無(wú)線通訊技術(shù)在社區(qū)中如何使用

1 智能小區(qū)的智能化現(xiàn)狀及主系統(tǒng)控制方式

1.1.1 當(dāng)前智能小區(qū)的智能化現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái)， 智能化小區(qū)門禁系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、三表遠(yuǎn)抄系統(tǒng)、住戶報(bào)警系統(tǒng)、停車場(chǎng)管理系統(tǒng)等均采用RS485總線聯(lián)網(wǎng)， 各系統(tǒng)都是獨(dú)立存在， 每個(gè)系統(tǒng)都要使用極大量總線， 而且各系統(tǒng)間互相不連接， 各用各的聯(lián)網(wǎng)線。如果小區(qū)較大， 則聯(lián)網(wǎng)線就較長(zhǎng)， 網(wǎng)絡(luò)重復(fù)布線， 不能共用， 不但造成投資較大， 而且受雷電影響較嚴(yán)重， 故障率較高。另外， 此種聯(lián)網(wǎng)方式受距離限制， 最長(zhǎng)線長(zhǎng)僅為1000米，對(duì)于大中型社區(qū)來(lái)說(shuō)， 滿足不了需求， 還不得不采用一些補(bǔ)救措施， 直接的結(jié)果就是存在信號(hào)損失過(guò)大、不穩(wěn)定等弊端。受網(wǎng)絡(luò)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的限制（不能采用星型或網(wǎng)型結(jié)構(gòu)）， 同時(shí)因?yàn)槭怯芯€聯(lián)結(jié)， 即使埋在地下， 所受環(huán)境影響和雷電的影響也很嚴(yán)重。

1.1.2 當(dāng)前智能小區(qū)的主系統(tǒng)控制方式

我們?cè)谶@里以門禁系統(tǒng)為例， 說(shuō)明當(dāng)前智能小區(qū)的主系統(tǒng)控制方式。

一直以來(lái)， 對(duì)于現(xiàn)代住宅智能小區(qū)， 門禁系統(tǒng)的做法如下：

在每棟樓的每個(gè)單元門的以講機(jī)里放置一個(gè)讀卡器（或?qū)⒆x卡器單獨(dú)放置）， 該讀卡器里帶有存儲(chǔ)器。業(yè)主被給予一門卡， 并授權(quán)該門卡可以打開(kāi)該業(yè)主所居住單元門鎖， 且此卡號(hào)已被保存到監(jiān)控室放置的一臺(tái)計(jì)算機(jī)里。計(jì)算機(jī)將該授權(quán)信息傳遞到讀卡器里， 并保存在讀卡器中。業(yè)主持門卡開(kāi)門時(shí)， 讀卡器即可判斷此卡是否有效。并且每次使用該門卡開(kāi)門時(shí)， 讀卡器都會(huì)將此次開(kāi)門信息傳給監(jiān)控室放置的計(jì)算機(jī)， 計(jì)算機(jī)可以記錄每張門卡的使用記錄。這種系統(tǒng)使金屬鑰匙可被授權(quán)的智能卡取代， 使機(jī)械門鎖被讀卡器和電控鎖取代， 通過(guò)單元控制電路加以控制， 并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化通信方法實(shí)行后臺(tái)的權(quán)限設(shè)定和監(jiān)控管理。門禁系統(tǒng)的優(yōu)越性很明顯， 它使得權(quán)限的控制非常靈活， 智能卡的授權(quán)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)門禁的一卡通， 也可以限制卡的權(quán)限時(shí)段， 或在人員變動(dòng)或卡丟失的情況下調(diào)整或取消卡的權(quán)限， 不必更換門鎖。RFID世界網(wǎng)發(fā)布。例如， 對(duì)于物業(yè)管理人員及保安的權(quán)限可以設(shè)置的較高， 可以一卡開(kāi)多門; 而對(duì)于保潔人員則可以限時(shí)進(jìn)樓等。均由小區(qū)管理部門實(shí)行集中的授權(quán)管理。

RS485總線將所有讀卡器聯(lián)網(wǎng)， 總線要求將所要連接的設(shè)備一條線并聯(lián)， 星型連接一般不被允許。如果建設(shè)大型智能小區(qū)， 則總線長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)， 造成信號(hào)不穩(wěn)定， 損失過(guò)大。傳統(tǒng)布線方式最大的弊端及難以解決的問(wèn)題是雷擊問(wèn)題。即使線埋地下也很難避免遭受雷擊破壞。如被破壞， 就使一條線上的所有讀卡器模塊都被燒毀， 毀壞一片， 有的攝像機(jī)也被燒毀。損失巨大， 延誤工期。

2 無(wú)線傳輸在智能小區(qū)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

2.1.1 Z igBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

ZigBee是國(guó)際通用的新一代無(wú)線通訊技術(shù)。名字來(lái)源于蜜蜂通過(guò)跳ZigZag形狀的舞蹈來(lái)通知發(fā)現(xiàn)食物的信息。ZigBee技術(shù)是一種新興的短距離、低速率、低功耗的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 主要用于近距離無(wú)線連接。采用ZigBee技術(shù)， 這是由其主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)決定的： 數(shù)據(jù)傳輸速率低， 專注于低傳輸應(yīng)用;

功耗低： 在休眠狀態(tài)下耗電量?jī)H僅只有1LW， 通信距離短的情況下工作狀態(tài)的耗電為30mW， 在低耗電待機(jī)模式下， 兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月到2年。這也是Z igBee技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì); 成本低： Z igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低， 協(xié)議簡(jiǎn)單， 所以大大降低了成本， 且免收專利費(fèi); 網(wǎng)絡(luò)容量大： 每個(gè)ZigBee 網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備。每個(gè)Z igBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持65000個(gè)節(jié)點(diǎn)， 也就是說(shuō)每個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)可以與數(shù)萬(wàn)節(jié)點(diǎn)相連接;時(shí)延短： 通常時(shí)延都在15毫秒至30毫秒之間; 有效范圍小： 有效覆蓋范圍10~ 75米之間， 具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定。但是可以擴(kuò)展到數(shù)百米， 具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定， 基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。

2.1.2 子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

以門禁系統(tǒng)為例， 說(shuō)明智能小區(qū)的無(wú)線傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方式。門禁系統(tǒng)包括主控設(shè)備、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊（簡(jiǎn)稱無(wú)線模塊）、管理PC機(jī)、智能卡、讀卡器、電控門（鎖）等組成。系統(tǒng)包括傳感節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。大量的節(jié)點(diǎn)（傳感節(jié)點(diǎn)）部署在小區(qū)內(nèi)， 構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。采用ZigBee技術(shù)， 在每棟樓或每個(gè)單元放置一個(gè)ZigBee模塊，監(jiān)控室再放一個(gè)Z igBee模塊， 形成星型網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)。這樣， 不僅節(jié)約總線成本， 而且模塊本身具有路由功能， 提高了信號(hào)的穩(wěn)定性， 防雷性能好， 避免了進(jìn)一步的損失。

傳感節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)， 以接力的方式通過(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器， 經(jīng)過(guò)多級(jí)傳輸后路由到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)， 最后可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)（ IP /TCP）或其他移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)監(jiān)控中心。因?yàn)橛泻芏喙?jié)點(diǎn)， 所以有多個(gè)冗余的通信路徑。若正在使用的路徑中斷， 該網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)選擇另一條路徑維持正常通信。在無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中， 當(dāng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目很多時(shí)， 新加入的節(jié)點(diǎn)能夠與相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后， 這些節(jié)點(diǎn)就會(huì)與目的節(jié)點(diǎn)之間生成路徑， 節(jié)點(diǎn)本身就能夠建立路由。發(fā)送信息、接收信息后并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)， 這個(gè)過(guò)程會(huì)在從初始節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間逐個(gè)節(jié)點(diǎn)的重復(fù)下去， 直到信息到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。目的節(jié)點(diǎn)要向初始節(jié)點(diǎn)返回確認(rèn)信息表示信息已接收。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分布圖

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分布如圖1。主控設(shè)備是門禁系統(tǒng)的中心部件， 通過(guò)無(wú)線傳輸模塊與計(jì)算機(jī)通信， 下載用戶卡號(hào)并上傳讀卡信息等。該系統(tǒng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)在硬件方面分為單片機(jī)端和PC 機(jī)端兩部分。單片機(jī)主要完成數(shù)據(jù)的采集和處理， 并且接收PC機(jī)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)以Visua lC為前臺(tái)開(kāi)發(fā)工具， 主要包括智能卡管理、業(yè)主管理、消息管理等模塊組成。系統(tǒng)的PC機(jī)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控， 系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)選用了SQL Server。業(yè)主刷卡后， 單片機(jī)端接收到用戶信息， 把這些信息存放在存儲(chǔ)器中。發(fā)送端把存儲(chǔ)器中的用戶信息發(fā)出， 接收端接收到信息后， 并不是即時(shí)將信息接收， 而是要考察網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)， 并將接受到的信息和發(fā)送方設(shè)備信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。如網(wǎng)絡(luò)空閑， 并且發(fā)送方是有效的發(fā)送設(shè)備， 那么接收方接收信息， 向發(fā)送端返回消息，表示成功接收， 并將這些信息再發(fā)送出去， 直到送至目的控制器， 同時(shí)發(fā)送端在接收到返回消息后將其存儲(chǔ)器中相應(yīng)的信息擦除。如果發(fā)送方是無(wú)效的發(fā)送設(shè)備， 則接收方不接收信息。

3 結(jié) 語(yǔ)

建筑市場(chǎng)蓬勃發(fā)展， 智能小區(qū)層出不窮， 只要需要智能建筑的地方， 就會(huì)需要無(wú)線通信技術(shù)。Z igBee是當(dāng)前最適合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信技術(shù)。我們應(yīng)用的是針對(duì)Z igBee的特點(diǎn)， 結(jié)合建筑市場(chǎng)， 對(duì)智能小區(qū)做智能建筑的改革和創(chuàng)新， 主要達(dá)到節(jié)省開(kāi)支， 提升抗干擾能力， 同時(shí)也減少雷電對(duì)智能化系統(tǒng)的破壞的作用。相信憑借其主要的技術(shù)優(yōu)勢(shì)， 采用Z igBee技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將成為小區(qū)智能化的主要聯(lián)網(wǎng)形式。