淺析智能公共設施網(wǎng)絡(luò )的構建理念

摘要：智能控制網(wǎng)絡(luò )管理 (即公共設施群體和民用設施群體的網(wǎng)絡(luò )建設)是現代建設公共設施技術(shù)與現代通信技術(shù)、計算應用機技術(shù)和控制技術(shù)發(fā)展的必然需求。智能控制網(wǎng)絡(luò )管理在國外的發(fā)展方興未艾，前景廣闊，世界各國競相研究和開(kāi)發(fā)智能網(wǎng)絡(luò )管理技術(shù)。但由于智能網(wǎng)絡(luò )管理在我國起步較晚，近幾年才有了較大的發(fā)展。智能網(wǎng)絡(luò )管理技術(shù)在住宅及其公共建設中的運用正處于發(fā)展的階段。

關(guān)鍵詞：智能化　公共設施
　　
　　LON ( Local Operating Networks)網(wǎng)絡(luò )是美國Echelon公司1991年推出的局部操作網(wǎng)絡(luò )。為支持LON總線(xiàn)，Echelon公司開(kāi)發(fā)了LonWorks技術(shù)，它為L(cháng)ON總線(xiàn)設計和成品化提供了一套完整的開(kāi)發(fā)平臺。目前采用LonWorks技術(shù)的產(chǎn)品廣泛應用在工業(yè)、家庭、公用能源、交通等自動(dòng)化領(lǐng)域，LON總線(xiàn)已成為當前最為流行的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。中國計算機協(xié)會(huì )工程控制委會(huì )成立了Lon Works控制網(wǎng)絡(luò )協(xié)作網(wǎng)。國家大型民用業(yè)過(guò)程控制系統已逐漸推廣現場(chǎng)總線(xiàn)系統。
　　目前，建設部正在全力推動(dòng)以“智能控制網(wǎng)絡(luò )管理”為切入點(diǎn)的整個(gè)行業(yè)的信息化，使網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、信息技術(shù)、智能控制技術(shù)開(kāi)發(fā)，服務(wù)于公共設施的建設，以提高公共設施的質(zhì)量與功能，并將多學(xué)科性、多技術(shù)綜合運用的智能化公共設施定為民用建設的發(fā)展方向。
　　但由于智能化公共設施在我國起步較晚，智能化公共設施技術(shù)在民用及其社區中的運用正處于探索發(fā)展的階段，還存在不少問(wèn)題：與國外相比，智能化公共設施技術(shù)的整體應用水平不是很高，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品功能單一，與系統的規劃設計尚不適應市場(chǎng)的需求，理論研究與管理滯后的矛盾(如工程技術(shù)標準的制定以及市場(chǎng)行為的規范)還有待于進(jìn)一步解決。一旦要實(shí)現其他公共設施智能功能，必須重新安裝新系統。遠程抄表系統則分別由各輸入量、輸出量、計費量、等供應公司進(jìn)行設計安裝，各自獨立運行，互不相關(guān)。因此造成公共設施管理部門(mén)工作難度大，各系統之間的總體協(xié)調性能差，系統運行、維護復雜，升級擴容不便，用戶(hù)對自己費用支出的智能功能選擇余地小。
　　我們在國內進(jìn)行智能化公共設施網(wǎng)絡(luò )建設的系統設計時(shí)，應該遵循幾個(gè)原則：造價(jià)低，可靠性高；便于擴充升級，分步實(shí)現智能化功能；單一控制網(wǎng)絡(luò )完成智能化住宅應有的全部控制功能以及該小區的所有控制功能；網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異。為此，我們在智能化公共設施網(wǎng)絡(luò )的建設中采用LonWorks分布式控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。
　　LonWorks技術(shù)是目前國際上控制領(lǐng)域中最熱門(mén)的通用控制總線(xiàn)技術(shù)之一，得到世界各大著(zhù)名工控產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)家支持，應用范圍極為廣泛。目前它在國內已被成功應用于工業(yè)控制和公共設施網(wǎng)絡(luò )自控中。我們選擇LonWorks技術(shù)開(kāi)發(fā)智能公共設施網(wǎng)絡(luò )系統，主要基于它的如下特點(diǎn)：
　　智能網(wǎng)絡(luò )拓撲結構靈活多變，可根據公共設施的結構特點(diǎn)采用不同的網(wǎng)絡(luò )連接方式�？梢宰畲笙薅鹊慕档筒季�(xiàn)系統的復雜性和工作量，提高系統可靠性和可維護性。
　　LonWorks網(wǎng)絡(luò )是無(wú)主站點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )，其任一點(diǎn)的故障不會(huì )造成系統癱瘓。一處公共設施節點(diǎn)的損壞或關(guān)閉不影響其他公共設施節點(diǎn)正常運行，降低了維護難度，提高了系統的穩定度，網(wǎng)絡(luò )響應得到充分的保障。
　　Neuron芯片內置現成的I/0對象，LonTalk協(xié)議，并使用高級語(yǔ)言編程，大大縮短開(kāi)發(fā)周期，提高開(kāi)發(fā)質(zhì)量，能在短時(shí)間內開(kāi)發(fā)出穩定可靠的系統。
　　LonWorks網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間使用邏輯連接，這使得系統中節點(diǎn)的增加、修改很容易，便于系統調整和擴充升級。
　　在智能公共設施建設中應用LonWorks技術(shù)，可以很容易地實(shí)現智能化公共設施的所有功能，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )結構相對簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)相當容易。對于使用公共設施用戶(hù)各種不同的功能要求，只需選用不同的控制節點(diǎn)，編寫(xiě)相應的程序，直接連接到公共設施的控制網(wǎng)絡(luò )上就完成了，在物理上不必對網(wǎng)絡(luò )結構作任何修改。而且LonWorks網(wǎng)絡(luò )可擴充性極好，在擴充子系統，增加功能，連接兩個(gè)公共設施控制網(wǎng)等都很簡(jiǎn)便。LonWorks技術(shù)提供的高效開(kāi)發(fā)平臺讓我們在進(jìn)行系統設計和開(kāi)發(fā)時(shí)，對網(wǎng)絡(luò )通訊不再需要花費時(shí)間，可以把精力集中到具體的系統功能實(shí)現上，使得我們能在較短時(shí)間內針對具體任務(wù)設計出成熟穩定的系統。
　隨著(zhù)今后住公共設施的建設規模越來(lái)越大，傳統的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )結構在速度與效率上開(kāi)始顯得不足，因特網(wǎng)則顯現其優(yōu)勢。而目前就構筑專(zhuān)用IP網(wǎng)絡(luò )還存在著(zhù)成本高及維護難等一些問(wèn)題。通過(guò)LonWorks與因特網(wǎng)的接口裝置，可以將己經(jīng)自成體系的LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )作為子網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)因特網(wǎng)接入因特網(wǎng)，充分利用因特網(wǎng)的資源，將控制網(wǎng)絡(luò )的實(shí)現由現場(chǎng)擴展到因特網(wǎng)的廣闊空間，從而可以實(shí)現公共設施更大范圍的控制聯(lián)網(wǎng)。此種方案成本低且易于實(shí)現。
　　開(kāi)放和互操作是Lon控制網(wǎng)絡(luò )的精髓，通過(guò)LonMark國際互操作協(xié)會(huì )制定的標準來(lái)保證。這意味著(zhù)來(lái)自不同廠(chǎng)商的不同裝置可以直接集成在單一的控制網(wǎng)絡(luò )中完成應用功能，奠定了應用系統集成的基石。
　　LON控制網(wǎng)絡(luò )由現場(chǎng)控制節點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò )設備、通信介質(zhì)和通信協(xié)議構成。LON網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)控制點(diǎn)我們稱(chēng)之為L(cháng)ON節點(diǎn)或LonWorks智能設備，它通過(guò)嵌入了LonTalk固件的神經(jīng)元芯片或智能網(wǎng)絡(luò )收發(fā)器來(lái)實(shí)現。所謂智能收發(fā)器是將神經(jīng)元芯片和收發(fā)器集成在一個(gè)芯片中，這樣做一方面提高了集成度，另一方面降低了成本，同時(shí)提高了可靠性。一個(gè)LON節點(diǎn)一般可以用神經(jīng)元芯片、傳感器和控制設備、收發(fā)器和電源組成。如果神經(jīng)元芯片不能滿(mǎn)足數據處理的要求，可以采用主處理器加神經(jīng)元芯片的方式，在這里神經(jīng)元芯片作為通信協(xié)處理器來(lái)使用。主處理器和神經(jīng)元芯片之間可以通過(guò)并口、串口、雙端口RAM等方式實(shí)現數據的交換。LON總線(xiàn)用收發(fā)器來(lái)建立神經(jīng)元芯片與傳輸之間的物理連接，可以根據不同的公共設施現場(chǎng)環(huán)境選擇不同的收發(fā)器和傳輸介質(zhì)，如雙絞線(xiàn)、同軸電纜、電力線(xiàn)、紅外線(xiàn)、光纖、射頻等等。LON控制網(wǎng)絡(luò )的規模和復雜程度不一，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數量從幾個(gè)到幾萬(wàn)個(gè)不等，同時(shí)支持各種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。所有這些節點(diǎn)采用標準的通信協(xié)議LonTalk實(shí)對等的通信。LonTalk協(xié)議提供一整套的通信服務(wù)，這使得設備中的應用程序能夠在網(wǎng)絡(luò )上同其它設備發(fā)送和接收報文而無(wú)需知道網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構或者網(wǎng)絡(luò )的名稱(chēng)、地址或其它設備的功能。LonWorks協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實(shí)和優(yōu)先級發(fā)送以便設定有界事務(wù)的處理時(shí)間。對智能網(wǎng)絡(luò )管理服務(wù)的支持使得遠程網(wǎng)絡(luò )管理工具能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò )和其它設備相互作用，這包括網(wǎng)絡(luò )地址和參數的重新配置二下載應用程序、報告網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題和啟動(dòng)/停止/復位設備的應用程序。Lonworks具有很強的互操作性，使用Lonworks技術(shù)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，均可以與其非常容易地集成在一起。Lonworks網(wǎng)絡(luò )可以通過(guò)路由器將不同媒體的網(wǎng)段連接起來(lái)，還可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)將各種不同的現場(chǎng)總線(xiàn)連接起來(lái)。
　　當前智能公共設施

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