智能小区的网络架构、系统集成解决方案

    摘要：本文以智能小区、智能家居的发展应用为背景，简要分析了常用的、应用于智能小区的网络架构、系统集成方式及高低速解决方案。本文主要介绍了Q-BUS智能小区和智能家居低速控制总线系统的实现，描述了Q-BUS总线收发模块与MPU的接口及主要功能，并举例说明了Q-BUS总线的实际应用领域。Q-BUS总线可靠性好、可扩展性强、能无缝连接高速网络、成本较低，可应用于智能小区、智能家居系统，具有很大的实用价值和应用前景，将为现代智能网络提供良好的解决方案。
　
      关键词：Q-BUS总线；智能小区；智能家居

　　一、概述

　　进入21世纪，人们的“衣食住行”水平日益提高，在衣食无忧的今天，居住环境的优劣成为了衡量生活水平的又一重要标准。智能小区经过多年的实际应用，已经有了长足的发展，仅仅提供安全保障的智能小区系统已经很难满足人们对于安全、方便、智能化等方面的需要。因此，智能家居必将成为一个新的市场热点。

　　在智能小区的实际应用中，其集成方式多数体现为多个独立系统互相拼合，其系统集成性、稳定性、扩展性必然大打折扣；在完全整合多个系统的全带宽解决方案中，多数将多媒体信号与控制信号的传输集成在一起，在高速带宽中传输低速的控制信号，不但是对网络资源的浪费，其成本也较高。因此，该解决方案难以在市场上大展拳脚。

　　从各方案的分析中可以得知，智能小区往往只需要低速的控制系统就能实现实时控制，而家庭用户对于多媒体传输的需求，则需要高速带宽才能实现。如果能够实现低速控制与高带宽用户的无缝连接，即在具备低速控制系统为主的智能小区内，家庭用户可以随时扩展高带宽的应用，并能和小区控制中心无缝连接，就既能满足全带宽用户的需求，也能满足智能小区对成本控制的要求。

　　基于以上设想，公司在广泛征求意见、并组织大量技术人员技术攻关后，推出了具有自主知识产权、以解决低速控制信号为主要目的、并与高带宽功能实现无缝连接的应用控制平台总线系统——Q-BUS智能小区和智能家居低速控制总线系统。

　　1、现有应用于智能小区的标准通讯网络分析

　　2、Q-BUS总线的诞生  

　　比起成本相对较低的RS-485总线，CAN总线虽然有较高的传输速率，但价格偏高，而且与RS-485总线一样网络结构较单一；Lon Works总线、以太网等方式的网络平台虽然有很高的带宽，具有较完善的拓扑性能，但是在目前小区采用这样高带宽的平台显然有高速公路上跑马车的感觉；现在小区局域网虽已成为智能化配套设施，但由于其网络设备的产权属性，使得这样的网络平台很难为智能化系统平台所用。

　　智能小区、智能家居系统，一方面朝着网络平台整合的方向发展；另一方面，全带宽网络的高带宽与低数据流量这样一对矛盾的显现；必将出现一种网络平台来满足市场的这种迫切需求，它的系统整合性、网络的拓扑性能、对低数据流量传输的可靠性、以及合理的性价比都将使其凸现出对市场各种需求的满足。

　　Q-BUS总线网络平台的诞生，正是在这种需求下应运而生的，它是基于传统差分电压传输方式，采用载波监听多点接入/冲突检测技术，实现了数据可靠、高效的中长距离传输。在小区智能化的实现、家居智能化的应用中，它对控制信息各种传输性能的满足，以及对高带宽数据传输无缝连接的支持，使其将拥有前景广阔的市场。

　　二、Q-BUS总线简介

　　1、实现描述
　　Q-BUS总线基于以下两种技术，实现其总线通讯：
　　1）基于差分电压传输方式
　　2）利用CSMA/CD技术原理实现现场总线技术

　　Q-BUS总线收发模块与MPU的接口：
　　1）可通过并口数据线或标准UART实现数据连接
　　2）由两根控制线实现MPU与模块之间的握手控制
　　3）时钟信号源自MPU的时钟信号输出端
　　4）模块的复位信号可通过MPU控制

　　2、功能描述
　　1）实现网络数据的实时、高效传输
　　2）网内任意节点间的数据传输
　　3）网络广播功能
　　4）网络状态检测功能
　　5）通讯接口电路的光电隔离功能
　　6）标准的数据封装，操作方便，扩展性强
　　7）网络数据4级优先级分级
　　8）标准的MPU接口，可采用并口数据线或标准UART

　　三、应用介绍
　　以Q-BUS总线为智能小区、智能家居的网络平台其应用如下图所示：

　　1、应用领域介绍
　　Q-BUS总线作为一个通讯平台，其目的就是为各种控制设备提供一个可靠、高效的传输网络，使设备的互通、互联有了稳固的基础，在这样的基础之上构件一个可靠、高效的系统是可实现的。
　　小区智能化，以Q-BUS总线来构成其网络平台，由于其具有较高的性价比，和其开放式的接口，使得小区智能化各系统的整合实现变得经济、高效。
　　在智能家居系统中，运用Q-BUS总线实现家电的智能控制，配合高带宽数据总线的无缝连接，智能家居所带来的高品质生活不再是遥不可及的梦想。

　　2、范例一
　　BA系统  
　　从BA系统的特性可以分析得到该网络平台的有效数据流是较少的，如果配合高带宽的网络平台，显然性价比是不合理的。在楼宇智能化的BA子系统中采用Q-BUS总线作为网络平台，在每个现场DDC上配置该总线的模块，通过模块将DDC设备接入Q-BUS总线，其性价比是不言而喻的，而且为系统将来的扩展提供可靠的保障。
　　在DDC设备配置阶段，可通过现场编程或通过网络下载设定数据等方式，设定采集点到控制点的数据流向路径，指定了控制设备的控制信号源。
　　 当采集点采集的数据（数字或模拟信号）发生变化，可立即将该变化信号发送给相应的DDC模块使其发生控制动作，由于采用了载波监听多点接入/冲突检测技术，使得数据的实时发送变成可能，提高网络实现效率，满足了现场的实时控制要求，并且由于该网络中数据在任意节点间的传输功能，节省了采集点数据到控制中心，控制中心发送控制数据到相应控制点的数据传输时间损耗；并且可设置采集点同时将数据上报控制中心，用于数据备份。