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[信息与通信]基于LonWorks技术的智能小区监控系统
基于LonWorks技术的智能小区监控系统 目 标 采用先进的LonWorks技术,将小区的每个家庭智能控制器作为LonWorks网络中的一个节点,通过LON网络实现家庭节点与物业管理中心之间的信息交换,将现场控制和物业管理相结合,设计出智能小区的系统,完成预定的功能目标。 具体功能 (1)电表、水表和煤气表的三表数据采集、计量和 传输。 (2)消防报警:通过设置在厨房的感温探测器和设 置在客厅、卧室等的感烟探测器,监视各个房 间内有无火灾的发生。 (3)防煤气(可燃气体)泄漏报警:通过设置在厨房 的煤气(可燃气体)探测器,监视煤气管道、灶 具有无煤气泄漏。 具体功能 (4)防盗报警:在住宅的门、窗上安装门磁、窗 磁;住宅内主要通道、重要的房间内安装红外 探测器。当有非法侵入时,家庭控制器发出声 光报警信号,通知家人及小区物业管理部门。 (5)门禁身份识别:家庭安防系统中很重要的一部 分就是身份识别,采用电子身份识别技术解决 传统钥匙开门的繁琐和不安全。 (6)紧急呼救:当遇到意外情况(如疾病或有人非 法侵入)发生时,按动报警按钮向小区物业部 管理部门进行紧急呼救报警。 网络结构图 第一层为家庭控制系统管理、维护局域网络(LAN),由网络管理主机、安防主机和抄表主机等构成,该网络将来可连入小区管理局域网。 第二层为LON网络层。主要由各种LON网络设备及控制模块(路由器和家庭节点等)构成。它为控制网络提供控制手段及协议支持,为控制命令及采集数据的传递提供可靠的技术基础。 第三层为家庭安防报警单元和自动抄表单元。采用单总线(1-Wire)技术作为家庭安防监控的底层网络的解决方案,以单总线器件构建家庭安防监控中的开关量I/O单元、模拟量I/O单元以及其它一些特殊功能单元如门禁身份识别单元。自动抄表单元则直接利用神经元芯片的可编程I/O资源进行三表脉冲信号的自动采集。 家庭智能节点 为完成上述功能并充分利用神经元芯片特殊的预编程I/O口和网络通信功能,本文在家庭控制终端中采用双CPU设计,即使用8位微控制器AT89C52与神经元芯片共同完成各种控制功能。 神经元芯片和89C52的I/O口根据以下几点分配: (1)充分利用神经元芯片的多种预编程I/O口功 能,能有效地节省资源和增加系统的可靠性。 (2)根据神经元芯片和89C52的不同工作机制进行 系统工作模块的划分。 以神经元芯片为核心的LonWorks控制模块提供LON网络通信功能,同时,利用神经元芯片特殊的预编程I/O口完成报警信号检测和抄表信号采集功能; 89C52完成人机交互接口和三表数据存储功能; 神经元芯片和89C52之间的数据交换通过异步串行通信来实现。 神经元芯片与收发器接口设计 收发器是连接节点和网络的关键。在OSI七层协议中对应于物理层,是埃施朗公司的核心技术之一。 收发器有不同的类型,在组网的过程中,要根据网络的拓扑结构和通信介质的不同进行选取。本系统采用的通信介质主要是双绞线,故使用双绞线收发器,双绞线收发器可以来自埃施朗公司或其他不同的供应商。 埃施朗公司提供以下类型的双绞线收发器:TPT/XF-78和TPT/XF-1250双绞线收发器、FTT-10A自由拓扑收发器以及LPT-10双绞线收发器等。 FTT-10A自由拓扑收发器支持星形、环形、总线形以及它们的混合等各种拓扑结构,这就为网络的构成和安装提供了更为自由的空间。它并对输入的5MHz,10MHz和20MHz时钟进行自动识别。应用原理图(局部)中,C3、C4为(22μF/50Vpolar)隔直电容,用来防止误接直流电源带来的损害;C1为电源去耦电容;C2为一静电释放缓冲电容(1000PF/2KV低感);Z1、Z2为放电器件;D1、D2为瞬态箝位二极管;D3、D4、D5、D6为快速开关整流器。 FTT-10A收发器的最大通信距离为500米,因此节点与节点之间的最大距离为500米,而自由拓扑结构的双绞线控制网中,所有的线长也应限制在500米内。 智能节点可以采用Neuron3150芯片或euron3120。3150芯片适用于要灵活对应用程序进行修改或需要较大内存的情况;如果不需要对应用程序进行修改并且所需内存较少,可以考虑成本更低的3120芯片,因为它不需要外扩存储器。 神经元芯片3150提供了外部内存总线,可以扩展外部内存空间达58K字节,远多于其内部的512字节EEPROM和2KRAM。3150芯片需要16K非易失外部内存空间来存贮其芯片固件(Firmware:包括LonTalk协议、Neuron C的应用函数库和任务调度程序。余下的
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