1、基于 LonWorks 技术的楼宇自控系统研究摘要：在现代建筑中，智能化成为一种大趋势，楼宇自控系统是智能建筑的重要组成部分，可以对建筑内部的空调系统、排水系统、照明系统等进行智能化、一体化的控制。基于 LonWorks 技术的楼宇自控系统的具有十分良好的性能，其数据采集与数据处理功能十分强大，在今后的智能建筑项目中会具有很好的发展前景。 关键词：LonWorks 技术；楼宇自控系统；技术要点与功能 中图分类号： X924.3 文献标识码： A 楼宇自控系统是智能建筑的重要组成部分，它是一个分散控制、数据共享的控制网络，可以对楼宇的多个系统实现智能化控制，保持适宜的居住环境、降低能耗、节约运行
2、成本等。楼宇自控系统采用多种控制技术，其中 LonWorks 技术是最具影响力的一种，它是由美国 Echelon 公司推出的一种现场总线系统，是一种完整的、全开放的操作系统，在楼宇自控系统中具有很好的使用性，是目前已十分成熟的分布式控制网络。1.LonWorks 控制网络技术简介 LonWorks 技术为各种控制网络提供了一个网络架构，为各种控制网络的应用提供了具体的解决措施。LonWorks 技术采用 ISO/OSI 模型的全部七层通信协议和面向对象事件驱动的设计方法，物理层支持双协议是LonWorks 的技术核心。物理层支持双协议能够提供各种通信服务，可以保障整个通信网络中多种设备间通信介
3、质的添置作用，一般来讲，LonWorks 控制网络结构包括五个部分：网络协议(LonTalk)、网络传输介质、网络设备、执行机构和管理软件。LonWorks 技术是一种网络开发的基本工具和网络协议分析的工具，能够检测到通信网络节点之间的通信包并监控控制网络的变量状态，还可以对通信包、通信量等进行分析与处理，可以更好地实现网络管理。 2.LonWorks 网络控制技术在楼宇自控系统的适用性 2.1 楼宇自控系统网络的互连性 在智能建筑内，楼宇自控系统必须能够对每一个子监控设备进行统一的监视与控制，通过建立一个监控网络来实现统一管理，并在保证功能的前提下尽量减少成本。在楼宇监控系统中，每个子监控设
4、备都具有不同的特点，这就对控制总线、传感器总线及整体方案的布设提出了很高的要求。神经元芯片是 LonWorks 技术的基本元件，它能够实现设备间的通信，还具有控制功能，它具备与 SI 的全部七层通信协议，以及全部的 34 种 I/O 控制对象，LonWorks 技术的采用高性能的网络接口产品，并具有很好的兼容性，可以实现多种设备的互联。神经元芯片还能够大大降低生产成本，真正实现基本元件的低成本制造，使低成本的控制网络打造成为可能。 2.2 楼宇自控系统控制网络的现场要求 大型的控制网络区别于一般的计算机网络，必须保持很高的可靠性与安全性。通信网络是监控系统的重要部分，一旦监控系统出现问题，就很
5、有可能造成整个监控系统的瘫痪，造成难以估量的损失，通信网络必须要具有很高的数据传输速度和传输精度，并要采取必要的措施应对突发情况的产生。LonWorks 技术改善了网络传输方式，改善了 CSMA，能够实现更大容量的网络负载，在高负载的情况下，也可以保证控制网络的正常运转，防止网络瘫痪。LonWorks 技术采取独特的网络设计方式，它面向对象，将网络通信的设计简化为网络变量，能够实现网络数据的高效传输，并可以在分布式应用中实现数据共享。LonWorks 技术的网络通信速度及通信长度都得到了大幅度地提升，增加了测控网络的节点数，增加了测控精度，也保证了测控数据的准确性。 2.3 楼宇自控系统控制网
6、络的本质安全 安全问题是各类建筑设计必须考虑的问题。有些建筑物内部环境比较恶劣，为这些建筑设计楼宇自动化控制系统就要十分重视现场总线网络的本征安全性，其关键就是解决现场节点的供电问题。LonWorks 目前已有电源线、电力线等控制模块，基于 LonWorks 的消防安全系统即将问世，能够在可燃气体环境下使用的控制网络已经投入使用。 3.应用 LonWorks 网络控制技术开发楼宇自控系统 3.1 系统组成及主要功能 基于 LonWorks 技术的楼宇自控系统大致可以分为三部分：住户室内安全防卫系统、小区自动远程抄表系统以及小区管理监控中心。楼宇自动控制网络采用低成本、高性能的神经元芯片作为核心
7、处理器件，整个系统的全部子网均采用自由拓扑网络结构，利用双绞线作为传输介质，每一个子网都借助一个路由器连接到主干网上，小区监控中心负责监视系统的各单元，并管理系统的所有信息。 3.2 监控中心 在监控网络的监控中心设置有两台计算机，一台负责报警监控计，另一台负责远程抄表，两台计算机插上适配器卡之后，就可以作为主处理器的监控节连入整个监控网络。住宅区内的全部报警信号都通过LonWorks 网络送达监控计算机中，监控网络可以记录整个小区内全部住户的所有报警记录，并能够接受多点报警。整个监控系统在运行过程中会产生大量的监控数据，要进行繁琐的数据处理工作，基于 LonWorks 技术的楼宇控制网络具有
8、强大的数据库支持，能够实现数据的精确采集和快速处理。 3.3 住户室内安全防卫系统 住户室内安全防卫系统主要包括室内防盗、紧急求助、煤气泄漏探测和关断三大功能。多节点控制能够实时监测每个接口的状态变化，并判断探测器是否处于报警状态，然后通过网络进行报警的传输和最终输出。住户的每个窗户旁边都有一个红外探测器，门边安装有一个门磁，可以实现住户室内的窗警和门警等非法闯入监视，住户的厨房和浴室内还装有煤气检测或自动关断器，一旦有煤气泄漏，探测器就会发出警报，并能够通过监控网络切断气源。 4.基于 LonWorks 技术的楼宇自控系统设计要点 4.1 充分利用 LonWorks 现场总线技术全分散、网络
9、化的优势 LonWorks 技术是信息技术不断发展的产物，这种网络技术完全适合楼宇自控系统这类被控设备高度分散的控制系统。在进行控制系统设计时，要根据建筑物的特点合理布设控制节点，方便对现场进行实时监控，而由各个 Lonworks 控制节点通过网络线连接起来组成 LOnworks 控制网络，可以使整个楼宇自控系统完全实现网络化。 4.2 充分利用 LonWorks 技术支持多种网络拓扑结构的特点 LonWorks 技术采取独特的网络设计模式，直接面向监控对象，它突破了总线型布局对网络布设的限制，具有更大的灵活性，可以支持总线型、星型、环型、自由拓扑结构等多种网络拓扑结构。LonWorks 技术
10、网络结构设计还可以根据监控现场的实际情况进行控制节点的布设，选择合适的网络拓扑结构，突破了传统网络布设的局限。在监控网络中，网络数据包的传输性能会受到网络拓扑结构的限制，越复杂的网络拓扑结构，其对网络数据包的传输性能影响越大，因此，要想实现高质量、高精度、高速度的数据传输，监控网络布设结构就要尽可能的简单，总线型、星型等布设结构是比较合理可靠的 Lonworks 网络拓扑结构。 4.3 充分利用 Lonworks 路由器技术的强大功能 Lonworks 路由器具有四个主要功能：扩展网络通道的节点容量和通讯距离；实现不同通讯介质和波特率的通道的互联；隔离通道故障，提高 Lonworks 网络的可
11、靠性；降低网络负荷，提高网络通讯性能。在整个监控网络中合理布设 Lonworks 路由器，可以将整个网络分割成若干个相对独立的子网，可以更好地提高网络拓扑结构的合理性，保证网络通信的可靠性和高效性。利用 Lonworks 路由器技术可以在保证通信率的同时，控制整个楼宇的造价，并能够提高主干网络的吞吐量。 5.结语 LonWorks 技术在楼宇自控系统中有着十分广泛的应用，拥有十分完整和广泛的网络开发系统和控制平台，也拥有设计、配置、维护控制网络所必须的硬件设施和软件设施。随着人们生活水平的提升，智能建筑建设定将成为一个趋势，在整栋建筑中采用楼宇自控系统进行监视和控制，自然离不了 LonWorks 技术的应用，基于 LonWorks 技术的开放性，网络设备产品的选择具有很大的灵活性和多样性，基于其扩充性，还可以在现有基础上增加新的功能，因此具有很好的发展前景。 参考文献： 1陈涛.基于 Lonworks 的智能楼宇控制器功能和技术参数设计J.电脑知识与技术,2011,21(7):92-95 2智淑亚,高安邦,杨帅.LonWorks 现代智能测控系统的开发应用设计J.电脑学习,2006(1):05-07
