近年来,业界纷纷提出智能建筑和智能小区。而能为智能住宅提供物理和逻辑层面上支持的设备和技术不止一种,这些技术设备各有优劣。本文力图以社区做为一个整体,利用Mi-crochir pIC系列单片机、通讯介质(RS-485数据通讯线、视频信号线、话音线)和计算机组建一个社区智能化网络系统,来实现一个安全、便利的生活环境。
单片机
PIC系列单片机是美国Microchip技术公司经过十多年的努力在业内率先采用精简指令集计算机(RISC)结构的嵌入式控制器,具有高速度、低工作电压‘低功耗、较大的输入输出直接驱动能力、低价位、小体积等特点。
由于采用类一RISC结构,在相同情况下,PIC微控制器所需要的编码比一般微控制器要少一半,其指令的高效率又可使编码开发时间节约30%。两级指令流水线结构可以在一个周期内同时完成一条指令的招待和下一条指令的取指,最大限度地提高了每一个内部时钟的效率。精简的指令和极少的外部元件还可降低开发成本和时间,对市场变化快速做出反应。P I C的存储结构是基于哈佛双总线概念,数据和指令传输总线完全分开,以避免出现瓶颈问题。PIC还具有较强的I/0口可以直接驱动LED数码管。低功耗全静态的CM0S设计,使PIC具有很低的工作电流和极小的待命状态电流,但却有很宽的工作温度范围。
利用PIC 16CXX系列单片机开发的家庭单元和局部控制单元,不仅外部元器件少,产品可靠性高,而且成本低廉,同时以其开发周期短、高速、低功耗、小体积的特点,使其具有极强竞争力。就中国目前的市场需求性价比而言,它具有不可替代的成本优势和开发时间优势。
2.社区·能化系统
2.1社区智能化网络
社区智能化网络系统由家庭智能单元(Family Intelligent Unit,FIU)和局部控制单元(Local Conrtol Unit,LCU)构成,辅助性模块有编码维护终端(Encoding Maintnance Terminal,EMT)和话音汇接终端(Voice Process-i ng Termi nal,VPT)。
FIU通过局部总线与LCU互连建立通讯,LCU通过社区系统总线与社区管理中心互连建立通讯。在网络协议中,为实时性要求,需尽可能缩小帧的长度,同时还要考虑到实际应用情况以及成本问题,因此FIU地址码最多设计为64个,LCU地址码最多设计为240个,(实际上为256个,其中16个留作其他识别码,即每个LCU可管理64个FIU,管理中心可管理240个LCU)。用户可以通过编码维护终端EMT自由分配FIU及LCU地址码。
由于社区局域网任务较多,为了提高系统通讯的可靠性,充分利用双绞线中各芯数,局部总线采用双总线制,其通讯方式主要采用从动方式,即由上位机不断发出监测、询问住处下位机回送相关信息的方法来建立通讯,实现网络维护、网络监控及网络诊断。因此FIU是严格被动的,只能响应有效的接收。
社区智能网络系统结构如图1、图2所示,其中局部总线包括RS-485数据通讯线2对4葱、视频信号线(同轴缆或屏蔽线)、局部电源线及输入输出话音线,社区系统总线包括RS-485数据通讯线1对2.视频信号线和话音线。
2.2 家庭智能单元
家庭智能单元FIU主要由PIN165C6X系列CPU、EEPROM、RS一485通讯接口、AV通道、控制开关、按键和报警接口等组成,主要实现如下功能
1)实时采集计量8路脉冲表信号
改装后的水、电、气表向FIU发出电子脉冲,FIU通过采样分析,对脉冲进行累计和存储。脉冲计量数据记录在EEPROM中。当LCU发出抄表指令时,FIU响应并回传脉冲表数据,并通过社区中心扁,且越管理模块分别计算出各类表的数据。
2)保安报警
FIU实时监测4路防区信号,当收到包括火灾探测器、嗅敏探测器、红外探测器、玻璃破碎探测器、N0、NC等报警触发信号,FIU和CPU响应中断,经过软件识别触发信号的真伪,当确定为报警信号时,将有关报警代码回传给LCU,再由LCU传送给报警中心。同时现场报警器鸣叫,并启动自动拨号模块向指定的电话或传呼发出报警信息。FIU的紧急呼救按钮,可以发送信息到社区管理中心请求支援,处理意外事件。
图3LCU示意图
3）门禁可视对讲
在正常情况下,话音、视频通道关闭。在有访客到来时,通过LCU上的按键及数据总线选通被访问客户的FIU震铃响应,开启视频通道,主人通过图像信号来判断访客穷份,决定是否开启话音码通道或不予理睬,若决定接待来客,则控制楼梯大门的开关。
4)通讯接口
FIU有两个串行通讯口(C0Ml和C0M2),即双总线,其中C0M1负责与上位机进行抄表、报警的通讯,COM2负责门禁对讲、管理中心对讲的通讯以及响应编码终端对FIU编码的通讯。
2.3 局部控制单元
局部控制单元LCU主要由PIC16C5X系列C町、EEPROM、通讯接口、摄像头、LED数码管、控制开关及电源单元等组成,电本结构如图3所示。LCU采用主动方式与本网段!’各用户(FIU)进行通讯,主要有如下功能:
1)网络监测、诊断
LCU周期性地查询本网段内FIIj的工作状态,并在有故障发生的情况下,将信息传送到社区管理中心。
2.4 社区管理中心
社区管理中心计算机界面通过图形、文字、数字显示,使管理人员可轻松操作。中心管理模块可直观显示报警来源、时间,可进行故障检测,直观显示故障发生地段,以使管理人员采取相应措施。管理人员可随时查询用户各类表的读数及相应庐,--1白,k码臂显京费用,查询水、电、气的当前价格,持密码者还哼叫中心按髓可更改这些单价。管理人密码功能键员可增删用户,修改用户信息,打印资费和数据和报警数据。
社会区管理中心中的话音汇接终端的设计难度在于模拟信号处理部分,涉及杂音抑制、信号放大、环路回声抑制等要求。由于线度长度不确定,应采用载波方式调制话音来达到长距离通话效果的改善。
3 结束语
社区智能化系统涉及到数据通讯的协议、网络的开放性、社区管理中心服务内容与物业管理模式、各社区智能系统的集成及与各相关部门的互连等大量的技术问题。Microchip PIC系列单片机在中国应用较少,本社区智能系统中FIU及LCU单元,利用PIC单片机的高速、低功率、低成本、开发周期短等优点,使其在实时控制网络技术不断发展的今天,仍然具有明显的优势。
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