數(shù)字化小區(qū)信息發(fā)布系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

１ 引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，中國大步跨入了信息化社會，信息化社會在改變我們生活方式與工作習(xí)慣的同時(shí)，也向傳統(tǒng)的住宅模式提出了挑戰(zhàn)，對居住環(huán)境也就有了更高的要求，要求住宅更加智能化、數(shù)字化，更加人性化[1]。在這種情況下，小區(qū)物業(yè)信息發(fā)布系統(tǒng)成為數(shù)字化小區(qū)的必要配置，可視對講戶內(nèi)機(jī)作為小區(qū)信息發(fā)布系統(tǒng)的終端設(shè)備的更新?lián)Q代也勢在必行[2]。
當(dāng)前智能小區(qū)的信息發(fā)布系統(tǒng)，用的較多的是電子廣告牌的形式，即在小區(qū)的重要路段和出入口處放置電子公告牌，將物業(yè)管理中心的通知在電子公告牌上顯示出來，當(dāng)業(yè)主路過時(shí)就可以看到通知了。大屏幕電子公告牌需要中心計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制，采用的是專用軟件，布線一般也是獨(dú)立的。這種形式有一些缺點(diǎn)：首先，信息在公告牌上要經(jīng)過較長時(shí)間才能為所有業(yè)主所周知，這就造成了信息發(fā)布的信息量不可能很大；其次，電子公告牌的功耗較大，對資源造成浪費(fèi)。因而研究并開發(fā)更為先進(jìn)的小區(qū)信息發(fā)布系統(tǒng)勢在必行，本課題正是基于這種需要而提出的。
２ 系統(tǒng)分析
數(shù)字化小區(qū)信息發(fā)布系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分，分別是上位機(jī)、管理機(jī)、門口機(jī)和室內(nèi)機(jī)。其中管理機(jī)和上位機(jī)放置于小區(qū)管理室中，小區(qū)管理人員在管理室操作上位機(jī)，把所要發(fā)布的信息輸入到PC機(jī)內(nèi)，上位機(jī)把發(fā)布信息通過串口發(fā)往管理機(jī)，再由管理機(jī)發(fā)送到門口機(jī)，然后由門口機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到室內(nèi)機(jī)，最后在用戶機(jī)上顯示。就系統(tǒng)的主要功能信息發(fā)布而言，上位機(jī)是物業(yè)管理員進(jìn)行信息發(fā)布操作的平臺；管理機(jī)和門口機(jī)是信息的轉(zhuǎn)發(fā)站；室內(nèi)機(jī)是信息的接收器，它收到信息后存儲并顯示，供用戶查閱。
2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
當(dāng)前大多數(shù)新建小區(qū)都安裝了樓宇可視對講系統(tǒng)，通信總線一般采用RS-485或CAN總線等，并將樓宇可視對講、家庭安防、門禁以及周界等系統(tǒng)融入信息發(fā)布系統(tǒng)之內(nèi)，以期達(dá)到節(jié)約布線投資、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高度集成的目的[3]。
RS-485總線的通信可靠性不夠高、通信速率偏低、容量也不夠大、故障率高，無法滿足信息發(fā)布系統(tǒng)大信息量、高可靠性通信的要求，在進(jìn)行初步系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)被我們排除在外了[4]。
CAN總線通信速率高、通信距離遠(yuǎn)、可靠性高，可以滿足信息發(fā)布系統(tǒng)的通信要求。
CAN總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)，可以把管理機(jī)和所有的單元門口機(jī)通過一條CAN總線連接在一起，把每個(gè)單元內(nèi)的所有用戶機(jī)和門口機(jī)通過CAN總線連接在一起，則系統(tǒng)最大容量(用戶機(jī)數(shù))為10000多戶，對于一般的智能小區(qū)應(yīng)用來說，這個(gè)容量是足夠的。管理機(jī)與上位機(jī)同處于小區(qū)管理室內(nèi)，它們之間的距離較近，采用RS-232方式就可以滿足通信要求[5]。
2.2　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2.2.1系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)是由小區(qū)信息發(fā)布系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、樓宇可視對講系統(tǒng)、門禁管理系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)等幾個(gè)子系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的框圖如圖1所示。
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從圖中可以看出，整個(gè)系統(tǒng)由上位機(jī)、管理機(jī)、門口機(jī)、室內(nèi)機(jī)、周界控制器、門禁控制器以及門禁加卡器等幾個(gè)部分組成。其中上位機(jī)、管理機(jī)以及門禁加卡器處于小區(qū)管理室內(nèi)，周界控制器安裝在小區(qū)的周邊，門口機(jī)安裝在每個(gè)單元的門口，用戶機(jī)放在用戶室內(nèi)，而門禁控制器則外掛在門口機(jī)上。系統(tǒng)外總線把管理機(jī)、周界控制器、門禁加卡器、門口機(jī)連接在一起；系統(tǒng)內(nèi)總線處于一個(gè)單元內(nèi)部，它把該單元門口機(jī)和所有的用戶機(jī)連接起來。
系統(tǒng)內(nèi)、外總線均由五條線組成，分別是電源線R、地線B、通話線G、通信線CANH和通信線CANL。視頻信號須另外布線，例如室內(nèi)機(jī)需要可視功能，則系統(tǒng)內(nèi)總線再加三條線(視頻電源、視頻地和視頻線)，對于外總線也是一樣的做法。
2.2.2 用戶機(jī)硬件設(shè)計(jì)
在用戶機(jī)中，需要著重提到的是液晶顯示模塊，它是數(shù)字化區(qū)信息發(fā)布系統(tǒng)的信息顯示載體。液晶模塊與CPU三線連接，采用串行方式通信，節(jié)約了CPU的資源。信息存儲在串行EEPROM中，當(dāng)用戶按下按鍵查看信息時(shí)，CPU從存儲器中讀取信息，并在液晶模塊上顯示。
存儲器中除了存儲信息發(fā)布的信息外，還有一些固定的參數(shù)，比如：層號、房間號、撤布防的密碼、振鈴時(shí)間、主碼等，這些參數(shù)均可以通過鍵盤進(jìn)行軟設(shè)定。采用軟件設(shè)置的辦法，避免了采用跳線或撥碼開關(guān)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的傳統(tǒng)做法。用戶機(jī)框圖如圖2所示。
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鍵盤完成的功能主要有：呼叫、開鎖、設(shè)定參數(shù)、信息翻屏、撤布防等。報(bào)警輸入模塊接收來自傳感器的信號。CPU接收到報(bào)警信號后通過CAN總線上傳，最終到達(dá)上位機(jī)。用戶機(jī)的其它功能模塊比較簡單，限于篇幅，這里就不再做過多敘述了。
2.3  智能小區(qū)管理軟件的實(shí)現(xiàn)
2.3.1 打開串口
使用函數(shù)CreateFile()打開串口。其聲明如下：
HANDLE CreateFile(
LPCTSTR lpFileName,   //指向文件或串口的指針
DWORD dwDesiredAccess,  //讀寫模式
DWORD dwShareMode,    //共享方式
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,//安全屬性
DWORD dwCreationDistribution,//創(chuàng)建方式
DWORD dwFlagsAndAttributes, //文件屬性
HANDLE hTemplateFile); // 用于拷貝文件屬性的句柄
2.3.2 關(guān)閉串口
關(guān)閉串口比打開串口要簡單得多，只需要調(diào)用CloseHandle()函數(shù)關(guān)閉由CreateHandle()函數(shù)返回的句柄即可。CloseHandle函數(shù)的聲明如下：
BOOL CloseHandle(
  HANDLE hObject;)  //指向串口的句柄
2.3.3 異步操作
異步（重疊）I/O操作是指應(yīng)用程序可以在后臺讀或者寫數(shù)據(jù)，而在前臺做其他事件。首先介紹一個(gè)結(jié)構(gòu)OVERLAPPED，這個(gè)結(jié)構(gòu)對于執(zhí)行串口的異步操作來說是必需的。其定義如下：
typedef struct _OVERLAPPED{
DWORD Internal;
DWORD InternalHigh;
DWORD Offset;
DWORD OffsetHigh;
HANDLE hEvent;
} OVERLAPPED;
在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，前兩個(gè)參數(shù)為操作系統(tǒng)所保留。接下來的兩個(gè)參數(shù)在對串口操作時(shí)是無效的。對于串行口而言僅hEvent成員有效，其余成員必須為0。在設(shè)置了異步I/O操作后，I/O操作和函數(shù)返回有以下兩種情況：當(dāng)函數(shù)返回時(shí)I/O操作已經(jīng)完成，此時(shí)結(jié)果好像是同步執(zhí)行的，但實(shí)際上這是異步執(zhí)行的結(jié)果。當(dāng)函數(shù)返回時(shí)I/O操作還沒有完成，此時(shí)一方面，函數(shù)返回值為零，并且GetLastError()函數(shù)返回ERROR_IO_PENDING；另一方面，系統(tǒng)將OVERLAPPED中的信號事件設(shè)為無信號狀態(tài)。I/O操作完成時(shí)，系統(tǒng)要把它設(shè)置為有信號狀態(tài)。異步I/O操作的結(jié)果可以由GetOverLappedResult()函數(shù)來獲取，也可以使用Windows的信號函數(shù)來處理。
3 結(jié)束語
通過對系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析和功能設(shè)計(jì)，采用 CAN總線和C++ 技術(shù)，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，提高了開發(fā)者的效率，實(shí)現(xiàn)了功能強(qiáng)大而又比較靈活的小區(qū)信息發(fā)布系統(tǒng)。本系統(tǒng)經(jīng)過測試，包括軟件仿真和系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，結(jié)果證明這種信息發(fā)布的方案是可行的。相信隨著數(shù)字化社區(qū)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用前景也將越來越廣泛。
4 創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)
本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于提出了一種新的小區(qū)信息發(fā)布的方案。CAN總線通信速率高、通信距離遠(yuǎn)、可靠性高，可以滿足信息發(fā)布系統(tǒng)的通信要求。將CAN總線技術(shù)應(yīng)用于信息發(fā)布，改變了以往電子公告牌靜態(tài)的發(fā)布模式，具有高度的靈活性和廣泛的實(shí)適用性。