统.现场总线技术的发展和应用决定了其将成为今后工业控制中最底层网络的关键技术. CAN现场总线技术同其它较高级的网络一样,在其设计、应用和运行过程中,有其网络性能 问题.这时,CAN现场总线的性能评价就显得十分重要,需要设计一个仿真软件,来模拟构 造一个现场总线网络,分析其动态性能,综合考虑各项性能指标,优化网络性能,为设计出合 理的现场总线网络提供依据.由于数学分析方法的精确和可解的数学模型仅对极少数简单 实际系统存在,而较多地受到假设条件限制,扩展到实际网络则相当困难,因此程序模拟即 仿真方法是工程应用的重点,对通信协议和应用都有重要的指导意义.由于性能研究对网络 组建和改进的特殊重要地位,渗透到现场通信领域是必然趋势,并必将与开放现场通信协议 的确立同步发展.
目前,对现场总线性能评价研究尚处于萌芽状态,这类文献很少发表.文献[5]确定了传
输失败概率、系统平均传输时延、网络吞吐量等性能指标,分析了这些性能指标随网络节点 数变化而变化的趋势,但它对CAN现场总线模拟有一定的局限性.该文献模拟的总节点数 到16个,但实际上CAN网络的总节点数可以达到110个.该文献所模拟的数据信息帧 长度是固定的,但在实际的网络运行过程中,CAN网络的数据信息帧长度是随机的.在本文 中,对于CAN网络,模拟的总节点数可以从0达到110个,模拟的数据信息帧长度是随机 的,更符合实际运行情况. 1 CAN协议[4]
1.1 CAN协议的层次模型
根据ISO11898(1993)标准,CAN分为两个层次模型:物理层(Physical Layer)和数据
链路层(Data Link Layer).物理层定义了信号电平、位表达方式、传输媒体等等.数据链路 层又分为媒体访问控制层(MAC)和逻辑链路控制层(LLC).MAC层有帧组织、总线仲裁、 检错、错误报告、错误处理等功能.MAC将接收到的信息发送给LLC层并接收来自LLC层 的信息.LLC为应用层提供了接口. 1.2 CAN信息帧格式
CAN定义四种类型的协议帧:数据帧,用于传输数据;远地帧,用于请求数据;错误帧, 用于指示检测到的错误状态;过载帧,用于后续帧的延时. MAC数据帧规范如表1. 表1 MAC数据帧格式
起始位仲裁域控制域数据域CRC域应答域结束位 SOF ID RTR RB1 RB0 DLC 8×nbit 16 bit 2 bit 7 bit
·起始位(SOF):标志数据帧的开始,由一个主控位构成.
·仲裁域:由11位标识符(ID)和远程发送请求位(RTR)组成,其中最高七位不能全是
隐性位.ID决定了信息帧的优先权.ID的数值越小,则优先权越高.对数据帧,RTR为“0”. 对远地帧,RTR为“1”.这决定了数据帧的优先权总是比远地帧的优先权高.
·控制域:RB1和RB0为保留位,用于以后数据帧的扩展.这两位为主控电平.DLC为 数据域长度代码,为0~8.
·数据域:允许传输的数据字节长度为0~8,其长度由DLC决定. ·CRC域:它采用15位CRC,其生成多项式为 X15+X14+X10+X8+X7+X4+X3+ 1
·CRC最后一位为CRC分界符,它为隐性电平.
·应答域:包括应答位和应答分界符.发送站发出的这两位均为隐性电平.而正确地接 收到有效报文的接收站,在应答位期间应传送主控电平给发送站.应答分界符为隐性电平.
·结束位:由七位隐性电平组成. 2 性能分析
2.1 性能指标的确定
在CAN网络性能分析中,确定了以下几项性能指标,这些性能指标描述了CAN网络 态性能.
网络吞吐量:单位时间内通过总线上某一点的成功发送的比特的平均数(bit/s).这里 采用归一化吞吐量(Throughput),即网络吞吐量与信道传输速率的比.
网络负载:单位时间里可供发送的比特平均数.分为分析负载和统计负载.分析负载考
虑网络上网络新到达的信息而不包括重发信息.在信息都得以成功发送时,分析负载等于网 络吞吐量.统计负载包括网络上所有重发信息数.
平均传输时延:单位字节或比特的信息(含重发信息)的平均滞留时间.考虑到信息帧的长短不一,这里采用单位比特的情形.
以上这些性能指标都是在统计意义上确定的. 2.2 CAN网络信息成功发送周期时序分析
图1为在其它站处于等待状态时,一次成功发送周期的时序图.其成功发送周期为: 成功发送周期=最大传输时延+传输时间
由于CAN网络的信息传递是基于ID优先权(Priority)的竞争机制仲裁.当t时刻发生在A节点仲裁域结束之前,即有不少于两个站同时发送时,需根据优先权的比较结果,决定发送站的成功发送周期时序.这里的“同时”可定义为(如图1):“当节点A发送信息时,另一节点B在t时刻发送信息,若t时刻发生在A节点仲裁域结束之前,则称A节点和B节点为同时发送信息.”在仲裁域结束之后,信息的成功发送周期由优先权的比较结果决定.此时,优先权高的占据总线,信息得以成功发送,优先权低的发送失败,等待下一次发送.此时若Priority(A)>Priority (B),成功发送周期不变.若Priority(A) ·由所有节点产生的信息具有同样的统计特性. ·所有节点产生的信息都为数据帧. ·数据帧长度的分布形式为平均分布(这对用于最底层的工业控制网络是合理的). ·由一个节点发送的相邻的数据帧间隔为任意长(协议规定),分布形式为指数分布. 图2给出了计算机模拟得到的CAN网络性能指标变化趋势.可以看出,随着网络总节 点数的增加,网络的平均传输时延与总节点数成正比,但在总节点数较少时,平均传输时延 变化的趋势(斜率)较小.另外,因假设发送信息帧间隔很短,随着节点数的增加,等待发送的 信息过多,信息的发送太快,因而模拟出的网络负载的变化情况,在总节点数还较少时,分析 负载就趋于饱和,统计负载也显得过重.由于实际CAN网络的信息错误率极低(<10-13), 一般可以认为网络吞吐量等于分析负载. 图2 CAN网络性能指标变化趋势图 4 结束语 经过对CAN网络的性能分析进行仿真,可以看出,随总节点数增加,CAN网络性能呈 下降的趋势.目前,仿真软件仅考虑CAN网络影响其动态性能的最主要因素.今后研究还 要考虑网络性能随信息传输速率、传输距离的变化趋势,考虑网络性能传输失败的可能性, 以及考虑在给定帧间间隔的条件下,网络性能的变化趋势,以使CAN网络负载的模拟更符 合实际,具有更大的实际指导意义. 参 考 文 献 1 金家峰.一种崭新的现场测控网络CAN.微计算机信息,1995,5(11)∶28-35 2 涂时亮.一种新型单片微机局部网——CAN.微计算机信息,1995,4(11)∶6-14 3 涂农.面向集散系统的CSMA/CD局域网性能研究.上海大学硕士论文,1995 4 Road Vehicles (Interchange of Digital Information——Controller Area Network (CAN) for High-speed Communication. ISO 11898, 1993 5 Yun Jung A, Nam Sang Woon, Lee Suk. Evaluation of Network Protocol for Automotive Data Communication. 14th IFAC Workshop on Distributed Computer Control Systems DCCS' 97, Seoul, Korea, 1997∶93-98 Performance Evaluation of CAN Fieldbus Xiao Jindong Fei Minrui (School of Automation, Shanghai University) Abstract: On the basis of analyzing CAN(Controller Area Network) Fieldbus communication protocol (ISO11898), probability and statistics theory, stochastic process theory, computer technology and simulation theory are employed in this software, CAN network with program is simulated and the running model is es- tablished. Considering the transmission of different number of nodes sometime, the chronology of CAN message' s successful transmission cycle is analyzed and the realistic basis for the simulation to CAN network is presented in this paper. Finally, The changing trends of network performances such as message' s trans- mitting delay time, network throughput and network load due to the change of number of node are acquired. Key words: fieldbus; CAN(Controller Area Network); performance evaluation; performance criterion; contention-based arbitration 安全防范系统以维护社会公共安全和预防灾害事故为目的,其涵义涉及生产和社会公共 全两方面。防范手段主要有探测报警、电视监控、通讯、出入口与周边控制、安全隔离、防火防爆等。系统工作原理概括为:针对危险源进行隔离;针对不安全行为和不安全状况进行监控报警。随着安全专业化水平的逐步提高,以技术防范为核心,组成技术防范、人工防范和物理防范三者结合的综合防范体系,势必更有效地打击社会犯罪,预防和控制生产灾害。 1 安全防范系统的基本组成 安全防范涵盖社会和生产的各个领域,常规组成部分为:闭路电视监控、探测报警系统、出入口与周边控制系统。系统组成如图所示。 1.1 闭路电视监控系统 该系统主要包括摄像机、方位主台、视频矩阵主机、长时间录像机、视频分配器、监视器及传输线路或信道等。视频矩阵控制主机作为系统核心其功能为:接收音频视频信号;切换显示器画面;控制主台方位和扫描频度;调节摄像机焦距;控制摄像机;处理报警信号。系统适用于道路交通管理、金融交易场所、枪械库、工厂车间管理、建筑工程监理,水利水电建设、桥梁大坝建造、井下或其它作业场所等等。该系统记录准确,信息真实,人力省、功效高,弥补了人巡管理范围小,监管时间不连续的缺陷。 1.2 探测报警系统 该系统主要包括探测器、报警控制主机、联动设备等。多种探测器分层次的配置和选型是系 统设计的关键所在。通常运用光、声、电磁等物理方法设计探测器,其探测对象和性能因品 种而异。探测器作为报警主机的信号端点,其关键性能指标为灵敏度,灵敏度过低,引起漏报,灵敏度过高,产生误报。报警主机接到报警信号后,进行综合复核:以防区形式显示危险源部分;向区域报警中心发出警报;启动联动或联锁系统。探测器与报警主机之间的信号传输有三种途径:直接线路传输、二总线编码译码方案、无线信道传输。 3 出入口与周边控制系统 该系统的功能本质是隔离,即把不安全状态的人或物的不安全状况与防区隔离,根据安全级别的不同,进行人员分析,分档管理,真正做到“闲人免进”,保障了防区的人员纯洁。为了避免防范盲区,出入口控制系统一般与周边防越系统相结合。系统结构包括出入凭证、控制主机、启闭锁具。出入凭证有磁卡IC卡、键盘密码、身份特征(指纹、掌纹、声音、脸相等)。出入口与周边控制系统适用于银行金融部门,政府办公大楼,重点试验室等场所人员和车辆管理。 2 安防系统的基本结构 2.1 以视频矩阵切换控制主机为核心的基本系统结构 所谓视频矩阵,即在系统任意一台监视器上显示系统任意一台摄像机所摄图像,若系统摄像机和监视器数目分别为M和N,则系统矩阵视频显示办法为M×N矩阵,视频矩阵主机是闭路电视监控乃至整个安全防范系统的结构基础和核心,一般为插卡式机箱、内置电源、CPU板,视频接口、报警接口、联动接口、BNC插座及键盘操作插座等。以视频矩阵为枢纽的视频信号传输方式有:双绞线传输、电话线传输、同轴电缆传输、无线微波传输、光纤传输等。 该结构的技术趋势有三个方面:①视频与音频交叉切换;②主机无线遥控;③主机功能菜单更趋丰富。 2.2 以微机为核心的网络安全管理中心 网络化是信息时代的总趋势,对安全防范而言,可以形成区域性的监控系统和综合性安全管理的能力。安全防范对于层次结构和实时响应的要求,必须依赖于网络功能方能得以实现。换言之,某一防区出现警情,除了启动该防区的联动设备外,还需公安、消防、急救、工程抢险等单位实时响应,才能控制灾情和危害,而实现这一方案的基础是安全网络。 3 安全防范系统的评价标准 安全防范系统的评价标准以系统安全水平为依据包括: 3.1 确立安全目标 (1)界定防区,并分析,包括监视区、防护区、禁区、实体屏障等。 (2)监视视野无重叠、无盲区,监控时间连续无间断,录像记录准确完备; (3)警信准确,探测器封锁严密,控制主机报警实时,联动快捷。 (4)对不安全人严格防离,对非法侵入行为和不安全状况实时报警,无漏报,少误报。 3.2 系统设计方案优化 以系统的造价、系统功能的配置、系统的抗干扰抗破坏能力以及综合布线等因素为约束条件进行动态规划。 3.3 评价系统的性能指标 (1)系统的可靠性和先进性,以系统的可靠运行为前提,实现技术与设计方案的主流化; (2)系统的冗余度,如二总线制的编码地址根据工程情况适当增加; (3)可维护性; (4)可扩展性;矩阵控制主机和输入输出模块能否适应多种通讯协议,包括邮电通信网PSTN,综合业务数据网ISDN、无线传输及大型计算机网络。 (5)用户界面与可操作性。 4 安全防范工程的执行标准 4.1 工程分析 根据我国的公共安全行业标准以风险使其在生产经营决策中,将安全与生产同时设计、同时布置、同时施工,并使企业形成自身的安全管理运行机制。在安全管理实践中,要大力倡导企业安全生产管理相应的理念,使人人明白安全生产的价值,将安全生产管理上升到文化的角度,逐步建立起企业的安全文化。 (4)加快企业的安全立法。近几年国家出台了一些安全生产法律法规,石油勘探企业也依据自身的特点制订了相应的安全生产管理办法及规章制度,这对石油勘探行业安全工作的发展起到了积极的推动作用,使安全生产工作在一定程度上做到了有法可依。但仍不能满足安全工作发展的需要,仍然需要进一步加快安全立法及规章制度建设,尤其是进一步完善各类工程作业标准及安全、健康、环保体系标准(SHE),尽快使安全工作做到真正有法可依,以适应石油勘探企业改制的需要。 (5)加大安全监督的力度。上级主管部门应进一步加大监督力度,把触角伸向基层,对事故单位、责任人要敢于曝光,要严格按规定进行处罚,要加大行业内企业间的舆论监督力度,激发员工的安全意识,积极揭发不安全的行为。企业内部要充分发挥工会组织的监督作用。 (6)重视科技,充分发挥科技人员的作用。科技是第一生产力,要充分发挥科技人员在安全工作中的作用,要以上级主管部门为龙头,成立必要的企业安全生产管理科研组织,比如石油勘探企业安全科学技术学会,各地区局或分公司设立相应的分会等,对企业安全生产进行分析、研究,以形成企业的安全管理模式,增强安全管理的科学性、预见性。等级或工程投资额来划分。工程额大于100万元的为一级工程,100万至30万元之间的为二级工程,30万元以下的为三级工程,承接单位根据其营运资格承揽相应级别的工程。 4.2 安全防范工程工序 (1)工程立项:一级工程由承接单位出示可行性研究报告,二、三级工程由承接单位出示设计任务书: (2)工程招标与资格验收,承接单位必须具备行业管理部门颁发的许可证,并通过资格验收。 (3)订立合同(明确双方责任和义务、工程进度、工程费用与付款方式、验收、维修、违约责任等事项)〉 (4)工程设计与施工 (5)竣工和系统调试 (6)工程验收(技术验收、施工验收、资料验收、结论)。 5 小结 安全防范的体系为动态体系,防范系统的基本组成和结构随着技术发展不断推陈出新;单一防范小系统逐步向复合型网络系统过渡;防范对象由破坏性的人到人的不安全行为和环境的不安全状况;防范范围日渐从社会公共安全向工业生产延伸,值得提及的是,这种延伸还相当缓慢和有限,加速这一进程,工业安全水平势必快速提高。 1系统概述 智能住宅小区是集现代科学技术之大成的产物。利用现代建筑技术、现代电脑技术、现代通讯技术和现代控制技术,根据用户的需求,通过对住宅、商业楼宇及办公建筑的结构、设备、服务和管理进行最优化组合,从而为使用者提供舒适、安全、便利的人性化使用环境。通过楼宇设计与现代新技术的结合与应用即构成楼宇的安全防范系统,本文将就属于安全防范系统的门禁一卡通系统作一介绍。 门禁一卡通系统是安全防范系统的一个子系统,门禁管理是指在建筑物内主要管理区的重要 机房、主要设备控制中心、重要办公用房、贵重物品用房(如财务室)、小区主要出入口等重要部位的通道口安装门磁开关、电控锁以及读卡机等控制装置,进行现场身份识别并由中央 控制室监控,门禁系统的作用是只允许合法用户自由进出并记录进出时间,将非法人员隔离在防线外,对小区的智能化管理有着极其重要的意义。为了更好地提高智能住宅小区的运营及安全防范的管理水平,美国汉军RAC-2000门禁管理系统利用先进的技术,采用成熟的RS-485通讯控制技术,为智能住宅小区的管理提供了成熟的门禁及智能卡管理系统解决方案。 2门禁一卡通系统在设计时的参考原则 2.1安全、可靠性 采用集散型控制系统,即将任务分配给系统中每个现场处理器,免除因系统内某个设备的损 坏而影响整个系统的运行。 2.2扩展性及灵活性 系统具有可扩充性,以便将来扩展网络服务范围的需要。系统可在日后加插现场控制器及操 作员终端而不影响本系统操作。 2.3实用性 系统配置强调实用化,技术上应符合先进技术的发展趋势。系统中的一卡通系统足够应付日 后技术的快速发展,现阶段的投资可以得到充分利用及保护。同时注意系统配置的经济效益。 2.4经济性 系统配置应满足性能价格比在各种同类系统和条件下达到最优,并充分考虑系统运行成本,并 使之达到最小化。 2.5开放性 系统配置遵循开放性原则,各系统应提供国际标准的软件、硬件、操作系统和数据库管理系统等诸多方面的接口与工具,使系统具备良好的灵活性、兼容性和可移植性。 3系统设计 系统采用读卡器/开门按钮的方式,在进门处安装读卡器,门内在门的一侧安装出门按钮。进门时,在读卡器前晃动感应卡片,门禁机识别持卡人的身份,判断持卡人的权限是否能在此时间进入此门,如合法,则控制电插锁开启,同时记录存储数据;若不合法,系统拒绝持卡人进入,系统遭遇破坏时报警,合法与不合法的刷卡记录都将存储在管理中心服务器上,以供查询。根据现场分布可配置双门控制器,控制器与控制器之间通过RS-485总线连接,总线与计算机之间的连接通过通讯转换器连接。 4系统功能及产品介绍 RAC-2000系统是HUNDURE公司在2000年发布的工业等级的门禁一卡通系统,已在国内外众多工程广泛使用,技术先进,系统成熟,运行稳定,已得到了用户的赞许。 4.1 PowerWorking门禁系统特点如下 (1)可靠性稳定性:在系统设备选型、软件设计等各个方面都充分考虑了可靠性和稳定性。在 设计方面,要采用容错设计和开发计算结构。硬体的零配件完全选用国际高端产品,保证在复杂的环境中维持高的稳定性。软硬件的结合,使得汉军门禁安防系统的性能非常稳定,系统集成非常方便。 (2)兼容性好:汉军产品不但与以往产品兼容,而且在设计上保证与将来的产品连惯。此外,汉军产品兼容RS485、维庚协议的外围设备。 (3)扩展性好:汉军产品采用模块设计,随着用户规模的扩大,汉军门禁安防系统可相应的扩展,不会给您的企业带来任何烦恼。 (4)一卡通用:汉军门禁安防系统不仅具有门禁的功能,同时,它还提供员工考勤,停车收费,食堂消费,在线巡更、远端控制等系统。可方便用户扩展升级。 (5)图文接口、操作容易:通过技术人员的培训,一般工作人员都能熟练操作该系统。 (6)抗破坏能力强:采用总线结构,局部的损坏不会影响其它部分的正常工作。同时,该系统对温 度、湿度的要求比较低;对电磁波、雷电有较强的抗干扰能力。 4.2安防系统管理软件功能 RAC-2000是一套基于MicroSoft Windows-NT/2000操作系统的安防门禁管理系统,所以有直 观的图形化界面,易于学习且使用简单。它有强大的交互式电子地图功能,用CAD/CAM或其它图形软件所做的地图使你可以直观的设置系统中每个设备。 4.2.1对通道进出权限的管理(基本功能)对通道进出权限的管理主要有以下几个方面: (1)进出通道的权限 组门禁权限,对每个通道设置哪些人可以进出,哪些人不能进出; (2)进出通道的方式就是对可以进出该通道的人进行方式的授权,进出方式通常有密码、读卡(生物识别)、读卡(生物识别)+密码三种方式; (3)进出通道的时段 可提供8组时段供管理人员配置使用,可设定进出权限时间范围。 (4)访客卡的权限 可设定访客卡的启用停用时间权限和限定刷卡次数权限。 (5)记录人员卡号和刷卡资料 本系统可设置合法卡号10000人,离线时可储存10000笔刷卡记录资料(可扩至100000笔)。 4.2.2出入记录容量(基本功能) 系统可储存所有的进出记录、状态记录,可按不同的查询条件查询,配备相应考勤软件可实现 考勤、门禁一卡通。大型记忆体容量功能,离线时可储存1000-5000笔刷卡记录资料;合法卡片数量,最多可定12700张。提供50张来宾卡设定。 4.2.3 Master Card功能 提供Master Card功能,使用者可直接在主机上新增临时权限。 4.2.4紧急开门功能 系统可设定紧急开门群组,遇不同的危险情况发生时,管理人员依不同的群组设定,自动开启不同的门禁管制门锁,以利现场人员尽快疏散。 4.2.5考勤功能 系统提供主机、时段、人员基本资料等一览表供管理人员及时打印资料,以提高管理效率。配合考勤软件刷卡资料可用于员工考勤。 4.2.6门禁互锁功能(特有功能) 4.2.7消防报警(特有功能) 在出现火警时门禁系统可以自动打开所有电子锁,让里面的人随时逃生。 4.3系统构成与主要设备 4.3.1门禁系统设备描述: (1)门禁管制主机(RAC-2000) 负责解读由读卡器所发回的卡片数据之判别,卡片权限合法则开门;不合法将进行不合法卡 片处理程序。 (2)开门按钮 提供使用人员由管制区域内离开时使用,不需再以感应卡确认后开门。 (3)读卡器 使用人员需刷卡开门或是刷卡后按密码开门。 (4)门磁 负责侦测管制区域的门是否在管理人员的设定时间内关妥;若仍处于开门状态,则门禁控制主机将进行门未关妥之处理程序。 (5)紧急压扣 直接切断电锁的电,当系统异常或发生特殊情况时可通过紧急压扣开门,以便人员逃生。 (6)讯号转换模块 连接系统内所有门禁管制主机,采用RS-485或RS-422方式传输,最多可连结32台门禁管制 主机(配合系统效能而做机组数量的调整),并将讯号转换成RS232或TCP/IP讯号,连结门禁管理系统计算机主机内。 4.3.2门禁系统结构原理图 门禁一卡通系统在住宅小区智能化管理中的应用已日益普及。安全性是人们对居住环境的最 基本要求,因此,在小区的设计中对安全防范措施的采用应给予充分重视。门禁一卡通系统仅是安全防范系统中的一个子系统,要建立整个小区的安全防范体系,仅有门禁一卡通系统是不够的,还需结合其它诸如监控、防盗等系统,来实现整个小区的安全、舒适。 谈住宅建筑的安全防范系统 随着经济的发展，人民生活水平的提高，人们的居住条件正在逐步改善，住宅建筑除了应具有的舒适性、便捷性外，安全性也日益成为必不可少的基本要求之一。住宅建筑的安全防范系统，就是为了提高住宅的安全性而设置的一套报警、监控、对讲系统，具备了一定的防火、防盗、防人侵、紧急状态呼叫等功能。不论现在还是将来，住宅建设设置安全防范系统是十分必要的。 1住宅建筑设置安全防范系统的必要性 1.1家庭结构的变化 社会与经济的发展，人们生活方式的改变，家庭结构也随之从传统的、单一的大家庭形式向小家庭、单身家庭、老人家庭、离异家庭等多样化的家庭形式转变，这种转变降低了家庭抵御各种风险的能力。 1.2建筑形式的变化 新建的住宅建筑大多为一家一户单元式的多层或高层住宅，或者为一幢幢独立的别墅，这种建筑形式在客观上不利于邻里之间的交往，疏远了左邻右舍之间的关系，也不利于邻居间的互帮互助。 1.3火灾隐患的增多 由于家用电器的大量使用，家庭装修标准的提高，天然气、液化石油气、管道煤气的普遍使用，使家庭的火灾隐患增多了。 1.4家庭财产的增加 改革开放以来，许多人的收人显著增加，住宅内家庭财产也更加集中，而社会治安的根本改善尚需一个过程。所以住宅建筑如何防偷盗，防人室抢劫仍是人们关心的问题。因此，住宅建筑应当设置安全防范系统，对火灾、偷盗、人室抢劫等做到早发现、早报警，通过社会力量和科技手段来提高家庭抵御各种意外情况的能力。 2目前住宅建筑在安全防范方面的现状 就整体而言，现在普通住宅在安全防范方面的设施和采用的手段以及观念仍比较落后，主要表现在: 2.1住宅防盗措施缺陷 现在一般居民住宅的主要防盗措施仍仅限于防盗窗、防盗门。而未设完善的安全防 范系统。防盗窗、防盗门虽具有一定的防盗作用，但同时也给住户自己带来不便，并且有碍于住宅立面的美观。在灾害发生情况下使逃生更加困难，带来了另一类不安全因素。 2.2小区安全措施不足 住宅小区的安全保卫措施仍主要靠居委会或物业管理部门安排人员在小区内巡视和大门口设岗，虽然监视的范围大，但不能保证监视到户，故容易给犯罪分子有可乘之机。 2.3居民安全意识有待增强 大多数居民对住宅建筑的安全防范系统并不了解，使许多好的安全防范系统的产品束之高阁，随着人们安全意识的增强和各户经济实力的增长，人们会逐步接受这类产品。 2.4安全防范系统急需普及 目前国内一般多在高档住宅小区，外销商品房公寓等处设置安全防范系统，普通住宅少有装设，而在香港，这种安全防范系统已经装设在普通公寓中。因此，居民普通住宅在安全防范方面还有许多值得努力之处。 3几种常用的安全防范系统 安全防范系统有多种类型，比较典型的有如下几种: 3.1手动报警系统 这是一种最简单价格低廉的安全防范系统。它是在各户设手动报警按钮，在大楼值班室设报警总机。当任一户家庭出现意外，均可通过手动报警按钮向值班室报警，总机发出声光报警信号，提示值班人员，并显示报警点所在的楼层位置和房间号。这种报警系统功能单一，作用有限，现已不常选用。 3，2楼宇对讲系统 楼宇对讲系统是由住户话机(应答器)、访客对讲盘、管理人员监控盘(主机)、电动锁等4个主要部分组成，它可实现如下功能: 3.2.1住户呼叫主机，主机呼叫住户，并进行双向对讲当某住户需要呼叫主机时，只需摘下户内话机，主机显示器可显示楼层和房间号，并振铃鸣响，值班人员按下主机对讲键，可实现双方对话。当主机呼叫住户时，值班人员可由主机键盘键人住户楼层号和房间号，则住户话机振铃鸣响，住户摘机后可和主机通话。 3.2.2通过对讲盘，住户与访客可以对讲，并可遥控一层大门来访客人通过按访客键盘上代表住户房间的数字键呼叫住户，住户话机振铃鸣响，此时住户摘下手机可与访客通话。同意来客进人时，按下住户话机上的开锁键，就可打开大门。来访者进人楼内，大门可由来访者关闭或由被访住户遥控关闭。 3.2.3管理室监控盘可接受访客呼叫，可以控制电锁使用该系统，要求一层公共人口的大门 平时是关闭的，但它有多种开启方式，开启方便，使用灵活，归纳起来有以下几种方法: (l)通过住户话机上的开门按钮开启; (2)通过值班室的开门按钮开启; (3)在大门口通过访客键盘键人密码开启; (4)用钥匙直接开启。 3.3可视对讲系统 可视对讲系统是在上述对讲系统的基础上，增加可视功能。它一般采用主机一方加摄像机，住户一方加电视监视器的方式。一台主机可带多个层分配器，一个层分配器带若干个住户监视器，全楼设有视频传输专用线路，主机方加的摄像头可选用广角针孔摄像头，装在访客对讲盘上，以监视来客。住户监视器设有一个小荧光屏，可以和住户话机组合在一起，住户在与访客对讲同时，也可看清来人。 3.4利用住宅楼内现有电话、电视管线构成的可视对讲系统为了降低成本，减少布线的工作量，一种利用住宅楼内现有的电话、电视管线的可视对讲系统已经推出。 3.4.1利用现有的电视管线构成可视系统利用楼内已有的共用天线系统、住户电视机、大门口访客对讲盘的摄像头可组成监视系统。视频信号经调制器调制后，直接送人楼内共用天线电视系统的前端，住户打开电视机专用频道来观察来访客人的面容。 3.4.2利用现有电话系统构成对讲系统 大门口访客对讲盘处的对讲机需一条普通电视线，占用一个电话号码，要求该机是与楼内各住户使用同一系统的电话(可以是外线电话，也可以是小交换机电话)。住户不用配备专用对 讲电话机，利用原电话系统的普通电话机即可。对讲系统使用原电话系统的配线，不需另设专线，即可实现楼宇对讲。这种可视对讲系统，节省投资，施工简便，特别适合未设安全防范系统的住宅楼补加该系统用。 3.5住户多功能报警系统 上述的几个安全防范系统多是通过对讲，可视方式从确认访客的角度来防盗的，但要做到能火灾报警、煤气泄露报警，需选用住户多功能报警系统。该系统是一种比较完善的安全防范系统。它是在可视对讲系统的基础上，扩展主机功能，通过增设室内分机接受室内各探测 器的报警信号。住户室内分机设有多个探测器接口，可接受烟感探测器、温感探测器、防盗探测器、煤气泄露探测器等传来的报警信号。烟感探测器和温感探测器可接受早期火灾报警信号，煤气泄露探测器可检测当房间内煤气含量超标时发出报警信号，防盗探测器一般有红外探测器或微波双鉴探测器，它可监视住宅的门、窗部位，一旦有人潜人室内，即可报警。 这些报警信号不但可在住户的室内分机发出声光信号，也可在大楼值班室的主机以声光形式报警，并可提示报警种类和显示报警地点。这样即使主人外出，当住宅内出现意外情况，值班人员也能随时发现，及进采取措施，避免险情的进一步发展，及时抓获罪犯，更全面的保证住户的居住安全，增加人们的居住安全感。 4未来安全防范系统的展望及住宅设计中应采取的措施 人民生活已从温饱型向小康型转变，大件耐用消费品已经进人寻常百姓家，因此人们会有更强的安全意识，从而愿意装设质优价廉、功能完善的安全防范系统。同时人类即将进人21世纪，智能化住宅已开始引起人们的关注。作为智能化住宅的一个组成部分，安全防范系统的发展也必将向多功能、全方位、综合性、智能化方向发展。为了适应上述这些发展趋势，住宅设计应具有一定前瞻性，住宅工程的建设中应预埋安全防范系统的管线和预留系统干线通道，预留放置各层设备的设备间。工程建设可以根据经济状况，采用管线一次预埋，系统逐步实施的原则，保证住宅建筑未来多年内不落后，稍加改进就可适应时代发展。 5结论 安全防范系统的设置，是住宅建筑安全性的重要体现，也许若干年后，会同电灯、电话一样成为住宅建筑必不可少的一部分。系统功能的选取，应当根据所建住宅的档次，决定选用具有何种功能的安防系统，既可以一步到位，也可以逐步实施，使住宅建筑的安全防范系统能够充分发挥作用，更好地满足人们对住宅安全性的要求。 无线门禁为何不受青睐_ 自20世纪80年代开始，各种门禁控制系统兴起。随着技术的进步，从机械锁具到电子门禁、从单独的门禁系统到与报警一体化，从单个门禁控制到网络互联，门禁系统由于其自身的优势，已逐渐受到重视。除了确保安全以外，安装、操作以及维护的简单、便利，也是人们对安防产品的要求。如果采用无线传输，可以节省时间、人力与布线的费用，但在目前的安防市场上，能找到几个无线监控的供应商，而无线通讯在门禁系统上的应用却很少。最初，线连接是作为减少线缆的解决方案提出的。大多数人认为，对于小环境来说，无线门禁是一个不错的方案。除此之外，人们还对无线门禁有着一些误解，比如:无线传输只能应用在小范围内;无线传输比较贵;为了安装无线系统，你不得不将你整个已经有的系统替换掉。但实际上，无线门禁所能应用的范围与需要的成本并非人们所想像的那样。什么是无线门禁?传统的门禁系统将建筑物的出人口安装门磁、电控锁或控制器、读卡器等控制装置，采用有线电缆方式传输和通讯，通过网络进行控制和传输信息，由计算机或管理人员在中心控制室监控，从而实现对出人口的控制。无线门禁包括门禁主控制装置、无线信号传输装置以及控制终端，只是把电脑与联网门禁之间的有线改成无线传输，其中门禁主控制装置与无线信号传输装置之间通过电连接进行信号的传送，控制终端与无线信号传输装置通过彼此设有的无线信号收 发装置进行控制信号的传送。目前常用的无线通信手段为光波和无线电波，这些无线网络具有可移动性、抗干扰性、安装与维修简便的特点，90脚weps.comen能满足布线困难情况下门禁控制的需要。相对于工程布线费用和时间的花费，无线门禁设备的安装更简单、花费也更少，而且只需要一次安装。甚至有安防人士宣称，在门上安装一个无线系统还要不了l个小时。无线门禁与有线门禁系统相比较，除了无须布线以外，还有什么特点呢?英格索兰安防技术部技术支持经理方震撼认为，无线门禁系统最大的特点当然是无线，由此带来的便利就是:施工中无须布线和布管。布线布管工作在实际施工中很占用时间，且门禁系统的安装过程中会牵涉到和其他弱电系统、土建、装潇等系统的协调，容易和其他系统产生冲突和矛盾，并由此影响施工的开展。所以说无线门禁系统的施工安装更节省时间和劳力，可以有效提高项目施工的进度和效率。而易蓝斯特电子科技有限公司刘伟丰工程师则认为，目前无线门禁应用主要以GPRS、CDMA为主，除了无须布线外，其最突出的特点是远程操作管理方便，可以随时监测门禁点的变化，并可以实时地反应到监测中心。而且还能与Internet接轨，永远在线。与需要线缆的门禁系统相比，无线门禁系统的优点不言而喻，但是它也有明显的缺点，方震撼经理认为，首先是通讯传送距离的限制，一般接收器至发射端室外可以达600至1000米，室内为100至600米，但是现在建筑大多采用钢筋混凝土结构，这会大大降低 通讯距离，同时建筑结构的多弯也会影响无线通讯，而接收机的连接也是有线连接，没有完全体现无管线的便利。其次，无线通讯容易受环境和周围事物的影响和干扰，容易产生通讯的不稳定性，这是安全系统的大忌讳。刘伟丰工程师也认为，无线门禁的优势在于无线远程操作管理方便，而不足之处则在于传输速度和稳定性受限于无线网络，网络好传输稳定，否则就容易丢失数据包。 目前的无线门禁产品 近年来，也有一些厂家在生产应用门禁系统上的无线装置和系统。美国ISONAS公司在2001年就推出了基于TCP/IP协议的的门禁卡。这种与网络连接的装置推出后在市场上受到关注。2005年ISONAS将R0雕802.1比无线通信性能连接到产品上。这种系统可以应用ISONAS的IT软件，在网络上运行。而802.llb传输格式还可以使之将读卡器的无线版本连接到用户现有的设施上。而且，在使用900MHz通讯信号的情况下，信号传输还可以采用数据加密技术。国内的易蓝斯特电子科技有限公司目前现有的解决方案为:门禁+无线GPRS/CDMA+中心管理系统+中心数据库。这一无线门禁系统目前主要应用场所包括电信行业无人值守机房监控和远程维护(如移动基站、微波、光纤中继站等).城市配电网自动化系统数据传输.自来水管道、闸门、泵站与水厂监控，煤气管道、闸门与加压站监控.供热系统实时监控和维护，气象数据采集与传输，水文监测.煤矿安全监控.其他无人值守站点(如仓库、办公楼等)监控等。英格索兰安防技术部提供的门禁系统则主要基于90oMHz、2.4GHz两种频率，无线读卡器和控制器直接安装在门上，无需开墙布线，安装更方便。英格索兰公司的产品目前主要应用在学校、医院、机场。这些应用的主要特点是门禁需求会随时间及功能需求改变而改变，需要经常进行调整，这时候无线门禁系统就会很有优势，只要移动发射端就可以完成调整，无需牵涉建筑装演的调整。机场等占地面积大，这些场所室外无法布线，所以适合采用无线方式。而美国KERI公司在国际上推出的KRF无线门禁系统也是无线门禁技术的新发展。无线RF门禁控制系统解决方案采用无线通讯方式，通过PXL一500「1禁控制器上的无线RS一485网络来实现，这个KRF无线接收机和发射机直接连接在PXL一500的RS一485接口上，也可在控制器之间连接使用，为了增强在建筑物中的穿透力可放置在超过100英尺远的地方。在一般网络情况下控制器之间可超过91米距离，依据建筑物结构和材料不同将有所差别，而外加天线是通讯距离可增加到150米一300米.而且，控制器网络之间还可通过任何有线和无线混合连接;由于收/发射机的工作频率为902一928MHz，不需授权使用，当多个系统在同一建筑物内同时使用时可有3个RF频道选择;另外还有信号强度器， 便于寻找最佳安装位置。商机在哪里?对旧建筑的改造很多安防工程都需要大量的布线，这在新建筑中很容易做到，但如果要在已经完成的建筑中重新安装安防设施，布线就不容易了。因此，实现无线传输是解决这一难题的最好办法。目前，无线防盗系统已经取代了有线系统，CCTV系统中的无线连接技术也有了很大的提高。随着技术的成熟，无线门禁也将有很大普及。为了安全，学校、医院等很多单位都对原来的进出口改造，采用了功能更为完善的电子门禁系统。但由于校园内建筑大多由水泥砖构建，如果采用传统布线系统，需要进行大量的钻孔和墙面导线管的铺设。巨大的工程不仅会影响学校正常的教学与生活，92www心ps心om心n还增加了大量的费用。最近，美国威斯康星大学白水校区将其14个宿舍大厅通道以及其他敏感的建筑区域的机械钥匙系统更换成了电子门禁控制系统。由于白水分校最终采用了英格索兰安防技术部提供的西勒奇无线门禁系统而不是传统的联线门禁系统，省去了大量电源安装和长距离导线管铺设的工作。整个安装过程不需要布线联网，而且成本更低。整个系统采用了双重技术卡片。开门通过射频读卡器进行，卡片上同时也存储了磁条数据用于校园借记卡系统。而且，卡片还可以作为学生证使用。近年来，医院的安全也受到很大的关注。为了避免病人受到不必要的打扰、阻止外人进人传染区域和精密仪器房间、防止人们将细菌带人手术室等无菌场合，很多医院已经开始考虑将重要场所改成电子门禁系统。无锡市中医院肿瘤科为解决肿瘤病人尸住院难”问题，对原有建筑按照基本现代化中医院的要求进行扩建改造，从医疗安全出发，采用了护士站的无线射频门禁系统、病区大门可视对讲无线门禁系统等。为了提高管理者的工作效率和管理区域内的安全程度，除了一些安全部门和敏感区域以外，普通的邮电系统、供电系统、住宅小区、度假村等各种类型的场所也开始将传统锁改造为电子门禁系统。为了避免施工布线将原来的建筑设施毁坏，安装无线门禁将是最佳选择。偏远地区的基础设施很多电信基站和供电局变电站都在比较偏远的地方，分布范围很广，甚至几百平方公里，比如电信基站通常是分布在城市的各个角落。而且很多地方都是无人值守，一般是需要维修的时候才派技术人员过去。这些地方有价值昂贵的通信与电力设备，不能用传统的机械钥匙来管理，机械锁和钥匙不适合基站这样对安全、稳定、可靠要求高的场合。这些场合所使用无线传输的方式更为合适。有厂家为此提出了一种基于多点无线数据传输的解决方案。这种IC卡门禁系统由若干个分布于各门禁点的无线IC卡门禁机和一个无线数据收发器及一台中央控制电脑构成。无线门禁机与无线数据收发器之间采用双向无线通讯，中央控制计算机通过无线数据收发器向门禁机发送命令、下载数据以及接收门禁机上传的信息。各门禁机门禁记录分时传送给无线数据收发器，无线数据收发器与中央控制计算机间采用Rs232串口通讯，并可同时作为发卡器使用。系统采用单片无线收发芯片nRF903，数据采用多点跳传的方法，每个门禁点在作为本身数据的收发端的同时，又可作为其他门禁点数据的无线转发中继站，从而构成不受传输距离限制的无线通信链路。这种系统采用无线通信技术实现IC卡门禁系统数据与控制信息的无线传输，省去了集中器和485布线，从而使工程造价大大降低，为门禁控制提供了安全可靠而又灵活方便的实施方案。暂时性的门禁系统有些建筑物只需要在某些时期安装门禁系统，还有一些设施则需要经常移动，在这种情况下，门禁系统就不可能进行布线了。越来越多的展会对促进信息交流起着重要的作用，但是，大型展会的人流量大，对安全的需求也越来越高。展会上安装无线门禁系统，在现场设置无线通信环境，不仅能将非法人员堵在门外，还能使观众的信息直接人参展商的读卡机，方便参展商收集客户信息，观众不必多次提交名片。无线门禁控制系统的出现得益于门禁系统通讯传输技术的发展，在很多场所已经得到了成功应用。刘伟丰工程师认为，无线门禁有着很多优势，但要实现普及应用，从技术上看，还需要进一步提升无线网络的稳定性。而方震撼经理则认为，无线门禁技术的应用，从技术上看主要在于如何克服容易受到干扰和限制的问题。目前无线门禁主要应用还是作为有线门禁系统的一种辅助补从手段，单纯的无线门禁系统和单纯的有线门禁系统都有其缺点，如果两者在设计阶段就进行组合考虑，就可以相 互弥补，相互配合，更好的做到系统的完善，安装使用的便利。方经理还强调，有线门禁和无线门禁不是对立的系统，两者应该相互促进，共同发展。 智能建筑的发展与应用前景 智能建筑是信息时代的必然产物,是人们对信息交流的迫切需要。它是对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素及其相互联系全面综合与最佳组合,所获得的高效率、多功能与高舒适性的建筑环境。当然这个概念比较抽象,实际上智能建筑是利用系统集成的方法将计算机技术、通信技术、信息技术、建筑技术有机结合,通过对设备的自动监控、对信息资源的有效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,适合信息社会需要,具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。智能大厦实际上由以下三大部分组成,他们分别是:楼宇自动化系统BAS(Building Automation System)、办公自动化系统OAS(Office Automation System)、通信自动化系统CAS(Communication Automa-tiom System),以及在上述三个系统之间传输话音、数据、图象和控制信号的建筑物综合布线系统PDS(Primes Distribution System)。因此智能建筑又简称3A建筑。总之,智能建筑是现代建筑科学技术与现代信息技术相结合的产物,已经成为建筑产业和信息技术产业共同关心的新领域,并因其能适应不断发展的信息社会的需要,而将会成为一个新的行业。 2·智能建筑技术的发展与应用前景 智能建筑是高技术密集型的建筑物,随着现代通信技术、计算机技术和自动控制技术的不断发展,为相关技术在智能建筑中的应用提供了充分的保证。此外构成智能建筑的楼宇自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统以及智能化综合布线系统所具备的先进性、开放性、兼容性、可扩展性,为智能建筑提供了良好的发展与应用前景。 2·1 楼宇自动化(BA) 近年来国内外兴建的高层建筑的主要特点是建筑高度高、楼层多、设备类型与数量多、耗能大。在一般建筑中已不同程度实现了节省能源与楼宇设备管理自动化。在智能建筑中就更应强调和追求楼宇设备系统的自动化,提高设备利用率,最大限度节约能源,加强对各种设备行状态的监控,达到节能、可靠、经济、舒适的目标。 2·2 通信自动化(CA) 现代社会已进入信息化社会,以微电子、光电子、计算机、通信和信息服务业构成了信息社会的基础。随着通信与计算机密切结合,使通信技术真正实现了日新月异作为现代化信息社会基础的通信系统正在向数字化、智能化、综合化、宽带化和个人化等方面的发展。 2·3 办公自动化 现代社会人们对信息的需求量大,日常处理的文字、数据资料日益增多,对办公自动化的实现与自动化程度的提高日趋迫切,通信技术与计算机技术的发展使办公自动化的实现成为现实。办公自动化系统通常由主计算机、高性能的传真机、各类终端PC机、文字处理机、声像存贮装置等各种办公设备,再加上相应软件组成,它提供的基本功能有:电文字处理、文档管理、电子帐票、电子信箱、电子数据交换、来访接待、电子黑板、会议电视、同声翻译等。 2·4 建筑物综合布线系统 智能建筑中的各种自动化系统设备,都需要由各种通信介质进行连接,按照传统的布线方法,需要各种不同类型的电缆线、接插件和跳线架,而各种不同设备的接插件和跳线架又兼容。因此,如果电话、终端设备、广域网只要变更位置,就必须重新布线,既破坏了建筑物的结构,增加了重新装修的投资;又影响办公较长时间地中断服务。据统计,传统的建筑物布线中,材料费仅占10%,安装人工费35%,维护费占55%。为了克服上述这些缺点,满足建筑物对信息传输的要求,EIA/TIA组织提出了一套建筑物布线标准(EIA/TIA568,EIA/TIA569,EIA/TIA570)。按照这套标准,综合布线系统能将话音、数据、图象和控制信号等组合在一套标准模块化布系 统———建筑物综合布线上。 3·智能建筑发展的关键技术 智能建筑是以高科技为基础的建筑环境,涉及计算机软硬件、网络技术、通信交换技术、多媒体技术及信号检测与设备的自动控制等,是一种以人、信息与环境交互作用的系统,显现出人机交互性、活动并发性、信息多样性、开放性以及较强的动态特性。所有上述这些特性,决定了系统集成成为智能建筑发展的关键技术。系统集成是一种思想、观念和哲理,是指导智能建筑发展的关键技术与策略,是一体化地解决智能建筑规划设计、安装施工、运行管理的交钥匙方案。智能建筑的系统集成应从系统工程的角度出发,除考虑先进性之外,还必须考虑可靠性、实用性和经济性,这就要求在系统集成的全过程,要综合考虑建筑物的使用性质与用户需求、业主的投资力度,以适应业务不断发展与社会信息进程的开放性要求。智能建筑的系统集成,不是将3A系统的简单堆积,而是要应用现代系统工程的理论和方法,充分发挥楼宇自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统以及建筑物综合布线系统的硬件优势和软件运算功能,把现有相对分离的设备、功能、信息等集成到一个相互关联的、统一的、协调的智能建筑综合管理系统,实现智能建筑控制、管理、服务与经营决策的最优化。 4·智能建筑发展方法论 以3A(BA,CA,OA)为标志的智能建筑在我国还处于初期阶段,作为一个新的产业,我国智能建筑行业刚刚兴起,由于智能建筑技术的密集性、综合性、多样性,从土木建筑到机械材料、光、电、通信、计算机、控制技术,从有线到无线,从软件到硬件,综合性、系统性强,需要多学科、多产品、多系统、全行业共同支持。因此智能建筑发展方法论是一个值得重视的 问题。系统工程论主要以人工系统为研究对象,把它看作一种具有有机联系的统一整体,运用现代科学技术方法进行系统分析、系统设计、系统模拟,作出合理决策,以便最优化或次优化地实现预期的目标。然而智能建筑正是涉及几个人工智能系统的有机结合,因此将系统工程理论应用于智能建筑将具有巨大的实践意义,可以指导我们从整体出发确定智能建筑追求的总体目标———信息资源共享、高效、舒适、节能以及灵活多变的建筑环境,同时分析智能建筑整体与部分的关系,BA、CA、OA三个系统之间的交叉关系,系统与环境的相互关系,揭示出应用近几年来蓬勃发展的模糊数学、神经网络与并行算法等理论与技术,进行综合优化控制,能更好地协调智能建筑中各系统间的信息流通与能量变换,实现系统集成与最佳效益。例如,节约能源是智能建筑所追求的目标之一,而智能建筑的节能是一个系统节能问题,必须综合考虑能耗、效率、匹配以及设备的优化运行。世界能源委员会在70年代提出节能的定义为:“采取技术上可行,经济上合理以及环境和社会可接受的一切措施,来更有效地利用能源资源。”从消费的观点看,智能建筑的能源效率是指为提供的能源服务与所消耗的能源量之比。这里能源服务是一个很重要的概念,对智能建筑而言,能源的使用并不它自身的终结,而是为满足人们需要提供服务的一种手段,因此节能主要指能源利用的水平,应以所提供的服务,例如智能建筑所提供的工作效率、安全与便利程度加以评价。科技不断发展,节能也就远无止境,但是有几点值得强调一下: 一是节能除了可以靠提高各种用能元件的能源利用率来实现外,还应注意从系统匹配上来节能。 其次,对每个具体系统、具体设备来说,都有其节能的问题与可能。但从智能建筑整体来看,就应该首先抓住用能最多的领域或设备来节能。此外,通过优化控制设备的运行状态,也是节 能的另一种表现方式。 5·发展智能建筑政策展望 在当今国际社会中,信息已成为一种关键的战略资源,拥有信息量的大小,始终是和一个国家的发展水平相联系。到21世纪,一个国家拥有多少数量的智能建筑,以及这些建筑的智能化程度的高低,将是一个国家国民经济综合实力的象征。《国民经济和社会发展“九五”计划和2010 年远景目标决议》中指出,广泛采用先进技术装备社会生产各部门,加快国民经济信息化进程,逐步实现整个经济由粗放经营向集约经营转变。我国政府还十分重视节能工作,早在1980年就确定了“开发与节约并重,近期把节能放在优先地位”的能源发展方针和有关政策。充当信息高速公路网站结点的智能建筑,具有加快国民经济信息化进程与节约城市用能的双重特征,完全符合我国“九五”计划与节能政策。目前我国高层建筑单位面积的造价有较大程度的限制,这就阻碍着智能建筑的发展。但是,近年来一些中心城市与沿海发达地区的地方政府,根据当地经济长足发展的需要,提出在全国率先建设“信息港”,如上海市将在2010年建成地区性的“信息高速公路”,成为世界上重要的信息港。这就促进了作为“信息港”基础设施之一的智能建筑的大力发展,上海市工程建设标准化办公室将智能建筑划分为甲、乙、丙三级。其中甲级适用于配置智能化系统标准高而齐全的建筑中,乙级适用于配置基本智能化系统而综合性较强的建筑,丙级适用于配置部分主要智能化系统,并有发展和扩充需要的建筑。相信随着我国经济的进一步发展,将有更多的城市象上海市一样提出发展智能建筑的规范化标准,这将有利于智能建筑产业的全面发展。 6·发展智能建筑人员素质展望 智能建筑是一个多学科、综合性的高科技建筑环境,而且我国在这一行业起步较晚,与发达国家存在着差距,为了缩小差距,迎头赶上,发展智能建筑必须培养大批专门人才。首先,智能建筑是建立在智能网络之上,当今网络技术发展迅猛,包括世界发达国家在内,高层次的网络技术人才均存在不足情况,造成这种状况的原因不是我们不重视这方面的人培养,而是网络技术本身的发展速度太快,因此应在政府的统一规划下,组织一批中青年科学家进行攻关。其次,智能建筑的设计与施工人员的总体素质急待提高。对设计人员要求要有系统综合设计能力,能充分利用建筑技术、计算机技术、通信技术、自动化技术等交叉技术进行系统设计,并能灵活巧妙地运用强弱电一体化、机电一体化与通信自动化技术于智能建筑综合自动化控制。这就要求设计人员不断吸收新技术,扩大知识面,提高综合设计能力;另一方面高等学校应及时调整专业方向,培养出技术专业面广的智能建筑专业人才。在近期内,可由设计院与弱电工程承包公司密切配合,做到设计与施工统一、减少施工中的矛盾。对施工队伍而言,目前专业划分过细,缺乏综合能力,很难独立承担全国施工任务。施工单位应是具有各种专业的专门技术人才,并具备系统集成的经验与能力,能全面完成从技术与设计、设备供货、安装调试、验收、直至交钥匙给业主的全方位服务。此外,智能建筑的管理者与使用者的素质急待全面提高。智能建筑是现代化高科技的结晶,它必须依靠信息和智能进行现代化的管理,才能变为先进的生产力,产生巨大的效益。智能建筑管理工作的高效化,管理方法的科学化,管理手段的电脑化,要求管理人员专业化。智能建筑的使用者面临着办公自动化的挑战,要求他们必须具备某种计算机技术才能完成他们的工作,而电脑的应用不是靠一批专家就能搞起来的,而是需要全社会都来学电脑、用电脑。 智能建筑的功能与发展 智能建筑是当今电子技术领域高新技术与传统建筑物集成的产物，具有综合性的功能，因此越来越受到人们的青睐。“智能建筑”一词首次出现于美国联合科技集团(UTBs)公司于1984年l月在康涅狄格州所建设完成的“城市宫”(CITYPLACE)宣传广告词中。由于该建筑是以当时最先进的电子技术来控制空调设备、照明设备、防灾、防盗等系统及电梯设备。所以这个建筑被称之为“智能建筑”。智能建筑的概念目前尚未达到定型化的阶段，今后也定会随着科学技术的进步或社会的需要而改变。就现阶段而言，智能建筑必需具备下列三个基本系统:楼宇自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统。 一、楼宇自动化系统(简称:BAs)是由:电力控制系统，照明控制系统;动力控制系统;空调系统;电梯控制系统，消防系统;保安监控系统等子系统组成。其主要功能是对这些子系统进行实 时的监视与控制，通过设在大楼总控制室的计算机对很幢建筑各供电支路的运行状态进行监测和控制;对动力设备的启/停进行控制，对空调系统进行智能控制;对电梯系统的运行进行模糊控制;并可显示其他系统的运行状况，系统非正常运行状况的报警;对动力设备的经济运行进行模糊控制等。 二、通信自动化系统(简称:CAs)是以程控电话交换机为核心，由多功能电话、传真、各类终端为主要设备组成的楼内局城网、工作站、高速主干通信网。这些设备应用新的信息技术构成智能大厦信息通信的“中枢神经”。通信系统主要提供建筑内外的一切语音和数据通讯，其既要保证楼内语音、数据、图像的传输，又要与樱外通信网，包括公用电话网、用户电报网、数据通讯网、卫星通信网、无线通信网以及国际信息互联网(lNTERNET)等相联共享信息资源。 三、办公自动化系统:(简称:OAs)是由主计算机、高性能传真机、高性能电话机、各类终端、微机、文字处理机、声像存储装置等各种办公设备及相应软件组成。它提供的墓本功能有:文字处理、文档管理、电子帐目、电子邮件、电子报刊、会议电视、同声传译等。另外，先进的办公自动化系统还具有为领导提供辅助决策的功能。智能建筑采用楼宇自动化系统，具备如下的优点: 1.由于对楼宇内各子系统实行了集中自动监控，使整个楼宇的工作状况更符合节能与环保要求。与传统的运行模式相比在满足安全和舒适的前提下，可节约大量能源消耗和设备损耗。 2.由干实现了设备的白动监控与管理，可减少部分工程人员和管理人员。 3.由于采用了横字自动化先进的自动监控和管理系统使楼宇在物业市场上提高了竞争力。 4.由于实现了对设备的自动监控与管理，克服了人工操作与管理的一些弊端，可减少一些突发事故的发生及设备的损坏。根据专家测算一般大型现代化建筑采用楼宇自动化系统每年可节约运行费10%一15%。 智能建筑是近十几年来电子技术、计算机技术、控制技术高速发展的结晶，它的出现为传统建筑注入了全新的概念，它把建筑结构与为整幢建筑服务的各子系统有机地结合在一起，就如同给建筑物赎予了生命。智能建筑是集多种高新技术为一体，涉及多门学科，是一项巨大的系统工程。值得一提的是，在发达国家智能大厦不仅在数最上激增，而且就目前的发展来看智能建筑已逐步从单体向区域化、城市化方向发展。特别是信息高速路(INTERNET网)的出现，使得智能建筑的通信自动化程度越来越高，世界各个地域间的人们彼此传递信息也越来越方便，可以这样说，“地球村”的时代已经来临。 基于串行通信的智能门锁监控系统 为解决居住区和楼宇的安全和监控问题,常常采用电子锁门禁系统。本文在所建立的智能锁门禁硬件系统的基础上,开发了基于PC串行通信技术的智能门锁软件监控系统,采用多线程技术解决了无线信号的杂波干扰引起的死循环问题,软件用户界面友好,便于实用。 社会经济的发展促使城市面貌也正发生着越来越大的变化。在许多高楼大厦拔地而起的同时,也产生了许多的安全隐患。特别是出现了许多的居民小区,这些居住区人口密度大,每户人的情况各不相同,给居住区的安全管理带来了诸多困难。在这种情况下门禁系统应运而生。目前有多种系统的产品可用于楼宇的门禁系统。目前主要分下面几类[1]:1.单一的键盘输入密码方式;2.接触卡式门禁系统;3.感应卡式(即非接触式)门禁系统。对于居民居住区的管理,门禁系统除了要具有稳定可靠的锁控硬件系统外,必须具备完善的监控和管理软件系统。本文采用基于PC串行通信技术建立了一个多通道的智能锁监控平台,门锁可以用手柄旋开,也可以用非接触式感应卡打开。无论用何种形式开锁,开锁信息都可以在监控计算机数据库中得到记录并显示在屏幕上。当出现非正常开锁时,计算机将给出警告信息。 一、门禁系统的构成 该系统的构成如图1所示: 多个门锁通过有线方式与多通道信号采集器相连,无线信号发射器将相关信息转换为一定频率无线信号,无线信号接收器接收信号并转换为相应的数字信图1.系统的构成号,PC机则根据通信协议解读相应的信息并将各门锁的开锁信息存入数据库以便于查询,同时将有关信息在屏幕上显示出来,若出现非正常开锁,将给出警告信息。 二、基于串口的多线程通信 串行口是计算机与外部设备进行数据交换的重要介质,所以串行通信在工程实现中有着广泛的应用。通常串口通信有三中方法: 1.利用Microsoft的MSCOMM控件,这是最简单的一种方法,通常用于具有对话框风格的程序中或单文档程序中; 2.用文件操作方式使用串口进行通信,该方法将计算机的串口当作文件,并利用用微软的基础类库(MFC)的文件类相关函数操作串口; 3.利用Windows的API函数定义自己的串口通信类进行串口通信操作。 另外,当系统有多通道通信或需要系统不断查询串口状态时,对于单线程的程序来说,不断的读串口或查询往往会占用过多系统资源甚至会由于死循环而引起死机,因而这种情况下宜采用多线程方式。Windows的多任务指的是系统可以同时运行多个进程,每个进程又可以同时执行多个线程。进程是应用程序的运行实例,拥有自己的地址空间。每个进程拥有一个主线程,同时还可以建立其他的线程。线程是操作系统分配CPU时间的基本实体,每个线程占用的CPU时间由系统分配,系统不停的在线程之间切换。进程中的线程共享进程的虚拟地址空间,可以访问进程的资源,处于并行执行状态,这就是多线程的基本概念。上述门禁系统由于采用了无线信号传输,因此存在着严重的杂波干扰,在软件开发的初期阶段采用了Microsoft的MSCOMM控件,调试时,由于杂波的存在总是引起系统的误读甚至死机。为了解决这个问题,采用了多线程技术,即建立一个串口线程专门用于串口操作、解读数据并刷新数据库,并且在完成数据库刷新后会发送一个消息给主线程,而主线程则负责对数据库的内容进行实时显示、查询等操作。如图2所示为主线程与辅助线程示意图(图中关于消息连接和对象的概念可参文献[2])。 三、数据库操作 在编程时要保存各种实时接收的数据,为以后的数据再现回放做准备,这就要求建立数据文件而这种数据文件可以用普通文件读写方式,但当数据类型较多且要求随时回放数据时,要求编程时设置较大的动态数组,这会占用较多的系统资源,甚至导致程序崩溃,而利用数据库则可以较好地解决这个问题,我们将数据放到数据源文件中,通过编程接口对其进行访问。ODBC(开放的数据库连接:Open Database Connecy)为各种类型的数据库管理系统提供了统一的编程接口[3]。ODBC标准不仅定义了SQL语法的规则,而且定义了C语言同数据库之间的程序设计接口,经过编译的C或C++程序就可以对任何带有ODBC驱动程序的DBMS(数据库管理系统)进行访问,利用MFC来进行数据库操作最重要的两个类是CRecordset类和CDatabase类。类CDatabase的对象代表了和数据源的ODBC连接(如图3),表明应用程序和被访问数据源之间的关系。当该对象与数据源联接后,可构造记录集。当数据源的联接使用完后,要关闭CDatabase对象,将其撤消。而类CRecordset的对象则代表了可滚动的记录集。一般不需要从CDatabase类派生出新的类,每当从Crecordset类派生新类时,会自动构造一个Cdatabase类的对象。本系统中从Crecordset类派生了三个类,它们的对象分别代表系统的当日开锁信息记录集、系统的锁号与门栋号匹配信息记录集、以及一个用于查询的临时记录集。它们在本系统中与数据库的关系可以表示为如图3。图3 ODBC类与数据库关系图 四、信息提取 数据传输的波特率为1200bps, 8位数据位和1位奇校验位。每个数据包含有k个字节数据。 采用两个字节作为开始字符,基本上过滤了杂波的影响,每次开锁时,该数据包从门禁监控点连续发送给信号接收器,并由PC机串口线程读入,值得注意的是,串口读入的数据也包括杂波,这些杂波字节在程序的信息提取过程中经过如图4所示的流程后被滤去。每个数据包包括两个开始字符,n位锁号信息以及m位开锁动作信息,其中m、n可以根据需要灵活设置。程序中设置了一个k(k根据需要灵活设置)个字符的信息数组用于存放从串口读入的有用信息,设置了一个标志用于判断是否读到了起始字符的第一个字节。串口线程中将正确的信息从杂波中提取出来并存入到信息数组的程序流程如图4。图4 信息提取流程图 五、程序演示 如图5为某次实验时得到的5个监控点的监控信息,可以在程序中查询每个监控点历次开锁信息,也可以手工增加监控点门锁与锁号的匹配信息。经分析比较,结果准确,软件稳定可靠。 参考文献 [1]马鸿雁,门禁控制器的研制,北京建筑工程学院学报,2002.2 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容