智能小区通信系统研究

[摘要]通过对智能小区通信系统的研究，设计了基于485和LonWorks混合网络的智能小区底层通信网络通信协议设计，对开发符合中国特色的智能小区总线技术有一定的指导作用。

[关键词]智能小区 通信 LonWorks RS485

中图分类号：TN91 文献标识码：B 文章编号：1671－7597(2008)0620021－01

一、智能小区常用通信网络技术

目前的智能建筑具有强大而复杂的各种控制功能，可以使不同厂商生产的设备应用于同一建筑物内，但各个厂商基本上都是开发自己专有的通信协议，各式各样的通信协议和设备给智能建筑的系统集成及管理使用带来诸多不便，用户处于受制于厂商而使造价提高、使用和维护费用增加，因此制定一个开放的、统一的通信协议标准，并形成即插即用的环境，成为十分迫切需要解决的问题。

（一）RS485通讯技术

该技术是目前智能小区通信网络各子系统中应用最早的技术，现在国内大多数已经实施的智能小区项目仍选择RS485作为网络组态，该技术采用二线制实现半双工通讯。目前，智能小区多表远程抄收系统和家居报等系统多采用该技术。

（二）LonWokrs现场总线技术

LonWorks是一种具有潜力的全新现场总线技术，它提供了一个开放性强的局部操作网络，其显著特征在于:功能强大的神经芯片，系统的互操作性和助LonTaIk通信协议。

LonTaIk协议采用面向数据的应用协议，在这种方式下，节点间以标准工程单位或其他预定义的单位交换，诸如温度、压力、状态和文字串等应用数据，而命令语句封装在接收节点的应用程序中且不是将命令在网络上传送。以这种方式，同一工程量可以送到多个节点，然而每个节点对数据有不同的应用程序，这称之为数据表示。

二、智能小区底层通信网络通信协议设计

智能住宅小区以计算机网络为基础物理平台，它涉及到物理介质的选择和以及以微处理器为主、与微型计算机相结合的小区监测、控制和通讯的小区底层控制通信计算机网络平台，即智能小区地层控制通信网络(简称底层网络)。显见智能小区通讯网络系统集成的主要内容是智能小区底层控制通信网络的构建，即选择何种网络及其相关结构将智能小区系统中各种关键设备联系起来，达到整个系统协调高效的运作。

在RS485和LonWorks混合网络的设计中，LonWorks部分的协议是由LonTalk协议来完成的，而在RS485通信层，只有物理层协议，因此有必要根据需要经过分析智能小区的信息的特点，制订自己的通信协议。

（一）物理层通信协议设计

物理数据格式：

采用异步半双工通讯方式，波特率为：9600bps

S——起始位；P——结束位；D0——D7数据。

（二）数据链路层协议设计

地址（Address）标志智能终端的通讯地址，2字节压缩BCD码数据，数值范围0000~9999。如果地址=0A0AH，则是广播地址，广播地址的数据可以被任何智能终端所接收，但终端不回应上位机。地址在通讯主站中，它表示该帧数据的接收方地址，在通讯次站回应的数据帧中，它表示该帧数据的发送方地址。

数据长度(Long)表示数据段的字节数，数值范围1256(0代表256)。

数据段(Data)通讯中要传输的数据，该段数据不能超过256字节。

帧校验和(FCS)用于校验数据链路上的传输错误，校验方式为：该字节之前的所有数据之无进位算术和。

（三）应用层协议设计

所谓应用层协议，就是将数据链路传输的数据段数据解释为有一定意义的命令或数据，去执行相应的动作，如查询或接收报警信息、读取表数据等等。

应用层数据格式如下：

数据类型——指定数据的类型：“0”表示数据型数据，“1－255”表示命令型数据。

数据字节——为了完成某些通讯目的而必须携带的数据、参数等信息。根据命令的不同，数据字节的长度可以为0字节到255字节。

三、智能住宅小区通讯网络系统的发展展望

（一）结合现场总线优势，在现有智能小区底层网络的基础上，采用自主通信协议，开发符合中国特色的智能小区总线技术。

（二）Everything Over IP，即所有的信息都能上Internet，这是数字化技术以及网络技术高度发达的技术应用目标，也是从事通信以及计算机工程人士的理想。尽管基于TCP/IP的以太网实时性不够理想，但其有着广泛的使用。在大多数小区中已经具有小区宽带网络。开发支持TCP/IP接口的家庭智能网络终端、智能家电以及智能传感器等，那么通过小区局域网，可以实现将家庭安全防范、多表远程抄录、家庭远程安全监控、家庭医疗服务、家电上网和其他新型家庭服务。这就意味着将小区宽带局域网与小区其他网络（例如远程抄表网络、安全防范网络等）的“多网合一”，也就是实现Everything Over IP。但目前实现Everything Over IP还有许多技术问题要解决，比如TCP/IP网络的实时性问题、传输平台的可靠性问题、系统开发成本问题，无线通讯技术：家居布线与智能大厦结构布线有很大的不同，其关键一点在于家庭的二次装修问题。这使得家居布线很难一次完成，往往要根据住户入住时提出的不同装修要求，请专业施工人员进行家居布线，传统的结构布线在家庭环境布局中也会遇到具体困难。此外，对于临时性的通讯需求，传统布线更是无能为力。因此，无线通讯技术在家庭网络及家庭底层控制网络应用中具有独特的优势。目前，国内市场虽然缺乏能很好满足智能小区各种需求的无线家庭通信产品，但相关技术和类似产品已开始出现，它必将成为智能小区底层控制网络中的重要技术。

四、小结

随着电子技术的迅速发展，许多新技术、新工艺和新产品层出不穷，使智能住宅小区底层控制网络技术也随之日新月异。目前广泛采用的是RS-485，Lonworks技术和CAN技术。RS-485是目前智能小区底层控制网络中应用最为广泛的技术，也是目前许多远程传输系统的首选通讯方式。LonWorks技术尽管历史不长，但发展迅速，它在智能大厦中央空调控制子系统等有着典型应用，并正在向智能小区各子系统推进。国内外目前已有以LonWorks技术为核心的各种家庭智能控制产品，Echelon公司也在积极推广该技术。特别是相对LonWorks来说，其研制开发费用以及系统造价低廉，而在我国受到更为普遍的欢迎。

参考文献：

[1]程大章，智能化住宅小区的发展方向，《住宅科技》，2002年第4期.

[2]宋琪、戴海燕，LonWorks技术在智能小区系统中的应用.《工程设计CAD与智能建筑》，2002年7月.