LonWorks技术在楼宇自动化领域的应用
2．2．2 LonWorks技术的核心为LonTalk通信协议，协议遵循由国际标准化组织（ISO）定义的开放系统互连（OSI）模型，提供了7层协议所有内容的服务。在通信方式上采用一种改进的CSMA（载波监听多路访问），称为带预测的P-Persistent CSMA算法。
2．2．3LonTalk协议支持多种传输介质，如双绞线、电力线、超声波、红外线、光纤等。每一种介质称为一种信道，每一种信道有专用的收发器作为智能节点与通信介质的接口器件。不同的传输信道可通过路由器实现互联。在不同的介质中有不同的传输速率，最高达到1.25Mbps，传输距离最远为2.7Km，每个信道最多可接3.2万个节点。2．2．4在网络结构上，LonTalk协议支持分散的Peer to Peer的通信，节点可以组成总线型、环型、树型等多种网络拓扑结构，并可组成自由拓扑结构。网络通信采用面向对象的设计方法，可使用一种称为Neuron C的语言进行编程。
2．3 LonWorks与楼宇自动化 楼宇自动化是对智能建筑内所有动力、楼宇设备进行自动监测和控制的系统，它通常是由中央管理站、通信控制器、DDC、传感器和执行器等组成的集散型控制系统（DCS），也是一个开放的网络通信系统。一般可以把建筑物自动化开放系统分成两部分考虑：一部分是低速部分，主要涉及传感器、执行器和控制器所构成的实时环境；另一部分是高速部分，主要涉及大量数据传送和高级的网络环境，如报警处理、命令优先安排以及动态数据交换、开放数据库连接等。建筑物楼宇自动化系统其各工作站之间的住处通信通常基于Ethernet网或TCP/IP协议，而下级通信控制器及DDC的通信则基于RS-232、RS-442协议，采用对等或令牌控制的信息传输。
现场总线是一种通信技术，它用数字仪表代替了模拟仪表，以串行通信方式取代传统的4~20mA的模拟信号，一条现场总线可为众多的可寻址现场设备实现多点连接，支持底层的现场智能设备与高层的系统通过公用传输介质交换信息。更为关键的是用新一代的现场总线控制系统FCS代替传统的集散型控制系统（DCS），实现了现场通信网络与控制系统的集成。传统的DCS采用“操作站―控制站―现场仪表”三层主从结构方式，而现场总线则把输入/输出单元，控制站的功能分散到现场智能仪表中。每个智能仪表都有自己的CPU单元，进行测量、调节、诊断、输出等功能的操作。每个智能仪表成为总线中的一个节点，节点间通过现场总线连接，任何一个节点的故障都不会影响到其它节点。因此，FCS比DCS具有更优越的关系结构，它与DCS系统的关键区别在于取消了庞大的集中测控分站，而将测量、控制、传感器等划分成更小的单元，并集成到被控对象中去，将计算处理能力向对象分散，并利用集中的上级计算机完成系统的协调。LonWorks网络的智能节点中包含温度检测、相对湿度检测、二氧化碳检测、风门执行器、变风量控制、风机盘管控制以及恒温控制器、冷冻机、单元通风器、墙挂式检测器、阀门执行器、报警及报警管理、数据记录及趋势分析等。基于LonWorks网络技术的楼宇自动化系统，如图2所示，全面综合了计算机、控制和通信技术，采用集散、现场总线等分布式控制系统的结构及先进的管理技术。它主要由大量分散在智能建筑物内部的各设备子系统以及作为核心对它们进行测量、监视、控制、管理和协调的LonWorks智能节点构成，具体包括：
2．3．1变配电系统
LonWorks单点智能节点（Single Point Smart Node简称SPN）有一个Neuron微处理器和网络接口，允许以节点的形式存在于LonWorks网络中，它能用作温度和湿度传感器、单输出电器.html' onmouseover="javascript:showpos(event,this)" onmouseout="javascript:ClearTimer()" target="_blank" style="color:#00A2CA">继电器的节点。可以对智能建筑物的供电状况进行实时监视和控制，包括对各级电力开关设备，配电柜高压和低压侧状态，主要回路的电流、电压及功率因数，变压器及电缆的温度，发电机运行状态等的监测与控制，对故障进行报警等；另外，通过对用电情况的计量和统计，利用科学的管理方法，合理均衡负荷，以保障安全、可靠地供电。
2．3．2空调系统
LonWorks中可编程智能节点（Programmable Smart Node简称PSN）。PSN是一种可根据设备监控需求定制程序的小型控制器，它为系统安装者提供了生成定制控制程序的能力。PSN可用于小型空气传送、冷却塔、热交换等，其应用程序和内部操作系统存储在PSN中的非易失性存储器中。可对不同区域的空调系统按预先编制的时序或根据环境温度自动控制建筑物内的中央空调制冷机组、冷冻水泵、冷却塔风机、电磁阀门、风机的启停，并监视和记录各设备的状态、室内外各测点的温湿度、送风压力、流量、阀门开度和运行时间等参数，自动进行故障报警或停机，动态显示有关水阀、风机的位置、状态等。
2．3．3电梯系统
LonWorks中基于主机的智能节点（Host-based Smart Node简称HSN）能提供两种应用：其一可作为连接LonWorks网络与其它网络（如Ethernet）的通信网关；基二可适用于一些大型非封装设备系统的控制应用。电梯是建筑物内交通的重要枢纽。对带有完备装置的电梯，利用此节点将其控制装置与楼宇自动化系统相连接，以实现相互间的数据通信，使管理中心能够随时掌握各个电梯的工作状况，并在火灾、安保等特殊场合对电梯的运行进行直接控制。
2．3．4照明、给排水系统
LonWorks中ASN是一种含有Neuron芯片、网络接口、必要的输入输出和存储资源的小型控制器，它可通过设计和编程实现对诸如VAX箱、热泵、风扇线圈、封装的HVAC等设备的控制，提供了一种针对封装设备系统的低成本解决方案。应用特定的智能节点（Application Specific Smart Node简称ASN）：按编制的时序，对各楼层的配电盘、办公室照明、走廊照明、庭院或停车场等处照明、广告霓虹灯、节日装饰彩灯、航空障碍照明灯等设备自动进行启停控制，并自动实现对照明回路的分组控制、对用电过大时的自动切断，以及对厅堂和办公室等地的“无人熄灯”控制。对各给水泵、排水泵、污水饮用水泵的运行状态、各种水箱及污水池的水位进行实时监测，并通过对给水系统压力的监测以及根据这些水位、压力状态，启停相应的水泵，以保证给排水系统的正常运行。
2．3．5消防、保安系统
LonWorks中输入输出模块（IOM）IOM的主要任务是与传统的温度、湿度传感器，控制继电器等传感和控制设备接口。基于LonWorks的IOM单元的输入是对那些传统的传感和监控信息进行连接，如温度、湿度、流速、空气质量、报警状态等；输出被用于控制风扇、泵、照明电路、继电器等消防系统是智能建筑楼宇自动化中的重要组成部分，它实施对建筑物内消防系统中的消火栓、喷淋水、消防水泵、稳压水泵、火灾烟感、温感探测报警器、防火排烟阀、消防电梯、消防广播、消防电话等消防设备联网监视与自动控制，一旦出现火警立即通过楼宇自动化系统，向变配电、给排水、空调、电梯等相关系统发出进入消防模式的命令，由这些设备自身的控制系统来协调和实现消防动作。并且通过对闭路电视监听、出入口控制、防盗报警保安巡更等基本手段辨别出运行物体、火焰、烟及其它异常状态，并进行报警及自动录像，对有关通道进行出入对象控制，最大限度地保证安全。
智能建筑中楼宇自动化的各个子系统之间是相互协调的，具有互操作特性，因此还需要有一个能实现集中管理与协调的系统，以便各个子系统能有机地集成在一起，共同构成建筑物的自动控制网络。综上所述，支持LonWorks网络的各种现场智能节点，能使传感器、变送器与执行器本身带有数据处理和数据通信功能，它们十分有效地支持了楼宇设备系统所组成的应用，都能被方便地组成真正意义上的分布式监控网络。
3 结束语
目前，智能化建筑的开发平台通常由三层网构成，最上层是通信自动化的通信网，中 间是用于办公自动化的局域网，下层是用于楼宇自动化的控制网络。对于一个基于网络的分布式处理系统，分层结构对建造一个有效、鲁棒、低成本的设计来说是必需的。采用LonWorks网络的楼宇自动化系统，用LonWorks网络作为分布式控制台、设备之间的通信连接，以构成功能齐全、组成灵活的智能大厦监控系统、远程通信监控系统等，并可根据需要灵活加以组态和扩展。显然，楼宇自动化系统采用这种分层结构的组合，与世界最流行的网络协议TCP/IP完全兼容，确保了与日新月异的计算机和网络世界的兼容，体现了良好的开放性，避免了控制级网络的不必要更改，满足了不同应用的需求。
