智能小區(qū)的網絡架構、系統(tǒng)集成解決方案

    摘要：本文以智能小區(qū)、智能家居的發(fā)展應用為背景，簡要分析了常用的、應用于智能小區(qū)的網絡架構、系統(tǒng)集成方式及高低速解決方案。本文主要介紹了Q-BUS智能小區(qū)和智能家居低速控制總線系統(tǒng)的實現(xiàn)，描述了Q-BUS總線收發(fā)模塊與MPU的接口及主要功能，并舉例說明了Q-BUS總線的實際應用領域。Q-BUS總線可靠性好、可擴展性強、能無縫連接高速網絡、成本較低，可應用于智能小區(qū)、智能家居系統(tǒng)，具有很大的實用價值和應用前景，將為現(xiàn)代智能網絡提供良好的解決方案。
　
      關鍵詞：Q-BUS總線；智能小區(qū)；智能家居

　　一、概述

　　進入21世紀，人們的“衣食住行”水平日益提高，在衣食無憂的今天，居住環(huán)境的優(yōu)劣成為了衡量生活水平的又一重要標準。智能小區(qū)經過多年的實際應用，已經有了長足的發(fā)展，僅僅提供安全保障的智能小區(qū)系統(tǒng)已經很難滿足人們對于安全、方便、智能化等方面的需要。因此，智能家居必將成為一個新的市場熱點。

　　在智能小區(qū)的實際應用中，其集成方式多數(shù)體現(xiàn)為多個獨立系統(tǒng)互相拼合，其系統(tǒng)集成性、穩(wěn)定性、擴展性必然大打折扣；在完全整合多個系統(tǒng)的全帶寬解決方案中，多數(shù)將多媒體信號與控制信號的傳輸集成在一起，在高速帶寬中傳輸?shù)退俚目刂菩盘枺坏菍W絡資源的浪費，其成本也較高。因此，該解決方案難以在市場上大展拳腳。

　　從各方案的分析中可以得知，智能小區(qū)往往只需要低速的控制系統(tǒng)就能實現(xiàn)實時控制，而家庭用戶對于多媒體傳輸?shù)男枨�，則需要高速帶寬才能實現(xiàn)。如果能夠實現(xiàn)低速控制與高帶寬用戶的無縫連接，即在具備低速控制系統(tǒng)為主的智能小區(qū)內，家庭用戶可以隨時擴展高帶寬的應用，并能和小區(qū)控制中心無縫連接，就既能滿足全帶寬用戶的需求，也能滿足智能小區(qū)對成本控制的要求。

　　基于以上設想，公司在廣泛征求意見、并組織大量技術人員技術攻關后，推出了具有自主知識產權、以解決低速控制信號為主要目的、并與高帶寬功能實現(xiàn)無縫連接的應用控制平臺總線系統(tǒng)——Q-BUS智能小區(qū)和智能家居低速控制總線系統(tǒng)。

　　1、現(xiàn)有應用于智能小區(qū)的標準通訊網絡分析

　　2、Q-BUS總線的誕生  

　　比起成本相對較低的RS-485總線，CAN總線雖然有較高的傳輸速率，但價格偏高，而且與RS-485總線一樣網絡結構較單一；Lon Works總線、以太網等方式的網絡平臺雖然有很高的帶寬，具有較完善的拓撲性能，但是在目前小區(qū)采用這樣高帶寬的平臺顯然有高速公路上跑馬車的感覺；現(xiàn)在小區(qū)局域網雖已成為智能化配套設施，但由于其網絡設備的產權屬性，使得這樣的網絡平臺很難為智能化系統(tǒng)平臺所用。

　　智能小區(qū)、智能家居系統(tǒng)，一方面朝著網絡平臺整合的方向發(fā)展；另一方面，全帶寬網絡的高帶寬與低數(shù)據(jù)流量這樣一對矛盾的顯現(xiàn)；必將出現(xiàn)一種網絡平臺來滿足市場的這種迫切需求，它的系統(tǒng)整合性、網絡的拓撲性能、對低數(shù)據(jù)流量傳輸?shù)目煽啃浴⒁约昂侠淼男詢r比都將使其凸現(xiàn)出對市場各種需求的滿足。

　　Q-BUS總線網絡平臺的誕生，正是在這種需求下應運而生的，它是基于傳統(tǒng)差分電壓傳輸方式，采用載波監(jiān)聽多點接入/沖突檢測技術，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可靠、高效的中長距離傳輸。在小區(qū)智能化的實現(xiàn)、家居智能化的應用中，它對控制信息各種傳輸性能的滿足，以及對高帶寬數(shù)據(jù)傳輸無縫連接的支持，使其將擁有前景廣闊的市場。

　　二、Q-BUS總線簡介

　　1、實現(xiàn)描述
　　Q-BUS總線基于以下兩種技術，實現(xiàn)其總線通訊：
　　1）基于差分電壓傳輸方式
　　2）利用CSMA/CD技術原理實現(xiàn)現(xiàn)場總線技術

　　Q-BUS總線收發(fā)模塊與MPU的接口：
　　1）可通過并口數(shù)據(jù)線或標準UART實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接
　　2）由兩根控制線實現(xiàn)MPU與模塊之間的握手控制
　　3）時鐘信號源自MPU的時鐘信號輸出端
　　4）模塊的復位信號可通過MPU控制

　　2、功能描述
　　1）實現(xiàn)網絡數(shù)據(jù)的實時、高效傳輸
　　2）網內任意節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸
　　3）網絡廣播功能
　　4）網絡狀態(tài)檢測功能
　　5）通訊接口電路的光電隔離功能
　　6）標準的數(shù)據(jù)封裝，操作方便，擴展性強
　　7）網絡數(shù)據(jù)4級優(yōu)先級分級
　　8）標準的MPU接口，可采用并口數(shù)據(jù)線或標準UART

　　三、應用介紹
　　以Q-BUS總線為智能小區(qū)、智能家居的網絡平臺其應用如下圖所示：

　　1、應用領域介紹
　　Q-BUS總線作為一個通訊平臺，其目的就是為各種控制設備提供一個可靠、高效的傳輸網絡，使設備的互通、互聯(lián)有了穩(wěn)固的基礎，在這樣的基礎之上構件一個可靠、高效的系統(tǒng)是可實現(xiàn)的。
　　小區(qū)智能化，以Q-BUS總線來構成其網絡平臺，由于其具有較高的性價比，和其開放式的接口，使得小區(qū)智能化各系統(tǒng)的整合實現(xiàn)變得經濟、高效。
　　在智能家居系統(tǒng)中，運用Q-BUS總線實現(xiàn)家電的智能控制，配合高帶寬數(shù)據(jù)總線的無縫連接，智能家居所帶來的高品質生活不再是遙不可及的夢想。

　　2、范例一
　　BA系統(tǒng)  
　　從BA系統(tǒng)的特性可以分析得到該網絡平臺的有效數(shù)據(jù)流是較少的，如果配合高帶寬的網絡平臺，顯然性價比是不合理的。在樓宇智能化的BA子系統(tǒng)中采用Q-BUS總線作為網絡平臺，在每個現(xiàn)場DDC上配置該總線的模塊，通過模塊將DDC設備接入Q-BUS總線，其性價比是不言而喻的，而且為系統(tǒng)將來的擴展提供可靠的保障。
　　在DDC設備配置階段，可通過現(xiàn)場編程或通過網絡下載設定數(shù)據(jù)等方式，設定采集點到控制點的數(shù)據(jù)流向路徑，指定了控制設備的控制信號源。
　　 當采集點采集的數(shù)據(jù)（數(shù)字或模擬信號）發(fā)生變化，可立即將該變化信號發(fā)送給相應的DDC模塊使其發(fā)生控制動作，由于采用了載波監(jiān)聽多點接入/沖突檢測技術，使得數(shù)據(jù)的實時發(fā)送變成可能，提高網絡實現(xiàn)效率，滿足了現(xiàn)場的實時控制要求，并且由于該網絡中數(shù)據(jù)在任意節(jié)點間的傳輸功能，節(jié)省了采集點數(shù)據(jù)到控制中心，控制中心發(fā)送控制數(shù)據(jù)到相應控制點的數(shù)據(jù)傳輸時間損耗；并且可設置采集點同時將數(shù)據(jù)上報控制中心，用于數(shù)據(jù)備份。