引言 　　智能建筑已經(jīng)在世界各地蓬勃地發(fā)展起來(lái)了，并成為21世紀(jì)建筑業(yè)發(fā)展的主流。智能建筑集現(xiàn)代建筑技術(shù)，現(xiàn)代通信技術(shù)，現(xiàn)代控制技術(shù)，現(xiàn)代儀器儀表技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，為人們提供高質(zhì)量的工作和生活環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保。近年來(lái)，隨著人們對(duì)居住環(huán)境要求的提高，也將“智能”的概念引進(jìn)到了住宅建設(shè)當(dāng)中。 　　 　　為了美化居民的生活環(huán)境，國(guó)內(nèi)的一些大城市紛紛要求拆除住宅防盜網(wǎng)，為了保障居民的安全，有必要運(yùn)用現(xiàn)代化高科技手段加強(qiáng)住宅區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)住宅區(qū)的安全防衛(wèi)自動(dòng)化。同時(shí)，許多住宅發(fā)展商和物業(yè)管理公司都意識(shí)到對(duì)住宅以及寫(xiě)字樓的水電煤氣表進(jìn)行遠(yuǎn)程抄送是提高住宅小區(qū)乃至城市的物業(yè)管理水平重要標(biāo)志?；谝陨媳尘?，我們針對(duì)深圳市住宅局發(fā)展的微利房住宅區(qū)梅林三村設(shè)計(jì)了一套基于LonWorks分布式控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的小區(qū)安全防衛(wèi)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)。 　　 技術(shù)選擇 　　出于經(jīng)濟(jì)上，認(rèn)識(shí)上等各種原因，目前國(guó)內(nèi)對(duì)智能化住宅的認(rèn)識(shí)還不夠深刻，對(duì)智能化住宅的智能程度要求也不高，而且對(duì)住宅智能化建設(shè)的一次性投入也不大，這是目前中國(guó)住宅智能化建設(shè)的現(xiàn)實(shí)國(guó)情?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的住宅智能化建設(shè)主要體現(xiàn)在在住戶家庭安裝安全防盜系統(tǒng)和水、電、煤氣表的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。 　　 　　安防系統(tǒng)主要由各防盜系統(tǒng)供應(yīng)商提供，大多數(shù)都是通過(guò)現(xiàn)有電話線路傳遞報(bào)警信號(hào)，效率低，可靠性差，報(bào)警響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用高，而且功能單一，只能實(shí)現(xiàn)安防功能，一旦要實(shí)現(xiàn)其他住宅智能功能，必須重新安裝新系統(tǒng)。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)則分別由各水、電、煤氣供應(yīng)公司進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，各自獨(dú)立運(yùn)行，互不相關(guān)。因此造成住宅區(qū)物業(yè)管理部門(mén)工作難度大，各系統(tǒng)間總體協(xié)調(diào)性能差，系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)復(fù)雜，升級(jí)擴(kuò)容不便，用戶對(duì)自己家庭內(nèi)的智能功能選擇余地小。 　　 　　近年來(lái)，國(guó)際上也利用有線電視網(wǎng)進(jìn)行住宅智能化建設(shè)，將住宅的智能控制（包括安防系統(tǒng)，遠(yuǎn)程抄表等），閉路監(jiān)控，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通訊，電視等集成于一體。但由于目前有線電視網(wǎng)上智能控制器的通訊方式采用三層主從式結(jié)構(gòu)，使得在網(wǎng)絡(luò)較大，負(fù)載較重時(shí)，網(wǎng)絡(luò)效率低，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)差，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不適合智能住宅中控制網(wǎng)絡(luò)方面的要求。 　　 　　智能化住宅中包含的各種現(xiàn)代化技術(shù)在實(shí)施中不可能也沒(méi)有必要在同一種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上運(yùn)行，應(yīng)該各展所長(zhǎng)，不同的建設(shè)方面應(yīng)該使用不同的實(shí)施平臺(tái)。對(duì)于智能控制，使用單獨(dú)的控制網(wǎng)絡(luò)將智能化住宅中的安防報(bào)警，家電控制，家居環(huán)境控制，住宅區(qū)周邊環(huán)境控制等所有功能統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，達(dá)到最佳性能，簡(jiǎn)化管理，方便系統(tǒng)維護(hù)，系統(tǒng)擴(kuò)充和系統(tǒng)升級(jí)。 　　 　　我們?cè)趪?guó)內(nèi)進(jìn)行住宅智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該遵循幾個(gè)原則：一、造價(jià)低，可靠性高；二、便于擴(kuò)充升級(jí)，分步實(shí)現(xiàn)智能化功能；三、單一控制網(wǎng)絡(luò)完成智能化住宅應(yīng)有的全部控制功能以及該小區(qū)的所有控制功能；四、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異。為此，我們?cè)谥悄芑≌ㄔO(shè)中采用LonWorks分布式控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 　　 　　LonWorks技術(shù)是目前國(guó)際上控制領(lǐng)域中最熱門(mén)的通用控制總線技術(shù)之一，得到世界各大著名工控產(chǎn)品生產(chǎn)廠家支持，應(yīng)用范圍極為廣泛。目前它在國(guó)內(nèi)已被成功應(yīng)用于工業(yè)控制和樓宇自控中，其在智能住宅小區(qū)中的應(yīng)用還較少。我們選擇LonWorks技術(shù)開(kāi)發(fā)智能住宅小區(qū)系統(tǒng)，主要基于它的如下特點(diǎn)： 　　 　?。?）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活多變，可根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式。可以最大限度的降低布線系統(tǒng)的復(fù)雜性和工作量，提高系統(tǒng)可靠性，可維護(hù)性。 　　 　?。?）LonWorks網(wǎng)絡(luò)是無(wú)主站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，其任一點(diǎn)的故障不會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓。一個(gè)住戶節(jié)點(diǎn)的損壞或關(guān)閉不影響其他住戶節(jié)點(diǎn)正常運(yùn)行，降低了維護(hù)難度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定度，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)得到保障。 　　 　?。?）Neuron芯片內(nèi)置現(xiàn)成的I/O對(duì)象，LonTalk協(xié)議，并使用高級(jí)語(yǔ)言編程，大大縮短開(kāi)發(fā)周期，提高開(kāi)發(fā)質(zhì)量，能在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)。 　　 　　（4）LonWorks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間使用邏輯連接，這使得系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的增加、修改很容易，便于系統(tǒng)調(diào)整和擴(kuò)充升級(jí)。 　　 　　在智能住宅建設(shè)中應(yīng)用LonWorks技術(shù)，可以很容易地實(shí)現(xiàn)智能化住宅的所有功能，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)布線相當(dāng)容易。對(duì)于用戶各種不同的功能要求，只需選用不同的控制節(jié)點(diǎn)，編寫(xiě)相應(yīng)的程序，直接連接到住宅區(qū)的控制網(wǎng)絡(luò)上就完成了，在物理上不必對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作任何修改。而且LonWorks網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)充性極好，擴(kuò)充子系統(tǒng)，增加功能，連接兩個(gè)小區(qū)控制網(wǎng)等都很簡(jiǎn)便。LonWorks技術(shù)提供的高效開(kāi)發(fā)平臺(tái)讓我們?cè)谶M(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊不再需要花費(fèi)時(shí)間，可以把精力集中到具體的系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)上，使得我們能在較短時(shí)間內(nèi)針對(duì)具體任務(wù)設(shè)計(jì)出成熟穩(wěn)定的系統(tǒng)。 　　 智能住宅小區(qū)智能控制系統(tǒng)概述及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 　　我公司承接的梅林三村住宅小區(qū)智能化工程設(shè)計(jì)，包括兩棟29層高層住宅樓共320套住宅，該項(xiàng)目已被建設(shè)部定為全國(guó)智能住宅控制系統(tǒng)試點(diǎn)工程，并被全國(guó)建筑智能化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)專家委員列為推薦工程。其智能化系統(tǒng)采用LonWork分布式控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)所有住戶實(shí)現(xiàn)住宅防盜監(jiān)控（包括室內(nèi)紅外移動(dòng)探測(cè)，非法闖入監(jiān)控，門(mén)口防劫持密碼），煤氣泄漏監(jiān)控，緊急求助報(bào)警，以及對(duì)控制箱的拆卸、斷電報(bào)警，并對(duì)每戶的水表、電表、煤氣表實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表計(jì)量。 　　 　　每戶使用一個(gè)LonWorks節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)所有安防功能，每2戶使用一個(gè)單獨(dú)的LonWorks節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，所有節(jié)點(diǎn)均就近連接到相應(yīng)的子網(wǎng)上，共有12個(gè)子網(wǎng)。網(wǎng)上連接有一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，位于住宅小區(qū)管理處。所有監(jiān)測(cè)到的報(bào)警信號(hào)均經(jīng)過(guò)LonWorks節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和轉(zhuǎn)換，通過(guò)LonWorks網(wǎng)絡(luò)送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)，進(jìn)行多媒體聲光報(bào)警和信息提示。每抄表節(jié)點(diǎn)隨時(shí)采集每戶的水電氣三表讀數(shù)，并保存下來(lái)（可斷電保存），可隨時(shí)由監(jiān)控計(jì)算機(jī)讀取。 　　 　　該系統(tǒng)全部子網(wǎng)采用自由拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使用FTT-10收發(fā)器，利用雙絞線作為傳輸媒體。每個(gè)子網(wǎng)都通過(guò)一個(gè)相應(yīng)路由器再連接到主干網(wǎng)上，中心監(jiān)控和抄表計(jì)算機(jī)也直接連接在主干網(wǎng)上。每個(gè)子網(wǎng)從各自的路由器（安裝在第三層）開(kāi)始，垂直連接同一棟樓內(nèi)每層同一戶型的所有節(jié)點(diǎn)，由于每棟有六種戶型，所以每棟樓設(shè)計(jì)有6個(gè)子網(wǎng)，兩棟共12個(gè)子網(wǎng)。而分布在每層的兩個(gè)抄表節(jié)點(diǎn)均分散安裝在每棟的六個(gè)子網(wǎng)中，使得每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載盡量平衡。 主干網(wǎng)使用TP/XF-1250收發(fā)器，使用雙絞線作為傳輸媒體，將所有路由器，一個(gè)時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)與中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)，抄表計(jì)算機(jī)連接，形成高速總線型主干網(wǎng)。由于所有路由器分別集中安裝在兩棟樓的第三層，縮短了主干網(wǎng)線長(zhǎng)度，以達(dá)到較好的網(wǎng)絡(luò)性能。 　　　　 智能住宅小區(qū)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為三個(gè)部分：住戶室內(nèi)安全防衛(wèi)系統(tǒng)，小區(qū)自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，小區(qū)管理監(jiān)控中心。 　　 　　住戶室內(nèi)安全防衛(wèi)系統(tǒng)主要包括室內(nèi)防盜，緊急求助，煤氣泄漏探測(cè)和關(guān)斷三大功能。在室內(nèi)安防系統(tǒng)中我們使用的各種探測(cè)器均為簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出接口，因而我們選用了具有8通道開(kāi)關(guān)量I/0口的LonWorks節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品。每通道連接同一種探測(cè)器。節(jié)點(diǎn)程序隨時(shí)監(jiān)測(cè)各I/O口的狀態(tài)變化，一旦某I/O通道狀態(tài)發(fā)生變化，經(jīng)程序判斷此時(shí)探測(cè)器處于報(bào)警狀態(tài)，便將相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)以網(wǎng)絡(luò)變量的形式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，小區(qū)監(jiān)控中心收到該數(shù)據(jù)后進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警輸出。每個(gè)節(jié)點(diǎn)可連接6類不同探測(cè)器，1個(gè)警號(hào)，1個(gè)交流斷電檢測(cè)信號(hào)。每戶使用1個(gè)LonWorks節(jié)點(diǎn)進(jìn)行安防報(bào)警監(jiān)控。 　　 　　在住戶的各窗戶旁邊安裝一個(gè)紅外探測(cè)器，在住戶門(mén)邊安裝一個(gè)門(mén)磁，實(shí)現(xiàn)住戶室內(nèi)的窗警和門(mén)警等非法闖入監(jiān)視，一旦有報(bào)警發(fā)生，系統(tǒng)啟動(dòng)室內(nèi)警號(hào)發(fā)聲，并報(bào)警到監(jiān)控中心；在住戶室內(nèi)有一個(gè)密碼鍵盤(pán)，住戶可通過(guò)此鍵盤(pán)進(jìn)行室內(nèi)監(jiān)控的布防和撤防，以及通過(guò)此鍵盤(pán)輸入劫持密碼模擬對(duì)系統(tǒng)撤防但實(shí)際向監(jiān)控中心進(jìn)行劫持報(bào)警；把住戶門(mén)鎖的鎖孔加裝專用電子開(kāi)關(guān)，使得住戶在出門(mén)反鎖時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)設(shè)防，在住戶開(kāi)門(mén)時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)撤防；在各臥室和客廳各安裝一個(gè)緊急按鈕，使得住戶在家中有緊急情況時(shí)能很容易、簡(jiǎn)單地報(bào)警求助；在廚房和浴室內(nèi)各安裝一個(gè)煤氣探測(cè)和自動(dòng)關(guān)斷器，一旦有煤氣泄漏，探測(cè)器將發(fā)聲報(bào)警，并報(bào)警到監(jiān)控中心，同時(shí)啟動(dòng)關(guān)斷器切斷煤氣源。功能示意圖如下： 　　 　　以上各種監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備都通過(guò)埋管走線的方式連接到每戶的終端控制箱內(nèi)，該控制箱包含有LonWorks節(jié)點(diǎn)，穩(wěn)壓電源，備用電池，繼電器以及交流斷電報(bào)警電路，電池充電電路等，一旦因各種原因?qū)е驴刂葡浣涣鲾嚯?，立即啟?dòng)備用電池工作，維持監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行并向監(jiān)控中心報(bào)警。備用電池能連續(xù)工作10小時(shí)左右。 　　 　　小區(qū)自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)使用電子水表，電子電表，電子煤氣表，以上三種表均為電子脈沖輸出，對(duì)表的計(jì)量只需累計(jì)電子表輸出的脈沖數(shù)即可，在抄表節(jié)點(diǎn)中只需用數(shù)字I/O口即可實(shí)現(xiàn)脈沖計(jì)數(shù)。我們采用帶8個(gè)數(shù)字I/0通道的LonWorks節(jié)點(diǎn)作為專門(mén)的抄表節(jié)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)8個(gè)電子表進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表讀數(shù)，保存在節(jié)點(diǎn)的EEPROM中。管理監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)通過(guò)LonWorks網(wǎng)絡(luò)讀取各抄表節(jié)點(diǎn)中各住戶對(duì)應(yīng)的三表數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表。利用在網(wǎng)絡(luò)上的時(shí)鐘節(jié)點(diǎn),本系統(tǒng)可進(jìn)行電費(fèi)復(fù)費(fèi)率抄表計(jì)算。每個(gè)抄表節(jié)點(diǎn)可同時(shí)抄收2個(gè)住戶的三表數(shù)據(jù)，使用專門(mén)的線路供電，并配有備用電池，以保證抄表節(jié)點(diǎn)的連續(xù)運(yùn)行。抄表節(jié)點(diǎn)安裝在大樓每層的走廊吊頂上，用專用鐵箱密封，包含穩(wěn)壓電源及備用電池。 　　 　　小區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可以自成一個(gè)單獨(dú)抄表網(wǎng)絡(luò)?；谌缜八鯨onWorks技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)中將抄表網(wǎng)絡(luò)和住戶安防網(wǎng)絡(luò)合并成同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，抄表節(jié)點(diǎn)被就近連接到不同的監(jiān)控子網(wǎng)上。 　　 　　小區(qū)管理監(jiān)控中心主要使用兩臺(tái)PC機(jī)，分別是報(bào)警監(jiān)控計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程抄表計(jì)算機(jī)，插上LonWorks網(wǎng)卡，連入LonWorks監(jiān)控主干網(wǎng)絡(luò)。住宅區(qū)內(nèi)的全部報(bào)警信號(hào)都通過(guò)LonWorks 網(wǎng)絡(luò)送達(dá)監(jiān)控計(jì)算機(jī)中，在該計(jì)算機(jī)屏幕上即時(shí)顯示住戶資料（姓名，地址，電話，報(bào)警級(jí)別，報(bào)警類別，報(bào)警節(jié)點(diǎn)地址，報(bào)警時(shí)間及住戶平面圖等），并可記錄小區(qū)全部住戶的歷史報(bào)警信號(hào)，同時(shí)接收多點(diǎn)報(bào)警。遠(yuǎn)程抄表計(jì)算機(jī)可隨時(shí)查詢?nèi)我蛔綦?、水、煤氣表讀數(shù)；對(duì)每用戶每月消耗的水、電、煤氣用量進(jìn)行系統(tǒng)總用量、總金額統(tǒng)計(jì)；對(duì)用戶用量超過(guò)預(yù)設(shè)最大值時(shí)報(bào)警等。 　　 　　小區(qū)管理監(jiān)控中心還包括一個(gè)時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)，為整個(gè)LonWorks網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，為住戶節(jié)點(diǎn)提供統(tǒng)一報(bào)警時(shí)鐘，為抄表節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)復(fù)費(fèi)率計(jì)費(fèi)提供時(shí)間依據(jù)。 　　 　　由于整個(gè)小區(qū)智能系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基于LonWorks網(wǎng)絡(luò)，使得系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、安裝、調(diào)試工作量大大降低，同時(shí)又具備相當(dāng)?shù)撵`活性，對(duì)不同用戶要求能很容易地修改實(shí)現(xiàn)。 　　 結(jié)論 　　由于LonWorks技術(shù)的開(kāi)放性，產(chǎn)品的選擇多樣化，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小靈活，使得我們可以選擇各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括國(guó)產(chǎn)的節(jié)點(diǎn)，路由器等產(chǎn)品，這樣就能以最合理的價(jià)格組建符合要求的LonWorks網(wǎng)絡(luò)，有效控制成本。無(wú)論是系統(tǒng)升級(jí)，或是新系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我們可以形成不同檔次的實(shí)用系統(tǒng)，根據(jù)客戶的需求提出最貼切的實(shí)施方案，滿足各層次用戶的需求，并能方便地對(duì)用戶節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修改和升級(jí)。同樣，在抄表系統(tǒng)中，擴(kuò)大抄表系統(tǒng)的規(guī)模也是很簡(jiǎn)單的事情。 　　 　　基于LonWorks技術(shù)良好的擴(kuò)充性、易維護(hù)性，使得我們完全能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加新的功能，實(shí)現(xiàn)住戶家電控制，家居環(huán)境控制，以及小區(qū)周邊環(huán)境控制，如系統(tǒng)供電設(shè)備、公共照明、蓄水及消防水箱、 背景音響、電梯、草地噴淋集中監(jiān)測(cè)控制，停車(chē)場(chǎng)控制等，對(duì)于客戶的各種檔次要求都能在原有網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)。 　　 　　因而，利用LonWorks技術(shù)進(jìn)行住宅小區(qū)智能化建設(shè)完全符合中國(guó)國(guó)情，這種建設(shè)模式，是在特定的條件下實(shí)施特定范圍的智能化建設(shè)，并為以后更深入的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。因此，LonWorks技術(shù)在住宅智能化建設(shè)中應(yīng)用的前景是非常廣闊的。