智慧社區協同管理服務平臺系統建設與集成

楊帥　張江　王冰川　夏賢飛　倪嘉良

摘 要：為實現社區智慧化管理，提出了一種基于LON網絡集成平臺技術的智慧社區協同管理服務平臺系統，系統以FT3150和AT89C55雙核結構的控制節點為核心，通過LonMaker網絡集成工具，將智慧家居、智慧安防、智慧能源、智慧給排水配電管理有機集成，通過云平臺遠程監控端，實現了智慧社區的管控一體化。

關鍵詞：智慧社區；協同管理；LON技術；集成平臺

中圖分類號：TP393.04 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）04-0099-03

Abstract： In order to realize community intelligent management， an intelligent community collaborative management service platform system based on LON network integration platform technology is proposed. The system is based on the control node of FT3150 and AT89C55 dual-core structure， and is integrated by LonMaker network tools. Intelligent home， intelligent security， intelligent energy， intelligent water supply and distribution management organic integration are integrated organically， and through the cloud platform remote monitoring end， the intelligent community management and control integration is achieved.

Keywords： intelligent community； collaborative management； LON technology； integrated platform

1 概述

隨著物聯網技術的發展，自動抄表、智能家居等物聯網應用走進社區，智慧應用逐漸增多，智慧社區成為最有潛力的物聯網應用領域之一。智慧社區的網絡泛在化、系統集成化、設備智能化實現了家居、安防、能源等智慧管理，為居民提供一個安全、舒適、便利的新型管理模式。本設計的智慧社區協同管理服務平臺能夠將種類繁多的社區功能子系統有機集成，確保對各類子系統監控信息資源的共享和優化管理，具有可靠性、容錯性、易維護性和可擴展性。

2 智慧社區協同管理服務平臺系統集成方案

智慧社區協同管理服務平臺系統要采用開放規范網絡平臺，構成一體化的集成系統，為工程設計、工程實施、系統配置等構筑一個通用的管理平臺。本設計平臺集成技術采用LON網絡，該網絡是美國Echelon公司推出的用于網絡集成系統的一個開放式網絡技術平臺，該網絡平臺致力于綠色節能和智能管理，網絡中的信息采集、智能控制等行為能夠分布于社區管理過程的各個環節，為系統完成網絡泛在化、系統集成化、設備智能化特征的集成提供了有效解決方案。采用LON網絡集成能夠賦予智慧社區協同管理服務平臺系統開放、可互操等特征。整個平臺系統采用主干式網結構，如圖1所示，主干網絡以1.25Mbps的速率傳輸數據給網絡云平臺，主干網絡的數據將經由控制節點路由到各分支子系統之間的進行信息交互，而分支子系統則采用78kbps的傳輸速率在子系統內部進行信息交互。這種設計方案使每一個子系統中設備間的數據通信都在節點的一側進行[1]，不會影響主干網絡上的數據吞吐量，單個節點的損壞也不會影響整個網絡的正常工作。

3 智慧社區協同管理服務系統控制節點的開發

3.1 系統控制節點的硬件設計

智慧社區協同管理服務平臺系統的核心是控制節點，主要包括家居管理節點、安防管理節點、能源管理節點和給排水配電管理節點四種類型，這四種節點需要采集家居管理、安防管理、能源管理和給排水配電管理現場信息和處理決策。控制節點采用MIP雙核結構，第一處理器采用AT89C55，主要負責應用程序的信息采集和決策處理[2]，作為主機。第二處理器采用高級VLSI器件FT3150控制器，主要負責系統網絡通信處理，作為從機。兩個處理器之間采用Slave A模式并行接口總線實現信息傳遞，該接口模式能夠以3.3M bit/s的速率傳輸，極大提高系統的數據處理實時性。Slave A模式并行接口對象通過令牌傳遞和握手協議來實現彼此間的同步，并防止總線競爭現象的發生。節點控制器的Slave A對象通過FT3150中的IO8，IO9，IO10這3個引腳進行握手協議傳輸，其中IO8引腳被定義為片選輸入信號；IO9引腳被定義為讀寫輸入信號；IO10引腳被定義為握手輸入信號；而IO0～IO7被定義為雙向數據總線。系統控制節點的硬件電路如圖2所示。

3.2 系統控制節點的軟件設計

智慧社區協同管理服務平臺系統控制節點關鍵在于對采集到數據進行決策處理，數據處理的重點在于雙處理器之間的數據交換，本數據交換軟件設計采用虛擬令牌乒乓式傳輸算法，有效解決了AT89C55與FT3150搶占數據總線的問題。算法設計采用Neuron C語言，該語言基于ANSI C，擴展了網絡通信、設備配置、硬件I/O和事件驅動調度。采用Neuron C語言編寫節點應用程序，包括I/O對象的配置、網絡變量的定義、顯式報文的構建、發送和接收等，以匹配每個節點與Neuron C對象的功能，定義事件，編寫實現對象和任務的代碼，實現網絡環境的應用。基于虛擬令牌乒乓式傳輸算法控制節點中主控制器AT89C55與從控制器FT3150實現雙向數據交換[3]，智慧社區系統節點上電復位后，主控制器傳送同步數據，從控制器接收后向主控制器傳送應答同步數據，當主控制器和從控制器同步后，兩控制器開始交換消息報文，主控制器置低讀寫信號控制線擁有令牌，通過置低片選信號控制線選通從控制線并實時監聽從控制器的工作狀態，控制節點的軟件算法如圖3所示。endprint

4 智慧社區協同管理服務平臺系統集成

智慧社區協同管理服務平臺系統集成通過在遠程客戶端和本地客戶端上使用網絡集成管理工具LonMaker實現，同時利用LON網與互聯網的互聯，調用網絡服務器數據庫。系統通過家居管理節點、安防管理節點、能源管理節點和給排水配電管理節點實現管網的科學管理，給人們提供一種安全舒適的生活與工作的社區模態，智慧社區協同管理服務系統集成原理如圖4所示。社區系統的控制節點在整個系統中起到核心控制作用，根據應用需要控制節點配置AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、DI（數字量輸入）、DO（數字量輸出）四種擴展模式。AI，DI主要用來采集社區外部環境的模擬量信號和數字量信號，AI信號以模擬電壓的形式輸入到節點擴展模塊AI中，節點擴展模塊AI接收到這些電壓信號后，對其進行數字量化，然后把量化好的數據送給節點主模塊雙核處理器，主模塊雙核處理器根據得到的AI量化數據后，根據相關算法進行決策處理。DI是用來采集數字量信號，DI模塊在得到先關的數字量開關信號后，把相關信息送到節點主模塊的雙核處理器。節點分析DI模塊送進來的信號，按照設計好的邏輯決定下步的控制動作。家居管理節點、安防管理節點、能源管理節點和給排水配電管理節點在得到各種數字量和模擬量信息后，通過LON總線把得到的上述信息經iLON 600傳送到設定的PC服務器上。服務器上的LNS數據庫工具把這些信息保存在LNS數據庫中，然后LNS DDE Server把LNS數據庫里面的數據讀取出來[4]。最后，上位機程序通過DDE接口讀取數據，以產生相應的動作或者顯示。

5 結束語

智慧社區協同管理服務平臺系統充分融入了“互聯網+”理念，利用先進LON總線網絡平臺技術，將與社區生活有關的家居、安防、能源、給排水配電等模塊中的子系統有機地結合在一起，通過統籌管理，讓社區生活更加舒適、安全、有效。平臺系統依托LON技術總線網絡平臺與互聯網的無縫對接，運用物聯網架構將社區的物聯網感知層和智慧服務連結起來，集家居管理、安防管理、能源管理、給排水配電管理于一體，達到社區智慧高效的管理，實現了管控一體化。

參考文獻：

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[3]楊帥，姜亞南，薛嵐.分布式LON總線架構平臺模式下的現代農業監控系統[J].江蘇農業科學，2014，42（12）：426-428.

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