基于以太網(wǎng)技術(shù)的住宅小區(qū)智能系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟,TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用日益廣泛.憑借其在快速性、開放性和兼容性諸方面的優(yōu)勢,以太網(wǎng)在現(xiàn)場控制及其他相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用有著其他通用總線無與倫比的優(yōu)勢.該論文以住宅小區(qū)安防系統(tǒng)為應(yīng)用背景,并針對不同的用戶對象,實(shí)現(xiàn)了兩種基于不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的安防系統(tǒng):基于RS485/Ethernet網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的安防系統(tǒng)(以下稱"低端安防系統(tǒng)")和基于以太網(wǎng)技術(shù)的安防系統(tǒng)(以下稱"中高端安防系統(tǒng)").低端安防系統(tǒng)在邏輯上由用戶層、大樓層

2、和小區(qū)層三個(gè)層次構(gòu)成,三個(gè)層次分別對應(yīng)著用戶終端機(jī)、大樓集中器和中央監(jiān)控主機(jī)三種不同的硬件設(shè)備.用戶層與大樓層通過RS485網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連形成局部RS485網(wǎng)絡(luò)、大樓層與小區(qū)層通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互連共同接入小區(qū)局域網(wǎng).中高端系統(tǒng)物理上由用戶機(jī)、門口機(jī)、管理機(jī)和中央監(jiān)控主機(jī)共同構(gòu)成,四者均通過以太網(wǎng)接口接入到小區(qū)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互間的直接通信.中高端安防系統(tǒng)除具備低端系統(tǒng)所具有的基本安全防范功能外、還支持小區(qū)范圍內(nèi)語音通話功能.在基于RS485/E

3、thernet網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的安防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中,文章介紹了家庭終端機(jī)、大樓集中器的硬件構(gòu)成和軟件實(shí)現(xiàn).在硬件方面,采用雙定時(shí)器配合在單片機(jī)外部中斷口分別產(chǎn)生發(fā)送和接收波特率、模擬出異步串行通信口,解決了控制主機(jī)串口資源不夠的難題.為避免警情被解除前家庭終端機(jī)向監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)重復(fù)無節(jié)制的發(fā)送報(bào)警信息而導(dǎo)致不必要的網(wǎng)絡(luò)重載,在報(bào)警信號的處理中使用了組合邏輯運(yùn)算的方法實(shí)現(xiàn)家庭控制主機(jī)對警情判斷、重復(fù)報(bào)警信號甄別和剔除,以保證警情發(fā)生后相應(yīng)的報(bào)警信息僅作一次

4、可靠的上傳.為了便于RS485網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與管理,在大樓集中器中實(shí)現(xiàn)了用戶管理和網(wǎng)絡(luò)診斷模塊,借助于該模塊,大樓集中器可自動(dòng)識別新添加進(jìn)RS485網(wǎng)絡(luò)的用戶終端機(jī)并予以注冊、自動(dòng)鑒別出發(fā)生通信故障的用戶終端機(jī)并將其從RS485網(wǎng)絡(luò)中"軟剔除",待故障排除后自動(dòng)恢復(fù)對該終端機(jī)的通信.為防止在通信流量較大而處理器重載的情況下,系統(tǒng)來不及處理接收緩沖中數(shù)據(jù)而導(dǎo)致后一幀數(shù)據(jù)對前一幀數(shù)據(jù)不合理的覆蓋,文章特地引入了環(huán)形緩沖區(qū)、采用兩級緩沖的方法以避

5、免該情況的發(fā)生.針對于以太網(wǎng)模塊中網(wǎng)絡(luò)處理器不支持IP地址及子網(wǎng)掩碼等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)動(dòng)態(tài)配置的缺陷,采用動(dòng)態(tài)存儲網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)、修改參數(shù)后同步更新預(yù)分配網(wǎng)絡(luò)配置存儲區(qū)而后重啟系統(tǒng)的辦法解決了這一缺陷.文章對網(wǎng)絡(luò)處理器中應(yīng)用程序在線升級功能的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)作了重點(diǎn)介紹.在人機(jī)交互方面,通過環(huán)形隊(duì)列的使用實(shí)現(xiàn)了輸出菜單的自動(dòng)滾屏和指示當(dāng)前輸入位置閃變光標(biāo)的自動(dòng)翻轉(zhuǎn),此外對所輸入的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定了自檢驗(yàn)規(guī)則以保證輸入?yún)?shù)的合理性,這一系列的人機(jī)交互措施的

6、采用對簡單硬件環(huán)境下友好人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)有著很好的借鑒意義.基于以太網(wǎng)技術(shù)的安防系統(tǒng)是一套完整的以太網(wǎng)解決方案,系統(tǒng)中的每一臺設(shè)備機(jī)均通過以太網(wǎng)接口直接接入到小區(qū)局域網(wǎng),憑借其以太網(wǎng)直接接入的優(yōu)勢,在以太網(wǎng)安防系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了以安防為基本功能的、包含全雙工語音通話、公共信息服務(wù)等功能在內(nèi)的擴(kuò)展業(yè)務(wù).對原始的語音信號通過采樣、濾波、A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行必要的壓縮,將語音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊纛l流,語音模塊對所接收到的音頻流通過類似相反的處理過程

7、將對方的語音信息予以還原.為提高串行E2PROM訪問速度及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)速度,采用一種ID-IP映射表的分級存儲管理的方法以實(shí)現(xiàn)了電話號碼與IP地址間的快速映射與轉(zhuǎn)換,并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了ID-IP映射表分級搜索的網(wǎng)絡(luò)服務(wù).為便于語音鏈路的管理與維護(hù),在每個(gè)鏈路建立之初特地為其實(shí)現(xiàn)一個(gè)鏈路維護(hù)實(shí)例,在該語音鏈路的整個(gè)生命周期內(nèi)可通過該實(shí)例依據(jù)當(dāng)前通話狀態(tài)(空閑、呼叫、被呼叫和通話)對語音鏈路的具體事務(wù)進(jìn)行妥善處理.為提高安防系統(tǒng)的健壯性,在