專利名稱：基于tcp/ip協(xié)議的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能化小區(qū)管理系統(tǒng)，具體地說是關(guān)于基于TCP/IP協(xié)議的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上主要有以下三種類型的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)(1)分散控制型小區(qū)中各系統(tǒng)互相獨(dú)立、互不兼容，各系統(tǒng)只能單獨(dú)分散運(yùn)行。(2)現(xiàn)場(chǎng)總線階段采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，如CAN等，由于現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的不同，在一個(gè)小區(qū)中有可能存在多種總線并存的現(xiàn)象。(3)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)階段利用TCP/IP協(xié)議研究開發(fā)的新一代小區(qū)管理系統(tǒng)有效地解決了當(dāng)前國(guó)內(nèi)智能化小區(qū)管理系統(tǒng)存在家庭服務(wù)功能簡(jiǎn)單、家庭終端性價(jià)比較低、不能實(shí)現(xiàn)基于瀏覽器的遠(yuǎn)程家庭智能監(jiān)控與管理等問題。中國(guó)專利00134774.8公開了一種“智能小區(qū)數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)”的技術(shù)方案即是一例。但是該項(xiàng)專利中采用單片機(jī)CPU，不但速度慢，且每個(gè)模塊中采用獨(dú)立的CPU，致使整個(gè)系統(tǒng)采用多塊CPU；網(wǎng)絡(luò)通訊模塊采用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口控制器、存儲(chǔ)器以及單片機(jī)CPU等硬件電路；采用自制的客戶端軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；硬件電路復(fù)雜，還須開發(fā)和安裝客戶端軟件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用嵌入式網(wǎng)絡(luò)芯片IP2022，實(shí)現(xiàn)連網(wǎng)功能、內(nèi)置HTTP、SMTP、TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；研究開發(fā)出的數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)和小區(qū)管理信息系統(tǒng)可組成基于Internet的住宅小區(qū)智能集中管理與測(cè)控系統(tǒng)。具有住宅防盜、災(zāi)難與求助報(bào)警、水電暖氣多表遠(yuǎn)程自動(dòng)抄錄等功能，實(shí)現(xiàn)基于Web瀏覽器的遠(yuǎn)程家用電器控制、信息發(fā)布、費(fèi)用查詢功能，具有住宅小區(qū)物業(yè)集中管理、報(bào)警信息通過Email和手機(jī)短消息發(fā)布功能。小區(qū)管理信息系統(tǒng)與DHS、小區(qū)局域網(wǎng)一起組成智能小區(qū)管理系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的基于TCP/IP協(xié)議的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)的核心之一是數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)，其硬件結(jié)構(gòu)主要包括一個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)芯片IP2022，以及與之連接的電源電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、擴(kuò)展口電路、以太網(wǎng)絡(luò)通訊摸塊、報(bào)警電路摸塊、遠(yuǎn)程控制摸塊、脈沖輸入摸塊；DHS通過小區(qū)局域網(wǎng)與小區(qū)管理中心相連，小區(qū)管理中心設(shè)有管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器以及Web服務(wù)器。其中管理服務(wù)器中裝有小區(qū)管理系統(tǒng)，用于管理小區(qū)的各種信息；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中裝有SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)，用來存放整個(gè)小區(qū)的各種數(shù)據(jù)；Web服務(wù)器中存放著小區(qū)的Web主頁(yè)。數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)通過I/O接口電路采集家庭設(shè)備中有關(guān)環(huán)境、儀表的信息，并進(jìn)行家電控制、信息發(fā)布、安全防范、自動(dòng)抄表等，并把家庭內(nèi)可記錄的歷史數(shù)據(jù)通過小區(qū)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳到小區(qū)管理中心。數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)內(nèi)有家庭主頁(yè)，可借助Internet和瀏覽器登錄到家庭主頁(yè)，并對(duì)家用電器進(jìn)行監(jiān)控。同時(shí)，DHS也接收管理中心服務(wù)器發(fā)來的信息，并通過家庭主頁(yè)反饋給用戶。小區(qū)管理信息系統(tǒng)與DHS、小區(qū)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一起組成智能小區(qū)管理系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)和流行的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，把DHS收集的自動(dòng)抄表、報(bào)警信息等家庭信息通過小區(qū)進(jìn)行匯總、管理、統(tǒng)計(jì)，通過該軟件反饋用戶的提問與求助。本發(fā)明通過研制和開發(fā)基于IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)和相應(yīng)的智能小區(qū)管理平臺(tái)軟件實(shí)現(xiàn)了以上功能。


圖1、本發(fā)明的硬件連接拓?fù)?、數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)的硬件結(jié)構(gòu)3、IP2022引腳4、數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)的電源原理5、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊的原理6、flash存儲(chǔ)器的硬件連接7、擴(kuò)展口電路圖8、脈沖輸入模塊原理9、報(bào)警電路原理10、遠(yuǎn)程控制電路原理11、管理系統(tǒng)模塊12、小區(qū)管理平臺(tái)主界面圖13、小區(qū)管理平臺(tái)菜單結(jié)構(gòu)圖14、報(bào)警信息框圖
具體實(shí)施例方式參照附圖，圖1是本發(fā)明的基于TCP/IP協(xié)議的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)硬件連接拓?fù)鋱D，數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)置于冢庭中與冢中的電器、儀表以及報(bào)警、求助傳感器連接，并通過網(wǎng)絡(luò)線接入小區(qū)局域網(wǎng)，小區(qū)管理中心的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、管理服務(wù)器、Web服務(wù)器、與小區(qū)局域網(wǎng)連接，小區(qū)局域網(wǎng)接入INTERNET網(wǎng)，三臺(tái)服務(wù)器亦可用一臺(tái)計(jì)算機(jī)代替。每個(gè)DHS像INTERNET網(wǎng)上的一臺(tái)獨(dú)立PC機(jī)一樣，它具有獨(dú)立的網(wǎng)卡和IP地址，小區(qū)管理中心服務(wù)器以及INTERNET上的PC機(jī)與控制器的通訊均采用TCP/IP協(xié)議。圖5所示的網(wǎng)絡(luò)通訊接口模塊圖實(shí)現(xiàn)了IP2022與小區(qū)局域網(wǎng)的連接，IP2022內(nèi)含雙工串化器/解串器(Ser/Des)，能直接與各種常用網(wǎng)絡(luò)接口連接，可實(shí)現(xiàn)片內(nèi)10Base-T以太網(wǎng)(MAC和PHY)、USB以及其它各種快速串行協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)通訊接口模塊彌補(bǔ)了IP2022網(wǎng)絡(luò)處理器在以太網(wǎng)方面的不足。
圖2顯示了數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)的硬件結(jié)構(gòu)圖。每個(gè)DHS一方面可連接各種類型的遠(yuǎn)傳表(例如熱水表、冷水表、氣表、純凈水表、電度表)，根據(jù)用戶需要可實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭的水、電、氣等能耗表進(jìn)行集中抄送，也可對(duì)其中一項(xiàng)或幾項(xiàng)集中自動(dòng)抄送。它能準(zhǔn)確實(shí)時(shí)采集各表的脈沖數(shù)據(jù)并對(duì)其計(jì)數(shù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)存入內(nèi)部RAM中的各自相應(yīng)的計(jì)數(shù)存儲(chǔ)單元中；另一方面，它不斷采集報(bào)警電路來的信號(hào)(如火警、盜警、燃?xì)庑孤﹫?bào)警、水溢漏報(bào)警，緊急呼叫等)，一旦發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)便向小區(qū)管理中心服務(wù)器以及用戶郵箱發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)通過郵箱服務(wù)器或小區(qū)管理中心服務(wù)器把報(bào)警信息以手機(jī)短信的形式發(fā)送給用戶和小區(qū)管理員。此外，它還具有遠(yuǎn)程家電控制功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭燈光、照明控制，空調(diào)啟?？刂?，用電器具的開斷等控制，并通過Internet對(duì)家中的情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控等。
圖3顯示了IP2022的引腳圖。IP2022芯片共有80個(gè)引腳，其中I/O端口分為三類第一類的輸出或吸入電流為4mA(如RC0-7，RD0-7，RG0-7)；第二類的輸出或吸入電流為為8mA(如RB0-7，RE0-4，RE7，RF0，RF3-7)；第三類為大功率輸出端口，其電流為24mA(如RA0-3，RE5，RE6，RF1，RF2)。
圖4顯示了數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)的電源原理圖。為了滿足IP2022及以太網(wǎng)接口電路等不同工作電壓的需要，電源供電電路必須提供5V、3.3V、2.5V不同的電壓輸出。
圖6顯示了flash存儲(chǔ)器的硬件連接圖。IP2022內(nèi)部有64K flash存儲(chǔ)器，16K程序存儲(chǔ)器，4K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。但這些存儲(chǔ)器遠(yuǎn)不能滿足我們程序開發(fā)的需要，因此必須應(yīng)用IP2022的I/O口擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器。由于IP2022的運(yùn)行速度比較快，一般應(yīng)選用快速的串行或并行Flash存儲(chǔ)器來擴(kuò)展。圖6為選用512K串行Flash存儲(chǔ)器AT45DB041的硬件電路圖。
圖7顯示了本發(fā)明的擴(kuò)展口電路。本擴(kuò)展口是采用一片Inte18255A來實(shí)現(xiàn)的。Inte18255A是一種通用的可編程并行I/O接口芯片，也是應(yīng)用最廣泛的并行I/O接口芯片。本發(fā)明中把Inte18255A的A口定義為輸出模式，它通過光電隔離與被控家電相連，用于控制家電的動(dòng)作其硬件電路如圖10所示；把B口定義為輸入模式，它通過光電隔離與各種類型的遠(yuǎn)傳表(例如熱水表、冷水表、氣表、純凈水表、電度表)相連，用于把遠(yuǎn)傳表的脈沖傳送到IP2022中，其硬件電路如圖8所示；把C口定義為輸入模式，它通過光電隔離與報(bào)警電路相連，用于把報(bào)警電路來的信號(hào)(如火警、盜警、燃?xì)庑孤﹫?bào)警、水溢漏報(bào)警，緊急呼叫等)傳送給IP2022，其硬件電路如圖9所示。圖8、圖9中的J31RJ45、J32RJ45、J41RJ45、J42RJ45并非網(wǎng)絡(luò)接口，而是分別與測(cè)量、控制儀表、報(bào)警求助單元相連的連接器。
智能小區(qū)管理系統(tǒng)用于支持住宅小區(qū)物業(yè)管理部門完成日常的管理工作，實(shí)現(xiàn)住宅小區(qū)管理的規(guī)范化，提高部門的辦公效率；以達(dá)到快速、可靠的獲取信息，并及時(shí)做出決策的目的。本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)業(yè)戶信息管理，通過Internet抄表、住宅環(huán)境信息查閱，業(yè)戶反饋信息查看和答復(fù)，資源使用信息的查詢、價(jià)格設(shè)定、記費(fèi)，報(bào)表打印等功能。該系統(tǒng)是以PowerBuilder為開發(fā)工具，SQLServer為數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)的。根據(jù)智能小區(qū)管理系統(tǒng)需求，管理系統(tǒng)模塊圖見圖11。
圖12顯示了小區(qū)管理平臺(tái)的主窗口。系統(tǒng)應(yīng)用程序的主要功能都是在主窗口w_main及在其下的眾多窗口中完成的，主窗口是程序應(yīng)用的起始，主窗口的界面見圖12，其菜單結(jié)構(gòu)見圖13。
圖14所示的是在小區(qū)管理服務(wù)器上彈出的帶聲音的報(bào)警信息框。如果檢測(cè)到某個(gè)業(yè)主家中有報(bào)警信息，那么小區(qū)管理中心的計(jì)算機(jī)上就會(huì)自動(dòng)彈出如圖15所示的帶聲音的報(bào)警信息框，來顯示家中發(fā)出報(bào)警的業(yè)主的詳細(xì)信息以及詳細(xì)的報(bào)警信息，同時(shí)管理員還可以按“發(fā)送E_MAIL”按鍵來發(fā)送電子郵件來通知業(yè)主。這里的電子郵件服務(wù)器可以自動(dòng)以手機(jī)短信息的形式發(fā)送到業(yè)主的手機(jī)中，這樣就可以及時(shí)地通知業(yè)主。
本發(fā)明的基于TCP/IP協(xié)議的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)與中國(guó)專利00134774.8“智能小區(qū)數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)”的區(qū)別在于其硬件原理有本質(zhì)的不同，本發(fā)明采用嵌入式網(wǎng)絡(luò)CPU，處理速度為120MHz，比單片機(jī)快的多，而后者采用單片機(jī)CPU；采用處理器的數(shù)量不同，本發(fā)明整個(gè)系統(tǒng)僅采用了一塊嵌入式網(wǎng)絡(luò)CPU，而后者每個(gè)模塊中采用獨(dú)立的CPU，致使整個(gè)系統(tǒng)采用多塊CPU；網(wǎng)絡(luò)通訊模塊的結(jié)構(gòu)不同本發(fā)明采用RJ-45接口、磁性濾波模塊及電阻等簡(jiǎn)單電路直接與CPU相連，大量的通訊協(xié)議則用軟件模塊來代替，這樣大大簡(jiǎn)化了硬件電路，從而節(jié)約了設(shè)計(jì)成本。而后者的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊采用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口控制器、存儲(chǔ)器以及單片機(jī)CPU等硬件電路；遠(yuǎn)程監(jiān)控模式不同本發(fā)明采用現(xiàn)成的Inernet瀏覽器作為客戶端軟件，應(yīng)用瀏覽器(B)/服務(wù)器(S)模式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而避免了客戶端軟件的開發(fā)和安裝。而后者采用自制的客戶端軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的配置方式不同本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)可通過瀏覽器隨意修改。而后者的IP地址、網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)一旦設(shè)定不能隨意修改。
本發(fā)明的特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面(1)采用先進(jìn)的、功能強(qiáng)大的嵌入式網(wǎng)絡(luò)芯片開發(fā)出通用網(wǎng)絡(luò)通信模塊，可為互連網(wǎng)的應(yīng)用開發(fā)提供技術(shù)支持；(2)與傳統(tǒng)的家庭數(shù)據(jù)終端相比，數(shù)字家居服務(wù)器記錄家庭可采集的歷史數(shù)據(jù)，并為住戶提供Web服務(wù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控；(3)充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息通過Email、手機(jī)短信發(fā)送給指定人員；(4)功能齊全，實(shí)現(xiàn)住宅防盜、災(zāi)難、求助報(bào)警、水電氣暖多表遠(yuǎn)程自動(dòng)抄收、家電控制，信息發(fā)布、互聯(lián)網(wǎng)接入、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)視、家政服務(wù)、費(fèi)用查詢等；(5)小區(qū)管理信息軟件提供采用標(biāo)準(zhǔn)的主流網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，功能強(qiáng)大，使用和維護(hù)方便；(6)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大降低了成本，為家庭數(shù)字化系統(tǒng)進(jìn)入普通家庭提供有利支持。
權(quán)利要求
1.一種由小區(qū)管理信息系統(tǒng)與數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)、小區(qū)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一起組成的基于TCP/IP協(xié)議的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)，其特征在于數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)，其硬件結(jié)構(gòu)主要包括一個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)芯片IP2022，以及與之連接的電源電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、擴(kuò)展口電路、以太網(wǎng)絡(luò)通訊摸塊、報(bào)警電路摸塊、遠(yuǎn)程控制摸塊、脈沖輸入摸塊；DHS通過小區(qū)局域網(wǎng)與小區(qū)管理中心相連，小區(qū)管理中心設(shè)有管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器以及Web服務(wù)器，其中管理服務(wù)器中裝有小區(qū)管理系統(tǒng)，用于管理小區(qū)的各種信息；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中裝有SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)，用來存放整個(gè)小區(qū)的各種數(shù)據(jù)；Web服務(wù)器中存放著小區(qū)的Web主頁(yè)；數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)通過I/O接口電路采集家庭設(shè)備中有關(guān)環(huán)境、儀表的信息，并進(jìn)行家電控制、信息發(fā)布、安全防范、自動(dòng)抄表等，并把家庭內(nèi)可記錄的歷史數(shù)據(jù)通過小區(qū)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳到小區(qū)管理中心；數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)內(nèi)有家庭主頁(yè)，可借助Internet和瀏覽器登錄到家庭主頁(yè)，并對(duì)家用電器進(jìn)行監(jiān)控；同時(shí)，DHS也接收管理中心服務(wù)器發(fā)來的信息，并通過家庭主頁(yè)反饋給用戶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TCP/IP協(xié)議的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)，其特征在于所述的擴(kuò)展口電路是采用通用的可編程并行I/O接口芯片Intel8255A來實(shí)現(xiàn)的，把Intel8255A的A口定義為輸出模式，它通過光電隔離與被控家電相連，用于控制家電的動(dòng)作，其硬件電路如圖10所示；把B口定義為輸入模式，它通過光電隔離與各種類型的遠(yuǎn)傳表(例如熱水表、冷水表、氣表、純凈水表、電度表)相連，用于把遠(yuǎn)傳表的脈沖傳送到IP2022中，其硬件電路如圖8所示；把C口定義為輸入模式，它通過光電隔離與報(bào)警電路相連，用于把報(bào)警電路來的信號(hào)(如火警、盜警、燃?xì)庑孤﹫?bào)警、水溢漏報(bào)警，緊急呼叫等)傳送給IP2022，其硬件電路如圖9所示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TCP/IP協(xié)議的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)，其特征在于所述的外部存儲(chǔ)器是用512K串行Flash存儲(chǔ)器AT45DB041來開發(fā)的，其硬件電路以及與IP2022的連接關(guān)系如圖6示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TCP/IP協(xié)議的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)，其特征在于所述的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊是采用帶有磁性過濾模塊的RJ45連接器(LFlS022)，通過電阻R1~R5及反相器74HC04與網(wǎng)絡(luò)處理器IP2022直接相連，其硬件電路見圖5所示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于TCP/IP協(xié)議的智能化小區(qū)管理系統(tǒng)，其特征在于數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括一個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)芯片IP2022，以及與之連接的電源電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、擴(kuò)展口電路、以太網(wǎng)絡(luò)通訊摸塊、報(bào)警電路摸塊、遠(yuǎn)程控制摸塊、脈沖輸入摸塊；DHS內(nèi)有家庭主頁(yè)，可借助Internet和瀏覽器登錄到家庭主頁(yè)，并對(duì)家用電器進(jìn)行監(jiān)控；DHS通過小區(qū)局域網(wǎng)與小區(qū)管理中心相連，可把家庭內(nèi)記錄的歷史數(shù)據(jù)通過小區(qū)局域網(wǎng)傳到小區(qū)管理中心，也可接收管理中心服務(wù)器發(fā)來的信息，并通過家庭主頁(yè)反饋給用戶。本發(fā)明采用嵌入式網(wǎng)絡(luò)芯片IP2022，實(shí)現(xiàn)連網(wǎng)功能、內(nèi)置HTTP、SMTP、TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；研究開發(fā)出的數(shù)字家居服務(wù)器(DHS)和小區(qū)管理信息系統(tǒng)可組成基于Internet的住宅小區(qū)智能集中管理與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，具有住宅防盜、災(zāi)難與求助報(bào)警、水電暖氣多表遠(yuǎn)程自動(dòng)抄錄等功能。
文檔編號(hào)H04L12/24GK1595900SQ20041002435
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者段培永, 丁緒東, 段晨旭, 王濤, 張偉, 李志坤 申請(qǐng)人:山東建筑工程學(xué)院