主頁（http://m.by236.com）：基于Lonworks的智能樓宇安防系統

    智能建筑及樓宇自動化是近幾年興起的新領域，特別是近年來現代高科技和信息技術的發展，實現了“將家庭中各種與信息相關的通訊設備，家用電器和家庭保安裝置通過家庭總線技術（HBS）連接到一個家庭智能化系統上進行集中的或異地的監視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環境的和諧”的目標。

    智能建筑應當是：“通過對建筑物的4個基本要素，即結構、系統、服務和管理，以及它們之間的內在聯系，以最優化的設計，提供一個投資合理又擁有高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全的環境空間。智能建筑物能夠幫助大廈的主人，財產的管理者和擁有者等意識到，他們在諸如費用開支、生活舒適、商務活動和人身安全等方面得到最大利益的回報。”智能建筑的智能化其組成按其基本功能可分為三大塊：樓宇自動化系統BAS(BuildingAutomationSystem)、辦公自動化系統OAS(OfficeAutomationSystem)和通信自動化系統CAS(CommunicationAutomationSystem)，即“3A”系統。

    目前，國內的樓宇自動化系統大都采用以單片機為核心，通過串行通訊總線進行系統連接并通信，這種系統在本質上因采用了封閉式通信協議。現場總線控制系統FCS(FieldbusControlSystem)因通信協議的開放性而能很好地解決這些長期困擾我們的問題，它的應運而生在控制領域產生了一場新的革命。

    現場總線是一種串行化、數字化數據通信鏈路，它溝通了生產過程領域的基本控制設備（即場地級設備）之間以及與更高層次自動控制領域的自動化控制設備（即車間級設備）之間的聯系。在當前多種流行的現場總線中，LonWorks現場總線技術異軍突起，以其優良的性能與特點而迅速在樓宇自動化系統中得到越來越多的應用。

1LonWorks主要技術
    LonWorks總線主要是以美國Echelon公司等發起并于1990年正式公布推出的局部操作網絡（LocalOperatingNetwork），已成為在BAS應用中最有影響的現場總線。LonWorks以其優秀的分布處理能力、開放性、互操作性、多媒介適應能力以及多網絡拓撲結構等特點,適應了未來發展對測控網絡的要求。LonWorks技術是用于開發監控網絡系統的一個完整的技術平臺，它包含所有設計、配置和維護網絡所需要的技術：3120/3150Neuron芯片；NeuronC編程語言；LonTalk協議；LonWorks收發器；LonBuilder和NodeBuilder開發工具等。LonWorks網絡系統由智能節點組成，每個智能節點可具有多種形式的I/O功能，節點之間可通過不同的傳輸媒介進行通信，并遵守ISO/OSI的七層模型協議。

（1）智能節點
    構成LonWorks控制網絡的Neuron智能節點由神經元芯片、傳感器、控制設備、收發器和電源等組成。Neuron智能節點分為兩類，第一類是名為基于Neuron芯片的節點，節點中不再出現其它處理器，它利用Neuron芯片完成包括通信以及用戶應用程序在內的所有工作，此類節點結構簡單、成本低，適用于控制功能較為簡單的網絡系統；另一類是稱作基于主機的節點，節點中除了Neuron芯片以外，還有其它的處理器，諸如單片機等，前者主要完成通信工作，后者則完成用戶的應用程序，此類節點結構復雜、成本高，但可實現復雜的控制功能。圖1為基于Neuron芯片的節點結構。

圖1基于Neuron芯片的節點結構圖

（2）Neuron神經元芯片
    Neuron芯片是LonWorks技術的核心，每一個神經芯片在制造期間被賦予一個唯一的48位碼的標識，稱為標識碼。它既進行通信的管理，也同時具有輸入、輸出和控制的能力。3120與3150兩大系列芯片主要由Motorola、Toshiba、Cypress三個公司生產，芯片內有3個8位流水線作業的CPU。介質訪問控制CPU處理LonTalk7層協議的第1到第2層，包括驅動通信子系統硬件和執行MAC算法。網絡CPU處理LonTalk協議的第3到第6層，包括處理網絡變量尋址事務，權限證實，背景診斷，軟件計時器，網絡管理和路由等，同時還控制網絡通信端口，物理的發送和接收數據包。應用CPU執行用戶用NeuronC語言編寫的代碼以及用戶代碼調用的操作系統命令。3個CPU分別通過片內的網絡緩存器和應用緩存器進行通信。新出現的低能耗芯片MCl43120LE2FB采用3V工作電壓，減小了電力消耗。廣泛適用于傳感器、執行器、安全檢測器和自動調溫器，尤其適用于建筑物內嵌的分散控制網絡。

2系統硬件設計
    樓宇自動化安防系統選用兩級計算機監控系統，即由上位管理機、LonTalk適配器以及多個智能節點組成，節點數量可根據監控的需要增減，使用LonWorks現場總線作為控制和通信網絡把各節點連接成一個分布式智能控制系統，其網絡結構如圖2所示。

    家庭智能節點的硬件電路主要由神經元芯片、單片機、鍵盤、LED顯示、蜂鳴器、A/D轉換等部分組成。其中信號采集部分可由門磁開關、微波偵測、紅外偵測、火災檢測、煙感探測等諸多類型傳感器組成。采集到的信號送到單片機，經分析處理產生現場聲光報警的同時，并判斷報警類型，如果是火警類型則顯示“F×××”，其中F表示火警，“×××”表示報警的房間號（以下同）；若為盜警則顯示“D×××”；若為緊急呼叫則顯示“B×××”；若采集信號出現故障則顯示“E×××”。若遇到需要顯示二種及以上信號時，按F×××、B×××、D×××、E×××的優先級循環顯示報警信號。亦可依據主人設定的狀態將報警信號通過公眾電話網以數據或語音兩種方式進行報警。

    數據報警是在自動撥打設定的電話后，再將報警的地址及報告碼以數據形式送出。上位機設在住戶所屬區域的報警中心，可直接將該系統通過LonWorks總線與之相連，構成城區報警防護網絡中的一部分。一旦出現緊急狀況而產生報警，按照先報警中心后戶主的優先級報告家中警情。根據所傳送的數據，報警中心的計算機可立刻顯示出報警住戶的地址、警情并連同報警時間一并送至打印機打印輸出，同時將報警狀況存于計算機的硬盤中，以便日后查證。此時值班中心的值班人員可立即通知有關人員前往處理。語音報警則是在自動撥打完主人設定的電話號碼后，待對方摘機，立刻播放存于語音芯片中的語音提示音，如“家中有情況，速回”。
(中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮)