電子技術(shù)論文發(fā)表智能小區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)

　　本篇文章是由《計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件》發(fā)表一篇電子論文，注重刊登反映計(jì)算機(jī)應(yīng)用和軟件技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面的新理論、新方法、新技術(shù)以及創(chuàng)新應(yīng)用的文章。本刊致力于創(chuàng)辦以創(chuàng)新、準(zhǔn)確、實(shí)用為特色，突出綜述性、科學(xué)性、實(shí)用性，及時(shí)報(bào)道國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)技術(shù)在科研、教學(xué)、應(yīng)用方面的研究成果和發(fā)展動(dòng)態(tài)的綜合性技術(shù)雜志，為國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)同行提供學(xué)術(shù)交流的平臺(tái)。

　　摘 要：本文介紹了智能小區(qū)、以太控制網(wǎng)及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的概念，提出了將以太控制網(wǎng)應(yīng)用到智能小區(qū)中，組建一種靈活的小區(qū)智能控制系統(tǒng)。即在家庭中配置家庭控制終端，利用藍(lán)牙技術(shù)組建家庭網(wǎng)絡(luò);在大樓和小區(qū)中采用以太控制網(wǎng)完成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

　　關(guān)鍵詞：智能小區(qū)　以太控制網(wǎng)　家庭終端　大樓中心

　　信息化、智能化如今已經(jīng)成為一種潮流。智能化的家居系統(tǒng)、智能化的建筑，已經(jīng)成為人們生活中的重要組成部分。智能小區(qū)概念的提出已久，技術(shù)也日趨成熟。將以太控制網(wǎng)引入智能小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中是一條重要的途徑。

　　一、智能小區(qū)與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

　　1、智能小區(qū)。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)。

　　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)。

　　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。Bluetooth是1998年由Ericsson，IBM，Intel，Nokia和Toshiba五家聯(lián)合發(fā)起制定的近距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有低成本、短距離、小范圍等特點(diǎn)。Bluetooth在發(fā)射功率為0 dB(1 mW)時(shí)通信距離為10 m，當(dāng)發(fā)射功率提高到20 dB(100 mW)時(shí)為100 m。Bluetooth工作在無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證的2.4 GHz的ISM頻段，采用FHSS技術(shù)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。遵循Bluetooth協(xié)議的設(shè)備能以無(wú)線方式接入Internet,Intranet和Infranet等網(wǎng)絡(luò)中。Bluetooth采取PPP連接協(xié)議，可構(gòu)成由1個(gè)Master(主設(shè)備)和7個(gè)Slave(從設(shè)備)組成的Piconet，如果采用休眠-喚醒方式，則互聯(lián)設(shè)備數(shù)不受限制，但最多只能同時(shí)激活8個(gè)。

　　二、家庭和小區(qū)智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建

　　在將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和以太控制網(wǎng)相結(jié)合以后，構(gòu)建的系統(tǒng)可以將整個(gè)小區(qū)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫隙的智能化。從智能小區(qū)各單元的服務(wù)對(duì)象和工作范圍而言，整個(gè)智能小區(qū)系統(tǒng)可分割成家庭控制終端、大樓管理中心、小區(qū)管理中心3個(gè)層次。

　　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。方便、靈活、可靠是家庭網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的要求。如今，家庭內(nèi)部的控制網(wǎng)絡(luò)多以RS485總線構(gòu)建為主。該種方式組網(wǎng)簡(jiǎn)單、成本低廉、可靠性較強(qiáng)，但同時(shí)也存在不夠靈活、布線相對(duì)比較復(fù)雜的缺點(diǎn)。這種方式特別是對(duì)原有普通住宅進(jìn)行智能化改造時(shí)較為復(fù)雜。而RS485的這些缺點(diǎn)恰好是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的長(zhǎng)處，因而在家庭控制網(wǎng)中采用無(wú)線技術(shù)，對(duì)于智能家居系統(tǒng)有很大的意義。

　　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、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。

　　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。

　　總之，利用以太控制網(wǎng)藍(lán)牙技術(shù)構(gòu)建小區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)，能使小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的靈活性與可擴(kuò)展性大幅度提高，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)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　【1】金純，《藍(lán)牙技術(shù)》，電子工業(yè)出版社.

　　【2】鄭文波，《控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》，清華大學(xué)出版社.