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【摘 要】LonWorks总线具有很强的开放性、兼容性、灵活性、安全性、可靠性和可互操作性，以其优良的性能与特点，LonWorks现场总线技术在楼宇自动化系统中得到了广泛的应用。文中对LonWorks现场总线技术特点进行了分析，介绍了其控制网络的构成，对在自动化控制系统中的应用进行了探讨。
【关键词】LonWorks总线;楼宇自动化系统;应用
1 前言
随着通信、计算机、自动控制等科学技术的迅猛发展，人们日益追求更加安全、健康、舒适、高效、灵活的居住环境，智能建筑得 以 高 速 发 展，其 中 楼 宇 自 动 化 系 统 BAS（Building Automatic System）是实现上述目标的关键之一。
LonWork现场总线技术集计算机、网络和控制于一体，以其高可靠性、安全性、易于实现和互可操作性等特点，成为当前最为流行的现场控制总线之一，在楼宇、运输、能源、环境监测等领域得到广泛应用。文中对LonWork现场总线技术在楼宇自动化系统中的应用进行探讨，具有一定参考意义。
2 LonWorks现场总线技术特点
Lonworks 是一种具有强劲实力的全新现场总线技术，它提供了一个开放性强的局部操作网络。LonWorks 与其它现场总线相比，有其独特的优势与特点，具体表现在以下几个方面：功能强大的神经芯片、系统的互操作性和 LonTalk 通信协议。
（1）功能强大的神经芯片 神经芯片是 Lonworks 系统设备的核心器件。对于控制网络开发人员而言，神经芯片的特征在于它的完整性。神经芯片内的处理器和内嵌的通信协议简化了系统编程，准确地说，神经芯片已经提供了 ISO/OSI通信协议模型的前 6 层，仅需要开发商进行应用层编程和参数配置。因此，基于神经芯片的系统开发相当简便。
（2）系统的互操作性 Lonworks 系统提供了一个开放系统设计平台，使得不同厂家的产品在 Lon 网上都可以实现无缝地互操作。
（3）通信协议 LonTalk LonTalk 协议是 Lonworks 系统的灵魂，它固化于神经芯片中，是直接面向对象的网络协议，LonTalk 支持多种传输介质和多种传输速度，其地址设置方法提供了巨大的寻址能力，提供了可靠的通信服务，保证了数据的可靠传输。
（4）开放性和互操作性网络协议是开放的，而且对任何用户都是对等的。该技术提供的微处理器接口程序軟件允许开发各种低成本网关，方便了不同系统的互联。也使得系统具有高的可靠性。
（5）通信介质可采用包括双绞线、电力线、无线、红外线、光缆等在内的多种介质并行通信，并且多种介质可以在同一网络中混合使用。这一特性使得不同工业现场的不同设备实现互联，增强了网络的兼容性。
（6）网络结构可以是主从式、对等式或客户服务结构。网络拓扑可以自由组合，支持总线型、星型、环型和自由拓扑型等。
3 LonWorks 智能节点
构成 LonWorks 控制网络的 Neuron 智能节点由神经元芯片、传感器、控制设备、收发器和电源等组成。Neuron 智能节点分为两类，第一类是名为基于 Neuron芯片的节点，节点中不再出现其它处理器，它利用 Neuron 芯片完成包括通信以及用户应用程序在内的所有工作，此类节点结构简单、成本低，适用于控制功能较为简单的网络系统;另一类是称作基于主机的节点，节点中除了 Neuron 芯片以外，还有其它的处理器，诸如单片机等，前者主要完成通信工作，后者则完成用户的应用程序，此类节点结构复杂、成本高，但可实现复杂的控制功能
4 LonWorks 控制网络的构成
LonWorks 现场总线技术构成控制网络时支持多种传输媒介，通过收发器提供多种典型的拓扑结构，支持诸如总线型、星型、环型、混合型，故而给网络安装提供了极大的方便。
LonWorks 控制网络主要由智能节点构成，智能节点与各自的外设相互联系，并通过各种通信介质以一个公共的、基于消息的控制规程和其它的智能节点通信，通信方式可以是点对点（Pear to pear）的形式。当控制网络中存在几种不同的通信介质时，可以通过路由器互连。LonWorks 控制网络还可以通过网桥、网关与其它网络相连构成现场总线控制网络。图 2.3 示出了网络的结构。在 LonWorks 控制网络中也期望通过 Internet 对控制网络进行异地和远程控制，LonWorks 技术的互联网链接设备适时地为此需求提供了可能。
5 楼宇自动化系统
5.1 楼宇自动化系统功能
楼宇自动化系统，或称建筑设备自动化系统，实质上是一套采用计算机、网络通讯和自动控制技术，对建筑物中的设备进行自动化监控管理的中央监控系统。通过对建筑物内的各种设备实行综合自动化管理以达到舒适、安全、可靠、经济和节能的目的，为用户提供良好的工作和生活环境，并使系统中的各个设备经常处于最佳运行状态，从而保证系统运行的经济性和管理的智能化。
楼宇自动化系统在智能建筑系统工程中的主要功能如下：
（1）自动监视并控制各种机电设备的启、停，并可根据需要显示或打印当前运转状态;
（2）自动检测、显示和打印各种设备的运行参数及变化趋势或历史数据。如温度、湿度、压差、流量、电压、电流、用电量等等，当参数超过正常范围时，自动实现越线报警;
（3）根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使其始终运行于最佳状态。监测并及时处理各种意外、突发事件;
（4）能源管理自动对水、电、燃气等的计量和收费，实现能源管理自动化。自动提供最佳能源控制方案，达到合理、经济地使用能源;
（5）设备管理包括设备档案管理设备配置及参数档案、设备运行报表和设备维修管理。
5.2 楼宇自动化系统组成
楼宇自动化系统的建设目标是创建安全、方便、舒适、经济、节能的工作和生活环境，为客户提供周全、便利的服务，为公司提供现代化的管理系统，以提高工作效率、节省能源、增加附加值，适应未来社会的进步和发展。通过楼宇自动化系统的建设，实现建筑物内部的暖通空调、变配电、给排水、照明、消防报警、安全防范、电梯系统、停车场管理等各子系统内部及系统之间最优化的控制管理。
一个典型的楼宇自动化系统通常包括供配电、给排水、暖通空调、照明、电梯、消防、安全防范、车库管理等子系统。根据我国我国《智能建筑设计标准》，楼宇自动化系统又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统，楼宇自动化系统的系统结构图2所示。一般情况下，这两个子系统宜一同纳人考虑，但由于消防与安全防范系统的行业管理特殊性，大多数的做法是把消防与安全防范系统独立设置，同时与监控中心建立通信联系，以便灾情发生时，能够按照约定实现操作权转移，进行一体化的协调控制。
6 结束语
智能建筑是信息时代的产物，是社会发展的必然，这其中重要的一环建筑设备自动化系统包含了各种繁杂的控制和通讯技术，是一个通过信息通信网络组成分散控制、集中监视与管理的管控一体化系统。LonWorks总线具有很强的开放性、兼容性、灵活性、安全性、可靠性和可互操作性，是支持国际标准化组织定义的开放系统互连全部七层协议的现场总线标准的技术，世界上许多著名的自动化厂商都是它的用户。通过它优秀的通讯和控制功能，克服了传统的集散控制系统的不足，真正地实现了“完全分散”的分布式控制系统。
参考文献：
[1]高安邦.LonWorks 技术原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
（作者单位：大庆油田矿区服务事业部物业管理四公司）
【关键词】LonWorks总线;楼宇自动化系统;应用
1 前言
随着通信、计算机、自动控制等科学技术的迅猛发展，人们日益追求更加安全、健康、舒适、高效、灵活的居住环境，智能建筑得 以 高 速 发 展，其 中 楼 宇 自 动 化 系 统 BAS（Building Automatic System）是实现上述目标的关键之一。
LonWork现场总线技术集计算机、网络和控制于一体，以其高可靠性、安全性、易于实现和互可操作性等特点，成为当前最为流行的现场控制总线之一，在楼宇、运输、能源、环境监测等领域得到广泛应用。文中对LonWork现场总线技术在楼宇自动化系统中的应用进行探讨，具有一定参考意义。
2 LonWorks现场总线技术特点
Lonworks 是一种具有强劲实力的全新现场总线技术，它提供了一个开放性强的局部操作网络。LonWorks 与其它现场总线相比，有其独特的优势与特点，具体表现在以下几个方面：功能强大的神经芯片、系统的互操作性和 LonTalk 通信协议。
（1）功能强大的神经芯片 神经芯片是 Lonworks 系统设备的核心器件。对于控制网络开发人员而言，神经芯片的特征在于它的完整性。神经芯片内的处理器和内嵌的通信协议简化了系统编程，准确地说，神经芯片已经提供了 ISO/OSI通信协议模型的前 6 层，仅需要开发商进行应用层编程和参数配置。因此，基于神经芯片的系统开发相当简便。
（2）系统的互操作性 Lonworks 系统提供了一个开放系统设计平台，使得不同厂家的产品在 Lon 网上都可以实现无缝地互操作。
（3）通信协议 LonTalk LonTalk 协议是 Lonworks 系统的灵魂，它固化于神经芯片中，是直接面向对象的网络协议，LonTalk 支持多种传输介质和多种传输速度，其地址设置方法提供了巨大的寻址能力，提供了可靠的通信服务，保证了数据的可靠传输。
（4）开放性和互操作性网络协议是开放的，而且对任何用户都是对等的。该技术提供的微处理器接口程序軟件允许开发各种低成本网关，方便了不同系统的互联。也使得系统具有高的可靠性。
（5）通信介质可采用包括双绞线、电力线、无线、红外线、光缆等在内的多种介质并行通信，并且多种介质可以在同一网络中混合使用。这一特性使得不同工业现场的不同设备实现互联，增强了网络的兼容性。
（6）网络结构可以是主从式、对等式或客户服务结构。网络拓扑可以自由组合，支持总线型、星型、环型和自由拓扑型等。
3 LonWorks 智能节点
构成 LonWorks 控制网络的 Neuron 智能节点由神经元芯片、传感器、控制设备、收发器和电源等组成。Neuron 智能节点分为两类，第一类是名为基于 Neuron芯片的节点，节点中不再出现其它处理器，它利用 Neuron 芯片完成包括通信以及用户应用程序在内的所有工作，此类节点结构简单、成本低，适用于控制功能较为简单的网络系统;另一类是称作基于主机的节点，节点中除了 Neuron 芯片以外，还有其它的处理器，诸如单片机等，前者主要完成通信工作，后者则完成用户的应用程序，此类节点结构复杂、成本高，但可实现复杂的控制功能
4 LonWorks 控制网络的构成
LonWorks 现场总线技术构成控制网络时支持多种传输媒介，通过收发器提供多种典型的拓扑结构，支持诸如总线型、星型、环型、混合型，故而给网络安装提供了极大的方便。
LonWorks 控制网络主要由智能节点构成，智能节点与各自的外设相互联系，并通过各种通信介质以一个公共的、基于消息的控制规程和其它的智能节点通信，通信方式可以是点对点（Pear to pear）的形式。当控制网络中存在几种不同的通信介质时，可以通过路由器互连。LonWorks 控制网络还可以通过网桥、网关与其它网络相连构成现场总线控制网络。图 2.3 示出了网络的结构。在 LonWorks 控制网络中也期望通过 Internet 对控制网络进行异地和远程控制，LonWorks 技术的互联网链接设备适时地为此需求提供了可能。
5 楼宇自动化系统
5.1 楼宇自动化系统功能
楼宇自动化系统，或称建筑设备自动化系统，实质上是一套采用计算机、网络通讯和自动控制技术，对建筑物中的设备进行自动化监控管理的中央监控系统。通过对建筑物内的各种设备实行综合自动化管理以达到舒适、安全、可靠、经济和节能的目的，为用户提供良好的工作和生活环境，并使系统中的各个设备经常处于最佳运行状态，从而保证系统运行的经济性和管理的智能化。
楼宇自动化系统在智能建筑系统工程中的主要功能如下：
（1）自动监视并控制各种机电设备的启、停，并可根据需要显示或打印当前运转状态;
（2）自动检测、显示和打印各种设备的运行参数及变化趋势或历史数据。如温度、湿度、压差、流量、电压、电流、用电量等等，当参数超过正常范围时，自动实现越线报警;
（3）根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使其始终运行于最佳状态。监测并及时处理各种意外、突发事件;
（4）能源管理自动对水、电、燃气等的计量和收费，实现能源管理自动化。自动提供最佳能源控制方案，达到合理、经济地使用能源;
（5）设备管理包括设备档案管理设备配置及参数档案、设备运行报表和设备维修管理。
5.2 楼宇自动化系统组成
楼宇自动化系统的建设目标是创建安全、方便、舒适、经济、节能的工作和生活环境，为客户提供周全、便利的服务，为公司提供现代化的管理系统，以提高工作效率、节省能源、增加附加值，适应未来社会的进步和发展。通过楼宇自动化系统的建设，实现建筑物内部的暖通空调、变配电、给排水、照明、消防报警、安全防范、电梯系统、停车场管理等各子系统内部及系统之间最优化的控制管理。
一个典型的楼宇自动化系统通常包括供配电、给排水、暖通空调、照明、电梯、消防、安全防范、车库管理等子系统。根据我国我国《智能建筑设计标准》，楼宇自动化系统又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统，楼宇自动化系统的系统结构图2所示。一般情况下，这两个子系统宜一同纳人考虑，但由于消防与安全防范系统的行业管理特殊性，大多数的做法是把消防与安全防范系统独立设置，同时与监控中心建立通信联系，以便灾情发生时，能够按照约定实现操作权转移，进行一体化的协调控制。
6 结束语
智能建筑是信息时代的产物，是社会发展的必然，这其中重要的一环建筑设备自动化系统包含了各种繁杂的控制和通讯技术，是一个通过信息通信网络组成分散控制、集中监视与管理的管控一体化系统。LonWorks总线具有很强的开放性、兼容性、灵活性、安全性、可靠性和可互操作性，是支持国际标准化组织定义的开放系统互连全部七层协议的现场总线标准的技术，世界上许多著名的自动化厂商都是它的用户。通过它优秀的通讯和控制功能，克服了传统的集散控制系统的不足，真正地实现了“完全分散”的分布式控制系统。
参考文献：
[1]高安邦.LonWorks 技术原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
（作者单位：大庆油田矿区服务事业部物业管理四公司）