智能化小區可視對講系統中控制網(wǎng)絡(luò )設計

　　隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，小區可視對講系統集成度越來(lái)高，首先實(shí)現了多門(mén)口機多管理機系統，接著(zhù)集成了安防報警、小區服務(wù)及信息發(fā)布等功能。對講系統的數字化、網(wǎng)絡(luò )化、信息化、智能化是樓宇監控今后發(fā)展的方向，而對小區可視對講系統底層網(wǎng)絡(luò )的研究和實(shí)現是進(jìn)一步提高小區智能化系統各項性能的關(guān)鍵。

　　小區可視對講系統中的控制網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)技術(shù)

　　小區可視對講系統在向綜合安全防范系統發(fā)展，功能包括訪(fǎng)客可視對講、住宅門(mén)窗安防、緊急呼叫、異常自動(dòng)報警、出入口管理和信息服務(wù)等，要實(shí)現這些功能關(guān)鍵是控制網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)特性。目前可視對講中控制網(wǎng)絡(luò )常用的總線(xiàn)有Lonworks總線(xiàn)、CAN(ControllerAreaNetwork)總線(xiàn)及RS-485總線(xiàn)[1,2,3>等。

　　Lonworks總線(xiàn)成本比較昂貴，雖然兼容TCP/IP協(xié)議，但是并不能取代上層局域網(wǎng)直接掛接到INTERNET上。另外，它的仲裁方式?jīng)Q定了它會(huì )因數據的無(wú)限重發(fā)而導致網(wǎng)絡(luò )的癱瘓，這使Lonworks與CAN相比優(yōu)勢并不明顯。

　　RS-485總線(xiàn)，是指一種標準異步串行通信接口。RS-485串行總線(xiàn)接口具有很強的抗共模干擾能力，允許一對雙絞線(xiàn)上的一個(gè)發(fā)送器驅動(dòng)多個(gè)負載設備。RS-485總線(xiàn)沒(méi)有硬件通訊協(xié)議，其通訊協(xié)議完全依賴(lài)軟件支持，其數據的丟失率正比于總線(xiàn)數據的流量，其網(wǎng)絡(luò )不適合長(cháng)期處于連續或長(cháng)字串的收發(fā)狀態(tài)。但由于其在長(cháng)線(xiàn)傳輸的抗干擾能力以及傳輸速率方面的優(yōu)勢，485總線(xiàn)能滿(mǎn)足在單幢多層住宅中構建智能網(wǎng)絡(luò )單元內的數據傳輸要求。

　　CAN總線(xiàn)，又稱(chēng)控制器局域網(wǎng)，是Bosch公司推出的一種多主機局部網(wǎng)。由于其卓越的性能，極高的可靠性，獨特靈活的設計和低廉的價(jià)格，現已廣泛應用于工業(yè)現場(chǎng)控制、智能大廈、環(huán)境監控等眾多領(lǐng)域[4,5>。CAN協(xié)議是建立在國際標準組織的開(kāi)放系統互連參考模型基礎上的，主要工作在數據鏈路層和物理層[6>，用戶(hù)可在其基礎上開(kāi)發(fā)適合系統實(shí)際需要的應用層通信協(xié)議。CAN總線(xiàn)在數據通訊方面具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，不會(huì )因數據傳輸而導致網(wǎng)絡(luò )癱瘓，其采用短幀結構，數據出錯率極低。

　　CAN＋RS458控制網(wǎng)絡(luò )的提出

　　本文設計的小區可視對講系統底層網(wǎng)絡(luò )模型，采用了“CAN+RS485”總線(xiàn)的分層結構?？紤]到可視對講底層網(wǎng)絡(luò )的主干通道要求傳輸較大數據量的信息，而CAN總線(xiàn)在有較大數據容量系統網(wǎng)絡(luò )方面的應用有較強的處理能力和優(yōu)勢，所以CAN總線(xiàn)是構成小區智能化系統底層網(wǎng)絡(luò )的較好解決方案之一。

　　但就智能小區而言，由于其節點(diǎn)相對分散而數量巨大(一般有數百到數千個(gè)不等)，且單層CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)容限為110個(gè)(在不加接續器的情況下)，所以為了不使底層網(wǎng)絡(luò )過(guò)于復雜和降低成本，將底層網(wǎng)絡(luò )分成兩層：上層為CAN網(wǎng)絡(luò )層，下層為RS-485網(wǎng)絡(luò )層。這樣，既達到了節點(diǎn)數和節點(diǎn)的靈活性方面的要求，避免了單獨由CAN總線(xiàn)構建的底層網(wǎng)絡(luò )的層次關(guān)系過(guò)于復雜，又利用了多主CAN網(wǎng)絡(luò )性能方面的優(yōu)勢，彌補了單獨的CAN底層網(wǎng)絡(luò )及RS-485網(wǎng)絡(luò )各自的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮了兩者自身的性能優(yōu)勢。

　　CAN＋RS458控制網(wǎng)絡(luò )的改進(jìn)

　　對于CAN+RS458控制網(wǎng)絡(luò )，由于CAN有硬件通信協(xié)議，其通信性能和效率基本已經(jīng)穩定，而RS-485的通信協(xié)議只能依靠軟件支持，同時(shí)RS-485的網(wǎng)絡(luò )控制能力不強，因此CAN+RS458控制網(wǎng)絡(luò )的整體性能與RS-485網(wǎng)絡(luò )性能的開(kāi)發(fā)和利用有密切關(guān)系。

　　對于RS-485多機通信模式，一般采用的是主從式多機通信本設計的改進(jìn)之處在于采用另一種多機通信方式——對等式多機通信。

　　對等式多機通信與主從式多機通信的區別是主機不是固定在某一單機上，而是所有RS-485總線(xiàn)上的單機都可能成為主機，但是一次不可以有一個(gè)以上的主機同時(shí)存在。在這些單機中，只要有某一個(gè)成為主機，則其它單機就成為此總線(xiàn)上的從機。當前主機完成工作后，自動(dòng)退出主機模式，作為普通單機。當單機需要作為主機時(shí)若此時(shí)總線(xiàn)上沒(méi)有主機，則可以成為主機;若此時(shí)總線(xiàn)上有主機則需要等待當前主機完成工作后，才可能成為主機。

　　對等式多機通信雖然可以適應靈活多變的住戶(hù)節點(diǎn)控制和通信,但是由于其控制原理是：當485通信鏈路中有一個(gè)節點(diǎn)取得發(fā)送資格后，其它各節點(diǎn)都要等待足夠的時(shí)間長(cháng)度，以此來(lái)避免多個(gè)節點(diǎn)同時(shí)爭奪發(fā)送資格，引起發(fā)送數據的混亂和系統工作的無(wú)序，因而對于等待時(shí)間的控制非常重要。等待延時(shí)控制方式一般有兩種：固定時(shí)間延時(shí)和動(dòng)態(tài)延時(shí)。

　　對于固定時(shí)間延時(shí)是指當檢測到當前網(wǎng)絡(luò )有節點(diǎn)間的通信，其它節點(diǎn)都固定延時(shí)相同時(shí)間，延時(shí)時(shí)間到后各個(gè)節點(diǎn)再爭取通信權。而動(dòng)態(tài)延時(shí)是指當某個(gè)節點(diǎn)取得通信權時(shí)，發(fā)送一個(gè)網(wǎng)絡(luò )廣播通知其他節點(diǎn)等待，當通信完畢時(shí)再發(fā)送一個(gè)網(wǎng)絡(luò )廣播通知網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)通信結束，其它節點(diǎn)可以爭取通信權。

　　固定時(shí)間延時(shí)對于延時(shí)時(shí)間的控制不能做到準確，它根據信息長(cháng)短不同;而在延時(shí)時(shí)間控制方面，只能粗略的劃分為長(cháng)信息延時(shí)和短信息延時(shí)。時(shí)間的粗陋估計對于網(wǎng)絡(luò )利用率是很大浪費，使系統資源浪費和網(wǎng)絡(luò )效率降低。對于動(dòng)態(tài)延時(shí)，采用節點(diǎn)動(dòng)態(tài)時(shí)間控制，達到了只要網(wǎng)絡(luò )空閑，則任意節點(diǎn)可以即時(shí)進(jìn)行通信，所以網(wǎng)絡(luò )利用率高，但在網(wǎng)絡(luò )控制方面比固定延時(shí)要復雜一些。