引言 　　智能建筑已經(jīng)在世界各地蓬勃地發(fā)展起來了，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)代計算機技術(shù)于一體，為人們提供高質(zhì)量的工作和生活環(huán)境，并實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保。近年來，隨著人們對居住環(huán)境要求的提高，也將“智能”的概念引進到了住宅建設(shè)當(dāng)中。 　　 　　為了美化居民的生活環(huán)境，國內(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，有必要運用現(xiàn)代化高科技手段加強住宅區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)，實現(xiàn)住宅區(qū)的安全防衛(wèi)自動化。同時，許多住宅發(fā)展商和物業(yè)管理公司都意識到對住宅以及寫字樓的水電煤氣表進行遠(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。基于以上背景，我們針對深圳市住宅局發(fā)展的微利房住宅區(qū)梅林三村設(shè)計了一套基于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)程自動抄表系統(tǒng)。 　　 技術(shù)選擇 　　出于經(jīng)濟上，認(rèn)識上等各種原因，目前國內(nèi)對智能化住宅的認(rèn)識還不夠深刻，對智能化住宅的智能程度要求也不高，而且對住宅智能化建設(shè)的一次性投入也不大，這是目前中國住宅智能化建設(shè)的現(xiàn)實國情?，F(xiàn)階段國內(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)都是通過現(xiàn)有電話線路傳遞報警信號，效率低，可靠性差，報警響應(yīng)時間長，系統(tǒng)運行費用高，而且功能單一，只能實現(xiàn)安防功能，一旦要實現(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)公司進行設(shè)計安裝，各自獨立運行，互不相關(guān)。因此造成住宅區(qū)物業(yè)管理部門工作難度大，各系統(tǒng)間總體協(xié)調(diào)性能差，系統(tǒng)運行、維護復(fù)雜，升級擴容不便，用戶對自己家庭內(nèi)的智能功能選擇余地小。 　　 　　近年來，國際上也利用有線電視網(wǎng)進行住宅智能化建設(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，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)在實施中不可能也沒有必要在同一種網(wǎng)絡(luò)平臺上運行，應(yīng)該各展所長，不同的建設(shè)方面應(yīng)該使用不同的實施平臺。對于智能控制，使用單獨的控制網(wǎng)絡(luò)將智能化住宅中的安防報警，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)一實現(xiàn)，達到最佳性能，簡化管理，方便系統(tǒng)維護，系統(tǒng)擴充和系統(tǒng)升級。 　　 　　我們在國內(nèi)進行住宅智能化系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)該遵循幾個原則：一、造價低，可靠性高；二、便于擴充升級，分步實現(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)簡單，性能優(yōu)異。為此，我們在智能化住宅建設(shè)中采用LonWorks分布式控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 　　 　　LonWorks技術(shù)是目前國際上控制領(lǐng)域中最熱門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)開發(fā)智能住宅小區(qū)系統(tǒng)，主要基于它的如下特點： 　　 　　（1）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，可維護性。 　　 　?。?）LonWorks網(wǎng)絡(luò)是無主站點對點網(wǎng)絡(luò)，其任一點的故障不會造成系統(tǒng)癱瘓。一個住戶節(jié)點的損壞或關(guān)閉不影響其他住戶節(jié)點正常運行，降低了維護難度，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對象，LonTalk協(xié)議，并使用高級語言編程，大大縮短開發(fā)周期，提高開發(fā)質(zhì)量，能在短時間內(nèi)開發(fā)出穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)。 　　 　?。?）LonWorks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間使用邏輯連接，這使得系統(tǒng)中節(jié)點的增加、修改很容易，便于系統(tǒng)調(diào)整和擴充升級。 　　 　　在智能住宅建設(shè)中應(yīng)用LonWorks技術(shù)，可以很容易地實現(xiàn)智能化住宅的所有功能，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對簡單，網(wǎng)絡(luò)布線相當(dāng)容易。對于用戶各種不同的功能要求，只需選用不同的控制節(jié)點，編寫相應(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，在物理上不必對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作任何修改。而且LonWorks網(wǎng)絡(luò)可擴充性極好，擴充子系統(tǒng)，增加功能，連接兩個小區(qū)控制網(wǎng)等都很簡便。LonWorks技術(shù)提供的高效開發(fā)平臺讓我們在進行系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)時對網(wǎng)絡(luò)通訊不再需要花費時間，可以把精力集中到具體的系統(tǒng)功能實現(xiàn)上，使得我們能在較短時間內(nèi)針對具體任務(wù)設(shè)計出成熟穩(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，包括兩棟29層高層住宅樓共320套住宅，該項目已被建設(shè)部定為全國智能住宅控制系統(tǒng)試點工程，并被全國建筑智能化系統(tǒng)工程設(shè)計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)，對所有住戶實現(xiàn)住宅防盜監(jiān)控（包括室內(nèi)紅外移動探測，非法闖入監(jiān)控，門口防劫持密碼），煤氣泄漏監(jiān)控，緊急求助報警，以及對控制箱的拆卸、斷電報警，并對每戶的水表、電表、煤氣表實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表計量。 　　 　　每戶使用一個LonWorks節(jié)點實現(xiàn)所有安防功能，每2戶使用一個單獨的LonWorks節(jié)點實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，所有節(jié)點均就近連接到相應(yīng)的子網(wǎng)上，共有12個子網(wǎng)。網(wǎng)上連接有一臺監(jiān)控計算機，位于住宅小區(qū)管理處。所有監(jiān)測到的報警信號均經(jīng)過LonWorks節(jié)點的計算和轉(zhuǎn)換，通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)送到監(jiān)控計算機，進行多媒體聲光報警和信息提示。每抄表節(jié)點隨時采集每戶的水電氣三表讀數(shù)，并保存下來（可斷電保存），可隨時由監(jiān)控計算機讀取。 　　 　　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。每個子網(wǎng)都通過一個相應(yīng)路由器再連接到主干網(wǎng)上，中心監(jiān)控和抄表計算機也直接連接在主干網(wǎng)上。每個子網(wǎng)從各自的路由器（安裝在第三層）開始，垂直連接同一棟樓內(nèi)每層同一戶型的所有節(jié)點，由于每棟有六種戶型，所以每棟樓設(shè)計有6個子網(wǎng)，兩棟共12個子網(wǎng)。而分布在每層的兩個抄表節(jié)點均分散安裝在每棟的六個子網(wǎng)中，使得每個子網(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，一個時鐘節(jié)點與中心監(jiān)控計算機，抄表計算機連接，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)線長度，以達到較好的網(wǎng)絡(luò)性能。 　　　　 智能住宅小區(qū)智能控制系統(tǒng)設(shè)計 　　本系統(tǒng)設(shè)計分為三個部分：住戶室內(nèi)安全防衛(wèi)系統(tǒng)，小區(qū)自動遠(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器均為簡單的開關(guān)量輸入/輸出接口，因而我們選用了具有8通道開關(guān)量I/0口的LonWorks節(jié)點產(chǎn)品。每通道連接同一種探測器。節(jié)點程序隨時監(jiān)測各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)程序判斷此時探測器處于報警狀態(tài)，便將相應(yīng)的報警信號以網(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)后進行相應(yīng)的報警輸出。每個節(jié)點可連接6類不同探測器，1個警號，1個交流斷電檢測信號。每戶使用1個LonWorks節(jié)點進行安防報警監(jiān)控。 　　 　　在住戶的各窗戶旁邊安裝一個紅外探測器，在住戶門邊安裝一個門磁，實現(xiàn)住戶室內(nèi)的窗警和門警等非法闖入監(jiān)視，一旦有報警發(fā)生，系統(tǒng)啟動室內(nèi)警號發(fā)聲，并報警到監(jiān)控中心；在住戶室內(nèi)有一個密碼鍵盤，住戶可通過此鍵盤進行室內(nèi)監(jiān)控的布防和撤防，以及通過此鍵盤輸入劫持密碼模擬對系統(tǒng)撤防但實際向監(jiān)控中心進行劫持報警；把住戶門鎖的鎖孔加裝專用電子開關(guān)，使得住戶在出門反鎖時，監(jiān)控系統(tǒng)能自動設(shè)防，在住戶開門時，系統(tǒng)能自動撤防；在各臥室和客廳各安裝一個緊急按鈕，使得住戶在家中有緊急情況時能很容易、簡單地報警求助；在廚房和浴室內(nèi)各安裝一個煤氣探測和自動關(guān)斷器，一旦有煤氣泄漏，探測器將發(fā)聲報警，并報警到監(jiān)控中心，同時啟動關(guān)斷器切斷煤氣源。功能示意圖如下： 　　 　　以上各種監(jiān)測和控制設(shè)備都通過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，穩(wěn)壓電源，備用電池，繼電器以及交流斷電報警電路，電池充電電路等，一旦因各種原因?qū)е驴刂葡浣涣鲾嚯?，立即啟動備用電池工作，維持監(jiān)控系統(tǒng)運行并向監(jiān)控中心報警。備用電池能連續(xù)工作10小時左右。 　　 　　小區(qū)自動遠(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，對表的計量只需累計電子表輸出的脈沖數(shù)即可，在抄表節(jié)點中只需用數(shù)字I/O口即可實現(xiàn)脈沖計數(shù)。我們采用帶8個數(shù)字I/0通道的LonWorks節(jié)點作為專門的抄表節(jié)點，同時對8個電子表進行脈沖計數(shù)，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表讀數(shù)，保存在節(jié)點的EEPROM中。管理監(jiān)控中心的計算機通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)讀取各抄表節(jié)點中各住戶對應(yīng)的三表數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動抄表。利用在網(wǎng)絡(luò)上的時鐘節(jié)點,本系統(tǒng)可進行電費復(fù)費率抄表計算。每個抄表節(jié)點可同時抄收2個住戶的三表數(shù)據(jù)，使用專門的線路供電，并配有備用電池，以保證抄表節(jié)點的連續(xù)運行。抄表節(jié)點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)相對獨立，可以自成一個單獨抄表網(wǎng)絡(luò)?；谌缜八鯨onWorks技術(shù)的優(yōu)點，本系統(tǒng)中將抄表網(wǎng)絡(luò)和住戶安防網(wǎng)絡(luò)合并成同一個網(wǎng)絡(luò)，抄表節(jié)點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PC機，分別是報警監(jiān)控計算機和遠(yuǎn)程抄表計算機，插上LonWorks網(wǎng)卡，連入LonWorks監(jiān)控主干網(wǎng)絡(luò)。住宅區(qū)內(nèi)的全部報警信號都通過LonWorks 網(wǎng)絡(luò)送達監(jiān)控計算機中，在該計算機屏幕上即時顯示住戶資料（姓名，地址，電話，報警級別，報警類別，報警節(jié)點地址，報警時間及住戶平面圖等），并可記錄小區(qū)全部住戶的歷史報警信號，同時接收多點報警。遠(yuǎn)程抄表計算機可隨時查詢?nèi)我蛔綦?、水、煤氣表讀數(shù)；對每用戶每月消耗的水、電、煤氣用量進行系統(tǒng)總用量、總金額統(tǒng)計；對用戶用量超過預(yù)設(shè)最大值時報警等。 　　 　　小區(qū)管理監(jiān)控中心還包括一個時鐘節(jié)點，為整個LonWorks網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)實時時鐘，為住戶節(jié)點提供統(tǒng)一報警時鐘，為抄表節(jié)點實現(xiàn)復(fù)費率計費提供時間依據(jù)。 　　 　　由于整個小區(qū)智能系統(tǒng)的實現(xiàn)基于LonWorks網(wǎng)絡(luò)，使得系統(tǒng)的開發(fā)、安裝、調(diào)試工作量大大降低，同時又具備相當(dāng)?shù)撵`活性，對不同用戶要求能很容易地修改實現(xiàn)。 　　 結(jié)論 　　由于LonWorks技術(shù)的開放性，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，包括國產(chǎn)的節(jié)點，路由器等產(chǎn)品，這樣就能以最合理的價格組建符合要求的LonWorks網(wǎng)絡(luò)，有效控制成本。無論是系統(tǒng)升級，或是新系統(tǒng)設(shè)計，我們可以形成不同檔次的實用系統(tǒng)，根據(jù)客戶的需求提出最貼切的實施方案，滿足各層次用戶的需求，并能方便地對用戶節(jié)點進行修改和升級。同樣，在抄表系統(tǒng)中，擴大抄表系統(tǒng)的規(guī)模也是很簡單的事情。 　　 　　基于LonWorks技術(shù)良好的擴充性、易維護性，使得我們完全能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加新的功能，實現(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)測控制，停車場控制等，對于客戶的各種檔次要求都能在原有網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)。 　　 　　因而，利用LonWorks技術(shù)進行住宅小區(qū)智能化建設(shè)完全符合中國國情，這種建設(shè)模式，是在特定的條件下實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。