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无线通讯技术在小区智能化建设中的应用


作者:穆泉伶 来源:RFID世界网 2011-09-07 09:20:16
摘要:ZigBee是国际通用的新一代无线通讯技术。目前智能小区依靠rs485总线连接门禁、周界防范、电子巡更、三表远抄等相对独立的子系统。对智能化小区的各系统, 应用ZigBee技术, 采用无线网络联接, 实现各子系统的功能。

  1 智能小区的智能化现状及主系统控制方式

  1.1.1 当前智能小区的智能化现状

  长期以来, 智能化小区门禁系统、一卡通系统、周界防范系统、电子巡更系统、三表远抄系统、住户报警系统、停车场管理系统等均采用RS485总线联网, 各系统都是独立存在, 每个系统都要使用极大量总线, 而且各系统间互相不连接, 各用各的联网线。如果小区较大, 则联网线就较长, 网络重复布线, 不能共用, 不但造成投资较大, 而且受雷电影响较严重, 故障率较高。另外, 此种联网方式受距离限制, 最长线长仅为1000米,对于大中型社区来说, 满足不了需求, 还不得不采用一些补救措施, 直接的结果就是存在信号损失过大、不稳定等弊端。受网络的拓补结构的限制(不能采用星型或网型结构), 同时因为是有线联结, 即使埋在地下, 所受环境影响和雷电的影响也很严重。

  1.1.2 当前智能小区的主系统控制方式

  我们在这里以门禁系统为例, 说明当前智能小区的主系统控制方式。

  一直以来, 对于现代住宅智能小区, 门禁系统的做法如下:

  在每栋楼的每个单元门的以讲机里放置一个读卡器(或将读卡器单独放置), 该读卡器里带有存储器。业主被给予一门卡, 并授权该门卡可以打开该业主所居住单元门锁, 且此卡号已被保存到监控室放置的一台计算机里。计算机将该授权信息传递到读卡器里, 并保存在读卡器中。业主持门卡开门时, 读卡器即可判断此卡是否有效。并且每次使用该门卡开门时, 读卡器都会将此次开门信息传给监控室放置的计算机, 计算机可以记录每张门卡的使用记录。这种系统使金属钥匙可被授权的智能卡取代, 使机械门锁被读卡器和电控锁取代, 通过单元控制电路加以控制, 并通过网络化通信方法实行后台的权限设定和监控管理。门禁系统的优越性很明显, 它使得权限的控制非常灵活, 智能卡的授权可以实现多个门禁的一卡通, 也可以限制卡的权限时段, 或在人员变动或卡丢失的情况下调整或取消卡的权限, 不必更换门锁。RFID世界网发布。例如, 对于物业管理人员及保安的权限可以设置的较高, 可以一卡开多门; 而对于保洁人员则可以限时进楼等。均由小区管理部门实行集中的授权管理。

  RS485总线将所有读卡器联网, 总线要求将所要连接的设备一条线并联, 星型连接一般不被允许。如果建设大型智能小区, 则总线长度过长, 造成信号不稳定, 损失过大。传统布线方式最大的弊端及难以解决的问题是雷击问题。即使线埋地下也很难避免遭受雷击破坏。如被破坏, 就使一条线上的所有读卡器模块都被烧毁, 毁坏一片, 有的摄像机也被烧毁。损失巨大, 延误工期。

  2 无线传输在智能小区系统中的实现

  2.1.1 Z igBee无线网络技术

  ZigBee是国际通用的新一代无线通讯技术。名字来源于蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来通知发现食物的信息。ZigBee技术是一种新兴的短距离、低速率、低功耗的无线网络技术, 主要用于近距离无线连接。采用ZigBee技术, 这是由其主要技术优势决定的: 数据传输速率低, 专注于低传输应用;

  功耗低: 在休眠状态下耗电量仅仅只有1LW, 通信距离短的情况下工作状态的耗电为30mW, 在低耗电待机模式下, 两节普通5号干电池可使用6个月到2年。这也是Z igBee技术的独特优势; 成本低: Z igBee数据传输速率低, 协议简单, 所以大大降低了成本, 且免收专利费; 网络容量大: 每个ZigBee 网络最多可支持255个设备。每个Z igBee网络最多可支持65000个节点, 也就是说每个ZigBee节点可以与数万节点相连接;时延短: 通常时延都在15毫秒至30毫秒之间; 有效范围小: 有效覆盖范围10~ 75米之间, 具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定。但是可以扩展到数百米, 具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定, 基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。

  2.1.2 子系统功能的实现

  以门禁系统为例, 说明智能小区的无线传输的实现方式。门禁系统包括主控设备、无线数据传输模块(简称无线模块)、管理PC机、智能卡、读卡器、电控门(锁)等组成。系统包括传感节点和网关节点。大量的节点(传感节点)部署在小区内, 构成网络。采用ZigBee技术, 在每栋楼或每个单元放置一个ZigBee模块,监控室再放一个Z igBee模块, 形成星型网络及网型网络。这样, 不仅节约总线成本, 而且模块本身具有路由功能, 提高了信号的稳定性, 防雷性能好, 避免了进一步的损失。

  传感节点监测的数据, 以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器, 经过多级传输后路由到网关节点, 最后可通过互联网( IP /TCP)或其他移动网络到达监控中心。因为有很多节点, 所以有多个冗余的通信路径。若正在使用的路径中断, 该网络将自动选择另一条路径维持正常通信。在无线网状网络中, 当节点的数目很多时, 新加入的节点能够与相邻节点进行通信。节点加入网络后, 这些节点就会与目的节点之间生成路径, 节点本身就能够建立路由。发送信息、接收信息后并进行转发, 这个过程会在从初始节点到目的节点之间的各个节点之间逐个节点的重复下去, 直到信息到达目的节点。目的节点要向初始节点返回确认信息表示信息已接收。


图1 系统网络分布图

  系统网络分布如图1。主控设备是门禁系统的中心部件, 通过无线传输模块与计算机通信, 下载用户卡号并上传读卡信息等。该系统无线数据传输设计在硬件方面分为单片机端和PC 机端两部分。单片机主要完成数据的采集和处理, 并且接收PC机传送过来的数据。该系统以Visua lC为前台开发工具, 主要包括智能卡管理、业主管理、消息管理等模块组成。系统的PC机可实现实时监控, 系统后台数据库选用了SQL Server。业主刷卡后, 单片机端接收到用户信息, 把这些信息存放在存储器中。发送端把存储器中的用户信息发出, 接收端接收到信息后, 并不是即时将信息接收, 而是要考察网络状态, 并将接受到的信息和发送方设备信息存储在存储器中。如网络空闲, 并且发送方是有效的发送设备, 那么接收方接收信息, 向发送端返回消息,表示成功接收, 并将这些信息再发送出去, 直到送至目的控制器, 同时发送端在接收到返回消息后将其存储器中相应的信息擦除。如果发送方是无效的发送设备, 则接收方不接收信息。

  3 结 语

  建筑市场蓬勃发展, 智能小区层出不穷, 只要需要智能建筑的地方, 就会需要无线通信技术。Z igBee是当前最适合无线传感器网络的无线通信技术。我们应用的是针对Z igBee的特点, 结合建筑市场, 对智能小区做智能建筑的改革和创新, 主要达到节省开支, 提升抗干扰能力, 同时也减少雷电对智能化系统的破坏的作用。相信凭借其主要的技术优势, 采用Z igBee技术的无线网络将成为小区智能化的主要联网形式。

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