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LonWorks及其在智能小區中的應用
摘要：本文概述了LonWorks技術特點,尤其較詳細地描述了通訊介質訪問控制方式,并介紹LonWorks在智能小區中的應用。
關鍵詞：網絡互聯技術 LonWorks 智能小區
1.引言
??隨著網絡互聯技術的發展和Internet在全球范圍的盛行,開放、互連和信息共享已成為IT時代的潮流,構造不同廠家的產品能夠互聯、互換和互操作并可以與Internet無縫連接的新一代樓宇自動控制系統BAS,己成為業主、系統集成商和用戶的迫切需要和現實追求。
??美國Echelon公司于1991年提出了LonWorks(Local Operating Networks,局部操作網絡）網絡,簡稱L0N網,它標志著控制系統網絡的新紀元。LonWorks是一種完整的、全開放的、可互操作的、成熟的和低成本的分布式控制網絡技術,眾多的制造廠和用戶紛紛在其控制網絡方案中采用LonWorks技術。到目前為止,全世界已有2500多家公司利用LonWorks技術生產各種各樣的LonWorks產品,以滿足現代化樓宇、工廠、交通運輸系統、城市基礎設施(水、電、氣等)、家庭等環境自動化系統的分布式控制網絡要求。在1995年,LonWorks控制網絡被美國確定為樓宇自動化控制網絡標準的一部份。目前,世界大的樓宇控制公司,如霍尼維爾、安德沃、西比、江森、蘭吉爾、薩切維爾等都正在采用LonWorks技術改造產品,已形成世界技術潮流。本文主要介紹LonWorks技術特點,尤其較詳細地描述了通訊介質訪問控制方式,并介紹了LonWorks在智能小區中的應用。
2.Lrks技術特點
??LonWorks網絡上的每個控制點稱為LonWorks接點或LonWorks智能設備,它包括一片Neuron神經芯片、傳感和控制設備、收發器(用于建立Neuron芯片與傳輸之間的物理連接)和電源.
??Neuron神經芯片是節點的核心部分,它包括一套完整的通信協議,即LonTalk協議,從而確保節點問使用可靠的通信標準進行互操作。LonTalk通訊協議遵循ISO/OSI的全部七層模型。Neuron神經芯片內含三個八位CPU:第一個CPU為介質訪問控制處理器,實現Udallt協議的第1層和第2層:第二個CPU為網絡處理器,實現LonTalk協議的第3層至第6層:第三個CPU為應用處理器,實現LonTallt協議的第7層。
??LonTa1k協議是直接面向對象的網絡協議,即,通過網絡變量實現網絡節點間的聯結。當定義為輸出的網絡變量改變時,能自動地將網絡變量的值發送出去,使所有該變量定義為輸入的節點收到它的改變,以便激活相應的處理進程(事件觸發型）。標準網絡變量能使不同制造商的產品通過建立標準的數據傳送模式、正確地翻譯、傳送數據,便于設備的互換和互操作。另外,由于網絡變量的長度有限,最多31B,又提供了四種類型的報文服務：應答方式、請求/響應方式、非應答重發方式、非應答方式。
??LonWorks有完整的7層協議,具備了局域網的基本功能,與異型網的兼容性比任何現存的現場總線都好。它還提供了與LAN的接口,從而實現了二者的有機結合。
??LonWorks支持多種拓撲結構,如總線型、星型、環型和混合型等,及多種傳輸介質,如雙絞線、電力線、無線電波、紅外線、光纖、同軸電纜和電源線等。這樣,可以根據不同的現場環境選擇不同的收發器和介質。采用雙絞線通信速率為78Kbps/2700m/每段64節點、1.25Mbps/130m/每段64個節點。Motor01a已開發出IS一78本安物理通道,使Lodorks網絡延伸到危險區域,還可以在單線纜中實現供電和通信。
??總之,Lodorks通過具有通信與控制功能的Neu-ron神經芯片、收發器、電源、傳感器和控制設備構成的網絡節點,采用專用的編程工具Neuron C,利用所提供的開發工具LonBuilder,NodeBuilder和LVS技術,可以快速、方便地開發節點和聯網。當有大量的短消息需要頻繁通信應用時,是一個普及、低成本的總線系統。
3.通訊介質訪問控制方式
??由于網絡上的設備共享傳輸線路,為了解決在同一時間幾個設備同時爭用傳輸介質,需要有某種介質訪問控制方式,來協調各設備訪問介質的順序,實現設各之間數據的交換。LonWorks的通訊介質訪問控制方式為帶預測P----堅持CSMA(Carrier Sense Multiple Access,載波監聽多路訪問),它是一種獨特的沖突避免算法,使得網絡即便在過載的情況下,仍可以達到最大的通信量,而不至于發生因沖突過多致使網絡吞吐量急劇下降。
??當某一節點有信息要發送而試圖占用通道時,首先在一個固定的周期Beta l檢測通道是否處于網絡空閑。為了支持優先級,還要增加優先級時間片,優先級越高的所加的時間片就越少。隨后再根據網絡積壓參數BL產生一個隨機等待時間片w撈理拾到w之間的隨機數,W=BL*16。當延時結束時,網絡仍空閑,節點以概率p=1/w,發送報文。此種方式在負載較輕時使介質訪問延遲最小化,而在負載較重時使沖突最小化,但不能消除沖突。
4.LonWorks在智能小區中的應用
??應用Lodorks技術在智能小區中的典范有上海郵電二村的智能住宅小區和深圳市梅林三村住宅小區等。
??智能小區系統可以通過LonWorks技術互聯成一個整體,使智能小區管理中心能集中管理,分散控制。運用LonWorks技術可以很容易地實現智能化住宅的所有功能,網絡結構可以采用自由拓撲結構,布線容易。對不同系統的功能要求,對網絡結構無需作任何修改,只需對Lodorks節點編寫相應的程序,將其直接連接到控制網絡上,使得整個智能小區具有很強的可擴展性。早期可以使用一些基本的功能,以后根據需要不斷地增強系統的功能。
??智能小區LonWorks網絡整體解決方案。家庭控制系統,給排水系統,停車場管理系統,電梯監測系統,小區公共安全防范系統,小區公共設施管理系統都可以連接到LonWorks總線上。智能小區對整個網絡進行監視、控制,對各子系統信息進行采集。用戶不但可以在LonWorks網絡上傳輸控制命令,而且可以在LonWorks網絡上傳輸大量的服務信息,使小區的信息服務功能成為小區智能化控制系統的主要功能。
5.結束語
??LonWorks技術已經成為小區智能化系統的基本規范。LonWorks網絡非常容易與其他網絡實
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