(海思系統(tǒng)工程部提供)
一、概述
建筑智能化在當今世界已成為普遍的應用。國內(nèi)建筑智能化業(yè)界對LonWorks技術開發(fā)應用起步于上世紀九十年代中期。在住建部的大力支持和推動下，經(jīng)過全國上下多年的努力，現(xiàn)已初步形成適合我國國情的LonWorks產(chǎn)品系列。這些優(yōu)秀的國產(chǎn)化LonWorks產(chǎn)品系列為我國建筑智能化技術提供了強大的技術支撐。
二、認識LonWorks技術
LonWorks技術是美國ECHELON公司推出的局部操作網(wǎng)絡，它具有統(tǒng)一性、開放性、互操作性、施工與維護便捷性及支持多種通信介質(zhì)等優(yōu)良性能。隨著LonWorks技術在工程及學術領域逐漸被應用與普及，國內(nèi)業(yè)界人上對LonWorks技術的共識越來越多，從而大大推動了LonWorks技術開發(fā)應用。
三、 如何定位LonWorks技術
作為一種開放的、對等的、互操作的現(xiàn)場總線技術，LonWorks技術必須準確定位在控制網(wǎng)技術層面上， 這是從根本上討論清楚問題的一個出發(fā)點和基準。
通常地，建筑智能化系統(tǒng)的構成可分為上下二層：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)和特點不同的二種網(wǎng)絡。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)又叫測控網(wǎng)，主要是作為過程自動化、制造自動化、樓寧自動化等領域現(xiàn)場自動控制設備之間互連的通信和控制網(wǎng)絡，最終是要實現(xiàn)各系統(tǒng)現(xiàn)場的儀表、傳感器、執(zhí)行器、被控設備等的聯(lián)網(wǎng)通信、測量和控制?？刂凭W(wǎng)強調(diào)的是信息傳遞后的控制和執(zhí)行，如實現(xiàn)各種基本控制、校正、報警、顯示、測量、監(jiān)控及控管一體化的綜合自動化功能。它實質(zhì)上是一個完成自動控制任務的網(wǎng)絡通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，是自動化與信息技術融合的產(chǎn)物。
自動控制與信息技術融合是學術發(fā)展前沿的一種趨勢和熱點，這其中的一個代表就是LonWorks技術。LonWorks在加強自動化和信息技術兩大領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
在世界范圍控制網(wǎng)技術的發(fā)展經(jīng)歷了三代即集中式（CCS）、集散式（DCC）和現(xiàn)場總線（FCS）技術?，F(xiàn)場總線的出現(xiàn)標志著一個工業(yè)控制技術新時代的開始。
LonWorks技術是第三代的現(xiàn)場總線技術中最適合工控和樓字控制領域中應用的一種。對于建筑行業(yè)，應用和開發(fā)LonWorks技術將使我國智能建筑控制網(wǎng)技術實現(xiàn)跨越式發(fā)展，走出一條符合國際最新技術發(fā)展方向的國產(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)要完成測量控制仟務，具有不同于信息網(wǎng)的許多特點。如控制網(wǎng)不同于信息網(wǎng)采用寬帶介質(zhì)來傳輸大量數(shù)據(jù)文件，控制網(wǎng)傳送由傳感器、測量裝置、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)絡上的執(zhí)行機構監(jiān)視這種狀態(tài)信息并作出相應的指令：協(xié)調(diào)閥門、風門或其它執(zhí)行器，保持對系統(tǒng)的控制。為保證控制系統(tǒng)長期正常和穩(wěn)定的運行，控制網(wǎng)采用的通信協(xié)議應具有高度的實時性、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)展過程中，前期的臨時替代和過渡性措施。
LonWorks技術的LonTalk協(xié)議是現(xiàn)場總線技術唯一完整的、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，至今還沒有哪一個控制網(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。這是LonWorks技術對現(xiàn)場總線、控制網(wǎng)技術的歷史性重大貢獻。LonTalk協(xié)議適應了控制網(wǎng)各方面的特點和全面需要，能使信息傳輸具有高實時性、安全性和可靠性。因此，LonTalk協(xié)議誕生后，不斷被各國采用定為開放標準。如1997年8月LonTalk協(xié)議被美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）的集成家庭系統(tǒng)技術委員會定為家庭網(wǎng)絡的標準，編號為EIA/IS 709；歐洲標準CEN TC247的建筑物自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場層采用了LonTalk協(xié)議；美國國家標準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)了控制領域開放標準的主流地位。
六、控制網(wǎng)將沿著現(xiàn)場總線技術方向發(fā)展
如上所述，控制網(wǎng)技術發(fā)展經(jīng)歷了三代，發(fā)展到了現(xiàn)場總線技術階段。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。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)構形式?，F(xiàn)在有人提出將來的發(fā)展是否可能將上層信息網(wǎng)向下延伸，取代現(xiàn)場總線？這種發(fā)展在技術上顯然是不合理和錯誤的?，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)和特點不同的二種網(wǎng)絡，控制網(wǎng)被信息網(wǎng)取代會出現(xiàn)各種問題?？刂凭W(wǎng)說到底它是一個控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)要求的是對控制過程響應的正確與品質(zhì)，響應品質(zhì)有一系列平穩(wěn)性、快速性、準確性的性能指標。因此控制網(wǎng)所傳輸?shù)目刂菩盘柕男畔⒘亢苌伲瑢焖傩砸蟛桓?。實時性主要通過響應時間和巡回時間來反映。信息網(wǎng)對響應時間要求較低，一般是2S~6S；控制網(wǎng)對系統(tǒng)的實時要求較高，一般是0.5S~2S。信息網(wǎng)對實時性的要求是軟的，只要大部分時間滿足要求就可以了，偶爾幾次不及時響應是沒有關系的；控制網(wǎng)對實時性的要求是硬的，它關系到控制系統(tǒng)能否正常工作，必須在任何時間都及時響應，不允許有任何不確定性。例如以太網(wǎng)的網(wǎng)絡協(xié)議采用CSMA/CD（帶有沖突檢測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)不能正常運行。
另一方面要考慮到網(wǎng)絡安全問題。當前信息網(wǎng)絡系統(tǒng)面臨網(wǎng)絡病毒、網(wǎng)絡****、網(wǎng)絡戰(zhàn)爭，再加上自然災害攻擊如雷擊等，使網(wǎng)絡安全問題已上升到國家安全的戰(zhàn)略高度?？刂凭W(wǎng)要求實時性極強，一個短暫的瞬間沖擊就會造成控制系統(tǒng)的運行事故。因此，控制網(wǎng)對安全防護問題必須重視?？刂凭W(wǎng)網(wǎng)絡安全的重要措施應該是與信息網(wǎng)隔離。因為信息網(wǎng)要面向世界、面向社會已就必然面對各種網(wǎng)絡攻擊，是網(wǎng)絡安全問題的重災區(qū)。控制網(wǎng)是內(nèi)部網(wǎng)主要面向智能建筑的現(xiàn)場裝置環(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。
基于以上四點對LonWorks技術的認識，可以顯現(xiàn)出LonWorks技術當前處于自動化與信息技術兩大領域融合形成的控制網(wǎng)技術的前沿。為了闡明這個命題，最后還要碰到一個業(yè)界常討論的熱點問題：那就是幾種主流開放式協(xié)議標準的關系，其中最突出的是LonTalk、BACnet和TCP/IP。一些公司往往一上手就大談誰最先進！誰最開放！把它們引向了尖銳矛盾和競爭境地。這種討論問題的方法未必實事求是。一個基本事實是：TCP/IP是信息網(wǎng)（信息域）的協(xié)議；BACnet由美國暖通空調(diào)制冷工程師學會（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、目標和實現(xiàn)方法上有極大的不同。但過多強調(diào)它們之間的競爭是很片面的，它們之間的主要方面應該是互補。一些國家標準和國際大公司產(chǎn)品中提倡的多層結(jié)構：由BACnet或TCP/IP構成上層，用LonTalk構成下層，形成一種優(yōu)勢互補的最佳組合模式，這種模式在二十世紀末紛紛出臺。1998年12月制定的歐洲標準CEN TC247的建筑自動化系統(tǒng)為三層結(jié)構：上層管理層和中層自動化層提供使用BACnet，下層現(xiàn)場層提倡使用LonTalk。LonWorks在控制網(wǎng)技術發(fā)展過程中，當前處于主流地位。
