杨帅　张江　王冰川　夏贤飞　倪嘉良

摘 要：为实现社区智慧化管理，提出了一种基于LON网络集成平台技术的智慧社区协同管理服务平台系统，系统以FT3150和AT89C55双核结构的控制节点为核心，通过LonMaker网络集成工具，将智慧家居、智慧安防、智慧能源、智慧给排水配电管理有机集成，通过云平台远程监控端，实现了智慧社区的管控一体化。

关键词：智慧社区；协同管理；LON技术；集成平台

中图分类号：TP393.04 文献标志码：A 文章编号：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

隨着物联网技术的发展，自动抄表、智能家居等物联网应用走进社区，智慧应用逐渐增多，智慧社区成为最有潜力的物联网应用领域之一。智慧社区的网络泛在化、系统集成化、设备智能化实现了家居、安防、能源等智慧管理，为居民提供一个安全、舒适、便利的新型管理模式。本设计的智慧社区协同管理服务平台能够将种类繁多的社区功能子系统有机集成，确保对各类子系统监控信息资源的共享和优化管理，具有可靠性、容错性、易维护性和可扩展性。

2 智慧社区协同管理服务平台系统集成方案

智慧社区协同管理服务平台系统要采用开放规范网络平台，构成一体化的集成系统，为工程设计、工程实施、系统配置等构筑一个通用的管理平台。本设计平台集成技术采用LON网络，该网络是美国Echelon公司推出的用于网络集成系统的一个开放式网络技术平台，该网络平台致力于绿色节能和智能管理，网络中的信息采集、智能控制等行为能够分布于社区管理过程的各个环节，为系统完成网络泛在化、系统集成化、设备智能化特征的集成提供了有效解决方案。采用LON网络集成能够赋予智慧社区协同管理服务平台系统开放、可互操等特征。整个平台系统采用主干式网结构，如图1所示，主干网络以1.25Mbps的速率传输数据给网络云平台，主干网络的数据将经由控制节点路由到各分支子系统之间的进行信息交互，而分支子系统则采用78kbps的传输速率在子系统内部进行信息交互。这种设计方案使每一个子系统中设备间的数据通信都在节点的一侧进行[1]，不会影响主干网络上的数据吞吐量，单个节点的损坏也不会影响整个网络的正常工作。

3 智慧社区协同管理服务系统控制节点的开发

3.1 系统控制节点的硬件设计

智慧社区协同管理服务平台系统的核心是控制节点，主要包括家居管理节点、安防管理节点、能源管理节点和给排水配电管理节点四种类型，这四种节点需要采集家居管理、安防管理、能源管理和给排水配电管理现场信息和处理决策。控制节点采用MIP双核结构，第一处理器采用AT89C55，主要负责应用程序的信息采集和决策处理[2]，作为主机。第二处理器采用高级VLSI器件FT3150控制器，主要负责系统网络通信处理，作为从机。两个处理器之间采用Slave A模式并行接口总线实现信息传递，该接口模式能够以3.3M bit/s的速率传输，极大提高系统的数据处理实时性。Slave A模式并行接口对象通过令牌传递和握手协议来实现彼此间的同步，并防止总线竞争现象的发生。节点控制器的Slave A对象通过FT3150中的IO8，IO9，IO10这3个引脚进行握手协议传输，其中IO8引脚被定义为片选输入信号；IO9引脚被定义为读写输入信号；IO10引脚被定义为握手输入信号；而IO0～IO7被定义为双向数据总线。系统控制节点的硬件电路如图2所示。

3.2 系统控制节点的软件设计

智慧社区协同管理服务平台系统控制节点关键在于对采集到数据进行决策处理，数据处理的重点在于双处理器之间的数据交换，本数据交换软件设计采用虚拟令牌乒乓式传输算法，有效解决了AT89C55与FT3150抢占数据总线的问题。算法设计采用Neuron C语言，该语言基于ANSI C，扩展了网络通信、设备配置、硬件I/O和事件驱动调度。采用Neuron C语言编写节点应用程序，包括I/O对象的配置、网络变量的定义、显式报文的构建、发送和接收等，以匹配每个节点与Neuron C对象的功能，定义事件，编写实现对象和任务的代码，实现网络环境的应用。基于虚拟令牌乒乓式传输算法控制节点中主控制器AT89C55与从控制器FT3150实现双向数据交换[3]，智慧社区系统节点上电复位后，主控制器传送同步数据，从控制器接收后向主控制器传送应答同步数据，当主控制器和从控制器同步后，两控制器开始交换消息报文，主控制器置低读写信号控制线拥有令牌，通过置低片选信号控制线选通从控制线并实时监听从控制器的工作状态，控制节点的软件算法如图3所示。endprint

4 智慧社区协同管理服务平台系统集成

智慧社区协同管理服务平台系统集成通过在远程客户端和本地客户端上使用网络集成管理工具LonMaker实现，同时利用LON网与互联网的互联，调用网络服务器数据库。系统通过家居管理节点、安防管理节点、能源管理节点和给排水配电管理节点实现管网的科学管理，给人们提供一种安全舒适的生活与工作的社区模态，智慧社区协同管理服务系统集成原理如图4所示。社区系统的控制节点在整个系统中起到核心控制作用，根据应用需要控制节点配置AI（模拟量输入）、AO（模拟量输出）、DI（数字量输入）、DO（数字量输出）四种扩展模式。AI，DI主要用来采集社区外部环境的模拟量信号和数字量信号，AI信号以模拟电压的形式输入到节点扩展模块AI中，节点扩展模块AI接收到这些电压信号后，对其进行数字量化，然后把量化好的数据送给节点主模块双核处理器，主模块双核处理器根据得到的AI量化数据后，根据相关算法进行决策处理。DI是用来采集数字量信号，DI模块在得到先关的数字量开关信号后，把相关信息送到节点主模块的双核处理器。节点分析DI模块送进来的信号，按照设计好的逻辑决定下步的控制动作。家居管理节点、安防管理节点、能源管理节点和给排水配电管理节点在得到各种数字量和模拟量信息后，通过LON总线把得到的上述信息经iLON 600传送到设定的PC服务器上。服务器上的LNS数据库工具把这些信息保存在LNS数据库中，然后LNS DDE Server把LNS数据库里面的数据读取出来[4]。最后，上位机程序通过DDE接口读取数据，以产生相应的动作或者显示。

5 结束语

智慧社区协同管理服务平台系统充分融入了“互联网+”理念，利用先进LON总线网络平台技术，将与社区生活有关的家居、安防、能源、给排水配电等模块中的子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让社区生活更加舒适、安全、有效。平台系统依托LON技术总线网络平台与互联网的无缝对接，运用物联网架构将社区的物联网感知层和智慧服务连结起来，集家居管理、安防管理、能源管理、给排水配电管理于一体，达到社区智慧高效的管理，實现了管控一体化。

参考文献：

[1]杨帅，张楼英，朱静.基于LON总线平台的智慧型水质监测管理系统[J].科技通报，2017，33（4）：155-158.

[2]杨帅，王超，成建生.基于Host Based架构模式的LON总线协议转换控制器[J].制造业自动化，2014，36（6）：116-119.

[3]杨帅，姜亚南，薛岚.分布式LON总线架构平台模式下的现代农业监控系统[J].江苏农业科学，2014，42（12）：426-428.

[4]薛岚，姜亚南，杨帅.基于LON平台的现代农业全分布式监控系统[J].湖北农业科学，2015，54（2）：453-456.

[5]赖宏慧，钟娟.基于网络化感知计算的智慧社区管理关键技术与应用[J].科技创新与应用，2014（21）：84.

[6]余永纪，成静.RFID技术在智慧社区管理中的应用研究.科技创新与应用，2016（24）：89.

[7]刘莹.BS结构下的智慧社区教育信息系统设计[J].科技创新与应用，2017（14）：88.endprint