浅谈智能楼宇系统通信协议及应用
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摘要：随着中国社会的不断发展，房地产产业也不断成长的情况下，楼宇智能化市场随之迅捷成长。楼宇智能化的观念已经越来越深入人心，凸显重要。本文主要阐述了建筑智能化系统的通信协议及应用。
关键词：楼宇智能化通信技术 485总线 LonWorks TCP／IP
在国家房地产业不断成长的背景下，我国的楼宇智能化市场也正飞速发展,楼宇智能化也越来越普及。如北京奥运会标志性建筑物――鸟巢、水立方，上海世博会的标志性建筑物――中国馆，广州亚运会标志性建筑物――亚运城综合体育馆。这些标志性的建筑物不仅代表一个地方的经济发展状态，也展现了智能楼宇化在中国的发展壮大。
在从事智能化住宅营造的工作中，特别是工程技术人员对智能楼宇产品的技术认识和理解至关重要。工程系统集成公司在向甲方推荐产品和甲方自身选择产品中，经常为追求功能上的大而全、外观上造型精美以及一味追求进口品牌而陷入误区。从开发房产品的角度来说智能楼宇产品外观造型、功能以及品牌等因素固然很重要，但可视对讲等智能楼字产品选用的关键是该系统基于开发所采用通信协议标准。个人认为，基于现场总线的控制系统(FCS)的总线技术和基于TCP／IP网络并采用嵌入式系统的两条线成为楼宇对讲系统发展趋势，而楼字对讲的最终方向是智能家居的集成。以下就以智能化小区的最基本配置---可视对讲系统为例，分析其通信协议的应用。
1 目前主要采用的通信技术
早期的楼宇对讲产品功能比较单一，主要是单户型与单元型楼字对讲产品，只是简单的实现访客系统的基本功能。目前，已经逐步淘汰基带电平传送方式的对讲产品，而主要采用低速率、封闭的总线技术，如RS一485总线、CAN总线等。由于数据传输采用差分传送方式，在信号抗干扰方面具有优势，这在大型小区联网系统中尤为明显。目前市场上流行的大多数楼宇产品，如三表汁量抄送系统、户内报警系统、机电设备监控系统都采用这类总线技术。例如，现在的消防报警产品，如海湾、利达和松江等都采用CAN总线技术。
以RS一485为例，高档的可视对讲品牌，如罗格朗、FEMANX以及三星EZON的704NV、706NV系列；中档的如视得安980系列、悉雅特MV600系列和安居宝等等。这些产品由于都采用RS485数据通信协议，布线结构也主要以多芯线为主，视频用同轴电缆传送。传送音频、数据、电源通常用RVV线。
在布线结构上，将网络分为干总线(联网)和支总线(单元)，由路由器(分线器)连接。终端设备从管理中心电脑、管理机、小区门口机、单元门口机、二次确认机、室内分机形成自 向下的分级总线系统结构，连接这些设备由分支器(分线器)实现，分线器也有设计在终端设备中(如单元门口机)。由于RS一485总线传输速率低(300―9．6khps)、传输距离短(1．2km)、兼容性低且可靠性不高。所以，这也是目前智能化小区建设中碰到的问题，社会对它的认可处于尴尬境地。
2 基于Lonworks楼宇通信技术
LonWorks具有以下优点：1)网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式，包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等，这样可适应复杂的现场环境，方便现场布线；2)支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等；两种传输速率：78bps和1．25Mbps，最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定，一般可从500m到2700m；3)无主的网络系统。LonWorks网络中各节点的地位相同，网络管理可设在任一节点处，并可安装多个网络管理器；4)开发
LonWorks网络节点的时间较短，也易于维护。LonWorks采用的LonTMk协议固化在Echelon公司的Neuron芯片中，这样可以节省开发LonWorks网络节点的时间，也方便维护。LonWorks总线技术能和tcp／ip无缝接入，也就是远程控制以成为可能。
据了解，目前国内一些重要厂家采用基于Lonworks楼宇通信技术的楼宇对讲产品主要包括海湾的HW一200、深开发的KF465010等。但相对采用TCP／IP4#输协议的楼字产品，基于嵌入式架构的产品目前还不多。
笔者认为，目前难以推广的原因是基于Lonworks的对讲产品，国内还没有真正的厂家在做。而最根本的原因是价格问题，像Neuron~经元 片目前大概卖22个美元，比起RS485模块要贵很多了，甚至台湾产的一些485转TCP／IP的通讯接口模块都~LNem'on芯片要便宜很多。
3 基于TCP／IP网络的系统
当然，可视对讲的通信协议目前最流行的就是基于TCP／IP网络，也即以太网了。以太网开始进入楼宇对讲领域，主要有几点优势：
1)交换型和全双功以太网的出现。克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点，实现了站点独占传输媒体并同时收发数据，也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展，目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体)，并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步。举最简单的例子，2002年楼层交换机还都选用I|2交换机(数据链路层)，到2003年，楼层交换机都选用L3交换机(网络层)了；
2)IEEE802．3a标准开始对以太网供电作出了规定，它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍；
3)便于嵌入式系统的应用和推广，使智能小区系统在真正意义上与Intemet溶为一体，实现数据、语音、视频整合。
目前， 以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网。楼宇对讲中， 目前已经广泛在应用了。如以悉雅特、三星、霍尼韦尔等厂家，采用的是的基于以太网架构、并采用嵌入式系统的智能家居产品。
4 两种技术的优劣
在楼字自控网络中采用基于LonWorks的优点是：1)可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计的，有屏蔽、接地与防爆等措施，同时其实时性也比采用CSMA／CD的以太网的时实性好；2)用户的投资成本低。现在，开放的现场总线技术已经比较成熟，有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是：实现现场总线无缝接人以太网复杂，当多种现场总线共存在一个系统中时，集成起来更复杂，系统的扩展性差。在楼字对讲(智能家居)网络中采用以太网的优点是：实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”，即实现人们期望的通信协议的兼容和统一；这样系统扩展起来也比较方便；与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是：首先，目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大，开发费用和成本相对还是较高，用户可以选择的厂商也很有限，垄断利润较高，研发成本还没有被消化，这些都导致产品价格过高。其次，以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。
目前已有将网络变量加载到TCP／IP协议进行远程传输，发展LonWorks／IP：~术，为这两种技术在不久的将来在楼宇智能化系统，特别是智能家居方面的融合，提供了技术的可能。
5 结束语
近几年，智能楼宇化已经从写字楼发展到了住宅，它以现代建筑为平台，以计算机为核心，以通信网络为支撑，综合运用了现代控制技术等多种手段，将消防报警、安全防范、宽带、中央空调、综合布线等系统融为一体的建筑。从长远来看，智能化小区建设最终推动力量来自人们对生活品质的要求，楼宇智能化在低碳、节能方面长处凸现，并且为人们生活带来更多舒服体验。
目前行业的高端住宅在智能化的建设有自己比较成熟和实效的标准，而且在工程实施过程中得到很好的贯彻。作为机电智能化工程技术人员，为业主营造安全、先进的智能化住宅是最大的责任。机电工程技术人员在日常工作中除在现场安装指导、使用功能操作外，更应该理解所选用产品的根本技术及其特性，同时也应关注行业的发展方向和技术动态。