CN1356805A

CN1356805A - 智能小区数据传输和处理方法及系统

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Publication number: CN1356805A
Application number: CN 00134774
Authority: CN
Inventors: 王大力; 曾建希; 姚兆东; 文进希
Original assignee: JIAODA SCIENCE AND TECHNOLOGY INDUSTRY Co Ltd SHENZHEN CITY
Current assignee: JIAODA SCIENCE AND TECHNOLOGY INDUSTRY Co Ltd SHENZHEN CITY
Priority date: 2000-12-02
Filing date: 2000-12-02
Publication date: 2002-07-03
Anticipated expiration: 2020-12-02
Also published as: CN1140977C

Abstract

一种智能小区数据传输和处理方法以及使用该方法的智能小区数据传输和处理系统,通过由网络接口单元(NIU)、智能控制单元(SCU)和远程接口单元(RIU)组成的网络数据终端(NDT)、中央服务器管理系统、以及与各设备连接的传感器部分等,连接到局部网和INTERNET网来实现智能小区管理,既可满足诸如智能小区住户内繁多的检测、控制功能需求,又能提供网络环境为用户提供使用和操作均十分简单方便的网络访问。

Description

智能小区数据传输和处理方法及系统

本发明涉及数据传输与处理技术，具体涉及智能小区数据传输和处理方法及使用该方法的智能小区数据传输和处理系统。

智能化小区有以下特点：具有相当于住宅神经的家庭内网络；能够通过这种网络提供各种服务；能与地区社会等外部世界相连接。住宅小区、楼宇的管理智能化已经成为时代主流，但至今尚无一种基于网络系统的智能小区的管理控制器，无法在实现家庭防盗报警、各种计量表自动抄表、紧急求助、煤气泄漏报警、火灾烟感报警、家用电器控制、物业管理的同时，有效提供计算机网络通讯、传送电子公告等功能，不能全方位满足现代家庭的需要。另一方面，目前的智能小区所用控制终端设备，由于没有提供网络环境，也无法提供对包括查询、购物等业务在内的电子商务支持。

本发明目的是提供一种智能小区数据传输和处理方法以及使用该方法的智能小区数据传输和处理系统，既可满足诸如智能小区住户内繁多的检测、控制功能需求，又能提供网络环境为用户提供使用和操作均十分简单方便的网络访问，此外，具有用户界面直观、组态灵活及功能全面强大等优点。

本发明的目的是这样实现的，一种智能小区数据传输和处理方法，是通过由网络接口单元(NIU)、智能控制单元(SCU)和远程接口单元(RIU)三者组成的网络数据终端(NDT)与中央服务器和用户设备组成的系统实现的，其特征在于，包括以下步骤：

所述智能控制单元(SCU)接收报警信号、住户操作命令、计量表脉冲信号，输出住户接受信息和控制信号；

所述智能控制单元(SCU)与所述远程接口单元(RIU)互传数据和命令；

所述远程接口单元(RIU)接收报警信号、住户操作命令、计量表脉冲信号，输出住户接受信息和控制信号；

所述网络接口单元(NIU)接收来自所述智能控制单元(SCU)的通讯报文，并向所述智能控制单元(SCU)输出串行通讯报文；

所述网络接口单元(NIU)接收下传消息，发送上传消息和报警消息。

在本发明提供的智能小区数据传输和处理方法中，所述来自网络接口单元(NIU)的串行通讯报文包括计量表设置报文、计量表读数报文、住户接受信息报文和住户查询应答报文，所述来自智能控制单元(SCU)的通讯报文包括报警信号报文、计量表读数报文和住户查询请求报文。

在本发明提供的智能小区数据传输和处理方法中，所述住户操作命令包括住户查询命令和住户设置命令，所述住户查询命令包括电表、水表、燃气表收费记录和费用交纳记录，所述住户设置命令包括取消报警、布防、撤防、密码修改命令。

在本发明提供的智能小区数据传输和处理方法中，所述网络接口单元(NIU)的上传消息包括网络数据终端配置申请、计量表读数和住户查询请求消息，所述网络接口单元的下传消息包括配置消息、住户通知消息、电表、水表燃气表读数、住户请求响应和网络数据终端设置消息，其中，所述配置消息包括网络数据终端配置、计量表配置、传感器配置、警报器配置，所述状态消息包括报警消息、网络数据终端状态信息。

本发明的另一目的是这样实现的，构造一种智能小区数据传输和处理系统，包含一个网络数据终端(NDT)，其特征在于，所述网络数据终端(NDT)由网络接口单元(NIU)、智能控制单元(SCU)和远程接口单元(RIU)组成，包括外壳、置于外壳上的LCD显示屏及输入按键以及置于壳内的控制电路板，与所述显示屏及输入按键连接的智能控制单元(SCU)和与所述智能控制单元(SCU)连接连接的通讯网络接口单元(NIU)都装在所述控制电路板上，所述扩展远程控制单元(RIU)通过连接器接插单元和连接电缆线(HOMEBUS)与所述通讯网络接口单元(NIU)连接。

在本发明提供的智能小区数据传输和处理系统中，还包括与所述网络数据终端(NDT)通过UDP协议进行数据通讯的中央服务器管理系统，该中央服务器管理系统有一个包括基础资料数据、配置信息、NDT设置等内容的数据库，可以接收配置信息、NDT设置命令、查询请求及查询项、消息发布命令、监听消息，发送配置消息、NDT配置消息、NDT状态信息、住户请求响应和查询结果等。

在本发明提供的智能小区数据传输和处理系统中，所述扩展远程控制单元(RIU)为一简化的单片机系统，包括RIU-A数据采集模块或RIU-B继电器控制模块，所述RIU-A数据采集模块为终端系统直流信号输入输出(I/O)口的扩展口，所述RIU-B继电器控制模块为控制电源通断的、含有若干路0～220V继电器输出的模块。

在本发明提供的智能小区数据传输和处理系统中，所述通讯网络接口单元由单片机控制，根据不同的通讯介质和通讯协议可形成不同的通讯接口单元，如网络数据接口单元(NIU)、电缆网络数据接口单元(CIU)、电力载波网络数据接口单元(PIU)、电话拨号网络数据接口单元(TIU)、工业控制网络数据接口单元(IIU)和异步通讯数据接口单元(ALU)等。

在本发明提供的智能小区数据传输和处理系统中，所述终端的供电电源为可充放电的不间断直流稳压电源，由集成式直流开关电源和大容量电池构成，在电网掉电时仍能持续供电。

在本发明提供的智能小区数据传输和处理系统中，所述连接器接插单元由无源的连接器构成，连接于所述终端与被控部件。

实施本发明提供的智能小区数据传输、处理方法和系统，可以支持智能化家庭控制器和数据通讯功能，可实现安防报警，并具有友好人机交互界面一即见即得的操作、LCD液晶直观显示。同时可实现家庭的联网信息传输、各种数据采集和设备控制功能。该数据终端是采用单片机实现通讯协议，集成了适应于各种传输介质的通讯协议的固件，采用模块化结构，根据应用需要可灵活配置一个或几个模块，实现各种数据采集和控制功能。

本发明的主要特点表现在以下几个方面：灵活性，即系统设置、控制策略、系统构造方面的灵活性；适应性，可以便利地适应各种形式的连接和传输介质；实时性，采用TCP/IP协议的通讯方式，报文处理是直接由点对多点；功能全面性：具有信息传输、家庭智能化数据采集和输出设备控制；可扩展性：其功能、接口、数量均可扩展；可靠性：TCP/IP是一种可靠的传输协议，通讯、成熟技术；开放性：统一的传输层协议标准TCP/IP，在此之上的应用层协议可以用户自行定义，以满足不同的应用要求。

下面结合附图和实施例，进一步说明本发明的特点，附图中：

图1是本发明智能小区数据传输和处理系统的硬件连接示意图；

图2是网络数据终端(NDT)的结构框图；

图3是网络数据终端(NDT)中的网络接口单元(NIU)的原理框图；

图4是网络数据终端(NDT)中的智能控制单元(SCU)的原理框图；

图5是网络数据终端(NDT)中的远程控制单元(RIU)的RIU-A模块的原理框图；

图6是网络数据终端(NDT)中的远程控制单元(RIU)的RIU-B模块的原理框图；

图7住宅智能系统数据流程图；

图8是网络数据终端(NDT)与CCC中央服务管理系统及CCC监视系统连接的数据流程图；

图9是CCC中央服务管理系统的数据流程图；

图10是CCC监视系统的数据流程图；

图11是网络数据终端(NDT)内的数据流程图。

如图1所示是应用本发明网络数据终端(NDT)构造的系统的基本布局，其中，传感部分连接有燃气泄漏探头、双鉴微波红外探头、门磁簧开关、窗户开关、水表传感装置、气表传感装置、电表传感装置、应急按钮、火警烟感器等，控制部分连接照明系统、警灯、其它家用电器等，该终端的通信部分通过路由器连接到INTERNET网，通过局部网连接到中央服务器、中央控制器，以及通过电话机连接到电话网。

如图2所示，本发明的网络数据终端(NDT)，采用模块化设计，装在一个外壳1内，外壳1表面装有LCD显示屏和功能按键2，为便于安装和维护，在安装终端的位置上，预装有一个底盒6，底盒6内装有电池8、可利用市电对电池8充电的电源部分7以及与来自墙体的信号线、控制线、通信线连接的连接器9，所述连接器9还与电池、电源部分连接。控制电路板包括智能控制单元(SCU)、LCD显示屏及键盘单元、网络接口单元(NIU)、远程控制单元(RIU)和连接器接插单元。数据终端采用RIU扩展远程控制单元集散式配置，同一网络数据终端(NDT)可连接一个或多个用户。网络接口单元(NIU)由单片机控制，根据不同的通讯介质和通讯协议可形成不同的通讯接口单元，如网络数据接口单元(NIU)、电缆网络数据接口单元(CIU)、电力载波网络数据接口单元(PIU)、电话拨号网络数据接口单元(TIU)、工业控制网络数据接口单元(IIU)和异步通讯数据接口单元(AIU)等。其中网络数据接口单元(NIU)也采用单片机控制，实现以太网的物理层和链路层通讯，构成适用于以太网通讯单元，支持IEEE802.3协议、TCP协议、UDP协议、ARP协议、BOOTP协议和自定义的用户层通讯协议。

上述网络数据终端(NDT)中的供电电源为可充放电的直流稳压电源，由集成式直流开关电源和大容量电池构成，电网掉电时仍能持续供电。连接器接插单元由无源的连接器构成，连接于终端与被控部件，即可以独立连接系统中的各种传感器、探测器、计量仪表、输出控制部件及通讯网络。

图3所示为本发明网络数据终端(NDT)中的网络接口单元(NIU)的框图，所述网络接口单元5用于提供物理层和链路层的通讯连接，并有协议过滤和数据存储、接收、转发功能，可以用不同的功能模块来配合不同通讯媒介和挑选协议，具体可以是网络数据终端模块，它采用单片机控制，实现以太网的物理层和链路层通讯，构成以太网通讯单元，支持IEEE802.3协议。从其结构上看，包括与总线连接的CPU单元511、存储器单元512、通讯接口单元513、10M以太网接口控制器514，还包括与所述10M以太网接口控制器514连接的10/100M集线器单元515，与所述10/100M集线器单元515的第四连接器516，与所述通讯接口单元513连接的第五连接器517，所述第五连接器517与所述接插件单元9连接。

图4所示为智能控制单元(SCU)的框图，该系统控制单元4用于实现对各输入/出端口连接的传感器、计量仪表的状态和数据采集功能，处理各种工作状态和系统的人机界面键盘操作和LCD显示数据，以及与联网的主机和其它设备数据通讯的功能，从其组成结构上来看，包括分别与总线连接的CPU单元41、存储器42、显示及键盘逻辑电路单元43、I/O接口及驱动电路单元44、通讯接口单元45，还包括与显示及键盘逻辑电路单元43连接的第一连接器46、与所述I/O接口及驱动电路单元44连接的第二连接器47、与所述通讯接口单元45连接的第三连接器48，所述LCD显示屏及输入按键单元2与所述第一连接器46连接，所述第二连接器47、所述第三连接器48分别与所述接插件单元9、所述通讯网络接口单元5连接。

图5和图6分别是扩展远程控制单元(RIU)的RIU-A模块和RIU-B模块的原理框图。扩展远程控制单元(RIU)为一简化的单片机系统，其包括RIU-A数据采集模块和RIU-B继电器控制模块；RIU-A数据采集模块为终端系统直流信号输入输出(I/O)口的扩展口；RIU-B继电器控制模块为控制电源通断的、含有若干路0～220V继电器输出的模块。该单元通过HOMEBUS(如RS-485)与系统控制单元(SCU)连接。

如图7所示是住宅智能管理系统的数据流程图，其作用是实现住宅智能管理系统对三表实现自动抄送，处理各种报警信息。

在实施本发明方法的系统中，输入数据流包括：操作命令、基础信息、配置信息、报警信号、计量表脉冲、住户操作命令。输出数据流包括：统计结果、查询结果、报警信息、控制信息、住户接受信息。可以接受的操作命令包括：查询命令、统计命令、打印命令、数据维护命令、消息发布命令和设置NDT命令。数据库存储的基础资料包括房间套型资料、房间资料、住户资料、传感器资料、NDT资料、计量表种类资料、计量表资料、计量表费率和电子地图。配置信息包括NDT配置信息、计量表配置信息、传感器配置信息、报警器配置信息。报警信息包括报警种类、报警位置、报警内容。住户接受信息可以是住户查询结果、公告信息和通知信息。

如图8所示是由网络数据终端(NDT)、CCC中央服务管理系统及CCC监视系统连接而成的住宅智能管理系统的示意图，其中网络数据终端(NDT)的上传消息可以是NDT配置申请、计量表读数或住户查询请求消息。而下传消息可以是配置消息、住户通知消息、三表读数、住户请求响应或NDT设置消息。所述配置消息可以是NDT配置、计量表配置、传感器配置或报警器配置。

1.0 CCC中央服务管理系统：其作用是接受操作命令、各种录入信息及NDT传来的各种消息，并处理这些消息，对NDT进行配置，向NDT发送消息。其输入数据流包括：操作命令、配置信息、基础资料和上传消息。其输出数据流包括：统计结果、查询结果和下传消息。

2.0 CCC监视系统：其作用是将接受到的报警消息转化成操作员可识别的报警信息。其输入数据流包括状态消息。其输出数据流包括：报警信息，监视消息。

3.0网络数据终端(NDT)：其作用是接受CCC传来的消息进行配置或转换成报警器可识别的信号，接受报警信号，将报警信号转换成CCC可识别的消息并上CCC，接受住户配置操作，向住户报警。其输入数据流包括：下传信息、三表脉冲、报警信号、住户操作。其输出数据流包括：上传信息和住户接受信息。

如图9所示是CCC管理系统的数据流程图，包括：

1.1基础资料录入：其作用是检查录入基础资料的有效性，将有效的基础资料存入数据库中。其输入数据流包括：基础资料。其输出数据流包括：合法基础资料。

1.2配置信息处理：其作用是检查录入配置的有效性，将有效的配置信息存入数据库并下传给NDT。其输入数据流包括：配置信息。其输出数据流包括：有效配置信息。

1.3查询处理：其作用是以不同的查询方式查询数据。其输入数据流包括：查询项。其输出数据流包括：查询结果。

1.4统计处理：其作用是统计三表使用情况，根据费率和读数来统计费用。其输入数据流包括：统计项。其输出数据流包括：统计结果。

1.5住户查询处理：其作用是接受NDT传来的住户查询请求，检索数据库，将查询结果传给NDT。其输入数据流包括：住户查询请求。其输出数据流包括：住户请求响应。

1.6消息发布：其作用是以广播或特定的方式向住户发布消息。其输入数据流包括：消息发布命令。其输出数据流包括：广播消息，特定消息。

1.7 NDT设置命令：其作用是接受NDT设置命令并下传给NDT。其输入数据流包括：NDT设置命令。其输出数据流包括：NDT设置消息。

1.8 NDT状态检测：其作用是检测NDT状态。其输入数据流包括：监视消息。其输出数据流包括：NDT状态信息。

如图10所示是CCC监视系统流程图，包括：

2.1端口监听：其作用是监听网路消息，过滤出报警消息。其输入数据流包括：网路消息。其输出数据流包括：报警消息，NDT配置申请消息。

2.2转换消息：其作用是根据报警消息确定出报警器，也就是确定出是哪个报警器发出报警。其输入数据流包括：报警消息，报警器配置。其输出数据流包括：报警消息资料。

2.3显示报警信息：其作用是根据报警器确定出报警器所处的楼栋、房间、位置，并在小区分布图上闪烁显示。其输入数据流包括：报警消息资料，小区分布图配置。其输出数据流包括：报警信息。

2.4配置NDT：其作用是配置NDT。其输入数据流包括：NDT配置申请消息，NDT配置。其输出数据流包括：NDT配置消息。

如图11所示是由网络接口单元(NIU)、智能控制单元(SCU)和远程接口单元(RIU)组成的网络数据终端(NDT)的数据流程图。

3.1网络数据终端(NDT)：其作用是利用局域网与CCC进行数据交换，以串行通讯的方式与SCU进行数据交换。其输入数据流包括：下传消息和SCU通讯报文。其输出数据流包括：上传消息、报警消息和NIU串行通讯报文。

3.2智能控制单元(SCU)：其作用是接受计量表脉冲并计算其读数；接受报警信息并将此信息传给NIU，或提醒住户注意；接受住户查询或设置操作。其输入数据流包括：NIU串行通讯报文、计量表脉冲、报警信息和住户操作命令。其输出数据流包括：SCU通讯报文和住户接受信息。

3.3远程接口单元(RIU)：其作用是接受计量表脉冲并计算其读数；接受报警信息并将此信息传给NIU，或提醒住户注意；接受住户查询或设置操作。其输入数据流包括：SCU串行通讯报文、计量表脉冲、报警信息、住户操作命令。

本发明提供的智能小区数据传输和处理方法及系统，可实现各种数据采集和控制功能，其主要功能有：

一、用户端

中文菜单式操作方式：在不同状态下，按键的功能直接由中文菜单提示，使已经非常简单的操作更加直观，用户可以在不看操作说明书的情况下完成操作。

1、设置预警提示功能：用户在家时，在设防的状态下，因用户不注意引起误报，亦不会产生不必要的干拢。

2、灵活的控制策略下载：用户可以根据实际安放的各类报警传感器、探测器及各类将需要受控制设备的情况，依照使用习惯制定控制策略，通过主机下载，灵活方便地修改控制策略。

3、联网报警：用户家里一旦出现警情，不但可以及时向小区保安报警，同时亦可向110及用户指定的移动电话、CALL机、电话、电子邮件等发出报警信息。

4、报警联动功能：对于每个用户的报警可以通过连接在数据终端的输出控制端上的开关、阀门及其他联动机构实现联动，切断警源。

5、智能组合检测状态：对用户家庭安防传感器探测器实现智能组合检测，其智能检测的策略可以灵活设置，对用户的活动空间的限制减少到最注，通过模糊算法，大大减少误报，漏报发生的概算。

6、家庭度量仪表数据自动采集：可以精确地将各计量仪表的读数采集并保存在数据终端和系统主机中，即使断电也不会丢掉数据。系统可以方便实时地校准读数。

7、电器远程自动控制：对用户的家用电器、照明可以通过电话、电脑及其他通讯设备实现远程通断控制。

8、集散式结构：由于数据终端采用了典型的集散式的结构，可以按需要实现由一台数据终端灵活组成连接一户或多个用户(采用RIU配置)的方案。

9、电子公告：对于小区的公共信息、针对不同用户特定的信息可以通过系统主机下载到用户的数据终端上，一次可以多达八条，信息到达时，有提示功能。

10、用户电脑上网功能：数据终端可直接实现电脑访问INTRANET通讯、一台数据终端同时可以支持6台电脑，大大减少了布线和网络成本。

二、系统端

1、高速大容量网络：支持10/100/1000MHz bp/s传输速率。可以直接连接5000个用户。

2、图示化的界面：为系统提供简单的配置方式，可以只用鼠标和键盘完成全部的值班操作。

3、数据自动备份：报警数据、用户家庭的设备状态、操作值班处理过程等自动备份，长时间保存。

4、INTERNET连接：可与国际互连网宽带高速连接，网上浏览更快。

5、家庭网络通讯：电子邮件、远程控制通讯连接。

6、松造数字化生活环境：电子商务、网上娱乐、网上教育、网上新闻、网上信息、BBS等。

7、小区综合物业管理：社区信息发布、各种社区服务计费等。

Claims

1、一种智能小区数据传输和处理方法，是通过由网络接口单元(NIU)、智能控制单元(SCU)和远程接口单元(RIU)三者组成的网络数据终端(NDT)与中央服务器和用户设备组成的系统实现的，其特征在于，包括以下步骤：

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述来自网络接口单元的串行通讯报文包括计量表设置报文、计量表读数报文、住户接受信息报文和住户查询应答报文，所述来自智能控制单元的通讯报文包括报警信号报文、计量表读数报文和住户查询请求报文。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述住户操作命令包括住户查询命令和住户设置命令，所述住户查询命令包括电表、水表、燃气表收费记录和费用交纳记录，所述住户设置命令包括取消报警、布防、撤防、密码修改命令。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络接口单元的上传消息包括网络数据终端配置申请、计量表读数和住户查询请求消息，所述网络接口单元的下传消息包括配置消息、住户通知消息、电表、水表燃气表读数、住户请求响应和网络数据终端设置消息，其中，所述配置消息包括网络数据终端配置、计量表配置、传感器配置、警报器配置，所述状态消息包括报警消息、网络数据终端状态信息。

5、一种智能小区数据传输和处理系统，包含一个网络数据终端(NDT)，其特征在于，所述网络数据终端(NDT)由网络接口单元(NIU)、智能控制单元(SCU)和远程接口单元(RIU)组成，包括外壳、置于外壳上的LCD显示屏及输入按键以及置于壳内的控制电路板，与所述显示屏及输入按键连接的智能控制单元(SCU)和与所述智能控制单元(SCU)连接连接的通讯网络接口单元(NIU)都装在所述控制电路板上，所述扩展远程控制单元(RIU)通过连接器接插单元和连接电缆线(HOMEBUS)与所述通讯网络接口单元(NIU)连接。

6、根据权利要求5所述系统，其特征在于，还包括与所述NDT通过UDP协议进行数据通讯的中央服务器管理系统，该中央服务器管理系统有一个包括基础资料数据、配置信息、NDT设置等内容的数据库，可以接收配置信息、NDT设置命令、查询请求及查询项、消息发布命令、监听消息，发送配置消息、NDT配置消息、NDT状态信息、住户请求响应和查询结果等。

7、根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述扩展远程控制单元(RIU)为一简化的单片机系统，包括RIU-A数据采集模块或RIU-B继电器控制模块，所述RIU-A数据采集模块为终端系统直流信号输入输出(I/O)口的扩展口；所述RIU-B继电器控制模块为控制电源通断的、含有若干路0～220V继电器输出的模块。

8、根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述通讯网络接口单元由单片机控制，根据不同的通讯介质和通讯协议可形成不同的通讯接口单元，如网络数据接口单元(NIU)、电缆网络数据接口单元(CIU)、电力载波网络数据接口单元(PIU)、电话拨号网络数据接口单元(TIU)、工业控制网络数据接口单元(IIU)和异步通讯数据接口单元(AIU)等。

9、根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述终端的供电电源为可充放电的不间断直流稳压电源，由集成式直流开关电源和大容量电池构成，在电网掉电时仍能持续供电。

10、根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述连接器接插单元由无源的连接器构成，连接于所述终端与被控部件。