姜廣政

濟(jì)寧技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272013

小區(qū)訪客系統(tǒng)是智能化住宅小區(qū)安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，由住戶分機(jī)、門口主機(jī)和管理員機(jī)等組成，一般采用總線型結(jié)構(gòu)。分機(jī)可接受主機(jī)、管理員機(jī)或其它分機(jī)的呼叫，遙控開啟本單元門鎖，并可向管理中心發(fā)布報(bào)警和求助信息。主機(jī)可呼叫管理員機(jī)或住戶分機(jī)，并對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行控制。管理員機(jī)可呼叫任一住戶分機(jī)，接受主機(jī)或分機(jī)的呼叫及報(bào)警信息，并可遙控開啟任一單元的門鎖。

基于令牌總線的智能小區(qū)訪客系統(tǒng)，將令牌總線標(biāo)準(zhǔn)（ⅠEEE802.4）應(yīng)用于小區(qū)的訪客系統(tǒng)，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，令牌按邏輯環(huán)順序傳遞，只有獲得令牌的站點(diǎn)才能向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)信息。傳遞令牌和傳遞數(shù)據(jù)交替進(jìn)行，任一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)中只能有一個(gè)站點(diǎn)持有令牌，從而避免了多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)布信息產(chǎn)生的沖突，較好的解決了總線上信息碰撞的問題。系統(tǒng)維護(hù)由各分站點(diǎn)和主站點(diǎn)共同完成，減輕了主站點(diǎn)的負(fù)擔(dān)，并且故障站點(diǎn)可隨時(shí)從網(wǎng)絡(luò)中去除，不會(huì)影響系統(tǒng)的工作。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)由管理員機(jī)、門口機(jī)和室內(nèi)機(jī)組成，它們之間相互通訊，構(gòu)成樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。管理員控制機(jī)位于網(wǎng)絡(luò)的第一層，與門口控制主機(jī)組成一個(gè)總線網(wǎng)，室內(nèi)控制機(jī)與門口控制機(jī)組成另一總線網(wǎng)，室內(nèi)控制機(jī)與管理員控制機(jī)之間通過門口控制機(jī)進(jìn)行信息傳遞。

令牌傳送是在主節(jié)點(diǎn)控制下進(jìn)行，是一種集中控制方式，可避免因令牌的丟失而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓這一傳統(tǒng)令牌網(wǎng)中的難題。同時(shí)，集中控制方式可十分容易地由主節(jié)點(diǎn)分配各從節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)。這種分配可采用多種算法，如主節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽各個(gè)從節(jié)點(diǎn)的通訊，對(duì)通信量大的則分配較長(zhǎng)的時(shí)間間隔，使之占有令牌時(shí)間較長(zhǎng)，從而具有較高的優(yōu)先級(jí)等。節(jié)點(diǎn)的增刪也容易，只需在令牌鏈上串接上新的節(jié)點(diǎn)或是摘去即可，不必對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)用開關(guān)或跳線重新設(shè)置地址等參數(shù)。當(dāng)然在主節(jié)點(diǎn)上要重新設(shè)置，這點(diǎn)在管理員機(jī)上很容易辦到。

2 維護(hù)算法

2.1 網(wǎng)絡(luò)初始化

網(wǎng)絡(luò)開始啟動(dòng)時(shí)，在運(yùn)行中所有站點(diǎn)不活動(dòng)的時(shí)間超過規(guī)定的時(shí)間時(shí)，都要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)的初始化設(shè)置。網(wǎng)絡(luò)環(huán)中每個(gè)站點(diǎn)都不間斷地查詢是否有新站點(diǎn)要求入環(huán)。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，初始化設(shè)置時(shí)默認(rèn)所有站點(diǎn)均在網(wǎng)絡(luò)環(huán)上，從主站點(diǎn)開始按站點(diǎn)順序依次確定各站點(diǎn)的后繼站地址，形成循環(huán)鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2.2 正常運(yùn)行算法

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，先由主站點(diǎn)產(chǎn)生令牌，令牌按站點(diǎn)序號(hào)按照一定的規(guī)律進(jìn)行傳遞，只有得到令牌的站點(diǎn)才能經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總線發(fā)送信息。站點(diǎn)持有令牌的時(shí)間有一定的限制，持有令牌的站點(diǎn)應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成信息發(fā)送并向下一站點(diǎn)傳遞令牌。若持牌站點(diǎn)沒有信息需要發(fā)送，或者持有令牌的時(shí)間已到，令牌就直接傳向下一個(gè)站點(diǎn)。當(dāng)收到后繼站點(diǎn)的應(yīng)答信息時(shí)完成本次令牌傳遞。沒有得到令牌的站點(diǎn)不能主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)總線上發(fā)送信息，只能偵聽、接收總線上的信息或響應(yīng)呼叫。若偵聽到其前一站點(diǎn)有傳遞令牌的信息，應(yīng)立即做出回應(yīng)，得到令牌。若偵聽到的是呼叫本站點(diǎn)的其他信息，則先做回應(yīng)，再進(jìn)行相應(yīng)的其他處理。

2.3 故障處理算法

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各站點(diǎn)都有可能出現(xiàn)故障，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信無法正常工作。

1）令牌持有者發(fā)生故障，不能發(fā)出令牌。此時(shí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)沒有令牌傳遞，處理算法是在主站點(diǎn)內(nèi)設(shè)一定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間為令牌繞網(wǎng)絡(luò)環(huán)一周所需的最長(zhǎng)時(shí)間。主站點(diǎn)發(fā)出令牌后立即開啟定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到而主站點(diǎn)仍未收到令牌，由主站點(diǎn)重新發(fā)出令牌，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通信；

2）令牌接收者發(fā)生故障，不能接收令牌。令牌持有者發(fā)出令牌，得不到應(yīng)答，若重復(fù)發(fā)出令牌仍無應(yīng)答，則認(rèn)為是接收站點(diǎn)出現(xiàn)故障。解決方法是由令牌持有者修改下一站點(diǎn)地址，將令牌傳遞給故障站點(diǎn)的下一站點(diǎn)；

3）環(huán)中出現(xiàn)多個(gè)令牌，出現(xiàn)這種情況的原因是令牌傳遞的時(shí)間超過了預(yù)計(jì)繞一周的最長(zhǎng)時(shí)間，主站點(diǎn)又產(chǎn)生了新的令牌。處理算法是如果令牌持有者發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中還有另外一個(gè)令牌，則應(yīng)主動(dòng)放棄自己所持的令牌。

3 應(yīng)用原理

在令牌傳遞方式中，持有令牌的節(jié)點(diǎn)可占用通信線路，當(dāng)它不需要通信時(shí)，則將令牌傳遞到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。令牌和數(shù)據(jù)的傳輸是使用同一條線路的，因此令牌是一個(gè)特殊的信息包，通常稱令牌幀。

3.1 門口機(jī)和室內(nèi)機(jī)之間的訪問控制

在一個(gè)單元內(nèi)部，包括一個(gè)門口機(jī)和多個(gè)室內(nèi)機(jī)，每個(gè)室內(nèi)機(jī)有自己的標(biāo)識(shí)。首先門口機(jī)作為主節(jié)點(diǎn)發(fā)出令牌幀給室內(nèi)機(jī)Rl，室內(nèi)機(jī)R1收到后判斷是否有報(bào)警，若有則發(fā)送報(bào)警信息給門口機(jī)存儲(chǔ)起來，然后向門口機(jī)發(fā)送釋放令牌信息；若沒有則直接向門口機(jī)發(fā)送釋放令牌信息。門口機(jī)收到釋放令牌信息或經(jīng)過時(shí)間T后，再向室內(nèi)機(jī)R2發(fā)送令牌。以此類推，門口機(jī)發(fā)出令牌幀給室內(nèi)機(jī)Rn，室內(nèi)機(jī)Rn收到令牌后判斷是否有報(bào)警等；若有則發(fā)送報(bào)警信息給門口機(jī)存儲(chǔ)起來，然后向門口機(jī)發(fā)送釋放令牌信息；若沒有則直接向門口機(jī)發(fā)送釋放令牌信息。門口機(jī)收到釋放令牌信息或經(jīng)過時(shí)間t后，再向室內(nèi)機(jī)R1發(fā)送令牌，如此循環(huán)。

3.2 管理員機(jī)和門口機(jī)之間的訪問控制

首先，管理員機(jī)作為主節(jié)點(diǎn)發(fā)出令牌幀1，命令位為1010，樓號(hào)為000000，單元號(hào)為0000，其余10BⅠT可設(shè)為任意值。這樣一樓一單元的門口機(jī)作為從節(jié)點(diǎn)收到后便得到了令牌。得到令牌的門口機(jī)看一下自己的存儲(chǔ)單元內(nèi)是否有報(bào)警信息，若有則發(fā)送給管理員機(jī)，然后發(fā)送釋放令牌信息；若沒有則直接向管理員機(jī)發(fā)送釋放令牌信息。

管理員機(jī)收到解碼器發(fā)送的釋放令牌信息后或經(jīng)過時(shí)間T后，再發(fā)出令牌幀2，命令位為1010，樓號(hào)為000000，單元號(hào)為，0001，其余10BⅠT可設(shè)為任意值。一樓一單元的門口機(jī)收到后釋放令牌，同時(shí)，一樓二單元的門口機(jī)收到后便得到了令牌。管理員機(jī)作為主節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)令牌信息后，如果經(jīng)過時(shí)間T還沒有收到解碼器發(fā)送的釋放令牌信息，則將令牌賦予令牌信息中所指定的門口機(jī)，并取消前一個(gè)門口機(jī)的令牌。這樣，就可以避免因令牌的丟失而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓的難題。

[1]陸寧，梁堅(jiān)，尤晉元.智能樓宇管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，7.

[2]徐超漢住宅小區(qū)智能化系統(tǒng).電子工業(yè)出版社，2002，7.