智能建筑是建筑艺术和现代信息与控制技术相结合的产物，可以给人们提供更安全、舒适的环境，可以更加有效地利用资源，特别是信息资源。同时智能建筑本身是一个综合性的科技产业，其发展涉及到电力、电子、仪表、计算机和通信、机械、建材等多种行业，已经成为一个国家综合科技和经济实力的象征，而且是信息时代基本的信息集散地，正日益成为新世纪的开发热点。
智能建筑的智能主要体现在楼宇自动控制系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)以及通信自动化系统(CAS)。其中楼宇自动控制系统也称为建筑设备自动化系统，用来对智能建筑中的暖通空调、给排水、供配电、照明系统、电梯系统、物业系统、安全系统、消防系统等大量机电设备进行有条不紊的综合协调，科学地运行管理及维护保养工作，它是整个智能建筑物可靠运行的基础，也是本文论述的重点。办公自动化系统是为具体的办公业务服务的人机交互信息系统，通信自动化系统用来保证大厦内外的各种通信联系畅通无阻，并提供网络支持。实际上理想的智能建筑是三者的有机结合，希望能够通过一个物理布线网络为三者提供所有的支持，这也是我们采用LonWorks作为基本总线网络的原因。
1 LonWorks技术简介
LonWorks是美国Echelon公司1992年推出的一种局部控制网络，最初主要应用于楼宇自动化方面，之后是很快就被推广到工业现场、医院等各种控制现场。它包括设计、调度以及支持智能分布控制系统的所有要素，提供了各种工具，可以解决在控制网络的设计、构成、安装和维护过程中出现的大量问题。LonWorks技术为设计和实现可互操作的控制网络提供了一套完整、开放、成品化的解决途径。
LonWorks网络本质上属于一种现场总线产品，但是与普通现场总线技术相比较，它又有突出的优势，主要表现在四个方面：(1)多种可用的通信媒介。在同一个网络中可以同时使用双绞线、同轴电缆、光纤、电力线、红外线、无线电波等各种通信媒介；(2)专用的神经元芯片(Neuron)；(3)自由的网络拓扑结构。LonWorks可通过各种收发器提供各种典型的拓扑结构，如总线型、星型、环形、混合型等；(4)功能强大的LonTalk协议实现了OSI网络模型的所有七层的功能，使用户的开发变得更简单，同时LonTalk协议固化在神经元(Neuron)芯片中，从而使每个节点的应用变得很简单。
在楼宇自动化系统中，可以使用电力线作为传输媒介，采用电力线通信，使整个建筑物的布线更简单方便。但是使用电力线作为传输媒介存在致命缺陷，主要体现在峰刺信号干扰和信号衰减上。当建筑物较大，信号传输距离较长时，特别是所需要传输的信号需要经过变压器时，将造成信号丢失从而使自动控制系统不能正常操作。因此笔者建议在可能的情况下尽量采用单独布线或使用无线方式，实在需要使用电力线进行通信的情况下，一定要先使用电力线通信分析仪(PLCA)来分析使用电力线进行通信的可靠性，并在经过变压器时采用适当的隔离措施。
LonWorks网络组网方便，可以方便增加和减少智能节点，所以很容易对网络结构进行更改，便于对智能建筑的楼宇自动控制系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)以及通信自动化系统(CAS)进行集成和扩充。
2 基于LonWorks的楼宇自动控制系统方案
楼宇自动控制系统可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全子系统两大类。前者包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯监控调度等，后者包括消防、安全防范等子系统。其基本组成结构如图1所示：
楼宇自动控制系统要实现的基本功能主要包括：
(1)自动检测环境状况和各种设备的运行参数，分析各种参数的变化趋势并据此调节各种设备的工作状态，从而使各种设备处于最佳的运行状态；
(2)监测各种意外突发事件，并发出相应的报警信号及其他适当的处理，使灾害降到最低；
(3)对楼宇内的各种设备进行统一协调管理和控制。
简单来说，楼宇自动控制系统也就是一个网络式的数据采集监测和执行器控制系统。而实际设计中，往往把每个信息数据采集点或执行器控制点视为网络中的一个节点，为了尽量简化设计，可以把距离相近而控制接口又相同的设备视为一个节点，也可以按功能来定义智能采集节点。
楼宇自动控制系统必须具有较高的工作可靠性，可以在各种突发事件的情况下仍然能够保证通信和工作的可靠性。所以在设计中我们采用了双绞线和无线两种通信方式互为备用的方针，平时优先使用双绞线进行通信，当由于人为或自然的原因双绞线通信无法正常进行时，则转换为无线方式进行网络节点之间的协调和通信。特别是在消防和安全防范系统中，采用双绞线和无线通信互为备用，可以更准确地得到现场的各种数据，使整个自动控制系统网络在人为屏蔽、人为剪断线路、火情烧断线路的情况下仍然尽可能的正常工作。
基于LonWorks网络的楼宇自动控制系统实现方案如图2所示：
3 智能节点控制器设计
LonWorks网络中的每个执行器和控制器均称为智能节点。根据所要控制的设备的复杂程度及功能，智能节点可以是基于神经元芯片的，也可以是基于其他主控制器的。前者由神经元 (Neuron)芯片担任主控制器，在芯片的I／0口直接接传感器等I／0设备构成测量控制节点，一般用于I／O设备比较简单，系统任务不太复杂的情况。后者要求较强的I／0处理能力和较复杂的控制器，在传感器或执行器与神经元芯片之间加一个主处理器，此时神经元芯片主要用来进行收发控制。主处理器可以根据需要采用单片机、微型计算机、PC机等。但是不论哪种智能节点，均包含一个神经元(Neuron)芯片、收发器、电源、传感和控制设备。
典型的LonWorks网络智能节点的结构如图3所示：
其中神经元(Neuron)芯片是节点的核心，它包括一整套通信协议，三个CPU，采用NeuronC进行编程。神经元芯片包含11个I／0口，这些I／0口可根据需求不同来灵活配置与外围设备的接口，如RS232、并口、定时／计数、间隔处理、位I／O等。神经元芯片还有一个时间计数器，能完成Watchdog、多任务调度和定时功能。
采用神经元芯片作为主控制器时，可直接在神经元芯片上连接传感器或者所需要控制的设备。而在采用其他控制器作为主控制器，神经元芯片仅用来处理跟LonWorks通信有关的功能。这时候就要注意主控制器跟神经元芯片的接口和握手信号的设计。一种可行的方案如图4所示：
其中主控制器可以是常用的任何单片机，主控制器跟神经元芯片的接口根据实际设计的需求，可以选用其他I／0口。神经元芯片的NETl、NET2、GND三根线是跟总线网络的接口。图4只是个示意图，没有给出其他相关线路。另外如果所选用的单片机跟神经元芯片的I／O口电平类型不同时，还要在相应连线增加限流电阻和上拉电阻，使电平达到相互匹配。
主控制器的P2．1、P2．2、P2．3、P2．4跟神经元芯片之间传递的是握手信号，用来启动通信和设置通信模式。UTXDl和URXDl跟神经元芯片之间用来传递数据，数据的发送和接受均需借助握手信号来进行。
楼宇自动控制系统集成
系统集成的目的是为了提高楼宇自动控制设备的综合协调和管理，达到资源共享的目的。系统综合并不是各个子系统简单的组合，也不是具体设备的简单的组合，而是根据最优化的原则，对智能楼宇内的各种设备进行最佳的管理和协调。
要想实现智能建筑各系统的有效综合，就要求所使用的各种设备具备标准化的通信和网络接口，能与其他设备进行互联，而且要求各子系统运行在同一系统平台上，以满足扩充性、灵活性和兼容性。这一点是真正实现智能建筑自动化的重点和难点，因为现行的各种设备很少有带有标准网络接口的。虽然智能建筑相关公司自己可以对所购买的设备进行二次开发，但这种开发的工作量无疑是非常浩大的，也是不经济的。
为了解决这个问题，必须由政府相关机构规定一至两种智能建筑总线标准，并在全国范围内推广。要求所有为智能建筑供应设备的设备供应商，必须在其所供应的设备中留有标准网络接口。这样，智能建筑公司所要做的仅仅是把各种设备有效的组合在一个网络中，并为之编制有效的管理系统软件。
结束语参考文献
1 何志仪．智能建筑中的楼宇自动化系统理论浅析．电工技术杂 志．2004；8
2 杨守权．建筑自动化与Lonworks现场总线技术．电气时代．2004；7
3 赵乱成．《智能建筑设备自动化技术》西安电子科技大学出版社．2002；7
4 胡崇岳．《智能建筑自动化技术》．机械工业出版社．1999；06
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