基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的園區(qū)建筑智能化系統(tǒng)

吳鳳泉，張 恕，蘇 敏

(承德石油高等?？茖W(xué)校信息中心，河北 承德 067000)

建筑智能化是利用建筑4C技術(shù)，對樓宇各個自控子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，來完成整個建筑物全部信息的集中監(jiān)控。目前，智能樓宇廣泛采用LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)。LonTalk協(xié)議支持ISO/OSI全部七層協(xié)議，采用可預(yù)測P的CSMA方式，在網(wǎng)絡(luò)負載很重的情況下，不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。它適用于少量監(jiān)控信息的傳輸。

樓宇自動化是一個開放的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，是對智能建筑內(nèi)所有動力、樓宇設(shè)備進行自動監(jiān)測和控制。它主要包括中央操作站OWS、網(wǎng)絡(luò)控制器NCU和直接數(shù)字控制器 DDC。OWS的主要功能是借助NCU實現(xiàn)與DDC的連接，從而完成現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視和控制。NCU的功能是通過以太網(wǎng)，將OWS與DDC連接在一起，通過Ethernet/IP協(xié)議實現(xiàn)信息傳遞。DDC的功能是將現(xiàn)場的檢測元件和執(zhí)行元件連接起來，實現(xiàn)集中管理、分散控制工作。

園區(qū)智能化系統(tǒng)的功能較復(fù)雜，各個建筑里機電設(shè)備較分散很難進行設(shè)備的集中控制和信息的統(tǒng)一管理，因此要合理地構(gòu)建所用的控制網(wǎng)絡(luò)。

1 本系統(tǒng)具備的功能

某基地園區(qū)占地面積3×105m2，總建筑面積近7×104m2，有四個區(qū)分別為生活區(qū)、會議區(qū)、設(shè)備區(qū)和教研區(qū)。本系統(tǒng)實現(xiàn)功能如下:

1)熱水鍋爐系統(tǒng)。主要對熱水溫度、鍋爐、熱水水泵、油泵之運行狀態(tài)、故障檢測與顯示、油箱油位、油溫等進行監(jiān)控。

2)供配電系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能是保證建筑物安全可靠的供電，可以對智能建筑物的供電狀況進行實時監(jiān)視和控制，包括對各級電力開關(guān)的狀態(tài)、配電柜高壓和低壓側(cè)狀態(tài)、主要回路的電壓電流及功率因數(shù)、變壓器及電纜的溫度、發(fā)電機運行狀態(tài)的監(jiān)測與控制，對故障進行報警等。

3)冷水機組系統(tǒng)。系統(tǒng)是一套獨立的控制系統(tǒng)，可以通過相關(guān)接口讀數(shù)據(jù)。

4)智能照明系統(tǒng)。系統(tǒng)主要是對各樓層的配電盤、辦公門廳、走廊、庭院或停車場等處的照明、廣告霓虹燈等設(shè)備自動進行啟?？刂疲⒆詣訉崿F(xiàn)對照明回路的分組控制、對用電過大時的自動切斷，以及對廳堂和辦公室等地的無人熄燈控制等。

5)空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)。主要對大樓環(huán)境溫濕度、各設(shè)備的狀態(tài)、室內(nèi)外各測點的溫濕度、送風(fēng)壓力、流量、閥門開度和運行時間、風(fēng)機的位置、狀態(tài)等進行監(jiān)測。

6)給排水系統(tǒng)。主要對各給水泵、排水泵、污水泵及飲用水泵的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，對各種水箱及污水池的水位進行實時監(jiān)控，并通過對給水系統(tǒng)壓力、流量的監(jiān)測以及根據(jù)這些相關(guān)數(shù)據(jù)，啟停相應(yīng)的水泵，以保證給排水系統(tǒng)的正常運行。

2 本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

園區(qū)建筑有4個區(qū)，不同區(qū)之間的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量多且分散，因此采用總線型拓撲結(jié)構(gòu)。

每個區(qū)內(nèi)的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置一條BUS，通過以太網(wǎng)將各個區(qū)的信息連傳送到中央管理站，系統(tǒng)管理軟件是HONEYWELL公司的智建管理組件EBI系統(tǒng)，可以接收現(xiàn)場系統(tǒng)和設(shè)備運行參數(shù)，可以進行簡單的功能設(shè)置。LonWorks技術(shù)可將中央監(jiān)控室中系統(tǒng)的部分功能下放到現(xiàn)場設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)的分散控制［1］。

如圖1所示，總線和每個區(qū)的i.LON網(wǎng)絡(luò)路由器進行通信。i.LON將所接收到的現(xiàn)場信息上傳到中央控制站。系統(tǒng)配備了現(xiàn)場EXCEL500 DDC控制器，能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。即使中央監(jiān)控站出現(xiàn)故障不工作，DDC控制器也可實現(xiàn)現(xiàn)場控制的獨立和實時運行。

變配電系統(tǒng)、冷水機組系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)通過智能接口接入系統(tǒng)進行集中監(jiān)控。

3 子系統(tǒng)分析與接口構(gòu)建

3.1 變配電系統(tǒng)

如圖2所示，系統(tǒng)物理層采用RS485，通過RS485/RS232轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換后由串口擴展卡接入EBI工作站?，F(xiàn)場的發(fā)電機等自帶接口，智能表采集數(shù)據(jù)后送入配電系統(tǒng)。智能表采用Modbus協(xié)議，可以和軟件 EBI相互兼容［2］。

3.2 智能照明系統(tǒng)

軟件為西門子EIB系統(tǒng)，利用RS232口與主機進行連接。通過EIB可視化軟件，可以實現(xiàn)可視化的圖形界面和系統(tǒng)控制回路之間的數(shù)據(jù)傳送。

BA主機有OPC Server軟件，EBI軟件自帶OPC Client插件(見圖3)。BMS系統(tǒng)通過OPC接口實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的監(jiān)控［3］。

3.3 冷水機組系統(tǒng)

空調(diào)廠家可以獨自構(gòu)建冷凍站系統(tǒng)，BA系統(tǒng)通過OPEN-LINK方式和系統(tǒng)進行連接。

控制器Q9200可以為設(shè)備提供硬件接口，將第三方非標準協(xié)議轉(zhuǎn)換成通用CBUS變量，作為CBUS總線上的數(shù)據(jù)。所采用的軟件為ZM5002。

4 結(jié)論

以基地園林為項目構(gòu)建施工對象，在詳細地分析了該系統(tǒng)的實際特點之后，采用最新的LonWorks技術(shù)來構(gòu)建相關(guān)的系統(tǒng)，并開發(fā)了上下層間相關(guān)的接口，實現(xiàn)了信息的集中監(jiān)控和有效管理。該系統(tǒng)符合相關(guān)的技術(shù)要求，系統(tǒng)也便于日后進一步地升級。

［1］劉剛，李兵.基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的校園建筑智能化系統(tǒng)［J］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，40(1):106－108.

［2］朱世欣.LonWorks技術(shù)在樓宇自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電氣傳動自動化，2005，27(2):53－56.

［3］何麗莉.LonWorks技術(shù)的樓宇自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［J］.河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，12(1);44－46.