基于LonWorks智能小区测控系统的网络监控平台构建与实现

摘要：文章构建的测控系统是基于LonWorks网络，网络监控平台功能实现上分为现场控制级和监控、管理两级。现场控制级的核心为分布于每个住户的一个个智能节点，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过程。在现场智能节点的基础上，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，实现了控制信息和管理信息的集成。对测控系统的网络监控分为了上位机监控和远程监控，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；远程监控则在上位机监控的基础上，使用Web服务器通过Intemet提供远程主机对数据的远程实时监控。

关键词：LonWorks，智能小区，上位机监控，远程监控，监控平台

Construction and implementation of the intelligent community of network monitoring and control system platform based on LonWorks

Li Yun

(Department of Urban Construction; Hunan City University; Yiyang Hunan 413000)

Abstract: Construction of the control system in the article is based on the LonWorks network.Realization of network monitoring platform capabilities into on-site control level and monitoring, the management level. The core for on-site control level is in the distribution of the individual households intelligent node,which is mainly used to receive and process the input data from sensors, executive communication and control task and control actuator operating processes. On the basis of the on-site intelligent node，and through monitoring application of the DDE server，realize the system monitoring, management, maintenance, and other information exchange between computer systems, realize integration of the control and management information. Thenetwork monitoring for control systemis divided into the PC monitoring and remote monitoring.PC monitoring use intelligent community management computer with running network monitoring tools to monitor every security signal and meter reading signal, etc. Remote monitoring is on the basis of the PC monitoring, use the Web server to monitor remote real-time data that provided by remote host through the Intemet.

Keywords: LonWorks；Intelligent Community；Upper computer monitor；remote monitoring；Monitoring platform

智能小区是现代城市住宅的发展趋势，代表着城市住宅的发展未来，利用现代4C技术(计算机、自动控制、通讯与网络、IC卡)，通过有效的传输网络，建立的一个由安全防范、综合信息服务、物业管理中心、家庭智能化系统组成的，集服务与管理于一体的集成系统。小区智能化系统涉及到的内容较多，本研究构建出一套智能小区的测控系统，人机统一进行监控。应用开发好的节点，实现对现场三个模块――安全防范模块、自动抄表模块、智能控制模块的测控，并能将网络变量的更新实时上传，实现节点对数字、开关量信号的数据采集，还有数字量、开关量及脉冲信号的输出 [1～4]。

1监控系统结构及原理

1.1上位机监控系统结构及原理

一个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，因此网络上的节点可以相互交换信息。LNS DDE服务器是网络监控工具，用LNS DDE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。文章设计应用了ShortStack技术的智能节点，只选用网络变量方式进行。

基于LNS DDE服务器的监控系统结构如图1所示。

1.2远程监控系统结构及原理

基于Internet的远程实时监控系统构成了Internet网――企业网――现场总线三级模式不，仅可以实现异地控制，也可以实现大范围的资源共享[5]。实现远程监控系统结构有三个层次：LonWorks底层测控网络；上位机中Excel应用程序与LonWorks的接口以及与数据库的接口：Web网与数据库的接口、底层网络信息的。远程监控系统结构如图2所示[6,7]。

上图中所示，LonWorks网络位于底层，包括智能节点及设备；中间层包括信息数据库、组态软机MCGS、Excel应用程序和LNS DDE服务器；Web层包括Web服务器、Internet互联网和远程主机。测控系统使用i.LON1000的嵌入式Web服务器实现远程监控，远端通过Web浏览器可以直接访问LonWorks测控网络上的每个节点。

系统的功能包括：远程主机(客户)可以通过浏览器在线监视底层网络设备的网络变量；远程主机可以通过用户界面向底层设备命令，实现远程控制。通过Web网页远程监测现场节点，主要完成一个任务：应用Asp程序编制动态网页，并实现对数据库的打开、连接、关闭和查询。

2 Web数据库的处理

ASP(Active Server Pages服务器文件或数据库的存取以及各方面数据的运算) 以通过ADO对象(ActiveX Data Object)与SQL语法(Structured Query Language结构化查询语言)做到存取服务器数据库的数据。ADO主要提供～个存取数据库的方法。ADO是ASP重要的内建对象之一，凡是由ODBC驱动程序所能提取的数据库，都可以通过ADO对象来存取里面的数据，对这些数据做增新、修改数据的操作。ADO由ADODB对象库与7个子对象：Connection、Command、Parameter、RecordSet、Fields、Properties、Error以及4个数据集合：parameter、fields、Properties、Error所构成，对数据库实现简单的打开、读取、查询等功能。

2.1数据库的建立、打开与关闭连接

存取服务器端数据库的数据时，首先要做的第一件事，就是与服务器端的数据库建立连接，要和数据库建立连接就要使用ADO对象中的Connection对象，其步骤如下：

第一步：产生连接对象变量：

Set newconn=Server．CreateObject(“ADODB．Connection”)

ADODB是ADO对象的对象库，而Connection是ADO对象中的一个子对象，因此可写成ADODB．Conncention。Connection对象可以使用Server对象的CreateObject方法来产生一个名称为newcorln连接对象。

第二步：取得目前数据真实路径并指定给DBPa也变量：

DBPath=Server．MapPath(“dbname”)

通过Server对象的MapPath方法取得连接数据库所在的真实路径，并将取得的真实路径指定给DBPath字符串变量，其中dbname为数据库文件的路径名称。

第三步：开启指定的连接数据库：

newconn．Open“driver={dbdrvname}；dbq=”&DBPath

newconn参数是第一步延续过来的连接对象。Dbdrvname参数指所使用数据库的驱动程序名称必须和第二步的“dbname”相同类型。其对照表如表1所示。

2.2数据库的数据取得

Recordset对象也是ADO对象的子对象，当数据库的连接打丌后，就可以使用Recordset对象来选取储存在数据库内的数据。Recordset对象也可以是执行一个SQL命令中的Select语句来传回符合条件的数据集合。在Connection对象中提供了Execute方法，让我们可以对目前所连接的数据库做查询以及执行SQL命令等动作，并将查询结果放入所指定的Recordset对象变量中，其语法如下：

Set RS=newconn．Excecute(SQLcol|tblname)

Newconn参数为Connection对象变量，由上面Server．CreateObject得到；RS参数为Recordset所需，以此当Recordset对象变量的可读性较高；SQLcomd命令会根据Select的条件式寻找出符合条件的数据放入RS对象变量内；tbName参数代表数据表名称，则通过Execute方法取得该数据表的所有记录，放入RS对象变量中，同时产生了一个记录指针指到该数据表的第一笔记录；数据输出完成后，可以使用Close方法将Recordset对象关闭。

2.3数据查询

上面使用的Execute方法来取得数据表中的数据，以便将数据表的数据输出，但是无法做到查询等功能，通过使用SQL中的Select命令可以完成查询所要数据的功能。其语法如下：

Select fieldname，fieldname2，・・・fieldnameN Fromtbhame

Where condition Order By fieldname Desc

Select后面所连接的fieldname，fieldname2，…fieldnameN是指定哪些字段的数据要做输出，字段名称之问必须以逗号隔开；From后面所连接的tblIlame是欲查询数据的数据表名称；若查询的数据是由条件的筛选，就必须加上Where子句。Where子句后面的condition参数是一个条件式，它会将符合条件的所有记录输出；Order By后面所连接的字段名字是以此字段数据来作排序，若省略Desc参数则数据由小排到大，若加上则数据由大排到小,。

3测控系统的网络监控平台

3.1上位机监控平台

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。步骤如下：

第一步：使用LonMaker对测控网络进行组网，并生成LNS网络数据库。

第二步：用Excel接收网络变量更新[8]。

(1)在LNS DDE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：=application｜topic!Item。此时Excel将接收来自LNS DDE服务器的变量更新。例如：

=LNS DDE’Networkl．subsysteml．LMNV．’!’N-1．nviFire’

这样可以实现excel单元格与应用程序LNS DDE，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。

第三步：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。

首先要在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了从，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了。

上位机就是控制每一个节点的工作，它是构建LonWorks总线之上的，测控的重点放在住户家庭设施方面，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。每户的测控节点进行了设计，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。测控对象主要由三个模块构成：安全防范模块，自动抄表模块，智能控制模块，测控系统的结构如图3所示。本文主要实现MSP430F149对三个模块的信号采集及控制。

3.2远程监控平台

远程监控平台对自动抄表模块进行远程监控。在上位机监控系统中，文章已经使用Excel建立了一个小型的数据库，扩展名为*．xls，本节使用HTML语言‘和ASP编制动态网页，远程主机通过Web浏览器对数据库的内容进行监控[9,10]。

对数据库的处理程序部分代码如下：

Set newconD．=Server.CreateObject(“ADODB.Cormeetion，’、

DBPath=Server.MapPath(“xj.xls”)

Newconn.Open”driver={Microsoft Excel Driver(*.xls)1 dN=”&DBPaht

SQLcom=:Select*From STOCK Where Ttype=”’&name&””’

Set RS=.newconn.Execute(SQLcom)

IF RS.EOF Then

DO While Not RS.EOF

For 1=0 To RS.Fields.Count_1

Response.Write RS(i).Value

Next

RS.MoveNext

Loop

RS.close

Newconn.Close

End IF

％>

4智能小区测控系统

构建出一套智能小区的测控系统，包括安全防范模块、自动抄表模块和智能控制模块。然后给出智能节点与各模块中设备的通信接口，并编制节点对各设备的信号采集及控制的流程图。实现了节点对数字、开关量信号的数据采集，还有数字量、开关量及脉冲信号的输出。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LonMaker for Windows进行组网，使用LNS DDEServer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实现对自动抄表模块的远程监控，使用iLonl000内嵌的Web服务器，在网页上嵌入实时“三表”数据，供远程主机通过Internet进行访问，对测控系统实现网络监控[11-13]。智能小区测控系统的网络监控平台整体结构如下图3所示。

5结论

（1）构建了智能小区测控系统的网络监控平台，设计了监控系统，能够对现场设备进行现场监控和远程监控，智能小区管理计算机通过MCGS组态软件对各户的“三防”、“三表”系统进行监控；

（2）智能小区管理计算机通过Web服务器，提供远程主机对现场“三表”系统进行远程监控，实现了智能小区测控系统的网络监控平台的构建；

（3）基于LonWorks网络技术，可以向网上添加节点，不需改变整个网络结构，便于测控系统以后的扩展。

参考文献

[1] 孙君曼，李叶松，贾岩．LonWorks智能节点设计方法的探讨．自动化仪表，2004，25(2)：13-16

[2] 秦奕．构建世纪e-Home-LonWorks在智能小区一期中的应用．[电子科技大学工

学硕士学位论文]．2001：9-11

[3] Echelon Corporation．ShortStack User’S Guide．Echelon，2002：27・-119

[4] Zujun Yu，Hongmei Shi，Li Ai，Baoqing Guo．LonWorks-based Intelligent Train’s Fire

Alarming Control Network．Autonomous Decentralized System，2002：262-266

[5] 马莉，王歌．基于ASP技术的LonWorks网络远程监控系统．测控技术，2002，2l(2)：

37-39

[6] 杨斌，陶然．基于Web服务器和LonWorks现场总线技术的铁路站场信号远程检测系

统．中国铁道科学，2004，25(2)：11-15

[7] 马莉，王歌．基于LonWorks网络的远程监控系统．计算机工程，2002，28(6)：172-173

[8] 马莉．智能控制与Lon网络开发技术．北京：北京航空航天火学出版社，2008：208-210

[9] 杨丽华，王振臣，席静．基于LonWorks技术的PID控制节点的开发．仪器仪表用户．2004，11(4)：30-33

[10] 席静，王振臣．杨丽华．一种新型家庭智能控制器内部通讯的实现．微计算机信息，2004．20(8)：1 9-20

[11] 吴志扬．基于LonWorks的机房环境及动力监控系统的设计．自动化仪表，2003，24(8)：40-43

[12] T H．Lanier．Open Control Network：LonWorks／EIA 709 Technology．Circuits and Devices Magazine，2004：40

[13] M．Miskowicz．Analysis of the LonTalk/EIA-709.1 Channel Performance Under SoftReal-time Requirements．Industrial Technology,2003，2(12)：705-708

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。