楊鑫

（武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖北·武漢430074）

建筑智能社區(qū)網(wǎng)絡(luò)解決方案研究

楊鑫

（武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖北·武漢430074）

LonW orks協(xié)議能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)、創(chuàng)建、安裝和維護(hù)，并為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行提供有針對(duì)性的問題解決方案，它的功能適用性廣泛且技術(shù)架構(gòu)先進(jìn)，它已經(jīng)成為現(xiàn)代化智能網(wǎng)絡(luò)的代言產(chǎn)品。本文基于LonW orks技術(shù)的優(yōu)越性能探討了它在智能社區(qū)建筑中網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)，并最終闡述了它的實(shí)踐應(yīng)用過程。

LonW orks協(xié)議；智能社區(qū)；網(wǎng)絡(luò)解決方案；性能優(yōu)化設(shè)計(jì)；實(shí)踐應(yīng)用

將LonWorks這種目前應(yīng)用性較廣的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)應(yīng)用于智能社區(qū)建筑中，一方面可以優(yōu)化社區(qū)智能建筑網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，一方面也能夠拓展社區(qū)智能管理系統(tǒng)的實(shí)用性，為社區(qū)拓展更多實(shí)用性、人性化服務(wù)功能，一舉多得。

一、LonWork技術(shù)在智能社區(qū)建筑中的應(yīng)用特點(diǎn)

就現(xiàn)在的技術(shù)特點(diǎn)來看，智能社區(qū)建筑所采用的一般均為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、樓宇自動(dòng)控制、保安監(jiān)控系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)化智能配備，但是這些設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)功能，相對(duì)聯(lián)動(dòng)性比較封閉。引入LonWorks總線技術(shù)就是為了將智能社區(qū)建筑中的智能化功能從封閉過渡到聯(lián)動(dòng)開放機(jī)制，為其構(gòu)建一套開放的、全面的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也就是LonWorks協(xié)議系統(tǒng)，該系統(tǒng)技術(shù)的融入在智能社區(qū)建筑中主要體現(xiàn)4點(diǎn)基本優(yōu)勢(shì)。

首先，該技術(shù)允許用戶選擇任意形式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且所用網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)不會(huì)受到任何限制，可以實(shí)現(xiàn)光纖、雙絞線、紅外線在同一種網(wǎng)絡(luò)類型中的混合使用。

其次，由于采用了基本神經(jīng)元芯片，所以該技術(shù)也具備極強(qiáng)的通信與控制功能，支持以ISO為基本協(xié)議的7層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層和35種傳感器控制對(duì)象。

第三，它改善了傳統(tǒng)CSMA模式，所以即使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過重也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓狀況。同時(shí)，LonWorks技術(shù)也應(yīng)用到了網(wǎng)絡(luò)變量，面向?qū)ο筮M(jìn)行網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)，確保了網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)的參數(shù)簡化，節(jié)省了大量的時(shí)間及成本，也增加了通信的安全可靠性。

最后，它的通信速率最高可以達(dá)到1.25Mb/s，有效通信距離超過150m，通信可達(dá)距離也有2800m，在單個(gè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)量就超過3000個(gè)。

二、智能社區(qū)建筑的LonWorks網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)架構(gòu)

基于LonWorks技術(shù)的智能社區(qū)建筑應(yīng)該具備多種智能化系統(tǒng)，例如社區(qū)內(nèi)給排水、采暖和變配電聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，它們?cè)诠ぷ鳡顟B(tài)中能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，并基于公共設(shè)備的最優(yōu)管理方案提出對(duì)設(shè)備故障率的解決對(duì)策。

圖1 基于LonWorks技術(shù)系統(tǒng)的智能社區(qū)建筑管理系統(tǒng)示意圖

在消防安保系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，主要在住戶臥室與客廳安裝了煙霧探測(cè)器，如果出現(xiàn)火警，探測(cè)器就會(huì)立刻發(fā)出警報(bào)。最關(guān)鍵的是報(bào)警系統(tǒng)基于LonWorks技術(shù)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)向艙控聯(lián)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，組成一套完整的家居防火安全防范體系，只要房屋主人在房間內(nèi)按下報(bào)警按鈕，就可以實(shí)現(xiàn)向監(jiān)控中心的求助行為。

電梯監(jiān)控系統(tǒng)采用了樓層精確位置檢測(cè)模塊，該模塊能夠?qū)崟r(shí)發(fā)現(xiàn)電梯在任何位置所發(fā)生或可能即將發(fā)生的任何故障隱患，大幅度降低電梯出現(xiàn)故障的幾率，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯系統(tǒng)的科學(xué)化集中管理，同時(shí)也能優(yōu)化電梯系統(tǒng)的運(yùn)維環(huán)境，降低維護(hù)費(fèi)用。

保安巡更管理系統(tǒng)會(huì)通過LonWorks技術(shù)系統(tǒng)在社區(qū)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)重要位置巡邏路線設(shè)計(jì)，其中還包括了非安裝巡更站點(diǎn)，其巡邏范圍幾乎覆蓋了社區(qū)內(nèi)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，只要保安人員按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)路線與時(shí)間要求進(jìn)行指定巡邏，系統(tǒng)就可以記錄下他們巡邏的全過程，并將該記錄信息傳輸?shù)街悄芑芾碇行闹校瑢?shí)現(xiàn)真正的人防與技防相結(jié)合。

從以上智能社區(qū)建筑的LonWorks網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)架構(gòu)中所體現(xiàn)的智能化功能可以看出它們與傳統(tǒng)的智能社區(qū)功能服務(wù)并不相同，它是在原有技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了新的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的聯(lián)動(dòng)服務(wù)，將這些常規(guī)的智能功能系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)起來，形成合力，為社區(qū)建筑提供了更加智能化、人性化的高質(zhì)量服務(wù)。

三、基于LonWorks技術(shù)系統(tǒng)的智能社區(qū)建筑關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

基于LonWorks技術(shù)系統(tǒng)的智能社區(qū)建筑的智能化技術(shù)功能是多種多樣的，本文主要介紹一下建筑中遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)以及系統(tǒng)組網(wǎng)這兩項(xiàng)功能模塊的技術(shù)設(shè)計(jì)。

（一）遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的主控模塊主要用于通信與控制，尤其是微處理器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理與輸出輸入，是典型的具有驅(qū)動(dòng)屬性的功能模塊。在抄表過程中，模塊主要被設(shè)計(jì)為脈沖信號(hào)技術(shù)模式，它通過與主控模塊的數(shù)據(jù)傳輸來實(shí)現(xiàn)抄表功能，采集來自于系統(tǒng)各路的脈沖輸出信號(hào)，并通過脈沖數(shù)積累將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于抄表模塊RAM中。按照分段時(shí)間與當(dāng)前時(shí)刻，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)累計(jì)也會(huì)體現(xiàn)在不同時(shí)間段上，實(shí)現(xiàn)對(duì)分時(shí)段的計(jì)數(shù)功能，如圖2。

圖2 遠(yuǎn)程抄表節(jié)點(diǎn)流程示意圖

（二）系統(tǒng)組網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)

由于采用了LonWorks技術(shù)，所以在智能社區(qū)建筑中首先要進(jìn)行系統(tǒng)組網(wǎng)，以Lon作為組網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的全面交換。在這里，Lon網(wǎng)的主要核心就是Neuron芯片，它的上位機(jī)能根據(jù)Neuron ID來識(shí)別下位機(jī)系統(tǒng)，并通過Lon節(jié)點(diǎn)來采集系統(tǒng)所需要的原始數(shù)據(jù)信息，與系統(tǒng)中心上位機(jī)形成聯(lián)接互動(dòng)。因?yàn)長on節(jié)點(diǎn)在技術(shù)上固化了LonTalk協(xié)議，所以它能夠確保節(jié)點(diǎn)與主機(jī)相互之間的安全通信，并將通信傳輸范圍覆蓋到了整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)適配器以及Lon節(jié)點(diǎn)控制對(duì)象中。如此一來，社區(qū)智能化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就能通過網(wǎng)絡(luò)適配器實(shí)現(xiàn)與Lon節(jié)點(diǎn)的相互對(duì)等通訊功能，并基于LonWorks網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)任何節(jié)點(diǎn)的通訊功能，保證通訊質(zhì)量一致、平等。

在上述組網(wǎng)設(shè)計(jì)中，技術(shù)操作人員主要通過Lon節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)配置參數(shù)的設(shè)定與更改，執(zhí)行社區(qū)智能化體系所需要完成的日常監(jiān)視、測(cè)量、控制等工作。而像報(bào)警信息也可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示在熒幕上，并從聲光兩方面進(jìn)行提示，時(shí)刻保持警戒狀態(tài)，確保社區(qū)安全。

四、基于LonWorks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能社區(qū)建筑網(wǎng)絡(luò)布線解決方案

在智能化社區(qū)建筑中，應(yīng)該從實(shí)際需求出發(fā)來合理應(yīng)用LonWorks技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)社區(qū)網(wǎng)絡(luò)管理的優(yōu)越性，并提出所對(duì)應(yīng)的解決方案。該系統(tǒng)結(jié)合了Neuron芯片與智能控制器硬件，在促進(jìn)社區(qū)信息發(fā)展與提升社區(qū)管理服務(wù)水平具有相當(dāng)重要的實(shí)踐意義。它同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了基于計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、通訊與網(wǎng)絡(luò)以及IC卡的4C技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了有效網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，集安全防范、物業(yè)管理、家庭智能化系統(tǒng)于一身，是真正的服務(wù)與管理一體化體系。

LonWorks技術(shù)在智能社區(qū)建筑內(nèi)的功能系統(tǒng)模塊還被稱為節(jié)點(diǎn)，它們相互聯(lián)系成為統(tǒng)一整體，確保在智能社區(qū)管理中起到集中管理、分散控制的作用，確保社區(qū)網(wǎng)絡(luò)的總體性控制。它包括了社區(qū)內(nèi)部建筑網(wǎng)絡(luò)、社區(qū)管理中心網(wǎng)絡(luò)以及接入網(wǎng)三大體系共同組成。

在智能節(jié)電環(huán)節(jié)，社區(qū)智能系統(tǒng)采用了Neuron芯片、I/O界面、AC/DC隔離轉(zhuǎn)換器電源以及收發(fā)器4大元件，它們分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的接收與輸出，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)開關(guān)量輸出輸入的控制，對(duì)較簡單的控制點(diǎn)非常適用。

另外，對(duì)智能控制器的設(shè)計(jì)采用了復(fù)雜控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，它同樣也由控制器、Neuron芯片和控制盒組成，控制盒中就包含了家用智能核Lon總線，它直接連接上位機(jī)，在系統(tǒng)中與控制器實(shí)現(xiàn)了信息交換并合理利用到了Neuron C編程，對(duì)Flash程序存儲(chǔ)器中程序?qū)崿F(xiàn)了固化?？刂破鞯暮诵牟糠衷O(shè)計(jì)則采用了美國的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320L，它其中包含了Flash程序存儲(chǔ)器與1.5k字節(jié)的數(shù)據(jù)程序RAM，包括SPI界面與SCI界面和6個(gè)捕捉單元，能從12路進(jìn)行模擬量輸入，主要采用了脈沖輸入捕捉終端方式，可以直接連接用戶家中的水電表和煤氣表實(shí)現(xiàn)脈沖輸出，必要時(shí)用戶也可以通過室內(nèi)的電子開關(guān)閥輸入連接實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位、緊急求助等功能，為社區(qū)消防救援發(fā)送提示信號(hào)。

最后在綜合治理方面，LonWorks技術(shù)對(duì)業(yè)務(wù)量偏小的智能社區(qū)所采用的是綜合信息與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的聯(lián)合模式，社區(qū)可以選擇多臺(tái)服務(wù)器實(shí)施對(duì)不同應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫軟件的操作，例如對(duì)Web服務(wù)器、NEWS服務(wù)器以及SQI數(shù)據(jù)庫服務(wù)器操作的實(shí)現(xiàn)，幫助社區(qū)實(shí)現(xiàn)更多智能化操作，同時(shí)也提供更多服務(wù)功能。

總結(jié)：本文利用LonWorks技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能社區(qū)建筑中一體化信息集成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)也基于各個(gè)子模塊實(shí)現(xiàn)了更多人性化的社區(qū)服務(wù)功能，提出了全新的以LonWorks技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化住宅社區(qū)建筑設(shè)計(jì)方案，為社區(qū)建筑智能化發(fā)展提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

[1]蔣秀蓮.電子商務(wù)大眾化的物理基礎(chǔ)——數(shù)字化智能社區(qū)網(wǎng)絡(luò)解決方案[J].福建計(jì)算機(jī),2006(9):156-157.

[2]吳海珍.凝香園住宅社區(qū)智能化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究[D].長沙：中南林學(xué)院,2002.30.

[3]湯磊.LonW orks在智能社區(qū)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)中的集成[D].武漢：武漢理工大學(xué),2005：50-60.

責(zé)任編校：王俊奇

F426.92;F49

A

1009-8534（2017）01-0108-02

楊鑫，武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士。