1.智能小區(qū)的概念
智能建筑是計算機(jī)、通訊、建筑藝術(shù)以及圖象信息等多種技術(shù)集成后經(jīng)先進(jìn)設(shè)計和嚴(yán)格施工而得到的具有安全、高級、舒適、健康、溫馨等特征的建筑。它涵蓋智能自動化、信息化、生態(tài)化等多方面的內(nèi)容。
把智能建筑技術(shù)擴(kuò)展到一個區(qū)域的幾座智能建筑進(jìn)行綜合管理，再分層次地連接起來進(jìn)行統(tǒng)一管理，這樣的區(qū)域被稱為智能小區(qū)。即采取集中控制、模塊化結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式，所有子系統(tǒng)的管理都集中在綜合控制中心。綜合控制中心的管理人員可以查詢和確認(rèn)小區(qū)內(nèi)住戶家庭中的安全狀況及三表狀況等。智能小區(qū)是繼智能建筑之后的又一個熱點(diǎn)趨勢。
2.智能小區(qū)的現(xiàn)狀
當(dāng)前智能住宅小區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)的基本配置主要包括以下幾個方面：
●信息通訊系統(tǒng)：提供用戶話音通信，視頻廣播，寬帶信息服務(wù)。
●安全防范系統(tǒng)：
a)小區(qū)周界報警，設(shè)置紅外、微波等裝置，中心能夠顯示各報警路段和報警時間。
b)攝像監(jiān)視，小區(qū)重點(diǎn)部位設(shè)置相應(yīng)的探測器或攝像機(jī)，監(jiān)視有關(guān)信息和傳輸圖象并進(jìn)行記錄和存儲?？梢晫χv。
c)小區(qū)居民室內(nèi)具有燃?xì)庑孤秷缶?、門磁、紅外、玻璃破碎、漏水檢測、緊急求助等功能。
d)小區(qū)室外公共場所設(shè)置有線廣播系統(tǒng)。
e)通過智能卡或其他形式對進(jìn)出車輛進(jìn)行管理和計費(fèi)。
●建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)：
a)通過給排水監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視，顯示有關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。
b)電梯工作狀態(tài)的故障狀態(tài)及所在樓層位置受到監(jiān)視。
c)照明設(shè)備的監(jiān)控。
●物業(yè)管理系統(tǒng)：
a)配置實用的計算機(jī)物業(yè)管理軟件，實現(xiàn)小區(qū)物業(yè)管理計算機(jī)化，建立小區(qū)管理信息系統(tǒng)。
b)實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表功能。
c)各系統(tǒng)實現(xiàn)信息連通，統(tǒng)一管理。
當(dāng)然，在實際建設(shè)過程中，還可根據(jù)市場需要，進(jìn)行其他功能的添配。
但是，目前智能小區(qū)建設(shè)中也還存在著不少問題。一般小區(qū)為了實現(xiàn)集中監(jiān)控的目的，在中央控制室設(shè)置以計算機(jī)為核心的中央站，分站則以微處理機(jī)為核心，形成集散型的分布式計算機(jī)系統(tǒng)。而其分站的微處理機(jī)有以單片機(jī)為主的486、586等，有進(jìn)口的DCS模塊。要么產(chǎn)品先進(jìn)性不強(qiáng)，要么成本較高。使得智能小區(qū)管理系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性和先進(jìn)性不高。同時由于智能小區(qū)工程建設(shè)是分期進(jìn)行的，這也使得系統(tǒng)增容的可擴(kuò)充性也不強(qiáng)。
也有一些智能小區(qū)控制系統(tǒng)按功能劃分，各子系統(tǒng)之間垂直分割，不能共享信息，設(shè)備重復(fù)投資。
這些問題的解決可以從以下幾個角度來考慮：
考慮到設(shè)備和技術(shù)的先進(jìn)性，智能小區(qū)系統(tǒng)采用LonWorks總線技術(shù)，使整個小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)達(dá)到先進(jìn)性。
LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)包括由一個或多個通信通道連接起來的智能模塊即智能節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間通過LonTalk協(xié)議進(jìn)行通信。智能模塊可以編程實現(xiàn)信息的發(fā)送和對外來指令的響應(yīng)。因為智能模塊具有成本低，兼容性好的特點(diǎn)，考慮到智能小區(qū)工程建設(shè)分期進(jìn)行的實際情況，非常有利于系統(tǒng)增容的可擴(kuò)充性。
目前推出的LNS構(gòu)架的智能小區(qū)控制系統(tǒng)，完全是因為LNS多客戶多服務(wù)器技術(shù)可以給網(wǎng)絡(luò)使用者帶來很多好處：大大減少開發(fā)時間和費(fèi)用；簡單的系統(tǒng)集成；訪問數(shù)據(jù)不受限制等等。這也是本文所述演示系統(tǒng)采用LNS構(gòu)架的原因。
3.智能小區(qū)的發(fā)展前途
智能小區(qū)在未來的發(fā)展主要有兩個方面：
一是“以人為本”的思想。小區(qū)建設(shè)在未來將逐漸深入到建設(shè)智能化家庭的建設(shè)。比如使小區(qū)居民可以在家實現(xiàn)“電子貨幣”交易或網(wǎng)上購物、網(wǎng)上醫(yī)療診斷、參觀虛擬博物館和圖書館、點(diǎn)播VOD家庭影院；甚至在外的小區(qū)居民或者智能小區(qū)管理控制中心都可以對小區(qū)居民家里的空調(diào)設(shè)備和家庭電器進(jìn)行遙控，能夠隨時隨地查詢和確認(rèn)家庭中的安全狀況等。總之，未來智能小區(qū)的設(shè)計將堅持人性化的系統(tǒng)設(shè)計思想，最大限度地向居民提供溫馨舒適、方便周到和經(jīng)濟(jì)的服務(wù)，處處為居民著想。
其次，“節(jié)能”的思想。環(huán)保是21世紀(jì)的重要主題，所以未來的小區(qū)建設(shè)將更多的考慮到環(huán)保問題。主要體現(xiàn)在小區(qū)住宅能源的供應(yīng)上，要本著節(jié)能的原則，讓小區(qū)設(shè)施在成為服務(wù)環(huán)節(jié)中的一員的同時，使小區(qū)居民、小區(qū)設(shè)施、小區(qū)環(huán)境高度統(tǒng)一、和諧，融為一體。
二、LNS技術(shù)
LNS(LonWorks Network Service)是Echelon公司最新開發(fā)出來的LON總線的開發(fā)工具，它提供用戶一個強(qiáng)大的客戶/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，是未來LON總線的可互操作性基礎(chǔ)。使用LNS提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可以保證從不同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上提供的網(wǎng)絡(luò)管理工具可以一起執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)安裝、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測；而眾多的客戶則可以同時申請這些服務(wù)器所提供的網(wǎng)絡(luò)功能。
LNS提供壓縮的、面向?qū)ο蟮木幊棠Ｊ?，大大減少了用戶開發(fā)時間和對系統(tǒng)的要求。它將網(wǎng)絡(luò)變成一個層次化的對象，通過對象的屬性、事件和方法對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問。且訪問數(shù)據(jù)不受限制，允許用戶同時使用多臺人機(jī)接口(HMI)、SCADA站、數(shù)據(jù)站，同時訪問網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)。且為使用戶的系統(tǒng)設(shè)計簡單，LNS盡可能的提供了自動化的功能。
LNS構(gòu)架和主機(jī)是無關(guān)的，它支持任何平臺的用戶，這些平臺可以是嵌入式的微處理器，也可以是Windows PC機(jī)、UNIX工作站。主機(jī)是通過LNS的API(Application Programm Iterface)來操作LNS的。LNS主機(jī)API是一個代碼層，對不同的開發(fā)平臺提供各種不同的編程工具，從而大大簡化了系統(tǒng)集成。
LNS構(gòu)架主要包括四個主要的組件：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)服務(wù)器(NSS)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接口(NSI)、LCA對象服務(wù)器和LCA數(shù)據(jù)服務(wù)器。
三、LNS構(gòu)架的智能小區(qū)安防及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究
LNS構(gòu)架的智能小區(qū)演示系統(tǒng)具有多種功能，如三表的遠(yuǎn)程抄表、安防技術(shù)、聯(lián)動控制、家電控制等，現(xiàn)就遠(yuǎn)程抄表和安防技術(shù)對其管理進(jìn)行較詳細(xì)說明。
1.下位機(jī)硬件結(jié)構(gòu)
下位機(jī)硬件主要包括智能節(jié)點(diǎn)、路由器、時鐘模塊和接口卡。
現(xiàn)場信號有三表讀數(shù)、各報警傳感器和執(zhí)行器的狀態(tài)等，將這些信號與神經(jīng)元芯片相連，加上一個收發(fā)器即可構(gòu)成一個現(xiàn)場智能節(jié)點(diǎn)。由于神經(jīng)元芯片有11個I/O口和2K的RAM，加少量調(diào)理電路即可直接與三表信號量相連，而報警信號則可直接與神經(jīng)元芯片相連。最后將所有的節(jié)點(diǎn)都掛接在LON總線上，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇蔀榭偩€型或星型或自由拓?fù)湫?。?jié)點(diǎn)間可通過LonTalk協(xié)議相互通訊。
由于智能小區(qū)建筑的分散性和各棟樓施工要求可能不同，使用路由器將大大突破傳統(tǒng)總線的局限——不受通信距離、通信介質(zhì)和通信速率的限制。使得在一個小區(qū)內(nèi)可兼顧技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的不同要求，采用不同的通信介質(zhì)，在不同的段內(nèi)兼容不同的通信速率。
2.上位機(jī)監(jiān)控與管理
上位機(jī)可以采用多種技術(shù)和LON總線進(jìn)行通訊，Lonmanager DDE、LNS DDE和LNS API，已自主完成了多種驅(qū)動軟件的開發(fā)。實現(xiàn)了與FIX、INTOUCH、KingView等多種工業(yè)組態(tài)軟件與LON網(wǎng)絡(luò)的連接，方便了用戶界面的迅速開發(fā)。同時也支持Delphi、VB、VC、EXCEL等語言的開發(fā)。
基于智能小區(qū)控制對大量的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置之間的通訊的需要，上位機(jī)一般采用 具有“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集”功能的組態(tài)軟件，如FIX、INTOUCH、組態(tài)王(KingView)等，以便能以高性能和高可靠性對眾多的控制器和其他現(xiàn)場部件進(jìn)行控制和監(jiān)視，且能隨時對各種事件作出反應(yīng)，并且不丟失任何重要數(shù)據(jù)和報警信息。
我們在演示系統(tǒng)的上位機(jī)采用組態(tài)王(KingView)來監(jiān)控和采集數(shù)據(jù)。
組態(tài)王有著易于使用的圖形界面，方便智能小區(qū)管理員的操作。組態(tài)王的網(wǎng)絡(luò)功能使小區(qū)監(jiān)控現(xiàn)場與各個部門建立起聯(lián)系，在任何需要的時候把現(xiàn)場的信息實時的傳送到控制室，保證信息的暢通。
組態(tài)王能連接PLC、智能儀表、板卡、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置(RTU)等數(shù)百種外部設(shè)備，組態(tài)王通過驅(qū)動程序和這些工控設(shè)備相通訊。組態(tài)王軟件系統(tǒng)與最終用戶使用的具體的PLC或現(xiàn)場部件無關(guān)。對于不同的硬件設(shè)施，只需為組態(tài)王配置相應(yīng)的通信驅(qū)動程序即可。
組態(tài)王同時保留了DDE(動態(tài)數(shù)據(jù)交換)通訊方式。組態(tài)王通過DDE(動態(tài)數(shù)據(jù)交換)和其他的應(yīng)用程序之間交換數(shù)據(jù)。通過DDE，開發(fā)者可利用PC機(jī)豐富的軟件資源來擴(kuò)充“組態(tài)王”的功能，比如用Excel從“組態(tài)王”的數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化計算，然后組態(tài)王再從Excel中讀出結(jié)果來控制各個生產(chǎn)參數(shù)；可以利用VISUAL BASIC開發(fā)服務(wù)程序，完成數(shù)據(jù)采集、報表打印、多媒體聲光報警等功能，從而很容易的組成一個完備的上位機(jī)管理系統(tǒng)；還可以和數(shù)據(jù)庫程序、人工智能程序、專家系統(tǒng)等進(jìn)行通訊。
在智能小區(qū)的控制中，驅(qū)動軟件我們選用LNS DDE Server。
LNS DDE Server能完成LonWorks智能模塊和Windows應(yīng)用程序間的數(shù)據(jù)交換，使得Windows應(yīng)用程序可以作為一個DDE客戶程序來監(jiān)控LonWorks網(wǎng)絡(luò)，即采集Lonworks網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并發(fā)送一定的指令來改變LonWorks網(wǎng)絡(luò)的某些操作。在智能小區(qū)的控制中，下位機(jī)設(shè)備就是由基于LonWorks網(wǎng)絡(luò)的智能模塊構(gòu)成，因此在上位機(jī)組態(tài)王就可以通過LNS DDE Server與下位機(jī)智能節(jié)點(diǎn)和其他Windows應(yīng)用程序進(jìn)行通訊。其具體配置步驟如下：
先在組態(tài)王的設(shè)備庫中選擇DDE，然后按“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾疽徊讲酵瓿杉纯伞５谝徊竭x擇“DDE”；第二，“給安裝的DDE設(shè)備指定連接對象名”對話框中，輸入連接設(shè)備的邏輯名；第三步，“服務(wù)程序名”則是與“組態(tài)王50”交換數(shù)據(jù)的程序名，一般是I/O服務(wù)程序，或者是Windows應(yīng)用程序：“話題名”則是指本程序和服務(wù)程序進(jìn)行DDE連接的話題名(Topic)。“數(shù)據(jù)交換方式”一般選擇“標(biāo)準(zhǔn)的Windows數(shù)據(jù)交換”；最后單擊“完成”即可。組態(tài)王50將自動完成驅(qū)動程序的啟動和通信，不再需要用戶人工進(jìn)行。
然后，在定義I/O變量時，在變量屬性的“連接設(shè)備”項中選擇使用上面定義的邏輯連接設(shè)備名，在“項目名”中輸入DDE會話的項目名即可。注意，只有I/O類型的變量才有這兩項。
這樣，定義好的變量就可以自動啟動LNSDDE與下位機(jī)的智能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊。
上位機(jī)還可以利用VISUAL BASIC開發(fā)服務(wù)程序，完成數(shù)據(jù)采集、報表打印、多媒體聲光報警等功能。在VISUAL BASIC可視化編程工具中，DDE連接是通過控件的屬性和方法來實現(xiàn)的。對于作為“顧客”的文本框、標(biāo)簽或圖片框，要設(shè)置LinkTopic、LinkItem、LinkMode三個屬性。如果組態(tài)王作為“顧客”想VB請求數(shù)據(jù)，需要定義變量時說明服務(wù)器程序的三個標(biāo)識名，即：應(yīng)用程序名設(shè)為VB可執(zhí)行程序的名字，把話題名設(shè)為VB中窗體的LinkTopic屬性值，項目名設(shè)為VB控件的名字。
總之，兩種方式的數(shù)據(jù)采集都是通過驅(qū)動程序和下位機(jī)交換數(shù)據(jù)的。從而很容易的組成一個完備的上位機(jī)管理系統(tǒng)。
3.網(wǎng)絡(luò)功能
組態(tài)王5.0可運(yùn)行在基于EtherNET網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機(jī)以及更高層次的廠級連網(wǎng)。
TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供了在不同硬件體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的計算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信的能力。一臺PC機(jī)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以和多個遠(yuǎn)程計算機(jī)(即遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn))進(jìn)行通訊。在“組態(tài)王”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，直接參與現(xiàn)場控制的PC機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，其他站點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)共享服務(wù)器中的數(shù)據(jù)。
用戶要實現(xiàn)“組態(tài)王”的網(wǎng)絡(luò)功能，必須滿足以下條件：(1)將“組態(tài)王”50安裝在網(wǎng)絡(luò)版Windows3x、Windows95或Windows NT上，并啟動TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，即利用“組態(tài)王”網(wǎng)絡(luò)功能的PC機(jī)必須首先是某個局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并啟動該網(wǎng)。(2)客戶機(jī)和服務(wù)器必須安裝并同時運(yùn)行“組態(tài)王”。
四、總結(jié)
利用LNS構(gòu)架的智能小區(qū)演示系統(tǒng)，在上位機(jī)通過組態(tài)軟件如組態(tài)王以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集與監(jiān)控，便于智能小區(qū)的集中管理，且界面友好簡單，控制快捷可靠。下位機(jī)采用LON控制網(wǎng)絡(luò)，成本低，可擴(kuò)充性。整個系統(tǒng)開發(fā)時間和費(fèi)用小，集成簡單，且安全可靠，是智能小區(qū)控制可選的最佳控制方案之一。
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（轉(zhuǎn)載）
