系統的出現則是對這一要求的功能實現。智能儀表系統包括組合儀表、彩色液晶屏及控制器三個方面，主要用于實時顯示汽車運行的整體工況以及各個控制模塊的故障狀況，儀表控制權所接受的信息來源于總線和直通線，其主要向液晶顯示屏和組合儀表反饋相應的信息，保證駕駛員或者檢測員能夠及時地了解車況并做出實時反應。由于汽車電子技術在智能儀表中的運用尚且處于起步階段，而其推動力又不可忽視，所以現代汽車電子技術今后在儀表或是其他裝置上的改良與發展仍需更進一步的研究。
此外，在汽車儀表的基礎上，現代電子技術在汽車其他裝置的領域上也有相應的發展。例如，對于傳感器技術與單片機技術而言，由于現代車輛的信息與日俱增和車輛電控系統的日漸多樣化，對其的控制與傳輸則需要升級電子化的系統并增加使用微處理器的頻率，從而需要依靠現代電子技術使其處理器的性能和穩定性得到改進。其次，作為汽車智能化的主要技術之一，自動駕駛儀也依賴于現代汽車電子技術的實現，隨其發展智能交通系統有望能夠具有提供最短最便捷的行駛路線的目標資料的功能，在衛星導航系統以及電子地圖的有效性及精確性等方面也是現代汽車電子技術未來發展趨勢的體現。再者，構造汽車車載電子網絡系統需要以分布式的控制系統作為基礎，從而再依靠電子技術對其進行進一步的改良，對實現處理機獨立運行并保證通信控制器生成車況顯示的準確性則更對現代汽車電子技術提出更高的要求。
對于目前中國的相關產業而言，縱觀汽車業十年來的成就離不開對現代電子技術的應用以及突破，雖說汽車電子技術方面的研究尚且處于起步階段，可是它對汽車行業未來的發展具有強大的推動力以及不可忽視的潛能，并且它在汽車儀表中的運用更是愈發先進實用，電子技術儼然成了當代汽車工業發展的重要源泉之一。我國的汽車工業自入世以來一直面臨著沖擊，其能否在未來全球化的汽車行業中贏得競爭能力取決于在現代汽車電子技術上能否占領制高點，這需要行業相關研究者更加深入地探討與研究。
關鍵詞：IEEE802.15.4IEEE1451智能傳感器網絡
近年來，隨著計算機技術、網絡技術與無線通信技術的高速發展和廣泛應用，人們開始將無線網絡技術與傳感器技術相結合，提供了無線網絡化傳感器的概念。它不僅可以應用于Internet接入互連，還適用于有線接入方式所不能勝任的場合，以提供優質的數據傳輸服務。例如，在工廠巨大的設備間、低速長距離的通信要求和危險的工業環境。
2000年12月IEEE成立了IEEE802.15.4工作組，致力于定義一種從廉價的固定、便攜或移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術。產品的方便靈活、易于連接、實用可靠及可繼續延續是市場的驅動力。一般認為短距離的無線低功率通信技術最適合傳感器網絡使用，傳感器網絡是802.15.4標準的主要布場對象。將傳感器與802.15.4設備組合，進行數據收集、處理和分析，即可決定是否需要或何時需要用戶操作。滿足802.15.4標準的無線發射/接收機及網絡被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell這些國際通信與工業控制界巨頭們極力推崇。目前，IEEE1451工作組已考慮在其基礎上實現無線智能傳感器網絡WSN（WirelessSensorNetworks）。本文探討了基于IEEE802.15.4標準的無線智能傳感器網絡的實現。
1基于IEEE802.15.4標準的智能傳感器模型
1.1IEEE1451智能傳感器模型
智能傳感器建立了一個標準化的傳感器網絡協議。它規定了傳感器模塊的電子數據表單，也定義了訪問數據表單、讀取傳感器數據、設置參數的數字接口。IEEE1451的目的就是提供一個工業標準接口，有效地連接傳感器和微控制器，并把傳感器接入網絡。
IEEE1451模型主要由智能傳感器接口模塊STIM（SmartTransducerInterfaceModule）和網絡應用處理器NCAP（NetworkCapableApplicationPorcessor）組成，中間通過傳感器獨立接口TII相連接。NCAP模塊用來運行網絡協議堆和應用硬件，與網絡互聯；STIM模塊為智能變送器接口模塊，其中包括變送器電子數據表單TEDS（TransducerElectronicDataSheet），一個STIM可以連接太量不同的傳感器或執行器，在正常使用過程中傳感器和STIM是不可分開的。變送器獨立接TII（TransducerIndependenceInterface）主要定義二者之間點點連線、同步時鐘的矩距離接口，使制造商可以把一個傳感器應用到多種商網絡中。另外，IEEE1451標準通過TEDS，使傳感器模型具有即插即用的兼容性。原始數據轉換為國際標準單位。其結構如圖1所示。
智能傳感器接口模塊是圍繞傳感元件建立起來的，包括傳感器TEDS、控制、狀態寄存器、中斷屏蔽、尋址、功能譯碼邏輯、觸發、觸發應答功能，這些都是用于傳感器獨立接口的數字接口。傳感器獨立接口包括數據傳輸、時鐘、觸發、應答線。接口是串行接口，由兩根串行數據輸入輸出組成。智能傳感器接口模塊通過傳感器獨立接口上電，這就意味著STIM可被熱掃描，而不用釋放對網絡中其他傳感器的操作。
智能傳感器模型包括自身帶有的內部消息：制造商、數據代碼、序列號、使用的極限、未定量以及校準系數等。當電源加上STIM時，這些數據可以提供給NCAP及系統的其它部分。當NCAP讀入STIM中TEDS數據時，NCAP可以知道這個STIM的通信速度、通道數及每個通道上變送器的數據格式（12位還是16位），并且知道所測量對象的物理單位，知道怎樣將所得到的原始數據轉換為國際標準單位。
在與STIM通信的過程中，NCAP一直是主機，通信速率由NCAP設定，這會影響STIM中的采樣速率，但是避免了釋放數據以及對存儲器的巨大需求。當STIM連接到NCAP時，NCAP從TEDS讀取有關STIM的信息之后，讀取STIM采樣的數據。
1.2IEEE1451智能傳感器標準與802.15.4標準的融合
IEEE802.15.4滿足國際標準組織（ISO）開放系統互連（OSI）參考模式。它定義了單一的MAC層和多樣的物理層。關于IEEE802.15.4標準詳細的內容請參閱文獻[7]。
為了有效地實現無線智能傳感器，筆者考慮結合IEEE1451標準和802.15.4標準進行設計，需要對現有的1451智能傳感器模型開出改進的。
方案之一是無線STIM（智能傳感器接口模型）：STIM與NCAP之間不再是TII接口（傳感器獨立接口），而是通過IEEE802.15.4無線（收發模塊）傳輸信息。傳感器或執行器的信息由STIM通過無線網絡傳遞到NCAP終端，進而與有線網絡相連。另外，還可以在NCAP與網絡間的接口替換為無線接口。
方案之二是無線的NCAP終端：STIM與NCAP之間通過TII接口相連，無線網絡的收發模塊置于NCAP上，另一無線收發模塊與無線網絡相連，從而與有線網絡通信。在此方案中，NCAP作為一個傳感器網絡終端。如圖2所示。
因為功耗的原因，無線通信模塊不直接包含在STIM中，而是將NCAP和STIM集成在一個芯片或模塊中。在這種情況下，NCAP和STIM之間的TII接口可以大大簡化。
2無線智能傳感器網絡的實現
2.1無線智能傳感器
本設計的實現機理是IEEE802.15.4傳輸模塊代替傳統的串行通信模塊，將采集的數據以無線方式發送出去[7]。
本文利用IEEE802.15.4物理協議，構造一個無NCAP的無線智能網絡傳感器系統，但并不是沒有NCAP，只是這里采PC機完成NCAP的功能，即這里的NCAP是虛擬的，是由PC構成的；以現場傳感器結合單片機（如8051）或DSP（數字信號處理器）構成STIM模塊，再以802.15.4接口作為TII接口與虛擬的NCAP相連接。系統總體結構參見圖3。
傳感器節點模塊主要是由場的STIM模塊組成，STIM主要由電子數據表單（TEDS）、傳感器接口、現場傳感器、功能模塊、TII接口以及STIM的核心控制模塊等組成。這里以微處理器（如單片機89C51）作為STIM模塊的核心控制器，以IEEE802.15.4構成網絡接口即TII接口，以程序存儲器ROM存儲功能程序模塊，以可編程的EEPROM作為電子數據表單存儲單元，單片機與現場傳感器連接的I/O口作為傳感器/執行器接口。
系統以PC作為虛擬的NCAP模塊，網絡環境是總線網絡環境，數字接口TII是IEEE802.15.4總線接口，STIM模塊以無線的方式直接與NCAP連接。數據發送時，現場傳感器將采集的數據經過信號調理電路與信號處理電路處理后，通過無線接口即可發送到有線網絡上；數據接收時，當NCAP控制器檢測總線上的數據并接收后，選通相應的STIM通道，發送到現場傳感器的節點，實現對現場節點數據采集參數的修改及動作的控制。STIM及NCAP的底層（物理層和數據鏈路層）均由802.15.4物理層和數據鏈路層組成的。1451接口協議負責應用層與底層之間的數據處理及轉換。
2.2無線智能傳感器網絡結構
無線傳感器網絡主要由完成NCAP功能的PC主機和無線傳感器終端模塊組成，體系結構如圖3所示。各傳感器終端之間可以互訪，并可通過接入點與有線網上的設備交換數據，甚至可以再次通過有線網上的另一個接入點與遠端的設備互通信息。在這種情況下，無線成為有錢的延伸和補充，一般用于需要經常移動傳感器的地方，或線纜密集不宜再度布線的地方。
如果兩個傳感器建立了無線鏈接，其中一個設備將扮演主控角色（master）,另一個則扮演從屬角色（slave）。角色的分配是在微微網形成時臨時確定的，主控設備通常由發起通信的設備承擔，且主從角色可以互換。一個單獨的主控設備和臨近與之通信的所有從屬設備即組成了所謂的piconet，慣稱微微網。在一個微微網中的所有從屬設置與之同步。這些從屬設備都與主控設備保持鏈接和通信，共享一個公共傳輸信道，并處于某一特定的基帶模式，例如活動從屬設備就可以進入呼吸（sniff）或保持（hold）模式等低功率節能狀態。在鄰近區域可能還有一些處于待機（standby）狀態的設備，它們未與主控設備連接，因而不是微微網的一部分。
傳感器的微微網之間也可建立連接，形成多piconet結構。每個piconet除了slave和master以外，各個slave節點之間也可以通信。在這里只以單個的piconet為主干構建傳感器測控網絡。Master節點為測控網絡主控節點，實現信息的匯集處理功能，slave節點為傳感器節點。考慮到各個傳感器節點是互相獨立的，信息融合只在master節點完成，所以僅實現master點對多slave點的通信，形成一個星型的拓撲結構。整個無線傳感器網絡功能分為三層：最下層是各種敏感單元，負責收集原始信息；中間是基于傳感器智能模塊的slave節點，負責對原始數據的預處理（包括濾波、補償、數字化等）和處理后數據的發送；最上層是基于普通PC機或其他類型上位機（如嵌入式計算機）的master節點，所有傳感器的信息在這里進行更高一級處理，如譜分析、模式識別、信息融合、判斷決策等。在微微網內，還可以采用有線或無線中斷擴大信號的覆蓋范圍，改善網絡拓撲結構，如圖4所示。
2.4無線傳感器網絡實現的軟件結構分析
無線智能傳感器網絡的最下層由IEEE802.15.4協議模塊組成，包括物理層和數據鏈路層。
IEEE802.15.4模塊之上為1451控制接口協議。通過該控制接口協議，可以方便地把802.15.4模塊嵌入到各種數字設備中作為一個無線收發終端。1451控制接口協議可以完成本地設備的初始化、查找終端設備、建立鏈接、交換數據、增加或減少網絡中無線終端設備的數目。該接口協議可以是USB、RS232或是I2C接口。主機通過控制接口操作IEEE802.15.4模塊，通過一個事件(Event)確認命令成功與否。主機與網絡中其他設備的數據交換也是通過IEEE1451控制接口進行的（其數據鏈路可以異步也可以同步）。
智能傳感器接口模塊STIM（SmartTransducerInterfaceModule）位于IEEE1451接口協議層之上，并可利用該接口協議層的數據包發送STIM的命令、事件和傳感器數據。
把位于STIM主機上完成NCAP功能的PC主機軟件功能定義為網絡系統的應用層，主要是一些應用程序。應用層對其以下各協議層是透明的，只是向低一級的STIM層發送STIM定義的包。而1451接口協議層包則由RS232、RS485或者USB等物理通信口發送。
應用層（完成NCAP功能PC主機軟件）和無線傳感器終端模塊（智能傳感器接口模塊STIM）都通過IEEE1451接口協議與最低層的IEEE802.15.4模塊進行通信。
由上述分析，把整個軟件系統分為三部分：
(1)運行在NCAP功能的PC機上的應用程序：包括面向用戶的圖形用戶界面、面向STIM層的操作（主要是對智能傳感器模塊的控制和通信）以及與802.15.4模塊上的1451控制接口固件（firmware）通信的NCAP接口協議。這部分可用面向對象的編程語言實現，把每個傳感器節點作為一個節點類的實例對象，應用程序通過與實例對應的句柄訪問控制各個傳感器節點以及節點上的各個傳感器。
(2)嵌入到智能傳感器模塊的MCU上的程序（針對不同的MCU用匯編或是C語言寫成），主要完成原始信息的采集、處理、讀取傳感器的電子數據表單、與IEEE1451接口協議的通信、用利STIM層與上位機通信。
(3)無線終端模塊上的IEEE1451控制接口協議，固化在無線傳感器模塊的存儲器里。通過它實現智能傳感器模塊與上位機上的應用層軟件的通信。
3無線傳感器網絡實現的問題及分析
能量效率：首先，無線傳感器網絡不同于傳統的無線網絡（如WLAN和蜂窩移動電話網絡），除了少數節點需要移動以外，大部分節點都是靜止的。因為它們通常運行在人無法接近的惡劣甚至危險的遠程環境中，能源無法替代，設計有效的策略延長網絡的生命周期成為無線傳感器網絡的核心問題。這些改進涉及物理層、數據鏈路層和網絡層。物理層選擇低功耗的調制方式和硬件設計。其次，在MAC層和網絡層之間加入一個中間層，負責使傳感器在不通信時盡可能進入睡眠模式或省電模式，可以大大降低了節點的能耗。
路由和網絡控制：在無線傳感器網絡的研究初期，人們一度認為成熟的Internet技術加上Ad-hoc路由機制對傳感器網絡的設計是足夠充分的，但深入的研究表明[2]：傳感器網絡有著與傳統網絡明顯不同的技術要求。前者以數據為中心，后者為傳輸數據為目的。為了適應廣泛的應用程序，傳統網絡的設計遵循著端到端的邊緣論思想[3]，強調將一切與功能相關的處理都放在網絡的端系統上，中間節點僅僅負責數據分組的轉發。對于傳感器網絡，這未必是一種合理的選擇。一些為自組織的Ad-hoc網絡設計的協議和算法，未必適合傳感器網絡的特點和應用的要求。節點標識（如地址等）的作用在傳感器網絡中不十分重要，因為應用程序不怎么關心單節點上的信息；中間節點上與具體應用相關的數據處理、融合和緩存也顯得很有必要。在密集性的傳感器網絡中，相鄰點節間的距離非常短，低功耗的多跳通信模式節省功耗，同時增加了通信的隱蔽性，避免了長距離無線通信易受外噪聲干擾的影響。這些獨特的要求和制約因素為無線傳感器網絡的研究提出了新的技術問題。
時鐘同步：無線傳感器網絡的時鐘同步不同于傳統的傳感器網絡。傳感器與實際的物理環境聯系密切，必須采用物理時鐘同步，無法使用相對簡單的邏輯時鐘；無線傳感器要求必須采用低能耗工作，時間同步的數據交換受到限制；無線傳感器網絡覆蓋面積大且通常為Ad-hoc的結構，不利用采用傳統的時間同步方法；無線媒介連接方式不可靠。例如，傳感器網絡與實際的物理環境。監控系統的多傳感器信息融合時，上位機需要知道每個原始數據是何時采集的，采樣的觸發要求每個節點有統一的時鐘。傳感器網絡中的通信協議和應用，例如基于TDMA的MAC協議和敏感時間的監測任務等。也要求點節間的時鐘必須保持同步。設計高精度的時鐘同步機制是傳感網絡設計和應用中的一個技術難點。802.15.4低速率工作組提供了一種協調件協議MDP(MediationDeviceProtocol)，采用一個偽定義的節點接收網絡內所有通信請求，并為通信雙方協調會合時間。這個協議不需要額外添加新的硬件，對節點電池壽命的影響也很小。但是，消息的請求對此方案的影響很大。廣播時間信標的方法是一種簡單實用的同步策略。其基本思想是：節點以自己的時鐘記錄事情，隨后用第三方廣播的基準時間加以校正，精度依賴于對這段間隔時間的測量。這種同步機制應用在確定來自不同節點的監測事件的先后關系時有足夠的精度。可以考慮精簡已有的NTP（NetworkTimeProtocol）協議的實現復雜度，將其植到傳感器網絡中。
