建筑上位机测控系统构建

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基于LonWorks网络技术构建的测控系统平台，在功能实现上分为两级，即现场控制级和监控、管理级．现场控制级的核心为分布于每个住户的智能节点，主要用于接收和处理来自传感器的输入数据、执行通信和控制任务以及控制执行器操作等．由现场智能节点，通过DDE服务器建立监控应用，实现系统的监控、管理、维护以及与其他计算机系统之间的信息交互，从而实现控制信息和管理信息的集成．上位机监控使用运行有网络监控工具的智能小区管理计算机对每户的安防信号及抄表信号等进行监控管理．

1上位机监控系统结构及原理

LonWorks网络由智能节点组成，智能节点使用LonTalk协议，并通过一个或多个通信信道连接，网络上的节点可以相互交换信息．LNSDDE服务器是网络监控工具，用LNSDDE服务器支持的LonWorks监控系统可以直接从节点获取状态，并且可以控制节点的状态．在LonWorks设备中进行数据交换的方式有以下几种：网络变量、配置属性、应用和外部帧报文．针对文章设计的应用ShortStack技术的智能节点，只选用网络变量方式进行．

1．1LonMakerforWindows

LonMakerforWindows是一个基于LNS的网络工具，其结构如图1所示．LonMaker：网络安装及管理工具，创造和管理网络数据库，提供网络管理．LNS：LonWorksNetworkService的缩写，提供网络操作系统．LNS用网络接口适配卡SI)和LonWorks网络进行通信，存储网络信息，允许用户应用程序使用其服务【7】．在监控一个网络之前，必须使用LNS安装工具如LonMaker对网络进行安装，使得每个设备能够与同一网络中的其他设备通信．安装工具在网络中配置设备时，它把这一信息备份于LNSServer中，安装完成时，LNSServer中包含整个网络的配置图、所有设备的名称、设备的网络变量、配置属性及LonMark对象．LNSDDE服务器通过使用存储在LonWorks数据库中的命名、地址和定时信息来完成任务．

1．2DDE协议

动态数据交换(DDE)协议，是一种开发与语言无关的基于消息的协议．它允许Windows应用程序之间以人为约定格式交换数据或命令．利用DDE，在Windows环境下可以为多个应用程序之间以Client／Server方式建立起一条动态数据链路，将一种应用程序中的数据动态连接到另一种应用程序中，使得完全不同的两种应用程序可以进行通信，交换数据．当原始数据发生变化时，还可以自动地更新连接的数据，以实现不同应用程序中数据的动态更新．DDE定义了Windows应用程序之间分享数据的一种标准方式．当应用程序之间通过DDE分享数据时，它们被称为进行会话(Conversation)．会话有两个应用程序参与：一个客户(Client)和一个服务器(Server)．客户负责初始化与服务器的会话以及控制会话流，服务器则负责响应客户的请求．为开始一次会话，客户要求服务器打开一个通信信道(Communicationscharme1)，客户就能够通过DDE通道从服务器发送和接收数据．DDE协议的核心是DDE消息．DDE协议定义了何时使用DDE消息，如何使用以及在什么地方使用．DDE应用程序采用3层标识系统来区别于其他DDE应用程序．它们分别是应用程序名、主题名和项目名．服务器应用程序可以支持一个或多个主题，每个主题可以有一个或多个项目名．每次DDE会话由应用程序名和主题名惟一地确定．应用程序名是由服务器应用程序注册的，是客户应用程序想要与服务器应用程序建立会话时必须指明的字符串标识．主题名是用于识别逻辑数据关联的字符串，是数据的总分类，在会话期间可以交换其中的多个数据项．项目名是用于标识交换数据单位的字符串，是与应用程序问交换的主题有关的实际信息．

1.3LNSDDEServer

LNSDDE服务器是不需编程就可以实现监视和控制的多卖方、开放性操作网络软件包．LNSDDE服务器基于Echelon公司的LNS操作系统，可以打开LNS数据库，允许任何与DDE兼容的Microsoft应用程序，监控LonWorks控制网络．通过LNSDDEServer、LonWorks设备与Windows应用程序方便地交换信息(网络变量、配置属性、显示报文、节点对象等)，也就是说，利用LNSDDEServer，承担DDEClient的应用程序能监视和控制一个或更多的LonWorks网络【l．

1．4MCGS组态软件

通用监控系统(MonitorandComrolGeneratedSystem，MCGS)是一套用于陕速构建和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案【】．因此基于LNSDDE服务器的监控系统结构如图2所示．

2上位机监控平台

上位机是构建LonWorks总线之上的，测控的重点是住户家庭安全设施方面，以每个住户单元作为一个节点进行控制，并由小区物业统一监控管理．本研究对每户的测控节点进行设计，主处理器使用的是美国德州仪器公司推出的16位单片机MSP430F149．i贝4控对象主要由3个模块构成：安全防范模块，自动抄表模块，智能控制模块．本文主要实现MSP430F149对这3个模块的信号采集及控制．测控系统的结构如图3所示．

2．1安全防范模块

(1)防火火灾初发时往往产生大量的烟雾，尤其是在夜间不容易被人们发觉，因此使用HWS3000型离子式烟雾报警器，安装在天花板上，避开空气强烈对流的地方．报警器的工作电压在9．15v，报警状态电流是25mA．继电器处于常闭状态c)时，报警断开，处于常开状态(No)时报警闭合．有火灾发生时，报警器能进行声光报警，同时输出NO开关信号，报警频率为1s每次，输出完毕能够自动复位．

(2)防盗HW-D吸顶型红外探测器，依据人体红外光谱而工作，当人体在其接收范围内活动时，探测器输出报警信号．探测器的工作电压在9～l5v，报警状态电流≤35mA．能实现单片机智能控制，继电器处于常闭状态C)时，报警断开，处于常开状态O)时报警闭合．有火灾发生时，报警器能进行声光报警，同时输出NO开关信号，报警完毕自动复位．报警器内部设置电源外拨开关，可进行设防与撤防任务．

(3)防煤气泄漏JX．588智能型家用燃气泄漏报警器，能感应煤气、天然气、液化石油气，进行声光报警及开关信号输出(NO／NC)，并能自动复位，便于控制系统联网的使用．其工作电压是220VAC．安防模块的硬件结构如图4所示．

2．2自动抄表模块

自动抄表模块对用电量的测量使用智能型功率传感器，功率传感器阻全双工方式与单片机进行通讯，输出接口为RS232C，采用一种最简单的RS．232．C连线方式，只需2．3交叉连接线以及信号地线，不需要检测信号，随时都可进行发送和接收工作．自动抄表模块的硬件结构如图5所示．

2.3智能控制模块

智能控制模块完成2种电器的智能控制，根据外界环境自动启动排气扇，定时打开与闭合窗帘．排气扇装上自动开关，可依JX．588智能型家用燃气泄漏报警器的输出信号自动打开和关闭．首先在MCGS的“实时数据库”窗口内进行变量定义工作，然后在MCGS组态环境的“工具”菜单中选取“DDE连接管理”菜单项，把变量设置为DDE输入，同时对服务节点进行配置，这样，当进入MCGS运行环境后，MCGS数据对象的值就显示出Excel表单中网络变量的值，从而通过MCGS的监控界面就能直接对现场的网络变量进行监控．电路图和硬件结构图分别见图6、图7．上位机监控平台对测控系统的安防模块和自动抄表模块进行监控的具体步骤如下：第l步：使用LonMaker对测控网络进行组网，并生成LNS网络数据库．第2步：用Excel接收网络变量更新．

(1)在LNSDDE服务器环境中的文件夹页，查找网络变量；

(2)右击要监视的网络变量并且在工具栏中选择“CopyLink”；

(3)在Excel中，右击Excel表格中的一个单元格，从工具栏中选择“paste”．这将复制与下列格式相同的一个公式：=applicationItopic!Item．此时Excel将接收来自LNSDDE服务器的变量更新．这样可以实现excel单元格与应用程序LNSDDE，网络Networkl子系统subsysteml的LonMark类型，设备名为N．1，网络变量为nviFire的动态连接．第3步：MCGS通过DDE与Excel的交互MCGS和Excel以DDE方式建立数据交换的过程．将Excel表单内网络变量的数据输送到MCGS数据对象中．基于LonWorks网络智能建筑上位机测控系统平台的技术创新点：LonWorks是一种现场总线，在控制领域有广泛的应用．LonWorks网络使用LonTalk协议，采用载波侦听多路访问算法通讯．网络是事件驱动的，可以以网络变量的形式传递网络消息．根据LonWorks网络上位机的位置，可实现远程监控，监控系统是软件模糊控制器构成的自适应监控系统．在控制时，将控制部件产生的控制信息存人控制数据库，控制数据库中的数据发生变化时，触发改变控制执行部件的状态，在控制部件进行模糊推理时不影响控制执行部件，使模糊推理与控制执行独立．

3结论

对测控系统实现网络监控，首先对安全防范模块及自动抄表模块实现上位机监控，包括使用LonMakerforWindows进行组网，使用LNSDDEServer建立数据库，供Excel调用，应用MCGS组态软件建立一个用户界面并调用Excel内数据，完成现场实时监控．然后在上位机监控的基础上窗帘实现对自动抄表模块的远程监控，使用w_eb服务器，在网页上嵌人实时“三表”数据，供远程主机通过Intemet进行访问．