EPON小区综合网络集成系统.docx

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EPON小区综合网络集成系统

基于EPON的塑料光纤小区综合网络集成系统

前言

从简单的对讲系统，到如今的智能化小区，经过了十几年的波折发展，我国的智能小区应用与产业都走到了新的阶段。

随着2009年中国物联网发展元年开启，及国务院决定推进三网融合建设，实施“光进铜退”战略，明确提出要推进城镇光纤到户和产业发展，制定相关产业政策，支持三网融合共性技术、关键技术、基础技术的研发和产业化；工业和信息化部、财政部等多部委也联合出台了《关于推进光纤宽带网络建设的意见》，对光纤宽带网络建设做出重要部署。

自今年伊始中国电信确立“宽带中国·光网城市”战略以来，全国各地都掀起了升级、改造宽带网络的浪潮，物联网也在积极的探索和发展当中，其为小区智能化系统集成的发展带来了重大的挑战和机遇。

一.智能小区系统集成状况及问题分析

传统的住宅小区智能化系统一般包含安全防范、管理与监控、信息网络三个子系统，其中安全防范子系统又包含住宅报警装置、访客对讲装置、周界防越报警装置、闭路电视监控装置与电子巡更装置，管理与监控子系统包括自动抄表系统、车辆出入与停车管理、紧急广播与背景音乐、物业管理计算机系统以及设备监控装置。

以上十个分子系统与电话、电脑、电视网络相结合，形成了通常意义上的智能化小区的主要组成部分。

在上述系统中，安全防范子系统、管理监控子系统和信息网络子系统的功能，一般都是由独立的分子系统实现，并在小区管理中心层面通过物理连接实现联动功能和通过信息平台实现数据共享。

这就是我们通常所说的传统的智能小区系统集成。

这种系统集成的特点是：

<1）功能子系统与物理子系统一一对应；

<2）系统是由下而上建设，先将每个子系统建设完成，再在中心实现有限的集成；

<3）各子系统使用不同厂家产品、不同协议标准；

<4）每个系统的管线、设备、运行、维护都是独立的。

在之前的十余年中，这种我们称之为传统的“智能小区系统集成”为广大项目公司所耳熟能详，成为智能小区系统建设的主流模式。

当习惯成自然时，人们往往不会去深究其内在的不合理因素。

其实，小区智能化传统的系统集成有其明显的弊端：

<1）结构复杂

这包括设计复杂、管线复杂、配合复杂、维护难、扩展难等现象。

比如说一套智能小区的方案，涉及到十几个分立系统，数百种不同品牌型号产品，系统建设过程中的配合、建设后的使用与维护都有较大难处，往往是建设方最头痛的。

这显然不利于系统的普及与推广。

<2）经济性不佳

*功能

因为智能化小区相对来说发展时间不长，各子系统多是从其他商业建筑中移植而来，比如说家庭防盗、周界防范与电视监控系统是从金融、文博、军工领域引入，设备监控、停车管理与网络布线是从商业大楼引入，这些系统功能强大，结构复杂，造价也高昂。

其实，小区的系统往往要求比较全，但单一系统功能要求并不高，同时使用者并不是专业人员，要求界面直接，操作简单，那些专用产品在功能浪费的同时并不能取得良好的应用效果。

*成本

因为复杂的系统和冗余的功能，导致系统从设计、管线、安装、使用、维护等环节都形成了一些浪费，使得在很长一段时间里房产商认为“智能”是高深莫测而又价格昂贵的东西，再加上应用中一般会出现一些问题，于是出现对之排斥现象，造成不利影响。

<3）可靠性不强

因为系统采用的是拼合形式而且比较复杂，加上国内厂家产品研制与发展尚处于初期阶段，导致智能化小区系统在建设和使用过程中经常会出现这样或那样的问题，可靠性已经成为系统至关重要的问题所在，也制约了系统的发展。

<4）不能互通互换

因为不同的子系统采用的是不同厂家的产品，再加上行业标准的不完善，现有标准往往注重的是功能，对互联互通的接口部分没有统一要求，或者说对整个大系统没有明确清晰的网络架构思路，于是造成子系统之间彼此没有互联性，不同厂家的产品也不能互换，如果某一个产品坏了，只能到该厂家更换，如果该厂家倒闭，则整个系统就要全部更换。

<5）不易维护

因为各个子系统节点众多，设备性能不稳，导致故障产生后，让维护人员无从下手，甚至影响其它系统或整个子系统的运行。

并且各个子系统因为应用技术的不同，就需要各种不同的技术人员，从而增加了维护的难度和维护时间。

进而影响小区住户和管理人员的正常生活和管理。

<6）线路繁杂，影响美观

随着小区档次的提高，小区对各项功能的子系统的要求也愈来愈高，但因为使用的各子系统的设备的增加，导致各子系统的管线的增加，而又不能将所有的管线埋入墙内或地下，从而影响到小区的形象。

<7）信息网络宽带不足

因为传统小区信息网络采用拨号上网或ADSL宽带上网，在早期可以满足用户对其传输速率的要求，但随着人们现代生活的丰富多彩，已经不单局限与利用网络接收邮件或浏览网页，而更多的是进行视频点播、网络游戏和IPTV等高带宽业务。

所以以往的上网方式已不能满足日益增长的带宽需求。

其结果是信息网络带宽与现代小区的档次格格不入。

<8）网络扩展困难，不易升级

因为现代技术的日新月异，加上小区用户及管理要求的日益完善，可能需要对某些子系统进行扩展升级，但增加系统设备，就必须增加支持该设备的相关线路，从而可能需要破坏整条系统线路，从而增加了扩展升级系统的困难。

二.从传统的小区智能系统集成到小区综合网络集成系统的转变

虽然各个子系统的厂家都在进一步改良产品提升质量，但是，仅靠这一点是不够的，因为各子系统结构性的问题不解决，上述问题就不能得以根本性解决。

于是，我们提出了从传统的小区智能系统集成到小区综合网络集成系统的转变。

那么什么是“小区综合网络集成系统”呢？

集成系统是建立在统一网络平台上、实现多功能融合的简单化系统，其特点是在一个具有标准接口的网络上挂接不同的多功能终端，实现以往需要多个独立系统才能完成的多种功能要求。

集成系统的概念在近来的文献中也有所体现。

在2007年实施的国家标准GB/T50314-2006《智能建筑设计标准》第一次提出了“智能化集成系统”

集成系统与系统集成有着明显的区别：

<1）系统集成是一种自下而上的结构，是先建各个功能子系统，再建集成网络；而集成系统是一种自上而下的结构，是先建立控制网络，再延伸出各个功能子系统；

<2）系统集成的前端设备是单一功能的、封闭的、不可扩展的设备；而集成系统的前端设备是多功能的、开放的、可以扩展的设备；

显然，针对于上节所述的系统集成，集成系统具有结构优化、经济节约、维护方便、效益提高等优点。

同时，有效实现了系统的综合监控管理、实现相关子系统的协同与联动、优化简化了系统结构、减轻设计施工与验收工作、缩短周期并方便系统运行维护，并且能够构成一个高效能的综合管理平台，实现系统的远程维护与诊断修复。

三.实现综合网络集成系统的网络基础

当然，要实现这种转换是有条件的，一要对智能小区的功能要求有比较明确的分析和定位；二要在小区内建立高度可靠的控制网络；三要具有通用接口的多功能智能终端。

上述三点条件，在智能小区发展初期是有困难的。

然而，时至今日，智能小区已经进入到第二个十年时期，人们已经积累了大量的项目经验与教训，各种网络控制技术已经从了解走向了应用，设备生产厂家也日益丰满与强大，我们具备了从传统的系统集成向集成系统转变的基础和能力。

首先，从以前简单的子系统罗列发展到了采用融合与集成技术，尽可能使系统结构优化与简化；其次，采用数字化、网络化的产品和系统越来越多，体会到了减少线缆与共享资源的好处；再者，人们对电话、电视、宽带的结构化标准化模式非常习惯与认同，进而要求智能系统网络化标准化的呼声也日益强烈。

小区智能控制网络是集成系统的基础和关键，住宅小区一般楼幢多，住户多，距离长，室外环境复杂，在控制网中传输的信号种类也多，要求比较复杂，是相当于PDS中的“建筑群子系统”，也就是实施难度最大的系统。

系统追求的是安全性、可靠性与实时性，报警系统的信号要万无一失地传递到报警中心，抄表数据也要保证可靠上行，还要求系统能够有效处理信号冲突，如多户同时报警也要保证不丢数据。

同时要采用网络分块与隔离技术，使单户故障不会影响整体功能。

因此，一定要选择被广泛接受并被证明有效可靠的通讯协议。

以太网是当前应用于智能小区集成系统的主要网络形式。

目前已有一些大型小区智能控制网络的成功案例。

因此，此技术可以成为智能小区集成系统可选的可靠网络基础。

基于TCP/IP协议的以太网控制网络是一种通用的，开放式的互动测控网络，可与多家厂商的现有产品及不同网络通讯协议设备组网。

在小区内建立以太网控制网络，可以将现有智能设备组网，同时，面向未来，可以接驳各种接受TCP/IP协议的智能设备并能与IP局域网融合。

四.基于EPON的小区综合网络集成系统设计

EPON即以太无源光网络，其以TCP/IP协议为基础，作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省的资源，服务大量用户，用户共享局端设备和光纤的方式更是节省了用户投资。

其以石英光纤为信息载体，可提供1.25G的上下行带宽，传输距离最大10-20KM，支持的光分路比为1：

32。

其远远高于传统拨号网络和xDSL等宽带网络的传输速率和传输距离。

因此可完全满足“三网融合”即电视网、电话网及计算机互联网的融合。

EPON<以太无源光网络）还具有以下特点：

首先其从局端设备OLT<光线路终端）到用户端设备ONU<光网络单元）之间由无源的光缆、光分/合路器等组成的ODN<光分配网）的所有器件均为无源器件，所以可避免传统网络故障节点多且复杂的问题，使管理、维护量较之传统的有源网络大大减小，且容易扩展，易于升级。

其次是，ODN采用无源器件，可以免去以往采用有源设备如路由器、核心交换机、接入交换机的大量成本，且无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。

最后，其可提供非常高的带宽。

EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。

小区人员稳定、各种信息传输量集中，并且对传输介质的保密性、可靠性及寿命有较高的要求。

频繁的对线路进行维护，会极大地影响小区住户的日常生活和小区管理人员的日常办公及数据的时效性。

一普实业全光纤布线系统采用塑料光纤作为网络最后一百M的传输介质，首先塑料光纤传输性能优异，与传统5类双绞线相比有更高的实际传输速率，双绞线因为自身线对的串扰因素，随着传输速率的提高，其产生的噪声会越来越大，从而严重影响整个系统的运行，塑料光纤在短距离可传输1000兆数据，则不用考虑自身串扰和噪声的影响，且为以后系统平滑升级提供条件；同时塑料光纤解决了石英光纤因其芯径细<8~62.5um），接续需要专业人员和专业设备的接续难和抗弯曲性能差及所用光源器件要求高的问题；其次塑料光纤传输的是光，因此其不受电磁干扰，可在复杂恶劣的环境中使用，传统双绞线因为其传输的是电信号，所以对环境中的电磁干扰相当敏感，现代家庭、办公环境中使用的空调、冰箱、电视等家电和打印机、复印机、UPS及强电缆等设备的电磁都会影响双绞线的传输性能；最后其寿命长达25-30年，是普通双绞线的2-3倍，可以说一次布线，终生使用，极大程度的保护了用户的投资，因此非常适合现代小区及商业办公区的应用。

基于EPON的小区综合网络集成系统设计方案分为两部分，第一部分为网络运营商将主干网络EPON<以太网无源光网络）的用户端设备

电视机、电话、电脑等连接至ONU，以组成全光网，其可为每家用户提供100Mbps的上下行带宽。

从而满足用户对视频点播、网络游戏和IPTV等高带宽业务的需求，也进一步提升了小区的服务水平和服务档次。

第二部分为管理与监控、安全防范等系统的控制网络。

其以管理中心管理系统为平台，通过核心交换机将各子系统集成为一套综合网络系统。

通过EPON用户端设备ONU连接至外网，可让小区高层管理者远程查看和监督小区的全面管理事务。

其具体可分为三个子系统：

可视对讲系统、网络监控系统、小区停车场联网管理系统。

因小区综合网络各子系统设备互为独立终端，因此不管哪个子系统设备出现故障，都不会影响整个系统的运行。

1.可视对讲系统

可视对讲系统采用统一的TCP/IP协议接入小区网络，实现集中管理各子系统自动联动控制,并且支持外网控制及信息上传。

其分为可视对讲用户室内机部分、可视对讲单元门口机、可视对讲围墙门口机<位于小区出入口）和小区管理处管理系统。

可视对讲机用户室内机可通过其RS485总线接口连接煤气表、水表、电表、门铃、煤气探测器、紧急报警按键、门磁等设备，与可视对讲单元门口机、可视对讲围墙门口机用塑料光纤连接至交换机和管理处管理系统互为联动，可为用户和小区管理人员提供以下功能：

■户户对讲功能：

用户室内机不仅可以和门口机、围墙机、管理机进行可视对讲，而且还可以和其他用户室内机进行户户对讲。

■留影功能：

只要有门口机呼叫室内机，在三秒钟内室内机就会对访客进行留影，用户可以通过留影查看来访者信息，也可以通过SD卡转存这些信息。

■信息发布功能：

系统可以具有信息发布功能，既可以发布文本信息<例如小区的停水停电信息），即可以单发<一次对单个用户发送信息），也可以多发<一次同时对多个用户发布信息）。

■紧急广播功能：

小区物业如果有紧急事情通知住户，可以使用紧急广播功能，可以方便快捷地把需要通知的消息传递给各住户。

■二次门铃功能：

当客人到达住户门前时轻按门铃，室内机发出铃声，配上可视镜头可以清晰观察到门外的情况。

■安防报警

门口机和室内机提供6路有线安防接口，用户只需要把各类开关的探测器连接在安防接口上，可视对讲系统收到报警信号后，除了自身产生报警之外，还将信号送至管理中心和用户手机上，应用多媒体控制软件，可以直观地将报警信号和防区状态显示在模拟地图上，当发生报警时，系统会自动跳出出事地点的楼层并加以闪烁提示。

■三表抄收

管理处管理系统可通过可视对讲用户室内机连接的煤气表、水表、电表，进行远程抄表等管理活动。

可视对讲系统图：

2.网络监控系统

基于网络摄像机的图像监控系统，对于纳入监控范围的数量没有限制，主要视其应用环境的网络状况，因此基本上系统规模可根据范围大小自由组合定义。

同时系统可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。

其具体可分为前端网络摄像机、管理处管理系统和中心电视墙等部分。

采用网络监控系统，可以通过遥控摄像机及其辅助设备<镜头、云台等）直接观看被监控场所的一切情况；可以把被监控场所的图像、声音内容同时传送到监控中心，使被监控场所一目了然。

网络监控系统的另一特点是它可以把被监控场所的图像全部或部分地记录下来，这样就为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据。

网络摄像机通过高性能塑料光纤<可超越5类双绞线的传输距离100M的限制），连接至交换机和管理处管理系统互为联动，电视墙设置在小区管理监控中心，通过网络视频解码器将视频服务器中的视频由数字数据转换为模拟数据直接输出到电视墙上。

网络摄像机压缩后的音、视频通过光纤网络传送给小区的中心监控室，在中心的交换机连接若干4路解码器，这些解码器能够至少对64路单路网络摄像机进行解码输出到对应的电视墙上，同时这些解码器也能够对所有小区中的网络摄像机的视频进行循环解码，在输出的过程中也采用循环切换的方式，采用循环切换方式即能够实现对小区的每一路视频循环切换显示在电视墙上。

网络监控系统图：

3.小区停车场联网管理系统

在小区停车场出入口设置车辆管理系统，兼顾内部业主和临时访客车辆的出入，内部业主刷业主内部卡进出，临时访客在保安处取卡进入，出口岗亭处还。

系统采用近距离RFID识别技术，内部用户刷卡距离在0-15CM；设置图像对比系统，进出刷卡同时拍下车辆照片，以供对比和保存。

停车场联网管理系统分为前端设备：

控制机、挡车器；后台设备：

管理处管理机。

控制机、挡车器均以TCP/IP协议为基础，因此其可用高性能塑料光纤通过交换机远距离连接到管理处管理机上。

系统特点：

✧在管理室用管理软件可对卡进行授权和禁用

✧卡可对应完整的用户信息

✧可设置不同的卡权限<进出不同的出入口权限）

✧可以设置卡的不同有效期<租用卡到期就无效）

✧对刷卡进出情况进行实时监控

✧对车辆的出进入状况进行统计

✧可以电脑远程抬杆

✧事件记录均可形成报表

✧操作员、管理员分不同的操作权限进行操作

✧系统具有多重防砸车功能

✧出入照片可放大显示，可永久存储以供查阅

✧软件为网络版本，基于SQLSERVER，与其它系统可以集成。

本系统可有效地帮助保安的管理，减少纠纷。

停车场系统图：

五、小结

当建立了小区控制网络之后，在小区的不同位置设置不同或相同的多功能智能终端，就可实现整个住宅小区的集成系统。

由上可见，本来非常庞大复杂的多功能系统变得很简单。

其实智能小区本身就是一个功能直接而又简单的系统，只是我们因为初期没有经验而把系统搞得复杂化，把系统集成转变为集成系统，就是一个化繁为简的过程。

而且上述单元主机、智能终端与控制模块采用标准化接口设计，不同厂家产品可以互换；其功能可以扩展，当需要增加功能时，不必再开挖管网，简单可靠、方便节约，不难看出其今后的发展潜力。

六、一普简介

一普实业是一家成立于2003年的新兴高科技民营企业。

现已建成国内最先进的塑料光纤系统设备批量生产线，在此基础上开发、生产具有自主知识产权的各种新型光电模块和设备，是目前国内塑料光纤通信行业中唯一一家拥有从器件、模块到系统设备全套生产线的厂家。

一普实业作为国内塑料光纤产业化的引领者，在塑料光纤领域历经了两年多的市场研究后，进行了六个年头的技术研发，历时六年，突破了对塑料光纤通信系统中的关键元件－－650nm收发一体光模块的研究，性能达到国际水平，目前公司产品主要有光电器件、光纤收发器、光电转换器、交换机、路由器、各类光纤连接器等，可广泛用于光纤通信、工业控制、汽车工业、消费电子、数字监控等多个领域。

此外，一普还致力于提供全IP数据通讯网络的解决方案，使客户在任何时间任何地点都可以通过任何终端享受自由的高速的通讯体验，丰富人们的沟通方式和生活。

同时，力争实现在塑料光纤通信领域代表国家竞争力，具备国际竞争优势，并力争成为中国规模最大、实力最强的塑料光纤通信设备制造商。

一普将始终秉持“责任乃万始之端，诚信乃人之根本”的核心价值观，坚定“四个同等重要”，即“供应商与客户同等重要，同事与股东同等重要，战略与执行同等重要，环境与发展同等重要”的经营理念，同时也注重“责任与发展”的企业文化，并时刻以“以人为本”为主导思想来推进“民营企业公务员制”这一伟大目标的实现进程！