基于LonWorks现场总线技术的园区建筑智能化系统

吴凤泉，张 恕，苏 敏

(承德石油高等专科学校信息中心，河北 承德 067000)

建筑智能化是利用建筑4C技术，对楼宇各个自控子系统进行数据采集，来完成整个建筑物全部信息的集中监控。目前，智能楼宇广泛采用LonWorks现场总线技术。LonTalk协议支持ISO/OSI全部七层协议，采用可预测P的CSMA方式，在网络负载很重的情况下，不会导致网络瘫痪。它适用于少量监控信息的传输。

楼宇自动化是一个开放的网络通信系统，是对智能建筑内所有动力、楼宇设备进行自动监测和控制。它主要包括中央操作站OWS、网络控制器NCU和直接数字控制器 DDC。OWS的主要功能是借助NCU实现与DDC的连接，从而完成现场设备的监视和控制。NCU的功能是通过以太网，将OWS与DDC连接在一起，通过Ethernet/IP协议实现信息传递。DDC的功能是将现场的检测元件和执行元件连接起来，实现集中管理、分散控制工作。

园区智能化系统的功能较复杂，各个建筑里机电设备较分散很难进行设备的集中控制和信息的统一管理，因此要合理地构建所用的控制网络。

1 本系统具备的功能

某基地园区占地面积3×105m2，总建筑面积近7×104m2，有四个区分别为生活区、会议区、设备区和教研区。本系统实现功能如下:

1)热水锅炉系统。主要对热水温度、锅炉、热水水泵、油泵之运行状态、故障检测与显示、油箱油位、油温等进行监控。

2)供配电系统。系统主要功能是保证建筑物安全可靠的供电，可以对智能建筑物的供电状况进行实时监视和控制，包括对各级电力开关的状态、配电柜高压和低压侧状态、主要回路的电压电流及功率因数、变压器及电缆的温度、发电机运行状态的监测与控制，对故障进行报警等。

3)冷水机组系统。系统是一套独立的控制系统，可以通过相关接口读数据。

4)智能照明系统。系统主要是对各楼层的配电盘、办公门厅、走廊、庭院或停车场等处的照明、广告霓虹灯等设备自动进行启停控制，并自动实现对照明回路的分组控制、对用电过大时的自动切断，以及对厅堂和办公室等地的无人熄灯控制等。

5)空调及通风系统。主要对大楼环境温湿度、各设备的状态、室内外各测点的温湿度、送风压力、流量、阀门开度和运行时间、风机的位置、状态等进行监测。

6)给排水系统。主要对各给水泵、排水泵、污水泵及饮用水泵的运行状态进行监测，对各种水箱及污水池的水位进行实时监控，并通过对给水系统压力、流量的监测以及根据这些相关数据，启停相应的水泵，以保证给排水系统的正常运行。

2 本系统的结构

园区建筑有4个区，不同区之间的现场设备数量多且分散，因此采用总线型拓扑结构。

每个区内的设备监控系统设置一条BUS，通过以太网将各个区的信息连传送到中央管理站，系统管理软件是HONEYWELL公司的智建管理组件EBI系统，可以接收现场系统和设备运行参数，可以进行简单的功能设置。LonWorks技术可将中央监控室中系统的部分功能下放到现场设备，实现系统的分散控制［1］。

如图1所示，总线和每个区的i.LON网络路由器进行通信。i.LON将所接收到的现场信息上传到中央控制站。系统配备了现场EXCEL500 DDC控制器，能实现复杂的控制功能。即使中央监控站出现故障不工作，DDC控制器也可实现现场控制的独立和实时运行。

变配电系统、冷水机组系统和智能照明系统通过智能接口接入系统进行集中监控。

3 子系统分析与接口构建

3.1 变配电系统

如图2所示，系统物理层采用RS485，通过RS485/RS232转换卡转换后由串口扩展卡接入EBI工作站。现场的发电机等自带接口，智能表采集数据后送入配电系统。智能表采用Modbus协议，可以和软件 EBI相互兼容［2］。

3.2 智能照明系统

软件为西门子EIB系统，利用RS232口与主机进行连接。通过EIB可视化软件，可以实现可视化的图形界面和系统控制回路之间的数据传送。

BA主机有OPC Server软件，EBI软件自带OPC Client插件(见图3)。BMS系统通过OPC接口实现对照明系统的监控［3］。

3.3 冷水机组系统

空调厂家可以独自构建冷冻站系统，BA系统通过OPEN-LINK方式和系统进行连接。

控制器Q9200可以为设备提供硬件接口，将第三方非标准协议转换成通用CBUS变量，作为CBUS总线上的数据。所采用的软件为ZM5002。

4 结论

以基地园林为项目构建施工对象，在详细地分析了该系统的实际特点之后，采用最新的LonWorks技术来构建相关的系统，并开发了上下层间相关的接口，实现了信息的集中监控和有效管理。该系统符合相关的技术要求，系统也便于日后进一步地升级。

［1］刘刚，李兵.基于LonWorks现场总线技术的校园建筑智能化系统［J］.哈尔滨工业大学学报，2008，40(1):106－108.

［2］朱世欣.LonWorks技术在楼宇自动化系统中的应用［J］.电气传动自动化，2005，27(2):53－56.

［3］何丽莉.LonWorks技术的楼宇自动化系统中的应用研究［J］.河北能源职业技术学院学报，2012，12(1);44－46.