1 智能小區(qū)的智能化現(xiàn)狀及主系統(tǒng)控制方式

　　1.1.1 當(dāng)前智能小區(qū)的智能化現(xiàn)狀

　　長期以來, 智能化小區(qū)門禁系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、三表遠(yuǎn)抄系統(tǒng)、住戶報(bào)警系統(tǒng)、停車場(chǎng)管理系統(tǒng)等均采用RS485總線聯(lián)網(wǎng), 各系統(tǒng)都是獨(dú)立存在, 每個(gè)系統(tǒng)都要使用極大量總線, 而且各系統(tǒng)間互相不連接, 各用各的聯(lián)網(wǎng)線。如果小區(qū)較大, 則聯(lián)網(wǎng)線就較長, 網(wǎng)絡(luò)重復(fù)布線, 不能共用, 不但造成投資較大, 而且受雷電影響較嚴(yán)重, 故障率較高。另外, 此種聯(lián)網(wǎng)方式受距離限制, 最長線長僅為1000米,對(duì)于大中型社區(qū)來說, 滿足不了需求, 還不得不采用一些補(bǔ)救措施, 直接的結(jié)果就是存在信號(hào)損失過大、不穩(wěn)定等弊端。受網(wǎng)絡(luò)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的限制(不能采用星型或網(wǎng)型結(jié)構(gòu)), 同時(shí)因?yàn)槭怯芯€聯(lián)結(jié), 即使埋在地下, 所受環(huán)境影響和雷電的影響也很嚴(yán)重。

　　1.1.2 當(dāng)前智能小區(qū)的主系統(tǒng)控制方式

　　我們?cè)谶@里以門禁系統(tǒng)為例, 說明當(dāng)前智能小區(qū)的主系統(tǒng)控制方式。

　　一直以來, 對(duì)于現(xiàn)代住宅智能小區(qū), 門禁系統(tǒng)的做法如下:

　　在每棟樓的每個(gè)單元門的以講機(jī)里放置一個(gè)讀卡器(或?qū)⒆x卡器單獨(dú)放置), 該讀卡器里帶有存儲(chǔ)器。業(yè)主被給予一門卡, 并授權(quán)該門卡可以打開該業(yè)主所居住單元門鎖, 且此卡號(hào)已被保存到監(jiān)控室放置的一臺(tái)計(jì)算機(jī)里。計(jì)算機(jī)將該授權(quán)信息傳遞到讀卡器里, 并保存在讀卡器中。業(yè)主持門卡開門時(shí), 讀卡器即可判斷此卡是否有效。并且每次使用該門卡開門時(shí), 讀卡器都會(huì)將此次開門信息傳給監(jiān)控室放置的計(jì)算機(jī), 計(jì)算機(jī)可以記錄每張門卡的使用記錄。這種系統(tǒng)使金屬鑰匙可被授權(quán)的智能卡取代, 使機(jī)械門鎖被讀卡器和電控鎖取代, 通過單元控制電路加以控制, 并通過網(wǎng)絡(luò)化通信方法實(shí)行后臺(tái)的權(quán)限設(shè)定和監(jiān)控管理。門禁系統(tǒng)的優(yōu)越性很明顯, 它使得權(quán)限的控制非常靈活, 智能卡的授權(quán)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)門禁的一卡通, 也可以限制卡的權(quán)限時(shí)段, 或在人員變動(dòng)或卡丟失的情況下調(diào)整或取消卡的權(quán)限, 不必更換門鎖。RFID世界網(wǎng)發(fā)布。例如, 對(duì)于物業(yè)管理人員及保安的權(quán)限可以設(shè)置的較高, 可以一卡開多門; 而對(duì)于保潔人員則可以限時(shí)進(jìn)樓等。均由小區(qū)管理部門實(shí)行集中的授權(quán)管理。

　　RS485總線將所有讀卡器聯(lián)網(wǎng), 總線要求將所要連接的設(shè)備一條線并聯(lián), 星型連接一般不被允許。如果建設(shè)大型智能小區(qū), 則總線長度過長, 造成信號(hào)不穩(wěn)定, 損失過大。傳統(tǒng)布線方式最大的弊端及難以解決的問題是雷擊問題。即使線埋地下也很難避免遭受雷擊破壞。如被破壞, 就使一條線上的所有讀卡器模塊都被燒毀, 毀壞一片, 有的攝像機(jī)也被燒毀。損失巨大, 延誤工期。

　　2 無線傳輸在智能小區(qū)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

　　2.1.1 Z igBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　ZigBee是國際通用的新一代無線通訊技術(shù)。名字來源于蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來通知發(fā)現(xiàn)食物的信息。ZigBee技術(shù)是一種新興的短距離、低速率、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 主要用于近距離無線連接。采用ZigBee技術(shù), 這是由其主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)決定的: 數(shù)據(jù)傳輸速率低, 專注于低傳輸應(yīng)用;

　　功耗低: 在休眠狀態(tài)下耗電量?jī)H僅只有1LW, 通信距離短的情況下工作狀態(tài)的耗電為30mW, 在低耗電待機(jī)模式下, 兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月到2年。這也是Z igBee技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì); 成本低: Z igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低, 協(xié)議簡(jiǎn)單, 所以大大降低了成本, 且免收專利費(fèi); 網(wǎng)絡(luò)容量大: 每個(gè)ZigBee 網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備。每個(gè)Z igBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持65000個(gè)節(jié)點(diǎn), 也就是說每個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)可以與數(shù)萬節(jié)點(diǎn)相連接;時(shí)延短: 通常時(shí)延都在15毫秒至30毫秒之間; 有效范圍小: 有效覆蓋范圍10~ 75米之間, 具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定。但是可以擴(kuò)展到數(shù)百米, 具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定, 基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。

　　2.1.2 子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

　　以門禁系統(tǒng)為例, 說明智能小區(qū)的無線傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方式。門禁系統(tǒng)包括主控設(shè)備、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(簡(jiǎn)稱無線模塊)、管理PC機(jī)、智能卡、讀卡器、電控門(鎖)等組成。系統(tǒng)包括傳感節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。大量的節(jié)點(diǎn)(傳感節(jié)點(diǎn))部署在小區(qū)內(nèi), 構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。采用ZigBee技術(shù), 在每棟樓或每個(gè)單元放置一個(gè)ZigBee模塊,監(jiān)控室再放一個(gè)Z igBee模塊, 形成星型網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)。這樣, 不僅節(jié)約總線成本, 而且模塊本身具有路由功能, 提高了信號(hào)的穩(wěn)定性, 防雷性能好, 避免了進(jìn)一步的損失。

　　傳感節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù), 以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器, 經(jīng)過多級(jí)傳輸后路由到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn), 最后可通過互聯(lián)網(wǎng)( IP /TCP)或其他移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)監(jiān)控中心。因?yàn)橛泻芏喙?jié)點(diǎn), 所以有多個(gè)冗余的通信路徑。若正在使用的路徑中斷, 該網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)選擇另一條路徑維持正常通信。在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中, 當(dāng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目很多時(shí), 新加入的節(jié)點(diǎn)能夠與相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后, 這些節(jié)點(diǎn)就會(huì)與目的節(jié)點(diǎn)之間生成路徑, 節(jié)點(diǎn)本身就能夠建立路由。發(fā)送信息、接收信息后并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā), 這個(gè)過程會(huì)在從初始節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間逐個(gè)節(jié)點(diǎn)的重復(fù)下去, 直到信息到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。目的節(jié)點(diǎn)要向初始節(jié)點(diǎn)返回確認(rèn)信息表示信息已接收。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分布圖

　　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分布如圖1。主控設(shè)備是門禁系統(tǒng)的中心部件, 通過無線傳輸模塊與計(jì)算機(jī)通信, 下載用戶卡號(hào)并上傳讀卡信息等。該系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)在硬件方面分為單片機(jī)端和PC 機(jī)端兩部分。單片機(jī)主要完成數(shù)據(jù)的采集和處理, 并且接收PC機(jī)傳送過來的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)以Visua lC為前臺(tái)開發(fā)工具, 主要包括智能卡管理、業(yè)主管理、消息管理等模塊組成。系統(tǒng)的PC機(jī)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控, 系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫選用了SQL Server。業(yè)主刷卡后, 單片機(jī)端接收到用戶信息, 把這些信息存放在存儲(chǔ)器中。發(fā)送端把存儲(chǔ)器中的用戶信息發(fā)出, 接收端接收到信息后, 并不是即時(shí)將信息接收, 而是要考察網(wǎng)絡(luò)狀態(tài), 并將接受到的信息和發(fā)送方設(shè)備信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。如網(wǎng)絡(luò)空閑, 并且發(fā)送方是有效的發(fā)送設(shè)備, 那么接收方接收信息, 向發(fā)送端返回消息,表示成功接收, 并將這些信息再發(fā)送出去, 直到送至目的控制器, 同時(shí)發(fā)送端在接收到返回消息后將其存儲(chǔ)器中相應(yīng)的信息擦除。如果發(fā)送方是無效的發(fā)送設(shè)備, 則接收方不接收信息。

　　3 結(jié) 語

　　建筑市場(chǎng)蓬勃發(fā)展, 智能小區(qū)層出不窮, 只要需要智能建筑的地方, 就會(huì)需要無線通信技術(shù)。Z igBee是當(dāng)前最適合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線通信技術(shù)。我們應(yīng)用的是針對(duì)Z igBee的特點(diǎn), 結(jié)合建筑市場(chǎng), 對(duì)智能小區(qū)做智能建筑的改革和創(chuàng)新, 主要達(dá)到節(jié)省開支, 提升抗干擾能力, 同時(shí)也減少雷電對(duì)智能化系統(tǒng)的破壞的作用。相信憑借其主要的技術(shù)優(yōu)勢(shì), 采用Z igBee技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)將成為小區(qū)智能化的主要聯(lián)網(wǎng)形式。