1 BAS 概述
1.1 BAS 含義
樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“BAS 系統(tǒng)”）是智能建筑的重要組成部分，是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、集成化系統(tǒng)等，控制建筑物的照明，空調(diào)通風(fēng)，給排水，變配電，安防等設(shè)備，是一個(gè)既復(fù)雜又綜合的系統(tǒng)。
1.2 BAS 領(lǐng)域的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線
目前，用于BAS 系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線主要有以下幾種：分別為LonWorks、BACnet、CAN，EIB 和Profibus 等。
2 各種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)分析
2.1 LonWorks
LonWorks 技術(shù)是廣泛應(yīng)用于BAS 系統(tǒng)中。在供配電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、熱源系統(tǒng)尤為突出。LonWorks 主要具備優(yōu)勢(shì)：
⑴兼容性強(qiáng)?？梢酝ㄟ^通信電纜、網(wǎng)線、電線、光纜以及無線的方式進(jìn)行傳輸。
⑵拓?fù)浞绞阶杂?，可自主組合。主要包括樹型、總線型、星型等多種連接方式。
⑶方便操作，任一節(jié)點(diǎn)都可進(jìn)行管理。網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的權(quán)限相同，管理員可在任一節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理。
⑷方便維護(hù)及管理。LonTalk 協(xié)議是LonWorks 的核心部分，其固化于Neuron 芯片中，免去開發(fā)的時(shí)間。
⑸采用熟悉的編程程序。LonWorks 采用熟悉的Neuron C 語(yǔ)言，方便程序員的編制和開發(fā)。
LonWorks 的缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：
⑴時(shí)效性不強(qiáng)。
⑵數(shù)據(jù)流處理能力不強(qiáng)。
⑶系統(tǒng)較封閉。
2.2 CAN 總線
CAN 總線初是德國(guó)Bosch 公司為汽車監(jiān)控控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出的，現(xiàn)在它已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)，在電力、石化、空調(diào)、建筑等行業(yè)均有應(yīng)用。
CAN 的優(yōu)點(diǎn)是：
⑴采用8 字節(jié)的短幀傳送。
⑵具有多種錯(cuò)誤校驗(yàn)方式。
⑶采用無損壞的仲裁技術(shù)。
⑷CAN 芯片不但價(jià)格低而且供應(yīng)商多。
CAN 的缺點(diǎn)是：
⑴CAN 總線容量較小，多可掛接110 個(gè)節(jié)點(diǎn)。
⑵CAN 總線技術(shù)比較簡(jiǎn)單，開發(fā)難度較低。
2.3 Profibus 總線
Profibus 是上具有較大影響的總線標(biāo)準(zhǔn)之一，其產(chǎn)品已被普遍接受。
Profibus 由Profibu-FMS，Profibus-DP 及Profibus-PA 三部分組成。其中，FMS 主要用于非控制信息的傳輸，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等：PA 主要用于過程自動(dòng)化的信號(hào)采集及控制；DP 是制造業(yè)自動(dòng)化主要應(yīng)用的協(xié)議內(nèi)容，是滿足用戶快速通信的方案，其傳輸速度為12Mbit/s，適用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸。
Profibus-DP 使用ISO/ OSI 模型中物理層、鏈路層和用戶層接口，第3 層到第7 層都未加描述。這種體型結(jié)構(gòu)確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行нM(jìn)行，使得Profibus-DP 適于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳輸。
Profibus-FMS 對(duì)第1，2 和7 層均加以定義，包含了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通訊服務(wù)。Profibus-DP 和Profibus-FMS 使用相同的傳輸技術(shù)和總線訪問協(xié)議，因而兩套系統(tǒng)可以在同一根電纜上操作。Profibus-PA 數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的Profibus-DP協(xié)議，能夠滿足過程工業(yè)安全的要求使用分段式藕合器可將Profibus-PA 設(shè)備方便地集成到Profibus-DP 網(wǎng)絡(luò)。
Profibus 的優(yōu)點(diǎn)：
⑴自由的拓?fù)浞绞健?/span>Profibus 支持樹型、線型和環(huán)形的連接方式。
⑵傳輸容量大。Profibus 總線上每段可連接32 個(gè)站點(diǎn)，如果使用中繼器的情況，即可達(dá)到126 個(gè)站點(diǎn)。
⑶傳輸距離長(zhǎng)。
⑷傳輸速度快。
Profibus 的缺點(diǎn)：
⑴傳輸流量有限。每幀的有效字節(jié)不超過246 個(gè)。
⑵協(xié)議復(fù)雜，開發(fā)難度和費(fèi)用較高。
2.4 三種不同的現(xiàn)場(chǎng)總線性能對(duì)比
通過OSI 網(wǎng)絡(luò)層次、介質(zhì)訪問控制方式、通信介質(zhì)、速率、大節(jié)點(diǎn)數(shù)、拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)、開發(fā)成本和工作方式等方面，分析LonWorks、CAN 總線以及Profibus 在工程中的應(yīng)用情況。

表1 現(xiàn)場(chǎng)總線性能比較

圖1 小區(qū)安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3 基于LonWorks 在安防中的設(shè)計(jì)
3.1 安防節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)
智能建筑系統(tǒng)中的安全防范系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。該系統(tǒng)為分布式智能控制系統(tǒng)，可在任一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，通過LonWorks 總線將各節(jié)點(diǎn)聯(lián)系起來。
入侵報(bào)警系統(tǒng)作為小區(qū)的首條防線，在小區(qū)圍護(hù)裝置上設(shè)置紅外對(duì)射探測(cè)器，在有人員或者物品進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，能及時(shí)進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，前端設(shè)備具備防破壞報(bào)警功能，以防不法分子進(jìn)行惡意破壞，試圖入侵該小區(qū)。入侵報(bào)警系統(tǒng)前端設(shè)備具有定位功能，當(dāng)前端設(shè)備報(bào)警時(shí)，可在控制室通過系統(tǒng)操作，及時(shí)分析緊急情況，并聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)入侵區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。
家庭的安防是安全防護(hù)的第二道防線，在家庭內(nèi)部設(shè)置安防節(jié)點(diǎn)，連接各種探測(cè)器進(jìn)行安防探測(cè)。在LonWorks 智能節(jié)點(diǎn)與探測(cè)器的連接中，可以采用總線制的方式進(jìn)行連接，通過對(duì)報(bào)警設(shè)備的編碼進(jìn)行報(bào)警設(shè)備的識(shí)別。
出入口控制系統(tǒng)：在小區(qū)的出入口、停車場(chǎng)出入口正常都設(shè)置道閘，如出現(xiàn)非法操作時(shí)，可在控制室及時(shí)了解情況，并通過無線電等方式通知安保人員。
玻璃破碎探測(cè)器：主要安裝于住戶的窗戶，玻璃門等地方，通過玻璃破摔聲音的震動(dòng)信號(hào)引發(fā)傳感器的動(dòng)作，同時(shí)把報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制中心。
紅外探測(cè)器和紅外/ 微波雙鑒器：用十區(qū)域防護(hù)，通常安裝在房間和主要通道的墻上或大花板上。當(dāng)有人非法侵入后，紅外探測(cè)器通過探測(cè)到人體的溫度來確定有人非法侵入，紅外/ 微波雙鑒器探測(cè)到人體的溫度和移動(dòng)來確定有人非法侵入，并將探測(cè)到的信號(hào)傳輸給報(bào)警控制主機(jī)進(jìn)報(bào)警。管理人員也可以通過程序來設(shè)定紅外探測(cè)器和紅外/ 微波雙鑒器的等級(jí)和靈敏度。
緊急呼救按鈕：主要安裝在人員流動(dòng)比較多的位置或家庭內(nèi)部，以便在遇到意外情況時(shí)可按下緊急呼救按鈕向保安部門或其他人進(jìn)行緊急呼救報(bào)警。
報(bào)警揚(yáng)聲器和警鈴：安裝在易于被聽到的位置，在探測(cè)器探測(cè)到意外情況并發(fā)出報(bào)警時(shí)，報(bào)警探測(cè)器能通過報(bào)警揚(yáng)聲器和警鈴來發(fā)出報(bào)警聲。
報(bào)警指示燈：主要安裝在住戶大門外的墻上，當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，可讓來救援的保安人員通過報(bào)警指示燈的閃爍迅速找到報(bào)戶。
3.2 安防節(jié)點(diǎn)的功能
每個(gè)家庭設(shè)置一個(gè)安放節(jié)點(diǎn)，通過LonWorks 總線與控制網(wǎng)絡(luò)相連接?？刂凭W(wǎng)絡(luò)通過對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編碼，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有的編碼，從而方便識(shí)別與控制。通過控制室的操作，可任意切換布防和撤防的狀態(tài)、同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有復(fù)位功能。甚至于可以對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編程，設(shè)置布放開始時(shí)間和撤防時(shí)間、報(bào)警類型(立即報(bào)警、延時(shí)報(bào)警或24 小時(shí)報(bào)警等)等功能。一旦家庭前端探測(cè)器探測(cè)到報(bào)警信號(hào)時(shí)，由傳感器將信號(hào)傳輸?shù)角岸丝刂破?，控制器收到信?hào)后，識(shí)別信號(hào)種類，并把信號(hào)通過LonWorks 傳輸?shù)娇刂浦行?，通過報(bào)警揚(yáng)聲器或警鈴發(fā)送報(bào)警信號(hào)，同時(shí)通過入侵報(bào)警系統(tǒng)的主界面可識(shí)別報(bào)警位置。當(dāng)布放成功時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的指示燈應(yīng)為紅色，而撤防狀態(tài)時(shí)，則節(jié)點(diǎn)指示燈為綠色。