令牌在智能小區(qū)訪客系統(tǒng)的應(yīng)用

姜廣政

濟寧技術(shù)學(xué)院，山東 濟寧 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、門口主機和管理員機等組成，一般采用總線型結(jié)構(gòu)。分機可接受主機、管理員機或其它分機的呼叫，遙控開啟本單元門鎖，并可向管理中心發(fā)布報警和求助信息。主機可呼叫管理員機或住戶分機，并對音頻信號進行控制。管理員機可呼叫任一住戶分機，接受主機或分機的呼叫及報警信息，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)正常運行時，令牌按邏輯環(huán)順序傳遞，只有獲得令牌的站點才能向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)信息。傳遞令牌和傳遞數(shù)據(jù)交替進行，任一時刻網(wǎng)絡(luò)中只能有一個站點持有令牌，從而避免了多個站點同時發(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)維護由各分站點和主站點共同完成，減輕了主站點的負擔(dān)，并且故障站點可隨時從網(wǎng)絡(luò)中去除，不會影響系統(tǒng)的工作。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個系統(tǒng)由管理員機、門口機和室內(nèi)機組成，它們之間相互通訊，構(gòu)成樹型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。管理員控制機位于網(wǎng)絡(luò)的第一層，與門口控制主機組成一個總線網(wǎng)，室內(nèi)控制機與門口控制機組成另一總線網(wǎng)，室內(nèi)控制機與管理員控制機之間通過門口控制機進行信息傳遞。

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

2 維護算法

2.1 網(wǎng)絡(luò)初始化

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

2.2 正常運行算法

系統(tǒng)正常運行時，先由主站點產(chǎn)生令牌，令牌按站點序號按照一定的規(guī)律進行傳遞，只有得到令牌的站點才能經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總線發(fā)送信息。站點持有令牌的時間有一定的限制，持有令牌的站點應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)完成信息發(fā)送并向下一站點傳遞令牌。若持牌站點沒有信息需要發(fā)送，或者持有令牌的時間已到，令牌就直接傳向下一個站點。當(dāng)收到后繼站點的應(yīng)答信息時完成本次令牌傳遞。沒有得到令牌的站點不能主動向網(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的其他信息，則先做回應(yīng)，再進行相應(yīng)的其他處理。

2.3 故障處理算法

在系統(tǒng)運行過程中，各站點都有可能出現(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。此時網(wǎng)絡(luò)內(nèi)沒有令牌傳遞，處理算法是在主站點內(nèi)設(shè)一定時器，定時時間為令牌繞網(wǎng)絡(luò)環(huán)一周所需的最長時間。主站點發(fā)出令牌后立即開啟定時器，當(dāng)定時時間到而主站點仍未收到令牌，由主站點重新發(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，則認為是接收站點出現(xiàn)故障。解決方法是由令牌持有者修改下一站點地址，將令牌傳遞給故障站點的下一站點；

3）環(huán)中出現(xiàn)多個令牌，出現(xiàn)這種情況的原因是令牌傳遞的時間超過了預(yù)計繞一周的最長時間，主站點又產(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)中還有另外一個令牌，則應(yīng)主動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)點可占用通信線路，當(dāng)它不需要通信時，則將令牌傳遞到下一個節(jié)點。令牌和數(shù)據(jù)的傳輸是使用同一條線路的，因此令牌是一個特殊的信息包，通常稱令牌幀。

3.1 門口機和室內(nèi)機之間的訪問控制

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

3.2 管理員機和門口機之間的訪問控制

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

管理員機收到解碼器發(fā)送的釋放令牌信息后或經(jīng)過時間T后，再發(fā)出令牌幀2，命令位為1010，樓號為000000，單元號為，0001，其余10BⅠT可設(shè)為任意值。一樓一單元的門口機收到后釋放令牌，同時，一樓二單元的門口機收到后便得到了令牌。管理員機作為主節(jié)點發(fā)出一個令牌信息后，如果經(jīng)過時間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，并取消前一個門口機的令牌。這樣，就可以避免因令牌的丟失而使整個網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓的難題。

[1]陸寧，梁堅，尤晉元.智能樓宇管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).上海交通大學(xué)學(xué)報，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.