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本文主要介紹了現場總線CAN-bus在現代化的智能樓宇、小區安防中的應用方法。并且，通過一些實際應用案例的分析，說明選擇現場總線CAN-bus后整個系統所增加的運行效益。 |
| 智能小區 |
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通常所謂的智能小區技術即是在住宅小區內采用4C技術（Computer計算機、Automatic Control自動控制、Communication通訊、IC Card智能卡），建立一個由服務管理中心、接入網和家庭智能化系統組成的信息集成網絡系統，對各種信息實現全面、實時、有效地接收、傳遞、采集和監控。為住戶提供一個安全、舒適、便捷、節能、高效的生活環境。
小區智能化系統，通常包括智能家居系統、安全防范系統、一卡通系統、停車場智能管理系統、全自動遠程集中抄表系統、物業收費自動查詢催收系統、樓宇自控系統、火災報警與消防聯動控制系統等。安防系統和消防系統是至關重要的，應符合相應的行業規范。
在整個小區系統越來越大、功能越來越多的情況下，各系統之間和系統內部起連接作用的通訊（Communication）系統環節的作用和重要性日益增強，并在很大程度上影響到整個小區系統的性能。
通訊系統也根據功能分為：監測控制通訊、音頻與視頻通訊、電信通訊、互聯網等。其中“監測控制通訊”的通訊方式是本文討論的重點。 |
| CAN-bus總線 |
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以前絕大部分的智能樓宇系統的數字量、信號控制與采集的通訊都是采用RS-485總線，但是由于RS-485的總線效率低、系統的實時性差、通訊的可靠性低、后期維護成本高、網絡工程調試復雜、傳輸距離不理想、單總線可掛接的節點少、應用不靈活等不足和缺陷逐漸體現出來，越來越不能適應大中型智能樓宇的控制需要，并且帶來更多的成本和維護費用。雖然許多工程師、生產廠商等提出了改進的方法和建議，但都不能從根本上解決RS-485這些先天性的問題。所以，采用更好性能的通訊系統的措施勢在必行。
CAN（Controller Area Network）總線最早由德國BOSCH公司提出，主要用于汽車內部測量與控制中心之間的數據通信。由于其良好的性能，在世界范圍內廣泛應用于其他領域當中，如工業自動化、汽車電子、樓宇建筑、電梯網絡、電力通訊和安防消防等諸多領域，并取逐漸成為這些行業的主要通訊手段。
現場總線CAN-bus的特點：
1、國際標準的工業級現場總線，傳輸可靠，實時性高；
2、傳輸距離遠（最遠10Km），傳輸速率快（最高1Mbps）；
3、單條總線最多可接110個節點，并可方便的擴充節點數；
3、總線上各節點的地位平等，不分主從，突發數據可實時傳輸；
4、非破壞總線仲裁技術，可多節點同時向總線發數據，總線利用率高；
5、出錯的CAN節點會自動關閉并切斷和總線的聯系，不影響總線的通訊；
6、報文為短幀結構并有硬件CRC校驗，受干擾概率小，數據出錯率極低；
7、對未成功發送的報文，硬件有自動發功能，傳輸可靠性很高；
8、具有硬件地址濾波功能，可簡化軟件的協議編制；
9、通訊介質可用普通的雙絞線、同軸電纜或光纖等；
10、CAN-bus總線系統結構簡單，性價比極高。 |
| 實現原理 |
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在此，以小區的門禁系統（帶多防區）之間的通訊為例，來代表小區的各類檢測控制系統（如：電子巡更系統、智能停車場系統、小區電子告示牌廣告牌）的系統互聯的可操作模式。 |
| 系統設備 |
| 小區門禁系統以家庭為主要對象，每戶一個家庭主機，接收來自樓梯入口處（梯口門禁機）、小區門口（區口門禁機）處和小區管理中心（中心管理機）的各類視頻、音頻和控制信息，同時向小區管理中心發送當前室內狀況信號，并可實時報告突發事件。 |
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圖 1 基于CAN-bus總線的家庭主機主要功能圖 |
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電梯口門禁機、小區口門禁機帶攝像功能，還可以支持各種智能卡、密碼開門，同時能和中心管理機進行報警等通訊。中心管理機可實現主動呼叫用戶、信息的群發、對講、監看、接收報警和提示等等管理功能。
系統里的各個控制設備都具有一路或多路CAN-bus總線接口，并且可以根據CAN-bus總線的特點在原有的RS-485總線接口設備的基礎上擴展更多有用的功能，而使整個小區系統更加智能化。 |
| CAN-bus網絡 |
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這些設備間使用CAN-bus總線通訊后，可以更徹底的實現分布式的管理理念，設備在網絡中的地位是平等的，可以沒有主機和從機的概念，各設備平時只處理當地的功能，而不必一直去查詢其他的設備，總線處于空閑狀態；當其中一個或者是多個設備需要通訊或有突發事件，都可以主動向總線發送數據而不至于使總線產生混亂，而保持較高的總線利用率。總體上說則是加強整個系統的實時性、合理性。
CAN-bus總線采用兩線的差分信號傳輸（CANH和CANL）。通訊介質采用普通的雙絞線即可，價格低，選材方便，布線簡潔。網絡一般采用直線拓撲結構，在總線的兩個端點各接一個終端電阻。CAN-bus總線還支持多種其他網絡結構，即使是不同的建筑布局，CAN總線也可以在其中靈活運用。 |
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圖 2 基于CAN-bus總線的小區主線布線結構圖 |
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小區的主線布線如圖2所示。圖中有“管理中心”和“小區會所”，其他1～7棟則是小區住宅，納入CAN-bus總線系統的還有兩個“小區進出口”車輛進出的智能停車場管理系統，小區的其他管理設備也可直接連接CAN-bus總線，統一管理。主線從小區“管理中心”引出，該處作為直線網絡的一個端點，并按照從近到遠的原則經過每個樓前和進出口的CAN-bus中繼器或CAN-bus集線器，最終將“小區會所”連接的集線器作為小區主線的另一個端點。 |
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圖 3 基于CAN-bus總線的每單元布線結構圖 |
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每棟樓的每單元的布線和網絡結構如圖3所示。每單元只需要一條雙絞線作為單元主線，該主線直接引至和其他單元共用的CAN集線器，家庭主機的支線直接掛接在主線上（CANH接主線的CANH，CANL接CANL）。
每棟樓每單元的單元主線通過CAN集線器和小區主線相連，避免了小區主線直接作為單元主線使用而浪費大量CAN總線線材。每戶的CAN總線支線則直接掛接在單元總線上。這就形成了一個完整的小區CAN總線實現方案的布線結構。
系統中用到的CAN-bus工具簡單介紹如下，“CAN-bus 接口卡”是基于PC和各工控機的各種接口類型（如：PCI、ISA、USB、RS-232、PC-104等接口）的帶CAN-bus接口的卡，這樣計算機就可以方便的成為一個CAN-bus總線的管理節點。“CAN-bus中繼器”功能是延長通訊距離，擴充網絡節點數，將一條CAN-bus總線距離和節點數成倍增長。 CAN-bus集線器”的功能是延長通訊距離，擴充CAN-bus網絡節點數，節約CAN-bus總線的通訊線材，將多條CAN-bus總線集成為一條傳輸線；和CAN-bus中繼器的區別是，CAN-bus集線器可以將多條總線的信息匯總到一條總線方便傳輸。 |
| 結論 |
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隨著人們生活水平的提高，對居住環境的要求不斷提高，加上近年來計算機和信息產業的發展，智能化以極快的步伐進入到住宅小區和家庭中。并且在智能化的要求越來越高、智能化系統越來越龐大、家居環境舒適度越來越高的情況下。老一代的通訊系統已跟不上整體技術的進步。
開放的CAN-bus具有優越簡潔等諸多特點，使得CAN-bus總線設備和CAN-bus總線系統的更加智能化。CAN-bus總線完全可以將智能小區和智能樓宇的所有控制系統有機的連接在一起，徹底的實現分布管理、集中控制。并能有效的控制系統的成本投入，減少工程的后期維護和維修。
目前，國內已經有一些大型高檔住宅小區采用CAN-bus總線作為小區的控制管理網絡，并且取得了良好的社會效益、經濟利益，有效地降低了設備投入成本，節省了管理維護成本。比如，上海地區的AN-KE電子公司、上海真理電子公司等多家企業都已經成功地將建立了基于CAN-bus總線的智能小區管理網絡。
同時，在眾多小區的消防系統、電梯系統中，由于對網絡的實時性、可靠性、性價比等方面提出了很高的要求，這些領域基本上已經形成CAN-bus網絡統一實現的形勢。
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