引言 　　智能建筑已經(jīng)在世界各地蓬勃地發(fā)展起來了，并成為21世紀建筑業(yè)發(fā)展的主流。智能建筑集現(xiàn)代建筑技術(shù)，現(xiàn)代通信技術(shù)，現(xiàn)代控制技術(shù)，現(xiàn)代儀器儀表技術(shù)和現(xiàn)代計算機技術(shù)于一體，為人們提供高質(zhì)量的工作和生活環(huán)境，并實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保。近年來，隨著人們對居住環(huán)境要求的提高，也將“智能”的概念引進到了住宅建設(shè)當中。 　　 　　為了美化居民的生活環(huán)境，國內(nèi)的一些大城市紛紛要求拆除住宅防盜網(wǎng)，為了保障居民的安全，有必要運用現(xiàn)代化高科技手段加強住宅區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)，實現(xiàn)住宅區(qū)的安全防衛(wèi)自動化。同時，許多住宅發(fā)展商和物業(yè)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(qū)乃至城市的物業(yè)管理水平重要標志?；谝陨媳尘埃覀冡槍ι钲谑凶≌职l(fā)展的微利房住宅區(qū)梅林三村設(shè)計了一套基于LonWorks分布式控制網(wǎng)絡技術(shù)的小區(qū)安全防衛(wèi)系統(tǒng)和遠程自動抄表系統(tǒng)。 　　 技術(shù)選擇 　　出于經(jīng)濟上，認識上等各種原因，目前國內(nèi)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(shè)的一次性投入也不大，這是目前中國住宅智能化建設(shè)的現(xiàn)實國情?，F(xiàn)階段國內(nèi)的住宅智能化建設(shè)主要體現(xiàn)在在住戶家庭安裝安全防盜系統(tǒng)和水、電、煤氣表的遠程抄表系統(tǒng)。 　　 　　安防系統(tǒng)主要由各防盜系統(tǒng)供應商提供，大多數(shù)都是通過現(xiàn)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(tǒng)運行費用高，而且功能單一，只能實現(xiàn)安防功能，一旦要實現(xiàn)其他住宅智能功能，必須重新安裝新系統(tǒng)。遠程抄表系統(tǒng)則分別由各水、電、煤氣供應公司進行設(shè)計安裝，各自獨立運行，互不相關(guān)。因此造成住宅區(qū)物業(yè)管理部門工作難度大，各系統(tǒng)間總體協(xié)調(diào)性能差，系統(tǒng)運行、維護復雜，升級擴容不便，用戶對自己家庭內(nèi)的智能功能選擇余地小。 　　 　　近年來，國際上也利用有線電視網(wǎng)進行住宅智能化建設(shè)，將住宅的智能控制（包括安防系統(tǒng)，遠程抄表等），閉路監(jiān)控，互聯(lián)網(wǎng)絡通訊，電視等集成于一體。但由于目前有線電視網(wǎng)上智能控制器的通訊方式采用三層主從式結(jié)構(gòu)，使得在網(wǎng)絡較大，負載較重時，網(wǎng)絡效率低，網(wǎng)絡響應差，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不適合智能住宅中控制網(wǎng)絡方面的要求。 　　 　　智能化住宅中包含的各種現(xiàn)代化技術(shù)在實施中不可能也沒有必要在同一種網(wǎng)絡平臺上運行，應該各展所長，不同的建設(shè)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(wǎng)絡將智能化住宅中的安防報警，家電控制，家居環(huán)境控制，住宅區(qū)周邊環(huán)境控制等所有功能統(tǒng)一實現(xiàn)，達到最佳性能，簡化管理，方便系統(tǒng)維護，系統(tǒng)擴充和系統(tǒng)升級。 　　 　　我們在國內(nèi)進行住宅智能化系統(tǒng)設(shè)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(xiàn)智能化功能；三、單一控制網(wǎng)絡完成智能化住宅應有的全部控制功能以及該小區(qū)的所有控制功能；四、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)異。為此，我們在智能化住宅建設(shè)中采用LonWorks分布式控制網(wǎng)絡技術(shù)。 　　 　　LonWorks技術(shù)是目前國際上控制領(lǐng)域中最熱門的通用控制總線技術(shù)之一，得到世界各大著名工控產(chǎn)品生產(chǎn)廠家支持，應用范圍極為廣泛。目前它在國內(nèi)已被成功應用于工業(yè)控制和樓宇自控中，其在智能住宅小區(qū)中的應用還較少。我們選擇LonWorks技術(shù)開發(fā)智能住宅小區(qū)系統(tǒng)，主要基于它的如下特點： 　　 　　（1）網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)靈活多變，可根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點采用不同的網(wǎng)絡連接方式?？梢宰畲笙薅鹊慕档筒季€系統(tǒng)的復雜性和工作量，提高系統(tǒng)可靠性，可維護性。 　　 　?。?）LonWorks網(wǎng)絡是無主站點對點網(wǎng)絡，其任一點的故障不會造成系統(tǒng)癱瘓。一個住戶節(jié)點的損壞或關(guān)閉不影響其他住戶節(jié)點正常運行，降低了維護難度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定度，網(wǎng)絡響應得到保障。 　　 　?。?）Neuron芯片內(nèi)置現(xiàn)成的I/O對象，LonTalk協(xié)議，并使用高級語言編程，大大縮短開發(fā)周期，提高開發(fā)質(zhì)量，能在短時間內(nèi)開發(fā)出穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)。 　　 　　（4）LonWorks網(wǎng)絡節(jié)點之間使用邏輯連接，這使得系統(tǒng)中節(jié)點的增加、修改很容易，便于系統(tǒng)調(diào)整和擴充升級。 　　 　　在智能住宅建設(shè)中應用LonWorks技術(shù)，可以很容易地實現(xiàn)智能化住宅的所有功能，整個網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)相對簡單，網(wǎng)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(jié)點，編寫相應的程序，直接連接到住宅區(qū)的控制網(wǎng)絡上就完成了，在物理上不必對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)作任何修改。而且LonWorks網(wǎng)絡可擴充性極好，擴充子系統(tǒng)，增加功能，連接兩個小區(qū)控制網(wǎng)等都很簡便。LonWorks技術(shù)提供的高效開發(fā)平臺讓我們在進行系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)時對網(wǎng)絡通訊不再需要花費時間，可以把精力集中到具體的系統(tǒng)功能實現(xiàn)上，使得我們能在較短時間內(nèi)針對具體任務設(shè)計出成熟穩(wěn)定的系統(tǒng)。 　　 智能住宅小區(qū)智能控制系統(tǒng)概述及網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 　　我公司承接的梅林三村住宅小區(qū)智能化工程設(shè)計，包括兩棟29層高層住宅樓共320套住宅，該項目已被建設(shè)部定為全國智能住宅控制系統(tǒng)試點工程，并被全國建筑智能化系統(tǒng)工程設(shè)計專家委員列為推薦工程。其智能化系統(tǒng)采用LonWork分布式控制網(wǎng)絡技術(shù)，對所有住戶實現(xiàn)住宅防盜監(jiān)控（包括室內(nèi)紅外移動探測，非法闖入監(jiān)控，門口防劫持密碼），煤氣泄漏監(jiān)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(xiàn)遠程抄表計量。 　　 　　每戶使用一個LonWorks節(jié)點實現(xiàn)所有安防功能，每2戶使用一個單獨的LonWorks節(jié)點實現(xiàn)遠程抄表，所有節(jié)點均就近連接到相應的子網(wǎng)上，共有12個子網(wǎng)。網(wǎng)上連接有一臺監(jiān)控計算機，位于住宅小區(qū)管理處。所有監(jiān)測到的報警信號均經(jīng)過LonWorks節(jié)點的計算和轉(zhuǎn)換，通過LonWorks網(wǎng)絡送到監(jiān)控計算機，進行多媒體聲光報警和信息提示。每抄表節(jié)點隨時采集每戶的水電氣三表讀數(shù)，并保存下來（可斷電保存），可隨時由監(jiān)控計算機讀取。 　　 　　該系統(tǒng)全部子網(wǎng)采用自由拓撲網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使用FTT-10收發(fā)器，利用雙絞線作為傳輸媒體。每個子網(wǎng)都通過一個相應路由器再連接到主干網(wǎng)上，中心監(jiān)控和抄表計算機也直接連接在主干網(wǎng)上。每個子網(wǎng)從各自的路由器（安裝在第三層）開始，垂直連接同一棟樓內(nèi)每層同一戶型的所有節(jié)點，由于每棟有六種戶型，所以每棟樓設(shè)計有6個子網(wǎng)，兩棟共12個子網(wǎng)。而分布在每層的兩個抄表節(jié)點均分散安裝在每棟的六個子網(wǎng)中，使得每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡負載盡量平衡。 主干網(wǎng)使用TP/XF-1250收發(fā)器，使用雙絞線作為傳輸媒體，將所有路由器，一個時鐘節(jié)點與中心監(jiān)控計算機，抄表計算機連接，形成高速總線型主干網(wǎng)。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(wǎng)線長度，以達到較好的網(wǎng)絡性能。 　　　　 智能住宅小區(qū)智能控制系統(tǒng)設(shè)計 　　本系統(tǒng)設(shè)計分為三個部分：住戶室內(nèi)安全防衛(wèi)系統(tǒng)，小區(qū)自動遠程抄表系統(tǒng)，小區(qū)管理監(jiān)控中心。 　　 　　住戶室內(nèi)安全防衛(wèi)系統(tǒng)主要包括室內(nèi)防盜，緊急求助，煤氣泄漏探測和關(guān)斷三大功能。在室內(nèi)安防系統(tǒng)中我們使用的各種探測器均為簡單的開關(guān)量輸入/輸出接口，因而我們選用了具有8通道開關(guān)量I/0口的LonWorks節(jié)點產(chǎn)品。每通道連接同一種探測器。節(jié)點程序隨時監(jiān)測各I/O口的狀態(tài)變化，一旦某I/O通道狀態(tài)發(fā)生變化，經(jīng)程序判斷此時探測器處于報警狀態(tài)，便將相應的報警信號以網(wǎng)絡變量的形式發(fā)送到網(wǎng)絡上，小區(qū)監(jiān)控中心收到該數(shù)據(jù)后進行相應的報警輸出。每個節(jié)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(jié)點進行安防報警監(jiān)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(xiàn)住戶室內(nèi)的窗警和門警等非法闖入監(jiān)視，一旦有報警發(fā)生，系統(tǒng)啟動室內(nèi)警號發(fā)聲，并報警到監(jiān)控中心；在住戶室內(nèi)有一個密碼鍵盤，住戶可通過此鍵盤進行室內(nèi)監(jiān)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(tǒng)撤防但實際向監(jiān)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(guān)，使得住戶在出門反鎖時，監(jiān)控系統(tǒng)能自動設(shè)防，在住戶開門時，系統(tǒng)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(nèi)各安裝一個煤氣探測和自動關(guān)斷器，一旦有煤氣泄漏，探測器將發(fā)聲報警，并報警到監(jiān)控中心，同時啟動關(guān)斷器切斷煤氣源。功能示意圖如下： 　　 　　以上各種監(jiān)測和控制設(shè)備都通過埋管走線的方式連接到每戶的終端控制箱內(nèi)，該控制箱包含有LonWorks節(jié)點，穩(wěn)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?qū)е驴刂葡浣涣鲾嚯姡⒓磫觽溆秒姵毓ぷ?，維持監(jiān)控系統(tǒng)運行并向監(jiān)控中心報警。備用電池能連續(xù)工作10小時左右。 　　 　　小區(qū)自動遠程抄表系統(tǒng)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(shù)即可，在抄表節(jié)點中只需用數(shù)字I/O口即可實現(xiàn)脈沖計數(shù)。我們采用帶8個數(shù)字I/0通道的LonWorks節(jié)點作為專門的抄表節(jié)點，同時對8個電子表進行脈沖計數(shù)，并轉(zhuǎn)換為相應的表讀數(shù)，保存在節(jié)點的EEPROM中。管理監(jiān)控中心的計算機通過LonWorks網(wǎng)絡讀取各抄表節(jié)點中各住戶對應的三表數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程自動抄表。利用在網(wǎng)絡上的時鐘節(jié)點,本系統(tǒng)可進行電費復費率抄表計算。每個抄表節(jié)點可同時抄收2個住戶的三表數(shù)據(jù)，使用專門的線路供電，并配有備用電池，以保證抄表節(jié)點的連續(xù)運行。抄表節(jié)點安裝在大樓每層的走廊吊頂上，用專用鐵箱密封，包含穩(wěn)壓電源及備用電池。 　　 　　小區(qū)遠程抄表系統(tǒng)相對獨立，可以自成一個單獨抄表網(wǎng)絡?；谌缜八鯨onWorks技術(shù)的優(yōu)點，本系統(tǒng)中將抄表網(wǎng)絡和住戶安防網(wǎng)絡合并成同一個網(wǎng)絡，抄表節(jié)點被就近連接到不同的監(jiān)控子網(wǎng)上。 　　 　　小區(qū)管理監(jiān)控中心主要使用兩臺PC機，分別是報警監(jiān)控計算機和遠程抄表計算機，插上LonWorks網(wǎng)卡，連入LonWorks監(jiān)控主干網(wǎng)絡。住宅區(qū)內(nèi)的全部報警信號都通過LonWorks 網(wǎng)絡送達監(jiān)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(jié)點地址，報警時間及住戶平面圖等），并可記錄小區(qū)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?nèi)我蛔綦?、水、煤氣表讀數(shù)；對每用戶每月消耗的水、電、煤氣用量進行系統(tǒng)總用量、總金額統(tǒng)計；對用戶用量超過預設(shè)最大值時報警等。 　　 　　小區(qū)管理監(jiān)控中心還包括一個時鐘節(jié)點，為整個LonWorks網(wǎng)絡提供統(tǒng)一的標準實時時鐘，為住戶節(jié)點提供統(tǒng)一報警時鐘，為抄表節(jié)點實現(xiàn)復費率計費提供時間依據(jù)。 　　 　　由于整個小區(qū)智能系統(tǒng)的實現(xiàn)基于LonWorks網(wǎng)絡，使得系統(tǒng)的開發(fā)、安裝、調(diào)試工作量大大降低，同時又具備相當?shù)撵`活性，對不同用戶要求能很容易地修改實現(xiàn)。 　　 結(jié)論 　　由于LonWorks技術(shù)的開放性，產(chǎn)品的選擇多樣化，網(wǎng)絡規(guī)模大小靈活，使得我們可以選擇各種網(wǎng)絡設(shè)備，包括國產(chǎn)的節(jié)點，路由器等產(chǎn)品，這樣就能以最合理的價格組建符合要求的LonWorks網(wǎng)絡，有效控制成本。無論是系統(tǒng)升級，或是新系統(tǒng)設(shè)計，我們可以形成不同檔次的實用系統(tǒng)，根據(jù)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(jié)點進行修改和升級。同樣，在抄表系統(tǒng)中，擴大抄表系統(tǒng)的規(guī)模也是很簡單的事情。 　　 　　基于LonWorks技術(shù)良好的擴充性、易維護性，使得我們完全能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加新的功能，實現(xiàn)住戶家電控制，家居環(huán)境控制，以及小區(qū)周邊環(huán)境控制，如系統(tǒng)供電設(shè)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(jiān)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(wǎng)絡中實現(xiàn)。 　　 　　因而，利用LonWorks技術(shù)進行住宅小區(qū)智能化建設(shè)完全符合中國國情，這種建設(shè)模式，是在特定的條件下實施特定范圍的智能化建設(shè)，并為以后更深入的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。因此，LonWorks技術(shù)在住宅智能化建設(shè)中應用的前景是非常廣闊的。