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)電力科學研究院

裝置總體設計

鑒于目前所實施的階梯峰谷電價和將來的實時電價政策，文中設計的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動終端，兩個裝置通過無線通信構成一套家庭用電系統(tǒng)網(wǎng)絡，如圖1所示。智能插座將采集用電數(shù)據(jù)發(fā)送給家庭互動終端，互動終端實時顯示家庭用電和電價情況，互動終端根據(jù)電價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)實際情況可以對節(jié)電方案進行調(diào)整，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現(xiàn)能源優(yōu)化配置。

智能插座

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

1智能插座主要功能

1大型機電產(chǎn)品造型設計的特點

大型機電產(chǎn)品的實用功能應明確，性能須可靠，操作須安全。該類產(chǎn)品在開發(fā)設計過程中，機械工程、電氣工程、安全工程等專業(yè)技術與知識占主導。由于這些學科更多關注產(chǎn)品的技術層面，因而忽略了工業(yè)設計的重要作用。由于大型機電產(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設計過程中的質(zhì)量控制要點

產(chǎn)品造型設計主要包含概念設計、形象設計和設計評價3個主要階段。具體過程為：產(chǎn)品調(diào)研、設計定位、方案構思、人機分析、材料與工藝分析、產(chǎn)品價值工程分析、結(jié)構設計、產(chǎn)品原型（樣品）制作等。大型機電產(chǎn)品造型設計過程與其他產(chǎn)品造型設計過程是一致的，只是更加重視產(chǎn)品的實用性、可靠性、安全性和經(jīng)濟性。

2．1技術解構及重組

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

1.設計階段控制造價的重要性

通常情況下，電力工程建設分為五個階段，分別為前期決策階段、設計階段、招標階段、施工階段和生產(chǎn)階段。在各個階段的造價費用均會影響整個工程的造價費用，但不同階段的影響力卻不同。有數(shù)據(jù)說明，在設計階段的造價費用對整個工程的造價的影響的可能性有75%-95%，在施工階段的造價費用對整個工程的造價影響的可能性有25%-35%，而工程實施階段的造價費用對整個工程造價影響的可能性卻只有5%-25%。此外國內(nèi)外的相關專家指出，設計階段的費用雖只占據(jù)了整個工程費用的1%，但是這是在決策正確的基礎之上的，它對應整個工程造價的影響高達3/4,。因此，工程的設計階段是整個電力工程建造的核心環(huán)節(jié)，是處理好技術與經(jīng)濟的關鍵階段，階級階段的造價必將會成為整個工程造價中節(jié)約投資費用的關鍵。

2.設計階段控制造價的影響因素

據(jù)研究表明，影響電力工程建設的設計階段造價的因素主要表現(xiàn)初步設計階段和設計工作的質(zhì)量、深度兩個方面。前者主要是明確整個電力工程的規(guī)模和結(jié)構，從而明確整個工程的投資限額，并且利用施工圖預算明確的計算出工程造價，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工程的生產(chǎn)過程的費用；后者會影響工程的一次性投資的金額與工程生產(chǎn)運行的費用。

3.設計階段常見的問題

3.1業(yè)主忽視設計現(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，通過對施工設備、材料和施工過程進行招標來將投資進行量化，這樣的效果更為明顯，卻往往忽略了在工程的設計階段的投資控制，不采用招標的形式，部分電力資源部門在工程的設計階段采用招標的形式，但由于由于我國的電力工程設計市場并沒有公平的市場競爭，并沒有實行市場制度化，同時還缺少了正規(guī)合理的考核指標，使得在招標過程中無法進行綜合評定，使得招標不能產(chǎn)生預期的效果。

1系統(tǒng)方案設計

系統(tǒng)采用以單片機為核心，設計外圍控制電路，構成控制系統(tǒng)。除單片機外，系統(tǒng)還包括紅外檢測模塊，光照檢測模塊，報警聲光模塊，以及照明設備控制模塊。將教室劃分4個區(qū)域，分別由4個熱釋紅外線傳感器模塊監(jiān)測，為單片機提供每個區(qū)域是否有人作業(yè)的信息。當探測到某個區(qū)域有人作業(yè)時，啟動光照強度檢測，以判斷是否開啟照明設備，若需開起照明設備，在根據(jù)光照強弱來調(diào)節(jié)燈照亮度，提高教室的照明。

2硬件設計系統(tǒng)

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

2.1單片機選型與基本電路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)隨機讀寫存儲器（RAM）；4個準通用輸入輸出口；2個16位定時/計數(shù)器；6個中斷源，2級優(yōu)先級；1個全雙工串行通信接口；時鐘頻率可達33MHz。上電自動復位電路中上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。單片機的RST復位引腳是高電平有效的，高電平有效的持續(xù)時間應為24個振蕩周期以上。

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，而感應人體，它具有靈敏度高，體積小，抗干擾能力強等特點，因此迅速得到了廣泛的應用。它由敏感單元，阻抗變換和濾光窗三個部分組成。熱釋電紅外人體傳感器的結(jié)構決定了它只對溫度變化敏感，當環(huán)境溫度變化時，做在同一硅晶片上的兩個溫度敏感單元所產(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是基于紅外線技術的自動頭設計，靈敏度高，可靠性強，超低電壓工作模式。當人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。

本文作者：董立巖1蔡觀洋1費非2張賽楠1高洋1作者單位：1吉林大學2上海交通大學

3D智能家庭控制系統(tǒng)實現(xiàn)

1系統(tǒng)設計目標

該系統(tǒng)以實際別墅為載體，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。因此實現(xiàn)過程中筆者使用3Dmax對實際別墅及內(nèi)部裝修物品進行建模，使用戶可以在構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施控制，如控制電器的開關，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)就能在一個位置控制整個別墅家電的狀態(tài)，方便用戶的生活。另外為使用戶能更直觀地了解整個別墅的布局情況，用戶可從別墅外面觀看別墅的剖面圖，達到用戶不走進別墅內(nèi)部，從外邊就可以看到別墅各個房間的裝飾風格以及家電的位置。

2系統(tǒng)設計流程

系統(tǒng)采用3Dmax建模軟件構建別墅模型，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，用戶可以通過鼠標、鍵盤或觸摸屏與系統(tǒng)進行交互［3］。系統(tǒng)的開發(fā)步驟如圖1所示。