吳榮海

摘 要：許多過(guò)去的智能樓宇控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)多數(shù)用的是有線設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能樓宇控制技術(shù)由單一的控制系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)這些趨勢(shì)發(fā)展。本文對(duì)智能樓宇建筑無(wú)線遠(yuǎn)程控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，其中涵蓋了以下3種無(wú)線控制技術(shù)：GPRS控制、無(wú)線局域網(wǎng)控制、射頻無(wú)線控制，分析了控制對(duì)象和控制機(jī)構(gòu)，與此同時(shí)還研究了無(wú)線遠(yuǎn)程控制的安全問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：建筑物；無(wú)線通信；控制系統(tǒng)；局域網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、簡(jiǎn)介

智能樓宇是一個(gè)建筑配備先進(jìn)技術(shù)的整合建筑物，特別是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)給居住者提供舒適的生活條件并在不同環(huán)境條件下支持自適應(yīng)的調(diào)整。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，智能樓宇是滲透在傳統(tǒng)電子消費(fèi)產(chǎn)業(yè)中的信息技術(shù)（特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)）、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)融合發(fā)展的必然結(jié)果。

一方面，從科學(xué)技術(shù)的角度來(lái)看，信息技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展使得建設(shè)智能樓宇成為可能；另一方面，從社會(huì)角度來(lái)看，熟悉高度發(fā)達(dá)的信息技術(shù)、通信技術(shù)等的技術(shù)人員也有建造智能化建筑的欲求。

從21世紀(jì)的80年代，西方國(guó)家在智能樓宇技術(shù)方面有所領(lǐng)先。隨著研究的迅速發(fā)展，智能樓宇技術(shù)為越來(lái)越多的人所知道。與此同時(shí)，越來(lái)越多的新思路和新技術(shù)應(yīng)用到智能樓宇的建造中。現(xiàn)在，智能化生活建筑已成為政府和房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商的一個(gè)熱門話題。我國(guó)智能建筑的發(fā)展目前已有了一定規(guī)模，并且隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，智能樓宇產(chǎn)業(yè)發(fā)展也越來(lái)越迅速。大量的全球跨國(guó)公司和國(guó)內(nèi)公司都被巨大的市場(chǎng)吸引。數(shù)據(jù)顯示，全球智能建筑市場(chǎng)在中國(guó)有近每年100億～5000億美元的專項(xiàng)投資。在未來(lái)的幾年內(nèi)，中國(guó)智能建筑市場(chǎng)將大有前景。它以計(jì)算機(jī)為核心，通信網(wǎng)絡(luò)為支撐，現(xiàn)代建筑為構(gòu)建平臺(tái)，綜合運(yùn)用了現(xiàn)代控制技術(shù)等多種手段，將綜合布線、安全防范、防盜報(bào)警、綜合布線、中央空調(diào)、多媒體娛樂(lè)等系統(tǒng)融為一體的智能建筑。其中，該系統(tǒng)的核心部分是依托計(jì)算機(jī)形成的智能樓宇控制系統(tǒng)，它將各個(gè)分系統(tǒng)融合起來(lái)形成完整的系統(tǒng)，可給居住者提供便利的智能化生活。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)智能控制系統(tǒng)已經(jīng)由普通的有線設(shè)備轉(zhuǎn)移到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域、無(wú)線遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域、多媒體控制領(lǐng)域等各種智能化控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了智能樓宇控制系統(tǒng)控制功能的全面性、有效性。

下面主要探討無(wú)線通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用，特別是對(duì)無(wú)線遠(yuǎn)程控制方案的闡述。

二、無(wú)線遠(yuǎn)程控制概述

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能樓宇控制系統(tǒng)使用的是獨(dú)立的集成網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線控制技術(shù)，以此為基礎(chǔ)來(lái)提供建筑物的數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化、監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制的綜合無(wú)限遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。由于智能建筑物遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的主控計(jì)算機(jī)支持TCP/IP協(xié)議，在接入局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，TCP/IP協(xié)議使得整個(gè)系統(tǒng)具有完備的網(wǎng)絡(luò)功能。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制，可以在辦公室監(jiān)控家中的情況或在公共場(chǎng)所通過(guò)手機(jī)或掌上電腦傳輸數(shù)據(jù)就會(huì)變得很簡(jiǎn)單。除了控制基本的家用電器、照明、窗簾等功能，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程防盜報(bào)警等功能。

三、無(wú)線遠(yuǎn)程控制

根據(jù)控制距離和控制終端，智能建筑的遠(yuǎn)程控制可分為以下3種類型。

1.GPRS（通用分組無(wú)線技術(shù)：General Packet Radio Service）控制

GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，手機(jī)使用了GPRS后，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)分組發(fā)送和接收，實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程控制并且永遠(yuǎn)在線收費(fèi)經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，該控制方法結(jié)合了具有安全性、通用性、高效性的java技術(shù)，是最遠(yuǎn)距離的控制方法。只要能提供基于GPRS無(wú)線遠(yuǎn)程控制的移動(dòng)終端并且有GPRS覆蓋的環(huán)境，這種遠(yuǎn)程控制就可以實(shí)現(xiàn)。

GPRS是通用分組無(wú)線技術(shù)，是基于現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)的新的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在費(fèi)用支付方面，GSM是按連接時(shí)間計(jì)費(fèi)的，而GPRS按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)；在連接建立所需要的時(shí)間方面，GSM需要10s～30s，而GPRS只需要3s甚至更少的時(shí)間就可以訪問(wèn)到相關(guān)請(qǐng)求；而對(duì)比GSM的9.6kbps的訪問(wèn)速度，GPRS擁有171.2kbps的快速訪問(wèn)。由此可以判斷，GPRS對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源的利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GSM，適用于間斷的、頻繁的、且少量的數(shù)據(jù)傳輸。

Java是因?yàn)樽珜慍++語(yǔ)言程序時(shí)的困難而研制開(kāi)發(fā)的新一代編程語(yǔ)言。Sun是要Java成為一個(gè)具有簡(jiǎn)單、面向?qū)ο蟮?、分布式的、可解釋的、?qiáng)大的、安全的、結(jié)構(gòu)中立的可移植的、高效的、多線程的、動(dòng)態(tài)的程序語(yǔ)言，Java可以在不同操作系統(tǒng)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)控制功能。

目前，基本所有的手機(jī)都支持GPRS功能和Java功能。若要實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程控制技術(shù)，首先，用有Java功能的手機(jī)可通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，其次就可以連接到主控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)各種遠(yuǎn)程控制功能。

2.無(wú)線局域網(wǎng)控制

無(wú)線局域網(wǎng)控制是通過(guò)802.11b/g協(xié)議運(yùn)用在無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)中的一種控制方法。終端如掌上電腦預(yù)先安裝采用802.11b/g協(xié)議的控制程序，然后使用無(wú)線接入點(diǎn)接入局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，這樣基于網(wǎng)絡(luò)主控計(jì)算機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)各種遠(yuǎn)程控制功能。

采用802.11b/g協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，最大功率條件下信號(hào)可穿墻并且達(dá)到上千米的控制范圍。值得強(qiáng)調(diào)的是無(wú)線接入點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，讓存在于網(wǎng)絡(luò)中的各類終端連接到網(wǎng)絡(luò)。如果一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)具有互聯(lián)網(wǎng)接入端口的技術(shù)，那么就可以實(shí)現(xiàn)更為廣泛的遠(yuǎn)程無(wú)線控制。這種方法可以應(yīng)用在如辦公樓，體育場(chǎng)館和其他空間環(huán)境中。

3. RF Control（射頻無(wú)線控制）

50m～100m的短距離范圍內(nèi)，射頻無(wú)線遠(yuǎn)程控制技術(shù)就應(yīng)用的較多一些，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式手持觸摸屏的終端的控制。

整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)可以通過(guò)手持觸摸屏終端采用射頻無(wú)線控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效地遠(yuǎn)程控制。觸摸屏內(nèi)置射頻發(fā)射模塊，在采集到控制命令后發(fā)射射頻信號(hào)，智能網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線接收節(jié)點(diǎn)將信號(hào)接收到主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析之后，通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備接口執(zhí)行動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。另外通過(guò)雙工射頻模塊還可以使信號(hào)顯示在觸摸屏終端的屏幕上。

四、無(wú)線遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用范圍

1.建筑基礎(chǔ)設(shè)施

電視的開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)、頻道的切換、電視頻道的預(yù)置、定時(shí)播放廣播等一些基礎(chǔ)設(shè)施功能均可以通過(guò)無(wú)線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)得到控制。除此之外，熱水器、電壓力鍋、燈具開(kāi)關(guān)的組合方式等這些電氣控制、紅外遙控裝置也可以得到優(yōu)化。

2.多媒體與娛樂(lè)

無(wú)線遠(yuǎn)程控制多媒體與娛樂(lè)的功能包括控制游戲資源、電視資源、音樂(lè)資源、影視資源等，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)臨時(shí)更換新設(shè)備或擴(kuò)展加入新設(shè)備。在智能樓宇的環(huán)境中，家用電視、電腦、游戲機(jī)、DVD、攝像機(jī)、照相機(jī)、傳真、電話等設(shè)備都應(yīng)具有的資源共享和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>

3.網(wǎng)絡(luò)和辦公樓設(shè)施

重要辦公室裝智能攝像頭，這樣即使工作人員不在辦公室也可直接通過(guò)手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)智能終端查看辦公室狀況，輕松管理辦公室工作。而智能安防系統(tǒng)也可以通過(guò)信息傳遞，持續(xù)錄像、第一時(shí)間報(bào)警確保財(cái)產(chǎn)安全。

4.室內(nèi)設(shè)施控制

網(wǎng)絡(luò)化的智能家居系統(tǒng)可以提供家電控制、照明控制、溫度控制、煙霧探測(cè)、窗簾控制、電話遠(yuǎn)程控制、室內(nèi)遙控以及可編程定時(shí)控制等多種功能和手段。

5.室外設(shè)施控制

溫度濕度感應(yīng)、花園澆水、車庫(kù)情況監(jiān)控、泳池自動(dòng)維護(hù)、紅外探測(cè)等。

6.安全和防御設(shè)施

監(jiān)控圖像傳輸、門禁系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、手動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)、燃?xì)庑孤﹫?bào)警等，報(bào)警信息自動(dòng)傳送到訪客管理系統(tǒng)中。

五、無(wú)線遠(yuǎn)程控制的安全性

通過(guò)采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)加密算法，觸摸控制終端，上位機(jī)對(duì)用戶權(quán)限的分配和認(rèn)證機(jī)制，其穩(wěn)定性可以支持長(zhǎng)達(dá)24h的連續(xù)運(yùn)行，保證系統(tǒng)的安全可靠。

為了保證數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)的安全性、可靠性，程序致力于整個(gè)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采用128bit RSA的公鑰加密。RSA算法是非對(duì)稱密鑰加密，就算竊聽(tīng)到數(shù)據(jù)流，也無(wú)法破譯，具有很強(qiáng)的加密強(qiáng)度。現(xiàn)在常用的電子商務(wù)支付系統(tǒng)、智能卡、銀行系統(tǒng)和CA都在使用這種加密算法。802.11無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，為了保證數(shù)據(jù)的安全，采用256位WEP加密標(biāo)準(zhǔn)，使用共享密鑰和RC4加密算法，可以保證在傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)流不被竊聽(tīng)。

結(jié)語(yǔ)

智能樓宇由原來(lái)的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性。利用先進(jìn)的綜合布線技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)讓生活更加舒適、安全、有效率。

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