引言 　　智能建筑已經在世界各地蓬勃地發展起來了，并成為21世紀建筑業發展的主流。智能建筑集現代建筑技術，現代通信技術，現代控制技術，現代儀器儀表技術和現代計算機技術于一體，為人們提供高質量的工作和生活環境，并實現節能和環保。近年來，隨著人們對居住環境要求的提高，也將“智能”的概念引進到了住宅建設當中。 　　 　　為了美化居民的生活環境，國內的一些大城市紛紛要求拆除住宅防盜網，為了保障居民的安全，有必要運用現代化高科技手段加強住宅區的基礎建設，實現住宅區的安全防衛自動化。同時，許多住宅發展商和物業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程抄送是提高住宅小區乃至城市的物業管理水平重要標志。基于以上背景，我們針對深圳市住宅局發展的微利房住宅區梅林三村設計了一套基于LonWorks分布式控制網絡技術的小區安全防衛系統和遠程自動抄表系統。 　　 技術選擇 　　出于經濟上，認識上等各種原因，目前國內對智能化住宅的認識還不夠深刻，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的一次性投入也不大，這是目前中國住宅智能化建設的現實國情。現階段國內的住宅智能化建設主要體現在在住戶家庭安裝安全防盜系統和水、電、煤氣表的遠程抄表系統。 　　 　　安防系統主要由各防盜系統供應商提供，大多數都是通過現有電話線路傳遞報警信號，效率低，可靠性差，報警響應時間長，系統運行費用高，而且功能單一，只能實現安防功能，一旦要實現其他住宅智能功能，必須重新安裝新系統。遠程抄表系統則分別由各水、電、煤氣供應公司進行設計安裝，各自獨立運行，互不相關。因此造成住宅區物業管理部門工作難度大，各系統間總體協調性能差，系統運行、維護復雜，升級擴容不便，用戶對自己家庭內的智能功能選擇余地小。 　　 　　近年來，國際上也利用有線電視網進行住宅智能化建設，將住宅的智能控制（包括安防系統，遠程抄表等），閉路監控，互聯網絡通訊，電視等集成于一體。但由于目前有線電視網上智能控制器的通訊方式采用三層主從式結構，使得在網絡較大，負載較重時，網絡效率低，網絡響應差，降低了系統的穩定性，不適合智能住宅中控制網絡方面的要求。 　　 　　智能化住宅中包含的各種現代化技術在實施中不可能也沒有必要在同一種網絡平臺上運行，應該各展所長，不同的建設方面應該使用不同的實施平臺。對于智能控制，使用單獨的控制網絡將智能化住宅中的安防報警，家電控制，家居環境控制，住宅區周邊環境控制等所有功能統一實現，達到最佳性能，簡化管理，方便系統維護，系統擴充和系統升級。 　　 　　我們在國內進行住宅智能化系統設計時，應該遵循幾個原則：一、造價低，可靠性高；二、便于擴充升級，分步實現智能化功能；三、單一控制網絡完成智能化住宅應有的全部控制功能以及該小區的所有控制功能；四、網絡結構簡單，性能優異。為此，我們在智能化住宅建設中采用LonWorks分布式控制網絡技術。 　　 　　LonWorks技術是目前國際上控制領域中最熱門的通用控制總線技術之一，得到世界各大著名工控產品生產廠家支持，應用范圍極為廣泛。目前它在國內已被成功應用于工業控制和樓宇自控中，其在智能住宅小區中的應用還較少。我們選擇LonWorks技術開發智能住宅小區系統，主要基于它的如下特點： 　　 　　（1）網絡拓撲結構靈活多變，可根據建筑物的結構特點采用不同的網絡連接方式。可以最大限度的降低布線系統的復雜性和工作量，提高系統可靠性，可維護性。 　　 　　（2）LonWorks網絡是無主站點對點網絡，其任一點的故障不會造成系統癱瘓。一個住戶節點的損壞或關閉不影響其他住戶節點正常運行，降低了維護難度，提高了系統的穩定度，網絡響應得到保障。 　　 　　（3）Neuron芯片內置現成的I/O對象，LonTalk協議，并使用高級語言編程，大大縮短開發周期，提高開發質量，能在短時間內開發出穩定可靠的系統。 　　 　　（4）LonWorks網絡節點之間使用邏輯連接，這使得系統中節點的增加、修改很容易，便于系統調整和擴充升級。 　　 　　在智能住宅建設中應用LonWorks技術，可以很容易地實現智能化住宅的所有功能，整個網絡結構相對簡單，網絡布線相當容易。對于用戶各種不同的功能要求，只需選用不同的控制節點，編寫相應的程序，直接連接到住宅區的控制網絡上就完成了，在物理上不必對網絡結構作任何修改。而且LonWorks網絡可擴充性極好，擴充子系統，增加功能，連接兩個小區控制網等都很簡便。LonWorks技術提供的高效開發平臺讓我們在進行系統設計和開發時對網絡通訊不再需要花費時間，可以把精力集中到具體的系統功能實現上，使得我們能在較短時間內針對具體任務設計出成熟穩定的系統。 　　 智能住宅小區智能控制系統概述及網絡結構 　　我公司承接的梅林三村住宅小區智能化工程設計，包括兩棟29層高層住宅樓共320套住宅，該項目已被建設部定為全國智能住宅控制系統試點工程，并被全國建筑智能化系統工程設計專家委員列為推薦工程。其智能化系統采用LonWork分布式控制網絡技術，對所有住戶實現住宅防盜監控（包括室內紅外移動探測，非法闖入監控，門口防劫持密碼），煤氣泄漏監控，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、煤氣表實現遠程抄表計量。 　　 　　每戶使用一個LonWorks節點實現所有安防功能，每2戶使用一個單獨的LonWorks節點實現遠程抄表，所有節點均就近連接到相應的子網上，共有12個子網。網上連接有一臺監控計算機，位于住宅小區管理處。所有監測到的報警信號均經過LonWorks節點的計算和轉換，通過LonWorks網絡送到監控計算機，進行多媒體聲光報警和信息提示。每抄表節點隨時采集每戶的水電氣三表讀數，并保存下來（可斷電保存），可隨時由監控計算機讀取。 　　 　　該系統全部子網采用自由拓撲網絡結構，使用FTT-10收發器，利用雙絞線作為傳輸媒體。每個子網都通過一個相應路由器再連接到主干網上，中心監控和抄表計算機也直接連接在主干網上。每個子網從各自的路由器（安裝在第三層）開始，垂直連接同一棟樓內每層同一戶型的所有節點，由于每棟有六種戶型，所以每棟樓設計有6個子網，兩棟共12個子網。而分布在每層的兩個抄表節點均分散安裝在每棟的六個子網中，使得每個子網的網絡負載盡量平衡。 主干網使用TP/XF-1250收發器，使用雙絞線作為傳輸媒體，將所有路由器，一個時鐘節點與中心監控計算機，抄表計算機連接，形成高速總線型主干網。由于所有路由器分別集中安裝在兩棟樓的第三層，縮短了主干網線長度，以達到較好的網絡性能。 　　　　 智能住宅小區智能控制系統設計 　　本系統設計分為三個部分：住戶室內安全防衛系統，小區自動遠程抄表系統，小區管理監控中心。 　　 　　住戶室內安全防衛系統主要包括室內防盜，緊急求助，煤氣泄漏探測和關斷三大功能。在室內安防系統中我們使用的各種探測器均為簡單的開關量輸入/輸出接口，因而我們選用了具有8通道開關量I/0口的LonWorks節點產品。每通道連接同一種探測器。節點程序隨時監測各I/O口的狀態變化，一旦某I/O通道狀態發生變化，經程序判斷此時探測器處于報警狀態，便將相應的報警信號以網絡變量的形式發送到網絡上，小區監控中心收到該數據后進行相應的報警輸出。每個節點可連接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節點進行安防報警監控。 　　 　　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，實現住戶室內的窗警和門警等非法闖入監視，一旦有報警發生，系統啟動室內警號發聲，并報警到監控中心；在住戶室內有一個密碼鍵盤，住戶可通過此鍵盤進行室內監控的布防和撤防，以及通過此鍵盤輸入劫持密碼模擬對系統撤防但實際向監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，使得住戶在出門反鎖時，監控系統能自動設防，在住戶開門時，系統能自動撤防；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；在廚房和浴室內各安裝一個煤氣探測和自動關斷器，一旦有煤氣泄漏，探測器將發聲報警，并報警到監控中心，同時啟動關斷器切斷煤氣源。功能示意圖如下： 　　 　　以上各種監測和控制設備都通過埋管走線的方式連接到每戶的終端控制箱內，該控制箱包含有LonWorks節點，穩壓電源，備用電池，繼電器以及交流斷電報警電路，電池充電電路等，一旦因各種原因導致控制箱交流斷電，立即啟動備用電池工作，維持監控系統運行并向監控中心報警。備用電池能連續工作10小時左右。 　　 　　小區自動遠程抄表系統使用電子水表，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即可，在抄表節點中只需用數字I/O口即可實現脈沖計數。我們采用帶8個數字I/0通道的LonWorks節點作為專門的抄表節點，同時對8個電子表進行脈沖計數，并轉換為相應的表讀數，保存在節點的EEPROM中。管理監控中心的計算機通過LonWorks網絡讀取各抄表節點中各住戶對應的三表數據，實現遠程自動抄表。利用在網絡上的時鐘節點,本系統可進行電費復費率抄表計算。每個抄表節點可同時抄收2個住戶的三表數據，使用專門的線路供電，并配有備用電池，以保證抄表節點的連續運行。抄表節點安裝在大樓每層的走廊吊頂上，用專用鐵箱密封，包含穩壓電源及備用電池。 　　 　　小區遠程抄表系統相對獨立，可以自成一個單獨抄表網絡。基于如前所述LonWorks技術的優點，本系統中將抄表網絡和住戶安防網絡合并成同一個網絡，抄表節點被就近連接到不同的監控子網上。 　　 　　小區管理監控中心主要使用兩臺PC機，分別是報警監控計算機和遠程抄表計算機，插上LonWorks網卡，連入LonWorks監控主干網絡。住宅區內的全部報警信號都通過LonWorks 網絡送達監控計算機中，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，報警節點地址，報警時間及住戶平面圖等），并可記錄小區全部住戶的歷史報警信號，同時接收多點報警。遠程抄表計算機可隨時查詢任一住戶電、水、煤氣表讀數；對每用戶每月消耗的水、電、煤氣用量進行系統總用量、總金額統計；對用戶用量超過預設最大值時報警等。 　　 　　小區管理監控中心還包括一個時鐘節點，為整個LonWorks網絡提供統一的標準實時時鐘，為住戶節點提供統一報警時鐘，為抄表節點實現復費率計費提供時間依據。 　　 　　由于整個小區智能系統的實現基于LonWorks網絡，使得系統的開發、安裝、調試工作量大大降低，同時又具備相當的靈活性，對不同用戶要求能很容易地修改實現。 　　 結論 　　由于LonWorks技術的開放性，產品的選擇多樣化，網絡規模大小靈活，使得我們可以選擇各種網絡設備，包括國產的節點，路由器等產品，這樣就能以最合理的價格組建符合要求的LonWorks網絡，有效控制成本。無論是系統升級，或是新系統設計，我們可以形成不同檔次的實用系統，根據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點進行修改和升級。同樣，在抄表系統中，擴大抄表系統的規模也是很簡單的事情。 　　 　　基于LonWorks技術良好的擴充性、易維護性，使得我們完全能在現有基礎上增加新的功能，實現住戶家電控制，家居環境控制，以及小區周邊環境控制，如系統供電設備、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絡中實現。 　　 　　因而，利用LonWorks技術進行住宅小區智能化建設完全符合中國國情，這種建設模式，是在特定的條件下實施特定范圍的智能化建設，并為以后更深入的發展奠定良好的基礎。因此，LonWorks技術在住宅智能化建設中應用的前景是非常廣闊的。