基于LonWorks現場總線技術的園區建筑智能化系統

吳鳳泉，張 恕，蘇 敏

(承德石油高等專科學校信息中心，河北 承德 067000)

建筑智能化是利用建筑4C技術，對樓宇各個自控子系統進行數據采集，來完成整個建筑物全部信息的集中監控。目前，智能樓宇廣泛采用LonWorks現場總線技術。LonTalk協議支持ISO/OSI全部七層協議，采用可預測P的CSMA方式，在網絡負載很重的情況下，不會導致網絡癱瘓。它適用于少量監控信息的傳輸。

樓宇自動化是一個開放的網絡通信系統，是對智能建筑內所有動力、樓宇設備進行自動監測和控制。它主要包括中央操作站OWS、網絡控制器NCU和直接數字控制器 DDC。OWS的主要功能是借助NCU實現與DDC的連接，從而完成現場設備的監視和控制。NCU的功能是通過以太網，將OWS與DDC連接在一起，通過Ethernet/IP協議實現信息傳遞。DDC的功能是將現場的檢測元件和執行元件連接起來，實現集中管理、分散控制工作。

園區智能化系統的功能較復雜，各個建筑里機電設備較分散很難進行設備的集中控制和信息的統一管理，因此要合理地構建所用的控制網絡。

1 本系統具備的功能

某基地園區占地面積3×105m2，總建筑面積近7×104m2，有四個區分別為生活區、會議區、設備區和教研區。本系統實現功能如下:

1)熱水鍋爐系統。主要對熱水溫度、鍋爐、熱水水泵、油泵之運行狀態、故障檢測與顯示、油箱油位、油溫等進行監控。

2)供配電系統。系統主要功能是保證建筑物安全可靠的供電，可以對智能建筑物的供電狀況進行實時監視和控制，包括對各級電力開關的狀態、配電柜高壓和低壓側狀態、主要回路的電壓電流及功率因數、變壓器及電纜的溫度、發電機運行狀態的監測與控制，對故障進行報警等。

3)冷水機組系統。系統是一套獨立的控制系統，可以通過相關接口讀數據。

4)智能照明系統。系統主要是對各樓層的配電盤、辦公門廳、走廊、庭院或停車場等處的照明、廣告霓虹燈等設備自動進行啟停控制，并自動實現對照明回路的分組控制、對用電過大時的自動切斷，以及對廳堂和辦公室等地的無人熄燈控制等。

5)空調及通風系統。主要對大樓環境溫濕度、各設備的狀態、室內外各測點的溫濕度、送風壓力、流量、閥門開度和運行時間、風機的位置、狀態等進行監測。

6)給排水系統。主要對各給水泵、排水泵、污水泵及飲用水泵的運行狀態進行監測，對各種水箱及污水池的水位進行實時監控，并通過對給水系統壓力、流量的監測以及根據這些相關數據，啟停相應的水泵，以保證給排水系統的正常運行。

2 本系統的結構

園區建筑有4個區，不同區之間的現場設備數量多且分散，因此采用總線型拓撲結構。

每個區內的設備監控系統設置一條BUS，通過以太網將各個區的信息連傳送到中央管理站，系統管理軟件是HONEYWELL公司的智建管理組件EBI系統，可以接收現場系統和設備運行參數，可以進行簡單的功能設置。LonWorks技術可將中央監控室中系統的部分功能下放到現場設備，實現系統的分散控制［1］。

如圖1所示，總線和每個區的i.LON網絡路由器進行通信。i.LON將所接收到的現場信息上傳到中央控制站。系統配備了現場EXCEL500 DDC控制器，能實現復雜的控制功能。即使中央監控站出現故障不工作，DDC控制器也可實現現場控制的獨立和實時運行。

變配電系統、冷水機組系統和智能照明系統通過智能接口接入系統進行集中監控。

3 子系統分析與接口構建

3.1 變配電系統

如圖2所示，系統物理層采用RS485，通過RS485/RS232轉換卡轉換后由串口擴展卡接入EBI工作站。現場的發電機等自帶接口，智能表采集數據后送入配電系統。智能表采用Modbus協議，可以和軟件 EBI相互兼容［2］。

3.2 智能照明系統

軟件為西門子EIB系統，利用RS232口與主機進行連接。通過EIB可視化軟件，可以實現可視化的圖形界面和系統控制回路之間的數據傳送。

BA主機有OPC Server軟件，EBI軟件自帶OPC Client插件(見圖3)。BMS系統通過OPC接口實現對照明系統的監控［3］。

3.3 冷水機組系統

空調廠家可以獨自構建冷凍站系統，BA系統通過OPEN-LINK方式和系統進行連接。

控制器Q9200可以為設備提供硬件接口，將第三方非標準協議轉換成通用CBUS變量，作為CBUS總線上的數據。所采用的軟件為ZM5002。

4 結論

以基地園林為項目構建施工對象，在詳細地分析了該系統的實際特點之后，采用最新的LonWorks技術來構建相關的系統，并開發了上下層間相關的接口，實現了信息的集中監控和有效管理。該系統符合相關的技術要求，系統也便于日后進一步地升級。

［1］劉剛，李兵.基于LonWorks現場總線技術的校園建筑智能化系統［J］.哈爾濱工業大學學報，2008，40(1):106－108.

［2］朱世欣.LonWorks技術在樓宇自動化系統中的應用［J］.電氣傳動自動化，2005，27(2):53－56.

［3］何麗莉.LonWorks技術的樓宇自動化系統中的應用研究［J］.河北能源職業技術學院學報，2012，12(1);44－46.