核心提示：海思作為L(zhǎng)onWorks技術(shù)中國(guó)領(lǐng)航企業(yè)，推動(dòng)LonWorks技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展是海思的重要責(zé)任和義務(wù)。本文介紹LonWorks技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)即LonMark標(biāo)準(zhǔn)，分析LonWorks應(yīng)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(yīng)用
引言
由美國(guó)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(rèn)可與廣泛應(yīng)用。LonMark標(biāo)準(zhǔn)。LonMark是以LonWorks技術(shù)為基礎(chǔ)的一套標(biāo)準(zhǔn)。目前，LonMark標(biāo)準(zhǔn)及其產(chǎn)品已成功地應(yīng)用于樓宇自控、智能家居、交通自動(dòng)化、電力、船舶控制、飛行控制、醫(yī)療設(shè)備及工業(yè)自動(dòng)化是眾多領(lǐng)域。本文著重介紹LonMark標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用。
一、LonMark標(biāo)準(zhǔn)及其開(kāi)放性
LonMark是以LonWorks技術(shù)為基礎(chǔ)的一套標(biāo)準(zhǔn)。LonWorks技術(shù)由美國(guó)Echelon公司開(kāi)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(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)。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(xì)節(jié)上不統(tǒng)一，因而不能互操作。為了解決這個(gè)問(wèn)題，180家重要的OEM組成了LonMark可互操作協(xié)會(huì)，編制了一系列 LonMark 標(biāo)準(zhǔn)。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(lèi)產(chǎn)品，不同廠家生產(chǎn)，可以相互替換，總之，實(shí)現(xiàn)了互操作。這樣的產(chǎn)品飾以LonMark標(biāo)記。
LonWorks 技術(shù)實(shí)際上是一種測(cè)控網(wǎng)技術(shù)，或者更確切一點(diǎn)說(shuō)是一種工控網(wǎng)技術(shù)，也叫現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。可以方便地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器、執(zhí)行器、儀表等聯(lián)網(wǎng)。這種網(wǎng)絡(luò)不同于局域網(wǎng)LAN，而是一種工控網(wǎng)。因?yàn)樗鼈鬏敂?shù)據(jù)量較小的檢測(cè)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(chēng)為L(zhǎng)onWorks網(wǎng)。LonMark協(xié)會(huì)分有暖通空調(diào)組、家用設(shè)備組、照明組、工業(yè)組、本質(zhì)安全組、網(wǎng)絡(luò)管理 組、石油組、冷凍技術(shù)組、出入控制組。每個(gè)組都在制定一系列LonMark標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為功能概述Functional Profile，詳細(xì)地描述了應(yīng)用層接口，包括網(wǎng)絡(luò)變量，組態(tài)特點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 加電狀態(tài)等，把產(chǎn)品功能加以標(biāo)準(zhǔn)化。某個(gè)產(chǎn)品可以按一個(gè)或多個(gè)Functional File組合來(lái)設(shè) 計(jì)制造。1996 年3月，第一次公布的暖通空調(diào)組編制的標(biāo)準(zhǔn)，包括有溫度、相對(duì)濕度、二氧化碳檢測(cè)、風(fēng)門(mén)執(zhí)行器、屋頂單元控制、變風(fēng)量控制。其后，又陸續(xù)編制恒溫控制器、冷凍機(jī)、單元通風(fēng)器、墻掛式檢測(cè)器、閥門(mén)執(zhí)行器、報(bào)警及報(bào)警管理、數(shù)據(jù)記錄及趨勢(shì)分析等。
LonWorks技術(shù)有以下特點(diǎn)：
1、 LonWorks技術(shù)是一套開(kāi)放式技術(shù)，其通訊協(xié)議LonTalk 協(xié)議也是開(kāi)放的，實(shí)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(wú)線射頻、 紅外線等，甚至多種介質(zhì)能在同一網(wǎng)絡(luò)中混合使用；
4、 LonWorks技術(shù)產(chǎn)品門(mén)類(lèi)齊全。有四大類(lèi)50多種硬件、軟件模塊，先進(jìn)的開(kāi)發(fā)設(shè)備和手 段為用戶(hù)開(kāi)發(fā)帶來(lái)方便；
5、 LonWorks®網(wǎng)絡(luò)具有自由拓?fù)浣Y(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(shè)計(jì)的框架。LonTalk 協(xié)議與國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)化組織(ISO)制定的開(kāi)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(jiǎn)短的控制信息在各種媒體之間非常可靠地傳輸。
二、LonMark 標(biāo)準(zhǔn)在樓宇自控系統(tǒng)中的應(yīng)用
智能大廈樓宇自控系統(tǒng)主要是用來(lái)對(duì)暖通空調(diào)、給排水系統(tǒng)、供配電、動(dòng)力設(shè)備和照明設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制和測(cè)量。要求運(yùn)行安全、可靠、節(jié)省能源與人力。其網(wǎng)絡(luò)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(luò)與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)組成實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視和控 制。 目前，在國(guó)際上常用的樓宇自動(dòng)化主流產(chǎn)品， Honeywell公司 Excel 5000 系列及EBI如：系統(tǒng)，西門(mén)子公司s600APOGEE系統(tǒng)，瑞典tac公司Vista系統(tǒng)等均已應(yīng)用LonWorks技術(shù)。LonWorks技術(shù)由于它的開(kāi)放性，互操作性，可靠性，無(wú)中心控制等突出優(yōu)點(diǎn)已被世人所公認(rèn)，也被越來(lái)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(yīng)用
目前在我國(guó)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(cè)以及對(duì)電、水、煤氣等三表的自動(dòng)抄表計(jì)量。在智能住宅建設(shè)中應(yīng)用 LonWorks 技術(shù)，可以很容易地實(shí)現(xiàn)智能化住宅的所有功能，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)布線相對(duì)容易。對(duì)于用戶(hù)各種不同的功能要求，只需選用不同的 控制節(jié)點(diǎn)，編寫(xiě)相應(yīng)的程序，直接連接到住宅區(qū)的控制網(wǎng)絡(luò)上就完成了，在物理上不必對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作任何修改。而且 LonWorks網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)充性極好，擴(kuò)充子系統(tǒng)，增加功能，連接兩個(gè)小區(qū)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(tái)讓我們?cè)谶M(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊不再需要花費(fèi)時(shí)間，可以把精力集中到具體的系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)上，使得我們能在較短時(shí)間內(nèi)針對(duì)具體任務(wù)設(shè)計(jì)出成熟穩(wěn)定的系統(tǒng)。住宅小區(qū)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分為三個(gè)部分：住戶(hù)室內(nèi)安全防衛(wèi)系統(tǒng)，小區(qū)自動(dòng)遠(yuǎn)程 抄表系統(tǒng)，小區(qū)管理監(jiān)控中心。住戶(hù)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(cè)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(cè)器均為簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量輸入/ 輸出接口，因而選用了具有8通道開(kāi)關(guān)量 I/O 口的LonWorks節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品。每通道連接同一種探測(cè)器。節(jié)點(diǎn)程序隨時(shí)監(jiān)測(cè)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(shí)探測(cè)器處于報(bào)警狀態(tài)，便將相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)以網(wǎng)絡(luò)變量的形式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，小區(qū)監(jiān)控中心收到該數(shù)據(jù)后進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警輸出。每個(gè)節(jié)點(diǎn)可連接 6 類(lèi)不同探測(cè)器，1 個(gè)警號(hào)， 1個(gè)交流斷電檢測(cè)信號(hào)。每戶(hù)使用1個(gè)LonWorks節(jié)點(diǎn)進(jìn)行安防報(bào)警監(jiān)控。在住戶(hù)的各窗戶(hù)旁邊安裝一個(gè)紅外探測(cè)器，在住戶(hù)門(mén)邊安裝一個(gè)門(mén)磁，實(shí)現(xiàn)住戶(hù)室內(nèi)的窗警和門(mén)警等非法闖入監(jiān)視，一旦有報(bào)警發(fā)生，系統(tǒng)啟動(dòng)室內(nèi)警號(hào)發(fā)聲，并報(bào)警到監(jiān)控中心；在住戶(hù)室內(nèi)有一個(gè)密碼鍵盤(pán)，住戶(hù)可通過(guò)此鍵盤(pán)進(jìn)行室內(nèi)監(jiān)控的布防和撤防。把住戶(hù)門(mén)鎖的鎖孔加裝專(zhuān)用電子開(kāi)關(guān)，使得住戶(hù)在出門(mén)反鎖時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)設(shè)防，在住戶(hù)開(kāi)門(mén)時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)撤防；在各臥室和客廳各安裝一個(gè)緊急按鈕，使得住戶(hù)在家中有緊急情況能很容易、簡(jiǎn)單地報(bào)警求助；在廚房和浴室內(nèi)各安裝一個(gè)煤氣探測(cè)和自動(dòng)并斷器，一旦有煤氣泄漏，探測(cè)器將發(fā)聲報(bào)警，并報(bào)警到監(jiān)控中心，同時(shí)啟動(dòng)關(guān)斷器切斷煤氣源。小區(qū)自動(dòng)遠(yuǎn)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(duì)表的計(jì)量只需累計(jì)電子表輸出的脈沖數(shù)即可，在抄表節(jié)點(diǎn)中只需用數(shù)字 I/O 口即可實(shí)現(xiàn)脈沖計(jì)數(shù)。采用帶 8 個(gè)數(shù)字 I/O 通道的 LonWorks 節(jié)點(diǎn)作為專(zhuān)門(mén)的抄表節(jié)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)8個(gè)電子表進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表讀數(shù)，保存在節(jié)點(diǎn)的 EEPROM 中。 管理監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)通過(guò)LonWorks 網(wǎng)絡(luò)讀取各抄表節(jié)點(diǎn)中各住戶(hù)對(duì)應(yīng)的三表數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表。由于LonWorks 技術(shù)的開(kāi)放性，產(chǎn)品的選擇多樣化，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小靈活，使得我們可以選擇各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括國(guó)產(chǎn)的節(jié)點(diǎn)，路由器等產(chǎn)品，這樣就能以最合理的價(jià)格組建符合要求的 LonWorks 網(wǎng)絡(luò)，有效控制成本。無(wú)論是系統(tǒng)升級(jí)，或是新系統(tǒng) 設(shè)計(jì)，可以形成不同檔次的實(shí)用系統(tǒng)，根據(jù)客戶(hù)的需求提出最貼切的實(shí)施方案，滿(mǎn)足各層次用戶(hù)的需求，并能方便地對(duì)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修改和升級(jí)。基于LonWorks技術(shù)良好的擴(kuò)充性、易維護(hù)性，使得我們完全能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加新的功能，實(shí)現(xiàn)住戶(hù)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(shè)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(cè)控制，停車(chē)場(chǎng)控制等，對(duì)于客戶(hù)的各種檔次要求都能在原有網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)。
四、LonMark標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展方向
以LonWorks技術(shù)為核心的LonMark標(biāo)準(zhǔn)將被世界更多標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)證與認(rèn)可、引用。Echelon公司的 LonWorks 技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于數(shù)千家設(shè)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(chē)、家庭和飛機(jī)等領(lǐng)域，成為世界日用電器和控制設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化方 面重要的跨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它還在家庭、火車(chē)、半導(dǎo)體制造設(shè)備、智能樓宇、加油站和運(yùn)貨 列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域，被世界標(biāo)準(zhǔn)組織——包括AAR、ANSI、ASHRAE、IEEE、SMEI認(rèn)證為各自的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
LonWorks 技術(shù)將人們的生活帶入Internet時(shí)代。我們居住的世界是網(wǎng)絡(luò)化的世界。這不僅是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相互連接已經(jīng)形成國(guó)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(yùn)輸系統(tǒng)中，存在著由日用電器相互連接構(gòu)成的無(wú)形網(wǎng)絡(luò)。Echelon 公司的總裁和首席執(zhí)行官Ken Oshman先生說(shuō)：如果將我們每個(gè)人周?chē)娜沼秒娖鞫寂c“Internet 相連，將會(huì)擴(kuò)大現(xiàn)在Internet的應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)電器直接完成控制要比在每個(gè)傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)、閥門(mén)和照明開(kāi)關(guān)中安裝網(wǎng)絡(luò)瀏覽器更有意義，且是一項(xiàng)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(shí)現(xiàn)了這兩種不同工作方式的結(jié)合。當(dāng)我們將數(shù)十億日用電器連入Internet的時(shí)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。”
