LonWorks技術在某住宅小區智能化建設中的應用
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。
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