住宅小区智能化系统设计案例

一、住宅小区智能化系统设计概述 
    近年来，智能建筑技术有了新的发展，人们把智能建筑技术扩展到一个区域内多座智能建筑进行综合管理，这样的区域被称为智能小区。智能小区已成为建筑行业中，继智能建筑之后的又一个热点，也是房地产的一个亮点。 所谓智能小区，就是将在一定地域范围内，多个具有相同或不同功能的建筑物（主要指住宅小区）按照统筹方法，利用计算机技术、通信技术、多媒体技术等高科技手段，分别对其功能进行智能化，使资源充分共享，统一管理。在提供安全、舒适、方便、节能、可持续发展的生活环境的同时，便于统一管理和控制，并尽可能地提高性能价格比。 
    根据建设部有关智能化示范小区的文件规定，按建设单位提出的二星级建设标准三个子系统的具体要求，在方案设计中我们考虑如下的系统组成：
    1. 小区家庭防盗报警系统，它包括住宅设置楼宇对讲和居室报警及紧急呼叫系统； 
    2. 小区周边边界监控系统 
    3. 电子巡更系统； 
    4. 三表自动抄集系统，本工程按甲方要求包括水、电、气、热水远程抄表系统（每户四表）； 
    5. 地下室车库管理系统 
    6. 小区机电设备自动化管理系统 
    7. 紧急广播和背景音乐系统 
    8. 卫星接收和有线电视系统 
    9. cctv系统（闭路电视监控系统） 
    10.小区计算机网络和综合信息服务系统
    上述1-4项组成以安全防范为主的小区综合集成系统。wWW.11665.cOM设计将采用国内成熟的智能小区管理系统产品，要求系统计算机软件采用win98界面，图文并茂，窗口及菜单操作一目了然。每个子系统通过管理中心电脑协调工作，完成对小区的各项管理，使小区管理科学、快捷、方便；生活安全、舒适、便利。
    系统功能与特点
    互联组网 
    系统采用标准总线结构，不同类型的分机和不同楼栋的主机都可以通过总线互联组网。使系统组合灵活，便于扩充，能满足用户的各种需求。
    统一编址 
    系统内所有设备采用统一编址；设备连接容量至少满足：同一小区内可接4台管理机。一台管理机可方便地管理16栋楼，而同一栋楼可并联8台门口机，一台门口机可连32台分机。
    密码设置 
    系统中非可视或可视互通分机可以通过键盘随意设置或修改用户密码，做到一户一个密码。分机用户可用密码实施密码开锁或给自己家各报警防区实施撤防。
    可视对讲 
    系统能实现住户与管理处、住户与住户、以及不同楼栋住户之间互相呼叫与通话。亦可实现楼门口或家门口与住户分机之间的可视对讲功能。
    管理模式 
    系统具有方便灵活的白天或夜间管理模式，管理员能够通过管理机对任何一栋楼的门口机进行管理，即对各门口来访者的呼叫进行干预。干预时这栋楼的来访者对楼内用户的呼叫，自动转到管理机。经管理员许可后由管理员转接，才能使来访者与用户通话。这种管理模式确保小区的严格管理，满足不同层次物业管理者的要求。
    一卡通 
    系统中各门口机都可以带有感应式非接触卡阅读器。小区内的居民一人一卡，凡持有已注册的卡片，就能通过刷卡开锁、进入、撤防等。使小区居民所持卡片在小区内一卡通。通过刷卡，管理中心的电脑可以显示进入小区人员的照片资料等，以供管理员核查进入者的合法性。这样既方便了住户又方便了小区的管理。
    四表抄集
    户内水、气、电、热水表采用脉冲式表，利用三表接口和抄表平台与系统总线相联。采集的四表数据存贮在三表接口和抄表平台的永久存贮器中，当小区管理者需要抄表时，可通过管理中心电脑十分方便地抄表，并通过打印机打印出来，使四表抄集方便、可靠、简单。如有条件可通过小区结算系统采用ic卡结算。
    安保防盗 
    系统中安保防盗采用对讲分机自身具有的1-4个防区的报警功能。它具有延时防区和24小时紧急防区，可外接门磁、红外、烟感、煤气、火灾、紧急按钮等报警探头。住户可通过无线或有线键盘向管理机报警，也可以向管理中心的电脑报警。管理机或管理中心的电脑能记录报警地点、房号、防区等。管理中心的电脑还能自动弹出报警点的电子地图。
    周边防范 
    采用远距离红外对射探头，利用接口与总线相联，实现小区周边防范，一旦小区周边有非法者侵入，管理机和管理中心电脑就会发出报警，指出报警的时间和地点、编号等。管理中心的电脑还能自动弹出报警点的电子地图。
    电子巡更 
    设计采用的巡更系统要求使用先进的射频识别（rfid）技术，各巡更点墙内预置一张感应卡，由巡更人员手持巡更手持机到各巡更点读卡，巡更结束后把电脑接口插座插入手持机，电脑就能将巡更的时间和巡更点输入电脑，这种巡更系统不需布线，巡更点设置灵活、方便。
    电视监控 
    小区各公共通道、门口都有摄像镜头，能一天24小时监控和录像。管理人员坐在管理中心的监视屏前，就能切换监视各部位的情况。一旦出现情况，就能马上通知保安人员前往处理，做到防范于未然。
    除以上所述，按甲方要求，设计还考虑小区建设一个宽带光纤接入且4芯多模（室外）光纤到栋的网络方案，以提供小区高速的综合信息服务。
    地下室车库管理系统、小区机电设备自动化管理系统、cctv系统（闭路电视监控系统）在设计选型时也应考虑到系统集成。
    二、安全防范和信息管理子系统的构成
    1） 安全防范为主的小区综合集成系统
    小区综合集成系统具有：
    1. 通过rs232与管理员主机通信； 
    2. 自动记录处理住户呼叫、报警等多种通讯信号； 
    3. 矢量电子地图系统； 
    4. 住户详尽资料档案； 
    5. 数字录音与警情转发系统； 
    6. 多媒体报警功能； 
    7. 报警中心多级联网； 
    8. 多条件、模糊查询系统； 
    9、 可与其他安防系统进行联动，如联动探照灯、闭路电视监控系统；
    下面以安居宝智能系统产品为例说明系统构架：
     
    2）公用通道及电梯闭路电视监控系统
    1. 系统的功能 
    本系统能够对小区内的多种情况进行监测，并能进行集中监控，从而真正做到少人值守。这样不仅可以节省大量人力，而且具有很好的经济效益和社会效益。本系统可实现下列功能：
    在一些比较重要的场所，摄像机将采集的信息送往小区内的监控中心，显示图像，并可进行录相。
    2. 闭路监控系统的设计特点
    本系统在设计时，根据小区的具体情况，设计具有如下特点：
    · 系统的先进性和开放性 
    系统的先进性体现出世界上先进的管理和安全监控的设计思想，引进的一流技术和设备。
    · 系统的可靠性 
    监控设备采用先进的相对隔离式设计，不会因某台摄像机等设备发生故障而影响其他机器正常工作，能够胜任长时间的可靠工作。
    · 系统的可维护性和网络的可管理性 
    整个系统的管理结构设计采用统一的建网模型,结构清晰，结构化布线，为整个系统的测试、维护、管理提供了强大的支持。
    固定摄像机：摄像机全部选用台湾yoko公司的yk-556摄像机。该摄像机具有外形流畅、性能稳定、质量可靠的特点 。1/3in的靶面尺寸，水平分辨率为420线，12va可在低照度下工作，最小照度为0.1lux，是目前众多监控工程公司一致看好的品牌。
    镜头：选用日本精工（avenir）ssg0612镜头。该镜头品种多，质量好，价格适宜，是行销全世界的知名品牌。
    录像机：选用了日本panasonic松下公司的ag-6124专业24小时录像机。该机种具有性能稳定、质量可靠、价格优惠、录像效果佳等特点。
    矩阵式画面处理器：选用美国robot公司的产品mx96i。
    黑白显示器: 选用了台湾本同公司的15英寸产品bm1511及20英寸产品vm-2003b/w。
    说明：15、20英寸 800线 平面直角
    3. 系统组成：
    本系统由摄像、传输、接收显示和录像记录、控制四大部分组成。　　
    · 摄像部分：按照实际情况及要求选择固定式黑白摄像机；根据观察需要，可对某人或某地作一段时间的详细摄像； 
    · 传输部分：普通视频电缆、控制线、视频头等组成； 
    · 接收显示和录像记录部分：由15"、20"专业黑白监视器各1台，日本panasonic松下公司ag-6124小时专业录相机1台组成。 
    4. 闭路监控区域划分
    各摄像机所处位置见如下说明：
    1. 大厦地下停车场二个出入口处各设一台固定摄像机号，采用6mm镜头，对出入车辆进行监控；共2台。 
    2. 住户单元的电梯各设一台固定摄像机，采用6mm镜头，对电梯内部情况进行监控；共15台。 
    3. 公用通道共设16台固定摄像机，采用6mm镜头，对小区的公用通道情况进行监控。； 
    总计：33台（摄像机）
    3） 智能化停车库管理系统
     
    1. 系统性能及特点:
    · 图像识别加ic卡配合使用，能准确判断出ic卡和车牌是否吻合，杜绝了偷车者的盗车途径。 
    · 车主凭ic卡才能进入车库； 
    · 图像识别系统的运用,减少了车型及车牌的识别和读写的时间,加快了ic卡信息与车辆之间确认、判断，提高了出、入车辆的车流速度。 
    · 使用本系统杜绝人为资金流失，计算机及图像存档令停车场拥有者的每一投资得到最高的回报，那些谎报免费车辆的现象将被杜绝。 
    · 正常光照条件下，对车辆的综合识别概率不低于99.5% 
    2. 系统基本设施及特点:
     
    智能ic卡
    目前国际最先进的集成电路卡,代表着一种崭新的信息处理手段,具有防水、防磁、抗静电、无磨损、信息存储量大、使用寿命长等特点。
    全自动挡车道闸
    · 行程控制以光电开关代替机械行程开关 
    · 增设一套防砸车控制系统，确保车辆安全 
    · 全电路无触电控制系统，确保车辆安全 
    · 色彩鲜明的国际标准化外形设计，较强的警示作用 
    智能ic卡读写机
    · 硬件rf射频感应式(读写器),采用菲利蒲产品,确保质量 
    · 软件(逻辑控制器plc)为自编程,确保不同的需求,确保调试、维修，适应中国人的使用习惯 
    · 多重保护设计，确保使用安全 
    · 多重逻辑组合判断设计，确保使用可靠 
    数字式车辆检测器
    · 以数字量逻辑判断代替传统的模拟量开关判断，确认判断的准确性； 
    · 全天候性能设计，排除了外界环境变化对系统的影响（天气变化、使用时间变化等）； 
    · 感应量灵活调节，确保客户对不同车辆的判别要求； 
    · 智能逻辑判断，确保各类复杂组合的判断。 
    中文电子显示屏
    · 采用全进口led发光管，确保亮度； 
    · 采用全进口集成块和单片机，确保编程可靠，修改方便 
    · 全中文滚动显示，内容丰富； 
    自动发卡机
    · 采用逻辑智能控制，确保按规定程序发卡； 
    · 互锁式发卡系统，防止卡的流失； 
    · 光电控制，发卡准确； 
    · 储卡量不足自动劝告，确保及时补充。 
    防砸车检测装置
    · 采用感应设计，确保安全； 
    · 全功能逻辑判断（非延时），确保不发生误动作。 
    电脑和程序逻辑控制器（plc）
    · 电脑主机确保工件可靠； 
    · 采用进口集成块制作plc电路； 
    · 单片机程序化设计，适应国人的习惯，且便于升级； 
    · 大容量内存和超大容量硬盘，使系统数据储存量达3年以上 
    3.系统软件的功能及特点 
    系统软件的组成为win98中文系统，3.11停车场管理系统软件包 
    特点：
    · 采用目前世界上最先进的计算机模拟控制科学，自动程度高和使用简洁 
    · 友好的全中文操作界面。中文菜单显示，每个操作步骤都有详细提示，操作人员使用直观、方便，非专业人员经简单培训即可上机操作 
    · 完善的财务统计功能，自动完成各类报表（班报表、日报表、月报表、年度报表），使管理者的管理档次步入新的台阶 
    · 严密的分级（权限）管理制度，使各级操作者责、权分明 
    · 积木式的程序设计，使系统的增删和改进极为便捷，大大提高系统的适应性 
    · 系统的自维护功能，使故障的查找与排除更为便捷 
    4)小区机电设备自动化管理系统
    1. 系统概述 
    小区内生活设施完备，为使那里生活的人们生活安逸、舒适，保证区内的各种设备提供正常运行，例如高低压配电房，备用柴油发电机组，供排水设备，中央空调、照明系统正常运行等，必须安排一定的人员对各设备进行值班、巡检，以保安全。这无疑造成区内人力，物力、财力的增加，而且人为的因素往往造成错误也在所难免。这样的管理与区内现代化的设施相比，显然未能同步跟进。
    根据甲方的要求，设计采用cee ex485智能小区设备集中监控系统来完成机电设备的自动化管理。系统采用以rs485总线的网络形式，把分散在小区内各部分设备的运行数据集中后由总线送至cee ex485智能集中管理器，通过它的管理后系统软件完成数据的实时传输，然后系统软件根据实际的需要发送命令，直接对区内的各设备进行统一的管理和控制。
    系统方框图
     
    工作过程
    各前端的智能仪器（如cee uc，gsi，e�panel等）不断收集前端设备（如高低压配电室的各台设备、生活用水站及污水站的设备，区内的中央空调系统设备等）的数据（如电流、电压、温度、位置、压力、信号状态等）。cee ex485智能集中管理器以网络的形式与前端的智能仪器连接着，只要拨号连通，中心运行着cee系统软件的计算机就能实时地把前端智能仪器收集到的设备运行数据通过分析及处理在显示器中显示出来，然后又把监控计算机发出的下一步监控命令进行必要转换之后传送到前端智能仪器以便执行这些命令，从而指挥现场的各台设备工作，通过这种高效率、有条不紊的过程，使小区内的各系统实现全自动化。
    2. 系统功能 
    系统软件
    cee ex485生活小区设备智能集中监控系统软件可在windows nt,win95/97,win3.x等平台上，使用ui形式，为图形界面。
    cee ex485智能集中管理器（简称cee ex485）工作性能特点：
    a. 为系统软件与各种设备之间提供多种协议的数据通道。
    b. rs485接口，通过rs485网线与个监控设备连接，采用modbus协议。
    c. 电话线接口通过电话线modem或通过专线及专线modem（可选择）与运行系统系统软件的pc连接。
    d. rs323接口与现场运行软件的pc连接。
    e. 提供远程监控方式与现场监控方式的自动切换功能。
    f. 支持监控设备向系统软件反拨 
    3、主要设备
    cee ex485智能集中管理器
    cee uc通用控制器
    e�panel电量监控仪表
    4. 小区管理设备控制点统计
     控制点一览表
    控制设备名称 模拟输入ai 数字输入di 模拟输出do 数字输出do
    变电所一路高压 2
    变电所二台变压器 2x2 2x1
    变电所六路低压馈线 6
    二台生活泵 1 2x2 2x1
    二台消火栓泵 2x2 2x1
    地下室排水4处 4x4 4x1
    公共照明控制4路 1 4
    消防配电馈线 2x2
    热交换 4 4 2 2
    合计 6 44 2 16
    5) 电子巡更系统
    方案设计选用的巡更系统产品的主要特点为： 
    · 无需布线，安装简易； 
    · 操作简便，对使用人员要求不高； 
    · 高可靠性，可防止已获得的数据及信息被破坏或有意改写； 
    · 巡棒采用不锈钢外壳，坚固耐用，内置大容量存储体，可存储1600个汉字记录单元，全密封防水，高度省电，使用普通锂电池可维持一年； 
    · 无需使用电脑可直接打印全中文巡更报告； 
    三、小区信息网络子系统构成
    小区的电子信息化建设规划可划分为三大组成部分,既internet（广域网）、externet（局域网）、小区管理mis系统。其每一组成部分都能给小区带来巨大的便利。
    internet：
    · 连接64kbps-2m的数据线，住户免除拨接，速度要快得多，价格便宜 
    · 可享受远程教育、远程医疗服务 
    · 电子商务的便利 
    · “社区首页”储存区，供网友及业主查寻。 
    externet：
    · 社区公告板 
    · 提供社区电子交通地图及资料。 
    · 社区电子公布栏。 
    · 管理委员电子圈选服务。 
    · 社区管理费之催收。 
    · 社区意见电子信箱服务。 
    · 社区公共设施之定期维护报告。 
    小区管理mis：
    · 物业管理公司的办公自动化 
    · 居民信息管理子系统 
    · 物业信息子系统 
    · 物业报修子系统 
    · 收费子系统 
    住宅小区的网络构架应看成一个典型的校园网，应把住宅小区建立成一个局域网，物业管理中心建设为小区的网络中心，并提供语音、数据和图像的宽带广域网接口。
    整个网络的拓扑结构为星形。网络设备由server（服务器）、switch（交换式集线器）、ddn modem（ddn专用调制解调器）等组成。其中switch又分为中心switch（用于小区内中心机房）和边缘switch（用于楼道单元）。
     
    1)pds结构化综合布线 
    1. 综合布线系统概念
    综合布线系统是一个模块化的，开放性的、灵活性极高的建筑物或建筑群内的配线系统，是建筑物内的信息高速公路，能综合传输语音、数据、图像等信息。数年后，没有智能住宅布线系统的房子将会同没有网络的办公楼一样显得过时、落伍。
    2 .智能住宅综合布线简介
    智能住宅的兴起，使智能住宅所依赖的网络基础设施……综合布线系统也变得越来越关键了。智能住宅综合布线是整个住宅智能系统的基础部分，也是伴随着住宅小区土建的同时建设的。由于它是最底层的物理基础，其他智能系统都建立在这一系统之上，布线系统的质量将直接影响住宅中所有智能系统的运行，所以选择一个好的智能住宅布线系统非常重要。
    智能住宅的高科技应用的基础都是宽带通讯网，并且随着应用系统的发展及新应用的出现，对通讯带宽的要求也越来越高。传统的布线将无法满足这些应用的需要。而日后新增或改造这些线路除了消耗人力物力外，还会影响家庭美观及家庭的正常生活。这就需要专门针对智能住宅小区的建设同时建设其综合布线系统---智能住宅布线系统。
    3 .智能住宅布线系统具有的优点
    · 为家庭服务，能够集中管理的家庭服务各种功能应用 
    · 支持视频、语音、数据及监控等信号传输 
    · 高带宽，高速率 
    · 灵活性及高可靠性 
    · 兼容性与开放性 
    · 易于管理 
    · 适应网络目前及将来的发展 
    · 整齐美观 
    4. 智能布线系统给房地产商带来的效益
    · 提高住宅的竞争力。 
    据美国市场统计及经验，具有智能综合布线的住宅小区因其先进性和经济性，能够提高知名度和购买力，售房率和出租率则比常规建筑约高出15%。智能小区意味着好的服务，能为住户创造一个高效、舒适、便利的家居环境。众多的高新技术更能吸引现代住户，例如智能小区的住户访问internet的速度大大提高，而费用比传统的电话拨号上网却降低了。
    · 社会的支持 
    智能住宅因营建优美的社区环境、推动信息化的建设的贡献而得到社会的支持。
    · 投资小、见效快 
    据统计，智能系统投资回收期在3年左右，远远高于建筑的其他部分。智能住宅布线系统的成本仅仅占整个建筑投资的微不足道的一部分（大约1%左右）。而人们却越来越看重他们投入很大资金购买的住宅是否能支持他们多种多样的家庭电子产品的应用，符合it发展的智能住宅。房地产开发商如果交付一套住宅时，已为住户安装好了智能布线系统，提供了对外的电子、通讯接口，防盗、安保等接口，这将对住户业主有极大的吸引力。
    5. 智能住宅布线系统结构
    根据国际商业布线标准eia/tia 568，综合布线系统可分为六大部分。
    a.工作区子系统
    b. 水平干线子系统
    c.管理子系统
    d.垂直干线子系统
    e.设备子系统
    f. 建筑群子系统
    本方案的楼群间子系统采用25对室外铜缆和4芯室外多膜光纤。线缆通过地沟，直接接到小区中心机房。
    25对室外铜缆用于语音通信，4芯室外多膜光纤用于数据通信。
    6. 信息点统计
    根据甲方提供的要求，小区户数为275户，每户二个i/o信息点，共计550个i/o信息点，加上物业管理用计算机、电话，小区大约为600个信息点规模。
    2) 有线电视和卫星接收系统 
    1. 有线电视系统
    1.1设计重点
    根据小区的要求，对小区的电视系统设计时，突出如下设计重点：
    a、根据小区需要引入当地有线电视信号的要求，小区的内部电视网络必须按750mhz实施；550mhz以下频带按照国家规划，留给当地有线电视信号的传输和开发：550mhz-750mhz频带由自小区主安排，设置卫星电视、自办节目以及开展视频点播业务（vod）。
    b、有线电视网作为带宽传输网是未来isdn的组成部分，因此，网络结构应立足高起点，超前性。主干网络采用星形结构，拟采用高质量、长寿命的接入网同轴电缆，使整个系统具有多功能开发潜力。
    c、作为一个局域网，信号处理设备在确保系统指标的前提下不片面追求高档次、高价位，追求最佳性能价格比。
    d.信号源灵活配置，即考虑到目前的情况，又兼顾长远发展（如直播卫星dvb、视频点播vod等），使系统具有向上扩容性且步步领先。
    1.2设计建议
    有线电视网作为一张宽带网已受到广泛重视，传输模拟电视信号只是它的一部分功能，在同轴电缆网上进行多功能开发，实现交互电视，成为一张真正的高速数据网只是一个时间问题，作为新建的较高档次的住宅小区，在不追加太大的投资，而只是网络结构设计，电缆质量上下功夫使之成为一张“不带遗憾”的信息交换的物理平台是设计者和投资者应该关注的问题。
    为此，在方案设计时，作如下考虑：
    a、网络按星型拓扑结构设计，减少反向通道噪音的“漏斗”效应；
    b、网络按1000mhz设计，目前实现750mhz邻频传输；
    c、电缆应采用接入网同轴电缆，能进行高速数据传输。
    d、全部采用5-1000mhz的分支分配器，一步到位，而不增加投资；
    e、应采用5-750mhz具有双向传输潜力的放大器，在必要时加入反向模块，便实现双向网；
    f、为以后开展收费视频点播业务，用谐波相关性原理统筹安排频谱资源。
    以上建议可由业主提出，供有线台参考。
    1. 3单元传输系统 
    电视用户按甲方要求为每户二个终端，予留物业用终端30个，总共终端数为580个。
    按建筑平面设计最大单元户数为30户；最小单元户数为16户。设计考虑每个单元设置一个放大分配箱，然后分二侧传输；每一路不超过8户以保证信号电平。 
    2. 卫星电视接收
    卫星电视接收的天馈系统由接收天线、馈源和天线转动装置等3部分组成，接收天线是卫星接收系统中很重要的部分，接收天线性能直接影响信号质量.设计卫星天线选用航天部部属单位无锡华信产品。
    2.1卫星电视接收天线
    卫星电视接收天线有抛物面天线、微带天线阵等形式，用得最多的是抛物面天线。
    2.2高频头
    高频头有称“室外单元”或低噪声下变频器（lnb），其作用是对来自馈源的微弱信号进行低噪声宽带放大、下变频和中频放大，最后通过射频电缆送至室内卫星电视接收机。
    2.3卫星电视接收机
    卫星电视接收机可接收l、g、ku等波段高频头输出信号，并且是高频头的供电电源。接收机的输入电平为-60~30dbm，接收机的输出通常有视频信号、音频信号和射频信号口。
    2.4系统原理图
     
    3） 公共广播系统
    对于现代化的小区，合理设置公共广播系统，在只增加少量投资的前提下，不仅能提高小区的档次，而关键是能给小区住户提供一种幽雅舒适的音乐享受。
    本系统采用先进的飞利浦公共广播系统。飞利浦是设计和制造应用于各种领域的公共广播系统的先导者。飞利浦提供各种各样的解决方案——从小型企业、社区礼堂，到体育中心、运动场馆，以致商店、工厂、医院等多种场所。
    公共广播系统采用飞利浦sq20 系统放大器lbb1238/00，该系统可以同时处理对路输入讯号，适合于分区的公共广播系统；再配飞利浦的sq20呼叫站一台，可通过底座的按键选择呼叫区域。
    该系统可设置cd及卡座作为音源，而lbb1238/00本身又具有4通道调频调谐器，这样可有丰富的节目可供广播。
    根据小区的实际情况，设置5对10w音柱。该音柱适合用于露天使用。它能播放高音质的背景音乐。
    整个系统能方便地在有紧急情况下，利用机房播放各项通知和紧急广播。