山东省青年管理干部学院 总务处 张蕾（山东大学电气工程专业在职硕士）
济南同圆建筑设计研究院 曹涛
摘要：简要介绍了目前智能建筑中应用最为广泛的通讯协议LonWorks和BACnet，对二者的特点进行了对比分析。结合目前智能建筑发展中的标准化问题，介绍了一种智能建筑中的折中网络连接方案。
关键词：智能建筑，LonWorks，BACnet，网络化
引言
系统集成的核心技术在于与系统集成相关的标准协议。而近几年来智能建筑市场迅猛发展，智能建筑系统多达十几种，缺乏相应的国际标准。同时，由于智能建筑技术发展的历史的原因和处于商业竞争的考虑，各厂家的技术和产品并没有遵循统一的标准进行开发，造成各设备众多，控制网络多样化，由不同的厂家提供的设备又多采用不同的通信协议，这就使不同厂家提供的设备之间的互操作性差，系统互联困难，很难实现真正意义上的系统集成。结果使现有智能建筑系统的运行、维护、升级改造费用高昂，且极不方便，使用户受到了极大的限制。在此形势下，智能建筑领域迫切要求一种开放的兼容标准，由此，LonWorks和BACnet应运而生。
随3C技术（Computer，Communication，Control）的发展，目前Internet互联技术在全球范围盛行，开放、互联和信息共享已成为信息时代的潮流。智能建筑技术也逐渐向智能化、集成化、网络化方向发展，构造不同厂家的产品互联并可以与Internet无缝连接的新一代智能建筑系统已成为用户和系统集成商最为迫切的需求。
1 LonWorks技术
LonWorks技术是美国Echelon公司1991年推出的一套标准，是一种开放分布式控制总线技术。目前采用LonWorks技术的产品广泛应用于工业控制、建筑物自动化等领域，相应的LON（Local Operating Networks）总线也成为但前最为流行的总线之一。
中国建设部智能建筑中心已经把LonWorks技术作为推荐采用的控制网络技术在智能建筑中推广使用。
1.2 LonWorks节点包括神经元芯片、收发器、控制模块、网络接口和开发平台。其中拥有三个处理单元的神经元芯片(Neuron Chip)是LonWorks节点的心脏。三个处理单元，一个用于数据链路层的控制，一个用于网络层的控制，一个用于用户的应用程序。同时芯片上还置有11个I/O口， 可以方便地和外围设备接口相连，因此在一个神经元芯片上就可以完成网络和控制功能。神经元芯片支持ISO/OSI的全7层通讯协议，支持多种介质和通信速率。
1.3 LON网络特点
支持多种传输介质，如双绞线，电力线，电源线，光线，红外等。可以根据不同的现场环境选择不同的收发器和介质。
支持面向对象网络变量（Network Variable，NV）的编程很容易实现网络的互操作。
1.4 网络拓扑
LonTalk协议定义了一种使用域、子网、节点地址的分层式逻辑寻址方式。网络接口模块是LON网络与外部主机联系的物理接口；控制模块（路由器）确保网络对不同介质的支持；收发器提供了LON节点设备与网络的物理接口；通过LNS网络操作系统实现LON网络和上层应用之间的动态数据交换。
LON总线可以通过i.LON系列服务器(包括i.LON 1000 Internet服务器，i.LON 600 LonWorks/IP服务器, i.LON 100 e2 Internet服务器等)实现与Internet的互联。其中i.LON 1000采用了基于IP的隧道网络技术，拥有自己的IP地址。其一端挂接在Internet上，另一端挂在 LON控制网段上。可以实现在Internet网上通则标准的浏览器界面对LON网络进行监控，还能实现LonTalk协议与IP协议的转换，为共享同一网络中的信息资源提供了标准的平台。
1.5 LonWorks技术存在的问题：
LonWorks标准由Echelon一家公司推出并垄断，提高了其他厂家的产品因为使用该协议而开发成本较高。不利于该技术在低成本的建筑物自动化系统中的推广。
2 BACnet技术
BACnet(A Data Communication Protocol for Building Automation and Control networks)协议由美国冷暖工程师协会(SHRAE)的标准项目委员会 (SPC)135P制定，并在同年被美国国家标准局ANSI批准为美国国家标准。2000年8月在挪威ISO国际会议上15个国家一致通过BACnet作为国家楼宇自控标准草案。中国明确表示支持BACnet成为国家标准。
2.1 BACnet的灵魂是它的互操作性。BACnet是一个面向对象的协议。在BACnet的应用层，通过定义标准的对象和服务，对应用提供了完整的实现手段，这使BACnet有了完善统一的数据表示方法和交换方法，从而使得各设备间很容易实现信息的交换和操作行为的协调一致，可以使开发商按照不同的应用进行具体的开发，实现了异构BACnet设备的互操作性以及良好的可重用性和扩展性。这有利于系统的集成和扩展。
2.2 BACnet定义了标准的对象和服务接口使开发者可以自由增加对象类型，到目前为止一共定义了23种对象、39种服务接口，这也使BACnet开发可以纳入到基于web技术的应用环境内。
2.3 BACnet定义了自己的物理层、数据链路层、网络层和应用层。在BACnet网络中：直接连接一部分BACnet设备的一段物理介质称为物理网段；多个物理网段通过中继器在物理层实现连接，形成网段；多个网段通过网桥形成一个单一的MAC地址域，即一个BACnet网；两个或多个BACnet网通过BACnet路由器连接形成BACnet局域网。
2.4 BACnet可通过5种不同的网络技术传送信息，包括ISO8802.3以太网、ARC网、主从令牌传递(MS/TP)网、点到点(PTP)连接和LonWorks协议网。
2.5 在BACnet技术中目前使用两种技术实现和Internet的互联，一种是采用PAD路由器的方式进行与Internet网络的互联，用BACnet/IP扩展协议进行与IP网络的连接。其中基于BACnet建筑物自动化协议的BACnet/IP协议，实现了建筑设备自动化系统与Internet的无缝集成，为建筑设备自动化系统与数据通信网络集成在体系结构上提供了保证。这与世界上最为流行的网络协议TCP/IP完全兼容，体现了系统良好的开放性，更能满足用户的不同应用需要。
2.6 BACnet存在的问题
定义的对象和服务还不完善，要实现真正意义上的互操作，还有很多工作要做，如CCTV系统在BACnet中还没有相应的对象服务标准。
3 用BACnet和LonWorks共同构建建筑物自动化系统
考虑到BACnet更适用于自工作站级的管理领域的应用，系统层的协议更有利于交互操作性。而目前不少厂家的产品中又嵌有LonWorks协议，可以采用BACnet和LonWorks来共同构建建筑物自动化系统。最终实现集空调系统、给排水系统、电气系统、消防系统、保安系统等子系统为一体的智能建筑物管理系统(IBMS)。
4 前景展望
在建筑物自动化领域，由于设备在地域上的分散性，对设备和网络的监控、运行诊断维护的需求，要求控制网络和Internet的结合，以实现建筑物自动化系统的开放和和互操作性。建筑物自动化网络将与Internet完美结合将成为新一代建筑物自动化发展采用的主流技术。
参考文献
[1]建筑物自动化系统[M]，刘国林，北京：机械工业出版社，2002.1
[2]现场总线技术及其应用[M]，阳宪惠，清华大学出版社，1999.6
[3]智能建筑实用技术[M],杨绍胤,北京:机械工业出版社,2002.4