無線遠程控制技術在智能建筑系統(tǒng)中的應用

吳榮海

摘 要：許多過去的智能樓宇控制系統(tǒng)設計多數用的是有線設備。隨著科學技術的發(fā)展，智能樓宇控制技術由單一的控制系統(tǒng)向網絡控制系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)這些趨勢發(fā)展。本文對智能樓宇建筑無線遠程控制技術進行了詳細闡述，其中涵蓋了以下3種無線控制技術：GPRS控制、無線局域網控制、射頻無線控制，分析了控制對象和控制機構，與此同時還研究了無線遠程控制的安全問題。

關鍵詞：建筑物；無線通信；控制系統(tǒng)；局域網

中圖分類號：TU856 文獻標識碼：A

一、簡介

智能樓宇是一個建筑配備先進技術的整合建筑物，特別是以計算機為基礎的系統(tǒng)給居住者提供舒適的生活條件并在不同環(huán)境條件下支持自適應的調整。隨著信息技術的快速發(fā)展，智能樓宇是滲透在傳統(tǒng)電子消費產業(yè)中的信息技術（特別是計算機技術）、網絡技術、控制技術融合發(fā)展的必然結果。

一方面，從科學技術的角度來看，信息技術領域的發(fā)展使得建設智能樓宇成為可能；另一方面，從社會角度來看，熟悉高度發(fā)達的信息技術、通信技術等的技術人員也有建造智能化建筑的欲求。

從21世紀的80年代，西方國家在智能樓宇技術方面有所領先。隨著研究的迅速發(fā)展，智能樓宇技術為越來越多的人所知道。與此同時，越來越多的新思路和新技術應用到智能樓宇的建造中。現在，智能化生活建筑已成為政府和房地產開發(fā)商的一個熱門話題。我國智能建筑的發(fā)展目前已有了一定規(guī)模，并且隨著經濟發(fā)展，智能樓宇產業(yè)發(fā)展也越來越迅速。大量的全球跨國公司和國內公司都被巨大的市場吸引。數據顯示，全球智能建筑市場在中國有近每年100億～5000億美元的專項投資。在未來的幾年內，中國智能建筑市場將大有前景。它以計算機為核心，通信網絡為支撐，現代建筑為構建平臺，綜合運用了現代控制技術等多種手段，將綜合布線、安全防范、防盜報警、綜合布線、中央空調、多媒體娛樂等系統(tǒng)融為一體的智能建筑。其中，該系統(tǒng)的核心部分是依托計算機形成的智能樓宇控制系統(tǒng)，它將各個分系統(tǒng)融合起來形成完整的系統(tǒng)，可給居住者提供便利的智能化生活。

隨著科學技術的發(fā)展，近年來智能控制系統(tǒng)已經由普通的有線設備轉移到高速數據傳輸的領域、無線遠程控制領域、多媒體控制領域等各種智能化控制領域，實現了智能樓宇控制系統(tǒng)控制功能的全面性、有效性。

下面主要探討無線通信和網絡技術在智能建筑中的應用，特別是對無線遠程控制方案的闡述。

二、無線遠程控制概述

隨著網絡技術的發(fā)展，智能樓宇控制系統(tǒng)使用的是獨立的集成網絡和無線控制技術，以此為基礎來提供建筑物的數字化、自動化、智能化、監(jiān)控和遠程控制的綜合無限遠程控制系統(tǒng)。由于智能建筑物遠程控制系統(tǒng)的主控計算機支持TCP/IP協議，在接入局域網或互聯網時，TCP/IP協議使得整個系統(tǒng)具有完備的網絡功能。通過無線網絡控制，可以在辦公室監(jiān)控家中的情況或在公共場所通過手機或掌上電腦傳輸數據就會變得很簡單。除了控制基本的家用電器、照明、窗簾等功能，還可以實現遠程防盜報警等功能。

三、無線遠程控制

根據控制距離和控制終端，智能建筑的遠程控制可分為以下3種類型。

1.GPRS（通用分組無線技術：General Packet Radio Service）控制

GPRS是一項高速數據處理的技術，手機使用了GPRS后，數據實現分組發(fā)送和接收，實現無線遠程控制并且永遠在線收費經濟。同時，該控制方法結合了具有安全性、通用性、高效性的java技術，是最遠距離的控制方法。只要能提供基于GPRS無線遠程控制的移動終端并且有GPRS覆蓋的環(huán)境，這種遠程控制就可以實現。

GPRS是通用分組無線技術，是基于現有的GSM系統(tǒng)的新的分組數據業(yè)務。在費用支付方面，GSM是按連接時間計費的，而GPRS按數據流量計費；在連接建立所需要的時間方面，GSM需要10s～30s，而GPRS只需要3s甚至更少的時間就可以訪問到相關請求；而對比GSM的9.6kbps的訪問速度，GPRS擁有171.2kbps的快速訪問。由此可以判斷，GPRS對于網絡資源的利用率遠遠高于GSM，適用于間斷的、頻繁的、且少量的數據傳輸。

Java是因為撰寫C++語言程序時的困難而研制開發(fā)的新一代編程語言。Sun是要Java成為一個具有簡單、面向對象的、分布式的、可解釋的、強大的、安全的、結構中立的可移植的、高效的、多線程的、動態(tài)的程序語言，Java可以在不同操作系統(tǒng)平臺的網絡環(huán)境中實現控制功能。

目前，基本所有的手機都支持GPRS功能和Java功能。若要實現智能遠程控制技術，首先，用有Java功能的手機可通過GPRS網絡訪問互聯網，其次就可以連接到主控計算機實現各種遠程控制功能。

2.無線局域網控制

無線局域網控制是通過802.11b/g協議運用在無線局域網技術中的一種控制方法。終端如掌上電腦預先安裝采用802.11b/g協議的控制程序，然后使用無線接入點接入局域網或互聯網，這樣基于網絡主控計算機就可以實現各種遠程控制功能。

采用802.11b/g協議的網絡技術，最大功率條件下信號可穿墻并且達到上千米的控制范圍。值得強調的是無線接入點是網絡之間的橋梁，讓存在于網絡中的各類終端連接到網絡。如果一個無線局域網具有互聯網接入端口的技術，那么就可以實現更為廣泛的遠程無線控制。這種方法可以應用在如辦公樓，體育場館和其他空間環(huán)境中。

3. RF Control（射頻無線控制）

50m～100m的短距離范圍內，射頻無線遠程控制技術就應用的較多一些，主要實現對嵌入式手持觸摸屏的終端的控制。

整個應用系統(tǒng)可以通過手持觸摸屏終端采用射頻無線控制技術實現有效地遠程控制。觸摸屏內置射頻發(fā)射模塊，在采集到控制命令后發(fā)射射頻信號，智能網絡中的無線接收節(jié)點將信號接收到主控計算機進行分析之后，通過相應的設備接口執(zhí)行動作，從而實現遠程控制。另外通過雙工射頻模塊還可以使信號顯示在觸摸屏終端的屏幕上。

四、無線遠程控制的應用范圍

1.建筑基礎設施

電視的開機關機、頻道的切換、電視頻道的預置、定時播放廣播等一些基礎設施功能均可以通過無線遠程控制系統(tǒng)得到控制。除此之外，熱水器、電壓力鍋、燈具開關的組合方式等這些電氣控制、紅外遙控裝置也可以得到優(yōu)化。

2.多媒體與娛樂

無線遠程控制多媒體與娛樂的功能包括控制游戲資源、電視資源、音樂資源、影視資源等，同時還能實現臨時更換新設備或擴展加入新設備。在智能樓宇的環(huán)境中，家用電視、電腦、游戲機、DVD、攝像機、照相機、傳真、電話等設備都應具有的資源共享和數據傳輸的功能。

3.網絡和辦公樓設施

重要辦公室裝智能攝像頭，這樣即使工作人員不在辦公室也可直接通過手機、平板電腦等移動智能終端查看辦公室狀況，輕松管理辦公室工作。而智能安防系統(tǒng)也可以通過信息傳遞，持續(xù)錄像、第一時間報警確保財產安全。

4.室內設施控制

網絡化的智能家居系統(tǒng)可以提供家電控制、照明控制、溫度控制、煙霧探測、窗簾控制、電話遠程控制、室內遙控以及可編程定時控制等多種功能和手段。

5.室外設施控制

溫度濕度感應、花園澆水、車庫情況監(jiān)控、泳池自動維護、紅外探測等。

6.安全和防御設施

監(jiān)控圖像傳輸、門禁系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、自動報警系統(tǒng)、手動報警聯動、燃氣泄漏報警等，報警信息自動傳送到訪客管理系統(tǒng)中。

五、無線遠程控制的安全性

通過采用先進的控制系統(tǒng)加密算法，觸摸控制終端，上位機對用戶權限的分配和認證機制，其穩(wěn)定性可以支持長達24h的連續(xù)運行，保證系統(tǒng)的安全可靠。

為了保證數據傳輸控制系統(tǒng)的安全性、可靠性，程序致力于整個系統(tǒng)，網絡數據采用128bit RSA的公鑰加密。RSA算法是非對稱密鑰加密，就算竊聽到數據流，也無法破譯，具有很強的加密強度?，F在常用的電子商務支付系統(tǒng)、智能卡、銀行系統(tǒng)和CA都在使用這種加密算法。802.11無線網絡中，為了保證數據的安全，采用256位WEP加密標準，使用共享密鑰和RC4加密算法，可以保證在傳輸過程中的數據流不被竊聽。

結語

智能樓宇由原來的被動靜止結構轉變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交換功能，與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性。利用先進的綜合布線技術、計算機技術、網絡通信技術讓生活更加舒適、安全、有效率。

參考文獻

[1]盧致皓.局域網用第 5 類電纜[J].光纖與電纜及其應用技術，1996（1）：37-38+42.

[2]陽憲惠.現場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，1998：1-20.

[3]王廷堯，馬克城.以太網技術基礎講座（四）：以太網幀結構[J].中國無線電電子學，2002，26（6）：55-59.

[4]劉載文，方平，張曉力.控制網絡技術及其實時性分析[J].北京工商學學報，2005，23（1）：22-26.

[5]祝連波，劉福玲，王亞軍.建筑設備[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010：158-159.