LonWrok技術(shù)在智能家居自動抄表系統(tǒng)中存在的問題及改進(jìn)

葉心敏

(西安鼎天科技實(shí)業(yè)(集團(tuán))有限公司  710065  西安)

    現(xiàn)代智能建筑，挺拔的辦公樓，現(xiàn)代化的影劇院，氣派非凡的各種會館……，讓您享受到前所未有的便利。這些龐大的建筑杰作也可以說是一個巨型的機(jī)器，其如何來滿足這如此復(fù)雜而又豐富多彩的生活和工作要求，很顯然它與人一樣也需要一個敏銳、機(jī)智和聰明的頭腦，這里我們要談的LONWORK技術(shù)就是其中之一。

1、LonWrok分散性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢

    LONWORK是十分散性網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。所謂分散式網(wǎng)絡(luò)就是即使每一個操作對象都是獨(dú)立的單元，系統(tǒng)也將它們一視同仁。在LonWrok中，每個控制單元都是一個獨(dú)立的單元，叫網(wǎng)絡(luò)控制單元(以下簡稱 NCU)。這些控制單元除了像通常的計(jì)算機(jī)一樣能實(shí)現(xiàn)單元與主機(jī)之間的通訊交流外，還能實(shí)現(xiàn)單元之間的通訊交流。它的每個單元都包含了通訊(負(fù)責(zé)與其它單元的聯(lián)絡(luò))、節(jié)點(diǎn)處理(負(fù)責(zé)處理本地的設(shè)備)和獨(dú)立的存儲元件和時鐘部件；這些部件結(jié)合起來自成體系，可以說具有一臺微型計(jì)算機(jī)所必備的基本特性，所以有很大的靈活性。

    它的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：

    ①即插即用；

    ②開放性；

    ③可靠性；

    ④靈活性；

    ⑤可互操作性；

    ⑥性能價格比。

2、智能建筑中綜合布線的基本要求與LONWROK技術(shù)的引入

    隨著PC機(jī)的逐漸普及，上網(wǎng)已是一件很平常的事，電子郵件早已為普通人家所用，而一座大樓里的裝置和設(shè)備也越來越多，越來越復(fù)雜。簡單地列舉一下就有：電訊、保安、消防、動力、中央空調(diào)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等等，可以想象有多少的管道、插座、線纜、連接器、適配器及儀表等。所以綜合布線系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，它采用如下的設(shè)計(jì)思路：①從全局的觀點(diǎn)來考慮統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一材料、統(tǒng)一施工；②把材料，部件統(tǒng)一起來；③靈活性強(qiáng)，一個插座可以滿足不同的需求，一根電纜可以滿足不同的控制要求；④容易擴(kuò)充。為此，綜合布線必須具備特性：

    ①開放性——這就如同人的性格一樣，外向型的人易于與人交往，材料也一樣，越能滿足不同功能、不同設(shè)備的需要，它就越能滿足復(fù)雜系統(tǒng)的需要。

    ②靈活性——在綜合布線里面，所有的信息渠道都應(yīng)該是通用的，這樣才能保證系統(tǒng)可以靈活地重新組織，以滿足未來的安裝及升級需要。

    ③即插即用——在綜合布線中，我們能很容易地將現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)計(jì)好，但對未來的設(shè)備，必須要保證能相當(dāng)容易地將其接入系統(tǒng)。如需加一臺電腦，網(wǎng)絡(luò)插口能方便地接人系統(tǒng)嗎?

    以上3個要求其實(shí)就是要我們找到一種系統(tǒng)，它能把一堆來源各異、功能不同、分散在各處的設(shè)備有機(jī)地聯(lián)成一個整體，并且能方便地增減其中的設(shè)備，也就是說是個能處理分散的靈活的系統(tǒng)。這種要求推動了LONWORK的發(fā)展和成熟。

3、LONWROK技術(shù)在樓宇遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用

    由于功能強(qiáng)大，LONWROK系統(tǒng)可以集多表集抄、防盜報警、水電控制、緊急求助、煤氣泄漏報警、火災(zāi)報警和供電遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)等功能，并提供遠(yuǎn)程通訊服務(wù)。智能控制單元通過現(xiàn)場總線與監(jiān)控中心相連，可以準(zhǔn)確地獲得有關(guān)數(shù)據(jù)并傳送給管理中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

    實(shí)時監(jiān)控智能控制器安裝于現(xiàn)場，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，就地監(jiān)控執(zhí)行器，這將大大減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝維護(hù)成本。同時重要信息即時傳送至中心主機(jī)進(jìn)行監(jiān)視和控制，還可與網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，即使監(jiān)控計(jì)算機(jī)停止工作，整個網(wǎng)絡(luò)仍然能正常運(yùn)行，相當(dāng)于樓宇自動化控制的數(shù)字控制器(DDC)，但成本要低于傳統(tǒng)的自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

    3.1三表遠(yuǎn)傳系統(tǒng)

    隨著人們生活水平的不斷提高，對居住的環(huán)境也有了越來越多的要求，除了舒適便利外，人們對個人的私秘安全性有了更高的要求，傳統(tǒng)的上門手抄表并收費(fèi)或工資里扣發(fā)已逐漸不能適合人們的需求。而后來出現(xiàn)IC卡系統(tǒng)的不足在于，第一用戶交費(fèi)不夠方便；第二IC卡容易失密，從而給公用事業(yè)單位造成經(jīng)濟(jì)損失；第三以人為本的觀念不到位，比如說當(dāng)用戶正在使用水、電、氣時，由于忙卡沒有足夠數(shù)額而斷氣、斷電、斷水，這將給用戶日常生活帶來不必要的麻煩。

    基于LONWKOK技術(shù)的三表遠(yuǎn)傳技術(shù)就可以滿足用戶的需要，該系統(tǒng)的引入既能方便用戶對居所安全和私秘的要求，又能配合物業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)和銀行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及時扣繳用戶水、電、氣費(fèi)，網(wǎng)絡(luò)通訊費(fèi)用，杜絕了個別用戶惡性拖欠費(fèi)用的事件發(fā)生，保證了物業(yè)管理部門業(yè)務(wù)工作的規(guī)范化、制度化、科學(xué)化管理。

    3.2三表遠(yuǎn)傳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

    LonWorks總線

    從圖l可以看出，適用LONWORK穩(wěn)定性與可靠性，LonWorks技術(shù)支持總線式、星形、自由拓?fù)涞榷喾N網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且LonWorks技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的長度可達(dá)2700米(不加中繼器)。每個子網(wǎng)可以有64個節(jié)點(diǎn)。對于智能小區(qū)和高層住宅樓尤其適用。每一個節(jié)點(diǎn)由一個神經(jīng)元組成，而一個神經(jīng)元芯片內(nèi)包括有3個 CPU，可以處理復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用程序。與傳統(tǒng)的485總線相比，485只提供通訊接口芯片，傳統(tǒng)的485總線技術(shù)，不同廠家的產(chǎn)品很難在一個網(wǎng)絡(luò)上工作。 LonWroks技術(shù)具有很好的開放性，采用LonWorks技術(shù)，不同廠家的產(chǎn)品可在同一網(wǎng)絡(luò)上協(xié)調(diào)工作。

    3.3三表遠(yuǎn)傳系統(tǒng)在國內(nèi)使用的現(xiàn)狀

    在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)與施工中，我國目前智能建筑基于 LONWROK技術(shù)的自動抄表系統(tǒng)，往往會因?yàn)楦鞣N原因造成抄表系統(tǒng)不能按原設(shè)計(jì)方案完成施工，原設(shè)計(jì)三表或四表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)到完工時改為兩表甚至一表抄表系。用電量自動抄表系統(tǒng)往往能按設(shè)計(jì)要求施工并能正常投人使用，而水、氣計(jì)量抄表系統(tǒng)往往不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，究其原因并不是LONWROK技術(shù)上的問題，只要在設(shè)計(jì)方案、遠(yuǎn)程計(jì)量表型上把好技術(shù)關(guān)，自動抄表系統(tǒng)還是能正常發(fā)揮它的功能。雖然智能建筑在我國發(fā)展的時間并不長，但從設(shè)計(jì)到施工的各個環(huán)節(jié)由于LONWROK技術(shù)操作簡單易行、性價比好，己被廠家、設(shè)計(jì)單位與施工單位所接受，并成為建設(shè)部在智能建筑方面的推薦技術(shù)，目前國內(nèi)能生產(chǎn)基于LONWROK技術(shù)的終端產(chǎn)品已經(jīng)很多，大  部分質(zhì)量過關(guān)，其中有些產(chǎn)品還在國際市場有很強(qiáng)的競爭力。

4、自動抄表系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)建議

    4.1行政條塊分割造成系統(tǒng)的不完善

    造成自動抄表系統(tǒng)不完善的原因主要還是一個體制問題。以某市為例，天然氣公司負(fù)責(zé)全市天然氣供氣工程的設(shè)計(jì)與施工，并指定使用某些廠家的產(chǎn)品，從安全使用天然氣的角度出發(fā)也有一定的合理性，問題是在設(shè)計(jì)時與智能建筑承包商要很好的溝通，服從智能建筑整體抄表系統(tǒng)對天然氣表性能的要求，不能強(qiáng)調(diào)只能用IC卡表或手抄表的型號規(guī)格，使得自動抄表系統(tǒng)不能完整體現(xiàn)它的優(yōu)勢，物業(yè)管理收費(fèi)系統(tǒng)因此也不能完善。

    實(shí)際上互相溝通一下，選用大家都能認(rèn)可的天然氣表也不是很難的一件事。目前市面上已經(jīng)有IC卡與數(shù)字信號功能同時兼顧的智能天然氣表，何況在自  動抄表系統(tǒng)中數(shù)字電表與氣表很少出現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)的問題，在天然氣公司指定廠家與產(chǎn)品型號的前提下，安全問題也能得到保證。

    4.2房地產(chǎn)、物業(yè)管理部門缺乏專業(yè)人員

    目前房地產(chǎn)公司、物業(yè)管理部門有關(guān)智能建筑方面的專業(yè)人員比較缺乏，造成對遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的技術(shù)認(rèn)識不足，以某房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目為例，在基于LON—  WROK技術(shù)的自動抄表系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集器在斷電情況下可以有斷點(diǎn)保護(hù)功能，將這一瞬間的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，對于電表計(jì)量來說因?yàn)榕c供電、斷電時間一致，不會有什么問題，而用戶對水、氣的使用則不完全受斷電的影響，這就需要引入備用電源保證數(shù)據(jù)采集模塊在斷電的情況下能不間斷完成計(jì)量工作。而房地產(chǎn)開發(fā)商由于認(rèn)識不足，在斷電的時候不及時啟動大樓備用電源，又不愿在自動抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中配備專用不問斷電源，造成水、氣計(jì)量誤差率達(dá)40％。

    物業(yè)管理部門擔(dān)負(fù)著日常管理和維護(hù)整個小區(qū)的物業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)、水電氣暖、安全防范、消防等自動控制系統(tǒng)，所以要配備一定數(shù)量經(jīng)培訓(xùn)的專業(yè)人員。由于自動抄表收費(fèi)系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)為平臺的軟件，在排除軟件編程自身錯誤的因素；系統(tǒng)操作人員的水平不高或誤操作也能引起計(jì)量的不準(zhǔn)確。某一物業(yè)管理公司出于專業(yè)人員變動頻繁，新來的人員又沒有太深的專業(yè)知識，誤將系統(tǒng)數(shù)據(jù)刪除，并格式化了計(jì)算機(jī)硬盤，使自動化收費(fèi)系統(tǒng)不能正常使用。

    4.3質(zhì)量監(jiān)督部門檢驗(yàn)手段相對落后

    由于智能建筑在我國發(fā)展起來的時間不長，有很多的新產(chǎn)品在質(zhì)量監(jiān)督部門得不到有效的檢驗(yàn)，原因是檢驗(yàn)設(shè)備和手段相對落后，不能發(fā)揮監(jiān)督部門應(yīng)有的職能。

    自動抄表系統(tǒng)的終端設(shè)備由于涉及到計(jì)量問題，所以一直是質(zhì)量監(jiān)督部門計(jì)量站檢查的重點(diǎn)，目前數(shù)字、脈沖電表的檢驗(yàn)設(shè)備還能正常發(fā)揮作用，而智能水表的檢測手段則顯得非常落后，大部分地方計(jì)量檢驗(yàn)站還只能停留在機(jī)械表檢驗(yàn)水平，所以有時智能水表由于沒有得到地方計(jì)量部門的認(rèn)可，而只能使用普通水表。原先設(shè)計(jì)方案中的三表只能改為兩表甚至一表。

    4.4改進(jìn)措施及建議

    針對以上能引起抄表系統(tǒng)不完善的因素，我們在這里提出下列幾點(diǎn)建議：

    (1)天然氣公司除實(shí)行監(jiān)督職能外，還要樹立以人為本的觀念，多從用戶角度出發(fā)來考慮問題。

    (2)鼓勵房地產(chǎn)、物業(yè)管理公司找有能力的專業(yè)公司實(shí)施外包服務(wù)的業(yè)務(wù)。因?yàn)閷�業(yè)公司有一批掌握智能建筑技術(shù)的人員，服務(wù)質(zhì)量相對可靠。國家對這些專業(yè)公司給予一定的優(yōu)惠政策，應(yīng)按高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對待。

    (3)加強(qiáng)政府質(zhì)量監(jiān)督部門的監(jiān)督檢驗(yàn)手段，及時更新、引進(jìn)與國內(nèi)外高新技術(shù)同步的檢測設(shè)備，鼓勵建設(shè)單位使用智能建筑高新產(chǎn)品，以利于國家發(fā)展智能高科技產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)。

5、LONWROK技術(shù)今后發(fā)展的空間

    5.1 LONWROK技術(shù)發(fā)展的趨勢

    所謂嵌入式技術(shù)，通俗一點(diǎn)的定義就是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)綜合起來與傳統(tǒng)制造業(yè)相結(jié)合的技術(shù)，是針對某一個傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品或行業(yè)，開發(fā)出適合該機(jī)電產(chǎn)品或行業(yè)的智能化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品故障診斷、自動報警、本地監(jiān)控或遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化信息化和現(xiàn)代化，并與國際技術(shù)接軌。

    5.2 LONWROK技術(shù)與嵌入技術(shù)的關(guān)系

    LonWorks技術(shù)的特點(diǎn)：LonWorks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，它包括一個固化的高級通信協(xié)議(LonTalk)，三個微處理器，一個多任務(wù)操作系統(tǒng)和靈活的輸入／輸出方式。LonTalk協(xié)議提供了OSl參考模型所定義的全部七層協(xié)議，其中1—6層協(xié)議固化在神經(jīng)元芯片中，只有第七層應(yīng)用層是根據(jù)應(yīng)用對象自行定義，大大節(jié)約了開發(fā)時間和成本投入。

    LonWorks技術(shù)符合IEEE--1437和EIA一709標(biāo)準(zhǔn)。它的技術(shù)核心為神經(jīng)元芯片、收發(fā)器和 LonTalk通訊協(xié)議。神經(jīng)元芯片為超大規(guī)模集成電路，其內(nèi)部有三個CPU，分別控制通訊和應(yīng)用程序的執(zhí)行。神經(jīng)元芯片可以直接或通過收發(fā)器連成控制網(wǎng)絡(luò)。收發(fā)器有不同的類型，以支持不同的通訊介質(zhì)，如雙絞線、電力線、無線電、同軸電纜、紅外線等。完善的 LonTalk通訊協(xié)議保證了通訊的可靠性及實(shí)時性。這種網(wǎng)絡(luò)為對等式的通訊網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點(diǎn)地位均等，無主節(jié)點(diǎn)，實(shí)時性好，可靠性高，為樓宇自動化、智能家居等應(yīng)用提供了控制網(wǎng)絡(luò)。

    從上述對LonWorks技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，可以得出LonWorks技術(shù)實(shí)際也是一種嵌入式技術(shù)。

    其中神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)有自己的三個CPU處理器和固化了的控制程序，在某種意義上來看，可以說它是一種綜合布線智能控制微型計(jì)算機(jī)。

    5.3今后展望

    據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部統(tǒng)計(jì)2003年軟件產(chǎn)值實(shí)現(xiàn)1200億，其中嵌入式軟件占總產(chǎn)值的50％，并且有逐年遞增的趨勢。

    全世界今天嵌入式系統(tǒng)帶來的工業(yè)年產(chǎn)值己超過了l萬億美元。在美國、日本等發(fā)達(dá)國家，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到傳統(tǒng)工業(yè)與建筑等各個方面，從智能化電機(jī)、智能化水泵，到智能化汽車，智能建筑，嵌入式系統(tǒng)已成為現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的一個重要部分。

參考文獻(xiàn)：

[1]《中國智能建筑未來十年展望》南京工業(yè)大學(xué)建筑智能化研究所陸偉良教授

[2]((LONWROK在智能家庭中的應(yīng)用)Echelon亞太區(qū)技術(shù)經(jīng)理戴戀

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)