互聯網絡在智能建筑中的應用

【摘 要】本文的主要內容是將以太網技術應用到智能樓宇自控系統中，采用嵌入式WEB服務器連接各種 RS485 總線和 CAN總線的設備，實現建筑智能化。應用現代控制技術構成智能建筑結構與系統，結合現代化的服務與管理方式給人們提供一個安全、 舒適的生活、學習工作環境空間。

【關鍵詞】智能建筑（小區）；嵌入式WEB；RS485總線；CAN總線

The Internet application in intelligent building

Qi Mei-yue 1，Wu Jin 2，Wang Li-Juan 3，Qi Bai-song 4

(1.Changchun Architecture and Civil Engineering College Changchun Jilin 130000；

2.Changchun Institute of Optics， Fine Mechanics and Physics Changchun Jilin 130000；

3.Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics Changchun Jilin 130000；

4.Changchun Wanda Commercial Management Company Changchun Jilin 130000)

【Abstract】The main content of this article is applying Ethernet technology to the intelligent building automation system， Connected to RS485 bus using embedded WEB server and CAN-bus devices，Realization of intelligent building. The application of modern control technologies constitute a structure and system of intelligent building，

Combined with modern service and management to provide peoplewith a safe， comfortable living， learning and working environment .

【Key words】Intelligent building(community);Embedded WEB;RS485bus;CANbus

1. 智能建筑的基本知識

智能建筑比較完整的定義：智能建筑指利用系統集成方法，將智能型計算機技術、通訊技術、信息技術與建筑藝術有機結合，通過對設備的自動監控、對信息資源的優化組合，所獲得的投資合理、適合信息社會需要且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點的建筑物。

其實智能建筑(Intelligent building)的概念起源于美國，1984 年美國哈特福特市將一座舊式大樓進行了改造，并對大樓的空調、電梯、照明、防盜等設備采用計算機進行監測控制，為客戶提供語音通信及文字處理、電子郵件和情報資料等信息服務，被稱為世界上第一座智能化大樓。在我國，智能建筑發展的速度也很快，全國已建立了一些具有一定智能化功能的建筑。

智能建筑通過對建筑物的 4 個基本要素，即結構、系統、服務和管理，以及它們之間的內在聯系，以最優化的設計，提供一個投資合理又擁有高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全的環境空間。一般來說，智能建筑主要由建筑設備自動化系統 BAS（BuildingAutomation System）、辦公自動化系統 OAS（Office Automation System）、消防自動化系統 FAS（Fire Automation System）、綜合保安監控系統 SAS（Safety Automation System）、通訊自動化系統 CAS（Communication Automation System）幾大部組成。智能小區是以住宅為平臺，兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化，集系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境。

2. 嵌入式WEB

嵌入式以太網是近幾年發展起來的一項新興概念和技術，嵌入式以太網是指電子設備通過嵌入式模塊直接接入以太網，以以太網為介質實現信息交互的過程?？刂葡到y結構網絡化與控制系統體系開放性將是控制系統技術發展的趨勢。

嵌入式以太網模塊包含有實時操作系統，實現TCP/IP 協議棧和 WebSever的基本功能。應用中，操作站與嵌入式系統以及嵌入式系統之間通過以太網連接，通信采用 TCP/IP 通信協議。操作站可以使用 Web 瀏覽器對嵌入式系統(嵌入式 Web 服務器)進行監控，該模式為 B/S 模式，需要通過動態交互技術實現瀏覽器與服務器間的數據交換，動態交互技術是建立在TCP/IP 通信基礎之上的。嵌入式系統與瀏覽器及嵌入式服務器之間通過 TCP Socket或 UDP Socket 進行數據傳輸。

3. RS485總線

RS-485 總線它具有以下特點：

RS-485 的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為（2～6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2～6）V 表示。接口信號電平比RS-232-C 降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。其數據最高傳輸速率為 10Mbps。接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。RS-485 接口的最大傳輸距離標準值為 4000 英尺，實際上可達 3000米。因為 RS-485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優點就使其成為首選的串行接口。因為 RS485 接口組成的半雙工網絡，一般只需二根連線，所以 RS485 接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。

4. CAN總線

CAN 總線的信號傳輸采用短幀結構，每一幀的有效字節數為 8 個，因而傳輸時間短、受干擾的概率低。當節點嚴重錯誤時，具有自動關閉的功能以切斷該節點與總線的聯系，使總線上的其它節點極其通信不受影響，具有較強的抗干擾能力和檢錯能力。

CAN 控制器支持四種不同的 CAN 協議類型：數據幀、遠程幀、出錯幀和超載幀。它采用總線仲裁技術，當出現幾個節點同時在網絡上傳輸信息時，優先級高的節點可繼續傳輸數據，而優先級低的節點則主動停止發送，從而避免總線沖突。CAN 總線信號傳輸介質使用特性阻抗為 120 歐姆的雙絞線，信號傳輸方式采用差動發送和差動接收的方式。理論上使用CAN2.0A 總線的節點可達到 2032 個，CAN2.0B 則可以達到 5 億多個。使用PCA82C250 作為 CAN 總線的收發器時，CAN 直接通信距離最遠可達到10Km(傳輸率為 5kbps)，通訊速率最高可達 1Mbps(傳輸距離為40m)。

由于 CAN 總線技術具有先進的多主網絡結構、通訊距離遠、價位低、可靠性高、系統容量大等優點。在自動化電子領域的汽車發動機控制部件、傳感器、抗滑系統、工業自動化、建筑物環境控制、機床或電梯控制、醫療設備等領域都得到了較為廣泛的應用。

5. 系統的實現

系統主要由微處理器部分、以太網接口部分、CAN 總線接口部分、RS485 總線接口部分組成。系統中的微處理器芯片采用了 Winbond 公司的 W77E58 芯片。

6. 結束語

本文主要應用以太網技術開發一套嵌入式 WEB 服務器。嵌入式 WEB 服務器在智能建筑(小區)的應用不僅可以解決小區內各系統的信息互通，避免在小區內形成幾個信息獨立，構成真正意義上的小區智能化體系；同時，具有布線規范化的優點，可避免小區內、樓內同時布幾種線。

該嵌入式 WEB 服務器具有可以增加新類型的 RS485 總線設備或CAN 總線設備，不需要改動嵌入式 WEB 服務器的硬件設計。

隨著人們生活水平的不斷提高和科學技術的不斷發展，智能建筑(小區)也將逐步發展，成為人們生活中不可缺少的部分，以太網技術也必將在智能建筑(小區)中發揮更重要的作用。

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參考文獻

［1］ (美) Jean J. Labrosse 嵌入式實時操作系統μC/OS-II［M］北京航空航天大學出版社 2003.

［2］ 劉曉勝.智能小區系統工程技術導論［M］.北京:電子工業出版社，2001.

［3］ 陳龍編著.智能小區及智能大樓的系統設計［M］.中國建筑工業出版社，2001.

［4］ 余強，彭良福.以太網接入技術在智能小區中的應用［J］.通信世界，2002.

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［文章編號］1619-2737（2011）10-19-294

［作者簡介］ 戚美月（1983-），女，職務：助教，從事電氣工程及其自動化專業教學工作，2006年畢業于吉林建筑工程學院。