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LONWORKS技术在北京现代城自动抄表系统中的应用
LONWORKS技术在北京现代城自动抄表系统中的应用
一、LONWORKS技术简介：
LONWORKS（Local Operation Networks）总线技术是由美国Echelon公司1991年推出的一种新型的现场总线技术，采用了ISO/OSI模型的全部七层协议以及面向对象的设计方法，实现了以往任何其他现场总线协议无法比拟的优越性。其核心技术为LONTALK协议和神经元芯片（Neuron Chip）。
LONTALK协议为LONWORKS使用的开放式通讯协议，为所有LONWORKS设备的通用标准。通过LONTALK协议，可实现LONWORKS所有设备间的互连。LONTALK协议支持网络报文和网络变量两种方式。其中网络变量直接面向对象。所有LONWORKS网络上的设备可以通过各个网络变量实现连接和数据交换。网络变量间的数据交换可完全满足工业和智能楼宇等多种领域的实时性的要求。尤其在智能楼宇领域更是具有得天独厚的优势。其通讯速率可从300bps到1.5Mbps不等，直接通讯距离可达2.7Km（78kbps），支持双绞线、同轴电缆、光纤、红外和电力线等多种通讯介质。
神经元芯片（Neuron Chip）是LONWORKS技术的核心，也是现场设备LONTALK协议的载体。其内部有3个CPU，外部有11个I/O口。第一个CPU是媒体访问控制处理器，实现介质访问控制与处理；第二个是网络处理器，进行网络变量的寻址、处理、网络通讯等控制；第三个是应用处理器，执行用户程序。由此可见，神经元芯片既是通用处理器，又是通讯处理器。
此外，为推动LONWORKS技术的进一步发展，LONWORKS用户标准化组织制定了LONMARK规范，定义了许多LONMARK标准对象，实现了满足规范的各种LONWORKS产品的无缝连接，也极大地促进了LONWORKS技术的推广应用。
LONWORKS技术以其完善的协议、开放的结构和良好的互操作性被广泛地应用在楼宇自动化、家庭自动化、以及工业控制等领域。通常，LONWORKS系统采用双绞线传输，减少综合布线时电缆的数量，方便走线。目前，在楼宇自动化领域应用的系统有三表抄送系统、照明控制系统、消防控制、门禁、电梯控制、防盗报警以及车库管理等等。通常，系统由以下几部分组成：上位PC机（内插专用通讯网卡PCNSI、PCLTA等），前端信号采集模块以及传感或监视模块等。上位PC机基于WINDOWS操作系统平台的LNS技术，在VB、VC++或Delphi环境下完成图形化界面和主体功能设计，通过通讯网卡完成网络的安装、维护、监控等功能。前端信号采集模块通常直接使用神经元芯片的11个I/O口，外接传感器或其他监视模块。
二、北京现代城工程概况
北京现代城位于北京市朝阳区建国门外大街88号，是一座集办公、家用一体化的高档社区。
工程分两期。一期包括1、2、3、4、5、6栋高档住宅楼，二期包括A、B、C、D商业和住宅一体的4栋楼构成的SOHO城。建筑面积近20万平方米，居民超过2000户，每户含多块冷水表、多块热水表、煤气表、电表、以及热能表等，整个社区各种表数量超过2万。
三、北京现代城工程方案设计
从1999年开始，由北京康拓工业电脑公司承接了现代城小区自动抄表系统。公司详细分析了现场和用户的需求，进行了认真和详尽的方案设计。
系统连接示意图：
采集器端连接示意图：
其中，所有设备，包括前端数据采集器、分线盒、路由器、变压器以及现场电缆、8-6盒的施工完全按照相应的智能建筑相应的电气规范进行。主要设备-数据采集器安装于弱电井内，各线缆经线漕或铁管连接前端数据采集设备和各表。
四、系统设备配套方案
（1）系统硬件配套
数据采集器：
数据采集器作为前端各表数据采集的关键设备，从根本上说就是LONWORKS节点。主要包括应用CPU、神经元芯片、收发器、I/O口逻辑电路、电源及其他连接电缆等附件。应用CPU将前端各脉冲表或数字表的信息记录形成数据，通过串口或并口传递给神经元芯片，由神经元芯片完成数据的打包和拆包工作，神经元芯片再通过收发器电路将数据包通过LONWORKS总线与其他设备实现数据交换。
数据采集器示意图
分线盒
分线盒用于将现场各传感器信号通讯电缆与系统主电缆进行汇接、转换，是现场信号与数据采集器之间的中转过渡，在整个系统实施中起重要作用。
分线盒示意图
路由器
路由器用于划分子网和网络延伸。可根据现场需要配置成为中继器、桥接器、路由器等。
路由器示意图
（2）系统软件
系统软件主要包括网络管理软件和用户数据库软件。
网络管理软件
网络管理软件基于Echelon公司LNS技术，可实现网络节点的安装、检测以及监控。网络安装可通过Service Pin按钮或手动方式设定设备网络地址，并可完成必要的网络变量互连。网络检测可提供当前设备的各种网络配置状态的检测。网络监控可实现网络变量及网络报文的查看和编辑等。
用户数据库软件
用户数据库软件提供友好、简便和开放的用户界面，实现住户和整个小区人事信息的录入、编辑、删除、浏览等功能，各种收费参数的设定，报表生成，信息和当前实时数据查询等功能。
北京现代城自动抄表系统自1999年投入使用到现在，系统一直准确、可靠运行，得到用户和同行业的赞誉。从技术和工程应用两方面验证了LONWORKS在智能楼宇领域的优越性。但是，采用LONWORKS技术本身的开放性有待进一步加强，另外LONWORKS技术主要设备--神经元芯片和收发器价格方面还需要进一步降低，两者是影响LONWORKS技术在中国进一步推广的重要因素。