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LonWorks技术在智能楼宇自动化系统中的应用摘要：本文详细阐述了楼宇自动化对控制系统的要求，介绍了lonworks技术的核心神经元芯片和lontalk协议，探讨了lonworks 技术在智能楼宇自动化系统中的设计方法，并给出了实施方案，关键词：楼宇自动化，lonworks，神经元芯片，节点设计，智能建筑中图分类号：c931.9 文献标识码：a 文章编号：引言现代智能建筑自动化系统是计算机、通信和自动控制技术有机结合的整体。
一个智能建筑自动化系统往往包含成千上万个现场传感器、执行装置。
这些传感器、执行装置通过智能控制节点实施现场监控。
2. 楼宇自动化对控制系统的要求楼宇自动化从系统规模、系统可靠性、灵活性、系统性能、系统集成、安装维护、诊断等各个方面对控制系统提出了要求。
：（1）系统规模及子系统连接楼宇自动化系统一般包括：暖通、空调、照明、给排水、供配电、电梯，以及火灾报警等监测控制系统，系统规模因大厦规模及其功能要求而异。
系统规模反映到对控制网络的要求是网络编址空间，即每一个节点在控制网络中都分别可寻址，各个子系统反映到网络上是采用子网的编址方式。
单层结构支持整个系统的编址要求，通过网络级路由器，可在逻辑上分段。
路由器对于节点应用是透明的，而且不妨碍网络安装调试诊断程序对整个系统范围的直接访问。
分层结构提供的地址空间较小，当接线改变时，其应用级路由器或网关需要对应用程序作相应的修改，而且这些路由器或网关需要有自己的网络管理工作，因而不同厂商的产品之间不能互操作。
（2）系统可靠性系统可靠性要求包括可靠传送信息，控制回路的可靠连接，容错能力及故障隔离和恢复。
为了能可靠地传输信息，系统结构和网络协议需能提供多种服务，包括无确认信息服务，确认服务和发送授权。
（3）系统的灵活性系统的灵活性主要是指系统扩充和修改是否方便，对系统结构和网络的要求是：要有足够的可扩展的编址空间，连接线缆的距离容易延伸，节点连线容易，网络拓扑结构灵活，可支持多种通信媒体，容易增减设备。
智能楼宇中的Lonwork 产品的设计与应用摘要：本文着重阐述了智能楼宇中的Lonworks 技术楼宇环境监控系统特点与技术现状，结合案例提出了产品设计及应用方法。
关键词：智能楼宇 Lonworks；DDC设计；施工；集成；管理中文图书分类号：TU8551.前言智能建筑的概要于20 世纪80 年代诞生于美国，我国对智能建筑技术的研究始于20 世纪90 年代，从1995 年开始，国家和相关行业协会陆续出台了与智能建筑技术相关的法律法规和标准，这表明我国的智能建筑建筑已步入规范有序、健康的发展时期。
（一）BAS（楼宇自动控制系统）的组成1.1前端节点BAS的前端设备是现场各类信息的汇总和执行设备，简称DDC。
它可以将前端信息（输入输出信息和模拟输入输出信息等）通过传感器和执行器实现信息转换和执行。
1.2中间传输层BAS的中间层设备就是网络传输部分，它是骨干网络材料（如电缆光缆等），路由器、网桥或重发器，PC网卡或串卡设备等组成，其主要功能是实现和保障网络信号的传输。
1.3后端管理BAS的后端设备的展现方式是一般为PC端显示，操作软件常规是BS构架或CS构架，多数结合IBMS系统一同展示。
（二）BAS的产品设计Lonworks由美国Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。
它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。
支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m （78Kbit/s），被誉为通用控制网络。
Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron（神经元）的芯片中，并得以实现。
2．DDC分类数字量输入设备数字量输出设备模拟量输入设备模拟量输出设备混合设备数字量输入设备用于接入现场设备的运行状态，如启停状态、开光状态等，常用与接入干触电设备或器件的输出端；数字量输出设备用于控制现场设备的开关启停，如闭合供电回路等，常用与连接干触电设备或器件的输入端；模拟量输入设备用于接入现场设备的运行参数，如温湿度数值、可调灯光的亮度参数等，常用与接入传感器的输出端；模拟量输出设备用于调节现场设备的运行参数，如设定温湿度参数、调节线性阀门的开启度、可调灯光的亮度调节等，常用与输出给执行器输入端；混合设备用于现场需要简单的逻辑处理，同时具备多种输入输出需求的场合，实现经济与功能的结合；2．1产品设计特性分析Lonworks技术中产品的技术核心是神经元芯片（Neuron Chip），其主要特点如下：内涵3个8位CPU；具备11个可编程I/O引脚；内含Lontalk协议固件；每个Neuron芯片含唯一48位的Neuron ID；基于神经元芯片可编程I/O引脚设计扩展的输入输出功能，如：8DI8DO8AI2AO产品，该产品具备8路DI输入与8路DO输出，同时仅占用了神经元芯片11个可编程I/O通道的6个，空余出3个通道，便于做其它拓展应用。
采用LonWorks技术构建高度集成的小区智能化统一平台杭州信诚电子有限公司樊小刚全国住宅小区智能化导则（试行稿）颁布以来的三年中，小区智能化的概念开始深入人心，小区智能化的系统设备与系统集成工程蓬勃发展。
然而，真正建立在统一平台之上的小区智能化集成系统却如凤毛麟角。
本文是在对小区智能化系统多年研究基础上，以“智能天工-21C小区智能化弱电集成系统”为例，探讨居住小区与家庭智能化系统在硬件与软件上的高度集成化问题，抛砖引玉，以利于同业发展。
一、小区智能化系统高度集成的客观需求根据《国家康居示范工程智能化系统示范小区建设要点与技术导则》(修改稿)的要求，居住小区智能化系统的构成如图1所示：在实际的工程项目中，系统集成公司所实施的较为完善的小区智能化系统由如下子系统构成：1、家庭智能化系统（1）：家居防盗联网系统（2）：可视对讲门控系统（3）：智能远程抄表系统（4）：家电智能遥控系统（5）：住户信息接收系统（6）：家居智能布线系统2、小区智能化系统（1）：小区周界防范系统（2）：小区保安监控系统（3）：小区巡更管理系统（4）：小区停车管理系统（5）：小区背景音响系统（6）：小区大屏显示系统（7）：小区设备智控系统（8）：小区物业管理系统由于传统的设备功能单一，厂家分散，造成在住宅楼内，往往有许多互不关联的硬件系统主机箱，如：可视对讲交接箱、远程抄表控制箱、家庭防盗主机箱、智能布线配线箱、电话拨号器、家电远程控制装置等。
每一套设备有单独的管线、单独的箱体与单独的电源系统、造成系统的重复、浪费、施工复杂及售后服务困难。
在小区物业管理中心一般有如下复杂的计算机控制部分：防盗联网接警计算机（实时使用）、大屏显示控制计算机（实时使用）、停车场控制计算机（实时使用）、设备智控计算机（实时使用）、保安监控计算机（实时使用）、远程抄表计算机、发卡与巡更管理计算机、物业管理计算机。
在一般的居民住宅小区内，保安与物业管理的人力有限，多台计算机的运营与维护较难跟上，会出现投资浪费现象。
LONWORKS智能家居系统设计方案LONWORKS系统的最大特色就是单个设备可以独立运行程序，可以采用搭积木的方式进行各种组合，需要什么功能，就增加什么模块，一个不够，用多个，每个模块都有唯一的地址码（神经元地址），只要通过双绞线连接起来，就可以相互命令，组成功能强大的系统了。
Nico的系统广泛适合从3~5万，一直到几十万、上百万的各类项目。
Nico目前全国已经做成的项目，从公寓（2~10万）到别墅（一般10万，20万，上海有做到200万的）、到奥运村（所有景观照明、车库照明、喷泉等等，上千万），应用非常灵活，因系统稳定而收到非常好的口碑。
下面是Nico最近智能家居实体设计方案：1. 门厅(1)安装智能面板（5006L）1只，触摸控制面板配置了欢迎与离家模式，当客人来到时，一个WELCOME场景，灯光将整个客厅照亮。
(2)回家模式：客厅、走道、玄关的灯光场景控制，欢迎主人回家或者客人的来访。
开门后，住户只要按一下‘回家模式’，门厅及客厅的灯光开启，客厅的窗帘关闭，同时沿着去主卧室的走道灯、楼梯灯光自动开启。
(3)离家模式：把整个别墅的灯光、空调、电器全部关闭。
(4)人体感应器功能，晚上一回到家，门厅的灯光自动打开，给人一种温馨的感觉。
经过后，灯光自动延时关闭。
2. 客厅(1)装有一个小小的液晶触摸屏(UBiQ470)，它是家庭的智能终端，可以进行各种智能操作。
空调、窗帘、灯光场景、音乐选择……(2)设置“迎宾场景”、“电视场景”等。
要看电视的时候，轻轻点击面板切换到"电视场景"，房间所有的落地窗帘会自动拉上，灯光变暗…… ‘(3)在窗外安装一只照度传感器，阳光强烈的时候，窗帘自动遮阳，把猛烈的阳光挡在户外。
3.餐厅(1)安装智能面板（5006L）1只，控制灯光和电动窗帘。
灯光设置多个场景：“备餐”、“用餐”、“烛光”、“调亮”、“调暗”、“全关”具体灯光场景效果，可根据主人的喜好而设定。
LonWorks-IP 智能建筑集成解决方案
美国Echelon公司北京代表处刘永生
摘 要
LonWorks＋IP智能建筑解决方案，将LonWorks控制网络技术与IP技术无缝地集成在一起，为智能建筑提供基于标准的、开放的，集成的解决方案，实现智能建筑的节能、环保、绿色的目标，是国际上广泛应用一种解决方案。
关键词 LonWorks+IP集成方案，ANSI 709，EIA 852，LonMark 国际组织
智能建筑的发展，应该满足节能、绿色的要求，集成化的解决方案是满足上述要求的必然途径。
随着TCP/IP技术的发展，人们热切希望IP技术能够应用到设备的层次，替代现有的各种控制网络技术。
但IP技术的本身的固有特点，却使得这种转换面临很多难题：首先，如何满足实时性；其次是可靠性的问题；第三，是如何保证网络的安全性；第四，以太网和
TCP/IP协议原本就不是面向控制领域的，在体系结构、协议规则、物理介质、数据、软件、适用环境等诸多方面与成熟的自动化解决方案(如LonWorks等)相比有很大差异；例如是否支持平坦、分布式结构，是否有稳固的物理层传输介质，数据包的系统开销大小等；第五，智能建筑设备的工作环境与普通的IP应用环境存在较大差别，例如ESD、突发噪声、电涌、辐射噪声、磁场等，所以智能建筑设备要求能在较宽温度范围内工作、必须具备电涌防护、ESD防护、以及一大批其他防护设备，这对IP技术的应用同样是挑战。
实现IP技术和控制网络技术的完美融合，使得控制网络与IP网络保留各自优点、互为补充，是目前IP技术进入智能建筑领域的最常见的应用方案。
而LonWork+IP技术是智能建筑中一种成熟的解决方案，它是一种标准化的世界范围的智能建筑解决方案，具有开放性、互操作性、基于标准的特点，在国外、国内有很多的智能建筑均采用了这种解决方案，给业主带来了很多的好处，真正实现了节能、环保、绿色的目标。
LonWorks技术是ANSI 709标准，它是智能建筑领域中最常见控制技术，它能提供单一的、可靠的、安全的和基于标准的基础架构，用于从一个应用程序访问不同位置的数以千计的设备，或者仅使用很少的设备组建网络，或者使得不同的制造商、集成商和应用程序能够无缝地集成在一起。
标准化的LonWorks技术推动了互操作性，也促进了产品的发展，每一个设备都能够利用Internet而无需开发，使
用符合EIA-852标准的透明路由设备和远程网络接口，能够从任何地方、在任何时候对设备进行操作和升级，当然，这种操作也提供一些安全机制。
LonWorks技术是对等式的通信协议，支持多种媒介，具有高效的和可伸缩的寻址方式，同时提供可靠的、经过认证的报文发送。
网络通信使用标准网络变量类型，采用标准的功能和配置属性简化集成，使用嵌入式网络诊断和网络管理。
LonWorks技术基于强大的、可靠的、互可操作的芯片和软件，完善的开发工具能够缩短产品投入市场的时间，它提供一个应用范围广泛的、安全的、强大的、低成本的、基于标准的平台。
LonWorks技术是一个世界范围的解决方案。
到目前为止，已有超过5千万的基于LonWorks的设备安装在世界各地，应用遍及各个领域。
在智能建筑领域，Honeywell, Invensys, Johnson Control, Siemens, TAC, Circon等很多公司都提供基于LonWorks技术的产品，应用在世界各地的智能楼宇中。
LonMark国际组织保证了不同厂商的LonWorks产品之间实现互操作，它是一个非赢利的国际行业组织，成员300 多个，包括生产厂商，集成商，应用开发商和最终用户。
LonMark国际组织制定技术指南，举行推动LONMARK 市场发展的活动，测试和认证产品。
到目前已有近６00 种产品获得认证。
LonMark 国际组织向所有成员提供开发资源和在全世界进行市场推广的
资源，由成员推荐的一组人员管理整个组织的运作。
实施LonWorks＋IP集成方案的另一个关键是EIA852标准。
它是基于隧道技术在因特网上传输LonWorks控制网络协议的规范。
所谓隧道技术是指将一个协议包封装在另一个协议包的有效负载内
传输的一种技术。
在LonWorks和IP之间实现第三层的路由，这种连接是一种无缝的连接，是一种透明的连接。
多家公司开发符合EIA852的LonWorks+IP的产品，他们包括美国Echelon公司的iLon600，德国Loytec公司的L-IP路由器，美国Adept公司的GadgeGateway TM等，这些产品可以将LonWorks技术与IP之间实现无缝的连接，真正实现LonWorks网络技术和IP技术的融合。
其中iLon600是一种高性能的 EIA-852 第三层 LONTALK®路由器，在每个LONWORKS/IP 信道可支持256个设备；iLon600支持NAT，因此可以很容易实现与防火墙的集成；以太网接口是10/100 BaseT，支持自动切换和自动极性识别。
仅仅实现硬件产品集成是不够的，在系统的软件上，同样要求对LonWorks+IP的支持。
美国Echelon公司的LNS 软件完全支持LonWorks/IP信道。
LNS网络操作系统为LonWorks网络的安装、监控、诊断和和控制工具的实现提供基础，它是以对象为基础的，是基于开放的标准，支持多平台（嵌入式的，独立平台和Windows），客户/服务器体系结构支持IP，完全支持LonMark互操作规范。
LNS采用高度概括的, 有效的, 逻辑对象表示方法，是表示LONWORKS最佳方法，使用任何基于Windows的应用主流开发工具，来开发 LNS 应用程序。
支持对所有的 LONWORKS 节点和所有的 LONMARK 标准产品的操
作。
连接iLon600时，提供高性能的安全措施。
目前，在市场上，有多种LonWorks智能楼宇管理软件是基于LNS的, 如Honeywell公司的CARE，Circon 公司的Network Integrator和Visual Integrator等。
基于LonWorks+IP的智能建筑集成方案在国际上有很多成功的应用案例。
美国军队工兵部队（US Army Corps of Engineers）在2001年的会议上，开始评估到底是LonWorks还是其它技术是他们所需要的开放系统，最后，他们决定采用基于LonWorks的控制器作为标准。
在他们的13801 和 15951 指定LonWorks技术。
美国Echelon公司总部办公大楼是一个典型的LonWorks+IP集成智能建筑系统。
该总部大楼位于美国硅谷San Jose。
这栋办公楼是一个三层的办公楼，建筑面积 77,000 平方英尺，它的智能建筑集成系统由1100个LonWorks智能楼宇设备组成，产品分别来自１９家不同的生产厂商，子系统包括：空调暖通，内部照明，门禁，非法进入探测，空调监控，电源监控，灌溉，火警，窗帘，AV，水系统，天然气监控，户外照明等子系统。
该系统实现了先进的占位驱动控制，利用虚拟温度调节器使温度平均，支持个人浏览器访问，实现人性化的个人工作环境调整。
给使用人员提供充分的舒适性和可控制性。
该系统在节能方面的结果是能实现25%能源节省。
日本的Roppongi Hills世界上最大的使用LONWORKS 技术的智能楼宇建筑项目。
该项目建筑面积759,100 m2，位于日本东京。
该
智能建筑系统共有16,500 LONWORKS 设备，主要是 HVAC设备，使用了来自18家厂商的节点, 监控点超过 170,000，使用多个i.LON 产品来实现LONWORKS/IP 集成。
系统给业主实现了：
z节约了成本－建筑投入成本节约 (5-10%), 维护成本降低 (30%), 另外再加上布线费用的节约
z选用产品不受厂商的限制
z给租户提供更舒适的环境和更多的信息。
在日本，智能建筑领域 LonWorks占有70% 的市场份额。
对各种规模的智能建筑而言，“节能”是最终得目标，越来越多的建筑正在全面采用LonWorks+IP开放式系统，从而把智能建中的HVAC，照明，门禁控制，消防等子系统无缝地集成为一个统一的系统。
这样做的结果，能降低系统的投入成本，节约能源，降低系统的运行成本。
实现环保、绿色的目标。
LonWorks＋IP智能建筑集成解决方案是当前智能建筑中最佳的集成解决方案。
