基于KNX總線(xiàn)的社區智能照明系統應用

　　摘要：智能照明系統具有節能效果好、安全性高、用途廣泛、管理維護方便和提高照明設備壽命等特點(diǎn)，應用越發(fā)廣泛。本文通過(guò)智能照明系統和傳統照 明系統性 能特 點(diǎn)的對比.重點(diǎn)說(shuō) 明智能照明 系統在 實(shí)際應用 中的*性 ，同時(shí)提 出基于 KNX 技 術(shù)的智能照 明系統在社區服務(wù)方面的應用方案 .闡述了智能照明系統在現代化社區生活、娛樂(lè )中應用的必要性和可行性。

　　關(guān)鍵詞：KNX ;智能照 明系統 ;社區

　　一、引言

　　KonBex(KNX)是家居和樓宇控制領(lǐng)域的開(kāi)放式標準，由歐洲三大總線(xiàn)協(xié)議合并發(fā)展而來(lái)，有著(zhù)20多年的市場(chǎng)應用經(jīng)驗.并已轉化為中國國家標準化指導性技術(shù)文件 (GB/Z 200965—2007《控制網(wǎng)絡(luò )HBES技術(shù)規范——住宅和樓宇控制技術(shù)》。

　　樓字智能化技術(shù)的高速發(fā)展，我國信息產(chǎn)業(yè)建設的不斷深化以及人們生活水平的提高，社區樓宇的建設必須要適應網(wǎng)絡(luò )時(shí)代的發(fā)展，智能化程度要求越來(lái)越高。樓宇智能控制系統中，一般只包括了綜合布線(xiàn)、計算機網(wǎng)絡(luò )、安防、消防、閉路監控等子系統，并未包含智能照明子系統而傳統的照明控制方法則使用開(kāi)關(guān)面板手動(dòng)控制，只有開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài) ，既不利于管理也不利于節能。像社區活動(dòng)中心、社區廣場(chǎng)等地區，一個(gè)地區往往具有會(huì )議、報告、歌舞、娛樂(lè )等多個(gè)功能 ，需要營(yíng)造不同的燈光效果。傳統的燈光控制方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現代 化、智能化的社區服務(wù)的需求。 現代社區是一個(gè)基本的社會(huì )有機體，需要采用先進(jìn)智能化照明系統，為居民提供一個(gè)安全、舒適 、高效的居住生活環(huán)境。

　　二、智能照明系統的*性

　　智能照明系統與傳統照明系統相比較，具有很多優(yōu)點(diǎn)，本文從節能、安全 、用途 、維護、壽命和控制等方面進(jìn)行分析比較，展示智能照明系統搞得*性。

　　2.1 節能效果好

　　智能照明系統大的特點(diǎn)就是節能。人眼對于光強的感受是非線(xiàn)性的，當照度級別降低10%以上，人是察覺(jué)不到照的變化。智能照明系統借助各種不同的“預設置”控制方式和控制元件，對不同時(shí)間、不同環(huán)境下的光照度進(jìn)行精確設置和合理管理、自動(dòng)調節光照度。自動(dòng)調節照度的過(guò)程中，充分利用室外的自然光，讓智能控制系統對大多數燈具進(jìn)行開(kāi)關(guān)或智能調光，利用少的能源保證所要求的照度水平，節電效果十分明顯，一般可達30%以上。同時(shí)，智能照明系統也可以對熒光燈等進(jìn)行調光控制，通過(guò)控制可調光電子鎮流器，降低了諧波的含量，提高了功率因數，降低了低壓無(wú)功損耗，節約了能源。

　　2.2 安全性高

　　傳統照明控制串聯(lián)在回路中，通過(guò)回路中的開(kāi)關(guān)面板直接通過(guò)220V的供電線(xiàn)路的通斷來(lái)實(shí)現控制，易發(fā)生觸電事故，存在一定的安全隱患。智能照明系統中強弱電通過(guò)繼電器分離，采用弱電控制強電方式，工作電壓為12V，通過(guò)一條低壓線(xiàn)將調光模塊和按鍵面板連接起來(lái)，每個(gè)調光模塊和按鍵面板內部都有微處理器及存儲器，可以根據按鍵面板命令對燈光進(jìn)行 調節。同時(shí)，智能照明系統采用智能網(wǎng)絡(luò )集中控制，在突發(fā)事件中實(shí)現各系統和安防設備間 的聯(lián)動(dòng)，迅速 、果斷地作出處理，安全性較高。

　　2.3用途廣泛

　　傳統照明只有開(kāi)和關(guān)兩個(gè)檔位，沒(méi)有訓光功能，無(wú)法根據環(huán)境要求調整光照強度。智能照明系統則可以采用智能調光模塊，根據社區及環(huán)境的變化要求，在確保燈具能夠正常工作的條件下，給燈具輸出一個(gè)照明功率，既可減少由于過(guò)壓造成的照明眩光，又可以使燈光發(fā)出的光線(xiàn)更加柔和，照度分布更加均勻，為業(yè)主提供一個(gè)更加舒適良好的照明環(huán)境。

　　2.4 管理維護方便

　　傳統的照明方式要由人親自操作管理，而智能照明系統對照明的控制是以模塊式的自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，系統通過(guò)網(wǎng)絡(luò )，用一臺汁算機實(shí)現對整個(gè)控制區域的照明系統的控制 與管理，采用系統軟件或控制器，就可以調節光的明暗亮度以及開(kāi)啟不同場(chǎng)景，照明系統控制與管理數據以數字式存儲在數字存儲器中，這些信息的設置和更換十分方便，使照明系統的管理和設備維護變得更加簡(jiǎn)單。智能照明系統不但提高了管理效率和管理水平，而且還大幅的減少維護和管理費用，高效又便捷。

　　2.5 延長(cháng)照明設備壽命

　　無(wú)論是熱輻射光源，還是氣體放電光源，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)是照明設備損壞的一個(gè)主要原因，因此有效地壓制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)可以延長(cháng)照明設備的壽命。智能照明系統能成功地抑制電網(wǎng)的浪涌電壓，同時(shí)還具備了電壓限定和扼流濾波等功能，避免過(guò)電樂(lè )和欠電壓對照明設備的損害。采用軟啟動(dòng)和軟關(guān)斷技術(shù)，避免了沖擊電流對照明設備的損害。通過(guò)上述方法，照明設備的壽命通?？裳娱L(cháng)2～4 倍。照明設備使用壽命的延長(cháng)，減少了更換燈管的工作量，不僅可以節省大量資金，降低了照明系統的運行費用，也使管理維護也變得簡(jiǎn)單了。

　　2.6 DALI數字化照明

　　KNX在社區中應用的一大技術(shù)亮點(diǎn)是采用DALI數字化燈光控制。

　　DALI可尋址燈光接口(Digiral Addressable Lighting Intef face)是一個(gè)數據傳輸協(xié)議，它定義了電子鎮流器與設備控制器之間的通信方式，每個(gè)鎮流器都是數字尋址通信。DALI鎮流器之間通過(guò)DALI總線(xiàn)(兩根數據線(xiàn) )相互連接;每條DALI總線(xiàn)多可接64個(gè)DALI鎮流器。

　　KNX系統通過(guò)KNX/DALI接口與DALI總線(xiàn)連接,每個(gè)KNX/DALI接口接一條DALI總線(xiàn),即可接 64個(gè)DALI鎮流器KNX/DALI接口自動(dòng)給D ALI鎮流器編碼，每一個(gè)鎮流器有一個(gè)地址碼。根據這個(gè)地址碼，KNX總線(xiàn)上的設備可以直接訪(fǎng)問(wèn)每個(gè)鎮流器。

　　DALI數字化照明與傳統照明技術(shù)相比具有很多優(yōu)勢：

　　a .每個(gè)光源作為一個(gè)獨立的通訊對象,可以分別訪(fǎng)問(wèn)和控制;

　　b .每個(gè)光源的運行狀態(tài)可實(shí)時(shí)反饋到系統;

　　c .光源和鎮流器故障信息可實(shí)時(shí)傳送至總線(xiàn)，并發(fā)送到*控制室;

　　d .熒光燈調光實(shí)現由l%-*的亮度調節;

　　e .燈組重新分組無(wú)需再排管布線(xiàn)，只需通過(guò)軟件編組;

　　f .DALI的非直接關(guān)斷，避免了因頻繁開(kāi)關(guān)而引起光源損壞,DALI的亮度的數字化調光又為恒照度控制創(chuàng )造了*條件。

　　社區智能照明系統應用方案

　　社區智能照明系統應用方案設計中,既要考慮到能耗的節省，又要滿(mǎn)足社區不同要求的照明環(huán)境，還要考慮照明的舒適度和管理的方便。所以社區照明釆用的控制技術(shù)不但具有先進(jìn)的技術(shù)，可靠的運行,而且還要具備高效的能源管理，才能實(shí)現智能照明控制。

　　智能照明系統主要包括有:室內走廊與公共走道照明、路燈照明、景觀(guān)照明、車(chē)庫照明的集

　　中管理與控制。

　　基于現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的智能照明系統總體方案結構圖。

　　基于現場(chǎng)總線(xiàn)的智能照明系統總體方案結構圖

　　3.1室內走廊與公共走道

　　室內走廊和公共走道由于不同樓宇設計不同,釆光情況不同，不同時(shí)段人流埴也不同，因此照明系統設計也要根據具體情況設定。

　　采光不好并具有時(shí)間性的區域，可以選用定時(shí)器SW/S4.5實(shí)現定時(shí)控制,當走廊人流量大時(shí),比如上下班高峰期，打開(kāi)70%的燈光照明,正常時(shí)段打開(kāi)40%的燈光照明，維持基本的場(chǎng)所照明需求，特殊情況下打開(kāi)全部燈光。

　　釆光好的區域，現場(chǎng)可以安裝HS/H3.1光亮感測元件，實(shí)時(shí)感應場(chǎng)所照度值，通過(guò)感測照度值的變化，利用智能控制燈光回路開(kāi)閉的數量和區位，實(shí)現場(chǎng)所的照度值恒值控制。同時(shí)在公共走道連接出人口處(樓梯間、電梯間、走道間交匯處)安裝了 6216智能面板,方便人們臨時(shí)對公共區域照明的控制。

　　3.2路燈、景觀(guān)照明

　　路燈、景觀(guān)照明工作環(huán)境為室外，其泛光照明范圍大，不利于手動(dòng)操作和檢修，與環(huán)境照度關(guān)系緊密，可以選用帶電流檢測的燈光開(kāi)閉控制模塊SA/S4.20.IS或SA/S8.20.IS。正常情況通過(guò)照度與時(shí)間結合的方式自動(dòng)運行，在特殊時(shí)間管理人員可通過(guò)*控制電腦將所有泛 光照明和景觀(guān)照明打開(kāi)電流檢測功能可檢知前端燈光負載回路的工作電流變化情況,及時(shí)發(fā)現回路問(wèn)題，便于檢修。

　　3.3車(chē)庫照明

　　采用車(chē)庫智能照明系統，可使照明系統工作在全自動(dòng)狀態(tài)，系統將按預先設置切換若干基本工作狀態(tài)，根據預先設定的時(shí)間自動(dòng)地在各種工作狀態(tài)之間轉換。例如，上下班時(shí)間，車(chē)庫的人流量和車(chē)流量大,系統打開(kāi)所有區域的燈光，以方便人員進(jìn)出;非高峰的白天時(shí)間，車(chē)庫車(chē)流量小，室外照度充足，就可以關(guān)閉車(chē)庫內車(chē)位照明，車(chē)道照明保持1/2或1/3照度，以節約能源;等到深夜后，車(chē)庫車(chē)流量小，可以關(guān)閉車(chē)庫內所有照明，只保留指示照明，以保證基本的照度。同時(shí)可以通過(guò)安裝在入口處的現場(chǎng)控制面板，根據特殊情況，隨時(shí)切換不同場(chǎng)景,以適應各種情況下對燈光的要求。

　　安科瑞智能照明控制系統

　　4.1系統簡(jiǎn)介

　　Acrel-BUS智能照明控制系統，是基于KNX總線(xiàn)技術(shù)設計的控制系統。KNX總線(xiàn)技術(shù)起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線(xiàn)控制技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的，其中EIB(European Installation Bus,歐洲安裝總線(xiàn))是該總線(xiàn)技術(shù)的主體。

　　Acrel-BUS智能照明控制系統采用標準的2*2*0.8EIB BUS總線(xiàn)(即KNX總線(xiàn))作為總線(xiàn)線(xiàn)纜，將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統，既可實(shí)現照明燈具的遠程集中控制，又可實(shí)現就近控制功能。該系統理論大連接控制模塊數量達580000多個(gè)。

　　安科瑞智能照明產(chǎn)品種類(lèi)齊全，方案完善。用戶(hù)可通過(guò)控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實(shí)現靈活多樣的智能控制，特別適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明系統。

　　4.2系統工作原理示意圖

　　4.3產(chǎn)品選型

　　4.3.1開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器

　　用于對設備進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制的驅動(dòng)器，具有延時(shí)、預設、邏輯控制、場(chǎng)景、閾值開(kāi)關(guān)等功能，電氣參數如下：

　　4.3.2調光驅動(dòng)器

　　2路0-10V調光器，可對每路進(jìn)行回路開(kāi)關(guān)控制并輸出 0-10V 調光信號對具有 0-10V 調光接口的燈具進(jìn)行調光,具有開(kāi)關(guān)、場(chǎng)景、狀態(tài)反饋等功能，電氣參數如下：

　　4.3.3傳感器

　　傳感器是一種能感受外界信號、物理條件(如光、移動(dòng))的設備裝置，并將感應的信息傳遞給其它設備裝置(如調光器、開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器)，電氣參數如下：

　　4.3.4總線(xiàn)電源

　　KNX/EIB 系統標準供電電源，為總線(xiàn)提供電壓640mA 輸出電流，多可以為 64 個(gè)設備供電，帶總線(xiàn)復位、 過(guò)流指示和短路保護。標準導軌安裝，電氣參數如下：

　　4.3.5智能面板

　　用于接受按鍵觸動(dòng)信號，可通過(guò)區分短按與長(cháng)按并結合不同參數配置實(shí)現開(kāi)關(guān)、調光、場(chǎng)景、窗簾控制、調溫、報警等功能，電氣參數如下：

　　4.3.6干接點(diǎn)輸入模塊

　　用于接受外部干接點(diǎn)信號輸入，可通過(guò)不同參數配置實(shí)現開(kāi)關(guān)、調光、場(chǎng)景、窗簾控制、調溫、報警等功能，電氣參數如下：

　　4.4系統功能

　　1)光照度(需要配照度傳感器)監測，對利用自然光照明區域，根據自然光照度變化，進(jìn)行照明控制和調節，滿(mǎn)足照明和節能要求;

　　2)公共區域、走廊、通道、門(mén)廳、電梯廳等的照明，應設置紅外或微波類(lèi)人體感應器，并結合智能控制面板，實(shí)現各種場(chǎng)景照明控制，盡可能較少燈具點(diǎn)亮時(shí)間;

　　3)樓梯間照明采用人體感應探測控制;

　　4)設備房、設備房走道采用分組就地控制;

　　5)室外路燈、景觀(guān)等照明采用光照度控制結合時(shí)控的集中控制方式;

　　6)監控系統界面友好，畫(huà)面美觀(guān),實(shí)時(shí)顯示各區照明工作狀態(tài);

　　7)應具有完善的用戶(hù)權限管理功能，避免越權操作;

　　3.4系統應用領(lǐng)域

　　4.5系統的控制優(yōu)勢

　　1)系統可通過(guò)、觸摸屏、電腦對現場(chǎng)的燈光、空調及窗簾等進(jìn)行遠程集中控制，使得控制更加方便智能，用戶(hù)體驗更完美;

　　2)系統中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下，用戶(hù)操作更加安全、舒適;

　　3)系統在實(shí)施過(guò)程中，充分結合自然光及人員的活動(dòng)規律來(lái)自動(dòng)控制燈光，減少能源消耗，達到很好的節能效果;

　　4)系統采用分布分布式KNX總線(xiàn)結構，搭建簡(jiǎn)單靈活，系統內各模塊互不影響，可獨立工作，可靠性更高;

　　5)多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動(dòng)感應控制，定時(shí)控制，場(chǎng)景控制和集中控制等，控制方式更靈活;

　　6)系統的自動(dòng)控制、遠程集中控制等功能，在實(shí)現自動(dòng)化的同時(shí)，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果;

　　7)升級系統內控制模塊或更改系統功能時(shí)，無(wú)需增加連接線(xiàn)，不需關(guān)閉整個(gè)系統，只需更改設備參數即可實(shí)現，維護方便，操作簡(jiǎn)單;

　　8)系統可與消防系統聯(lián)動(dòng)，在出現消防報警時(shí)，強制打開(kāi)應急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風(fēng)險，提高了建筑的安全性。

　　4.6安科瑞組網(wǎng)方案

　　智能照明控制系統組網(wǎng)方式靈活，擴展方便，當系統模塊數量較少、距離較近、范圍較小時(shí)，各設備以樹(shù)形枝狀延伸，構成支路系統智能照明控制系統;當系統模塊數量較多、距離較遠、范圍較大時(shí)，用支線(xiàn)耦合器組成多條支路，構成區域智能照明控制系統;當系統模塊數量很多、距離很遠、范圍很大時(shí)，用支線(xiàn)耦合器、區域耦合器等構成樓群智能照明控制系統。

　　五、結語(yǔ)

　　本文簡(jiǎn)述的智能化社區照明解決方案，作為一種應用電子類(lèi)的智能化方案，期望為各個(gè)社區等公共場(chǎng)所照明設備的智能化管理和能源節約提供方便或幫助，同時(shí)伴隨信息技術(shù)與電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電子信息技術(shù)的應用越來(lái)越普及，自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展在改變技術(shù)視野的同時(shí)，也改變著(zhù)生活本身和思維方式。智能照明技術(shù)已經(jīng)并且必將繼續深入人類(lèi)的每-個(gè)領(lǐng)域,并將人類(lèi)帶入更新的生活空間。

　　【參考文獻】

　　左瑩郁，齊飛衛出應用于智能照明控制系統的方案設計川.吉林建筑「程學(xué) 院學(xué)報,2011,4(28):74-77.

　　劉志東，基于KNX的社區智能照明系統應用方案

　　安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版