智能小区通信技术的应用.docx
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智能小区通信技术的应用
目录
摘要2
第1章引言3
第2章智能小区的概述4
2.1智能小区的基本概念4
2.2智能小区的要求4
2.3智能小区的功能6
第3章智能小区的系统组成6
3.1智能小区自动化系统概述6
3.2安全防范系统7
3.2.1家庭安防自动化系统7
3.2.2门禁自动化系统8
3.2.3对讲自动化系统10
3.2.4闭路电视自动化系统12
3.2.5周边安防自动化系统13
3.2.6电子巡更自动化系统14
3.3物业管理自动化系统15
3.3.1抄表自动化系统15
3.3.2公共信息自动化系统17
3.3.3物业管理自动化系统17
3.3.4智能卡一卡通系统19
第4章用以太网络构成的智能小区系统21
4.1智能小区以太接入网络体系结构及实现方案22
4.1.1智能小区以太网体系结构22
4.1.2要解决的问题22
4.2采用以太网接入技术的小区智能化系统的功能24
4.3家庭智能化控制系统的组成和功能24
4.3.1家庭智能控制器系统25
4.3.2三表远程抄送系统25
4.3.3住户报警系统25
4.3.4住户电器智能控制系统26
第5章未来智能小区的发展趋势26
致谢28
参考文献29
摘要
住宅小区智能化是目前国内、外住宅建设领域和信息产业领域非常热门而又前沿的话题，也是能否实现住宅产业信息化的关键问题之一。
本文通过对国内、外智能住宅及其小区智能化建设的有关资料分析，结合我国住宅小区的特点，规划设计了住宅小区智能化系统的基本模式，通过对其各组成系统的功能分析，实现了家庭中的三表远程抄收系统、三防报警系统及其设备的联动控制。
关键字：
智能小区通信技术以太网
第1章引言
近年来，智能建筑技术有了新的发展，人们把智能建筑技术扩展到一个区域的几座智能建筑进行综合管理，再分层次地联接起来进行统一管理，这样的区域称为智能小区，它己成为建筑行业中继智能建筑之后的又一个热点。
随着现代社会科学技术的迅猛发展，人类开始迈入以数字化和网络化为平台的智能化社会，智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落，成为一种势不可挡的历史趋势。
其中正在兴起的智能住宅小区建设热潮，反映和适应了社会信息化和智能化的发展要求，是近年来产生并迅速崛起的一种新概念住宅，是建筑艺术、生活理念与信息技术、电子技术等现代高科技的完美结合。
为业主提供了一种更加安全、舒适、方便、快捷和开放的智能化、信息化生活空间。
同时，它依靠高科技，实现了回归自然的环境氛围，促进了优秀的人文环境发展，并依托先进的技术设备和手段，实现小区物业运行的高效化、节能化和环保化。
它不仅已经成为一个国家经济实力和科学技术水平的综合标志之一，而且也是人类社会住宅发展的必然趋势。
智能建筑是计算机、通讯、建筑艺术以及图象信息等多种技术集成后经先进设计和严格施工而得到的具有安全、高级、舒适、健康、温馨等特征的建筑。
它涵盖智能自动化、信息化、生态化等多方面的内容。
把智能建筑技术扩展到一个区域的几座智能建筑进行综合管理，再分层次地连接起来进行统一管理，这样的区域被称为智能小区。
即采取集中控制、模块化结构的设计方式，所有子系统的管理都集中在综合控制中心。
综合控制中心的管理人员可以查询和确认小区内住户家庭中的安全状况及三表状况等。
智能小区是继智能建筑之后的又一个热点趋势。
目前，建设部正组织实施全国住宅小区智能化示范工程，根据建设部规定，将智能建筑分为三个层次：
即普及型住宅小区，先进型住宅小区与领先型住宅小区。
但是，如何实现建设部所提出以上三种小区的智能化设计与施工，存在多种不同的实施方式。
其中不少方式缺乏可行、廉价的技术支持，并且采用的产品品种繁多，无法实现集成。
使得效果不佳，住户不满意。
根据建设部规定，普及型住宅小区应实现六项智能化要求：
住宅小区设立计算机自动化管理中心；水、电、气等自动计量、收费，住宅小区封闭；实行安全防范系统自动化监控管理；住宅的火灾、有害气体泄漏实行自动报警；住宅设置紧急呼叫系统；对住宅小区的关键设备、设施实行集中管理，对其运行状态实施远程监控。
第2章智能小区的概述
2.1智能小区的基本概念
在我国，目前虽然关于智能化小区的定义有不少，但还没有一个完善的智能化小区的定义。
2001年，国家建设部住宅产业办公室提出一个关于智能化小区的基本概念：
“住宅小区智能化是利用4C（即计算机、通信与网络、自控和IC卡），通过有效的传输网络，将多元的信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化集成，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，提供安全舒适的家居环境”。
这仅仅是一个现阶段关于智能化小区的基本概念，随着新技术、新成果的产生和应用以及我国人民住宅状况的发展变化，智能化小区的内涵也会有相应的变化。
智能化小区（大厦）是利用现代建筑技术及现代计算机、通信、控制等高新技术，把物业管理、安防、通信等系统集成在一起，并通过通信网络连接物业管理处，为小区住户提供一个安全、舒适、便利的现代生活环境。
智能小区采取集中控制、模块化结构的设计方式，所有子系统的管理都集中在综合控制中心，综合控制中心的管理人员可以查询和确认小区内住户家庭中的安全状况及三表状况等。
智能小区将在一定地域范围内多个具有相同或不同功能的建筑物（主要是指住宅小区）按照统筹的方法分别对其功能进行智能化，资源充分共享，统一管理，在提供安全、舒适、方便、节能、可持续发展的生活环境的同时，便于统一管理和控制，并尽可能地提高性价比指标。
2.2智能小区的要求
住宅是人类最基本的生存空间，是人们生活时间最多的地方。
随着社会的发展，住宅的功能范围亦在发展变化，其中各种外界信息的快速传递与获取是一个重要方面。
但现代人对住宅小区的功能要求是综合性的，并不仅限于信息交流方面，还希望有安全舒适的环境，温馨的人文管理，先进便捷的服务设施。
因此，住宅小区智能化系统在规划设计和建设时，一定要优先考虑住宅小区的功能要求，才能更加适当地选择智能化系统的功能和服务标准。
作为一个安全舒适、优美完善的智能住宅小区，它具有以下特征：
安全、宁静、整洁、舒适、方便的小区生活环境；回归自然的小区居住环境；和谐文明的小区人文管理环境。
1.舒适性
它包括平面空间尺度，小区应拥有一定面积的绿化地，视野开阔，为社区文化提供天然绿色环境；家居所有房间都采光良好，无干扰噪音，内部装修简洁实用，温度湿度合适等等。
2.可持续发展性
从小区来讲，小区应与环境共生，保护资源，合理有效使用能源及设备，充分利用可再生能源（风力、太阳能）和新型节能材料等，获得能源效益。
对住宅而言，除核心部位外，其余空间作为卧室、餐厅等可以灵活再分隔。
其他还包括：
生活污水和生活垃圾的再处理、再应用，以不破坏自然生态为目标；住宅内环境质量：
厨卫设备布置紧凑，管线隐蔽，废油、气、烟排除畅通，建材的有害物质的防护等等。
3.安全性
安全是每个人进行正常生活、活动最基本的前提，要实现防火、防盗、防煤气泄漏、应急救助等安全要求，必须人防技防相结合。
要实现边界防范、区内电视监控到住宅内的防盗等多层次防范，有灾变（火灾、风灾、地震）等紧急事件的应急防护措施。
4.方便性
提供便利的交通手段，小区内部道路布局合理和区域标志清楚。
小区内部商店、文娱等各种配套服务设施要齐全，周边的商店、医院、餐厅、学校等要充足。
电话、电视、计算机通信等网络要到户。
可在小区设置大屏幕显示屏，用于显示社区文化、广告、通知、新闻、引导等内容，丰富小区文化，提供服务，将住户从家中吸引到公共区域，增进邻里之间的交流。
5.服务人性化
利用高科技手段，实现物业管理自动化、科学化、程式化、公开化、人性化。
实现设备的自动检测及报警、各种费用的自动收取、各种信息的自动发布以及各种设备的自动控制等；服务管理科学化，运行体制和方法正确，排除人为干扰因素，细化管理过程；按程式规范小区物业管理行为，保证科学性的实现：
增加小区物业管理的透明度，实现住户的透明消费，保证物业良好动作。
由此看来，智能化系统是满足智能住宅小区功能要求不可缺少的，它是现代住宅小区提高居住质量的手段之一，并将成为现代住宅小区的基本配套设施。
在信息技术飞速发展、不断完善的今天，它的重要作用不可低估。
高档次的智能住宅小区应尽可能选择功能全面、技术水平高的智能化系统，并可适度超前；较低档次的智能住宅小区也应根据自身实际和投资情况选择造价低廉、功能适用的智能化系统。
2.3智能小区的功能
1.运用智能电表技术，实现用电信息自动采集
2.提升电网自动化水平，保证小区可靠供电
3.电力光纤到表到户，服务互联网、广电网和电信网“三网融合”
4.智能用电服务互动平台，实现用户与供电企业的实时互动
5.示范分布式光伏发电，倡导清洁能源消费
6.配置电动汽车充电管理设施，满足居民使用电动汽车需求
7.家电的远程监测与控制，促进家庭合理用能
8.设置自助缴费终端，方便客户缴费
9.实现水电气集抄，有效整合各运营商的人力资源
第3章智能小区的系统组成
3.1智能小区自动化系统概述
利用现代4C（即计算机、通讯网络、自控、IC卡）技术，通过有效的传输网络，将多元化信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，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，提供安全舒适的家居环境，智能小区自动化系统的基本组成如图3-1所示。
图3-1智能小区自动化系统的基本组成图
3.2安全防范系统
安全防范系统主要包括了家庭安防系统、门禁系统、对讲系统、闭路电视系统、周边安防系统和电子巡更系统，下面将对每一个子系统进行阐述。
3.2.1家庭安防自动化系统
1.家庭安防系统的功能
（1）可探测非法入侵行为或燃气泄漏，并发出信号向接警中心或业主报警。
（2）接警管理中心可以监视和记录用户向中心发送的报警事件，并进行相应的处警。
（3）接警管理中心信息管理，实时维护用户的布防信息和测试信息；按接警、处警方法，警情查询统计各种警情信息。
（4）住户也可以通过固定式紧急呼救报警系统或便携式报警装置，向物业管理中心呼救报警。
2.防盗报警系统组成
（1）入侵报警探测器：
处理现场报警信息并以特定的信号输出。
（2）中间处理设备：
连接前端探测器和后端处理及报警设备，把报警信号转换成计算机可以接受的信号。
（3）传输系统：
将探测器感应到的入侵信息传至监控中心。
（4）监控中心：
汇总探测信息，并经终端设备处理后，以声、光的形式报警输出。
3.典型家庭安防系统结构图
典型家庭安防系统结构图如图3-2所示。
图3-2家庭安防系统结构图
3.2.2门禁自动化系统
1.门禁自动化系统功能
（1）登记注册：
凡是新增加的卡，都要进行登记注册，记时输入卡号、姓名和有效时段等信息，登记完成后，该卡在所登记的有效时段内使用就可以进出出入口。
（2）删除注册卡：
当识别丢失或由于某种原因不能使用时，可随时将该卡注销，并输入要删除的卡号即可注销该卡。
（3）记录读卡信息并控制门的开关：
当有人读卡后控制器将读卡器的送出信号读入，根据卡号、当前时间和登记信息进行判断该卡是否有效，控制开锁或不开，同时将卡号和时间记录下来。
（4）实时监测：
将系统设置成实时监测状态，这时每读一次卡，控制器所记录的卡号、是否注册以及有效无效等信息会立即显示在计算机上。
另外门的状态（开或关）也可实时显示。
（5）扩展功能：
根据特殊需要，系统可以外接密码键盘输入、报警信号输入以及继电器联动输入，可驱动声光报警或起动摄像机等其他设备。
2.门禁自动化系统组成
门禁控制系统通常由三层设备组成。
底层是直接与进出者打交道的、安装在现场的输入输出设备，如读卡器、电锁、出口按钮、报警传感器和报警喇叭等；中间层是控制器层；顶层是出入门禁控制系统的管理主机层。
3.门禁控制系统结构图
门禁控制系统结构图如图3-3所示。
图3-3
（1）门禁控制系统结构图
图3-3
（2）门禁控制器
4.门禁自动化系统的辨识装置（读卡器）
（1）密码识别
（2）卡式识别（接触式和非接触式）
（3）生物特征识别（指纹机、指形机、视网膜机、脸面机和虹彩机）
3.2.3对讲自动化系统
1.对讲系统功能
（1）可实现住户、访客语言/图像传输。
（2）通过室内分机可以遥控开启防盗门电锁。
（3）门口主机可以利用密码、钥匙或感应卡等开启防盗门。
（4）高层住宅在火灾报警情况下可以自动开启楼梯门锁。
（5）高层住宅具有群呼功能，一旦灾情发生，可向所有住户发出报警信号。
2.对讲系统组成和分类
一般由管理主机、单元主机、住户对讲机和防盗门电锁组成。
按照系统设置分为普通对讲系统、可视对讲系统
按照系统的规模单户型、单元型、小区联网型
3.可视对讲系统结构图
可视对讲系统结构图如图3-4所示。
图3-4
（1）可视对讲系统结构图
图3-4
（2）可视对讲系统
3.2.4闭路电视自动化系统
1.闭路电视自动化系统功能
（1）对小区主要出入口、主干道、周界围墙、停车场出入口以及其他重要区域进行监控。
（2）监控中心监视系统应采用多媒体视像显示技术，由计算机控制、管理。
（3）系统可与周界安防报警系统联动进行图像跟踪及记录。
（4）视频失落及设备故障报警。
（5）图像自动/手动切换、云台及镜头的遥控。
2.闭路电视监控系统特点
（1）它是一种集中型系统，不同于扩散型的广播电视，一般作监测、监控、管理使用。
（2）信息来源于多台摄像机，要求多路信号同时传输，同时显示。
（3）传输的距离相对较短，一般在几十米到几千米的有限范围内。
（4）一般采用闭路传输，极少采用开路传输方式。
一千米以内可用电缆传输，一千米以上最好用光缆传输。
（5）除向接受端传输视频信号外，还要向摄像机传送控制信号和电源，因此，是一种双向多路传输系统。
3.闭路电视监控组成
（1）摄像部分
摄像机安装在需要监视的地点，配有云台调整观察角度，配有调焦装置可调整观察的距离及清晰度，配有防护罩以防损坏。
（2）传输部分
将摄制的图像信号传输给监控中心显示、记录。
（3）控制部分
将传送来的信号处理之后进行显示和记录。
（4）显示和记录部分
显示和记录拍摄到的画面。
4.闭路电视监控系统结构图
闭路电视监控系统结构图如图3-5所示。
图3-5闭路电视监控系统结构图
3.2.5周边安防自动化系统
1.周边安防系统功能
（1）对小区周边围墙区域进行监控。
（2）探测任何试图非法翻越围墙或栅栏进入小区的行为以及入侵位置。
（3）向小区物业管理中心报警，并启动联动设备。
2.周边安防系统组成
周边安防系统一般由探测器、报警控制器、联动控制器、模拟显示屏及探照器组成。
如图3-6所示。
图3-6周边安防系统结构图
3.周边安防系统未来的发展
首要的是防止误报、漏报，因此系统应采样模糊控制原理技术，有效避免由于树叶、杂物、小鸟、暴风雪等原因对探测器的影响；其次就是要提高周边安防系统的精确度；第三就是周边安防系统一定要人性化。
3.2.6电子巡更自动化系统
1.电子巡更系统功能
（1）设定合理巡更点、巡更班次、时间间隔、线路走向、有效管理巡更员巡视活动。
（2）巡更员按规定的巡更点进行巡视，便可记录巡更员到达时间、地点及相关信息，并将有效信息保存在中心数据库中。
（3） 将数据库中的数据进行统计、生成报表，以供查询、打印，并对失盗失职进行分析处理。
2.电子巡更系统组成
（1）非在线式巡更系统
非在线式巡更系统主要由巡更机（采集器）、通讯器（数据传送器）及巡更按钮组成，如图3-7所示。
图3-7非在线式电子巡更系统示意图
系统组成及工作原理简单，工作时，巡更员携带采集器，按预先排好的巡更班次、时间间隔、线路走向到各巡更点巡视，读取巡更按钮的有关信息。
返回管理中心后将巡更机采集到的数据通过数据传送器将采集器的信息传输到管理主机内，进行整理分析。
（2）在线式巡更系统
在线式巡更系统是将数据识读器安装在小区重要部位，再用总线连接到控制中心的管理主机上。
在线巡更系统一般是巡更员携带巡更牌，按预先排好的巡更班次、时间间隔、线路走向到各巡更点巡视；巡更点读取有关信息，实时上传至管理中心，供分析、处理；实现了实时管理保安巡逻人员的巡视情况、增加了保安防范措施。
为了既能实现巡更功能又节省造价，目前，在智能住宅小区的设计中，把巡更系统设计到门禁系统中去，利用现有门禁系统的现场控制器的多余的输入点来实现在线式巡更，在线式电子巡更系统示意图如图3-8所示。
图3-8在线式电子巡更系统示意图
3.3物业管理自动化系统
物业管理自动化系统主要包括抄表自动化系统、公共信息自动化系统、物业管理自动化系统和智能卡一卡通系统。
3.3.1抄表自动化系统
1.抄表自动化系统的主要功能
（1）水、电、气等表采用电子计量，必须计量准确，管理可靠。
（2）水、电、气等表具有远程自动抄收的各种数据，应可随时查询、统计，打印整个小区各表读数并计费。
（3）远程抄收系统中心可以实时监测系统运行状态，并进行故障报告。
2.抄表自动化系统的组成
（1）信号采集系统
完成表计数字脉冲信号的采集工作，并通过媒体（介质）传输至数据集中存储系统中。
（2）数据集中存储系统
通过数据的双向通讯，接收并保存由采集器采集的实时数据，同时对数据进行必要的分析、累加和计算等。
（3）数据通讯传输系统
由安装在供电所（公司）、自来水公司、煤气（天然气）公司营业所内的总控管理系统通过Internet（LAN）网络等通讯技术和物业中心的管理主机相联接，对采集到的数据自动进行处理、存储和汇总统计。
抄表自动化系统结构图如图3-9所示。
图3-9抄表自动化系统结构图
3.抄表自动化系统的种类
（1）远传有线联网自动化抄表系统
建立在局域网基础上的自动化抄表系统。
（2）无线远传自动化抄表系统
运用无线电作为传输介质将采集器中的数据传输至集中器。
（3）电力载波方式
利用现有电力线作为数据通道，集中器通过电力载波和数据采集器通讯、访问表计数据以及对用户表具进行控制。
3.3.2公共信息自动化系统
公共信息自动化系统包括了公共广播系统和电子公告系统。
1.公共广播系统
（1）公共广播系统的功能
1）由软件程序控制，可根据需求，分区播放不同的音响内容或背景音乐。
2）有广播、背景音乐及扬声器线路检测功能。
3）当发生紧急事故（如火灾时），可根据程序指令自动切换到紧急广播工作状态。
4）提供任何事件的报警联动广播。
5）手动切换的实时广播。
（2）公共广播系统组成
1）节目源设备
2）信号的放大和处理设备（调音台和前置放大器；功率放大器）
3）传输线路
4）扬声器系统
2.电子公告系统
（1）电子公告系统的功能
电子公告系统，也称为小区消息显示系统，是物业管理的有效辅助工具。
通过多媒体计算机全天候发布与小区业主密切相关的各种公共信息，如天气预报、通知、布告、活动安排等，让小区的业主们通过电子公告屏上的信息，可随时了解到小区的物业管理和新闻内容等。
（2）电子公告系统的组成
小区电子公告系统一般由管理主机、控制器和显示屏组成。
管理主机一般设在管理中心室内，控制器通过通信线与显示屏相连，显示屏设在小区入口处较明显的位置。
显示屏有液晶显示屏（LCD）、发光二极管显示屏（LED）和电视墙等，目前普遍使用的是LED显示屏。
3.3.3物业管理自动化系统
小区物业计算机管理系统的硬件部分由计算机网络及其他辅助设备构成，软件部分是集成小区居民、物业管理人员和服务人员三者之间关系的纽带，对物业管理中的房地产、住户、服务、公共设施、工程档案、各项费用及维修信息资料进行数据采集、加工处理、存储、计算等操作，反映出物业管理的各种运行状态。
物业软件应以网络技术为基础，面向用户，实现信息高度共享，方便物业管理公司和住户的信息沟通。
1.物业管理系统的功能
（1）以房屋为主体的房产管理。
（2）住户信息管理。
（3）对公共设施的管理。
（4）住宅小区安防管理。
（5）收费管理等。
2.物业管理系统的组成
第一级是中央计算机系统，由若干台中央计算机通过星型拓扑结构的以太网连接组成，分为工作站、操作站。
第二级是单元级控制站，由若干台单元控制器通过小区总线连接而成。
第三级是家庭级控制站，由若干台家庭控制分站（住户采集器或公共设施监控器）通过局部总线连接而成，与其上一级的单元控制器进行数据交换。
第四级是末端监控设备，是系统末端最基本的检测、受控点。
物业管理系统的组成有硬件和软件构成。
硬件结构图如图3-10所示。
图3-10物业管理系统硬件结构图
软件结构图如图3-11所示。
图3-11物业管理系统软件功能图
3.3.4智能卡一卡通系统
智能小区“一卡通”是以IC卡技术为核心，以计算机和通信技术为手段，将小区内的各项设施连接成为一个有机的整体，用户通过一张IC卡便可完成通常的资金结算和某些控制操作，如用IC卡开启房门、支付电费等，而不必像以往那样携带很多钥匙开门，去各个对应部门交费等繁杂的操作。
1.一卡通系统的功能
（1）制卡、发卡以及所有智能卡的制作、发放、挂失、注销等。
（2）系统设备功能设置，对读卡器、读卡控制模块功能及权限的设置。
（3）门禁监控管理，对住宅小区内的重要出入口或某些地段实时监控，随时设置开、关，可随时查询和统计出入信息档案。
（4）水电气三表数据远传及收费管理。
（5）保安巡更点巡检和信息管理。
（6）物业人员考勤和工资管理等。
2.一卡通系统的组成
（1）智能卡（非接触式IC卡）。
（2）读写终端（智能终端设备，读卡器或读写控制器）。
（3）计算机（智能管理系统）
（4）网络
一是基于RS-422/485或先进的LonWork控制网络，另外一种就是基于TCP/IP网络的系统结构。
其系统构成如图3-12所示。
图3-12智能卡一卡通系统图
本章总结：
随着人们生活水平的不断提高，人们追求一个安全、舒适、便利的居住环境，对住宅及住宅小区的建设提出了更高的要求。
信息技术、计算机技术、自动化技术及Internet技术等领域的产品应用于住宅及住宅小区，已成为新型住宅和小区建设的一个发展趋势。
本章以住宅小区的安全防范系统和物业管理系统为核心，从功能和组成两个方面详细地介绍了家庭安防系统、门禁系统、对讲系统、闭路电视监控系统、周边安防系统、电子巡更系统、物业管理系统、抄表自动化系统、公共信息系统、物业管理系统和智能一卡通系统。
第4章用以太网络构成的智能小区系统
小区智能化主要体目前家庭交互信息宽带化、安防自动化和物业管理智能化等方面。
计算机网络作为智能化系统的建设重点，必须要宽带化。
在宽带网络的基础平台上，能构筑多种应用系统，例如Internet接入、物业管理、社区服务等。
在考虑智能小区计算机网络接入Internet的方案及小区内网络传输介质的方案时，必须慎重考虑技术标准的发展及能利用的资源等因素。
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