【本科优秀毕业设计】e-home的功能设计与实现原理研究2

毕业论文EHOME的功能设计与实现原理研究学院年级专业2003级电子信息工程学生姓名指导教师专业负责人答辩日期2007年6月24日毕业设计任务书学院院系级教学单位电子信息工程系学号0学生姓名专业班级电信4题目名称EHOME的功能设计与实现原理研究题目类型工程技术实验研究题目性质实际题目题目来源导师指定主要内容1、学习EHOME的基本实现方法2、了解目前EHOME的基本功能3、设计具有自己特色的EHOME系统4、总体方案设计与说明基本要求1、掌握网络技术在EHOME的应用2、完成控制器的设计3、完成功能设计与实现方法参考资料1、计算机网络原理2、数字电路与模拟电路3、燕山大学数字图书相关内容周次14周58周912周1316周1718周应完成的内容资料准备，整体设计功能设计与总体设计软件及硬件设计总体实验与系统形成论文撰写指导教师卢辉斌职称教授年月日系级教学单位审批年月日摘要本文的目的是通过对智能住宅小区发展的背景、定义、组成、需求及其各系统的设计进行较为系统的研究和讨论，分析得出智能住宅小区当前的发展现况和发展趋势。本文首先讨论了目前在智能住宅小区这个领域中关于智能住宅小区的各种定义和内涵，并在此基础上，结合当前实际情况和调研结果给出设计方案。在当前智能住宅小区的具体需求上，根据自己所做的调查，深入分析了当前智能住宅小区需求的实际状况和这种状况产生的原因及其发展趋势，并对当前智能住宅小区建设中存在的一些问题进行了探讨。对智能住宅小区各子系统进行了具体的设计，结合其实际需要，对其通信自动化系统、安全防范系统、综合布线系统等做了具体的设计，并对烟雾报警器进行了详细的理论探讨设计。关键词智能住宅小区；通信自动化；安全防范；火灾检测ABSTRACTINTHISTHESIS,THROUGHSYSTEMATICSTUDYING,DISCUSSINGANDANALYZINGTHEINTELLIGENTRESIDENCESDEFINITION,STRUCTURE,REQUIREMENTSANDITSRELATEDSYSTEMDESIGN,THEAUTHORCONCLUDEDTHESTATUSANDDIRECTIONOFINTELLIGENTRESIDENCEFIRSTLY,THEAUTHORDISCUSSEDALLKINDSOFDEFINITIONSANDSTRUCTURESINTHEFIELDANDBROUGHTFORWARDTHEAUTHORSDEFINITIONANDSTRUCTUREBASEDONTHEAUTHORSINVESTIGATIONSWHATTHESTRUCTURESAREREQUIREDCONCRETELYBYUSERSATPRESENTBASEDONTHEAUTHORSINVESTIGATIONS,ANDTHEAUTHORANALYZEDTHEREASONSANDTHETRENDSOFSUCHASTATUSDEEPLYTHEAUTHORDISCUSSEDSOMEPROBLEMSINTHEBUILDINGOFINTELLIGENTRESIDENCEANDPUTFORWARDSOMECONSTRUCTRESSUGGESTIONSONTHEDESIGNOFTHESUBSYSTEMOFINTELLIGENTRESIDENCE,ONWHICHTHEAUTHORDESIGNEDTHEAUTOCOMMUNICATIONSYSTEM,PDSETCINCONSIDERATIONOFITSCONCRETEREQUIREMENTSKEYWORDSINTELLIGENTRESIDENCECOMMUNICATIONAUTOMATIONSAFETYSYSTEMFIREEXAMINATION目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111课题背景112国内外智能住宅小区发展的概况2121国际智能住宅的概况2122国内智能住宅小区的状况313本文的主要内容4131研究思路4132本文的主要内容4第2章住宅小区智能化的论述521住宅小区智能化的产生背景522住宅小区智能化的内涵623住宅小区智能化系统的组成7231安全防范系统8232小区管理与设备监控系统9233信息网络系统1024住宅小区智能化系统的结构1225本章小结13第3章智能住宅小区的系统分析1531通信和网络系统15311通信技术发展趋势及展望15312通讯系统15313网络系统1732安防自动化系统21321防盗报警系统22322巡更管理系统23323门禁系统23324闭电视路监视系统24325煤气泄露报警2533综合布线25331综合布线的发展及现状25332系统概述2634本章小结30第4章烟雾火灾报警器3141概述3142总体结构31421发射部分33422接收部分3443系统软件设计3444本章小结36结论37参考文献39附录141附录245附录349致谢63第1章绪论11课题背景20世纪末人类社会和经济发展的一个重要特征就是知识经济的到来，它带来了人类社会经济增长和生活方式的革命。住宅业是一个与社会经济、人们生活密切相关的行业。因此，21世纪的中国住宅业，应对知识经济时代新的产业发展趋势及特征给予充分的重视和全面的研究，以更加积极的姿态迎接知识经济的浪潮，从更高的起点推动中国住宅业的发展。知识经济对住宅业发展所产生的影响主要表现在以下几个方面1可持续发展将成为住宅业发展的主基调可持续发展是当今国际社会普遍关注的一个世界性课题，也是我国在世纪之交所确定的重要的国家发展战略。坚持可持续发展是知识经济时代的重要特征之一，也是知识经济兴起的必然结果。知识经济的到来，一方面有利于缓解人类社会在工业经济占主导地位时期所造成的人口、生态、环境、资源危机；同时也借助于观念更新、科技进步和知识创新，为坚持可持续发展提供保障。知识经济的到来，为住宅业的可持续发展注入了新的推动力。大量以知识经济为背景的现代住宅科技、节能以及配套技术的推广应用，使住宅业脱离传统的粗放型发展成为可能。绿色住宅、生态住宅、节能住宅、智能住宅等一系列围绕可持续发展而确立的住宅新观念将会得到更大范围的普及，住宅业的发展也将由此上到一个新的平台。2科技的进步和观念的更新从多方面带动了住宅总体性能的革命住宅业的发展进步程度，要看其最终产品住宅的总体性能。知识经济和信息社会的到来，带动了整个社会文明以及生活观念的进步，从而也产生了对住宅性能新的定义和要求。现在住户对住宅要求也越来越高，不单单是要求工程质量、功能质量、环境质量、物业管理的服务质量，而且对整个住宅的人文环境、文化氛围、居住的舒适、便利、安全以及住宅智能化、对外信息联络等多方面的要求也在不断提高。3信息技术进步引发的信息革命，使住宅业发展面临全面革新知识经济时代，信息技术的革命使人们接受和获得信息的手段和频率有了飞速的发展。与此同时，信息对于经济发展的作用也上升到了新的层次。包括互联网在内的一系列先进信息传输手段的建立，使网络社会、信息社会离我们越来越近。这在潜移默化之中带动了人们的生活、行为方式的改变，也必将使住宅业突破传统意义上的发展模式，呈现出与整个社会网络化、信息化步伐相适应的全面改革。由此住宅智能化等课题也将伴随着这一变革而全面兴起。4全球经济一体化将我国住宅业的发展直接纳入了世界经济大环境中知识经济以及信息时代的到来，加速了全球经济一体化的进程，极大地缩小了国内和国外住宅业发展的空间距离。这将更有利于我们借鉴国外住宅业发展的先进经验和模式，吸纳国外先进的住宅规划设计以及管理思路，使国内的住宅业能够从一个较高的水平上继续向前发展。我国加入WTO意味着中国的经济及产业将更加紧密地成为世界经济和产业的组成部分，这也将对我国住宅业的发展产生直接而重要的影响。就我国住宅业目前的情况来看，确实需要积极介入世界经济发展大环境中，加强行业的对外交流和合作，引进国外先进的住宅智能技术和住宅构件配件，加大新型建筑材料的筛选，采用和引进多个国家的住宅业技术，可以“踩着巨人的肩膀前进”。5以知识、信息为决定性资源的时代特征启动了房地产企业的内部变革人类社会经济的发展经历了农业经济、工业经济和知识经济三个阶段，其中每一个阶段的变革都对人类社会的进步产生了深远的影响。知识经济时代，以知识、信息为代表的无形资产地位逐步取代了实物资产，成为经济发展的决定性资源。12国内外智能住宅小区发展的概况121国际智能住宅的概况80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器涌入住宅，人们开始称之为住宅电子化；80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念。90年代初，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为“智慧屋”，在欧洲称为“时髦屋”。日本建设省在推进智能小区概念时，以住宅的总线技术为契机，提出了家庭总线系统概念HOMEBUSSYSTEM，邮政省与通产省于1986年组织日本电子机械工业协会与电波技术协会共同组建HBS标准委员会、并于1988年9月制定了HBS标准。1988年初又在通产省、邮政省和建设省三个部的支持下成立了日本住宅信息化推进协会，并提出对住宅区内所有住宅的信息管理采用超级家庭总线技术。1990年左右，日本在幕张建立了一个高水平示范性的智能住宅小区。美国、新加坡也都建有基于EIA在1988年制定的智能化住宅系统及其通信标准家庭总线的智能化住宅。目前，欧美及日本一些发达国家，在推进智能住宅的智能化系统标准化的同时，注重“以人为本”、“节能为重”和“环境优先”等原则；并由功能出发，对住宅智能化以“舒适、安全、方便”为目标，对物业管理以“高效、周到、系统”为目标。122国内智能住宅小区的状况1基本建设情况我国是从八十年代末期引入了智能住宅小区的概念。国内第一个建成的智能住宅小区是江苏无锡鑫湖泰德新城，它在实现了住宅园林化的同时，还实现了住宅智能化。深圳首家智能住宅小区是中央花园，中央花园除电脑和数据通信端口与世界联网外，住户还可享受金融股票即时交易、网上购物、电子银行服务、远程教学及医疗系统等服务。但是早期的智能住宅小区无论是从层次还是从技术含量来看，都比较初级。这种情况近年来有所改善。深圳市的“梅林一村”住宅小区采用“以智能住宅为基本单位、智能物业管理中心为中心节点、有线电视宽带网为数据传输媒介”的智能住宅小区系统模式，具有安全自动化、通信自动化和管理自动化等适合住户需要的功能。另外，还有邮电部试点开发的上海邮电二村智能住宅小区及在成都由西南交大科技发展有限公司开发的交大智能住宅小区。它们代表了几种不同的技术方式，可以说是现今中国实现小区智能化完整解决方案的典型模式。2技术实现情况对于智能住宅小区来说，要实现以上功能要有许多与之配套的技术及产品。可是据目前了解到的情况显示，国内在智能建筑方面的产品几乎是空白。3国家政策在九届全国人大三次会议上，朱镕基总理在政府工作报告中指出“住宅建设将成为国民经济的重要产业”，这标志着在今后较长一段时期内，住宅建设在国民经济中将占有重要地位。同时建设部也提出了住宅建设的目标，即在保证量的基础上有步骤地提高质的档次，并颁布了全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则。各地政府建设主管部门和房地产开发商也非常重视智能住宅小区的开发，并积极投入到工程和市场实践。比如深圳市政府统一规划提出了“八金工程”，要基本实现“三电一体”，“三线合一”。要求通过运用信息技术改善居住环境、强化物业管理，为居民提供安全、舒适、方便、设施配套的住宅小区。可以预见，随着我国综合国力的增强，人民生活水平的逐步提高，计算机使用的普及及小区智能技术的日渐成熟，智能技术应用于住宅及小区的做法将被逐步推广应用，并将最终成为一个新型小区是否完整的重要标志。13本文的主要内容131研究思路通过对国内、外智能住宅及其小区建设的有关文献和资料进行分析和研究，结合我国在住宅小区建设当中存在的问题，我认为，要作好住宅小区智能化系统的设计与开发，必须明确以下几个问题11为什么要进行住宅小区的智能化2正确理解智能住宅及其小区的内涵3住宅小区智能化系统如何去规划设计4住宅小区智能化系统怎么去实施132本文所作的主要工作从国外智能住宅及其小区建设的经验来看，称得上智能化的住宅及其小区应有以下特点1住宅内部具备完善的综合了安保防灾措施和为家居生活服务与管理的智能家居控制系统，住宅与小区和社会之间具有快捷、全方面的信息交换功能。2小区内部具备完善的安保措施、全面的公用设备监控管理系统和信息网络系统，包括家庭保健和远程医疗与看护网络。3小区的物业管理要“高效、周到、系统”，提供丰富多彩的文化娱乐生活，包括儿童教育、成人再培训等多层次的家庭和业余教育服务2。围绕上述内容，本文规划设计了小区智能化系统的基本模式。并对智能住宅小区中的通信自动化，综合布线，安防自动化等系统进行了分析。第2章住宅小区智能化的论述21住宅小区智能化的产生背景住宅小区智能化的产生背景可以概括为技术的发展、政府的倡导和人们生活与工作的需求三个方面。随着现代计算机技术、现代智能控制技术、现代网络通信技术和现代图形图像显示技术，即所谓的4C技术的历史性突破和在建筑中的应用，出现了智能建筑这一新兴产业。智能建筑的概念是美国人最早提出的，1984年1月美国在康涅耿格州的哈特福德市，建成了世界上第一座智能化大厦，该大厦采用计算机技术对楼内的空调、供水、防火、防盗以及供配电系统等进行自动化综合管理，并为大楼的用户提供语音、文字、数据等各类信息服务，使用户真正感到了舒适、方便和安全，引起了世人的关注。随后日本、德国、英国、法国等西方国家相继建造智能建筑，并取得了很大的发展。我国也从1990年开始发展智能建筑，尤其是近几年，互联网等信息技术在我国的迅速发展和应用，进一步推动了我国智能建筑的发展，智能建筑技术的应用，也从商务办公大楼向住宅及其小区方面发展。检验一个国家的人民生活水平如何，很大程度上要看他们的居住条件，我国现在正在全面建设小康社会，而“住”又是人们生产生活的一个重要因素。其实从80年代末，我国居民住宅的建设标准就开始逐步提高，1994年建设部正式提出了小康住宅的概念并且推出了小康住宅设计的标准，不久，原国家科委和建设部又共同推进“2000年小康型城乡住宅科技产业工程”，要求以科技为先导，来提高城乡人民的住宅功能与质量，并将多学科性、多技术综合运用的智能化住宅定为住宅建设的发展方向。国家建设部住宅产业化办公室也于1999年1月召开了“住宅小区智能化技术论证研讨会”，其会议纪要指出要大力倡导住宅小区智能化的建设。随后相继出台了“国家康居示范工程智能化系统示范小区建设要点与技术导则”和“居住区智能化系统配置与技术要求”等文件。随着人们生产办公条件的改善，人们对生活场所家居环境的要求和观念正在发生着变化，居住的套型模式逐步由“起居型”向“功能型”过度，室内设计的要求也从单纯的物质空间向具有科技文化素养的精神空间转化。人们希望能够拥有一个高效、安全、舒适、便利的生活与休闲环境。22住宅小区智能化的内涵智能住宅从本质上看属于智能建筑的范畴，是智能大厦向住宅和小型办公室的扩展和延伸，对此，本文从智能建筑的概念去对其分析。目前，关于智能建筑的定义，国内外学术机构主要有以下观点1美国智能建筑研究中心AMERICANINTELLIGENTBUILDINGINSTITUTE,AIBI把智能建筑定义为通过优化建筑物的结构、系统、服务和管理4个基本要素以及它们之间的内在关系，来提供一个投资合理，又具有高效、舒适、便利的环境3。2欧洲智能建筑集团THEEUROPEANINTELLIGENTBUILDINGGROUP,EIBG把智能建筑定义为创造一种可以使用户发挥最高效率，同时以最低保养成本，最有效地管理其本身资源的建筑4。3新加坡把智能建筑定义为智能建筑必须具备3个条件，一是具有保安、消防与环境控制等自动化控制系统，以及自动调节大厦内的温度、湿度、灯光等参数的各种设施，以创造舒适、安全的环境；二是具有良好的通信网络设施使数据能在大厦内流通；三是能够提供足够的对外通信设施与能力。4我国智能建筑设计标准（GB/T503142000）把智能建筑定义为是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境5。尽管国内、外对智能建筑有着多种定义，尚不能统一，但通过对上述几种定义的分析，还是能够比较清晰地理解智能建筑概念的内涵，也就是说智能建筑是利用系统集成方法，将智能型计算机技术、通信网络技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控、对信息资源的管理和对使用者的信息、服务及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理、适应信息社会发展的需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。智能化住宅与智能建筑一样，也是为了适应现代信息化对建筑功能、环境和高效管理的要求，在传统建筑物基础上发展起来的。但由于二者使用对象的不同而又略有不同。一般认为，智能住宅构成的基本思路是利用家庭布线系统实现对住宅内部设施及接口部分装置进行高效控制和管理，并最终与住宅外部环境相连接。它的智能性就在于能够自动地处理部分事件和与外界的信息交换，以此来响应用户的各种要求，从而为用户营造一个安全、舒适、便利和富有创造力的家居新模式。这里所谓的家居新模式可以这样理解1高度的安全性（防火、防盗、防爆等安全防范）；2高品质的生活环境（冷热水、空调及室内空气品质）；3足够、便利的通讯设施（电话、传真、计算机网络）；4完备的信息设备（CATV、STV、图文教育电视、双向购物电视）；5设备与家用电器自动化、远程遥控化（家用电器、空调照明、电视、音响、消防保安器材等）。与普通住宅相比，智能住宅更注重满足人们的个性化需求，体现了“以人为本、方便快捷、环境优先”的要求。智能住宅是智能住宅小区的必要组成部分，住宅的智能化是智能化小区得以正常运行的前提之一，也就是说除了满足以上人们最基本的居住要求外，小区还必须满足教育、娱乐、健身、储物、停车等多项要求。整个小区的智能化应有下列特点1实行的是对整个小区的信息处理，而不是仅仅个别部位。2立足点是通过对小区内的机电设备进行有效控制，进而达到高效管理。3将小区智能化的程度从“反应”提升到“适应”。4小区管理应具备专门的信息处理功能和相应的数据库。由以上特点我们可以总结出小区智能化的概念为住宅小区智能化是在住宅小区内综合采用目前国际上最先进的智能建筑4C技术，即现代计算机技术（COMPUTER）、现代通讯技术（COMMUNICATION）、现代控制技术（CONTROL）、现代显示技术（CRT）6，通过有效的传输网络，建立一个由小区综合信息服务与物业管理中心、小区局域网和家庭智能化系统组合的三位一体的“小区服务与管理集成系统”，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷、高效的超值服务与管理。23住宅小区智能化系统的组成住宅小区智能化系统主要是由安全防范、管理与监控和信息网络这3大系统组成，其中安全防范系统主要包括住户安防子系统和小区安防子系统；管理与监控系统是智能化住宅小区的核心内容，主要包括三表远传抄收系统、机电设备控制系统、车辆出入与停车管理和紧急广播与背景音乐等系统；信息网络系统主要包括语音网、数据网、视频网和控制网7。其系统功能框图如图21所示。图21住宅小区智能化系统功能框图231安全防范系统安全防范系统智能化是住宅小区智能化的最基本功能之一，也是实施智能化最基本的出发点。住宅小区安全防范系统应是一种多层次、立体化的安防系统，要以小区报警指挥中心为中枢，以住宅联网报警子系统、客访对讲子系统、小区周边防范子系统、进出口控制子系统、闭路电视监控子系统、保安巡更子系统、消防报警以及联动子系统等为主构成。应将安防监控、管理、报警及其处理融合成一体化，各子系统要既可独立工作，又可通过计算机实现联动控制。系统中任一子系统发生故障，均不应影响整个安防系统的正常运行。各子系统的功能分析如下1闭路电视监控子系统。由于住宅小区采用全封闭结合开放出入通道的管理方式，所以应对行人、车辆出入口、公共场所、小区死角、汽车库、无人值班的设备房等处安装摄像机加以监控，摄像机的视频信息通过视频线传送到小区管理中心。重要部位的摄像监控点应实行24小时不间断监控，在小区管理中心应设置闭路电视监控屏，其电视监视器进行巡回监视和重点监视，电视监视器也可以通过画面分割器同时监视46个摄像机的情况，当某处报警时，摄像机自动对准出事点进行监视录像。信息网络子系统居住区智能化系统安全防范子系统管理与监控子系统住宅报警装置家庭网物业管理计算机车辆出入管理周边防越报警装电子巡更装置闭路电视监控装访客对讲装置设备监控装置自动抄表报警装紧急广播背景音乐控制网有线电视网电话网宽带接入网2周边防越报警子系统。由于小区周界长、范围大、保安人员不可能对整个周界时刻进行防范与监视，为了防止不法分子翻越侵入小区，在小区周界设置红外对射探头，监视小区周界动态，一旦有人侵入，小区保安中心的控制器可自动报警，并显示警情发生的地点，以便及时处理。3电子巡更子系统。为了保证小区管理中心全面、准确了解小区的安全信息，及时处理异常情况，加强对保安人员定时巡视工作的监督管理，在小区内设置巡更点，保安人员按规定访问巡更点，并记录该点的情况，待巡完各点，小区管理中心可读取巡更资料并进行整理汇总。4客访对讲子系统。该系统主要是为了防止不法之徒伪装敲门强行入室，该系统由管理员主机、门控器和住户可视对讲机组成。楼门平时总处于闭锁状态，本楼人员可通过指纹识辨或密码自由出入大楼，当有客人来访时，客人需在楼门外的客访对讲机的键盘上输入欲访住户的房间号，系统就会自动呼叫被访住户的安全对讲机，主人通过安全对讲分机与来访者进行双向通话或可视对讲，通过来访者的声音或图像确认来访者的身份，在确认安全的情况下，住户的主人按下对讲分机上的电子开锁控制按钮，开门信号则通过门禁总线和门控器将楼门上的电子锁打开，客人进门后，自动闭门器又将楼门关闭。住宅小区物业管理部门的保安值班室通过小区安全对讲管理主机，可以对小区内各住宅楼安全对讲系统的工作情况进行监视。若有住宅楼入口门被非法打开或安全对讲机与线路出现故障等，小区安全对讲管理主机可发出报警信号并显示报警的内容及位置。小区物业管理部门与住户和住户与住户之间可以用该系统相互进行通话，如物业管理部门向住户通告一些信息或住户向物业管理部门通告其对住宅设施进行维修等。5住宅报警、求助子系统。为了确保住户的人身与财产的安全，除小区保安系统外，还的设置室内安防系统，其主要是通过设置在门窗隐蔽处的门磁开关、阳台内的瀑布型红外探测器、厨房里的煤气探测器、主卧室和卫生间内的紧急呼救按钮、客厅内的红外/微波双鉴探测器等感知器件，然后通过家庭智能控制器集中监控并自动处理警情。232小区管理与设备监控系统住宅小区物业管理与设备监控系统是智能小区的核心内容，它实现了对小区人流、物流、财流的高效管理。该系统主要有以下几个子系统组成。1三表自动远传抄收子系统。该子系统一般由管理中心计算机、家庭智能控制器、数据采集器、计量表构成，利用现场总线技术将分散的各户三表连成网络，实现管理中心的统一抄收，并将各户各表数据的录入、费用计算告知用户，避免了入户抄表扰民等不安全因素的发生。2车辆出入、停车管理子系统。采用停车场自动收费系统，不仅能提高管理水平，同时也是车辆出入安全保障的一个措施。该系统一般以免接触感应式IC卡对车辆出入进行检测与计时收费等管理。3紧急广播与背景音乐子系统。小区优雅的环境总是有优美的音乐相应生辉，为此在小区广场、中心绿地、组团绿地、道路交汇口等处设置防水音箱，在地下停车场设置火灾广播扬声器，由管理中心广播控制主机集中控制，在节假日及特定时间播放音乐。在发生紧急事件时可作为紧急广播强制切入使用。4小区机电设备自动管理子系统。为了确保小区内各项设备运行良好，节约人力和能源，减少维护费用，提高管理效率，应对小区内的机电设备进行集中监控和管理。该系统主要对小区内的高、低压配置电房、给排水设备、电梯、公共照明等系统的运行状态进行显示、控制、查询与故障报警，实现公共设备的最优化管理并降低故障率。利用传感技术和网络通讯控制技术，采用智能开关方式和定时自动控制方式，对公共照明开启、关闭进行自动控制。5火灾自动报警及消防联动子系统。该子系统主要有两部分组成一部分为火灾自动报警系统，另一部分为灭火及联动控制系统。小区内的高层住宅、公共场所、停车场等场所必须设置该系统，火灾探测器要能够自动捕捉火灾探测区域内火灾发生时的烟雾、热气等信号并通过控制网络向小区管理中心的监测控制器发出声/光报警，监测控制器经确认后，联动消防灭火设施和疏散通道以实现监测、报警和灭火的自动化。233信息网络系统信息网络系统是住宅小区实现智能化、信息化最关键的系统，也是智能化住宅小区的中枢神经部分。在信息化、智能化的住宅小区环境中事实上存在着语音、视像、数据和控制四种信息，与此相对应在住宅小区网络建设中，有四类网络电话网、有线电视网、宽带局域网和控制网。其中前三种网络是住宅小区实现信息化的基础，而控制网（包括家庭网）是小区实现智能化的关键。该系统的四类网络分述如下第一电话网居住区的电话网可根据其规模大小来确定，对于大中型住宅区一般单独采用PBX，也可以采用远端模块局的方式。对于中小型住宅区，采用远端模块局的方式在简化住宅区维护管理和优化网络结构上均是很有利的。而对于小型住宅区则可以由电信局直接放号给住宅区，提供直线服务。为了实现上述这种传统的语音通信，住宅小区中需配置相应的布线系统。目前有的新建小区中，开始采用ISDN交换设备来代替传统的PBX，这样的好处可以统一数据传输和语音通信所对应的水平和工作区系统布线设计，既在水平和工作区布线设计时，均可以采用非屏蔽电缆（UTP）和RJ45插座，简化了综合布线系统设计和实施。在小区内设置一个电话机房，设置程控交换机一套，主要用于物业管理办公、设备房、小区主要交通要道、每栋楼的大门口等地方与小区物业管理中心的紧急联络。第二双向有线电视网多媒体电视是现阶段人们生活中主要信息获取手段，是住宅小区与外界联络的一个窗口。一个光接点连接小区内约200户，上行和下行各占用一个频道，上行可以获得约10MBPS带宽，下行可以获得约36MBPS带宽。小区内每户设置一个家庭多媒体箱，一条同轴电缆入户线，23个电视终端。在小区物业管理中心设置前端设备一套，采用分配分支方式，利用桥接放大器进行干线分支，每单元设置一套分配放大器，以保持信号电平。小区住户通过双向有线电视网可以获得视频、语音和数据的服务，将改变以前单向被动型生活方式，享受双向互动型生活方式。第三宽带局域网在以“COM”为标志的网络信息社会中，宽频和智能化肯定会成为住宅小区的发展方向，住在新型小区的用户一定会体验到用宽频通道上网与电话线上网时的巨大差别。目前，智能化住宅小区提供宽带业务接入的网络主要有三种方式一种是综合布线，即在小区专设局域网（LAN），此局域网与INTERNET直接相连；另一种是ADSL宽窄带一体化接入网，它是利用的区域电话网实现宽带上网，但相应的安装成本较高，每条用户线必须在用户端和交换局分别装一个适配器。此种接入方式比较适合己建住宅小区实现宽带上网；第三种方式是利用光纤同轴混合网（HFC），借助调制解调技术和数据通信技术，在双向HFC网络上传输宽带数据，实现住户宽带上网。用这三种方式代替电话上网，都能实现网上直播电视节普及与INTERNET的连接，因此多数新建小区都采用综合布线来铺设宽频网，要求1GBPS入小区、100MBPS传输、10MBPS到户（别墅）或光纤到单元系统。每户提供一个10MBPS的信息终端，别墅每户提供多个信息终端，但共享10MBPS。物业管理中心建设成为小区的网络中心，并提供语音、数据和图像的宽频广域网接口。同时建设小区网站，为住户提供生活、学习、娱乐、查询、购物等方便而又快捷的信息服务与外部交流的INTERNET信息服务等。第四控制网要实现住宅小区内机电设备和家居电器设备的一体智能化，在住宅小区中必须构建一个全分布式的智能控制网络。目前在全球控制总线标准的制订上，较具规模及知名度的组织有LONWORKS、BACNET、CEBUS、和X10等，在住宅小区控制网络方面由于LONWORKS有许多优点，近几年发展极为迅速。住宅小区控制网常用的拓扑结构有星型和公共总线型，住宅小区控制网在结构上可划分为三个层次1智能控制层在家居中，目前常用的组网结构是配置家居智能控制器，也称家庭智能控制终端或网关。以家居智能控制器为核心构成星型结构的控制网。家居智能控制器是完成家庭内各种数据采集、控制及通信传输的设备，一般要具有安全防范（防火、防盗、防煤气泄漏）、三表（水、电、气）采集远传、紧急呼救按钮、电话自动拔号报警、家用电器等设备的监控、室内环境品质的检测、各种信息通信和家庭控制总线接口等功能，它是智能住宅系统的核心。2智能控制层对门禁系统的控制；对电梯内、电梯厅和大楼出入口电视监控；对消防自动报警与联动的控制；可视对讲系统的控制；紧急广播与背景音乐的控制；对公共照明的自动控制等。3智能控制层一卡通系统的控制；保安巡更系统的控制；电视监控系统的控制；车辆出入与停车场管理；公用机电设备的自动监控；小区背景音乐与紧急广播系统的控制；小区公共照明的自动控制等8。24住宅小区智能化系统的结构小区的智能化系统结构可归纳为家庭智能化系统、网络布线系统和小区物业管理中心计算机系统三层结构。家庭智能化系统包容了家庭所需的所有的功能，它一般以新技术来简化操作、方便用户、提高系统的智能性；网络布线系统是将三者紧密地结合成一个统一的智能网络；小区物业管理中心计算机系统既是小区智能网络的管理中心，又是将小区局域网同广域网连接起来的通道。小区智能化系统有三大平台，智能家居布线系统是智能小区的物理平台；计算机网络技术是智能小区的技术平台；而小区选择的现场总线则是智能小区的应用操作平台9。集成布线系统是连接各功能结构的载体。住宅小区智能化系统总框图如图22所示。信息传输通道提供住户报警、计量、应答、查询、CATV、电话INTERNET网与电子商务等服务图22居住区智能化系统总体框图25本章小结1安全是居住环境的首要条件，不安全的住宅小区是不会受欢迎的。由于目前住宅的安全措施主要还是靠机械装置如防盗门、折叠门、铁窗栅栏等维护，这些密密层层的装置把住宅围困成了一个几乎与外界隔绝的空间，在这样的空间里居住是谈不上轻松愉快、心情舒畅的。这些装置对火灾、煤气泄漏没有任何防护作用，当家中有意外情况发生时，还需有向外界求救的其他设备。因此必须增加防火、防盗、防煤气泄漏和紧急呼救等功能。同时，还要在小区内设置出入口管理、周边防越、闭路监控等系统，使小区形成一个既安全又舒适的居住环境。2实现高效的物业管理是小区智能化系统建设的目标。小区是否实现紧急广播背景音乐车辆出入停放管理居住区物业管理计算机供电、电梯、供水、排水、暖气、煤气、公共照明、设备监控系统安全防范系统住户1住户2住户NCATV公共交换网INTERNET水、电、气三表计量查表出户是衡量小区管理水平的一个标准。九十年代初期，国外、国内都己经把实现三表出户作为小康住宅的必备条件。完成查表出户的方式并不唯一，包括将水、气表安装在室外，采用IC卡、电币式收费和改造出具有远传功能的计量装置，进行网络式管理三种方式。从己经完成的工程实践看，统计资料表明有远传功能的计量装置可以克服水、气表在户外的种种不足，采用网络形式来管理三表比IC卡形式有更多的优越性10。3住宅小区智能化系统的设计关键是信息网络系统的设计。住宅小区智能化离不开通信和网络，随着“电子商务”的兴起，住宅即将演化为第二工作地，因此，住宅的建设必须适应现代信息社会发展的需求。同时，住宅也是子女教育和日常学习的地方，需要广泛地同外界进行信息交流。更重要的是住宅是我们最主要的生活与休息场所、因此，就应该适应休闲和舒适的高品位趋势。所有这一切都将对住宅的通信和网络提出了更高的要求。第3章智能住宅小区的系统分析31通信和网络系统311通信技术发展趋势及展望通信作为现代信息社会的支柱产业和基础设施，技术发展日新月异，几乎成为世界最新科学技术的试验场和展示窗，产生了很多带有根本性、具有划时代意义的变革。通信信号由模拟向数字化转变，信息设备高度集成化，程控交换替代机电式交换，电路交换向分组交换过渡。传输手段高速化、宽带化。通信由单一的信息传递转变为信息收集、处理、传输和控制一体化。智能住宅小区的通信网络采用了光纤线缆及声音、影像数据化传输的新技术，使得电话、电视和电脑能融合在一起，相互沟通。把电话，有线电视通过光纤同电视、电脑相连接，并使后者具有双向和多向传递信息功能。312通讯系统3121通信原理通信就是把消息从一地传到另一地。其一般模型如图31所示。图31通信系统原理图1信息源原始电信号的来源，其作用是将消息转换成相应的电信号。2收信者原始信号的最终接收者。3发送设备是对信源产生的原始电信号进行处理和变换，以便使它变换成适合于信道中传输的形式。4传输媒介从发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介。5接收设备完成发送设备的反变换。信息源发送设备传输媒介接受设备收信者干扰3122程控数字交换机在智能住宅小区中最基本的通信设备是由程控数字电话交换机组成的电话通信。程控数字交换机系统是集数字通信技术、计算机技术、微电子技术为一体的一个高度模块化的全分散控制系统。它的软、硬件都采用模块化设计，通过增加不同的功能模块即可在智能住宅小区中实现话音、数据、图像、窄带、宽带多媒体业务以及移动通信业务的综合通信。程控交换机的示意图如图32所示。话路系统控制系统总线图32程控交换机示意图程控交换机主要分为话路系统和控制系统两部分，它们的功能是1话路系统主要有模拟终端接口电路，数字终端接口电路和交换网络组成。主要完成信号的传输。2控制系统由处理机和外围设备组成，由存储程序控制，完成各种复杂的交换与管理功能。随着现代数字交换技术、计算机技术和微电子技术的发展，数字交换机正在向全数字综合业务交换机的方向发展。从技术上看，全数字综合业务交换机采用新型共路信令方式，提供高速公共信号的信道进入公用网，使交换机建立呼叫的时间大为缩短，而且因为共路信令系统中信令容量大，可容纳的信令类别多，能为新业务提供网路集中服务信令。另外在全数字综合业务交换机中采用全分散控制方式，使控制的灵活性和可靠性大大提高。用户电路存储器用户电路中央处理机驱动器扫描器话务台入中继器出中继器输入/输出设备交换网络3123数据通信数据通信是计算机与电信技术相结合的新兴通信技术。操作人员使用数据终端设备与计算机，通过通信线路和按照一定的通信协议，实现远程数据信息通信。数据通信实现了通信网资源、计算机资源与信息资源等共享以及远程数据处理。数据通信的分类如图33所示。图33数据通信的分类313网络系统3131智能住宅小区计算机网络系统的组成计算机网络系统是智能住宅小区的重要基础设施，置于控制中心的各个子系统都需构筑在计算机网络及通信的平台上。智能住宅小区的网络系统由主干网、局域网或接入网组成12。网络结构图如图34所示。第一主干网主干网根据需要覆盖智能住宅小区楼群中的各个大楼和各楼层。楼内的中心主机、服务器、各楼层的局域网，通过主干网互连，构成智能住宅小区的计算机网络系统。智能住宅小区的主干网是高速网。用以保证满足用户各种需要而进行高速信息传输和交换，一般其传输速率至少达到100MBPS。高可靠性也是对主干网的一项基本要求，主干网的链路设计要有冗余度，设备要有容错能力。具有灵活性和可扩充性是对主干网的又一基本要求，能支持多种网络协议。非交换方式、电路交换数据通信、分组交换数据通信公用数据通信、专用数据通信数据通信电话网上的数据通信、用户电报网上的数据通信、数据通信网通信按服务性质分按组网形式分按交换方式分ETHERNETTOKENRING与大楼外通信路由器图34智能住宅小区的网络结构图因此，对智能住宅小区的主干网的要求前归结为高传输速率、一定的覆盖范围、高可靠性，灵活支持多种网络协议，根据需求可以随时扩充配制新的网络。目前能构成高速主干网的网络技术主要有快速以太网、FDDI、ATM等。第二局域网局域网LAN是在小区域范围内，对各种数据通信设备提供互连的数据通信网络。可以给用户提供信息与资源共享、管理信息系统和办公自动化等各种应用系统。局域网的性质主要由以下几方面来确定1传输介质2网络拓扑结构3网络协议标准及介质访问方法4异型网络的互连技术。局域网的传输介质1双绞线电缆2同轴电缆3光纤电缆4无线介质局域网的拓补结构1星型高速主干网RRRRR2总线形3环形4树形以太网第三接入网接入网是指本地用户交换机至用户之间的公共传输系统，完全或部分代替本地线路分配网。接入网是电信网的重要组成部分，它与核心网（长途网中继网）共同组成通信网，如图35所示。SNISNI图35电信网的组成图接入网用标准化的有限个接口，利用多种传输媒介来支持混合的接入类型和业务。接入网由接入设备和传输设备组成。过去，接入网的传输媒介采用普通双绞铜缆，这种普通的双绞线带宽窄，信号有辐射，对噪声和环境敏感，电磁场不能受控，高频电性能差，仅实现点对点通信，提供单纯的语音、传真的业务。90年代以来，随着电信核心网的宽带化，以及电信业务向宽带化发展，要求接入网能接入多种宽带业务，具备对传输业务的复用、交叉连接、集中等功能。接入网技术分为有线接入和无线接入两大类。有线接入方式可选择光纤或金属铜线，无线方式可选择蜂窝系统或本地环路。常用的接入网有5种1纯双绞铜缆网2混合光纤/双绞铜缆网3混合光纤/同轴电缆网4无线接入网5纯光纤网光接入网是指由光纤构成的光纤用户环路系统（FITL），目前最常用的光接入网是混合光纤/双绞铜缆网和混合光纤/同轴电缆网。1混合光纤/双绞铜缆接入网光纤用户环路是利用光纤作为主要用户驻地网接入网核心网接入网用户驻地网UNI用户网络接口SNI业务节点借口传输媒介来取代传统用户环路中的双绞铜缆。实际应用时根据光纤铺设到终点的位置来区分，即以接入网主干系统与配线系统交界点光网络单元（ONU）的位置来划分。FITL有多种应用形式，主要有FTTB、FTTC、FTTH和FTTZ等。如图36所示。分路器铜缆FTTH电话铜缆引入线分路器电话FTTC光缆电话FTTBONU光网络单元TP交接箱处DP分线盒处图36光接入网的应用类型从技术角度看，FTTC、FTTB、FTTZ基本相近，而FTTH、FTTO是光纤与双绞铜缆一样，进入到千家万户。从经营角度看，当前业务量较大、用户需求较迫切的是FTTB，智能建筑较合适的接入方式。FTTB的特点全数字化接入与传输可实现多种业务的综合服务易于向环型光纤网过渡FTTB主干系统的传输速率媒介采用光纤，各种业务以时分方式接入，其传输速率为155MBIT/S和144MBIT/S。配线系统使用星型结构的双绞铜缆作为传输媒介。对于智能住宅小区的用户，由于其内部采用宽带传输布线网络结构化综合布线系统（PDS），所以接入网FTTB实际应用方式为FTTB/PDS。将ONU直接设置在大楼内的设备间或园区内的网络中心机房，通过用光纤或五类25对非屏蔽双绞线电缆与响应的网络设备构成高速主干网络，再经各楼层水平敷设的五类4对双绞线，将各种宽窄带业务直接送给用户。2混合光纤/同轴接入网混合光纤/同轴接入网是一种星型/总线拓扑网络，从前端或中心到光节点的传输采用光纤，一般组成星型或环型结交换机光线路终端ONUONUONU构；从光节点以下，在用户服务区内采用同轴电缆传输，组成总线结构。HFC的网络结构如图37所示。干线/桥接放大器光纤去干线和配线同轴分支器线路延伸器图37HFC的网络结构图HFC具有很好的线性宽带特征，能支持模拟和数字信息的传输，而互不产生影响。在技术实施上，采用光纤尽量代替CATV网的大部分干线，缩小服务区，保证每个用户有足够的双向通信带宽。目前，我国有线电视网络用户己达8000万，并以每年500万的速度增长。建成一个以全国的广电、铁道系统的光纤网为基础，运用互连网技术的宽带HFC网络13。该网络不仅具有有线电视的固有功能，还能提供节目点播、图文信息定制、上网、电话、多媒体通信等多种服务。32安防自动化系统在智能住宅小区中有一项极为重要的内容是确保住户的安全。在生活中，谁都可能会遇到一些意想不到的求助情况，现代居住的格局，邻里常年不来往己是常事，家庭生活私密性、封闭性越来越强。因此，小区安全防范及报警系统必须具有先进的设计和设备，为小区住户的安全提供必要的保障。小区安全防范报警系统是智能住宅小区实现安全管理的重要系统，主要包括防盗报警、巡更系统、门禁系统、电视监控、煤气泄漏报警14。321防盗报警系统防盗报警系统是采用红外或微波技术的信号探测器，在建筑物中根据前端光纤节点供电用户不同位置的重要程度和风险等级要求以及现场条件，进行周边界和内部区域保护。系统结构图如图39所示。图39防盗报警系统结构图防盗报警系统设备主要包括以下部分1集中报警控制器设备与计算机相连，通过它对保安区域内各位置的报警控制器的工作情况进行集中监视。2报警控制器一般安装在各单元大门内附近的墙上，以方便有控制权的人在出入单元时进行设防和撤防的设置。3门磁开关安装在单元的大门、阳台门和窗户上。当有人破坏单元的大门或窗户时，门磁开关将立即将这些动作信号传输给报警控制器进行报警。4玻璃破碎探测器一般安装在单元窗户和玻璃门附近的墙上或天花板上。当窗户或阳台门的玻璃被打破时，玻璃破碎探测器探测到玻璃破碎的声音后即将探测到的信号给报警控制器进行报警。5红外探测器和红外/微波双鉴器当有人非法侵入后，红外探测器通过探测到人体的温度来确定有人非法侵入，并将探测到的信号传输给报警控制器进行报警。6紧急呼救按钮主要安装在人员流动比较多的位置，以便在遇到意外情况时可按下紧急呼救按钮向保安部门或其他人进行紧急呼救报警。7报警扬声器和警铃安装在易于被听到的位置，在探测器探测到意外情况并发出报警时，报警探测器能通过报警扬声器和警铃来发出报警报警控制器报警控制器报警控制器报警控制器报警控制器门磁开关玻璃破碎探测器红外探测器紧急呼叫按钮警铃信息报出设备声。322巡更管理系统巡更管理系统的主要功能是保证巡更值班人员能够按巡更程序所规定的路线与时间到达指定的巡更点进行巡逻，同时保护巡更人员的安全。巡更管理系统的系统结构分为1现场控制器2监控中心3巡更点匙控开关巡更管理系统的工作过程如下巡更人员在规定的时间内到达指定的巡更点，使用专门的钥匙开启巡更开关或按下巡更信号箱上的按钮，向系统监控中心发出“巡更到位”的信号，系统监控在收到信号的同时将记录下巡更到位的时间、巡更点编号等信息。如果在规定的时间内指定的巡更点未收到巡更人员“到位”的信号，则该巡更点将向监控中心发出报警信号。如果巡更点没有按规定的顺序开启巡更开关或按下按钮，则未巡视的巡更点将发出未巡视的信号，同时中断巡更程序并记录在系统监控中心。监控中心应对此立即做出处理。巡更系统结构图如图310所示。323门禁系统它对建筑物正常的出入通道进行管理，控制人员的出入及在楼内或相关区域的行动。通常实现门禁控制的方式有以下三种1在需要