建筑上位機測控系統構建

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基于LonWorks網絡技術構建的測控系統平臺，在功能實現上分為兩級，即現場控制級和監控、管理級．現場控制級的核心為分布于每個住戶的智能節點，主要用于接收和處理來自傳感器的輸入數據、執行通信和控制任務以及控制執行器操作等．由現場智能節點，通過DDE服務器建立監控應用，實現系統的監控、管理、維護以及與其他計算機系統之間的信息交互，從而實現控制信息和管理信息的集成．上位機監控使用運行有網絡監控工具的智能小區管理計算機對每戶的安防信號及抄表信號等進行監控管理．

1上位機監控系統結構及原理

LonWorks網絡由智能節點組成，智能節點使用LonTalk協議，并通過一個或多個通信信道連接，網絡上的節點可以相互交換信息．LNSDDE服務器是網絡監控工具，用LNSDDE服務器支持的LonWorks監控系統可以直接從節點獲取狀態，并且可以控制節點的狀態．在LonWorks設備中進行數據交換的方式有以下幾種：網絡變量、配置屬性、應用和外部幀報文．針對文章設計的應用ShortStack技術的智能節點，只選用網絡變量方式進行．

1．1LonMakerforWindows

LonMakerforWindows是一個基于LNS的網絡工具，其結構如圖1所示．LonMaker：網絡安裝及管理工具，創造和管理網絡數據庫，提供網絡管理．LNS：LonWorksNetworkService的縮寫，提供網絡操作系統．LNS用網絡接口適配卡SI)和LonWorks網絡進行通信，存儲網絡信息，允許用戶應用程序使用其服務【7】．在監控一個網絡之前，必須使用LNS安裝工具如LonMaker對網絡進行安裝，使得每個設備能夠與同一網絡中的其他設備通信．安裝工具在網絡中配置設備時，它把這一信息備份于LNSServer中，安裝完成時，LNSServer中包含整個網絡的配置圖、所有設備的名稱、設備的網絡變量、配置屬性及LonMark對象．LNSDDE服務器通過使用存儲在LonWorks數據庫中的命名、地址和定時信息來完成任務．

1．2DDE協議

動態數據交換(DDE)協議，是一種開發與語言無關的基于消息的協議．它允許Windows應用程序之間以人為約定格式交換數據或命令．利用DDE，在Windows環境下可以為多個應用程序之間以Client／Server方式建立起一條動態數據鏈路，將一種應用程序中的數據動態連接到另一種應用程序中，使得完全不同的兩種應用程序可以進行通信，交換數據．當原始數據發生變化時，還可以自動地更新連接的數據，以實現不同應用程序中數據的動態更新．DDE定義了Windows應用程序之間分享數據的一種標準方式．當應用程序之間通過DDE分享數據時，它們被稱為進行會話(Conversation)．會話有兩個應用程序參與：一個客戶(Client)和一個服務器(Server)．客戶負責初始化與服務器的會話以及控制會話流，服務器則負責響應客戶的請求．為開始一次會話，客戶要求服務器打開一個通信信道(Communicationscharme1)，客戶就能夠通過DDE通道從服務器發送和接收數據．DDE協議的核心是DDE消息．DDE協議定義了何時使用DDE消息，如何使用以及在什么地方使用．DDE應用程序采用3層標識系統來區別于其他DDE應用程序．它們分別是應用程序名、主題名和項目名．服務器應用程序可以支持一個或多個主題，每個主題可以有一個或多個項目名．每次DDE會話由應用程序名和主題名惟一地確定．應用程序名是由服務器應用程序注冊的，是客戶應用程序想要與服務器應用程序建立會話時必須指明的字符串標識．主題名是用于識別邏輯數據關聯的字符串，是數據的總分類，在會話期間可以交換其中的多個數據項．項目名是用于標識交換數據單位的字符串，是與應用程序問交換的主題有關的實際信息．

1.3LNSDDEServer

LNSDDE服務器是不需編程就可以實現監視和控制的多賣方、開放性操作網絡軟件包．LNSDDE服務器基于Echelon公司的LNS操作系統，可以打開LNS數據庫，允許任何與DDE兼容的Microsoft應用程序，監控LonWorks控制網絡．通過LNSDDEServer、LonWorks設備與Windows應用程序方便地交換信息(網絡變量、配置屬性、顯示報文、節點對象等)，也就是說，利用LNSDDEServer，承擔DDEClient的應用程序能監視和控制一個或更多的LonWorks網絡【l．

1．4MCGS組態軟件

通用監控系統(MonitorandComrolGeneratedSystem，MCGS)是一套用于陜速構建和生成計算機監控系統的組態軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺上運行，通過對現場數據的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案【】．因此基于LNSDDE服務器的監控系統結構如圖2所示．

2上位機監控平臺

上位機是構建LonWorks總線之上的，測控的重點是住戶家庭安全設施方面，以每個住戶單元作為一個節點進行控制，并由小區物業統一監控管理．本研究對每戶的測控節點進行設計，主處理器使用的是美國德州儀器公司推出的16位單片機MSP430F149．i貝4控對象主要由3個模塊構成：安全防范模塊，自動抄表模塊，智能控制模塊．本文主要實現MSP430F149對這3個模塊的信號采集及控制．測控系統的結構如圖3所示．

2．1安全防范模塊

(1)防火火災初發時往往產生大量的煙霧，尤其是在夜間不容易被人們發覺，因此使用HWS3000型離子式煙霧報警器，安裝在天花板上，避開空氣強烈對流的地方．報警器的工作電壓在9．15v，報警狀態電流是25mA．繼電器處于常閉狀態c)時，報警斷開，處于常開狀態(No)時報警閉合．有火災發生時，報警器能進行聲光報警，同時輸出NO開關信號，報警頻率為1s每次，輸出完畢能夠自動復位．

(2)防盜HW-D吸頂型紅外探測器，依據人體紅外光譜而工作，當人體在其接收范圍內活動時，探測器輸出報警信號．探測器的工作電壓在9～l5v，報警狀態電流≤35mA．能實現單片機智能控制，繼電器處于常閉狀態C)時，報警斷開，處于常開狀態O)時報警閉合．有火災發生時，報警器能進行聲光報警，同時輸出NO開關信號，報警完畢自動復位．報警器內部設置電源外撥開關，可進行設防與撤防任務．

(3)防煤氣泄漏JX．588智能型家用燃氣泄漏報警器，能感應煤氣、天然氣、液化石油氣，進行聲光報警及開關信號輸出(NO／NC)，并能自動復位，便于控制系統聯網的使用．其工作電壓是220VAC．安防模塊的硬件結構如圖4所示．

2．2自動抄表模塊

自動抄表模塊對用電量的測量使用智能型功率傳感器，功率傳感器阻全雙工方式與單片機進行通訊，輸出接口為RS232C，采用一種最簡單的RS．232．C連線方式，只需2．3交叉連接線以及信號地線，不需要檢測信號，隨時都可進行發送和接收工作．自動抄表模塊的硬件結構如圖5所示．

2.3智能控制模塊

智能控制模塊完成2種電器的智能控制，根據外界環境自動啟動排氣扇，定時打開與閉合窗簾．排氣扇裝上自動開關，可依JX．588智能型家用燃氣泄漏報警器的輸出信號自動打開和關閉．首先在MCGS的“實時數據庫”窗口內進行變量定義工作，然后在MCGS組態環境的“工具”菜單中選取“DDE連接管理”菜單項，把變量設置為DDE輸入，同時對服務節點進行配置，這樣，當進入MCGS運行環境后，MCGS數據對象的值就顯示出Excel表單中網絡變量的值，從而通過MCGS的監控界面就能直接對現場的網絡變量進行監控．電路圖和硬件結構圖分別見圖6、圖7．上位機監控平臺對測控系統的安防模塊和自動抄表模塊進行監控的具體步驟如下：第l步：使用LonMaker對測控網絡進行組網，并生成LNS網絡數據庫．第2步：用Excel接收網絡變量更新．

(1)在LNSDDE服務器環境中的文件夾頁，查找網絡變量；

(2)右擊要監視的網絡變量并且在工具欄中選擇“CopyLink”；

(3)在Excel中，右擊Excel表格中的一個單元格，從工具欄中選擇“paste”．這將復制與下列格式相同的一個公式：=applicationItopic!Item．此時Excel將接收來自LNSDDE服務器的變量更新．這樣可以實現excel單元格與應用程序LNSDDE，網絡Networkl子系統subsysteml的LonMark類型，設備名為N．1，網絡變量為nviFire的動態連接．第3步：MCGS通過DDE與Excel的交互MCGS和Excel以DDE方式建立數據交換的過程．將Excel表單內網絡變量的數據輸送到MCGS數據對象中．基于LonWorks網絡智能建筑上位機測控系統平臺的技術創新點：LonWorks是一種現場總線，在控制領域有廣泛的應用．LonWorks網絡使用LonTalk協議，采用載波偵聽多路訪問算法通訊．網絡是事件驅動的，可以以網絡變量的形式傳遞網絡消息．根據LonWorks網絡上位機的位置，可實現遠程監控，監控系統是軟件模糊控制器構成的自適應監控系統．在控制時，將控制部件產生的控制信息存人控制數據庫，控制數據庫中的數據發生變化時，觸發改變控制執行部件的狀態，在控制部件進行模糊推理時不影響控制執行部件，使模糊推理與控制執行獨立．

3結論

對測控系統實現網絡監控，首先對安全防范模塊及自動抄表模塊實現上位機監控，包括使用LonMakerforWindows進行組網，使用LNSDDEServer建立數據庫，供Excel調用，應用MCGS組態軟件建立一個用戶界面并調用Excel內數據，完成現場實時監控．然后在上位機監控的基礎上窗簾實現對自動抄表模塊的遠程監控，使用w_eb服務器，在網頁上嵌人實時“三表”數據，供遠程主機通過Intemet進行訪問．