基于LonWorks总线的酒店客房管理系统设计

基于L onW or ks 总线的酒店客房管理系统设计郭凤鸣,余　波,冉成科,杨　海(湖南机电职业技术学院,湖南省长沙市410151)摘　要:信息和网络的高度发达使传统的人工文件管理模式已经无法满足现代化酒店信息管理的需要。

通过应用计算机技术,开发酒店客房管理系统,用于管理酒店信息已经成为一种趋势。

文中采用“分布式无中心控制”模式,强调酒店客房智能的管理模式与目标,从智能节点设计、协议层设计、通讯端口设计以及系统网络拓扑图的设计等方面构建酒店客房系统。

利用总线技术更进一步规范酒店管理平台的优越性与可操作性,以满足对酒店信息的各种处理。

关键词:管理系统;分布式控制;LonTalk 协议;Lon Works 总线中图分类号:TP273收稿日期:2010202217;修回日期:2010203225。

0　引　言典型的分布式控制系统由现场设备、接口与计算设备以及通信设备组成。

这类系统是以微型机为核心,将5C 技术(计算机技术、自动控制技术、通信技术、显示技术和转换技术)紧密结合的产物。

网络节点靠近现场传感器和执行机构,每个节点都能完成控制和通讯功能,部分节点故障不会造成整个系统瘫痪,最多可有九个监控站安装在网络的任何位置,并且位置可以随时变换,监控站之间功能完全对等,也可以定义成不同级别。

它在范围适应性、可扩展性、可维护性、抗故障能力和稳定性方面都有着重要的意义。

1　L onW orks 现场总线技术简介Lon Works 现场总线是美国Echel on 公司推出的局部操作网络,是一种开放的分布式控制系统,支持设备间无网关的对等式和/或主从式通信。

它具有如下特点:a )Lon Works 技术的基本元件———Neur on 芯片,同时具备了通信与控制功能,并且固化了I S O /OSI 的全部七层通信协议,以及34种常见的I/O 控制对象。

b )改善了CS MA (载波侦听多路访问),Lon Works 称之为Predictive P 2Persistant CS MA ,这样,在网络负载很重时,不会导致网络瘫痪。

c )网络通信采用了面向对象的设计方法,Lon 2Works 技术将其称之为“网络变量”,使网络通信的设计简化成为参数设置。

这样,不但节省了大量的设计工作,同时增加了通信的可靠性。

d )Lon Works 技术通信的每帧有效字节可以从0～228个字节。

e )Lon Works 技术的通信速度可达1.25Mbit/s (此时有效距离为130m )。

f )Lon Works 技术一个测控网络上的节点数可以达到32000个。

g )Lon Works 技术的直接通信距离可以达到2700m (双绞线,78kbit/s )。

h )针对不同的通信介质有不同的收发器和路由器。

j )有LON 2W E B 网关,可以连接I nternet 。

2　分布式酒店客房控制系统的要求2.1　服务功能控制服务功能控制包括服务信息控制、门磁开关控制、识别型节电开关控制。

2.2　空调系统控制控制空调的开关、风速、温度等。

可探测客房内温度与集中控制箱编程控制空调系统运行状态,并可进行远程监控与管理。

采用网络通讯程序控制空调系统的冬、夏季节转换;设置不同朝向空客房的保持温度;控制空客房空调系统的关闭和客人进入客房前的空调系统先运行。

2.3　智能灯光控制系统控制任意回路连续调光或开关。

分为开关控制和调光控制两部分,主要控制内廊灯、阅读灯、台灯、地灯、夜灯、光带、洗手间灯、排气扇的开启与关闭;用于调节床灯、夜灯的明暗与开关。

2.4　消防系统控制消防控制系统主要包括客房内烟感、热感以及S OS 紧急呼叫系统。

・25・第36卷第4期2010年4月 信息化研究　I nf or matizati on Research Vol .36No .4Ap r .20102.5　管理功能控制服务器通过交换机对所有客房进行联网,房间状态的变化将及时发送动态数据到数据库电脑上,总台、客房、工程、消防等部门设置控制器端口,管理、监控房间状态并交换信息。

2.6　分控开关控制获取服务权限后续控制,可单独或同时执行客房内部各分控单元的操作。

同时通过客房网络通讯控制器的信息判别激发分控开关的电延时功能自启动。

并可以实时控制空调系统自动进入节电模式,灯光延时功能启动。

3　硬件设计根据酒店客房管理系统的要求,采用Lon Works 总线技术设计控制系统,其拓扑结构如图1所示。

图1　系统拓扑结构 管理系统的功能模块如图2所示。

图2　客房功能模块图3.1　信息交换接口设计在底层控制网中,考虑到不同标准网络间的信息交换问题,预留的接口采用双标准节点作为专用的信息交换节点。

由于RS 2485总线在国内楼宇自动化系统特别是消防系统中有较为广泛的应用,因此,在Lon Works 控制网中预留了与RS 2485总线的信息交换接口。

交换节点的结构框图如图3所示。

双标准节点中以89C51单片机[1]为核心,与RS 2485总线的连接采用标准的RS 2485节点设计方式[223],与Lon Works 总线的连接通过神经元芯片实现。

神经元芯片提供了几种并行L /O 对象的操作方式:主方式、从A 方式和从B 方式。

每种方式的不同属性用于不同的功能。

设计中采用从B 方式。

在这种方式下,神经元芯片89C51主处理器来说是作为一个内存映像的L /O 设备,并通过其与Lon Works 总线收发器连接,实现两种总线间的信息交换。

图3　交换节点的结构框图3.2　节点和路由器设计Lon Works 总线技术为其提供了一个开放性强的局部操作网络,而其功能的实现主要体现在使用其功能强大的神经芯片来设计的智能节点上。

智能节点具有两种类型:基于神经芯片的节点,如图4(a )和基于主机的节点见图4(b )。

在我们设计的酒店智能客房系统中,完成对每个末端设备的数据采集、控制和通信等功能,需要很大的处理和输入输出能力。

本RS 2485和Lon Works 协议转换节点采用典型的Host base 节点结构[3]。

Neur on 固件中带有Lon Works 网络通信协议,该协议遵循I S O 2OSI 7层协议,管理网络节点的通信,对节点分配地址、运行坚持CS MA /CD 算法。

节点用网络变量的形式发送和接收数据,通信速率可达78.125kbit/s 。

对于总线或环型拓扑网络结构,最大通信距离可达2700m;对于星型或自由拓扑网络结构,最大通信距离可达500m 。

本节点提供1路半双工RS 2485总线接口,它的最大通信距离可达1200m ,RS 2485总线最多可以挂接128个同类总线接口设备。

通过对它的二次编程开发,可实现Lon Works 现场总线网络和其他网络之间的通信,从而拓展Lon Works 现场总线的应用。

图4　智能节点结构图Neur on 节点通过显形消息与PC 机进行通讯,接收模块消息包。

该节点中存有与基本功能模块相应的执行模块代码,将数学模块、逻辑模块、变量模块和控制算法模块等分别写成单独的函数,可按照软件生成的消息包被调用,并将执行结果传送给PC 机或其它Neur on 节点。

假如组态中某个功能块的参数发生了改变,则重新编译程序并将最新生成的模块消息包发给Neur on 芯片,使之总是执行最新的功能块,实现组・35・第36卷第4期郭凤鸣,等:基于Lon Works 总线的酒店客房管理系统设计・技术应用・态的在线编译与控制。

Neur on 节点在接收消息时,根据消息标签将消息数据赋给该节点定义的不同的数据结构。

只有当软件生成的所有相关消息被收到后,功能块才可以执行。

3.3　总线网络接口设计以Neur on 为芯片构成网络接口,由它通过协议层与网上的智能接点进行通信,并通过双口RAM 的访问实现与PC 机的数据交换。

Neur on 芯片与PC 之间的通信[5],可综合采用标志查询、定时中断和时间驱动等各种方式。

智能接口示意图如图5所示。

图5　智能客房网络接口电路示意图3.4　自由拓扑Lon Works 网络通过自由拓扑FT 3120和FT 3150智能收发器实现网络的自由拓扑。

传统控制系统通常利用屏蔽双绞线将各个传感器和控制器连接在一起组成网络。

一方面接线简便灵活,便于设备安装;另一方面方便系统升级和拓展网络。

4　软件设计4.1　L onTa lk 协议设计利用Lon Works 现场总线网实现酒店客房职能管理自动化系统,采用了分层的概念,整个系统可以分为四层:a )CNS (中枢神经系统)负责管理实时计算机局域网,它利用智能节点(即主站)通过网络层同间隔层通信、通过RS 2485串行口监控PC 机与BMS (构建管理系统)通信;b )网络层则采用Lon Works 现场总线网实现各个间隔的信息集成并传送到各主站,同时下达主站的控制命令给各间隔;c )间隔层则由各种智能节点(即间隔)组成,经过常规二次电缆与设备层相连,主要完成数据采集和输出、保护以及与网络上其他间隔交换信息等功能;d )设备层包括客房信息管理模块、工程信息管理模块、前台信息管理模块、楼层工作管理模块、系统维护模块等信息采集、分析、执行、管理与存储。

其设备层拓扑图为图6所示。

图6　设备层通讯管理平台系统图4.2　软件控制流程在Lon Works 总线的应用过程中,可采用两种通信方式即网络变量通信和显形报文通信。

根据各自通信特点我们选用显形报文通信方式,在此设计中控制单元主要有Neur on 芯片和键盘显示器构成,当检测到键盘有输入信号时,比较输入信号控制命令类型,发送信息至执行单元执行,如果没有键盘输入指令,则系统等待,当传感器的采样时间一个周期后,将采样数据转换后进行相应的数据处理,产生控制命令,发送至执行单元。

其控制流程图如图7所示。

图7　控制流程图5　结束语基于Lon Works 总线技术的分布式控制系统,在应用中完全实现了开放分布式的无主系统,包括智能灯光控制、空调系统控制、分控开关控制、服务功能控制、管理功能控制与消防系统控制,具有智能化、网络化、规范化的特点。

有利于酒店各级管理人员和服务人员,对酒店运行过程中产生的大量动态数据和信息进行及时准确的分析与处理,促进酒店由经验管理进入到科学管理,是一种实时、科学的设计手段,得到用户的认可。

(下转第57页)・45・・技术应用・信息化研究2010年4月础上,按下触摸屏上“开高压”的开关,P LC 模组中代表高压的指示灯亮起来,同时触摸屏上“开高压”右边对应的“运行”指示灯开始闪烁,表示高压正常开启。

在此界面中设有故障分析和监测开关,当出现故障时通过点击故障分析按钮,即可进入到故障分析单元显示故障原因,通过点击监测按钮则可进入监测面板,显示发射系统的磁控管电流、脉冲高压、触发波形以及栅极波形等参数和波形。