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摘要：本文首先簡單介紹了智能小區(qū)在當今社會的現(xiàn)狀與發(fā)展前途，隨后闡述了LNS技術，最后詳細介紹了LNS構(gòu)架的智能小區(qū)安防及關鍵技術應用研究。

關鍵詞：LonWorks構(gòu)架智能小區(qū)安防關鍵技術

一、智能小區(qū)的現(xiàn)狀與發(fā)展前途

1.智能小區(qū)的概念

智能建筑是計算機、通訊、建筑藝術以及圖象信息等多種技術集成后經(jīng)先進設計和嚴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。

把智能建筑技術擴展到一個區(qū)域的幾座智能建筑進行綜合管理，再分層次地連接起來進行統(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趨勢。

2.智能小區(qū)的現(xiàn)狀

當前智能住宅小區(qū)應用系統(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。

●安全防范系統(tǒng)：

a)小區(qū)周界報警，設置紅外、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)重點部位設置相應的探測器或攝像機，監(jiān)視有關信息和傳輸圖象并進行記錄和存儲?？梢晫χv。

c)小區(qū)居民室內(nèi)具有燃氣泄露報警、門磁、紅外、玻璃破碎、漏水檢測、緊急求助等功能。

d)小區(qū)室外公共場所設置有線廣播系統(tǒng)。

e)通過智能卡或其他形式對進出車輛進行管理和計費。

●建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)：

a)通過給排水監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視，顯示有關的運行狀態(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)照明設備的監(jiān)控。

●物業(yè)管理系統(tǒng)：

a)配置實用的計算機物業(yè)管理軟件，實現(xiàn)小區(qū)物業(yè)管理計算機化，建立小區(qū)管理信息系統(tǒng)。

b)實現(xiàn)遠程抄表功能。

c)各系統(tǒng)實現(xiàn)信息連通，統(tǒng)一管理。

當然，在實際建設過程中，還可根據(jù)市場需要，進行其他功能的添配。

但是，目前智能小區(qū)建設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，在中央控制室設置以計算機為核心的中央站，分站則以微處理機為核心，形成集散型的分布式計算機系統(tǒng)。而其分站的微處理機有以單片機為主的486、586等，有進口的DCS模塊。要么產(chǎn)品先進性不強，要么成本較高。使得智能小區(qū)管理系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性和先進性不高。同時由于智能小區(qū)工程建設是分期進行的，這也使得系統(tǒng)增容的可擴充性也不強。

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，設備重復投資。

這些問題的解決可以從以下幾個角度來考慮：

考慮到設備和技術的先進性，智能小區(qū)系統(tǒng)采用LonWorks總線技術，使整個小區(qū)的網(wǎng)絡達到先進性。

LonWorks控制網(wǎng)絡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，節(jié)點間通過LonTalk協(xié)議進行通信。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。因為智能模塊具有成本低，兼容性好的特點，考慮到智能小區(qū)工程建設分期進行的實際情況，非常有利于系統(tǒng)增容的可擴充性。

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多客戶多服務器技術可以給網(wǎng)絡使用者帶來很多好處：大大減少開發(fā)時間和費用；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)建設在未來將逐漸深入到建設智能化家庭的建設。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)設備和家庭電器進行遙控，能夠隨時隨地查詢和確認家庭中的安全狀況等。總之，未來智能小區(qū)的設計將堅持人性化的系統(tǒng)設計思想，最大限度地向居民提供溫馨舒適、方便周到和經(jīng)濟的服務，處處為居民著想。

其次，“節(jié)能”的思想。環(huán)保是21世紀的重要主題，所以未來的小區(qū)建設將更多的考慮到環(huán)保問題。主要體現(xiàn)在小區(qū)住宅能源的供應上，要本著節(jié)能的原則，讓小區(qū)設施在成為服務環(huán)節(jié)中的一員的同時，使小區(qū)居民、小區(qū)設施、小區(qū)環(huán)境高度統(tǒng)一、和諧，融為一體。

二、LNS技術

LNS(LonWorksNetworkService)是Echelon公司最新開發(fā)出來的LON總線的開發(fā)工具，它提供用戶一個強大的客戶/服務器網(wǎng)絡構(gòu)架，是未來LON總線的可互操作性基礎。使用LNS提供的網(wǎng)絡服務，可以保證從不同網(wǎng)絡服務器上提供的網(wǎng)絡管理工具可以一起執(zhí)行網(wǎng)絡安裝、網(wǎng)絡維護、網(wǎng)絡監(jiān)測；而眾多的客戶則可以同時申請這些服務器所提供的網(wǎng)絡功能。

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)絡進行訪問。且訪問數(shù)據(jù)不受限制，允許用戶同時使用多臺人機接口(HMI)、SCADA站、數(shù)據(jù)站，同時訪問網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)。且為使用戶的系統(tǒng)設計簡單，LNS盡可能的提供了自動化的功能。

LNS構(gòu)架和主機是無關的，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WindowsPC機、UNIX工作站。主機是通過LNS的API(ApplicationProgrammIterface)來操作LNS的。LNS主機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)絡服務服務器(NSS)、網(wǎng)絡服務器接口(NSI)、LCA對象服務器和LCA數(shù)據(jù)服務器。

三、LNS構(gòu)架的智能小區(qū)安防及關鍵技術應用研究

LNS構(gòu)架的智能小區(qū)演示系統(tǒng)具有多種功能，如三表的遠程抄表、安防技術、聯(lián)動控制、家電控制等，現(xiàn)就遠程抄表和安防技術對其管理進行較詳細說明。

1.下位機硬件結(jié)構(gòu)

下位機硬件主要包括智能節(jié)點、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。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)點都掛接在LON總線上，網(wǎng)絡拓撲可為總線型或星型或自由拓撲型。節(jié)點間可通過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)可兼顧技術與經(jīng)濟的不同要求，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.上位機監(jiān)控與管理

上位機可以采用多種技術和LON總線進行通訊，LonmanagerDDE、LNSDDE和LNSAPI，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備和過程監(jiān)控裝置之間的通訊的需要，上位機一般采用具有“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)場部件進行控制和監(jiān)視，且能隨時對各種事件作出反應，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、遠程數(shù)據(jù)采集裝置(RTU)等數(shù)百種外部設備，組態(tài)王通過驅(qū)動程序和這些工控設備相通訊。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。對于不同的硬件設施，只需為組態(tài)王配置相應的通信驅(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)和其他的應用程序之間交換數(shù)據(jù)。通過DDE，開發(fā)者可利用PC機豐富的軟件資源來擴充“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VISUALBASIC開發(fā)服務程序，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)等進行通訊。

在智能小區(qū)的控制中，驅(qū)動軟件我們選用LNSDDEServer。

LNSDDEServer能完成LonWorks智能模塊和Windows應用程序間的數(shù)據(jù)交換，使得Windows應用程序可以作為一個DDE客戶程序來監(jiān)控LonWorks網(wǎng)絡，即采集Lonworks網(wǎng)絡數(shù)據(jù)并發(fā)送一定的指令來改變LonWorks網(wǎng)絡的某些操作。在智能小區(qū)的控制中，下位機設備就是由基于LonWorks網(wǎng)絡的智能模塊構(gòu)成，因此在上位機組態(tài)王就可以通過LNSDDEServer與下位機智能節(jié)點和其他Windows應用程序進行通訊。其具體配置步驟如下：

先在組態(tài)王的設備庫中選擇DDE，然后按“設備配置向?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設備指定連接對象名”對話框中，輸入連接設備的邏輯名；第三步，“服務程序名”則是與“組態(tài)王50”交換數(shù)據(jù)的程序名，一般是I/O服務程序，或者是Windows應用程序：“話題名”則是指本程序和服務程序進行DDE連接的話題名(Topic)?！皵?shù)據(jù)交換方式”一般選擇“標準的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行。

然后，在定義I/O變量時，在變量屬性的“連接設備”項中選擇使用上面定義的邏輯連接設備名，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與下位機的智能節(jié)點進行通訊。

上位機還可以利用VISUALBASIC開發(fā)服務程序，完成數(shù)據(jù)采集、報表打印、多媒體聲光報警等功能。在VISUALBASIC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、標簽或圖片框，要設置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器程序的三個標識名，即：應用程序名設為VB可執(zhí)行程序的名字，把話題名設為VB中窗體的LinkTopic屬性值，項目名設為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)動程序和下位機交換數(shù)據(jù)的。從而很容易的組成一個完備的上位機管理系統(tǒng)。

3.網(wǎng)絡功能

組態(tài)王5.0可運行在基于EtherNET網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議的網(wǎng)上，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機以及更高層次的廠級連網(wǎng)。

TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議提供了在不同硬件體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的計算機組成的網(wǎng)絡上進行通信的能力。一臺PC機通過TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議可以和多個遠程計算機(即遠程節(jié)點)進行通訊。在“組態(tài)王”的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，直接參與現(xiàn)場控制的PC機作為網(wǎng)絡服務器，其他站點作為網(wǎng)絡客戶機共享服務器中的數(shù)據(jù)。

用戶要實現(xiàn)“組態(tài)王”的網(wǎng)絡功能，必須滿足以下條件：(1)將“組態(tài)王”50安裝在網(wǎng)絡版Windows3x、Windows95或WindowsNT上，并啟動TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議，即利用“組態(tài)王”網(wǎng)絡功能的PC機必須首先是某個局域網(wǎng)上的站點并啟動該網(wǎng)。(2)客戶機和服務器必須安裝并同時運行“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。下位機采用LON控制網(wǎng)絡，成本低，可擴充性。整個系統(tǒng)開發(fā)時間和費用小，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。

參考文獻

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2.北京亞控自動化軟件科技有限公司，《組態(tài)王5.0》

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