LNS技术在智能建筑小区中的应用

　摘要 文章首先介绍了目前智能建筑小区实现的功能及存在的问题;随后简单阐述了Echelon公司最新开发出来的L0N总线开发工具----LNS技术;最后详细介绍了LNS技术应用于智能小区建筑过程时的硬件和软件方面的技术细节。
　　
　　关键词 智能建筑小区 LNS技术 LonWorks 网络
　　
　　1 智能小区的发展及现状
　　1.1智能小区的概念
　　　　智能建筑是计算机、通讯、建筑艺术以及图象信息等多种技术集成后经先进设计和严格施工而得到的具有安全、高级、舒适、健康、温馨等特征的建筑。 把智能建筑技术扩展到一个区域的几座智能建筑进行综合管理,再分层次地连接起来进行统一管理,这样的区域被称为智能小区。智能小区是继智能建筑之后的又一个热点趋势,它涵盖智能自动化、信息化、生态化等多方面的内容。
　　
　　1.2 智能小区的功能及现状
　　　　当前智能住宅小区应用系统的基本功能配置主要包括以下几个方面:1(1)信息通讯系统。提供用户话音通信、视频广播、宽带信息服务;(2)安全防范系统。提供小区周界报警系统、居民室内报警及其它各种报警系统;(3)建筑设备监控系统。主要是给排水监控系统及电梯、照明等设备的监控;(4)物业管理系统。实现三表的远程抄表、收费及其他一些小区物业的管理。 但是,目前智能小区建设中还存在诸如所用产品先进性不强或成本较高等问题,导致小区管理系统的稳定性和先进性不高。也有一些智能小区控制系统按功能划分,各子系统之间垂直分割,不能共享信息,设备重复投资。
　　
　　　　使用Ionworks网络技术,上述问题可以得到很好的解决。单总线的结构,方便了现场布线,同时L0N的智能模块具有成本低、兼容性好的特点,针对智能小区工程建设分期进行的情况,非常利于系统增容的可扩充性。而LNS技术的采用,更使智能小区具有许多新的优越性。
　　
　　2 LNS(Lonworks network service)技术
　　　　LNS是Echelon公司最新开发出来的LON 总线的开发工具,它提供用户一个强大的客户/服务器网络构架,是未来L0N总线的可互操作性基础。使用LNS提供的网络服务,可保证从不同网络服务器上提供的网络管理工具可以一起执行网络安装、维护、监测,而众多的客户则可以同时申请这些服务器所提供的网络功能。
　　
　　　　LNS提供压缩的、面向对象的编程模式,大大减少了用户开发时间和对系统的要求。它将网络变成一个层次化的对象,通过对象的属性、事件和方法对网络进行访问。而且访问数据不受限制,允许用户同时使用多台人机接口(HMI)、SCADA站、数据站,同时访问网络上的数据。
　　
　　　　LNS构架主要包括四个主要的组件:网络服务服务器(NSS)、网络服务器连接口(NSI)、LCA对象服务器和(LCA)数据服务器,如图1所示。
　　
　　　　LNS构架和主机是无关的,它支持任何平台的用户,这些平台可以是嵌入式的微处理器,也可以是Windows PC机、UNIX工作站。主机是通过LNS的API(Application Progmmm Iterface)来操作LNS的。LNS主机API是一个代码层,对不同的开发平台提供各种不同的编程工具,从而大大简化了系统集成。
　　
　　3 LNS技术在智能小区中的应用
　　　　LNS构架的智能小区系统可实现多种功能,如远程抄表、安防技术、联动控制、家电控制等,现就室内报警系统和远程抄表对其控制进行较详细的说明。 在小区室内设有燃气泄露报警、门磁、红外、玻璃破碎、漏水检测等传感装置、紧急求助按钮和三表的智能抄表装置,负责各路报警的检测及三表的读数和计费。其详细构架如下:
　　
　　3.1下位机硬件结构及软件实现
　　　　下位机硬件主要包括智能节点、路由器、时钟模块和硬件接口卡。
　　
　　　　系统的现场信号主要有三表读数、各报警传感器和执行器的状态等。由于神经元芯片有11个I/0口和2K的RAM,所以只需再加少量调理电路便可直接与现场的各I/0量相连,再加上一个收发器即可构成一个现场智能节点。最后所有的节点都挂接在L0N 总线上,网络拓扑可为总线型、星型或自由拓扑型。
　　
　　　　由于智能小区建筑的分散性和各栋楼施工要求可能不同,使用路由器将大大突破传统总线的局限不受通信距离、通信介质和通信速率的限制。使得在一个小区内可兼顾技术与经济的不同要求,采用不同的通信介质,在不同的段内兼容不同的通信速率。
　　
　　　　硬件接口卡主要完成主机与神经元芯片间的数据转换。可以采用NSI或NSS-10作为和主机的接口,由于NSS-10模块的资源有限,所以在系统中采用PCLTA-10。
　　
　　　　节点间通讯的软件实现
　　
　　　　节点建成后,先要进行网络安装设定节点逻辑地址,然后将节点间的网络变量和显示报文连接起来,以实现节点间的通讯,并和上位机交换数据。下面分别是节点安装和网络变量捆绑程序中的一段:
　　
　　void Service Pir1Event Handler(service code serviceCode,NsSizet srvice ParameterLen);Event tag spEventTag;Srsts SetupService Pir1Events(void){SrSts sts;sts=NsA1 10V Everl仁Tag(&spEventrag);i f(sts==SRSTS-GOOD)sts=NsRegi ster Ever1Not i ficat ion Harld1er(spEventIag,Service Pin EventHandler,FALSE);Retlire(sts);}Void ConnectPair的。deHa口dle h11bHandle,NvMt工rldexh11bIndex,Nodehandle targetHarld1e,NvMt IndexTarget工丑dex)的sAddC0口rlect ion add COIlnParms;NS Result AddConnection AddConnResult;meInset(&addConr1Parms,0,s i zeof(addC0口nParms));add ConnParms.hub.r10deHandle=h11bHandle;addCor1nParrns.hub.r1VM℃Index=hub工rldex;addConnPartI1S.n11IIlIarget s=1;addConnParms,target(O).nodeHandle=targetHarldle;addConnParry1s.target(O).nvMt工r1dex=target Index;NsInvokeservice的S-ADD CONNECTION,&addCorlr1Parrr1s,s i zeof 也ddConnParms),&addConnResult,s i zeof 也dd-Cor1rlResult));}
　　
　　3.2上位机监控与管理
　　　　基于智能小区控制对大量的控制设备和过程监控装置之间通讯的需要,上位机一般采用具有“监控和数据采集",功能的组态软件,如FIX、INTOUCH、组态王(King View)等,以便能以高可靠性对众多的控制器和其他现场部件进行控制和监视,并能随时对各种事件作出反应,且不丢失任何重要数据和信息。
　　
　　　　在系统的上位机可以选用组态王来监控和采集数据。
　　
　　　　选用的组态王有着易于使用的图形界面,方便智能小区管理员的操作。组态王的网络功能使小区监控现场与各个部门建立起联系,在任何需要的时候把现场的信息实时地传送到控制室,保证信息的畅通。
　　
　　　　组态王能连接PLC、智能仪表、板卡、远程数据采集装置(RTU)等数百种外部设备,而其软件系统与最终用户使用的具体的PLC或现场设备无关,对于不同的硬件设施,只需为组态王配置相应的通讯驱动程序,即可实现通讯。
　　
　　　　组态王同时保留了DDE(动态数据交换)通讯方式。组态王可以通过DDE和其他的应用程序如Excel、VB等交换数据,组成完备的上位机管理系统,还可以和数据库程序、人工智能程序、专家系统等进行通讯。
　　
　　　　在智能小区的控制中,可以选用LNS DDE ServeE和L0N 总线进行通讯。
　　
　　　　上位机可以采用多种技术和L0N总线进行通讯,Unmanager DDE、LNS DDE和LNS API,已自主完成了多种驱动软件的开发。实现了与FIX、INTOUCH、组态王等多种工业组态软件与L0N网络的连接,方便了用户界面的迅速开发。同时也支持Delphi、VB、VC、EXCEL等多种语言的开发。
　　
　　　　选用的LNS DDE Server能完成ImWorks智能模块和Windows应用程序间的数据交换,使得Windows应用程序可作为一个DDE客户程序来监控Lonworks网络。在智能小区的控制中,下位机设备是由基于LonWorks网络的智能模块构成,因此在上位机组态王可以通过LNS DDE Server与下位机智能节点和其他Windows应用程序进行通讯。其具体配置步骤如下:
　　
　　　　先在组态王的设备库中选择DDE,双击“新建”后进入“设备配置向导"的提示。第一步选择“DDE";第二步“给安装的DDE设备指定连接对象名",输入连接设备的逻辑名;第三步,“服务程序名,,指与“组态王”交换数据的程序名,一般是I/0服务程序,或者是Windows应用程序;“话题名”则是指本程序和服务程序进行DDE连接的话题名(Topic),“数据交换方式,,一般选择“标准的Windows数据交换”;最后,单击“完成”即可。组态王将自动完成驱动程序的启动和通讯,不再需要用户人工进行。
　　
　　　　在数据字典中定义监控的I/0变量时,在变量属性的“连接设备,,项中选择使用上面定义的连接设备逻辑名,在“项目名”中输入DDE会话的项目名即可。
　　
　　　　这样,定义好的变量就可以自动启动LNSDDE与下位机的智能节点进行通讯。
　　
　　　　上位机还可以利用VB开发服务程序,完成数据采集、报表打印、多媒体声光报警等功能。在VB可视化编程工具中,DDE连接是通过控件的属性和方法来实现的。对于作为客户的文本框、标签或图片框,要设置属性LinkTopic、LinkItem、LinkMode。若组态王作为客户向VB请求数据,需要在定义变量时说明服务器程序的三个标识名,即:应用程序名设为VB可执行程序的名字，把话题名设为VB中窗体的LinkTopic属性值，项目名设为VB控件的名字。
　　
　　3.3 网络功能
　　　　小区采用客户/服务器的结构，数据库管理机作为网络服务器，管理网络数据库。还可以连接多台网络客房机，通过网络服务器上的共享网络数据库进行网络安装和维护。甚至在服务器互连internet的情况下，可通过Internet对网络进行管理和维护。
　　
　　　　上位机的组态软件组态王可运行在基于EtherNET网络结构和TCP/IP网络协议的网上，使用户能够实现上、下机位以及更高层次的厂级连网。
　　
　　3.4 数据库管理
　　　　数据库管理应用软件运行于数据库管理机，主要实现功能为：LonWorks网络节点的状态监控和历史查询；住户及整个小区三表使用情况的实时查询和历史查询；小区管理中的其他功能等。
　　
　　4 总结
　　　　LNS的平台无关性，使基于LNS的应用程序可以容易地在各种操作平台上移植；LNS的压缩式面向对象编程更大大简化了系统的设计过程；LNS多客户多服务器技术，使得其构架的智能小区系统集成简单、访问数据不受限制且极大地节省了开发时间和费用，具有很大的优越性。而LNS与OPC技术的结合将使LON技术进一步推广应用到智能小区中。
　　
　　西安交通大学电气学院工业企业教研室 孙素梅 茹锋 薛钧义