淺談LonWorks總線在樓宇智能化中的應(yīng)用

王昕瑋

摘要：隨著智能建筑的迅猛的發(fā)展，LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)因其良好的性能和特點(diǎn)在越來越多的智能樓宇中使用。術(shù)本文介紹了LonWorks總線技術(shù)的特點(diǎn)，以及LonWorks總線在智能樓宇中的主要應(yīng)用，并介紹了其實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：LonWorks；智能樓宇；現(xiàn)場(chǎng)總線

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加速，同時(shí)伴隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)工作生活中的樓宇建筑提出了更高的要求，逐漸關(guān)注居住環(huán)境的安全性，舒適性，靈活性，可靠性等方面，從而促進(jìn)了智能建筑的迅猛的發(fā)展，從而誕生了樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（Building Automatic System）。傳統(tǒng)的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)容易形成局部子系統(tǒng)自動(dòng)化，而整體系統(tǒng)數(shù)據(jù)閉塞的局面。而LonWorKs現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，因?yàn)槠溟_放的通信協(xié)議，良好的性能和特點(diǎn)，能很好的解決子系統(tǒng)不能互聯(lián)互通的問題，從而越來越多的智能樓宇中使用LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。

一、LonWorks總線介紹

LonWorkS是美國Echelon公司研制推出的一種現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，該技術(shù)提供了一個(gè)構(gòu)建監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的完整平臺(tái)，并且具有現(xiàn)場(chǎng)總系技術(shù)的一切特點(diǎn)。該平臺(tái)通過神經(jīng)元芯片（Neuron Chip）、LonTalk協(xié)議、LonWorks總線收發(fā)器、LonWorrks網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系架構(gòu)、LonMark互操性標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)工具包LonBuilder和NodeBuilder、Neuron C編程語言，為開發(fā)者提供了構(gòu)建控制網(wǎng)絡(luò)的全部技術(shù)[1]。

LonWorks提供了一個(gè)強(qiáng)大且開放的操作網(wǎng)絡(luò)，其具有強(qiáng)大的神經(jīng)元芯片用于通信和控制，優(yōu)秀的通信協(xié)議LonTalk滿足通信和系統(tǒng)互操作性，神經(jīng)元芯片具有3個(gè)核心CPU，能夠同時(shí)進(jìn)行控制和通訊操作，并且在其中固化了LonTalk協(xié)議和常見的I/O控制對(duì)象。LonWorks采用了ISO/OSI通信協(xié)議模型中完整的7層協(xié)議，神經(jīng)元芯片提供了前6層，開發(fā)人員只需在應(yīng)用層進(jìn)行編程，同時(shí)LonWorks采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，稱之為“網(wǎng)絡(luò)變量”，使得設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)通信簡化成設(shè)置參數(shù)，極大的簡化了系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)。LonWorks設(shè)備可通過不同的傳輸媒介進(jìn)行通信，如雙絞線、電力線等。LonWorks提供了一個(gè)開放的平臺(tái)，其通信協(xié)議是公開的，不同的廠家的設(shè)備之間能夠進(jìn)行互聯(lián)和實(shí)時(shí)信息的交換，由于使用開放且完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，任何制造商的產(chǎn)品都可以在互聯(lián)設(shè)備之間都進(jìn)行信息的傳遞和溝通。除了以上特點(diǎn)外，由于lonWorks控制網(wǎng)本身就是一個(gè)局域網(wǎng)，LonWorks控制網(wǎng)還能和以太網(wǎng)進(jìn)行方便的互聯(lián)，使得測(cè)控網(wǎng)絡(luò)和組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，能夠在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能。

二、LonWorks總線應(yīng)用

由于現(xiàn)代化的大樓越來越智能，同時(shí)安裝的設(shè)備也越來越多且越來越復(fù)雜，包括門禁設(shè)備、安防設(shè)備、中央空調(diào)、新風(fēng)機(jī)組、照明設(shè)備等，這其中包含了很多的管道，插座，線纜，傳感器等，傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)不能很好的應(yīng)用其中，所以基于LonWorks總線的樓宇智能化系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于智能樓宇建筑中，在這其中就包含門禁管理系統(tǒng)，安防管理系統(tǒng)，樓宇控制系統(tǒng)，照明控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)也可以聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。整個(gè)LonWorks網(wǎng)絡(luò)采用了開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和分布式的控制方式。每個(gè)子系統(tǒng)都會(huì)有一個(gè)LonWorks節(jié)點(diǎn)控制器用于網(wǎng)絡(luò)接入。

（一）門禁管理子系統(tǒng)

門禁管理系統(tǒng)用于樓宇中房門的安全功能，包括門禁節(jié)點(diǎn)控制器，讀卡器，門鎖和門磁等設(shè)備。門禁節(jié)點(diǎn)控制器連接到LonWorks網(wǎng)絡(luò)中，上位機(jī)可以通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)知道持卡人的通行權(quán)限，進(jìn)出門記錄以及房門狀態(tài)等信息。也可以綜合房門信號(hào)，讀卡器，通過控制總線，聯(lián)動(dòng)其他子系統(tǒng)。

（二）安防管理子系統(tǒng)

安防管理系統(tǒng)可以用于樓宇安全的監(jiān)控，安防管理節(jié)點(diǎn)控制器通過對(duì)監(jiān)控視頻，控制鍵盤，雙鑒探測(cè)器，幕簾、玻璃破碎，火災(zāi)報(bào)警等的監(jiān)控，把當(dāng)前的事件狀態(tài)通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)可以連同其他子系統(tǒng)進(jìn)行布放和撤防的操作。

（三）樓宇控制子系統(tǒng)

樓宇控制子系統(tǒng)可以通過樓宇節(jié)點(diǎn)控制器對(duì)中央空調(diào)、新風(fēng)機(jī)組，通風(fēng)系統(tǒng)，給排水系統(tǒng)進(jìn)行控制。把各個(gè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入到LonWorks網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)數(shù)據(jù)的集中設(shè)置和查看，并且達(dá)到子系統(tǒng)信息共享，從而聯(lián)動(dòng)其他子系統(tǒng)。

（四）照明控制子系統(tǒng)

照明控制子系統(tǒng)通過照明節(jié)點(diǎn)控制器接入開關(guān)設(shè)備、控制鍵盤、人體感應(yīng)傳感器和照度傳感器等多種感應(yīng)器，采集探測(cè)的信號(hào)，然后把各種探測(cè)信號(hào)通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)傳送給上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)不同的信號(hào)，執(zhí)行不同的照明控制操作。

三、實(shí)現(xiàn)方法

從本文上述LonWorks總線的應(yīng)用情況可知，LonWorks節(jié)點(diǎn)控制器是接入lonWorks網(wǎng)絡(luò)必不可少的。整個(gè)系統(tǒng)采用總線分布式的控制結(jié)構(gòu)，包含有一臺(tái)上位機(jī)，可以用于集中監(jiān)控和管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一個(gè)LonWorks總線控制器，可以用于現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)總線節(jié)點(diǎn)間交換數(shù)據(jù)、顯示狀態(tài)、執(zhí)行操作、參數(shù)設(shè)定等。分布在現(xiàn)場(chǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、檢測(cè)控制鍵盤信號(hào)輸入、檢測(cè)探測(cè)器的輸入，執(zhí)行輸出控制操作，輸出狀態(tài)的顯示、存儲(chǔ)配置和運(yùn)行數(shù)據(jù)、并能夠同上位機(jī)和其他節(jié)點(diǎn)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能。通常節(jié)點(diǎn)控制器有兩種結(jié)構(gòu)：一種以神經(jīng)元芯片作為處理器，兼顧控制和通信；還有一種神經(jīng)元芯片只作為通信CPU[2]，選用其他處理器作為控制CPU，這兩種方案都可以選擇。

四、結(jié)語

隨著城市發(fā)展規(guī)模的逐漸壯大，樓宇的智能化越來越普遍， LonWorks總線作為一種開放的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，具有靈活性、可擴(kuò)充性、開放性的特點(diǎn)，使它在智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]智淑亞.基于LonWorks技術(shù)的智能樓宇空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程.2013，42（4）：5961.

[2]宋永獻(xiàn)，賀乃寶，紀(jì)林海.基于LonkWorks技術(shù)的智能節(jié)點(diǎn)研究與設(shè)計(jì)[J].山西電子技術(shù).2008（3）：79.