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摘　要：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)和無(wú)線網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智能小區(qū)中，組建一種靈活的無(wú)線／有線混合的小區(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)中采用無(wú)線／有線混合以太控制網(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)；家庭控制終端；藍(lán)牙；802．11；

　　Abstract：The controlEthernet，intelligentcommunity and wireless networks technique is introduced．And an intelligentcontrolsystem based on the combination ofwireless and wired networks is presented．The system makes use of home controlterminalbasedon Bluetooh to organize home LAN，and makes use ofcontrolEthernetbased on wirelessand wired technique to organize building andcommunity LAN．
　　Keywords：intelligence community；controlEthernet；home controlterminal；Bluetooth；802．11
　　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，但在某些場(chǎng)合，現(xiàn)今常用的基于總線技術(shù)的系統(tǒng)存在一些局限性，如需對(duì)建筑做大量的布線規(guī)劃、布線后改變布線結(jié)構(gòu)困難、與Internet融合較困難等。如果將以太控制網(wǎng)引入智能小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，同時(shí)廣泛應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互補(bǔ)充，這樣既可解決小區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)與Internet融合的問題，又可較好地解決布線問題。

1　智能小區(qū)與無(wú)線網(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)。
　　目前國(guó)內(nèi)智能小區(qū)的建設(shè)大致有利用電話網(wǎng)的系統(tǒng)、 基于單獨(dú)布線的系統(tǒng)和基于有線電視網(wǎng)的系統(tǒng)3種類型。其中基于LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)單獨(dú)布線的系統(tǒng)在我國(guó)得到了很好的推廣和應(yīng)用。
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。
　　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)。
　　802．11是個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在完成制定的包括802．11，802.11a,802.11b,802.11b-Corl,802.11d五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其其中應(yīng)用較多的是802．11b和802．11a。802．11b工作在2．4 GHz的頻段，采用高速直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，最大速率可達(dá)11 Mb／s。802．11a工作在5 GHz頻段，采用OFDM擴(kuò)頻技術(shù)，物理層最大速率為54 Mb／s，傳輸層最大速率可達(dá)24 Mb／s。

2　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。
　　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。大樓管理中心分別和小區(qū)管理中心以及家庭控制終端進(jìn)行連接，一方面對(duì)大樓內(nèi)的公用設(shè)施進(jìn)行控制，另一方面則負(fù)責(zé)完成小區(qū)管理中心和家庭終端之間通信的中間控制。小區(qū)管理中心負(fù)責(zé)整個(gè)小區(qū)的公用設(shè)施及對(duì)各大樓的家庭用戶的信息進(jìn)行終端分析和控制。
　　如何處理3個(gè)層次之間的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和通信，使得整個(gè)系統(tǒng)具有可靠性好、可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。家庭終端是整個(gè)小區(qū)系統(tǒng)最底層，也是整個(gè)系統(tǒng)中最基本和最靈活的單元，所以家庭控制終端和家庭網(wǎng)絡(luò)是本系統(tǒng)的關(guān)鍵。從技術(shù)和市場(chǎng)上考慮，在家庭網(wǎng)絡(luò)中采用無(wú)線技術(shù)，將充分體現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。在大樓中根據(jù)需求選擇無(wú)線或有線方式組建以太控制網(wǎng)，在小區(qū)中采用有線為主、無(wú)線做補(bǔ)充的思想組建控制網(wǎng)，以無(wú)線彌補(bǔ)有線的不足，從而實(shí)現(xiàn)小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的整體提升。采用無(wú)線／有線混合網(wǎng)絡(luò)以后，家庭和小區(qū)控制系統(tǒng)的具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示�！�

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)單示意圖如圖2所示。

　　

　　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。
　　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。具體示意圖如圖3所示。
　　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，當(dāng)大樓或小區(qū)發(fā)出詢問并由主設(shè)備確認(rèn)詢問后，按標(biāo)識(shí)碼尋找到詢問的對(duì)象從設(shè)備，并向該從設(shè)備發(fā)出詢問，喚醒從設(shè)備完成詢問要求的工作后，主設(shè)備得到從設(shè)備的回答，經(jīng)過確認(rèn)，向大樓或小區(qū)發(fā)回回答信息。
　　下面給出主從設(shè)備嵌入MCU的程序流程，如圖4所示。

　　

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。

3　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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