摘要 文章首先介紹了目前智能建筑小區(qū)實(shí)現(xiàn)的功能及存在的問(wèn)題;隨后簡(jiǎn)單闡述了Echelon公司最新開(kāi)發(fā)出來(lái)的L0N總線開(kāi)發(fā)工具----LNS技術(shù);最后詳細(xì)介紹了LNS技術(shù)應(yīng)用于智能小區(qū)建筑過(guò)程時(shí)的硬件和軟件方面的技術(shù)細(xì)節(jié)。
　　
　　關(guān)鍵詞 智能建筑小區(qū) LNS技術(shù) LonWorks 網(wǎng)絡(luò)
　　
　　1 智能小區(qū)的發(fā)展及現(xiàn)狀
　　1.1智能小區(qū)的概念
　　　　智能建筑是計(jì)算機(jī)、通訊、建筑藝術(shù)以及圖象信息等多種技術(shù)集成后經(jīng)先進(jìn)設(shè)計(jì)和嚴(yán)格施工而得到的具有安全、高級(jí)、舒適、健康、溫馨等特征的建筑。 把智能建筑技術(shù)擴(kuò)展到一個(gè)區(qū)域的幾座智能建筑進(jìn)行綜合管理,再分層次地連接起來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一管理,這樣的區(qū)域被稱為智能小區(qū)。智能小區(qū)是繼智能建筑之后的又一個(gè)熱點(diǎn)趨勢(shì),它涵蓋智能自動(dòng)化、信息化、生態(tài)化等多方面的內(nèi)容。
　　
　　1.2 智能小區(qū)的功能及現(xiàn)狀
　　　　當(dāng)前智能住宅小區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)的基本功能配置主要包括以下幾個(gè)方面:1(1)信息通訊系統(tǒng)。提供用戶話音通信、視頻廣播、寬帶信息服務(wù);(2)安全防范系統(tǒng)。提供小區(qū)周界報(bào)警系統(tǒng)、居民室內(nèi)報(bào)警及其它各種報(bào)警系統(tǒng);(3)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。主要是給排水監(jiān)控系統(tǒng)及電梯、照明等設(shè)備的監(jiān)控;(4)物業(yè)管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)三表的遠(yuǎn)程抄表、收費(fèi)及其他一些小區(qū)物業(yè)的管理。 但是,目前智能小區(qū)建設(shè)中還存在諸如所用產(chǎn)品先進(jìn)性不強(qiáng)或成本較高等問(wèn)題,導(dǎo)致小區(qū)管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和先進(jìn)性不高。也有一些智能小區(qū)控制系統(tǒng)按功能劃分,各子系統(tǒng)之間垂直分割,不能共享信息,設(shè)備重復(fù)投資。
　　
　　　　使用Ionworks網(wǎng)絡(luò)技術(shù),上述問(wèn)題可以得到很好的解決。單總線的結(jié)構(gòu),方便了現(xiàn)場(chǎng)布線,同時(shí)L0N的智能模塊具有成本低、兼容性好的特點(diǎn),針對(duì)智能小區(qū)工程建設(shè)分期進(jìn)行的情況,非常利于系統(tǒng)增容的可擴(kuò)充性。而LNS技術(shù)的采用,更使智能小區(qū)具有許多新的優(yōu)越性。
　　
　　2 LNS(Lonworks network service)技術(shù)
　　　　LNS是Echelon公司最新開(kāi)發(fā)出來(lái)的LON 總線的開(kāi)發(fā)工具,它提供用戶一個(gè)強(qiáng)大的客戶/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架,是未來(lái)L0N總線的可互操作性基礎(chǔ)。使用LNS提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),可保證從不同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上提供的網(wǎng)絡(luò)管理工具可以一起執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)安裝、維護(hù)、監(jiān)測(cè),而眾多的客戶則可以同時(shí)申請(qǐng)這些服務(wù)器所提供的網(wǎng)絡(luò)功能。
　　
　　　　LNS提供壓縮的、面向?qū)ο蟮木幊棠Ｊ?大大減少了用戶開(kāi)發(fā)時(shí)間和對(duì)系統(tǒng)的要求。它將網(wǎng)絡(luò)變成一個(gè)層次化的對(duì)象,通過(guò)對(duì)象的屬性、事件和方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問(wèn)。而且訪問(wèn)數(shù)據(jù)不受限制,允許用戶同時(shí)使用多臺(tái)人機(jī)接口(HMI)、SCADA站、數(shù)據(jù)站,同時(shí)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)。
　　
　　　　LNS構(gòu)架主要包括四個(gè)主要的組件:網(wǎng)絡(luò)服務(wù)服務(wù)器(NSS)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器連接口(NSI)、LCA對(duì)象服務(wù)器和(LCA)數(shù)據(jù)服務(wù)器,如圖1所示。
　　
　　　　LNS構(gòu)架和主機(jī)是無(wú)關(guān)的,它支持任何平臺(tái)的用戶,這些平臺(tái)可以是嵌入式的微處理器,也可以是Windows PC機(jī)、UNIX工作站。主機(jī)是通過(guò)LNS的API(Application Progmmm Iterface)來(lái)操作LNS的。LNS主機(jī)API是一個(gè)代碼層,對(duì)不同的開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供各種不同的編程工具,從而大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)集成。
　　
　　3 LNS技術(shù)在智能小區(qū)中的應(yīng)用
　　　　LNS構(gòu)架的智能小區(qū)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多種功能,如遠(yuǎn)程抄表、安防技術(shù)、聯(lián)動(dòng)控制、家電控制等,現(xiàn)就室內(nèi)報(bào)警系統(tǒng)和遠(yuǎn)程抄表對(duì)其控制進(jìn)行較詳細(xì)的說(shuō)明。 在小區(qū)室內(nèi)設(shè)有燃?xì)庑孤秷?bào)警、門(mén)磁、紅外、玻璃破碎、漏水檢測(cè)等傳感裝置、緊急求助按鈕和三表的智能抄表裝置,負(fù)責(zé)各路報(bào)警的檢測(cè)及三表的讀數(shù)和計(jì)費(fèi)。其詳細(xì)構(gòu)架如下:
　　
　　3.1下位機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及軟件實(shí)現(xiàn)
　　　　下位機(jī)硬件主要包括智能節(jié)點(diǎn)、路由器、時(shí)鐘模塊和硬件接口卡。
　　
　　　　系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)主要有三表讀數(shù)、各報(bào)警傳感器和執(zhí)行器的狀態(tài)等。由于神經(jīng)元芯片有11個(gè)I/0口和2K的RAM,所以只需再加少量調(diào)理電路便可直接與現(xiàn)場(chǎng)的各I/0量相連,再加上一個(gè)收發(fā)器即可構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)智能節(jié)點(diǎn)。最后所有的節(jié)點(diǎn)都掛接在L0N 總線上,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇蔀榭偩€型、星型或自由拓?fù)湫汀?br/>　　
　　　　由于智能小區(qū)建筑的分散性和各棟樓施工要求可能不同,使用路由器將大大突破傳統(tǒng)總線的局限不受通信距離、通信介質(zhì)和通信速率的限制。使得在一個(gè)小區(qū)內(nèi)可兼顧技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的不同要求,采用不同的通信介質(zhì),在不同的段內(nèi)兼容不同的通信速率。
　　
　　　　硬件接口卡主要完成主機(jī)與神經(jīng)元芯片間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換?？梢圆捎肗SI或NSS-10作為和主機(jī)的接口,由于NSS-10模塊的資源有限,所以在系統(tǒng)中采用PCLTA-10。
　　
　　　　節(jié)點(diǎn)間通訊的軟件實(shí)現(xiàn)
　　
　　　　節(jié)點(diǎn)建成后,先要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安裝設(shè)定節(jié)點(diǎn)邏輯地址,然后將節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)變量和顯示報(bào)文連接起來(lái),以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的通訊,并和上位機(jī)交換數(shù)據(jù)。下面分別是節(jié)點(diǎn)安裝和網(wǎng)絡(luò)變量捆綁程序中的一段:
　　
　　void Service Pir1Event Handler(service code serviceCode,NsSizet srvice ParameterLen);Event tag spEventTag;Srsts SetupService Pir1Events(void){SrSts sts;sts=NsA1 10V Everl仁Tag(&spEventrag);i f(sts==SRSTS-GOOD)sts=NsRegi ster Ever1Not i ficat ion Harld1er(spEventIag,Service Pin EventHandler,FALSE);Retlire(sts);}Void ConnectPair的。deHa口dle h11bHandle,NvMt工rldexh11bIndex,Nodehandle targetHarld1e,NvMt IndexTarget工丑dex)的sAddC0口rlect ion add COIlnParms;NS Result AddConnection AddConnResult;meInset(&addConr1Parms,0,s i zeof(addC0口nParms));add ConnParms.hub.r10deHandle=h11bHandle;addCor1nParrns.hub.r1VM℃Index=hub工rldex;addConnPartI1S.n11IIlIarget s=1;addConnParms,target(O).nodeHandle=targetHarldle;addConnParry1s.target(O).nvMt工r1dex=target Index;NsInvokeservice的S-ADD CONNECTION,&addCorlr1Parrr1s,s i zeof 也ddConnParms),&addConnResult,s i zeof 也dd-Cor1rlResult));}
　　
　　3.2上位機(jī)監(jiān)控與管理
　　　　基于智能小區(qū)控制對(duì)大量的控制設(shè)備和過(guò)程監(jiān)控裝置之間通訊的需要,上位機(jī)一般采用具有“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集",功能的組態(tài)軟件,如FIX、INTOUCH、組態(tài)王(King View)等,以便能以高可靠性對(duì)眾多的控制器和其他現(xiàn)場(chǎng)部件進(jìn)行控制和監(jiān)視,并能隨時(shí)對(duì)各種事件作出反應(yīng),且不丟失任何重要數(shù)據(jù)和信息。
　　
　　　　在系統(tǒng)的上位機(jī)可以選用組態(tài)王來(lái)監(jiān)控和采集數(shù)據(jù)。
　　
　　　　選用的組態(tài)王有著易于使用的圖形界面,方便智能小區(qū)管理員的操作。組態(tài)王的網(wǎng)絡(luò)功能使小區(qū)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)與各個(gè)部門(mén)建立起聯(lián)系,在任何需要的時(shí)候把現(xiàn)場(chǎng)的信息實(shí)時(shí)地傳送到控制室,保證信息的暢通。
　　
　　　　組態(tài)王能連接PLC、智能儀表、板卡、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集裝置(RTU)等數(shù)百種外部設(shè)備,而其軟件系統(tǒng)與最終用戶使用的具體的PLC或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備無(wú)關(guān),對(duì)于不同的硬件設(shè)施,只需為組態(tài)王配置相應(yīng)的通訊驅(qū)動(dòng)程序,即可實(shí)現(xiàn)通訊。
　　
　　　　組態(tài)王同時(shí)保留了DDE(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)通訊方式。組態(tài)王可以通過(guò)DDE和其他的應(yīng)用程序如Excel、VB等交換數(shù)據(jù),組成完備的上位機(jī)管理系統(tǒng),還可以和數(shù)據(jù)庫(kù)程序、人工智能程序、專家系統(tǒng)等進(jìn)行通訊。
　　
　　　　在智能小區(qū)的控制中,可以選用LNS DDE ServeE和L0N 總線進(jìn)行通訊。
　　
　　　　上位機(jī)可以采用多種技術(shù)和L0N總線進(jìn)行通訊,Unmanager DDE、LNS DDE和LNS API,已自主完成了多種驅(qū)動(dòng)軟件的開(kāi)發(fā)。實(shí)現(xiàn)了與FIX、INTOUCH、組態(tài)王等多種工業(yè)組態(tài)軟件與L0N網(wǎng)絡(luò)的連接,方便了用戶界面的迅速開(kāi)發(fā)。同時(shí)也支持Delphi、VB、VC、EXCEL等多種語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)。
　　
　　　　選用的LNS DDE Server能完成ImWorks智能模塊和Windows應(yīng)用程序間的數(shù)據(jù)交換,使得Windows應(yīng)用程序可作為一個(gè)DDE客戶程序來(lái)監(jiān)控Lonworks網(wǎng)絡(luò)。在智能小區(qū)的控制中,下位機(jī)設(shè)備是由基于LonWorks網(wǎng)絡(luò)的智能模塊構(gòu)成,因此在上位機(jī)組態(tài)王可以通過(guò)LNS DDE Server與下位機(jī)智能節(jié)點(diǎn)和其他Windows應(yīng)用程序進(jìn)行通訊。其具體配置步驟如下:
　　
　　　　先在組態(tài)王的設(shè)備庫(kù)中選擇DDE,雙擊“新建”后進(jìn)入“設(shè)備配置向?qū)?的提示。第一步選擇“DDE";第二步“給安裝的DDE設(shè)備指定連接對(duì)象名",輸入連接設(shè)備的邏輯名;第三步,“服務(wù)程序名,,指與“組態(tài)王”交換數(shù)據(jù)的程序名,一般是I/0服務(wù)程序,或者是Windows應(yīng)用程序;“話題名”則是指本程序和服務(wù)程序進(jìn)行DDE連接的話題名(Topic),“數(shù)據(jù)交換方式,,一般選擇“標(biāo)準(zhǔn)的Windows數(shù)據(jù)交換”;最后,單擊“完成”即可。組態(tài)王將自動(dòng)完成驅(qū)動(dòng)程序的啟動(dòng)和通訊,不再需要用戶人工進(jìn)行。
　　
　　　　在數(shù)據(jù)字典中定義監(jiān)控的I/0變量時(shí),在變量屬性的“連接設(shè)備,,項(xiàng)中選擇使用上面定義的連接設(shè)備邏輯名,在“項(xiàng)目名”中輸入DDE會(huì)話的項(xiàng)目名即可。
　　
　　　　這樣,定義好的變量就可以自動(dòng)啟動(dòng)LNSDDE與下位機(jī)的智能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊。
　　
　　　　上位機(jī)還可以利用VB開(kāi)發(fā)服務(wù)程序,完成數(shù)據(jù)采集、報(bào)表打印、多媒體聲光報(bào)警等功能。在VB可視化編程工具中,DDE連接是通過(guò)控件的屬性和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于作為客戶的文本框、標(biāo)簽或圖片框,要設(shè)置屬性LinkTopic、LinkItem、LinkMode。若組態(tài)王作為客戶向VB請(qǐng)求數(shù)據(jù),需要在定義變量時(shí)說(shuō)明服務(wù)器程序的三個(gè)標(biāo)識(shí)名,即:應(yīng)用程序名設(shè)為VB可執(zhí)行程序的名字，把話題名設(shè)為VB中窗體的LinkTopic屬性值，項(xiàng)目名設(shè)為VB控件的名字。
　　
　　3.3 網(wǎng)絡(luò)功能
　　　　小區(qū)采用客戶/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，管理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)。還可以連接多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)客房機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安裝和維護(hù)。甚至在服務(wù)器互連internet的情況下，可通過(guò)Internet對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和維護(hù)。
　　
　　　　上位機(jī)的組態(tài)軟件組態(tài)王可運(yùn)行在基于EtherNET網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下機(jī)位以及更高層次的廠級(jí)連網(wǎng)。
　　
　　3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)管理
　　　　數(shù)據(jù)庫(kù)管理應(yīng)用軟件運(yùn)行于數(shù)據(jù)庫(kù)管理機(jī)，主要實(shí)現(xiàn)功能為：LonWorks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)監(jiān)控和歷史查詢；住戶及整個(gè)小區(qū)三表使用情況的實(shí)時(shí)查詢和歷史查詢；小區(qū)管理中的其他功能等。
　　
　　4 總結(jié)
　　　　LNS的平臺(tái)無(wú)關(guān)性，使基于LNS的應(yīng)用程序可以容易地在各種操作平臺(tái)上移植；LNS的壓縮式面向?qū)ο缶幊谈蟠蠛?jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程；LNS多客戶多服務(wù)器技術(shù)，使得其構(gòu)架的智能小區(qū)系統(tǒng)集成簡(jiǎn)單、訪問(wèn)數(shù)據(jù)不受限制且極大地節(jié)省了開(kāi)發(fā)時(shí)間和費(fèi)用，具有很大的優(yōu)越性。而LNS與OPC技術(shù)的結(jié)合將使LON技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用到智能小區(qū)中。
　　
　　西安交通大學(xué)電氣學(xué)院工業(yè)企業(yè)教研室 孫素梅 茹鋒 薛鈞義