对小区与家庭智能化系统架构与实施趋势的分析

对小区与家庭智能化系统架构与实施趋势的分析杭州信诚电子有限公司樊小刚（本文刊登在《城市.建筑智能系统》 2003年第5期）摘要：本文对现行小区与家庭智能化系统架构与实施中存在的问题进行分析，并且将小区与家庭智能化系统的发展趋势总结归纳为“四个一”与“五个多”，在房地产商对智能化的导向、工程商对产品的选型以及生产厂家对产品发展方向的把握等方面提供理论指导。

关键词：小区家庭智能化控制网络系统架构 LonWorks建设部小区智能化《导则》发布三年来，智能小区与家庭智能化技术与产品迅速发展，智能小区与家庭智能化越来越被广大房地产商与住户所接受，住宅智能化的概念已深入人心，房地产商也主动将其引入楼盘开发内容中。

建设设计院、房地产开发商、弱电工程公司纷纷寻找适合需要的智能化小区产品。

但是，由于产品整体还处于初始阶段，缺少统一的技术标准，各个厂家的产品模式还都停留在研发人员自己“拍脑袋”的阶段。

因此，加强对智能小区与家庭智能化系统主流发展趋势的讨论，有利于对房地产商的正确指引，有利于工程商的产品选型，有利于生产厂家对产品发展方向的把握，对行业的发展具有重要的意义。

真正的住宅小区智能化系统是多种技术的深层次综合与应用，通过智控网络将小区的各种传感量融合处理及控制，在高精尖的技术含量的同时，还需要有坚实的工程基础和现场解决复杂问题的能力。

这也正是有些科研机构或厂家较难全面把握智能住宅小区系统，以致于造成系统架构与功能在实施时遇到种种问题，如果不能很好地解决这些问题，会造成人们对智能化的误解与偏见。

根据多年智能小区安防与智能化实施经验，以及“智能天工-21C住宅小区智能化集成系统”在多个小区应用的实际体会，我们将智能小区与家庭智能化系统架构与实施模式的趋势总结概括为：四个“一”和五个“多”，分述如下，以抛砖引玉，供百家争鸣。

四个“一”为：1、统一控制网平台建设部小区智能化“导则”在去年做了一次修改，其中很重要的一个变动就是在信息网络子系统中加入了控制网的要求，也即在小区电视网、电话网与宽带网之外，增加了一个控制网内容，如图1所示：网络之上的，控制网的选择就非常关键。

住宅小区面积大，距离长、节点多，控制实时性强，并且在传输速率上也有较高的要求，因此，小区控制网络的选择一般应遵循在多节点组网工作的可靠性、控制与报警的实时性、多系统融合所需的开放性、整个系统的独立性与网络维护的方便性以及网络的安全性、经济性等方面综合考虑。

由于LonWorks系统的可靠性、开放性以及无主站性，由三个单片机组成的神经元芯片将涵盖OSI所有7层协议的复杂内容全部固化在硬件上，再加上2700米的无中继传输距离以及32000个节点容量，使得在处理多节点大流量实时控制中LonWorks比传统的总线有比较明显的优越性，成为当今智能小区产品的主流控制网络之一，也是建设部推荐的小区控制网络。

不排除随着技术的发展与成熟，控制网与信息网逐步融合。

但到目前为止，多认为TCP/IP做为信息网主流技术，而LonWorks在底层控制网技术中处于主流地位。

因此，我们推荐采用LonWorks控制网技术作为小区智能控制的底层控制平台。

以下系统架构也是建立在上述控制网络平台之上。

在小区以LonWorks控制网为基础建立了一个多参量协同配合的统一平台，在这个平台上，每个智控箱、可视对讲门口机、可视对讲管理主机、周界报警主机、停车管理主机、机电设备控制器、大屏显示器等都是一个标准的LonWorks 节点，在控制中心形成以总控主机为中心的智能控制网络，见图2所示。

（图2）总控主机通过LonWorks总线与小区家庭智控节点等设备联网，可实现用户告警信息接收与处理、计量表具数据采集和统计收费、用户信息（通知）发布等管理；总控主机与现场控制器结合，可以对小区内的道路照明及环境灯光、给排水、变配电、电梯、绿化灌溉等实行集中管理与监控，设备的运行状态可以在总控主机上监测，控制命令可以发给相关设备，系统维护也都有记录。

还可以对单元门口机、停车场管理设备、大屏显示设备等进行统一管理，实现小区智能化各子系统的高度集成。

2、统一智控箱硬件我们认为一个高度集成的家庭智能化系统，应在统一的智控箱中实现家庭防盗、可视对讲、远程抄表、家电遥控、信息发布与家居布线六种系统功能。

于是这一个智控箱就集成了防盗主机、电话拨号器、LonWorks 网络节点、远程抄表终端、可视对讲控制主机、AV切换器、远程电话控制器等硬软件部分，替代传统系统的多个箱子，如可视对讲交接箱、远程抄表控制箱、家庭防盗主机箱、有线电视交接箱等。

同时，智控箱空间还可以安装家庭集团电话、家用4口HUB等等，真正实现一箱多用，节省硬件资源，美化户内及楼道环境。

如图3所示，在智控箱引出的家庭总线上增加探测器模块与探测设备就可构成满足不同防护要求的家庭安防系统。

增加室内对讲分机与单元门口对讲主机就可构成家庭对讲系统。

在家庭总线上增加抄表模块，可以将住宅水、电、煤气等表具数据自动抄送至小区管理中心。

用户还可通过智控键盘查看煤气、水、电等的使用状况。

在家庭总线上增加智控模块就可以对开关量进行自动与遥控控制，增加红外遥控模块就可以学习各种红外控制信号，对空调、电视等家用电器进行自动或遥控控制。

在智控箱中配置配线架模块，就可以方便地实现家居智能布线等等。

（图3）3、统一集成化布线智能小区系统的布线很有讲究，以前各个分立系统都有自己独立的线缆，能走同一个管网已经算是集成了。

我们认为今后的智能化小区应采用二级总线组网方式，即：小区控制网采用LonWorks现场总线；家庭组网采用家庭总线，总线支持自由拓扑布线形式，并支持模块化扩展。

其实，小区与家庭智能化系统的功能并不复杂，造成系统分立、敷线繁杂的原因是缺少针对于小区智能化的专用系统，随着产品的发展，在小区仅需敷设两根总线：一根为控制总线，一根为对讲音频总线；而在住宅内仅需敷设一根总线：家庭总线，从而实现智能系统的统一布线，解决了布线的简单性、成本的经济性以及扩展的方便性问题。

我们经常看到有些家庭智能化系统，功能非常强，比如说有十六路报警、四路抄表、八路控制等等，但采用的是星形结构，这种架构在实际施工时就出现十几根管线汇集，特别是在弯管处会影响楼板结构强度。

因此，，采用总线结构的系统将会是更加合理的选择。

4、统一非接触卡片在有些小区，住户开启单元电控门要用一张卡，进小区停车又要用另一张卡，两张非接触卡放在一起还怕刷卡时有干扰，非常不方便。

因此，智能化小区呼唤“一卡通”系统。

然而，在与银行联网进行支付还未能大面积铺开时，通常所说的“一卡通”成本高且可操作性差，需要根据实际情况，寻求一种功能实用且经济可靠的非接触卡应用系统。

我们认为，一种集证件标识、单元门禁、停车识别、保安巡更于一张非接触卡片的“小一卡通”将会在小区智能化系统中形成主流趋势。

见图4所示。

（图4）在小区对讲系统中，住户可以使用非接触式感应卡开门，也可以使用钥匙开门，每次刷卡开门的信息都可以实时传递到管理中心进行备案。

小区巡更系统与单元门口机复用，只要通过中心的读卡机给保安的卡号输入电脑，不需额外投资，方便实现在线巡更功能。

通过小区控制网络将各门口机读卡器采集到的巡更信号传送回管理中心，小区总控主机实时显示巡更信息，并可进行排班、统计与管理。

停车管理系统的出入口读卡机采用与门口机同样的非接触卡片接口，实现停车读卡功能。

停车场管理主机也是一个LonWorks节点，可以与总控主机进行数据交换，实现数据查询与远程控制功能。

卡片还可以印刷成小区业主的身份卡，也可以成为会员卡。

中心读卡机授权发卡，实现开门、停车、巡更、会员等一卡多用。

由于“小一卡通”不涉及到支付功能，而且小区人手一卡数量多，从经济实用考虑，推荐使用不带存储器的非接触ID卡。

五个“多”为1、多种模块自由组合----解决系统的完善性、经济性与可扩展性问题有些家庭智能化产品，将一个智控箱在家里装好后，就认为智能家居大功告成了。

其实，要实现其说明书中描述的功能，还有许多工作要做。

比如智控开关的实现，有的系统只是在主机板上输出可控的12VDC电压，那么在工程中，工程公司就要搭一个继电器驱动电路，还要找一个盒子来安装，麻烦不说，主要是临时搭建满足不了长期可靠性要求；再比如红外遥控的实现，有的控制系统要求改装空调，其可行性就会大打折扣；有的系统操作键盘与智控箱做在一起，如果需要用两个键盘时就无法实现等等。

理想的主控系统、智控箱及现场模块均应该采用模块化设计，用户可以根据实际需要与经济能力选择不同功能模块，今后扩展也非常容易。

住宅是长期性建筑，弱电系统的功能设计要有前瞻性和可扩展性。

在经济实力强的小区，系统可以一步到位，在经济实力有限的小区，可以分步实施，先上一部分功能，然后再根据住户实际情况实行菜单式智能装修。

有的小区也可以先上小区主干控制网，户内设备在用户装修时再上。

2、多种智能控制方式----解决操作方便与高度智能问题在家庭智能化系统中，用户可以通过键盘设定、室内或远程电话对家电进行控制或状态查询。

常用智控模块有两种，一种为开关量，如控制电热水器和灯光等；另一种为可学习的红外信号，如控制空调、电视、音响等。

这种能够远程遥控家电的系统功能，成为高档住宅小区的新宠。

家庭智能化系统在功能操作的设计上，要充分考虑如何方便用户使用。

有的系统只有自动控制，没有手动控制，在电器边都不能开关电器，非要到键盘上去操作，很不方便；还有的系统在控制时，被控开关的状态不反馈，操作就很盲目。

系统功能如系统设防撤防、遥控家用电器、视音频切换、查询系统状态等应该通过全方位的灵活控制方式来进行控制，这些控制方式归纳如下：1：手动控制：在模块上就有开关键与状态指示灯，用户可以直接操作，符合传统操作习惯；2：键盘控制：是智能化系统的主要操作界面，可以对系统进行全方位集中控制；3：联动控制：一个事件触发其他事件的方式称为联动，如煤气泄漏报警时，系统可同时关闭煤气筏，打开换气扇。

在门口刷卡可以联动开门、相应室内系统撤防、电灯或音箱打开，营造温暖气氛等等。

4：模式控制：模式为多种动作或状态的组合，通过模式控制可以实现“1键式操作”，用户可以设定有上班、下班、夜间、清晨等不同模式；5：定时控制：系统有多个可编程定时器，通过组合可以实现何时干什么、干多久等复杂的控制问题6：户内电话控制（全程语音提示）：本方式可以有效减少室内键盘或室内分机数量，为住户提供方便。

用子母机控制时就相当于手持遥控器控制模式，用任意室内电话可以对讲开门等等；7：外部电话或手机遥控控制（全程语音提示）：可以实现给空调打一个电话的梦想。

8：通过Internet遥控控制：通过小区网站，对家庭控制点进行远程登录控制。

3、多种形式信息发布----解决小区物业增值服务问题小区通知的方式也朝着智能化方向发展，特别是管理中心向多户人家发通知时，如果采用电话方式，一千户就要打一千个电话。