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)、三表遠抄系統(tǒng)、住戶報警系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)等均采用RS485總線聯(lián)網(wǎng), 各系統(tǒng)都是獨立存在, 每個系統(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)絡重復布線, 不能共用, 不但造成投資較大, 而且受雷電影響較嚴重, 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,對于大中型社區(qū)來說, 滿足不了需求, 還不得不采用一些補救措施, 直接的結(jié)果就是存在信號損失過大、不穩(wěn)定等弊端。受網(wǎng)絡的拓補結(jié)構(gòu)的限制(不能采用星型或網(wǎng)型結(jié)構(gòu)), 同時因為是有線聯(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重。

　　1.1.2 當前智能小區(qū)的主系統(tǒng)控制方式

　　我們在這里以門禁系統(tǒng)為例, 說明當前智能小區(qū)的主系統(tǒng)控制方式。

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

　　在每棟樓的每個單元門的以講機里放置一個讀卡器(或?qū)⒆x卡器單獨放置), 該讀卡器里帶有存儲器。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, 且此卡號已被保存到監(jiān)控室放置的一臺計算機里。計算機將該授權(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, 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, 讀卡器都會將此次開門信息傳給監(jiān)控室放置的計算機, 計算機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)絡化通信方法實行后臺的權(quán)限設定和監(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)可以實現(xiàn)多個門禁的一卡通, 也可以限制卡的權(quán)限時段, 或在人員變動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, 對于物業(yè)管理人員及保安的權(quán)限可以設置的較高, 可以一卡開多門; 而對于保潔人員則可以限時進樓等。均由小區(qū)管理部門實行集中的授權(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備一條線并聯(lián), 星型連接一般不被允許。如果建設大型智能小區(qū), 則總線長度過長, 造成信號不穩(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)中的實現(xiàn)

　　2.1.1 Z igBee無線網(wǎng)絡技術(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)勢決定的: 數(shù)據(jù)傳輸速率低, 專注于低傳輸應用;

　　功耗低: 在休眠狀態(tài)下耗電量僅僅只有1LW, 通信距離短的情況下工作狀態(tài)的耗電為30mW, 在低耗電待機模式下, 兩節(jié)普通5號干電池可使用6個月到2年。這也是Z igBee技術(shù)的獨特優(yōu)勢; 成本低: Z igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低, 協(xié)議簡單, 所以大大降低了成本, 且免收專利費; 網(wǎng)絡容量大: 每個ZigBee 網(wǎng)絡最多可支持255個設備。每個Z igBee網(wǎng)絡最多可支持65000個節(jié)點, 也就是說每個ZigBee節(jié)點可以與數(shù)萬節(jié)點相連接;時延短: 通常時延都在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)實際發(fā)射功率的大小和各種不同的應用模式而定。但是可以擴展到數(shù)百米, 具體依據(jù)實際發(fā)射功率的大小和各種不同的應用模式而定, 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)功能的實現(xiàn)

　　以門禁系統(tǒng)為例, 說明智能小區(qū)的無線傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方式。門禁系統(tǒng)包括主控設備、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(簡稱無線模塊)、管理PC機、智能卡、讀卡器、電控門(鎖)等組成。系統(tǒng)包括傳感節(jié)點和網(wǎng)關節(jié)點。大量的節(jié)點(傳感節(jié)點)部署在小區(qū)內(nèi), 構(gòu)成網(wǎng)絡。采用ZigBee技術(shù), 在每棟樓或每個單元放置一個ZigBee模塊,監(jiān)控室再放一個Z igBee模塊, 形成星型網(wǎng)絡及網(wǎng)型網(wǎng)絡。這樣, 不僅節(jié)約總線成本, 而且模塊本身具有路由功能, 提高了信號的穩(wěn)定性, 防雷性能好, 避免了進一步的損失。

　　傳感節(jié)點監(jiān)測的數(shù)據(jù), 以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器, 經(jīng)過多級傳輸后路由到網(wǎng)關節(jié)點, 最后可通過互聯(lián)網(wǎng)( IP /TCP)或其他移動網(wǎng)絡到達監(jiān)控中心。因為有很多節(jié)點, 所以有多個冗余的通信路徑。若正在使用的路徑中斷, 該網(wǎng)絡將自動選擇另一條路徑維持正常通信。在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡中, 當節(jié)點的數(shù)目很多時, 新加入的節(jié)點能夠與相鄰節(jié)點進行通信。節(jié)點加入網(wǎng)絡后, 這些節(jié)點就會與目的節(jié)點之間生成路徑, 節(jié)點本身就能夠建立路由。發(fā)送信息、接收信息后并進行轉(zhuǎn)發(fā), 這個過程會在從初始節(jié)點到目的節(jié)點之間的各個節(jié)點之間逐個節(jié)點的重復下去, 直到信息到達目的節(jié)點。目的節(jié)點要向初始節(jié)點返回確認信息表示信息已接收。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡分布圖

　　系統(tǒng)網(wǎng)絡分布如圖1。主控設備是門禁系統(tǒng)的中心部件, 通過無線傳輸模塊與計算機通信, 下載用戶卡號并上傳讀卡信息等。該系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸設計在硬件方面分為單片機端和PC 機端兩部分。單片機主要完成數(shù)據(jù)的采集和處理, 并且接收PC機傳送過來的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)以Visua lC為前臺開發(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機可實現(xiàn)實時監(jiān)控, 系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫選用了SQL Server。業(yè)主刷卡后, 單片機端接收到用戶信息, 把這些信息存放在存儲器中。發(fā)送端把存儲器中的用戶信息發(fā)出, 接收端接收到信息后, 并不是即時將信息接收, 而是要考察網(wǎng)絡狀態(tài), 并將接受到的信息和發(fā)送方設備信息存儲在存儲器中。如網(wǎng)絡空閑, 并且發(fā)送方是有效的發(fā)送設備, 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, 同時發(fā)送端在接收到返回消息后將其存儲器中相應的信息擦除。如果發(fā)送方是無效的發(fā)送設備, 則接收方不接收信息。

　　3 結(jié) 語

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