智能小區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究
智能小區(qū)的根本特征在于網(wǎng)絡(luò)化，本文分析智能小區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
1.智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
1.1智能小區(qū)
智能小區(qū)指的是具有小區(qū)智能化系統(tǒng)的小區(qū)。所謂小區(qū)智能化系統(tǒng)，指的是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)的土木建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信與信息處理技術(shù)、多媒體技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的自動(dòng)化和綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
智能小區(qū)的根本特征在于網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)化是小區(qū)智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的前提和基礎(chǔ)。隨著網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展，Internet，Intranet和Infranet三網(wǎng)的融合成為可能，并成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。
1.2以太控制網(wǎng)
以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，具有開(kāi)放性、低成本和廣泛應(yīng)用的軟硬件支持等明顯優(yōu)勢(shì)。以太控制網(wǎng)最典型的應(yīng)用形式是Ethernet+TCP/IP。他的底層是Ethernet，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層采用國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP。以太控制網(wǎng)容易與信息網(wǎng)集成，組建統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)。以太控制網(wǎng)克服了現(xiàn)場(chǎng)總線的不足，更好的實(shí)現(xiàn)了控制網(wǎng)與信息網(wǎng)的集成，較好解決了Infranet與Internet和Intranet的融合問(wèn)題，已成為控制網(wǎng)絡(luò)的新趨勢(shì)。
1.3無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是21世紀(jì)全球信息技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。無(wú)線接入、無(wú)線局域網(wǎng)等技術(shù)在最近幾年得到了蓬勃發(fā)展。其中Bluetooth，802.11等技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。
2.家庭和小區(qū)智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建
家庭控制終端負(fù)責(zé)對(duì)家庭中的智能儀表、安防、智能家電等進(jìn)行綜合的控制，并直接和大樓管理中心進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信。
2.1家庭控制終端和家庭網(wǎng)絡(luò)
家庭控制終端完成了家庭控制網(wǎng)的集線作用，承擔(dān)對(duì)家庭智能儀表、安防設(shè)施等的綜合控制及與外部完成通信的功能，起到了小區(qū)系統(tǒng)中下位機(jī)的作用，是家庭網(wǎng)絡(luò)和大樓中心進(jìn)行通信的關(guān)鍵器件。一個(gè)基本的家庭控制網(wǎng)絡(luò)上的終端設(shè)備包括各種智能化儀表、安防報(bào)警以及各種智能家電、PC等。家庭控制網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單。方便、靈活、可靠是家庭網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的要求。
一般情況下，家庭網(wǎng)絡(luò)范圍局限在單個(gè)家庭以內(nèi)，采用藍(lán)牙技術(shù)就可滿足通信的需要。另一方面，藍(lán)牙技術(shù)因其低成本(預(yù)計(jì)2004年內(nèi)藍(lán)牙芯片價(jià)格降到5美元以內(nèi))、低功耗、低復(fù)雜性、高速率等特點(diǎn)，使得基于其開(kāi)發(fā)的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能被大多數(shù)家庭接受。同時(shí)，各種嵌入式智能儀表、智能家電的存在和發(fā)展也使無(wú)線家庭網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成為可能。
在家庭集中控制器中嵌入藍(lán)牙模塊和微處理器作為主設(shè)備，各種儀表設(shè)備、智能家電、安防報(bào)警等終端設(shè)備內(nèi)嵌入藍(lán)牙模塊以及單片機(jī)作為從設(shè)備，構(gòu)建Piconet。整個(gè)系統(tǒng)采用監(jiān)視-主從問(wèn)答式，平時(shí)從設(shè)備處于休眠狀態(tài)，在有需求時(shí)，對(duì)從設(shè)備進(jìn)行喚醒，并進(jìn)行通信，即可滿足需要。
從設(shè)備主要分為2大類：一類為各種智能儀表設(shè)備和智能家電，這些終端的特點(diǎn)是從設(shè)備對(duì)主設(shè)備的詢問(wèn)進(jìn)行響應(yīng)，并反饋信息;另一類為安防報(bào)警等終端，其特點(diǎn)為從設(shè)備對(duì)主設(shè)備發(fā)出的突發(fā)性信息，由主設(shè)備給出響應(yīng)。兩類設(shè)備的優(yōu)先級(jí)別不同，由于第2類從設(shè)備的信息直接關(guān)系著居住人的安全，故應(yīng)該將其置于較高的優(yōu)先等級(jí)上，而對(duì)于第1類從設(shè)備則處于相對(duì)較低的優(yōu)先等級(jí)。
對(duì)于不同類型的從設(shè)備，可以從藍(lán)牙設(shè)備的標(biāo)識(shí)碼中進(jìn)行區(qū)別。對(duì)于第2類從設(shè)備，在發(fā)現(xiàn)緊急情況后，主動(dòng)喚醒藍(lán)牙裝置，并向主設(shè)備發(fā)出呼叫和報(bào)警，主設(shè)備確認(rèn)后，切斷主設(shè)備與其他設(shè)備的連接，并不停的向大樓和小區(qū)發(fā)出呼叫和報(bào)警，直到大樓和小區(qū)發(fā)回應(yīng)答信息為止。 對(duì)于第1類從設(shè)備，平時(shí)處于休眠狀態(tài)，等待大樓和小區(qū)發(fā)出的詢問(wèn)，當(dāng)大樓或小區(qū)發(fā)出詢問(wèn)并由主設(shè)備確認(rèn)詢問(wèn)后，按標(biāo)識(shí)碼尋找到詢問(wèn)的對(duì)象從設(shè)備，并向該從設(shè)備發(fā)出詢問(wèn)，喚醒從設(shè)備完成詢問(wèn)要求的工作后，主設(shè)備得到從設(shè)備的回答，經(jīng)過(guò)確認(rèn)，向大樓或小區(qū)發(fā)回回答信息。
2.2大樓管理中心與大樓網(wǎng)絡(luò)
大樓管理中心是整個(gè)大樓信息處理和控制的中心，也是聯(lián)系大樓內(nèi)家庭控制終端和小區(qū)管理中心的樞紐。目前，大樓控制網(wǎng)絡(luò)采用的多是RS485總線或LonWorks總線技術(shù)。如果改用以太控制網(wǎng)，則可以和大樓信息網(wǎng)乃至Internet網(wǎng)結(jié)合，若采用802.11構(gòu)建無(wú)線以太網(wǎng)，又可具有無(wú)線網(wǎng)靈活、架設(shè)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際需要靈活的選擇有線或無(wú)線方式構(gòu)建以太控制網(wǎng)，既適用在新建各智能大樓上，也可快速、靈活的完成普通大樓的智能化改造。相對(duì)于家庭網(wǎng)絡(luò)，大樓網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離和速率要求都要高一些。為此，在組建無(wú)線以太網(wǎng)時(shí)候，采用了802.11系列標(biāo)準(zhǔn)。由于控制網(wǎng)絡(luò)一般信息傳輸量不是很大，故一般情況下采用最大傳輸速率為11 Mb/s的802.11b即可。該標(biāo)準(zhǔn)目前技術(shù)成熟，且產(chǎn)品價(jià)格便宜，選擇余地較廣。
對(duì)于大樓管理中心，配置幾臺(tái)PC作為大樓服務(wù)器，其主要工作是實(shí)現(xiàn)家庭與小區(qū)之間的通信，完成對(duì)家庭控制 系統(tǒng)的上級(jí)指令控制及大樓內(nèi)公用設(shè)備的管理，這些PC承擔(dān)的就是整個(gè)系統(tǒng)中位機(jī)的任務(wù)。大樓管理控制中心的主要工作可由軟件完成，且軟件實(shí)現(xiàn)不是很復(fù)雜。程序?qū)崿F(xiàn)方法可以采用類似家庭網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控主從問(wèn)答式。對(duì)于智能儀表的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，可以由小區(qū)管理中心下達(dá)定時(shí)采集的指令，由大樓中心在小區(qū)中心規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)對(duì)各家庭發(fā)出采集指令，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，以大樓數(shù)據(jù)表的形式向小區(qū)進(jìn)行報(bào)告，并向家庭回送本用戶的匯總信息。對(duì)于緊急呼叫報(bào)警等情況，可以在接收到家庭報(bào)警信息后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，識(shí)別出報(bào)警位置，并迅速對(duì)小區(qū)進(jìn)行報(bào)警，而那些對(duì)大樓其他用戶構(gòu)成一定利害的報(bào)警信息，則進(jìn)行大樓廣播。當(dāng)然，大樓中心除了上述功能外，還需要對(duì)樓宇內(nèi)的其他設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控，具體實(shí)現(xiàn)方式與家庭終端類似。
2.3小區(qū)管理中心
小區(qū)管理中心是智能小區(qū)的“大腦”，而小區(qū)網(wǎng)絡(luò)可以說(shuō)是智能小區(qū)的“中樞神經(jīng)”。小區(qū)管理中心負(fù)責(zé)的除了對(duì)各大樓的智能管理外，還要完成小區(qū)其他設(shè)施的管理。包括車輛與停車場(chǎng)管理、保安與巡更管理、小區(qū)門禁與出入管理、小區(qū)防越界管理、小區(qū)公用設(shè)施管理等。除上述監(jiān)視管理功能外，小區(qū)中心同時(shí)提供用戶信息數(shù)據(jù)(如三表數(shù)據(jù))供各用戶查詢。對(duì)于小區(qū)網(wǎng)絡(luò)可以采用以太控制網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建。由于小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的通信信息量較大，同時(shí)小區(qū)網(wǎng)絡(luò)多在戶外條件下建設(shè)，并建成后變動(dòng)不大，在此情況下，可選擇有線以太網(wǎng)。同時(shí)對(duì)于一些較獨(dú)立的設(shè)施和系統(tǒng)，可以采用無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)作為有線的很好補(bǔ)充。
小區(qū)管理中心采用PC機(jī)作為上位機(jī)，利用VC，Delphi等進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。軟件主要分為大樓(家庭)用戶數(shù)據(jù)采集及查詢模塊、報(bào)警監(jiān)視模塊、小區(qū)保安與出入管理模塊、小區(qū)公用設(shè)施管理模塊和車輛管理模塊等。
結(jié)語(yǔ)
采用無(wú)線/有線混合的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建家庭和小區(qū)控制系 統(tǒng)，充分發(fā)揮了無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)的各自優(yōu)點(diǎn)。利用藍(lán)牙構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)，使家庭網(wǎng)絡(luò)靈活性和可擴(kuò)展性提高;在大樓和小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，全面采用無(wú)線/有線混合的以太控制網(wǎng)代替原有的LonWorks總線技術(shù)，為控制網(wǎng)與信息網(wǎng)的集成奠定了基礎(chǔ)。
系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)后，可全面實(shí)現(xiàn)Internet，Intranet和Infranet的融合，構(gòu)建一體化的智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)。
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