（控制理论与控制工程专业论文）基于网络数据终端的家庭智能控制系统(1).pdf

摘要 基于网络数据终端的家庭智能控制系统 学科：控制理论与控制工程 研究生签字：徐融聋 指导教师签字：淫噎故 摘要 f 基于网络数据终端的家庭智能控制系统是一个集计算机技术、网络通讯技术、自 动控制技术与智能化技术为一体的远程监控系统，它是包括住宅楼宇防盗报警、灾难 报警、紧急求助、水、电、气多表远程自动抄收、家用电器控制于一体，通过计算机 网络线路构成整个住宅小区的集中管理控制系统。系统由一个控制中心和分布于住户 家中的若干台网络数据终端组成，每个网络数据终端通过小区的网络系统与控制中心 连接。 ， 本文将介绍在w m d o w s9 8 环境下，使用s q l s e r v e r 7 0 和d e l p h i 5 0 语言，采用 面向对象编程技术，编写基于网络数据终端的家庭智能控制系统的应用软件，从而利 用w m d o w s 友好的人机界面，实现对该系统的控制和管理。该系统作为一个独立的 子系统，类似于家庭控制中心，主要应用于智能小区控制系统中。本系统的主控软件 分管理控制系统软件、报警监控系统软件和网站查询软件三大模块。其中管理控制系 统实现系统的数据管理、计量表自动抄收、电子公告、设备控制等功能；报警监控系 统显示电子地图，接收网络数据终端的报警，多媒体声响告警，显示报警位置、报警 类型、房屋套型图及住户相关信息，实时检测网络数据终端的状态，发现异常及时报 警。网站查询软件可使用户对自己家中网络数据终端的状态进行远程查询，实现部分 系统管理的功能。 关键词：网络数据终端；面向对象；智能小区；数据库，u d p 一一一 1 _ 一 d o m e s t i ci n t e l l i g e n tc o n t r o l s y s t e mb a s e d o n t h en e “v o r kd a t at e r m i n a t e d i s c i p l i n e ：c o n t r o lt h e o r ya n dc o n t r o le n g i n e e r i n g s t u d e n t s i g n a t u r e t 比献即岈 s u p e r v i s o rs i g n a t u r e ：1 缸占幻 a b s t r a c t d o m e s t i ci n t e l l i g e n tc o n t r o ls y s t e mb a s e do nt h en e t w o r kd a t at e r m i n a t ei sar e m o t e c o n t r o ls y s t e mw h i c hg a t h e r e dt h ec o m p u t e r t e c h n i q u e ，n e t w o r kc o m m u n i c a t i o nt e c h n i q u e ， a u t oc o n t r o lt e c h n i q u ea n di n t e l l i g e n t t e c h n i q u e a no r _ o a n i cw h o l et h ef u n c t i o no ft h e s y s t e mi n c l u d er e s i d e n c ea n df l o o rb u r g l a r p r o o fa l a r m ，d i s a s t e ra l a r m ，u 玛e n th e l pa l a r m ， w a t e rw a t c he l e c t r i cw a t c ha n dg a sw a t c hr e m o t ea o t or e c e i v e d o m e s t i ce j e e t r i ca p p l i a n c e s c o n t r 0 1a n ds oo nt h es y s t e mi sc o n s i s t e do fac o n t r o lc e n t e ra n dan u m b e ro fn d tw h i c h i sd i s t r i b u t e dt h ef a m i l v t h ea p p l i e ds o f t w a r ew h i c hi st h ed o m e s t i ci n t e l l i g e n tc o n t r o ls y s t e mb a s e do nt h e n e t w o r kd a t at e r m i n a t ew i l lb ei n t r o d u c e di nt h e p a p e r u n d e rt h ee n v i r o n m e n to f w i n d o w s 9 8 ，t h es o f t w a r ei sp r o g r a m m e dw i t hd e l p h il a n g u a g ea n ds q l s e r v e r70 s e r v e a sai n d e p e n d e n ts u b s y s t e m ，t h ec o n t r o ls y s t e ms i m i l a rt oaf a m i l yc o n t r o lc e n t e r , m a i n l yt o b eu s e di nt h ei n t e l l i g e n tr e s i d e n c ec o n t r o ls y s t e mt h em a i ns o f t w a r eo ft h es y s t e mi n c l u d e t h r e em o u l d st h ef u n c t i o n so ft h em a n a g ec o n t r o lm o u l da r ed a t am a n a g e m e n t ，c a l c u l a t e w a t c ha u t or e c e i v e ，e l e c t r i ca n n o u n c e m e n t ，f a c i l i t i e sc o n t r o la n ds oo nt h ef u n c t i o n so ft h e a l a r mm o u l da r er e v e a le l e c t r i c m a p r e c e i v en d t sa l a r mi n f o r m a t i o n s ，d i s p l a y a l a r m 1 0 c a t i o na n da l a r mh o u s et y p ea n ds oo nt h ef u n c t i o no f t h ew e bi n f o r m a t i o nq u e r yi st h a t t h eu s e r sm a y q u e r y t h er e l a t er e m o t ei n f o r m a t i o n so f t h e m s e l v e s n d tb yt h ei n t e r n e tw e b k e y w o r d ：n e td a t at e r m i n a t e ；o b j e c t o r i e n t e d ；i n t e l l i g e n tr e s i d e n c e ；d a t a b a s e ；u s e r d a t a g r a m p r o t o c o l 1 绪论 1 1 课题的名称、来源 本课题名称为“基于网络数据终端的家庭智能控制系统”。此课题是针对我国目 前楼字住宅网络智能化的现状，经过搜集大量资料和调研后拟定的。 1 2 课题背景 在知识经济迅速崛起的信息时代，人类对居住环境的要求越来越高。人们不再满 足于一个仅仅可以居住的空间，更希望住所安全舒适、便利开放。因此，安全、人性 化、满足人们享受品质生活需求的智能住宅便成为发展潮流。智能家庭也正是在这种 形势下应运而生的。 在智能化住宅中，安全不再等同于围墙+ 铁笼，而是由一个立体的、涵盖整个小区 范围的安全防护网组成，即使家中无人，防盗报警系统也时时刻刻警惕着，能够将各 类安全隐患及时消除。水、电、气三表的抄收也一改过去由人工上门抄收的费时费力 为智能化计算机统一抄表，既方便又准确。操作家用电器也可以通过电话、互联网远 程实现。 网络数据终端是一个集计算机技术、通讯与网络技术、自动控制技术与智能化技 术为一体的智能化设备。它具有如下功能：有多个数字、脉冲量v o 端口，可用于住户 室内外的安全防盗报警系统检测、煤气泄漏检测、紧急报警和服务请求、水电气表的 数据记录等多种用途；具有键盘，可用于布防、撤防的控制；具有液晶显示屏，可用 于发布公告信息，提请住户注意，通知等等；也可以控制用户室内的门锁及其它电气 开关。每个网络数据终端通过布线网络连接到中央控制计算机，在监控中心可以实施 对网络数据终端的监控和管理，并建立数据库保存住户的相关数据。所以采用基于网 络数据终端的智能控制方式是实现小区智能化最有效的模式之一，它可以实现住宅楼 宇防盗报警、灾难报警、紧急求助、水电气多表远程自动抄收、家用电器控制等，通 过计算机网络线路构成整个住宅小区的集中管理控制系统。该系统采用模块化设计， 系统稍做改动，亦可应用于工业控制现场，实现对各种电器的远程控制，预期将取得 良好的社会和经济效益。 智能家庭是指将家庭内部所有的设备和应用系统通过网络数据终端连接成一体，以 实现安全、经济、舒适、方便等指标综合平衡的家庭系统，它是计算机、通信及控制 等相关技术与传统家庭系统相结合的产物。随着全球信息化时代的到来，以往的家庭 已不再满足于高质量的电器设备，而是逐步融入到信息社会中来。智能家庭网络已成 为信息技术领域中一个跨世纪的研究热点。智能家庭网络的普及将大大提高人们的生 活水平和质量。本论文研究的目的在于通过通信网络的传输和网络数据终端实现家庭 控制的智能化。 西安工业学院硕士学位论文 1 3 国内外相关研究状况 l 3 1 国外发展形势 智能化住宅小区在发达国家起步较早，始于2 0 世纪8 0 年代的美国，当时由于社 会和市场的需要，由美国总统宣布成立了“智能化住宅技术合作联盟”，这是一个由 联邦政府、住宅开发商、制造商、保险商、财政机构等组成的组织，对住宅智能化技 术、产品、应用系统等进行测试、规范，引导新技术进行住宅设计和建造，它装备有 各种通信、家电、安保等设施，通过总线技术应用计算机和信息技术实现监视、控制 与管理等智能功能。 目前，全球最大的智能化住宅群位于美国，其占地3 3 5 9 公顷，约由8 0 0 0 栋别墅 组成，每栋别墅设置有1 6 个信息点，仅综合布线造价就达2 2 0 0 万美元。日本幕张也 建有一个类似的高标准示范性住宅小区。在美国和北美地区，还各建成了一个“无现 金小区”，即在电子商务、网络技术的基础上，上世纪九十年代中期出现的又一种智 能化住宅区。在该小区中，实现了用电子货币取代现金，其功能涉及信用卡、网络结 算、电子交换、信息安全资信度等。 美国、日本都已对住宅小区智能化系统制定了技术标准，进行智能化住宅建设。 应用于智能化住宅小区的产品，在发达国家已形成系列。美国、意大利、西班牙等国 的产品，相当部分已通过了国际质量认证，在国际市场上占据优势。 1 3 2 国内发展形势 我国是从八十年代末期引入了智能小区的概念，国内第一个建成由电脑风格覆盖 的住宅小区是江苏无锡蠡湖泰德新城，它在实现了住宅园林化的同时，还实现了住宅 智能化。泰德新城着眼于2 1 世纪社区功能和居民工作、生活方式和性质的改革，提 出并实施了社区多媒体公益网，可以使小区内各机构之间资讯互通，资源共享，并可 连接国内外大型网络，建筑物之间由高速网络线路相连，并辐射至每个房间，可将图 文电视、有线电视、卫星通讯、金融电子、公用数据交换等多种信息服务向社会提供。 智能化住宅和智能小区近几年在全球以及在中国的快速发展和火爆是不争的事实，这 是信息技术发展寻找更广阔的市场结合点的必然结果，也是i t 产业向传统建筑产业 以及人们生活渗透的必然结果，i t 产业的发展正在极大和必将更大的改变人们的工作 生活交往方方面面，发展中国家也不例外。在中国智能化住宅已经不再是炒作，在北 京、上海、广州、深圳等中心城市已经成为现实。 虽然智能家庭技术的发展在国际上已经历了近i 0 年，但我国真正涉足该领域还 是在近2 年。 ( 1 ) 2 0 0 0 年是智能家庭在我国的一个概念年。也就是广泛介绍和宣传智能家庭 的概念，使我国的老百姓感觉到我们即将进入智能家庭的时代。 ( 2 ) 2 0 0 1 年是家庭网络的研究和开发年。家庭网络虽然在2 0 0 0 年已经引起了广 西安工业学院硕士学位论文 泛的注意，但家庭网络从硬件和软件方面都具有很高的难度，在几个月或一年的时间 内是不可能研究开发出来的，在国外完成这个过程一般要经过3 至5 年的时间。当然， 由于现在已有一些产品可供参考，所以，在我国不再需要那么长的时间，但估计2 至 3 年的时间是需要的。因此，2 0 0 1 年是各个公司从概念和规划到开始研究和开发的关 键年。 ( 3 ) 2 0 0 2 年是一个智能家庭的试验年，即有相当一部分的中高档住宅小区和家 庭将在控制和管理上实现一般意义上的智能化，宽带网也将进入一般的家庭网络和小 区的网络。 ( 4 ) 2 0 0 3 2 0 0 4 年是智能家庭在我国开始推广和普及的时代，因为在美国和欧 洲已计划于2 0 0 3 2 0 0 4 年全面普及家庭网络，所生产的家用设备都必须具有上网的 功能和相应的接口。据估计，我国在该领域落后于他们的时间不会超过2 至3 年。真 正的家庭网络的大市场应该在这个时候形成。 1 4 研究难点 基于网络数据终端的家庭智能控制系统的研究难点主要集中在以下两点： 1 ) 上位机与下位机的通信 该控制系统涉及到对网络数据终端的状态设置及远程控制，所以必须将网络数据 终端的状态变化实时的反映出来，这就需要通过对软件系统的操作来远程控制硬件设 备，以达到实时监控。 2 ) 数据库的维护 首先，由于该控制系统所涉及到的实体及其属性较多，所以必须透彻的分析所有 实体及其属性之间的关系，把属性与属性之间的联系情况以简明、准确的关系表示出 来。所建立的数据库必须满足以下的要求：数据库结构应能准确的反映实体结构；确 保数据的完整性与一致性；数据的语义应该一目了然；确保数据的安全性。 其次，由于在控制系统中从现场采集到的数据实时的从网络数据终端发送到监控 中心的数据库中，所以数据库中的数据要不断的定时刷新，要对数据库中的数据做好 动态维护。 1 5 主要工作 本系统是在w i n d o w s9 8 w i n d o w s n t 环境下，使用s q l s e r v e r 7 0 和d e l p h i 5 0 语 言，采用面向对象编程技术，编写基于网络数据终端的家庭智能控制系统的应用软件， 从而利用w i n d o w s 友好的人机界面，实现对该系统的控制和管理。该控制系统作为 一个独立的子系统，类似于家庭控制中心，主要应用于小区智能控制系统中。本系统 的主控软件分管理控制报警监控子系统和网站查询子系统两部分。其中管理控制模块 实现系统的数据管理、计量表自动抄收、电子公告、设备控制、广播告警等功能；报 警监控模块显示电子地图，接收网络数据终端的报警，多媒体声响告警，显示报警位 置、报警类型、房屋套型图及住户相关信息，实时巡检网络数据终端的状态，发现异 常或断连及时报警。网站查询软件可使用户对自己家中网络数据终端的状态进行远程 查询，实现部分系统管理功能。 1 ) 熟练掌握d e l p h i 5 0 编程技术。d e l p h i 5 0 是运行于w i n d o w s ( 包括 西安工业学院硕士学位论文 w i n d o w s 9 8 n t ) 上的交互式可视化集成开发环境。d e l p h i 5 0 集程序的代码编辑、编 译、连接、调试于一体，给编程人员提供了一个完整而又方便的开发界面和许多有效 的辅助开发工具。 2 ) 熟练掌握s q l s e r v e r 7 0 数据库操作技术。s q l s e r v e r 是一个客户机服务器 关系型数据库管理系统( r d b m s ) ，使用结构化查询语言t r a n s a c t - s q l 在客户机和 s q l s e r v e r 之间发送请求。t r a n s a c t s q l 作为s q l s e r v e r 的数据库查询和编程语言， 是一组命令，允许用户想获取或更改的信息。使用t r a n s a c t s q l ，可以访问数据，查 询、更新和管理关系数据库系统。 3 ) 深入分析该控制系统的硬件系统结构和工作原理。在准确掌握网络数据终端 的结构、功能、主要技术性能指标及操作的基础上，正确分析该控制系统的操作流程 及控制过程。 4 ) 对该控制系统作详细的需求分析，用s q l s e r v e r 7 0 和d e l p h i 5 0 语言，采用 面向对象编程技术，编写满足系统需求的基于网络数据终端的家庭智能控制系统的应 用软件，从而利用w i n d o w s 友好的人机界面，实现对该系统的控制和管理。 1 6 论文的结构安排 第一章绪论。在本章中将介绍家庭智能控智系统的发展概况和国内外研究现状， 提出本课题所研究的难点及主要工作，并简单介绍了论文的结构安排。 第二章小区智能化技术。在本章中将对小区智能化技术作一个概括性的介绍， 并简明扼要地介绍家庭智能控制系统。 第三章面向对象技术。在本章中将介绍面向对象技术及其编程特点。 第四章系统总体结构。在本章中将详细介绍系统的总体结构、工作原理，并简 单介绍每一部分的功能。 第五章数据库。在本章中将详细介绍数据库的设计与组成。 第六章网络通信技术。在本章中将详细介绍上下微机的通信方式。 第七章系统软件设计与实现。在本章中将详细介绍系统的软件设计与实现以及 主要功能模块的实现方法。 第八章结论。全文总结，结合作者前面的工作，说明本系统取得的成果，并提 出了进一步要研究的方向和内容。 小区智能化技术 2 小区智能化技术 智能住宅小区是现代建筑技术与现代通信技术相结合的产物，它无疑将成为2 1 世 纪建筑高科技含量之的智能建筑，将是人类创造更多物质财富和高生活质量的基础 设施。 2 0 世纪8 0 年代初，随着电子技术的迅速发展，大量家用电器设备被广大消费者所 采用，这个时期被称为住宅电子化( h o m ee l e c t r o n i c s ) ；8 0 年代中期，由于原本各 自独立的家用电器设备、通信设备以及安保防灾设备综合集成一体后，形成了住宅自 动化概念( h o m ea u t o m a t i o n ) ；2 0 世纪8 0 年代后期，由于通信与信息技术的发展， 特别是计算机网络技术的日臻成熟，出现了对住宅中的各种通信、家电、安保防范设 备通过网络技术进行监视、控制与管理的系统，这在美国被称为智能屋，在欧洲被称 为时髦屋。 1 9 9 0 年前后，日本在幕张建立了一个高水平示范性智能住宅区，美国和新加破也先 后问有基于e i a 在1 9 9 8 年制定的智能化住宅系统及其通信标准家庭总线( h d s ：h o m e d i s t r i b u t i o ns y s t e m ) 的智能化住宅。在中国，从1 9 9 7 年开始，借助智能建筑的新概 念与新技术推行智能化住宅小区的建设。 2 1 小区智能化技术简介 2 1 1 小区智能化的功能特征及内容 什么是智能住宅小区? 目前难以给出一个确切的定义。但是，无论是国外还是国 内，凡是称智能化住宅小区的，都需具有如下的功能特征：住宅内部需具备较为完善 的综合安保防范措施与生活服务的智能控制，即电脑控制，住宅与小区和社会之间需 要高度的信息交互能力；住宅小区内部需要有完善的安保措施、全面的公用设葱监控 管理和信息化的社区服务管理；必须为小区内的住户提供多种基于多媒体技术的信息 服务。 综上所述，智能化的住宅小区是综合使用了计算机技术、通信技术、控制技术， 由家庭智能控制系统、通信接入网、小区物业管理服务系统和小区综合信息服务系统 来支持实现的。 住宅小区智能化系统的内容包括：住宅小区智能化主要是以电话、计算机、电视 机等设备集成一体自主控制，可扩充、共享的工作、学习、娱乐、家庭综合信息服务 平台；实现安全防盗、消防与煤气泄漏报警、紧急求助遥控等；家用设备自动化，如 对空凋、电视机、v c d 等的遥控；对电源、照明设旖的控制；电表、水表、煤气表等 数据的自动采集和传输；电话、计算机、电视的综合通信和信息交互，实现v o d 点播 等多媒体信息通信。 西安工业学院硕士学位论文 2 1 2 小区智能化系统的构成 小区智能化系统主要由以下几个子系统构成 楼宇设备监控管理系统 家庭智能化子系统 安全防范子系统 物业管理子系统 信息自动化子系统 计算机网络子系统 布线系统等。 2 1 3 通信信息网络 智能住宅小区的建设是以人为本，建设的重点是如何建设一个智能化住宅和与 之相适应的社区环境，从而构建一个安全、舒适，适应于信息社会发展的居住空间环 境。为此，在智能住宅小区的建设目标中需要一个先进的通信、信息网络把用户家庭 网络、社区安防、物业管理、生活服务及办公设施连接起来，实现智能化和最优化。 接入网是指本地交换局与驻地网之间的连接，如下图2 1 所示： 交换端局接入网 用户驻地网 图2 1 连接示意图 接入网技术按传输介质划分为5 类：双绞线接入网、混合光纤双绞线铜缆网、 混合光纤同轴电缆网、无线接入网及光纤网。 双绞线接入网是电信中的传统方式，占目前世界各国接入网的主导地位。为了提 高现有的大量的双绞线铜缆系统的传输速率和传输容量，新的铜缆用户技术有：线对 增容，高速数字用户系统( h d s l ) ，非对称数字用户系统( a d s l ) ，特高比特数字用 户系统( v d s l ) o 混合光纤双绞线铜缆网是目前采用较多的方案。目前较为普遍的做法是采用 f t t c ( 光纤到路边) 、f t t r ( 光纤到远端点) 、f t t b ( 光纤到大楼) 等与铜缆混合，它 是一种向纯光纤网过渡的理想的解决方案。 混合光纤同轴电缆网( h f c ) 是采用频分复用方式在原有的c a t v 系统中引入交 互式的数字、数据等业务。目前各国开发的h f c 大多为5 0 5 5 0 m h z 传输模拟c a t v 信 息；5 5 0 ”8 5 0 m h z 传送下行数字信息，包括电话、数据和数字图像信号等。与混合光 纤双绞线铜缆相比，从物理连接上看，h f c 和f t t c 、f t t r 很相似，但有本质的i 爰别。 前者主要传送模拟信号，后者传送的是数字信号。 无线接入网( w l l ) 主要用于解决固定的用户接人，或允许用户在小范围内移动。 光纤网点指传输介质全部采用光纤连接到用户的网络，包括光纤到家( f t t h ) 和 西安工业学院硕士学位论文 光纤到办公室( f t t o ) 。 2 2 家庭智能化系统简介 22 1 家庭智能化系统的组成 所谓的家庭智能化就是通过家庭智能管理系统的设施来实现家庭安全、舒适、信 息交互与通信的能力。家庭智能化系统由如下3 个方面组成：家庭安全防范子系统； 家庭设备自动化子系统；家庭通信。 家庭智能化系统的组成如下图所示： 家庭智能系统 家庭安全防范ii 家庭信息服务li 家庭智能化控制 驯焉 报| | 报l l 报 警i | 警1 1 警 烟 雾 探 测 报 警 雅 到斟圉圜斟圉圉| | l i | | 图2 2 家庭智能化系统组成框图 在建设家庭智能化系统时，根据我国有关的标准，提出如下的基本要求 应在卧室、客厅等房间设置有线电视插座； 应在卧室、书房、客厅等房间设置信息插座； 应设置访客对讲和大楼出入口门锁控制装置； 应设置紧急呼叫求救按钮； 应设置水表、电表、气表的自动计量远传装置； 2 22 家庭安全防范子系统 家庭安全防范子系统包括如下几个方面 门磁开关； 紧急求助； 烟雾监测报警； 燃气泄漏报警； 碎玻探测报警； 摄 像 设 备 自 控 西安工业学院硕士学位论文 红外微波探测报警等； 2 2 2 1 监控点的设置 家庭安全防范子系统设计时，首先要考虑的问题是：安放探测器放在何处较为恰 当，其次需要考虑的是采用什么样的探测器较为适合。 入口防范：在住家入口处安装门磁，对企图从大门非法入侵住家的事件发出报警； 外部防范：阳台采用幕帘式红外微波双鉴探测器，窗口采用玻璃破碎探测器， 对企图从阳台及窗户非法入侵住宅的事件发出报警； 内部防范：客厅采用球状红外微波双鉴探测器，提供对住家内部平面及空间的 探测，对进入防护区的非法事件发出报警： 紧急报警：卧室安装紧急按钮，当发生抢劫等紧急事件时可按下求救信号； 通过安装燃气探测器对家中的异常气味发出报警。 2 2 2 2 安防子系统的基本要求 作为一个智能家庭安全防范子系统，通常有如下要求： 计算机管理； 系统需联网。 通过在家内安装探测器及报警通信主机，对住家进行安全防范。警情发生时， 探测器将探测到的报警信号传送给接警通信主机，主机通过判断并确认后，通过总 线传输到中心报警计算机，中心管理人员通过接警计算机对警情作出反应，达到对 住户家中非法入侵行为进行防范的目的。 住宅报警连接的方式： 室内连接方式：各探测器与报警通信主机之间的连接，为避免在传输过程中 受到干扰而出现漏报和误报，要求采用单线连接。 室外连接方式：如果没有访客对讲系统的话，为避免使外部分的重复布管、 布线，可以与访客对讲系统共用总线。 2 2 2 3 安防子系统结构 住宅小区家庭安全防范子系统的结构如下图所示 报 经 集 线 器 图2 3 安全防范结构示意图 图中说明如下： l 、公众网 公众网是指： p s t n 公共电话网； 宽带接入网； 小区物业网； 2 、总线接口终端 西安工业学院硕士学位论文 总线接口终端又称总线终端，通常具有如下的功能特点： 通过双绞线或r s 一4 8 5 与小区管理中心连接； 可向管理中心自动发出报警，助救信息以及收发物业管理信息； 能切断自动报警； 能连接各种功能模块，实现功能扩展； 3 、报警集线器 报警集线器又称报警集线终端，通常它应具有如下的功能特点： 具有独立的外接报警探测器接人端口，可设置独立的防区； 可驱动外接警笛，内置预报警峰鸣器； 每个端口可设置不同的报警种类； 任意选择高电平地点平触发( 或开路短路报警) o 2 2 3 三表远程计量子系统 三表远程计量系统在住宅小区智能系统中是与住户密切相关的一个智能化系统。 三表远程计量系统一般可分为如下四个部分。 1 、前端数据采集装置，前端数据采集装置指的是具有脉冲或电信号输出的水表、电 表、气表等计量装置。从传感器上分类可分为干簧管型和霍尔元件型。 2 、数据采集处理装置。在三表远程计量系统中，数据采集处理装置通常有两种，即 单片机或l o n w o r k s 技术。 3 、传输线路。三表远程计量系统的传输线路可分为总线传输，如采用r s 4 8 5 总线， 需独立布线，和电力载波传输。 4 、中心控制平台，住宅小区的三表远程计量系统的中心控制平台就是通常所指的物 业管理中心计算机。物业中心计算机接收各个家庭智能终端采集的计量数据，由 能耗管理软件作处理，输出计量结果，实现读表、计费、银行交费的一条龙服务。 三表远程计量系统的结构示意图如下图所示： 鼋8 r 一尉庙 糯 匝鲴 竺主! ：苎苎苎望l 委i 吲l 羹 器| l 器il 器 蛰剧斟斟崮斟 图2 4 三表远程计量系统结构示意图 篓雾 西安工业学院硕士学位论文 2 2 4 家用电器自动化子系统 所谓家用电器自动化就是指家庭中的家用电器设备，如音箱、电视机、热水器、 空调机、洗衣机、微波炉以及照明设备等，通过集中的，遥控化和异地远程控制调节 实现对这些家用电器设备的状态进行监视、控制和调节。 2 2 4 1 系统结构 家用电器自动化系统主要由如下部分组成： 系统操作平台； 家用电器设备控制的操作平台应多样性，而且要求操作简单方便，满足不同家庭 的要求。目前常用的操作平台有：移动电话、固定电话、个人电脑、住宅小区管理中 心。 传输网络； 系统传输网络有如下几种：公共电话网络、宽带接入网、小区物业网等。 电器控制子系统； 电器控制子系统包括：网络接口终端、电脑接口终端、电话接口终端、总线接口 终端、遥控器、开关控制终端、插座控制终端、红外线控制终端等。 现场被控电器设备。 2 2 4 2 电器控制子系统应用功能 家用电器控制子系统是家用电器自动化系统的核心，根据所控制的对象和功能的 不同可分为：电器开关控制、红外遥控、家电程序控制。其中，电器开关控制的设备 包括：电灯、电热水器、电暖气等；红外遥控的对象有：电视、空调、录像机等；家 电程序控制可分为定时控制、程序互控以及模拟控制等。 总线接口终端 总线接口终端通过r s 一4 8 5 或双绞线与小区管理中心联网，它的主要功能包括管 理中心自动发出报警、求助信息以及收发物业管理信息；断线自动报警；挂接各种功 能模块实现系统的功能扩展。 电话接口终端 电话接口终端应具有与远程计算机系统( 管理中心) 联网的功能。必须具有标准 的电话网络( p s t n ) 接口和双音多频( d t m f ) 自动收发信号的功能、可利用室内并机 电话进行各种系统设置和电控等操作。此外，电话接口终端应具有自动传呼、发d t m f 短信息以及语音报警、断线报警等功能。 红外遥控终端 红外遥控终端应具有如下功能：具有家电红外遥控器的学习功能，可学习若干遥 控指令；可通过多种方式控制终端发出任意一条红外指令，对家用电器进行红外遥控； 可挂接各种功能模块实现系统功能的扩展。 遥控接收模块和遥控器 如果采用遥控器对家电进行布撤操作的话，必须在系统中增加遥控接收模块。 遥控接收模块应具有如下功能：可接收无线遥控器及无线探测器的指令；对系统需作 出响应；需具有状态指示；可存储系统操作密码；紧急报警时应有防误触发功能。 遥控器可对系统进行布撤操作，具有紧急呼救的功能与遥控接收模块配合使用 有效距离为1 0 0 米。 2 2 5 智能家庭信息服务 网络信息服务系统就是向小区的居民提供优质服务，即l o l l s 以上宽带的网络 接人服务，并开展诸如w w w 浏览、v o d 、电子邮件、电子商务、网上聊天、网上游戏、 远程教学、远程医疗、文化娱乐等各种特色的信息服务。 信息服务网有i n t e r n e t 社区网和专线接人i n t e r n e t 两部分组成，它是以计算机 网络为核心，以智能综合布线为基础的主干采用光纤，各楼内采用5 类双绞线，各家 庭采用家庭总线系统方式进行布线，使小区内的主干网速度可达1 0 0 0 m b s ，每个信息 点达到i o o m b s ，即所谓的千兆到楼，百兆到户，实现电话、电视、电脑的综合通信 和信息交互。当每个信息点达到百兆速度时，可以实现目前所有的网络应用，实现整 个小区的信息共享。 面向对象技术 3 1 面向对象技术概述 3 面向对象技术 面向对象的软件开发技术，简称o o p ( o b j e c t - o r i e n t e d - p r o g r a m m i n g ) ，是8 0 年代发 展起来的一种软件开发的方法。由于这种方法进行了根本性的革新，具有诸多的先进 性，从而受到了广泛的重视，并成为了最新一代的应用软件开发技术。面向对象的方 法把待求解的问题细化为类，把系统设计原型分解成一系列的类对象，并通过对象问 的功能继承、信息隐藏等特性来进行系统的维护、组装和扩充。因此可以说，o o p 是 开创应用系统设计新天地的新技术。 面向对象技术方法为软件开发提供了一种崭新的框架；在这种框架中，对象和类 是程序的基本构件块，方法、消息和继承为基本机制。面向对象的方法将程序设计的 重点从过程转向了类和对象。 面向对象的程序设计思想将客观世界的具体对象抽象到概念，表示成相应的计算 机内部形式，再生成计算机对象，从而达到模拟现实世界的目的。面向对象程序设计 具有以下几个关键的概念： ( 1 ) 对象对象是由一组数据以及可以在其上施行的操作所构成的模块，数据描 述对象的状态，操作是一组指令或函数，用于改变对象的状态，它们刻画了对象的行 为或功能。可以通过对象和功能及其诸要素进行抽象，对象将自己的数据结构和功能 封装起来，实现了信息隐藏和数据抽象，体现了模块性，能作为基本构件单位被不同 的软件系统重用。 ( 2 ) 类与实例类是一组具有相同数据结构和相同操作对象的描述，类中所定义 的描述对象操作的程序叫方法。从一组对象中抽象出公共方法并将它们保存在一个类 中是面向对象方法的核心。类是对象的一种抽象，抽象了一类对象共同的数据和操作 特征，每个特定对象都是某一个类的一个实例，一个类通常有一个以上的实例。 ( 3 ) 消息消息是实现类之间或对象之间相互作用、相互联系的基本机制，对象 之问通信是通过消息的传递来实现的，消息的传递类似于传统程序设计中的函数调用。 消息的传递既可以在同一个类的不同对象之间，也可以在不同类的对象之间发生。 ( 4 ) 方法为一个类定义的所有操作称为方法；一个对象的方法只能被适当的消 息激活，接收消息的对象根据所选择的方法执行操作，以访问或修改该对象的实例变 量值。实例变量保存局部于该对象的消息或数据。 3 2 面向对象程序设计的基本特征 ( 1 ) 抽象性面向对象方法中对象的概念是对现实世界中具体对象的一种抽象， 在此基础上进一步抽象了类的概念。类实现了对具有共同特性的一组对象的抽象，类 相当于传统程序设计语言中的类型，所不同的是类将数据结构及内部操作作为一个整 体进行描述，充分体现了抽象数据类型a d t ( a b s t r a c td a t at y p e ) 的思想，实现了更 高级的抽象。 西安工业学院硕士学位论文 ( 2 ) 封装性封装就是将方法与数据同放于一个对象中，使得数据的存取只通 过该对象本身的方法来进行，对象的内部实现对外是不可见的，对象之间的通信只能 通过消息来进行。封装性为软件的模块化提供了一条途径。 ( 3 ) 继承性继承是自动共享类、子类中数据和方法的机制，它使得一个新类 的建立可以在已存在类的基础上来定义和实现，新的类称为已存在类的子类，已存在 的类称为子类的超类；子类能自动地继承( 共享) 它的超类的全部特征( 数据和方法) ， 而且还可以定义自己特有的数据和方法，子类反过来又可以将它自己的或继承来的特 征传递到它的子类中。面向对象的程序实际是由类的层次结构组成的。通过把调试无 误的类组织在系统中的类库中，可以加快软件的开发过程、降低软件开发的复杂性和 费用，提高代码的可重用性。 ( 4 ) 多态性对象是根据所接收的消息而执行动作的，同样的消息为不同的对象 接收时可导致完全不同的行动，这种机制称为多态性。利用多态性用户能够发送一般 形式的消息，而将所有执行该消息的细节部分留给接收对象。 该模型的主要优点有：与人类习惯的思维方法一致；便于描述客观世界；开发的 软件性能稳定，易于重用和维护；在生存期各阶段间具有高度的连续性，即后一阶段 的成果是前一阶段成果的补充和修改。 该模型的缺点为：自底向上的开发顺序造成了在设计底层的对象和实体时存在一 定的盲目性；由于对象间的消息传递不能完整地体现出系统的总体功能，仅靠对象间 消息传递构成的系统的结构性较差。 利用面向对象方法的以上特点，可以在软件系统的开发中，大大提高系统的模块 化、代码可重用性、可扩充性和智能性，而且面向对象的方法更适合与i 至l 形用户相结 合，开发具有很强可视性和可理解性的计算机辅助分析决策系统。 系统总体结构 4 系统总体结构 4 1 系统组成 如下图所示，该控制系统主要由宽带数据网络系统、网络数据终端( n d t ) 、监控中 心三部分组成。 图4 1 系统总体结构图 4 2 系统工作原理及功能 该控制系统是一个基于计算机网络的智能住宅控制系统，它是包括住宅楼宇防盗 报警、灾难报警、紧急求助、水、电、气多表远程自动抄收、家用电器控制于一体， 通过计算机网络线路构成整个住宅小区的集中管理控制系统。系统由个控制中心和 分布于住户家中的若干台网络数据终端组成，每个网络数据终端通过小区的网络系统 与控制中心连接。以下是系统中各个部分的主要功能。 西安工业学院硕士学位论文 421 宽带数据网络系统 宽带数据网络系统的建设，主要包括小区综合布线及内部局域网、i n t e r n e t 接入、 小区网络中心三部分。结构示意图如下所示 i l 盯e r n e t l小区管理中心 l 龉田罱 l l l小区局域网 l住户1住户2 住户i t i住户瘩用电脑住户家用电脑 住户家用电盛 l 同绍数据终端阿络数据终端 阿络数据终端 l 图4 2 系统网络结构示意图 42 11 小区局域网 小区的局域网络系统采用星型网络，分为系统中心、区域中心、住宅楼和用户四 级。 系统中心安装所有网络通讯设备、网络服务器、路由器及其它中心通讯设备。 系统中设置多个区域中心，根据地理位置，小区的所有楼字从逻辑上划分为若干 个区域，每个区域设置一个区域中心，区域中心采用光纤与系统中心实现连接，与各 个住宅楼宇采用五类双绞线实现连接。 住宅楼系统是所在住宅的中心系统，与相应区域中心相连，并与各住户实现通讯 连接。 用户系统为用户室内的网络接口，通过该接口，各个用户室内与通讯有关的 各类设备和用户的电脑均可连接并上网。 4 21 2i n t e r n e t 接入 一般情况下有多种方式，究竟采用哪一种要看小区上网用户规模、当地互联网接 入资源。数字专线d d n 、a d s l 以及i s d n 都是可以选择得方式。小区住户可以实现与 电话拨号上网完全相同的功能，却省去了拨号的麻烦，上网访问的速度也更快。 初期可以申请1 2 8 k 的d d n ，当用户数增至一定规模后可加大数字带宽，也可采 用多条i s d n 捆绑方式增加信道带宽。 借助互联网丰富的信息资源，以居住区相对稳固的社区居民为依托，有关电子商 务可以寻得发展的广阔空间。智能f f , , j , x e 的管理者以小区名申请互联网域名，建立小 区自己的网站，发布信息，提供衣食住行、医疗、教育、证券投资等方面的服务，创 造小区独特的社区文化。 西安工业学院硕士学位论文 4 2 1 3 小区网络管理中心 小区网络管理中心是整个数据通讯系统的中心，系统的主要通讯设备和管理人员 均集中在这里。网络中心的建设主要包括一个中心机房的建设和通讯设备的安装调 试。中心机房的装修应考虑采用防静电地板，安装标准接地线，并考虑合理分布电源、 网络、电话等设备的走线。对于重要的设备，应使用u p s 电源进行保护。网络通讯 的配线和通讯设备应采用配线柜方式进行合理安放。 网络管理中心还需安装局域网服务器、玳f f e r n e t 接人服务器、自办网页的w e b 服务器、物业管理及相关子系统工作站，以及打印机等设备。 4 2 2 网络数据终端 4 2 2 1 网络数据终端的功能 网络数据终端( n e t w o r k d a t et e r m i n a t e 简称n d t ) 可以实现如下功能：门、窗、 阳台的监测报警，煤气泄漏、烟感报警，手动紧急求助报警，水、电、气三表( 或更 多) 自动抄表；布防撤防操作；家用电器控制，电话远程控制，接收显示来自网络管 理中心主控计算机的中文信息；在主控计算机上，可以监视各个网络数据终端的布防 状态，接受报警信息，自动抄读各个住户的三表数据，以图形方式显示各个住户的分 布情况和数据记录，发布小区物业信息广播，发送布防撤防命令等。 功能详述如下： 1 、防盗报警 n d t 提供的输入接口单元可随意挂接各类防盗报警探头，每个端口均可独立设置 任意长度的延迟时间、划分布防分组、设定端口正常状态( 常开常闭) 、设定报警方 式( 是否上报中心、是否本地报警等等) o 贵重物品依据住户要求可将与贵重物品相 关的防盗设备设为较高报警级别，从而引起管理人员足够重视。 2 、多重判断防误报功能 为防误报，中心软件综合判断室内多个逻辑相关的探测器的状态( 按时间序列) 和家庭设防模式，若确属误报，则软件自动在后台进行远程消警，同时在数据库中作 出误报记录。 3 、火灾自动探测报警 用户可在n d t 所提供的任意输入端口上挂接烟感火灾探测器。作为家庭安全的重 要保护设施，烟感探测器不应随防盗类报警设备一同布、撤防，因此，建议住户在设 置中将连接该类设备的端口设为永久布防模式一即无论n d t 是否处于布防状态，在触 发条件满足时、n d t 照样会发出报警。 4 、煤气泄漏自动探测报警 用户可在n d t 所提供的任意输入端口上挂接燃气火灾探测器。同上所述，作为非 防盗类的重要安全设备，建议住户将相应端口设为永久布防模式。 5 、紧急求助 用户可在n d t 所提供的任意输入端口上挂接紧急求助按钮。根据经验，由于其不 仅仅作为防盗类的报警装置，多数是在发生紧急情况下使用的，因此也应设为永久布 防模式；同时，考虑到窃案发生时该设备的报警意味着住户在场，因此在设置时应设 西安工业学院硕士学位论文 为只上报中心而本地不报警、以减少住户被发现的可能性。 6 、小区内部电子公告 小区管理中心可以小区广播方式或特定通知方式( 可选择多户) 向住户家中n d t 发送中、英文电子公告消息( 如娱乐活动安排、催缴通知等) 。n d t 可滚动存储电子公 告。 7 、远程家用电器控制 n d t 基本配置中有输出控制端口，以实现家电输出控制功能。住户可通过拨打电