智能化小區(qū)可視對講系統(tǒng)中控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，小區(qū)可視對講系統(tǒng)集成度越來高，首先實現(xiàn)了多門口機(jī)多管理機(jī)系統(tǒng)，接著集成了安防報警、小區(qū)服務(wù)及信息發(fā)布等功能。對講系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化是樓宇監(jiān)控今后發(fā)展的方向，而對小區(qū)可視對講系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)的研究和實現(xiàn)是進(jìn)一步提高小區(qū)智能化系統(tǒng)各項性能的關(guān)鍵。

　　小區(qū)可視對講系統(tǒng)中的控制網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)

　　小區(qū)可視對講系統(tǒng)在向綜合安全防范系統(tǒng)發(fā)展，功能包括訪客可視對講、住宅門窗安防、緊急呼叫、異常自動報警、出入口管理和信息服務(wù)等，要實現(xiàn)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)常用的總線有Lonworks總線、CAN(ControllerAreaNetwork)總線及RS-485總線[1,2,3>等。

　　Lonworks總線成本比較昂貴，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定了它會因數(shù)據(jù)的無限重發(fā)而導(dǎo)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，是指一種標(biāo)準(zhǔn)異步串行通信接口。RS-485串行總線接口具有很強(qiáng)的抗共模干擾能力，允許一對雙絞線上的一個發(fā)送器驅(qū)動多個負(fù)載設(shè)備。RS-485總線沒有硬件通訊協(xié)議，其通訊協(xié)議完全依賴軟件支持，其數(shù)據(jù)的丟失率正比于總線數(shù)據(jù)的流量，其網(wǎng)絡(luò)不適合長期處于連續(xù)或長字串的收發(fā)狀態(tài)。但由于其在長線傳輸?shù)目垢蓴_能力以及傳輸速率方面的優(yōu)勢，485總線能滿足在單幢多層住宅中構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸要求。

　　CAN總線，又稱控制器局域網(wǎng)，是Bosch公司推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)。由于其卓越的性能，極高的可靠性，獨特靈活的設(shè)計和低廉的價格，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制、智能大廈、環(huán)境監(jiān)控等眾多領(lǐng)域[4,5>。CAN協(xié)議是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互連參考模型基礎(chǔ)上的，主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層[6>，用戶可在其基礎(chǔ)上開發(fā)適合系統(tǒng)實際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議。CAN總線在數(shù)據(jù)通訊方面具有突出的可靠性、實時性和靈活性，不會因數(shù)據(jù)傳輸而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓，其采用短幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)出錯率極低。

　　CAN＋RS458控制網(wǎng)絡(luò)的提出

　　本文設(shè)計的小區(qū)可視對講系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)模型，采用了“CAN+RS485”總線的分層結(jié)構(gòu)?？紤]到可視對講底層網(wǎng)絡(luò)的主干通道要求傳輸較大數(shù)據(jù)量的信息，而CAN總線在有較大數(shù)據(jù)容量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用有較強(qiáng)的處理能力和優(yōu)勢，所以CAN總線是構(gòu)成小區(qū)智能化系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)的較好解決方案之一。

　　但就智能小區(qū)而言，由于其節(jié)點相對分散而數(shù)量巨大(一般有數(shù)百到數(shù)千個不等)，且單層CAN總線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點容限為110個(在不加接續(xù)器的情況下)，所以為了不使底層網(wǎng)絡(luò)過于復(fù)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(dá)到了節(jié)點數(shù)和節(jié)點的靈活性方面的要求，避免了單獨由CAN總線構(gòu)建的底層網(wǎng)絡(luò)的層次關(guān)系過于復(fù)雜，又利用了多主CAN網(wǎng)絡(luò)性能方面的優(yōu)勢，彌補(bǔ)了單獨的CAN底層網(wǎng)絡(luò)及RS-485網(wǎng)絡(luò)各自的缺點，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(wěn)定，而RS-485的通信協(xié)議只能依靠軟件支持，同時RS-485的網(wǎng)絡(luò)控制能力不強(qiáng)，因此CAN+RS458控制網(wǎng)絡(luò)的整體性能與RS-485網(wǎng)絡(luò)性能的開發(fā)和利用有密切關(guān)系。

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

　　對等式多機(jī)通信與主從式多機(jī)通信的區(qū)別是主機(jī)不是固定在某一單機(jī)上，而是所有RS-485總線上的單機(jī)都可能成為主機(jī)，但是一次不可以有一個以上的主機(jī)同時存在。在這些單機(jī)中，只要有某一個成為主機(jī)，則其它單機(jī)就成為此總線上的從機(jī)。當(dāng)前主機(jī)完成工作后，自動退出主機(jī)模式，作為普通單機(jī)。當(dāng)單機(jī)需要作為主機(jī)時若此時總線上沒有主機(jī)，則可以成為主機(jī);若此時總線上有主機(jī)則需要等待當(dāng)前主機(jī)完成工作后，才可能成為主機(jī)。

　　對等式多機(jī)通信雖然可以適應(yīng)靈活多變的住戶節(jié)點控制和通信,但是由于其控制原理是：當(dāng)485通信鏈路中有一個節(jié)點取得發(fā)送資格后，其它各節(jié)點都要等待足夠的時間長度，以此來避免多個節(jié)點同時爭奪發(fā)送資格，引起發(fā)送數(shù)據(jù)的混亂和系統(tǒng)工作的無序，因而對于等待時間的控制非常重要。等待延時控制方式一般有兩種：固定時間延時和動態(tài)延時。

　　對于固定時間延時是指當(dāng)檢測到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)有節(jié)點間的通信，其它節(jié)點都固定延時相同時間，延時時間到后各個節(jié)點再爭取通信權(quán)。而動態(tài)延時是指當(dāng)某個節(jié)點取得通信權(quán)時，發(fā)送一個網(wǎng)絡(luò)廣播通知其他節(jié)點等待，當(dāng)通信完畢時再發(fā)送一個網(wǎng)絡(luò)廣播通知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信結(jié)束，其它節(jié)點可以爭取通信權(quán)。

　　固定時間延時對于延時時間的控制不能做到準(zhǔn)確，它根據(jù)信息長短不同;而在延時時間控制方面，只能粗略的劃分為長信息延時和短信息延時。時間的粗陋估計對于網(wǎng)絡(luò)利用率是很大浪費(fèi)，使系統(tǒng)資源浪費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)效率降低。對于動態(tài)延時，采用節(jié)點動態(tài)時間控制，達(dá)到了只要網(wǎng)絡(luò)空閑，則任意節(jié)點可以即時進(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要復(fù)雜一些。