基于KNX總線的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計方案

智能家居控制系統(tǒng)集住宅設(shè)備控制及環(huán)境監(jiān)控于一體，提供全方位的信息交換功能，系統(tǒng)集成了家電設(shè)備控制、燈光控制、安防監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控等功能。KNX總線是被正式批準(zhǔn)的智能樓宇控制領(lǐng)域的開放式國際標(biāo)準(zhǔn)，KNX總線已被廣泛應(yīng)用到樓宇自動化領(lǐng)域。

本文以KNX總線技術(shù)作為研究對象，將KNX總線技術(shù)應(yīng)用到家居控制中，如對家電、燈光、窗簾、安防等設(shè)備進(jìn)行控制，改變傳統(tǒng)的控制方式，建立起了管控有利、布線簡潔、擴(kuò)展性強(qiáng)的控制系統(tǒng)，在節(jié)約能源的同時，為住戶提供舒適、便捷的生活環(huán)境。

1、KNX總線概述

KNX是Konnex協(xié)會基于EIB(歐洲安裝總線)協(xié)議于1999年提出并制定的新一代協(xié)議總線標(biāo)準(zhǔn)。KNX標(biāo)準(zhǔn)目前已被批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)(CENELEC EN50090CEN EN 13321-113321-2)、國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC 14543-3)、美國標(biāo)準(zhǔn)(ANSI/ASHRAE 135)和中國指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)(GB/Z 20965)，已經(jīng)成為“HBES技術(shù)規(guī)范-住宅與樓宇控制”的國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件，同時KNX也是家居和樓宇控制領(lǐng)域唯一的開放式國際標(biāo)準(zhǔn)。

采用KNX總線的電氣安裝系統(tǒng)和傳統(tǒng)的電氣安裝系統(tǒng)比較有很大的區(qū)別，采用KNX總線的電氣控制系統(tǒng)中控制設(shè)備和執(zhí)行器采用總線相連，這樣可以實現(xiàn)獨(dú)立操作，也可跨區(qū)域操作，執(zhí)行器受控于多個傳感器，驅(qū)動與傳感器之間的邏輯關(guān)系可隨時被修改，開關(guān)的狀態(tài)可被顯示，從而實現(xiàn)智能化控制功能。

2、智能家居控制要求

在智能家居領(lǐng)域，KNX技術(shù)的靈活性為用戶帶來非常大的好處。KNX系統(tǒng)主要由傳感器、執(zhí)行器和系統(tǒng)元件三大部分組成，主要用于燈光照明控制、電動窗簾控制、暖通控制(空調(diào)、地暖、新風(fēng))、遠(yuǎn)程監(jiān)控控制以及與其他系統(tǒng)的聯(lián)動控制。其控制方式靈活多樣，例如就地智能面板控制、人體感應(yīng)控制、光線感應(yīng)控制、溫度感應(yīng)控制、氣象感應(yīng)控制、現(xiàn)場面板控制、中央計算機(jī)控制、電話遙控、定時控制、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制等。

本文主要介紹燈光、窗簾、AV的控制，用一個三聯(lián)開關(guān)進(jìn)行燈光、場景的控制，兩個三聯(lián)開關(guān)進(jìn)行窗簾控制，一個五聯(lián)開關(guān)進(jìn)行調(diào)光燈的控制，觸摸屏進(jìn)行燈光、窗簾、電器的控制。主要元件的控制要求如表1所示。表中輸出表示驅(qū)動器的輸出端，鍵位表示的是開關(guān)面板第幾聯(lián)，以及左鍵位還是右鍵位。

表1 元件控制要求以及關(guān)聯(lián)設(shè)置一覽表

3、智能家居整體控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)

根據(jù)控制要求，設(shè)計整體控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)圖。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D有線型、星型、樹型結(jié)構(gòu)，本文采用線型結(jié)構(gòu)。圖1為網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)圖，圖中各元器件通過i_bus總線相連，電器控制采用紅外控制，紅外發(fā)射器使用和ABB i-bus總線兼容的泰創(chuàng)產(chǎn)品。控制系統(tǒng)采用總線控制，每個元件都需要分配一個地址，具體分配方法見圖1所示，各元件的功能如表2所示，各元器件的通訊通過組地址進(jìn)行。系統(tǒng)中各元器件接線簡單，圖1中僅畫出燈光驅(qū)動器的接線圖，其余元器件接線圖省略。

圖1 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)圖

表2 元件功能一覽表

4、智能家居控制系統(tǒng)組地址分配

根據(jù)控制要求，分配組地址，本文群組地址為三層，主群組有兩個，燈光場景控制和電器控制，燈光場景控制中有6個中間組，又有相應(yīng)的子組，主要群組地址分配方法示例如表 3所示，其中場景和聯(lián)動部分組地址省略。