一、智能建筑现场总线通讯协议概述

　　随着信息与通讯技术产业的发展，楼宇自动化也正向集成化、智能化和网络化方向快速推进。多系统集成的基础就是通信网络，其技术核心体现在系统集成及相关通信协议认知上。确保各类数据信息正常传送，必须建立有关信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面的约定或规则，这组约定或规则就是网络协议。简单说，网络协议好像各设备间通信时使用语言。各家通信协议标准和性能差异，存着系统间通信兼容和互换性问题，需要一个统一开放式标准来实现各家产品相互兼容和交换。这样做好处是所有厂家仪表、系统都可进行互相通信，使各制造商产品不受专有协议限制，给用户使用带来极大方便。主要优点有：减少布线、安装等费用;节省操作与维修费用;数字传递精度高;增强系统灵活性和升级方便性。目前国际上网络标准和协议发展很快，均处于不断变化中。

　　目前，大多数局域网、主干网与Internet互连技术已成熟并到了广泛应用。楼宇系统设备众多，控制网络五花八门，各厂家提供楼宇设备和控制系统，其通信协议不同，造成不同厂商设备之间没有很好的互操作性，且影响系统的管理、维护和安全。长期以来，用户一直希望打破楼宇控制厂家垄断局面，迫切盼望采用标准通信协议。人们已经看到，一个不具备开放性、不能实现互操作系统会给系统运行维护、升级改造带来极大不便。这种形式下，LonWorks和BACnet、以及KNX等标准协议应运而生并已形成目前较为主流的通讯协议。

二、LonWorks

　　LonWorks是1993年推出，它具有统一性、开放性和互操作性。LonWorks现场总线网络简称为LON网络，其核心为Neuron芯片，它既能管理通信，又具有输入、输出功能，芯片内部含有三个CPU，分别管理网络、介质访问和应用。LonWorks神经元网络技术是一种近年来已广泛应用于楼宇自动化系统中一种现场总线技术，其最大特点是挂接LON总线上备控制节点都有装配有神经元控制芯片，而每只芯片内已固化有标准网络通信协议，这就使接入LON总线各类设备可互通信，可实现楼宇自动化系统集成，它短时间内到了自动控制领域广泛关注和普遍接受，楼宇自动控制领域更成为实际上标准。可以说LonWorks技术最大应用领域就是楼宇自动化方面，它包括建筑物监控系统所有领域，即人口控制、电梯和能源管理、消防、救生、供暖通风、测量、保安等。建筑业中，LonWorks协议中介质访问控制层，即第七层协议中第一、二层已经被(ASHRAE)接纳为建筑自动化控制网络(BACnet)标准，同时也被美国国家标准协会(ANSI)制定有关标准所采纳。

　　LON网络采用通信协议称为Lontalk协议，该协议对用户完全开放，支持多种通信媒介，可以实现不同设备之间互操作。LonWorks作为局域网络技术控制领域应用，LON网络是将控制系统按局域网络(LAN)方式进行构造，用网络节点代替LAN中工作站，并将其安装监控现场，直接与各种传感器、控制器相连。LonWorks网中每个节点间可以实现点到点信息传送，具有很好互操作性。支持LonWorks各种智能节点(如温度、湿度、压力、二氧化碳检测，执行器、控制器、数据记录及趋势分析等)，能使传感器、变送器与执行器本身带有数据处理和数据通信功能，它们十分有效支持了楼宇自动化系统构建，所有匹配智能节点、输入输出模块楼宇设备系统，都能方便组成真正分布式监控网络。LON网络一个测控网络上节点数最多可达32000个，是哪一类节点，都含有用于控制和通信Neuron芯片，用于连接一个或多个I/O设备I/O接口，以及负责将节点连接上网收发器。采用LonWorks技术网络可以轻松实现不同系统、不同产品之间对等通讯，广泛用来构建分布式控制网络，大大简化了系统设计，提高了系统可靠性。LonWorks互操作协议设计节点可以实现不同产品之间互联，这为系统集成提供了方便，尤其为打破某些公司专项技术垄断提供了可能。

三、BACnet

　　BACnet是A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Network的简称，1987年，美国暖通空调工程师协会组织(ASHARE)的标准项目委员会调集了全球20多位业内著名专家，经过8年半时间，在1995年6月，ASHARE正式通过全球首个楼宇自控行业通讯标准--BACnet，标准编号为ANSI/ASHAREStandard135-1995，同年12月成为美国国家标准，并且还得到欧盟委员会的承认，成为欧盟标准草案。

　　BACnet是一个标准通讯和数据交换协议。各厂家按照这一协议标准开发与楼宇自控网兼容的控制器与接口，最终达到不同厂家生产的控制器都可以相互交换数据，实现互操作性。换言之，它确立了在不必考虑生产厂家，不依赖任何专用芯片组的情况下，各种兼容系统实现开放性与互操作性的基本规则。

　　BACnet可以使不同厂商的控制产品集成到统一的系统中，从而为业主和系统管理者提供最大的系统选择的灵活性和性价比。协议可以将暖通空调、照明、消防、门禁和安全防范等设备进行集成。当业主扩展现有系统时，可以不必一定选择原系统供应商的设备，可以选用最好的技术和服务，从而通过竞争使业主的投资回报得到保障。BACnet可以使各种不同厂商的控制系统不仅在单个建筑物使用，也可使建筑群集成在一个操作站上进行监控。

　　BACnet标准的诞生，结束了楼宇自动化领域众多厂家各自为政的局面。BACnet作为一种标准开放式的数据通信协议，使不同厂家的楼宇设备能够实现互操作，也就是说，一个系统中，允许混用不同厂家的设备，并能为这些设备提供统一的数据通信服务和协议操作平台。这样不仅给用户提供了更大选择的空间，并且给系统升级、维护提供了更多的灵活性。BACnet标准是针对暧通空调、给排水、消防、保安等楼宇系统设计，它提供各种楼宇设备模型，使各种设备能互操作和协同工作。BACnet定义了一种不同LAN环境下网络工作站之间的通信规程，它利用太网实现通讯互联，其传输性能较传统控制网络有比较大的提高。

四、KNX/EIB

　　上世纪90年代初，欧洲的三大住宅和楼宇控制总线协议EIB、BatiBus和EHS在各自探索市场及标准化之路，虽然他们在不同地区和不同领域各有斩获，但是前景仍然难以预测。后来，这三家组织决定联合起来开发智能家居和楼宇市场，他们于1995年成立了Konnex协会，并在2002年春推出了KNX标准。KNX(Konnex的缩写)是被正式批准的住宅和楼宇控制领域的开放式国际标准。该标准以EIB为基础，兼顾了BatiBus和EHSA的物理层规范，并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等优点，最终提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案。目前，KNX已是被正式批准的国际标准(ISO/IEC14543-3)、欧洲标准(CENELECEN50090和CENEN13321-1和13321-2)、中国标准(GB/Z20965)和ANSI/ASHRAE标准(ANSI/ASHRAE135)。

　　KNX总线标准是独立于制造商和应用领域的系统，这就使它可能成为住宅和楼宇世界里各种设备、系统组件间沟通的通用语言。将所有的总线设备连接到KNX介质上(这些介质包括双绞线、射频、电力线或IP/Ethernet)，它们就可以进行信息交换。总线设备可以是传感器也可以是执行器，用于控制管理楼宇或住宅内的各种装置如：照明、遮光/窗帘、安防系统、能源管理、供暖、通风、空调系统、信号和监控系统、楼宇控制系统、远程控制、计量、视频/音频控制、大型家电等。所有这些功能通过一个统一的系统就可以进行控制、监视和发送信号，不需要额外的控制中心。对于KNX协会的成员而言，该系统是免费授权的，所有带有KNX标志的产品都经过认证以确保系统的兼容性、交互性和互操作性

　　KNX提供了多种入门阶段等级以实施KNX工程：通过E-Mode(简易安装)，无需PC，使用一台中央控制器、编码轮或推钮即可完成配置，E-Mode兼容产品一般都具有有限的功能性和倾向于最小化安装，尚无KNX资格的承包商也能使用;通过S-Mode(系统安装)，经过培训的KNX承包商/集成商可以实现合理熟练的安装，通过一台PC和已安装的ETS软件完成安装和配置计划。。

　　绿色节能一直是KNX标准的重要标签。据统计，在总能源消耗中，楼宇占了相当大的比重，因此楼宇的节能潜力不容小视。KNX符合EN15232规定的楼宇自动化顶级能源性能等级要求，能够实现高达50%的能源节约，在单一总线系统中，实现了所有电气功能的网络化最优调控。这一点在2006年的一次会议上得到有力证实。意大利的特兰托大学和德国的不莱梅大学给楼宇和房间装备了KNX的供暖和照明控制系统，对记录数据进行估算并将“常规”情况和“KNX”运转情况相比较。比较测试的记录数据包括了从2002年初到2005年底的时段。数据分析的结果非常积极，与按标准安装的房间相比，KNX控制的房间能够节省高达50%的能源。

　　近年来，KNX组织开始在各大AV行业展会中频频亮相，同时，支持KNX标准的行业企业也在不断增多。KNX正以其广泛的适用性、互操作性和节能特性受到AV行业的认可。