智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用分析

趙福偉

摘 要：文章對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用背景、理論依據(jù)、實(shí)際操作與應(yīng)用效果進(jìn)行了詳細(xì)探討與分析，能夠?yàn)橄嚓P(guān)行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究提供參考。

關(guān)鍵詞：智能建筑；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）29-0183-02

Abstract： In this paper， the application background， theoretical basis， practical operation and application effect of wireless network technology in intelligent building network system are discussed and analyzed in detail， which can provide reference for the application research of related industries and related fields.

Keywords： intelligent building； network system； wireless network technology； application analysis

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與人們生產(chǎn)生活理念的改變，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開始嶄露頭角，新型智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開始走進(jìn)人們的視野?？梢灶A(yù)見的是，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將大規(guī)模應(yīng)用于智能建筑中，成為智能建筑的發(fā)展方向，因此對(duì)其進(jìn)行研究具有重要的理論意義與現(xiàn)實(shí)意義。

2 有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

首先，有線網(wǎng)絡(luò)必須依靠實(shí)際存在的物理通道進(jìn)行布設(shè)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)地形較為特殊、復(fù)雜時(shí)，會(huì)大大增加施工難度，提高施工成本；其次，有線網(wǎng)絡(luò)接口通常為固定式接口，可移動(dòng)性較差，可能給網(wǎng)絡(luò)使用者帶來(lái)不便；再次，當(dāng)有線網(wǎng)絡(luò)電纜連接的兩個(gè)地點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí)，布設(shè)電纜的成本會(huì)大大增加，經(jīng)濟(jì)性較差。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以較好的解決上述問(wèn)題。首先，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)一般以射頻信號(hào)的形式傳輸信息，不依靠電纜，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的地理環(huán)境要求較低，也省去了布設(shè)電纜的成本；其次，不同于有線網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)到點(diǎn)傳輸，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通常以覆蓋區(qū)域進(jìn)行劃分，在某一無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的設(shè)備具有較高的靈活性。但無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)同樣存在一些缺陷，如網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力與安全性等。

3 智能建筑中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分類

（1）無(wú)線個(gè)域網(wǎng)：WPAN僅為小范圍內(nèi)的無(wú)線設(shè)備提供聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍一般為二十米以內(nèi)，通常供個(gè)人使用。

（2）無(wú)線局域網(wǎng)：WLAN結(jié)合了以太網(wǎng)與無(wú)線通訊技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍通常在數(shù)十米左右，一般供家庭、商辦樓使用，這也是智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所應(yīng)用的技術(shù)。

（3）無(wú)線城域網(wǎng)：WMAN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍通常在1km-5km，一般連接同一城市內(nèi)的數(shù)個(gè)不同地點(diǎn)的建筑或單元，為其提供數(shù)據(jù)傳輸與信息傳遞功能，能夠有效減少投資。

（4）無(wú)線廣域網(wǎng)：WWAN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋距離在5km以上，

但由于信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)不斷衰減，因此其覆蓋距離一般不超過(guò)15km。目前無(wú)線廣域網(wǎng)的發(fā)展速度最快，最具代表性的就是我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商：移動(dòng)、聯(lián)通、電信構(gòu)建的無(wú)線廣域網(wǎng)。WWAN的覆蓋范圍已基本能夠滿足所有用戶的需求，目前的重點(diǎn)是提高數(shù)據(jù)傳輸速率，而我國(guó)正站在5G技術(shù)研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)制定的最前沿。

3.2 智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組成部分

（1）無(wú)線網(wǎng)卡。無(wú)線網(wǎng)卡是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中必不可少的設(shè)備，其功能是將用戶的設(shè)備終端與網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器進(jìn)行對(duì)接。無(wú)線網(wǎng)卡可以看做用戶終端與網(wǎng)絡(luò)之間的“橋梁”，無(wú)線網(wǎng)卡與用戶終端相連，既可以將用戶終端需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行采集與發(fā)送，也可以接收其他設(shè)備或服務(wù)器上的數(shù)據(jù)并傳送至特定的用戶終端。

（2）無(wú)線網(wǎng)橋。如果說(shuō)無(wú)線網(wǎng)卡建立了用戶端與服務(wù)器端的連接，那么無(wú)線網(wǎng)橋的作用則是在不同的服務(wù)器端建立連接。無(wú)線網(wǎng)橋通常用于連接兩個(gè)不同的局域網(wǎng)（WLAN），實(shí)現(xiàn)二者的信息數(shù)據(jù)交換。

（3）無(wú)線路由器。如果智能建筑區(qū)內(nèi)的用戶端僅需要與本地服務(wù)器進(jìn)行互聯(lián)與數(shù)據(jù)交換，那么只需要無(wú)線網(wǎng)卡便能夠?qū)崿F(xiàn)。如果用戶端需要接入Internet或其他局域網(wǎng)，這時(shí)便需要無(wú)線路由器進(jìn)行路由選擇與連接。

（4）無(wú)線接入點(diǎn)。無(wú)線接入點(diǎn)也稱無(wú)線AP或無(wú)線熱點(diǎn)，與無(wú)線路由器不同的是，無(wú)線AP僅實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)與無(wú)線網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換，不具備路由功能。

（5）無(wú)線交換機(jī)。無(wú)線交換機(jī)通常有數(shù)個(gè)接口，數(shù)據(jù)在其中以電信號(hào)的形式傳輸。無(wú)線交換機(jī)可以為接入其中的設(shè)備提供專用通道，廣泛應(yīng)用于智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，能夠提高運(yùn)行維護(hù)效率。

3.3 智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)屬于無(wú)線局域網(wǎng)的范疇，使用的協(xié)議為IEEE 802.11系列，隨著通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，IEEE 802.11涵蓋的協(xié)議種類也越來(lái)越多，常見的協(xié)議及其特點(diǎn)如表1所示。

3.4 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)式拓?fù)?/p>

這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈輻射狀，包括分布式系統(tǒng)媒體、無(wú)線接入點(diǎn)與接入端口等，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，無(wú)線接入點(diǎn)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的控制中心，如果無(wú)線接入點(diǎn)故障或受到攻擊，將影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

（2）分布對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不依賴無(wú)線接入點(diǎn)及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，各工作站之間可以進(jìn)行直接通訊。

（3）中繼或橋接型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠軌蛴行U(kuò)大無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，根據(jù)中間互聯(lián)設(shè)備的數(shù)目分為單跳網(wǎng)絡(luò)、雙跳網(wǎng)絡(luò)和多跳網(wǎng)絡(luò)等?？梢宰鳛橹虚g互聯(lián)設(shè)備的有無(wú)線中繼器、無(wú)線網(wǎng)橋和無(wú)線路由器等。

4 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實(shí)際智能建筑工程中的應(yīng)用

4.1 工程概況

本文以某新建園區(qū)為例，探討無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用。該園區(qū)內(nèi)有多個(gè)智能建筑，包括樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、安防與門禁系統(tǒng)、自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)。本工程目的是通過(guò)應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)控與管理。整個(gè)集成系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

4.2 方案設(shè)計(jì)

本工程設(shè)計(jì)采用的無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE 802.11n標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)過(guò)程中將每棟建筑物視為一個(gè)局域網(wǎng)，在每個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)置一個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)。由于各建筑物相距較遠(yuǎn)，因此為每個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)配備一個(gè)增益天線，并為無(wú)線網(wǎng)橋配備一個(gè)全向天線，以增強(qiáng)局域網(wǎng)間的互聯(lián)強(qiáng)度。本工程所用的重要設(shè)備型號(hào)及廠家如表2所示。

目前，無(wú)線消防報(bào)警系統(tǒng)還不夠成熟，市面上沒(méi)有相關(guān)設(shè)備，因此該系統(tǒng)內(nèi)部采用有線網(wǎng)絡(luò)連接，由雙電源供電，并配備了不間斷電源，以確保緊急情況發(fā)生時(shí)系統(tǒng)能可靠動(dòng)作。該系統(tǒng)與控制中心的連接通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋完成。

安防與門禁系統(tǒng)是一道重要的安全防線，該工程中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用突破了有線網(wǎng)絡(luò)的限制，所有監(jiān)控及門禁全部采用無(wú)線設(shè)備，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋與監(jiān)控中心連接，實(shí)現(xiàn)了全方位、全過(guò)程監(jiān)控，極大地提高了運(yùn)行安全性。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用能夠極大提高智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)效率，降低系統(tǒng)成本，也有利于建筑物內(nèi)各項(xiàng)工作的開展，因此企業(yè)及單位的有關(guān)部門應(yīng)加大對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究力度，盡早形成有線、無(wú)線共同發(fā)展的智能建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)格局。

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