KNX總線在智能樓宇中的應(yīng)用

1、引言

在環(huán)境污染和能耗問(wèn)題日趨嚴(yán)重的今天，人們也開(kāi)始關(guān)注建筑的節(jié)能。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)建筑能耗的總量逐年上升，在能源總消費(fèi)量中所占的比重已達(dá)到 27.45%，而且隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，該比重還將上升至 35%。如此巨大的比重，讓我們看到建筑節(jié)能的前景，將來(lái)更多建筑能源的節(jié)省要從采用合適高效的控制系統(tǒng)來(lái)獲得。

節(jié)約能源是當(dāng)今社會(huì)的主題。安科瑞ASL系列智能照明控制系統(tǒng)能夠通過(guò)合理的管理，根據(jù)不同日期、不同時(shí)間、不同的照度，按照各個(gè)功能區(qū)域的運(yùn)行情況預(yù)先進(jìn)行光照度的設(shè)置，不需要照明的時(shí)候，保證將燈關(guān)掉。使用最經(jīng)濟(jì)的能耗提供最舒適的照明，從而大大降低了建筑的能耗。

2、KNX總線簡(jiǎn)介

安科瑞ASL系列智能照明控制系統(tǒng)采用KNX總線進(jìn)行系統(tǒng)中各模塊間的通訊。KNX通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化程度比較高，且具有良好的開(kāi)放性、交互性、可靠性、安全性。

2.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

KNX協(xié)議在歐洲的家庭自控和樓宇自動(dòng)化市場(chǎng)占有主導(dǎo)地位，在北美也有良好的市場(chǎng)表現(xiàn)，并被美國(guó)納為家庭自控的標(biāo)準(zhǔn)之一。最近其在國(guó)內(nèi)的發(fā)展速度也很快，己經(jīng)有多個(gè)成功的應(yīng)用范例。KNX支持多種物理通信介質(zhì)，支持各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，帶有沖突檢測(cè)的CSMA機(jī)制能夠有效的避免數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞。KNX系統(tǒng)屬于分布式系統(tǒng)，通過(guò)組地址的方式使設(shè)備之間的通信非常簡(jiǎn)單，而且如果某個(gè)設(shè)備出錯(cuò)也不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常工作造成影響。 KNX系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是其開(kāi)放性與互操作性，不同廠家的產(chǎn)品都能互相兼容。

安科瑞ASL系列智能照明系統(tǒng)采用最新的KNX設(shè)備模型，它是為處理復(fù)雜的KNX設(shè)備而特別定義的。主要的優(yōu)點(diǎn)在于擴(kuò)展了可用通信組對(duì)象和組地址的數(shù)量。以前的設(shè)備模型限制到255個(gè)通訊對(duì)象和組地址。新模型理論上允許高達(dá)65535個(gè)通信組對(duì)象和組地址，這能大大擴(kuò)展 KNX應(yīng)用項(xiàng)目的規(guī)模和應(yīng)用多樣性。為了達(dá)到這個(gè)目的，通信表(組地址表、關(guān)聯(lián)表、組對(duì)象表)的格式進(jìn)行了重新定義并優(yōu)化了其搜索算法，保證系統(tǒng)高效運(yùn)行。

2.2系統(tǒng)組成

智能照明控制系統(tǒng)是KNX智能樓宇控制系統(tǒng)的組成部分，它可以與空調(diào)、暖通、安防、能耗監(jiān)測(cè)等共同集成與智能樓宇控制系統(tǒng)中，如圖1所示。在這個(gè)系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制或通過(guò)傳感器自動(dòng)控制;分散或者是集中的控制功能;各個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)控制等。

圖1 KNX智能樓宇控制系統(tǒng)組成

2.3系統(tǒng)架構(gòu)

KNX系統(tǒng)的基本構(gòu)成是由KNX元件通過(guò)總線連接成一條支線(Line)，幾條支線組成一個(gè)區(qū)域(Area)，幾個(gè)區(qū)域構(gòu)成一個(gè)大的系統(tǒng)。這其中，一條支線可以最多連接64個(gè)KNX總線元件，每個(gè)區(qū)域最多可以容納15條支線，每個(gè)系統(tǒng)最多可以有15個(gè)區(qū)域，系統(tǒng)架構(gòu)如圖 2所示。

圖2 KNX系統(tǒng)架構(gòu)

3、智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用

智能照明系統(tǒng)按控制功能可分為：時(shí)鐘控制、照度控制、場(chǎng)景控制、人體感應(yīng)控制、手動(dòng)控制、應(yīng)急照明控制等。表1列出了不同應(yīng)用場(chǎng)所的主要控制方式。接下來(lái)對(duì)幾個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行了描述。

表1 不同應(yīng)用場(chǎng)所智能照明控制方式

3.1會(huì)議室智能照明控制

通過(guò)安裝在會(huì)議室的智能按鍵面板可以很方便的實(shí)現(xiàn)會(huì)議室內(nèi)所有燈光的開(kāi)/關(guān)、亮度調(diào)節(jié)空調(diào)開(kāi)/關(guān)、窗簾升 /降/停/百葉角度調(diào)整、投影幕的升/降;通過(guò)人體感應(yīng)控制的方式實(shí)現(xiàn)會(huì)議室有人開(kāi)燈、無(wú)人延時(shí)關(guān)燈;在智能按鍵面板內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置了不同的場(chǎng)景，如：入場(chǎng)場(chǎng)景、投影場(chǎng)景、會(huì)議場(chǎng)景、休息場(chǎng)景、清潔場(chǎng)景、全開(kāi)場(chǎng)景、全關(guān)場(chǎng)景等，只要輕觸面板就可以輕松的在工作人員需要的時(shí)候?qū)Ω鱾€(gè)場(chǎng)景之間進(jìn)行切換;會(huì)議室的影音設(shè)備可以通過(guò)智能按鍵面板結(jié)合紅外發(fā)射設(shè)備，來(lái)進(jìn)行對(duì)電視、空調(diào)、影音設(shè)備等的控制。

3.2展示場(chǎng)館智能照明控制

通過(guò)中控系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)面板及人體感應(yīng)器管理展館內(nèi)的所有照明設(shè)備。分別在準(zhǔn)備時(shí)段、營(yíng)運(yùn)時(shí)段、清場(chǎng)時(shí)段、閉館時(shí)段定義不同的照明模式;普通展區(qū)的照明采用開(kāi)關(guān)控制方式。在無(wú)人的展區(qū)僅開(kāi)啟基本照明，有人進(jìn)入時(shí)，通過(guò)人體感應(yīng)器自動(dòng)啟動(dòng)參觀照明模式。

對(duì)重要展區(qū)的照明采用調(diào)光控制方式。當(dāng)有人接近藏品或展柜時(shí)，系統(tǒng)將燈光適度調(diào)亮，無(wú)人時(shí)自動(dòng)調(diào)暗。閉館時(shí)關(guān)閉照明。光線變化緩慢柔和。

3.3外立面泛光照明/景觀照明

外立面的泛光照明及景觀照明可采用光線感應(yīng)和定時(shí)控制相結(jié)合的方式進(jìn)行自動(dòng)化控制。當(dāng)光線變暗時(shí)，通過(guò)光線感應(yīng)自動(dòng)開(kāi)啟大部分泛光照明，到午夜后，通過(guò)定時(shí)器模塊自動(dòng)將部分燈光關(guān)閉，只留下少部分燈光，到天亮?xí)r通過(guò)光感自動(dòng)將剩下的燈光關(guān)閉，整個(gè)過(guò)程完全自動(dòng)化并有很好的節(jié)能效果。在節(jié)日期間或有重大的活動(dòng)的時(shí)候，可通過(guò)中控將所有的泛光照明和景觀照明打開(kāi)。

4、結(jié)束語(yǔ)

在在智能樓宇項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，作者發(fā)現(xiàn)目前有很多廠家在研發(fā)生產(chǎn)相互之間不能兼容的智能樓宇控制系統(tǒng)，這給用戶后期維護(hù)和擴(kuò)展造成一定的困擾，也阻礙了行業(yè)的發(fā)展。KNX總線作為智能樓宇行業(yè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)了20余年市場(chǎng)考驗(yàn)，具有很大優(yōu)勢(shì)。但目前KNX核心技術(shù)仍然只被少數(shù)外國(guó)企業(yè)掌握。KNX核心技術(shù)的高昂使得KNX技術(shù)在國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用于大型公共設(shè)施而難以應(yīng)用于家庭，也制約了KNX技術(shù)的推廣。實(shí)現(xiàn)KNX設(shè)備的完全國(guó)產(chǎn)化將對(duì)于KNX技術(shù)，乃至智能樓宇產(chǎn)業(yè)有一個(gè)良好的推動(dòng)作用。