高新技术对传统楼宇对讲系统的提升(图)

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    我国的智能化小区始于80年代末，在90年代知识经济中迅速崛起，目前处于腾飞阶段。它是人类步入信息社会后出现的产物，是传统建筑业与迅速发展的高科技结合产生的结果。有智能化配置，也就是人们常说的“e生活模式”，成为房地产业的新亮点，也成为当前消费者趋之若鹜的潮流。

    一、智能小区及楼宇对讲系统概述

    在信息技术智能化，信息网络全球化和国民经济信息化的今天，智能建筑作为信息高速公路的节点和信息港的码头，已充分体现了它在经济、文化、科技领域中的重要作用。

    智能小区是在智能化大楼的基本含义中扩展和延伸出来的。它通过对小区建筑群四个基本要素(结构、系统、服务、管理以及它们之间的内在关联)的优化考虑，提供一个投资合理，又拥有高效率、舒适、温馨、便利、安全的居住环境。

    在先进的计算机技术、通信技术、控制技术及IC卡技术基础上，采用系统集成方法，逐步建立一个沟通小区内部住户与住户、住户与小区综合服务中心，住户与外部社会的多媒体综合性交互系统，为住户提供一个安全、舒适、便捷、节能、高效的生活环境。根据建设部《全国住宅小区智能化技术示范工程建设大纲》规定，将智能建筑分为三个层次：即普及型住宅小区，先进型住宅小区与领先型住宅小区。

    其中应实现六项智能化要求：(1)住宅小区设立计算机自动化管理中心；(2)水、电、气等自动计量、收费，住宅小区封闭；(3)实行安全防范系统自动化监控管理；(4)住宅的火灾、有害气体泄漏实行自动报警；(5)住宅设置紧急呼叫系统；(6)对住宅小区的关键设备、设施实行集中管理，对其运行状态实施远程监控。

    同时根据建设部住宅产业化促进中心规定，示范小区在安全防范和信息管理方面应具备有以下功能：(1)出入口管理及周界防犯报警；（2）闭路电视监控；（3）对讲与防盗门控；（4）住户报警；（5）巡更管理；（6）对安全防范系统实行监控；（7）远程抄收或IC卡管理；（8）车辆出入与停车管理；（9）供电设备、公共照明、电梯、供水等主要设备监控管理；（10）紧急广播与背景音乐系统；（11）物业管理计算机系统

    二、在智能领域发展的高新技术

    1、宽带网络技术

    基于以太网技术的宽带接入网由局侧设备和用户侧设备组成，局侧设备一般位于小区内，用户侧设备一般位于居民楼内；或者局侧设备位于商业大楼内，而用户侧设备位于楼层内。局侧设备提供与ＩＰ骨干网的接口，用户侧设备提供与用户终端计算机相接的１０／１００ＢＡＳＥ－Ｔ接口。局侧设备具有汇聚用户侧设备网管信息的功能。 $Page_Split$

    在基于以太网技术的宽带接入网中，用户侧设备只有链路层功能，工作在ＭＵＸ（复用器）方式下，各用户之间在物理层和链路层相互隔离，从而保证用户数据的安全性。另外，用户侧设备可以在局侧设备的控制下动态改变其端口速率，从而保证用户最低接入速率、限制用户最高接入速率，支持对业务的ＱｏＳ保证。对于组播业务，由局侧设备控制各多播组状态和组内成员的情况，用户侧设备只执行受控的多播复制，不需要多播组管理功能。局侧设备还支持对用户的认证、授权和计费以及用户ＩＰ地址的动态分配。为了保证设备的安全性，局侧设备与用户侧设备之间采用逻辑上独立的内部管理通道。

    在基于以太网技术的宽带接入网中，局侧设备不同于路由器，路由器维护的是端口网络地址映射表，而局侧设备维护的是端口主机地址映射表；用户侧设备不同于以太网交换机，以太网交换机隔离单播数据帧，不隔离广播地址的数据帧，而用户侧设备完成的功能仅仅是以太网帧的复用和解复用。

    2、通信技术

    现在无线通信已经在全球范围得到了迅猛发展，采用无线手段提供数据业务的应用成为新的通信热点。目前，各运营商、制造商和内容提供商都非常积极地工作，先后推出了蓝牙技术、无线局域技术、485等通信技术，这些技术为无线业务的迅速开展发挥了重要的作用。

    （1）蓝牙技术

    蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，作为电缆的替代，它能够方便地实现个人区域网(PAN)。蓝牙ADSL接入点主要由以下几个部分组成：线路驱动、模数/数模转换及编解码器、语音及数字信号处理器、微处理器以及蓝牙模块。该接入点的空中无线接口为蓝牙，有线接口有：RJ11、RJ45、USB数据接口。

    蓝牙模块接入点的信号流程：A.发送过程：蓝牙模块首先接收蓝牙手机或各种蓝牙适配器的语音或数据信号，经过微处理器后，分别由语音或数据处理器进行信号处理，在分别编码后，再合成为一个信号,之后，经过数模转换器转换为模拟信号，然后执行功率控制,接着送至线路驱动器，最后经由电话线传送到局端。B.接收操作：从电话线上接收的信号经过线路侧处理和自动增益控制后,由模数转换器将模拟信号转变为数字信号，该信号解码后分离为语音/数据信号。分别送至语音处理模块和数据处理模块，进行信号处理，之后由微处理器传送到蓝牙模块，通过蓝牙的空中接口传输到蓝牙收集或各种蓝牙适配器中。  

    （2）无线局域网技术

    无线局域网确实就像它的名字一样——具有传统局域网技术(如以太网和令牌环)的所有特性和优点，却没有电线或电缆的限制；无线局域网用红外线或者射频取代双绞线或光纤作为传输媒介。在红外线和射频两者中，无线电信号因为覆盖范围广且带宽高，因而应用更加广泛。目前无线局域网大多使用2.4GHz频段，这是RF频谱中唯一在全球保留的非管制应用部分。无线网络的自由度和机动性使其既可以应用于楼宇内，也可以用于建筑物之间。 $Page_Split$

    其网络构造模块与有线网络对应部分非常相似，楼宇内无线局域网设备也包括PC插卡、PCI或ISA用户适配器以及功能类似于有线网络集线器的接入点；无线局域网收发器充当网络集线器，为无线和有线网络之间的数据通信提供连接。同小型或临时安装的有线局域网一样，无线局域网可以只需用户适配器就配置成为对等或其它特定拓扑结构。如果希望再有额外的功能和范围，接入点还可以结为一体充当星型拓扑的中心，实现相当于以太网络中网桥的功能。

    （3）485串口通信技术

    RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的。RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。

    由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

    RS-485最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。

    RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。 

    3、图像处理

    数字技术的蓬勃发展和广泛应用使人类社会迈入了“数字时代”。今天，数字技术产品已走进普通百姓的日常生活之中。

    数字技术就是用数字编码来描述和表达图像、声音等各种媒体信息。其信息处理的流程是：模拟信息→数字化→压缩编码→存储或传输→解码再现。其中，压缩编码是一个关键环节。数字化的图像和声音信号数据是非常庞大的，例如一幅640×480像素中等分辨率的彩色图像（24bit/像素）的数据量约为7.37Mbit/帧，如果是运动图像，以每秒30帧或者25帧的速度播放时，则视频信号传输速率为220Mbit/s；如果把这种信号存放在650MB的光盘中，一张光盘只能播放20多秒钟。所以，必须对数字化信息进行压缩，用尽可能少的数据来表达信息,节省传输和存储的开销。

    MPEG2于1995年成为国际标准，其目标是达到高级工业标准的图像质量以及更高的传输率。MPEG2所能提供的传输率在3～10Mbit/s之间，在NTSC制式下的分辨率可达720×486，可提供广播级的图像质量和CD级的音质，适用于数字电视广播(DVB)、HDTV和DVD的运动图像及其伴音的压缩编码。目前，MPEG2已得到广泛应用，如美国、欧洲、日本在DVD和数字电视广播方面都采用MPEG2压缩技术。

    MPEG4于1999年初正式成为国际标准。MPEG4是一个适用于低传输速率应用的方案。与MPEG1和MPEG2相比，MPEG4更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。 $Page_Split$

    MPEG4的主要特点：MPEG1、MPEG2标准均为高层媒体表示与结构标准，其交互性及灵活性较低。而MPEG4标准是对运动图像中的内容进行编码，其具体的编码对象就是图像中的音频和视频，称为AV对象。AV对象可以组成AV场景。因此，MPEG4标准就是围绕着AV对象的编码、存储、传输和组合而制定的，高效率地编码、组织、存储、传输AV对象是MPEG4标准的基本内容。

    MPEG4的重要特点包括：（1）基于内容的普遍性。MPEG4能够直接选取音频、视频内容进行编码，并对其灵活地进行控制和显示，用户可以自行选择场景中的物体的解码质量，进行家庭影视节目制作和编辑。（2）以AV为对象，增强了交互性和扩展性，从而提高了交互应用的灵活性。（3）将各种功能应用在自然的和合成的AV对象上，增强了节目编辑制作能力。（4）MPEG4在误码环境中，尤其是在恶劣误码条件下的低比特率应用中的抗误码性，有利于节目制作、分配和显示。

    4、IC卡技术

    非接触IC卡，又名感应卡，诞生于90年代初，由于存在着磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点，使之一经问世，便立即引起广泛的关注，并以惊人的速度得到推广应用。

    非接触式IC卡由IC芯片，感应天线组成，并完全密封在一个标准PVC卡片中，无外露部分。非接触式IC卡的读写过程，通常由非接触型IC卡与读写器之间通过无线电波来完成读写操作,二者之间的通讯频为13.56MHZ。

    非接触型IC卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的L/C产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据、修改、存储等，并返回给读写器。由非接触式IC卡所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是操作过程都得到了很大的简化，同时借助于先进的管理软件，可脱机的操作方式，都使数据读写过程更为简单。

    5、模数混合技术

    数字电子计算机所处理的传送的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换成电信号的模拟量后，需经模/数转换变成数字信号才可输入到数字系统中进行处理的控制。

    模/数转换的三个步骤：抽样、量化和编码。抽样过程将模拟信号在时间上离散化，使之成为抽样信号；量化将抽样信号的幅度离散化使之成为数字信号；编码则将数字信号表示成数字系统所能接受的形式。  

    三、高新技术应用系统示例（如图1）

图1$Page_Split$

    SD-2003系统是一个基于当前最前沿的小区以太网为主干网的智能接入平台,包括多媒体计算机技术、通信技术、现场总线技术、图像显示技术、语音技术及网络远程控制等众多前沿技术。管理中心电脑与各终端机采用客户机/服务器模式，主干网采用小区宽带网络，利用国际互联网上通用的TCP/IP网络传输协议，把音视频及所有编码信号通过智能终端（一台装有智能软件的接入服务器）可方便快捷地将楼宇对讲、门禁、物业信息管理、巡更及周界防范、用户报警终端、一卡通、远程抄表、智能停车场管理等子功能中的模拟信号转换成数字信号后以终端接入的方式挂接在本系统上。系统本身简单到几乎只需修改计算机软件系统就可实现整个系统的扩充和升级。

    在SD-2003中已运用了前面所介绍过的宽带网络技术、通信技术、图像处理、IC卡及模数转换技术，目前它采用视频、音频、控制信号共走小区宽带网络，音视频信号经压缩后变成数字信号，同时可以传输4路视频信号，10路以上音频信号；它所采用的音、视频压缩技术，是使用MPEG4格式进行音视频数据的压缩，相对于以前的MPEG2等格式压缩率更高可以有效的缓解对网络带宽的压力，同时在保存数据时也可以有效的节省存储空间。

    支持单元内、网内分机间的三方通话及户户通。它所采用的语音技术可实现多路同时通话而互不干扰。各个单元系统间通过以太网互相连接，不需要专门布线就可将所有单元组成一张大网统一进行管理。
 

    四、传统小区与智能小区对比

    智能小区建设中，所有的系统都需要一个集中的小区监控管理中心，传统的安防系统是采用电话线来传送报警信号，信号传输速度慢，运行费用高，而且功能单一，要实现其他如周界防范、电子巡更、三表抄送等功能就必须另外布线，重新安装新系统，并且各系统各自独立运行，互不相关，各系统协调能力差，系统运行、维护复杂，系统升级扩容困难，从而造成物业管理部门工作难度加大，系统的智能化程度降低。因此，在智能小区系统中，必须要采用集成能力高的系统，通过单一的总线方式布线，集成家庭安防、周界防范、电子巡更、三表抄送、联动控制、CCTV、停车场管理、家居自动化等需要集中监控的系统。

    五、智能小区系统的发展前景（如图2）  

图2

    随着信息时代的到来和科学技术的迅猛发展，在家办公、在家上学、电子商务等新事物应运而生。家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和保安装置，可以通过总线技术连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理。随着信息技术的发展，智能住宅和智能小区的内涵也不断的变化、发展。因此，我们有理由相信智能住宅和智能小区将有非常广阔的发展前景。