摘要 本文概述了LonWorks技术特点,尤其较详细地描述了通讯介质访问控制方式,并介绍LonWorks在智能小区中的应用。
关键词网络互联技术 LonWorks 智能小区
1.引言
随着网络互联技术的发展和Internet在全球范围的盛行,开放、互连和信息共享已成为IT时代的潮流,构造不同厂家的产品能够互联、互换和互操作并可以与Internet无缝连接的新一代楼宇自动控制系统BAS,己成为业主、系统集成商和用户的迫切需要和现实追求。
美国Echelon公司于1991年提出了LonWorks(Local Operating Networks,局部操作网络）网络,简称L0N网,它标志着控制系统网络的新纪元。LonWorks是一种完整的、全开放的、可互操作的、成熟的和低成本的分布式控制网络技术,众多的制造厂和用户纷纷在其控制网络方案中采用LonWorks技术。到目前为止,全世界已有2500多家公司利用LonWorks技术生产各种各样的LonWorks产品,以满足现代化楼宇、工厂、交通运输系统、城市基础设施(水、电、气等)、家庭等环境自动化系统的分布式控制网络要求。在1995年,LonWorks控制网络被美国确定为楼宇自动化控制网络标准的一部份。目前,世界大的楼宇控制公司,如霍尼维尔、安德沃、西比、江森、兰吉尔、萨切维尔等都正在采用LonWorks技术改造产品,已形成世界技术潮流。本文主要介绍LonWorks技术特点,尤其较详细地描述了通讯介质访问控制方式,并介绍了LonWorks在智能小区中的应用。
技术特点
LonWorks网络上的每个控制点称为LonWorks接点或LonWorks智能设备,它包括一片Neuron神经芯片、传感和控制设备、收发器(用于建立Neuron芯片与传输之间的物理连接)和电源.
Neuron神经芯片是节点的核心部分,它包括一套完整的通信协议,即LonTalk协议,从而确保节点问使用可靠的通信标准进行互操作。LonTalk通讯协议遵循ISO/OSI的全部七层模型。Neuron神经芯片内含三个八位CPU:第一个CPU为介质访问控制处理器,实现Udallt协议的第1层和第2层:第二个CPU为网络处理器,实现LonTalk协议的第3层至第6层:第三个CPU为应用处理器,实现LonTallt协议的第7层。
LonTa1k协议是直接面向对象的网络协议,即,通过网络变量实现网络节点间的联结。当定义为输出的网络变量改变时,能自动地将网络变量的值发送出去,使所有该变量定义为输入的节点收到它的改变,以便激活相应的处理进程(事件触发型）。标准网络变量能使不同制造商的产品通过建立标准的数据传送模式、正确地翻译、传送数据,便于设备的互换和互操作。另外,由于网络变量的长度有限,最多31B,又提供了四种类型的报文服务：应答方式、请求/响应方式、非应答重发方式、非应答方式。
LonWorks有完整的7层协议,具备了局域网的基本功能,与异型网的兼容性比任何现存的现场总线都好。它还提供了与LAN的接口,从而实现了二者的有机结合。
LonWorks支持多种拓扑结构,如总线型、星型、环型和混合型等,及多种传输介质,如双绞线、电力线、无线电波、红外线、光纤、同轴电缆和电源线等。这样,可以根据不同的现场环境选择不同的收发器和介质。采用双绞线通信速率为78Kbps/2700m/每段64节点、1.25Mbps/130m/每段64个节点。Motor01a已开发出IS一78本安物理通道,使Lodorks网络延伸到危险区域,还可以在单线缆中实现供电和通信。
总之,Lodorks通过具有通信与控制功能的Neu-ron神经芯片、收发器、电源、传感器和控制设备构成的网络节点,采用专用的编程工具Neuron C,利用所提供的开发工具LonBuilder,NodeBuilder和LVS技术,可以快速、方便地开发节点和联网。当有大量的短消息需要频繁通信应用时,是一个普及、低成本的总线系统。
3.通讯介质访问控制方式
由于网络上的设备共享传输线路,为了解决在同一时间几个设备同时争用传输介质,需要有某种介质访问控制方式,来协调各设备访问介质的顺序,实现设各之间数据的交换。LonWorks的通讯介质访问控制方式为带预测P----坚持CSMA(Carrier Sense Multiple Access,载波监听多路访问),它是一种独特的冲突避免算法,使得网络即便在过载的情况下,仍可以达到最大的通信量,而不至于发生因冲突过多致使网络吞吐量急剧下降。
当某一节点有信息要发送而试图占用通道时,首先在一个固定的周期Beta l检测通道是否处于网络空闲。为了支持优先级,还要增加优先级时间片,优先级越高的所加的时间片就越少。随后再根据网络积压参数BL产生一个随机等待时间片w捞理拾到w之间的随机数,W=BL*16。当延时结束时,网络仍空闲,节点以概率p=1/w,发送报文。此种方式在负载较轻时使介质访问延迟最小化,而在负载较重时使冲突最小化,但不能消除冲突。
应用Lodorks技术在智能小区中的典范有上海邮电二村的智能住宅小区和深圳市梅林三村住宅小区等。
智能小区系统可以通过LonWorks技术互联成一个整体,使智能小区管理中心能集中管理,分散控制。运用LonWorks技术可以很容易地实现智能化住宅的所有功能,网络结构可以采用自由拓扑结构,布线容易。对不同系统的功能要求,对网络结构无需作任何修改,只需对Lodorks节点编写相应的程序,将其直接连接到控制网络上,使得整个智能小区具有很强的可扩展性。早期可以使用一些基本的功能,以后根据需要不断地增强系统的功能。
智能小区LonWorks网络整体解决方案。家庭控制系统,给排水系统,停车场管理系统,电梯监测系统,小区公共安全防范系统,小区公共设施管理系统都可以连接到LonWorks总线上。智能小区对整个网络进行监视、控制,对各子系统信息进行采集。用户不但可以在LonWorks网络上传输控制命令,而且可以在LonWorks网络上传输大量的服务信息,使小区的信息服务功能成为小区智能化控制系统的主要功能。
5.结束语
LonWorks技术已经成为小区智能化系统的基本规范。LonWorks网络非常容易与其他网络实现互连,如Internet网络,可以实现远程操作和控制。LonWorks开放式、可互操作性、成熟和低成本的特点,使得众多的制造厂和用户纷纷在其控制网络方案中采用LonWorks技术。另外,对于最终用户来说,项目的初期投资大为减少,系统管理简单,增加新功能又十分简便。由此可以推断,LonWorks控制网络技术会越来越为人们重视和推广.
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