(海思系統(tǒng)工程部提供)
一、概述
建筑智能化在當(dāng)今世界已成為普遍的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)建筑智能化業(yè)界對(duì)LonWorks技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用起步于上世紀(jì)九十年代中期。在住建部的大力支持和推動(dòng)下，經(jīng)過(guò)全國(guó)上下多年的努力，現(xiàn)已初步形成適合我國(guó)國(guó)情的LonWorks產(chǎn)品系列。這些優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)化LonWorks產(chǎn)品系列為我國(guó)建筑智能化技術(shù)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。
二、認(rèn)識(shí)LonWorks技術(shù)
LonWorks技術(shù)是美國(guó)ECHELON公司推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)，它具有統(tǒng)一性、開(kāi)放性、互操作性、施工與維護(hù)便捷性及支持多種通信介質(zhì)等優(yōu)良性能。隨著LonWorks技術(shù)在工程及學(xué)術(shù)領(lǐng)域逐漸被應(yīng)用與普及，國(guó)內(nèi)業(yè)界人上對(duì)LonWorks技術(shù)的共識(shí)越來(lái)越多，從而大大推動(dòng)了LonWorks技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
三、 如何定位LonWorks技術(shù)
作為一種開(kāi)放的、對(duì)等的、互操作的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，LonWorks技術(shù)必須準(zhǔn)確定位在控制網(wǎng)技術(shù)層面上， 這是從根本上討論清楚問(wèn)題的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)和基準(zhǔn)。
通常地，建筑智能化系統(tǒng)的構(gòu)成可分為上下二層：上層是信息網(wǎng)（屬信息域）；下層是控制網(wǎng)（屬控制域）。這是基本功能、性質(zhì)和特點(diǎn)不同的二種網(wǎng)絡(luò)。信息網(wǎng)的基本功能是完成信息的發(fā)送、傳輸和接收，信息網(wǎng)強(qiáng)調(diào)的是將文本、聲音、圖像、電視信息的傳遞?？刂凭W(wǎng)又叫測(cè)控網(wǎng)，主要是作為過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓寧自動(dòng)化等領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制設(shè)備之間互連的通信和控制網(wǎng)絡(luò)，最終是要實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的儀表、傳感器、執(zhí)行器、被控設(shè)備等的聯(lián)網(wǎng)通信、測(cè)量和控制。控制網(wǎng)強(qiáng)調(diào)的是信息傳遞后的控制和執(zhí)行，如實(shí)現(xiàn)各種基本控制、校正、報(bào)警、顯示、測(cè)量、監(jiān)控及控管一體化的綜合自動(dòng)化功能。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)完成自動(dòng)控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，是自動(dòng)化與信息技術(shù)融合的產(chǎn)物。
自動(dòng)控制與信息技術(shù)融合是學(xué)術(shù)發(fā)展前沿的一種趨勢(shì)和熱點(diǎn)，這其中的一個(gè)代表就是LonWorks技術(shù)。LonWorks在加強(qiáng)自動(dòng)化和信息技術(shù)兩大領(lǐng)域融合方面作出了重大的歷史性突破。
四、LonWorks是新一代控制網(wǎng)技術(shù)
在世界范圍控制網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三代即集中式（CCS）、集散式（DCC）和現(xiàn)場(chǎng)總線（FCS）技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)標(biāo)志著一個(gè)工業(yè)控制技術(shù)新時(shí)代的開(kāi)始。
LonWorks技術(shù)是第三代的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中最適合工控和樓字控制領(lǐng)域中應(yīng)用的一種。對(duì)于建筑行業(yè)，應(yīng)用和開(kāi)發(fā)LonWorks技術(shù)將使我國(guó)智能建筑控制網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，走出一條符合國(guó)際最新技術(shù)發(fā)展方向的國(guó)產(chǎn)化道路。
五、LonTalk協(xié)議的誕生是控制網(wǎng)七層協(xié)議歷史性突破
由于控制網(wǎng)要完成測(cè)量控制仟?jiǎng)?wù)，具有不同于信息網(wǎng)的許多特點(diǎn)。如控制網(wǎng)不同于信息網(wǎng)采用寬帶介質(zhì)來(lái)傳輸大量數(shù)據(jù)文件，控制網(wǎng)傳送由傳感器、測(cè)量裝置、控制器、操作接口生成的包含“狀態(tài)信息”的少量控制信息，用來(lái)取代大量的數(shù)據(jù)文件，其信息量小，傳送速度不要求很高。網(wǎng)絡(luò)上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)監(jiān)視這種狀態(tài)信息并作出相應(yīng)的指令：協(xié)調(diào)閥門(mén)、風(fēng)門(mén)或其它執(zhí)行器，保持對(duì)系統(tǒng)的控制。為保證控制系統(tǒng)長(zhǎng)期正常和穩(wěn)定的運(yùn)行，控制網(wǎng)采用的通信協(xié)議應(yīng)具有高度的實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性。因此將信息網(wǎng)（如局域網(wǎng)、全球信息網(wǎng)）及其通信協(xié)議整套搬用到控制網(wǎng)是不合適的，只能是發(fā)展過(guò)程中，前期的臨時(shí)替代和過(guò)渡性措施。
LonWorks技術(shù)的LonTalk協(xié)議是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)唯一完整的、符合OSI參考模型所定義的全部七層協(xié)議。除了LonTalk協(xié)議之外，至今還沒(méi)有哪一個(gè)控制網(wǎng)協(xié)議宣稱它能夠提供OSI參考模型所定義的全部七層服務(wù)。這是LonWorks技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線、控制網(wǎng)技術(shù)的歷史性重大貢獻(xiàn)。LonTalk協(xié)議適應(yīng)了控制網(wǎng)各方面的特點(diǎn)和全面需要，能使信息傳輸具有高實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性。因此，LonTalk協(xié)議誕生后，不斷被各國(guó)采用定為開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。如1997年8月LonTalk協(xié)議被美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）的集成家庭系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)定為家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為EIA/IS 709；歐洲標(biāo)準(zhǔn)CEN TC247的建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)層采用了LonTalk協(xié)議；美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)BACnet共分四層，其中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層采用了LonTalk協(xié)議。LonTalk協(xié)議已占據(jù)了控制領(lǐng)域開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的主流地位。
六、控制網(wǎng)將沿著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)方向發(fā)展
如上所述，控制網(wǎng)技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三代，發(fā)展到了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)階段。智能建筑中控制網(wǎng)在下層，可選用LonTalk協(xié)議，上層是信息網(wǎng)構(gòu)成的管理層，通常選用TCP/IP協(xié)議，采用快速以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。上下層之間不斷有信息上送下傳。如Honeywell公司的Excel5000系統(tǒng)就是這種結(jié)構(gòu)形式。現(xiàn)在有人提出將來(lái)的發(fā)展是否可能將上層信息網(wǎng)向下延伸，取代現(xiàn)場(chǎng)總線？這種發(fā)展在技術(shù)上顯然是不合理和錯(cuò)誤的?，F(xiàn)僅舉二方面理由：
一方面前面已經(jīng)指出，控制網(wǎng)和信息網(wǎng)是基本功能、性質(zhì)和特點(diǎn)不同的二種網(wǎng)絡(luò)，控制網(wǎng)被信息網(wǎng)取代會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。控制網(wǎng)說(shuō)到底它是一個(gè)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)要求的是對(duì)控制過(guò)程響應(yīng)的正確與品質(zhì)，響應(yīng)品質(zhì)有一系列平穩(wěn)性、快速性、準(zhǔn)確性的性能指標(biāo)。因此控制網(wǎng)所傳輸?shù)目刂菩盘?hào)的信息量很少，對(duì)快速性要求不高。實(shí)時(shí)性主要通過(guò)響應(yīng)時(shí)間和巡回時(shí)間來(lái)反映。信息網(wǎng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求較低，一般是2S~6S；控制網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)要求較高，一般是0.5S~2S。信息網(wǎng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求是軟的，只要大部分時(shí)間滿足要求就可以了，偶爾幾次不及時(shí)響應(yīng)是沒(méi)有關(guān)系的；控制網(wǎng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求是硬的，它關(guān)系到控制系統(tǒng)能否正常工作，必須在任何時(shí)間都及時(shí)響應(yīng)，不允許有任何不確定性。例如以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用CSMA/CD（帶有沖突檢測(cè)的載波幀多路存取協(xié)議），其解決沖突的方法，本質(zhì)上不具有通信確定性性質(zhì)。這表明信息網(wǎng)取代控制網(wǎng)輕則使控制系統(tǒng)性能品質(zhì)下降，重則可使系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。
另一方面要考慮到網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。當(dāng)前信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)面臨網(wǎng)絡(luò)病毒、網(wǎng)絡(luò)****、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)爭(zhēng)，再加上自然災(zāi)害攻擊如雷擊等，使網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題已上升到國(guó)家安全的戰(zhàn)略高度?？刂凭W(wǎng)要求實(shí)時(shí)性極強(qiáng)，一個(gè)短暫的瞬間沖擊就會(huì)造成控制系統(tǒng)的運(yùn)行事故。因此，控制網(wǎng)對(duì)安全防護(hù)問(wèn)題必須重視?？刂凭W(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的重要措施應(yīng)該是與信息網(wǎng)隔離。因?yàn)樾畔⒕W(wǎng)要面向世界、面向社會(huì)已就必然面對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)攻擊，是網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的重災(zāi)區(qū)?？刂凭W(wǎng)是內(nèi)部網(wǎng)主要面向智能建筑的現(xiàn)場(chǎng)裝置環(huán)境封閉不易受到直接攻擊。控制網(wǎng)與信息隔離，使信息網(wǎng)與控制網(wǎng)形成上層網(wǎng)和下層網(wǎng)，也可形成外部網(wǎng)和內(nèi)部網(wǎng)，在它們之間實(shí)施物理分隔或安全分段，這是保證控制網(wǎng)信息安全性的重要原則。結(jié)論是：從網(wǎng)絡(luò)安全考慮信息網(wǎng)取代控制網(wǎng)也是不可行的。
基于以上四點(diǎn)對(duì)LonWorks技術(shù)的認(rèn)識(shí)，可以顯現(xiàn)出LonWorks技術(shù)當(dāng)前處于自動(dòng)化與信息技術(shù)兩大領(lǐng)域融合形成的控制網(wǎng)技術(shù)的前沿。為了闡明這個(gè)命題，最后還要碰到一個(gè)業(yè)界常討論的熱點(diǎn)問(wèn)題：那就是幾種主流開(kāi)放式協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系，其中最突出的是LonTalk、BACnet和TCP/IP。一些公司往往一上手就大談?wù)l最先進(jìn)！誰(shuí)最開(kāi)放！把它們引向了尖銳矛盾和競(jìng)爭(zhēng)境地。這種討論問(wèn)題的方法未必實(shí)事求是。一個(gè)基本事實(shí)是：TCP/IP是信息網(wǎng)（信息域）的協(xié)議；BACnet由美國(guó)暖通空調(diào)制冷工程師學(xué)會(huì)（ASHRAE）綜合幾種局域網(wǎng)LAN的協(xié)議而制定的，它也是信息網(wǎng)（信息域）的協(xié)議；只有LonTalk是控制網(wǎng)（控制域）的協(xié)議。它們的側(cè)重、目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)方法上有極大的不同。但過(guò)多強(qiáng)調(diào)它們之間的競(jìng)爭(zhēng)是很片面的，它們之間的主要方面應(yīng)該是互補(bǔ)。一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際大公司產(chǎn)品中提倡的多層結(jié)構(gòu)：由BACnet或TCP/IP構(gòu)成上層，用LonTalk構(gòu)成下層，形成一種優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的最佳組合模式，這種模式在二十世紀(jì)末紛紛出臺(tái)。1998年12月制定的歐洲標(biāo)準(zhǔn)CEN TC247的建筑自動(dòng)化系統(tǒng)為三層結(jié)構(gòu)：上層管理層和中層自動(dòng)化層提供使用BACnet，下層現(xiàn)場(chǎng)層提倡使用LonTalk。LonWorks在控制網(wǎng)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，當(dāng)前處于主流地位。
