基于LonWorks技術(shù)的智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)的研究

關(guān) 蕾

（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系,陜西西安,710077）

基于LonWorks技術(shù)的智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)的研究

關(guān) 蕾

（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系,陜西西安,710077）

樓宇自動化系統(tǒng)是構(gòu)成智能建筑的重要一部分，樓宇自動化系統(tǒng)中的Lon Works技術(shù)安全可靠、操作靈活、兼容并包、具有很強的可互操作性，因此被廣泛地應(yīng)用在智能建筑領(lǐng)域。

LonWorks技術(shù)；智能建筑；樓宇自動化系統(tǒng)

1 LonWorks總線技術(shù)

LonWorks技術(shù)是針對實時控制進行設(shè)計的，應(yīng)用LonTalks協(xié)議，在多個節(jié)點之間進行通信，可以使系統(tǒng)更靈活、更高效地運行，也易于拓展與維護。

1.1 LonWorks技術(shù)概述

Lon Works是一種全面的測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，最早是在1991年由美國Echelon公司發(fā)明的，它在控制系統(tǒng)中加入了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進而能夠?qū)崿F(xiàn)分布式的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。LonWorks技術(shù)采用的標(biāo)準通信協(xié)議為LonTalk協(xié)議，該協(xié)議依據(jù)開放系統(tǒng)互聯(lián) (OSI)參考模型的定義，能夠提供(OSI)參考模型定義的全部7層協(xié)議，通過變量直接面向?qū)ο笸ㄐ拧Ｋ木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議是開放式的，能夠有效地實現(xiàn)互操作。LonWorks技術(shù)是針對實時控制進行設(shè)計的，在Lon網(wǎng)絡(luò)中的傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備中，以及通過與Lon的控制節(jié)點進行配合，同時應(yīng)用LonTalks協(xié)議，在多個節(jié)點之間進行通信，靈活地構(gòu)成多種多樣的分布式智能控制系統(tǒng)。

1.2 Neuron芯片

LonWorks技術(shù)的核心是Neuron芯片，Neuron芯片由隨機存儲RAM、3個8位微處理器、只讀存儲ROM、11個I/O接口以及通信組成。RAM將網(wǎng)絡(luò)上下載下來的應(yīng)用程序和相關(guān)的配置數(shù)據(jù)存儲起來，3個8位微處理器，一個負責(zé)控制網(wǎng)絡(luò)層，一個進行鏈路層的控制，另一個用來執(zhí)行用戶的應(yīng)用程序。而ROM中駐存著LonTalk協(xié)議和I/O函數(shù)庫，還有一個操作系統(tǒng)。Lon節(jié)點用于執(zhí)行控制與通信的功能，部分節(jié)點出現(xiàn)故障并不會影響系統(tǒng)的功能，它對系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及調(diào)試維護具有重要的作用。LonTalk通信協(xié)議，是用來確保節(jié)點間可以使用可靠的通信標(biāo)準互相進行操作。Neuron芯片還能夠直接與它所監(jiān)督的控制設(shè)備和傳感器連接起來，用來傳輸控制設(shè)備和傳感器所處的狀態(tài)，通過執(zhí)行控制算法與其它的Neuron芯片交換數(shù)據(jù)。

1.3 LonTalk協(xié)議和LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

LonWorks協(xié)議稱為LonTalk協(xié)議和ANSI/EIA709.1控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準，是LonWorks系統(tǒng)的重要核心。LonTalk協(xié)議遵循著1984年由國際標(biāo)準化組織(ISO)公布的開放系統(tǒng)互連(OSI)模型，它提供了（OSI）參考模型定義的全部7層協(xié)議, 通過變量直接面向?qū)ο笸ㄐ牛木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議是開放式的，能夠有效地實現(xiàn)互操作。LonTalk協(xié)議為控制應(yīng)用提供的通信機制具有高性能、高可靠、高抗干擾性的特點，能夠確保滿足可靠的控制網(wǎng)和魯棒的通信標(biāo)準。LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由五個部分構(gòu)成，即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(LonTalk)、執(zhí)行機構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和管理軟件。

2 樓宇自動化系統(tǒng)及其設(shè)計

樓宇自動化系統(tǒng)又可以叫做建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)，它是一種中央監(jiān)控系統(tǒng)，通過采用自動控制技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，對建筑物中的各項設(shè)備進行自動化的管理與監(jiān)控。樓宇自動化系統(tǒng)能夠?qū)ㄖ镏械母黜椩O(shè)備進行綜合地自動化管理，使用戶生活在一個舒適的環(huán)境中，使用戶感到可靠、安全，又可以節(jié)約能源和成本。樓宇自動化系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的各個設(shè)備，對設(shè)備進行智能化的管理，并且使各項設(shè)備處在最佳的運行狀態(tài)，進而保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，節(jié)約運行的成本。典型的樓宇自動化系統(tǒng)一般都會包含照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、車庫管理系統(tǒng)、消防和安全防范系統(tǒng)。樓宇自動化系統(tǒng)是一種集散型控制系統(tǒng)，它通過路由器把分布在不同監(jiān)控區(qū)域的智能節(jié)點連接起來，既可以分散控制不同的區(qū)域，又能夠?qū)⑦@些分散的區(qū)域進行集中管理和操作。

3 智能空調(diào)控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

軟件實現(xiàn)需要從三個方面入手，系統(tǒng)底層驅(qū)動程序設(shè)計、駐留在PC機內(nèi)的通信程序設(shè)計和PC機組態(tài)管理軟件的設(shè)計。從系統(tǒng)底層驅(qū)動程序來講，最簡單的閉環(huán)控制程序就是智能閥門控制程序，我們可以通過閥位值和定值來比較相互生產(chǎn)的結(jié)果。根據(jù)最后的結(jié)果，我們可以確定出閥門定位的誤差范圍，同時我們還可以從濕度和溫度的控制器實現(xiàn)方面來進行模擬。不同的數(shù)據(jù)模擬量可以依靠參數(shù)來進行修改，通過觀察網(wǎng)絡(luò)變量形式的輸出結(jié)果，可以更加準確的對控制器進行處理。為了更好地為智能機器進行功能完善，可以更好地對機械出現(xiàn)的報警情況進行處理。從通信程序方面進行pc機處理，在該處理器中詳細的運用了lonworks智能技術(shù)，更好的去完善了建筑樓宇的智能化，同時也健全了建筑的自動化系統(tǒng)。從智能空調(diào)控制系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)過程中來看，我們可以更加具象的去運用LonWorks技術(shù)，通過觀察pc機組態(tài)軟件，可以更加全面的去將建筑樓宇進行智能化建設(shè)。首先我們要為pc機組態(tài)軟件，選擇一個技術(shù)水平較高的工程師級的編輯，同時還可以將編譯的軟件進行模塊化的設(shè)計。為了更好的使每一個操作員共同的去操作pc機模塊，作為圖形方式界面的編輯工具，組態(tài)程序編輯器可以更加方便地去構(gòu)造出一些智能化的控制方式。

4 Lonworks智能技術(shù)軟件實現(xiàn)

智能節(jié)點在進行編程之前，都會對Lon節(jié)點進行智能化功能的定義編述，同時運用Neuron C可以有助于Lon節(jié)點的編程順利進行，之后還需要運用NodeBuilder對節(jié)點進行調(diào)試與開發(fā)。

Neuron C完全兼容C,具有豐富的功能子程序,用戶無須關(guān)心網(wǎng)絡(luò)通信、內(nèi)存分布等問題,只需根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)需求直接編程控制節(jié)點I/O端口,實現(xiàn)對測控對象的訪問，各節(jié)點之間以網(wǎng)絡(luò)變量的形式進行互訪,實現(xiàn)點對點、點對多點的信息交換。對于BAS要進行定時定期的網(wǎng)絡(luò)集成與全面測試，這樣在實驗室中才可以通過網(wǎng)絡(luò)管理器，對所有的節(jié)點都進行組裝與編程，為了更好地為智能機器進行功能完善，可以更好地對機械出現(xiàn)的報警情況進行處理。這些報警處理都可以運用Lonworks智能技術(shù)，每一個節(jié)點的局域配置網(wǎng)絡(luò)都不一樣，不同的局域配置網(wǎng)絡(luò)都會有特定的變量綁定地址。樓宇自動化系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的各個設(shè)備，對設(shè)備進行智能化的管理，并且使各項設(shè)備處在最佳的運行狀態(tài)，進而保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，節(jié)約運行的成本。網(wǎng)絡(luò)管理器支持網(wǎng)絡(luò)測試,開發(fā)者可以顯示、修改和觀察網(wǎng)絡(luò)上的任意節(jié)點的任意網(wǎng)絡(luò)變量,可以控制每個節(jié)點的工作狀態(tài)。LonWorks LonMaker可以更好的去對智能化網(wǎng)絡(luò)進行捆綁，一系列的智能化軟件都是服務(wù)于建筑的智能化發(fā)展，為了對一些節(jié)點實現(xiàn)更好的節(jié)點吞吐量。

5 結(jié)束語

智能建筑在一定程度上會推動信息化社會的快速發(fā)展，同時還會改變?nèi)藗兊纳詈蜕a(chǎn)方式，簡單來說智能建筑就是服務(wù)于人們生活的一個平臺。LonWorks技術(shù)是針對實時控制進行設(shè)計的，在Lon網(wǎng)絡(luò)中的傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備中，以及通過與Lon的控制節(jié)點進行配合。Lon節(jié)點用于執(zhí)行控制與通信的功能，部分節(jié)點出現(xiàn)故障并不會影響系統(tǒng)的功能，它對系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及調(diào)試維護具有重要的作用。

[1]張瑞武.智能建筑的系統(tǒng)集成及工程實施[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000.

[2]鄒益仁,馬增良.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003.

Research on intelligent building automation system based on LonWorks Technology

Guan Lei
(Department of civil engineering, Xi’an Vocational and Technical College,Xi’an Shaanxi,710077)

building automation system is a important part of intelligent building, Lon Works security technology in building automation system, flexible operation, reliable, interoperable all-embracing is very strong, so it is widely applied in the field of intelligent building.

LonWorks technology; intelligent building; building automation system