核心提示：海思作為LonWorks技術(shù)中國領(lǐng)航企業(yè)，推動LonWorks技術(shù)在中國的應用與發(fā)展是海思的重要責任和義務。本文介紹LonWorks技術(shù)的應用標準即LonMark標準，分析LonWorks應用以及今后的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：LonMark，LonWorks，LonTalk協(xié)議，行業(yè)應用
引言
由美國埃施朗公司（Echelon）1991年推出的LonWorks技術(shù)迅速被世界眾多領(lǐng)域認可與廣泛應用。LonMark標準。LonMark是以LonWorks技術(shù)為基礎的一套標準。目前，LonMark標準及其產(chǎn)品已成功地應用于樓宇自控、智能家居、交通自動化、電力、船舶控制、飛行控制、醫(yī)療設備及工業(yè)自動化是眾多領(lǐng)域。本文著重介紹LonMark標準及其產(chǎn)品在樓宇自控、智能小區(qū)及、智能家居等方面的應用。
一、LonMark標準及其開放性
LonMark是以LonWorks技術(shù)為基礎的一套標準。LonWorks技術(shù)由美國Echelon公司開發(fā)推出。1993年LonWorks技術(shù)在世界范圍推廣，其發(fā)展速度極快，到1995年已經(jīng)有2500家生產(chǎn)商使用并且安裝了200多萬個節(jié)點。因而在世界各地形成了大量 OEM 生產(chǎn)商（重要的OEM約1000家以上），生產(chǎn)出大量LonWorks技術(shù)產(chǎn)品。由于不同的 OEM 雖然都按 LonWorks 技術(shù)制造產(chǎn)品，但由于在一些技術(shù)細節(jié)上不統(tǒng)一，因而不能互操作。為了解決這個問題，180家重要的OEM組成了LonMark可互操作協(xié)會，編制了一系列 LonMark 標準。凡產(chǎn)品按該規(guī)定生產(chǎn)，就可以結(jié)合在一起，互相通訊和工作。同類產(chǎn)品，不同廠家生產(chǎn)，可以相互替換，總之，實現(xiàn)了互操作。這樣的產(chǎn)品飾以LonMark標記。
LonWorks 技術(shù)實際上是一種測控網(wǎng)技術(shù)，或者更確切一點說是一種工控網(wǎng)技術(shù)，也叫現(xiàn)場總線技術(shù)?？梢苑奖愕貙崿F(xiàn)現(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行器、儀表等聯(lián)網(wǎng)。這種網(wǎng)絡不同于局域網(wǎng)LAN，而是一種工控網(wǎng)。因為它傳輸數(shù)據(jù)量較小的檢測信息、狀態(tài)信息和控制信息。Echelon公司叫做局部操作網(wǎng)LON（Local Operating Network）采用 LonTalk協(xié)議的LON網(wǎng)稱為LonWorks網(wǎng)。LonMark協(xié)會分有暖通空調(diào)組、家用設備組、照明組、工業(yè)組、本質(zhì)安全組、網(wǎng)絡管理 組、石油組、冷凍技術(shù)組、出入控制組。每個組都在制定一系列LonMark標準，稱為功能概述Functional Profile，詳細地描述了應用層接口，包括網(wǎng)絡變量，組態(tài)特點以及網(wǎng)絡節(jié)點 加電狀態(tài)等，把產(chǎn)品功能加以標準化。某個產(chǎn)品可以按一個或多個Functional File組合來設 計制造。1996 年3月，第一次公布的暖通空調(diào)組編制的標準，包括有溫度、相對濕度、二氧化碳檢測、風門執(zhí)行器、屋頂單元控制、變風量控制。其后，又陸續(xù)編制恒溫控制器、冷凍機、單元通風器、墻掛式檢測器、閥門執(zhí)行器、報警及報警管理、數(shù)據(jù)記錄及趨勢分析等。
LonWorks技術(shù)有以下特點：
1、 LonWorks技術(shù)是一套開放式技術(shù)，其通訊協(xié)議LonTalk 協(xié)議也是開放的，實現(xiàn)遵守該協(xié) 議的各家產(chǎn)品互聯(lián)成為可能；
2、 LonWorks技術(shù)的關(guān)鍵芯片Neuron Chip(神經(jīng)元芯片)有很高的集成度。
3、 LonWorks技術(shù)支持多種通訊介質(zhì)。包括雙絞線、電力線、同軸電纜、光纖、無線射頻、 紅外線等，甚至多種介質(zhì)能在同一網(wǎng)絡中混合使用；
4、 LonWorks技術(shù)產(chǎn)品門類齊全。有四大類50多種硬件、軟件模塊，先進的開發(fā)設備和手 段為用戶開發(fā)帶來方便；
5、 LonWorks®網(wǎng)絡具有自由拓撲結(jié)構(gòu)，可以連接成星型，總線型和環(huán)型。
6、 LonTalk 協(xié)議是為一切發(fā)生在LON系統(tǒng)中的通信所設計的框架。LonTalk 協(xié)議與國際標 準化組織(ISO)制定的開放系統(tǒng)互聯(lián)（ OSI）參考模式一樣,具有完整的七層協(xié)議，LonTalk可使簡短的控制信息在各種媒體之間非?？煽康貍鬏?。
二、LonMark 標準在樓宇自控系統(tǒng)中的應用
智能大廈樓宇自控系統(tǒng)主要是用來對暖通空調(diào)、給排水系統(tǒng)、供配電、動力設備和照明設備進行監(jiān)視、控制和測量。要求運行安全、可靠、節(jié)省能源與人力。其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模式分為 集散式及分布式控制方式。由管理層網(wǎng)絡與監(jiān)控層網(wǎng)絡組成實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的監(jiān)視和控 制。 目前，在國際上常用的樓宇自動化主流產(chǎn)品， Honeywell公司 Excel 5000 系列及EBI如：系統(tǒng)，西門子公司s600APOGEE系統(tǒng)，瑞典tac公司Vista系統(tǒng)等均已應用LonWorks技術(shù)。LonWorks技術(shù)由于它的開放性，互操作性，可靠性，無中心控制等突出優(yōu)點已被世人所公認，也被越來越多的BAS產(chǎn)品所采用。目前，正向全分布式 LonWorks系統(tǒng)及用以太網(wǎng)作為主干線的全分布式 LonWorks 系統(tǒng)發(fā)展。
三、LonWorks 技術(shù)在智能小區(qū)及智能家居中的應用
目前在我國正在蓬勃發(fā)展的智能小區(qū)及家庭智能化技術(shù)主要包括防盜、緊急求助、煤氣泄漏探測以及對電、水、煤氣等三表的自動抄表計量。在智能住宅建設中應用 LonWorks 技術(shù)，可以很容易地實現(xiàn)智能化住宅的所有功能，整個網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)相對簡單，網(wǎng)絡布線相對容易。對于用戶各種不同的功能要求，只需選用不同的 控制節(jié)點，編寫相應的程序，直接連接到住宅區(qū)的控制網(wǎng)絡上就完成了，在物理上不必對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)作任何修改。而且 LonWorks網(wǎng)絡可擴充性極好，擴充子系統(tǒng)，增加功能，連接兩個小區(qū)控制網(wǎng)等都很簡便。LonWorks技術(shù)提供的高效開發(fā)平臺讓我們在進行系統(tǒng)設計和開發(fā)時對網(wǎng)絡通訊不再需要花費時間，可以把精力集中到具體的系統(tǒng)功能實現(xiàn)上，使得我們能在較短時間內(nèi)針對具體任務設計出成熟穩(wěn)定的系統(tǒng)。住宅小區(qū)智能控制系統(tǒng)設計設計分為三個部分：住戶室內(nèi)安全防衛(wèi)系統(tǒng)，小區(qū)自動遠程 抄表系統(tǒng)，小區(qū)管理監(jiān)控中心。住戶室內(nèi)安全防衛(wèi)系統(tǒng)主要包括室內(nèi)防盜，緊急求助，煤氣泄漏探測和關(guān)斷三大功能。在室內(nèi)安防系統(tǒng)中我們使用的各種探測器均為簡單的開關(guān)量輸入/ 輸出接口，因而選用了具有8通道開關(guān)量 I/O 口的LonWorks節(jié)點產(chǎn)品。每通道連接同一種探測器。節(jié)點程序隨時監(jiān)測各I/O口的狀態(tài)變化，一旦某 I/O 通道狀態(tài)發(fā)生變化，經(jīng)程序判斷此時探測器處于報警狀態(tài)，便將相應的報警信號以網(wǎng)絡變量的形式發(fā)送到網(wǎng)絡上，小區(qū)監(jiān)控中心收到該數(shù)據(jù)后進行相應的報警輸出。每個節(jié)點可連接 6 類不同探測器，1 個警號， 1個交流斷電檢測信號。每戶使用1個LonWorks節(jié)點進行安防報警監(jiān)控。在住戶的各窗戶旁邊安裝一個紅外探測器，在住戶門邊安裝一個門磁，實現(xiàn)住戶室內(nèi)的窗警和門警等非法闖入監(jiān)視，一旦有報警發(fā)生，系統(tǒng)啟動室內(nèi)警號發(fā)聲，并報警到監(jiān)控中心；在住戶室內(nèi)有一個密碼鍵盤，住戶可通過此鍵盤進行室內(nèi)監(jiān)控的布防和撤防。把住戶門鎖的鎖孔加裝專用電子開關(guān)，使得住戶在出門反鎖時，監(jiān)控系統(tǒng)能自動設防，在住戶開門時，系統(tǒng)能自動撤防；在各臥室和客廳各安裝一個緊急按鈕，使得住戶在家中有緊急情況能很容易、簡單地報警求助；在廚房和浴室內(nèi)各安裝一個煤氣探測和自動并斷器，一旦有煤氣泄漏，探測器將發(fā)聲報警，并報警到監(jiān)控中心，同時啟動關(guān)斷器切斷煤氣源。小區(qū)自動遠程抄表系統(tǒng)使用電子水表，電子電表，電子煤氣表，以上三種表均 為電子脈沖輸出，對表的計量只需累計電子表輸出的脈沖數(shù)即可，在抄表節(jié)點中只需用數(shù)字 I/O 口即可實現(xiàn)脈沖計數(shù)。采用帶 8 個數(shù)字 I/O 通道的 LonWorks 節(jié)點作為專門的抄表節(jié)點，同時對8個電子表進行脈沖計數(shù)，并轉(zhuǎn)換為相應的表讀數(shù)，保存在節(jié)點的 EEPROM 中。 管理監(jiān)控中心的計算機通過LonWorks 網(wǎng)絡讀取各抄表節(jié)點中各住戶對應的三表數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程自動抄表。由于LonWorks 技術(shù)的開放性，產(chǎn)品的選擇多樣化，網(wǎng)絡規(guī)模大小靈活，使得我們可以選擇各種網(wǎng)絡設備，包括國產(chǎn)的節(jié)點，路由器等產(chǎn)品，這樣就能以最合理的價格組建符合要求的 LonWorks 網(wǎng)絡，有效控制成本。無論是系統(tǒng)升級，或是新系統(tǒng) 設計，可以形成不同檔次的實用系統(tǒng)，根據(jù)客戶的需求提出最貼切的實施方案，滿足各層次用戶的需求，并能方便地對用戶節(jié)點進行修改和升級?；贚onWorks技術(shù)良好的擴充性、易維護性，使得我們完全能在現(xiàn)有基礎上增加新的功能，實現(xiàn)住戶家電控制，家居環(huán)境控制，以及小區(qū)周邊環(huán)境控制，如系統(tǒng)供電設備、公共 照明、蓄水及消防水箱、背景音響、電梯、草地噴淋集中監(jiān)測控制，停車場控制等，對于客戶的各種檔次要求都能在原有網(wǎng)絡中實現(xiàn)。
四、LonMark標準發(fā)展方向
以LonWorks技術(shù)為核心的LonMark標準將被世界更多標準組織認證與認可、引用。Echelon公司的 LonWorks 技術(shù)已經(jīng)應用于數(shù)千家設備和系統(tǒng)生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品中，遍及全世界的樓宇、工廠、火車、家庭和飛機等領(lǐng)域，成為世界日用電器和控制設備網(wǎng)絡化方 面重要的跨行業(yè)標準。它還在家庭、火車、半導體制造設備、智能樓宇、加油站和運貨 列車制動系統(tǒng)領(lǐng)域，被世界標準組織——包括AAR、ANSI、ASHRAE、IEEE、SMEI認證為各自的行業(yè)標準。
LonWorks 技術(shù)將人們的生活帶入Internet時代。我們居住的世界是網(wǎng)絡化的世界。這不僅是指計算機網(wǎng)絡的相互連接已經(jīng)形成國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）,還指在我們身邊的樓宇、家庭、工廠和交通運輸系統(tǒng)中，存在著由日用電器相互連接構(gòu)成的無形網(wǎng)絡。Echelon 公司的總裁和首席執(zhí)行官Ken Oshman先生說：如果將我們每個人周圍的日用電器都與“Internet 相連，將會擴大現(xiàn)在Internet的應用領(lǐng)域。實現(xiàn)電器直接完成控制要比在每個傳感器、發(fā)動機、閥門和照明開關(guān)中安裝網(wǎng)絡瀏覽器更有意義，且是一項與之不同的具有挑戰(zhàn)性的工作。而埃斯朗公司的產(chǎn)品、技術(shù)及其合作伙伴實現(xiàn)了這兩種不同工作方式的結(jié)合。當我們將數(shù)十億日用電器連入Internet的時候，我們的商業(yè)方式、生活方式、以及Internet本身都將發(fā)生更好的變化。”
