一、智能建筑現場總線通訊協議概述
隨著信息與通訊技術產業的發展，樓宇自動化也正向集成化、智能化和網絡化方向快速推進。多系統集成的基礎就是通信網絡，其技術核心體現在系統集成及相關通信協議認知上。確保各類數據信息正常傳送，必須建立有關信息傳輸順序、信息格式和信息內容等方面的約定或規則，這組約定或規則就是網絡協議。簡單說，網絡協議好像各設備間通信時使用語言。各家通信協議標準和性能差異，存著系統間通信兼容和互換性問題，需要一個統一開放式標準來實現各家產品相互兼容和交換。這樣做好處是所有廠家儀表、系統都可進行互相通信，使各制造商產品不受專有協議限制，給用戶使用帶來極大方便。主要優點有：減少布線、安裝等費用;節省操作與維修費用;數字傳遞精度高;增強系統靈活性和升級方便性。目前國際上網絡標準和協議發展很快，均處于不斷變化中。
目前，大多數局域網、主干網與Internet互連技術已成熟并到了廣泛應用。樓宇系統設備眾多，控制網絡五花八門，各廠家提供樓宇設備和控制系統，其通信協議不同，造成不同廠商設備之間沒有很好的互操作性，且影響系統的管理、維護和安全。長期以來，用戶一直希望打破樓宇控制廠家壟斷局面，迫切盼望采用標準通信協議。人們已經看到，一個不具備開放性、不能實現互操作系統會給系統運行維護、升級改造帶來極大不便。這種形式下，LonWorks和BACnet、以及KNX等標準協議應運而生并已形成目前較為主流的通訊協議。
二、LonWorks
LonWorks是1993年推出，它具有統一性、開放性和互操作性。LonWorks現場總線網絡簡稱為LON網絡，其核心為Neuron芯片，它既能管理通信，又具有輸入、輸出功能，芯片內部含有三個CPU，分別管理網絡、介質訪問和應用。LonWorks神經元網絡技術是一種近年來已廣泛應用于樓宇自動化系統中一種現場總線技術，其最大特點是掛接LON總線上備控制節點都有裝配有神經元控制芯片，而每只芯片內已固化有標準網絡通信協議，這就使接入LON總線各類設備可互通信，可實現樓宇自動化系統集成，它短時間內到了自動控制領域廣泛關注和普遍接受，樓宇自動控制領域更成為實際上標準?？梢哉fLonWorks技術最大應用領域就是樓宇自動化方面，它包括建筑物監控系統所有領域，即人口控制、電梯和能源管理、消防、救生、供暖通風、測量、保安等。建筑業中，LonWorks協議中介質訪問控制層，即第七層協議中第一、二層已經被(ASHRAE)接納為建筑自動化控制網絡(BACnet)標準，同時也被美國國家標準協會(ANSI)制定有關標準所采納。
LON網絡采用通信協議稱為Lontalk協議，該協議對用戶完全開放，支持多種通信媒介，可以實現不同設備之間互操作。LonWorks作為局域網絡技術控制領域應用，LON網絡是將控制系統按局域網絡(LAN)方式進行構造，用網絡節點代替LAN中工作站，并將其安裝監控現場，直接與各種傳感器、控制器相連。LonWorks網中每個節點間可以實現點到點信息傳送，具有很好互操作性。支持LonWorks各種智能節點(如溫度、濕度、壓力、二氧化碳檢測，執行器、控制器、數據記錄及趨勢分析等)，能使傳感器、變送器與執行器本身帶有數據處理和數據通信功能，它們十分有效支持了樓宇自動化系統構建，所有匹配智能節點、輸入輸出模塊樓宇設備系統，都能方便組成真正分布式監控網絡。LON網絡一個測控網絡上節點數最多可達32000個，是哪一類節點，都含有用于控制和通信Neuron芯片，用于連接一個或多個I/O設備I/O接口，以及負責將節點連接上網收發器。采用LonWorks技術網絡可以輕松實現不同系統、不同產品之間對等通訊，廣泛用來構建分布式控制網絡，大大簡化了系統設計，提高了系統可靠性。LonWorks互操作協議設計節點可以實現不同產品之間互聯，這為系統集成提供了方便，尤其為打破某些公司專項技術壟斷提供了可能。
三、BACnet
BACnet是A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Network的簡稱，1987年，美國暖通空調工程師協會組織(ASHARE)的標準項目委員會調集了全球20多位業內著名專家，經過8年半時間，在1995年6月，ASHARE正式通過全球首個樓宇自控行業通訊標準--BACnet，標準編號為ANSI/ASHAREStandard135-1995，同年12月成為美國國家標準，并且還得到歐盟委員會的承認，成為歐盟標準草案。
BACnet是一個標準通訊和數據交換協議。各廠家按照這一協議標準開發與樓宇自控網兼容的控制器與接口，最終達到不同廠家生產的控制器都可以相互交換數據，實現互操作性。換言之，它確立了在不必考慮生產廠家，不依賴任何專用芯片組的情況下，各種兼容系統實現開放性與互操作性的基本規則。
BACnet可以使不同廠商的控制產品集成到統一的系統中，從而為業主和系統管理者提供最大的系統選擇的靈活性和性價比。協議可以將暖通空調、照明、消防、門禁和安全防范等設備進行集成。當業主擴展現有系統時，可以不必一定選擇原系統供應商的設備，可以選用最好的技術和服務，從而通過競爭使業主的投資回報得到保障。BACnet可以使各種不同廠商的控制系統不僅在單個建筑物使用，也可使建筑群集成在一個操作站上進行監控。
BACnet標準的誕生，結束了樓宇自動化領域眾多廠家各自為政的局面。BACnet作為一種標準開放式的數據通信協議，使不同廠家的樓宇設備能夠實現互操作，也就是說，一個系統中，允許混用不同廠家的設備，并能為這些設備提供統一的數據通信服務和協議操作平臺。這樣不僅給用戶提供了更大選擇的空間，并且給系統升級、維護提供了更多的靈活性。BACnet標準是針對曖通空調、給排水、消防、保安等樓宇系統設計，它提供各種樓宇設備模型，使各種設備能互操作和協同工作。BACnet定義了一種不同LAN環境下網絡工作站之間的通信規程，它利用太網實現通訊互聯，其傳輸性能較傳統控制網絡有比較大的提高。
四、KNX/EIB
上世紀90年代初，歐洲的三大住宅和樓宇控制總線協議EIB、BatiBus和EHS在各自探索市場及標準化之路，雖然他們在不同地區和不同領域各有斬獲，但是前景仍然難以預測。后來，這三家組織決定聯合起來開發智能家居和樓宇市場，他們于1995年成立了Konnex協會，并在2002年春推出了KNX標準。KNX(Konnex的縮寫)是被正式批準的住宅和樓宇控制領域的開放式國際標準。該標準以EIB為基礎，兼顧了BatiBus和EHSA的物理層規范，并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等優點，最終提供了家庭、樓宇自動化的完整解決方案。目前，KNX已是被正式批準的國際標準(ISO/IEC14543-3)、歐洲標準(CENELECEN50090和CENEN13321-1和13321-2)、中國標準(GB/Z20965)和ANSI/ASHRAE標準(ANSI/ASHRAE135)。
KNX總線標準是獨立于制造商和應用領域的系統，這就使它可能成為住宅和樓宇世界里各種設備、系統組件間溝通的通用語言。將所有的總線設備連接到KNX介質上(這些介質包括雙絞線、射頻、電力線或IP/Ethernet)，它們就可以進行信息交換。總線設備可以是傳感器也可以是執行器，用于控制管理樓宇或住宅內的各種裝置如：照明、遮光/窗簾、安防系統、能源管理、供暖、通風、空調系統、信號和監控系統、樓宇控制系統、遠程控制、計量、視頻/音頻控制、大型家電等。所有這些功能通過一個統一的系統就可以進行控制、監視和發送信號，不需要額外的控制中心。對于KNX協會的成員而言，該系統是免費授權的，所有帶有KNX標志的產品都經過認證以確保系統的兼容性、交互性和互操作性
KNX提供了多種入門階段等級以實施KNX工程：通過E-Mode(簡易安裝)，無需PC，使用一臺中央控制器、編碼輪或推鈕即可完成配置，E-Mode兼容產品一般都具有有限的功能性和傾向于最小化安裝，尚無KNX資格的承包商也能使用;通過S-Mode(系統安裝)，經過培訓的KNX承包商/集成商可以實現合理熟練的安裝，通過一臺PC和已安裝的ETS軟件完成安裝和配置計劃。。
綠色節能一直是KNX標準的重要標簽。據統計，在總能源消耗中，樓宇占了相當大的比重，因此樓宇的節能潛力不容小視。KNX符合EN15232規定的樓宇自動化頂級能源性能等級要求，能夠實現高達50%的能源節約，在單一總線系統中，實現了所有電氣功能的網絡化最優調控。這一點在2006年的一次會議上得到有力證實。意大利的特蘭托大學和德國的不萊梅大學給樓宇和房間裝備了KNX的供暖和照明控制系統，對記錄數據進行估算并將“常規”情況和“KNX”運轉情況相比較。比較測試的記錄數據包括了從2002年初到2005年底的時段。數據分析的結果非常積極，與按標準安裝的房間相比，KNX控制的房間能夠節省高達50%的能源。
近年來，KNX組織開始在各大AV行業展會中頻頻亮相，同時，支持KNX標準的行業企業也在不斷增多。KNX正以其廣泛的適用性、互操作性和節能特性受到AV行業的認可。
