摘 要:介绍了智能小区、以太控制网及无线网络的概念,提出了将以太控制网和无线网技术应用到智能小区中,组建一种灵活的无线/有线混合的小区智能控制系统。即在家庭中配置家庭控制终端,利用蓝牙技术组建家庭网络;在大楼和小区中采用无线/有线混合以太控制网完成网络构建。

2.1 家庭控制终端和家庭网络
家庭控制终端完成了家庭控制网的集线作用,承担对家庭智能仪表、安防设施等的综合控制及与外部完成通信的功能,起到了小区系统中下位机的作用,是家庭网络和大楼中心进行通信的关键器件。一个基本的家庭控制网络上的终端设备包括各种智能化仪表、安防报警以及各种智能家电、PC等。家庭控制网络的简单示意图如图2所示。

方便、灵活、可靠是家庭网络组网的要求。如今,家庭内部的控制网络多以RS485总线构建为主。该种方式组网简单、成本低廉、可靠性较强,但同时也存在不够灵活、布线相对比较复杂的缺点。这种方式特别是对原有普通住宅进行智能化改造时较为复杂。而RS485的这些缺点恰好是无线网络技术的长处,因而在家庭控制网中采用无线技术,对于智能家居系统有很大的意义。
一般情况下,家庭网络范围局限在单个家庭以内,采用蓝牙技术就可满足通信的需要。另一方面,蓝牙技术因其低成本(预计2004年内蓝牙芯片价格降到5美元以内)、低功耗、低复杂性、高速率等特点,使得基于其开发的家庭网络系统能被大多数家庭接受。同时,各种嵌入式智能仪表、智能家电的存在和发展也使无线家庭网络的构建成为可能。

在家庭集中控制器中嵌入蓝牙模块和微处理器作为主设备,各种仪表设备、智能家电、安防报警等终端设备内嵌入蓝牙模块以及单片机作为从设备,构建Piconet。整个系统采用监视-主从问答式,平时从设备处于休眠状态,在有需求时,对从设备进行唤醒,并进行通信,即可满足需要。具体示意图如图3所示。
从设备主要分为2大类:一类为各种智能仪表设备和智能家电,这些终端的特点是从设备对主设备的询问进行响应,并反馈信息;另一类为安防报警等终端,其特点为从设备对主设备发出的突发性信息,由主设备给出响应。两类设备的优先级别不同,由于第2类从设备的信息直接关系着居住人的安全,故应该将其置于较高的优先等级上,而对于第1类从设备则处于相对较低的优先等级。
对于不同类型的从设备,可以从蓝牙设备的标识码中进行区别。对于第2类从设备,在发现紧急情况后,主动唤醒蓝牙装置,并向主设备发出呼叫和报警,主设备确认后,切断主设备与其他设备的连接,并不停的向大楼和小区发出呼叫和报警,直到大楼和小区发回应答信息为止。 对于第1类从设备,平时处于休眠状态,等待大楼和小区发出的询问,当大楼或小区发出询问并由主设备确认询问后,按标识码寻找到询问的对象从设备,并向该从设备发出询问,唤醒从设备完成询问要求的工作后,主设备得到从设备的回答,经过确认,向大楼或小区发回回答信息。
下面给出主从设备嵌入MCU的程序流程,如图4所示。
2.2 大楼管理中心与大楼网络
大楼管理中心是整个大楼信息处理和控制的中心,也是联系大楼内家庭控制终端和小区管理中心的枢纽。目前,大楼控制网络采用的多是RS485总线或LonWorks总线技术。如果改用以太控制网,则可以和大楼信息网乃至Internet网结合,若采用802.11构建无线以太网,又可具有无线网灵活、架设简单等优点。根据实际需要灵活的选择有线或无线方式构建以太控制网,既适用在新建各智能大楼上,也可快速、灵活的完成普通大楼的智能化改造。相对于家庭网络,大楼网络的传输距离和速率要求都要高一些。为此,在组建无线以太网时候,采用了802.11系列标准。由于控制网络一般信息传输量不是很大,故一般情况下采用最大传输速率为11 Mb/s的802.11b即可。该标准目前技术成熟,且产品价格便宜,选择余地较广。
