許春香(中州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，鄭州450044)

基于組態(tài)技術(shù)的智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)研究

許春香
(中州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，鄭州450044)

應(yīng)用組態(tài)技術(shù)構(gòu)建了智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)。介紹了智慧小區(qū)系統(tǒng)硬件框架，利用組態(tài)王軟件開發(fā)了含安全防衛(wèi)、電梯運行、給排水、火災(zāi)報警、停車場、供配電系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)、燈光照明等多功能的監(jiān)控系統(tǒng)，通過系統(tǒng)仿真運行，該系統(tǒng)穩(wěn)定性、實時性強，實現(xiàn)了智能小區(qū)所需的各項功能。

組態(tài)王;監(jiān)控系統(tǒng);智能小區(qū)

隨著國民經(jīng)濟和信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們對住宅小區(qū)也有更多要求，智能小區(qū)應(yīng)運而生，它利用信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、身份識別技術(shù)、多網(wǎng)融合技術(shù)等，通過安全、高效的通信網(wǎng)絡(luò)，建立一個由智能控制中心監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)以及智能家居系統(tǒng)等組成的功能多、效率高的智能監(jiān)控系統(tǒng)，不僅滿足了人們的空間和環(huán)境的要求，還能提供安全、高效、便捷、舒適的各項服務(wù)，實現(xiàn)了住宅小區(qū)的智能高效的管理和信息開發(fā)、互聯(lián)互通的數(shù)字化生活。因此，開發(fā)一款適合城市發(fā)展的智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)十分必要。

1　我國智能小區(qū)現(xiàn)狀分析

智能小區(qū)是智能建筑與現(xiàn)代住宅小區(qū)的一個完美結(jié)合，它的設(shè)計目的非常明確，就是在確保安全的前提下，滿足人們的各種需求，為人們提供高效、便捷的各類信息服務(wù)，并可以有效降低管理成本和節(jié)約能源。

我國的智能小區(qū)一般是指按《智能建筑設(shè)計標準》(GB/T 50314－2006)進行設(shè)計的智能住宅小區(qū)。雖然智能小區(qū)建設(shè)在我國起步較晚，但其發(fā)展勢頭非常迅猛，目前在我國的一線城市均有開發(fā)出來的高科技且具有國際水準的智能小區(qū)，如上海的“怡東花園小區(qū)”、廣州的“匯景新城小區(qū)”等都得到了消費者的親睞。2013年9月，武漢的“后湖漢口城市廣場”，它涵蓋1000余戶商家、5000余戶居民，是全國首個把城市一卡通應(yīng)用于居民生活的小區(qū)。在這里人們無論是搭乘地鐵公交、小區(qū)出入、車庫停車，還是商城購物、各類消費，以及收繳水、電、氣、物業(yè)等各種費用，統(tǒng)統(tǒng)一卡搞定。總之，我國的智能小區(qū)，在經(jīng)濟高速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進步的背景下，進步很快，其優(yōu)點在節(jié)能、高效、低碳等方面十分突出，為人們的生活提供舒適便捷的服務(wù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年新增的建筑面積約20億平方米，并且有政府的多項優(yōu)惠政策，所以，我國的智能小區(qū)具有良好的發(fā)展前景和空間。

但是，由于我國各地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展狀態(tài)不同，人們的收入水平差異較大。目前，國內(nèi)除少數(shù)發(fā)達地區(qū)的中高檔小區(qū)外，絕大多數(shù)小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)水平處于中低檔，智能化程度相對較低。受經(jīng)濟水平和技術(shù)積累等多種原因影響，多數(shù)小區(qū)離實現(xiàn)高性能的智能化存在較大差距。另外，還有幾方面問題影響著我國智能小區(qū)的發(fā)展。第一，在行業(yè)標準上，我國智能小區(qū)存在標準不統(tǒng)一，在設(shè)計使用過程中存在設(shè)備配備問題，容易造成人員和設(shè)備的浪費問題。第二，在系統(tǒng)設(shè)計中存在功能過剩，利用率低的問題，有些小區(qū)為增加賣點，盲目追求系統(tǒng)多功能化、復(fù)雜化，而在實際運作中卻是效率低下，維護性費高的問題。第三，智能小區(qū)技術(shù)儲備不夠，在實際運作過程中，由于技術(shù)能力低，導(dǎo)致維護費用大幅增加，有的甚至成為一種擺設(shè)，浪費極大。所以，設(shè)計一款適合當(dāng)?shù)貙嶋H情況的、具有性能穩(wěn)定可靠性高的、且具有一定前瞻性的智能監(jiān)控系統(tǒng)十分必要。

2　智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建

本系統(tǒng)以某省會城市某小區(qū)為例，該小區(qū)總建設(shè)面積約為10萬平方米，其中6萬平方米為住宅，其余為公用建筑，入住住戶約4000戶。綜合系統(tǒng)功能、設(shè)備穩(wěn)定可靠性、安全高效等方面考量，本著高性價比和可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計原則，進行了該小區(qū)的智能監(jiān)控系統(tǒng)研究，建立了集小區(qū)綜合物業(yè)管理中心與安防系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)以及家居智能化的綜合管理和服務(wù)平臺，有效的提高了物流管理效率，起到了節(jié)約成本，便捷服務(wù)功能。

2．1總體方案

根據(jù)對該小區(qū)的綜合考評，得出該系統(tǒng)總體設(shè)計方案，如圖1所示。該系統(tǒng)有公共安防系統(tǒng)、樓宇監(jiān)控系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、家居系統(tǒng)等四大系統(tǒng)組成。

圖1　系統(tǒng)框圖

(1)公共安防系統(tǒng)，主要完成小區(qū)公共區(qū)域的巡防報警、視頻監(jiān)控、小區(qū)廣播、出入門禁以及公共消防等功能。

(2)樓宇監(jiān)控系統(tǒng)，主要完成小區(qū)供配電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)以及噴淋和灌溉等子系統(tǒng)的集中監(jiān)控和管理功能。

(3)物業(yè)管理系統(tǒng)，主要完成停車管理、水電氣等多表的遠程抄表電子收費，并提供各類數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。

(4)家居系統(tǒng)，主要完成可視對講、家庭防火、防盜等功能。

本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用的是分層分布式，主要包含三個層，分別為:頂層數(shù)據(jù)處理與管理層、中間層通信接口層和底層現(xiàn)場測定與執(zhí)行層。

(1)數(shù)據(jù)處理與管理層主要有上位機和組態(tài)王軟件構(gòu)成，其主要功能是上位機通過組態(tài)王軟件實現(xiàn)對四大系統(tǒng)的實時控制和統(tǒng)一管理，其實現(xiàn)過程都是在人機友好界面中執(zhí)行的，能夠完成各類數(shù)據(jù)存儲、報警提示、故障診斷、遠程通信、控制和監(jiān)測等功能，還能方便地配備現(xiàn)場參數(shù)、改變運行狀態(tài)等，如空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)、遠程路燈通斷控制、電梯運行狀態(tài)調(diào)節(jié)等功能。

(2)通信接口層主要完成頂層和底層的網(wǎng)絡(luò)通信工作，實現(xiàn)層與層之間的數(shù)據(jù)交換，起到上傳下達互聯(lián)互通的作用。

(3)現(xiàn)場測定與執(zhí)行層主要有各類智能設(shè)備和各類傳感器組成，其完成功能主要有現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與上傳、現(xiàn)場實時監(jiān)控、執(zhí)行頂層的各類命令等。具體設(shè)備如溫度傳感器、火災(zāi)探測器、PLC、變頻器、智能開關(guān)、各類監(jiān)控頭等。

2．2監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計選用組態(tài)王軟件，它是國內(nèi)亞控公司開發(fā)的一款軟件，具有功能多、穩(wěn)定性好、操作方便等特點，它提供了豐富的模塊和大量的通用硬件設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)，支持web發(fā)布、提供各類報表、和曲線。整個監(jiān)控系統(tǒng)按功能可分為:現(xiàn)場設(shè)備組態(tài)與通信模塊、系統(tǒng)監(jiān)控畫面組態(tài)設(shè)計模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和整體系統(tǒng)設(shè)置模塊。

系統(tǒng)監(jiān)控畫面建立了集系統(tǒng)管理、火災(zāi)報警、安全警戒、供配電系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、門禁安檢系統(tǒng)、停車場、燈光照明系統(tǒng)、電梯監(jiān)控系統(tǒng)、遠程抄表系統(tǒng)和各類數(shù)據(jù)查詢監(jiān)控系統(tǒng)等25個監(jiān)控畫面，如圖2至圖7所示。各畫面間通過菜單控制可靈活切換。

圖2　系統(tǒng)管理界面

圖3　供配電系統(tǒng)界面

圖4　火災(zāi)監(jiān)控界面

圖5　給排水界面

圖6　空調(diào)通風(fēng)界面

圖7　電梯控制界面

數(shù)據(jù)庫模塊是組態(tài)王的核心工作，只有準確對每個數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值、數(shù)值范圍、連接設(shè)備等進行設(shè)置，以整體封裝的形式與組態(tài)畫面中的圖形對象進行對應(yīng)，建立數(shù)據(jù)變量鏈接關(guān)系，才能實現(xiàn)動態(tài)畫面鏈接。本監(jiān)控系統(tǒng)因數(shù)據(jù)量大且需長期保持，考慮到運行速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題，選用分布式的Access數(shù)據(jù)庫，利用組態(tài)王提供的ODBC接口進行數(shù)據(jù)傳輸。

以門禁和安防為例，其調(diào)用數(shù)據(jù)庫操作有:

SQLInsert(DeviceID，“門禁記錄數(shù)據(jù)表”，“門禁操作”);

SQLInsert(DeviceID，“周界防衛(wèi)記錄數(shù)據(jù)表”，“周界防衛(wèi)”);

數(shù)據(jù)庫查詢通過KvDBGrid Class控件來實現(xiàn)，屬性設(shè)置完畢后即可通過命令語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢和打印工作，如查詢?nèi)坑涗?

grid1．FetchData();grid1．FetchEnd();//查詢?nèi)坑涗?

grid1．Print();//打印記錄;

grid1．SaveToCSV(“e:znxqdata．CSV”);//保持記錄。

3　系統(tǒng)仿真調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試過程是個反復(fù)試驗反復(fù)修正的過程，其具體步驟如圖8所示。系統(tǒng)仿真通過組態(tài)王提供的虛擬設(shè)備仿真PLC來實現(xiàn)，其過程和實際開發(fā)過程是不同的，實際過程上位機必須先通過接口電路與外部硬件設(shè)備建立通訊連接，并正確定義I/O變量后，才能實現(xiàn)組態(tài)王對外設(shè)的監(jiān)控功能。

以小區(qū)停車場系統(tǒng)為例，選用外部設(shè)備西門子S7－300型，利用西門子S7－300上擴展的CP343－1以太網(wǎng)模塊和上位機的通用以太網(wǎng)卡通過TCP實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，在組態(tài)王中對應(yīng)的設(shè)備定義向?qū)? PLC西門子S7－300 TCP，沒有特殊軟件或驅(qū)動要求。經(jīng)調(diào)試，系統(tǒng)能夠完成相應(yīng)控制功能，實現(xiàn)了遠程控制，提供了工作效率和設(shè)備利用率，降低了勞動強度。

圖8　系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試過程

4　結(jié)束語

智能小區(qū)是未來發(fā)展和建設(shè)的一項利國利民的好項目。應(yīng)用組態(tài)技術(shù)構(gòu)建的智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)，通過系統(tǒng)仿真運行，證明該系統(tǒng)具備穩(wěn)定性好、實時性強的優(yōu)點，并且實現(xiàn)了智能小區(qū)所需的各項功能，對未來智能小區(qū)建設(shè)有很好的借鑒作用。

［1］王福良．智能用電小區(qū):智能小區(qū)發(fā)展的一個里程碑［J］．智能建筑與城市信息，2014(9):74－78．

［2］劉光平．基于組態(tài)王的智能建筑變配電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計［J］．低壓電器，2013(24):67－70．

［3］胡力勤．基于Modbus總線的智能低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建［J］．電工電氣，2010(8):43－45．

［4］張雷．智能小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計［J］．長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2014(5):538－542．

(責(zé)任編輯趙冰)

Research on Intelligent Community Monitoring System Based on the Configuration Technology

XU Chun－xiang
(College of Engineering and Technology，Zhongzhou University，Zhengzhou 450044，China)

The intelligent community monitoring system is constructed by the application of configuration technology．This paper introduces the hardware framework of the monitoring system，which is used by the KingView to develop the multifunctional monitoring system．Through the simulation of the system operation，we can find that the system is stable and strongly real－time，and realizes the functions required by the intelligent community．

Kingview;monitoring system;intelligent residential district

10．13783/j．cnki．cn41－1275/g4．2015．01．027

TN802

B

1008－3715(2015)01－0117－03

2014－11－28

許春香(1968—)，女，江蘇鹽城人，中州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教授，研究方向:機電一體化與智能控制。