KNX总线在智能楼宇中的应用

柴洪华1 王延峰2

1.中海油山东化学工程有限责任公司，济南 250101

2.安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801

    摘要：本文介绍了KNX总线的智能照明系统的特点、系统组成和架构。并结合不同的应用场合阐述了其节能和提高楼宇管理效率的特殊意义。 

    1、引言

    在环境污染和能耗问题日趋严重的今天，人们也开始关注建筑的节能。据统计我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比重已达到 27.45%，而且随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，该比重还将上升至 35%。如此巨大的比重，让我们看到建筑节能的前景，将来更多建筑能源的节省要从采用合适高效的控制系统来获得。

    节约能源是当今社会的主题。安科瑞ASL系列智能照明控制系统能够通过合理的管理，根据不同日期、不同时间、不同的照度，按照各个功能区域的运行情况预先进行光照度的设置，不需要照明的时候，保证将灯关掉。使用最经济的能耗提供最舒适的照明，从而大大降低了建筑的能耗。

    2、KNX总线简介

    安科瑞ASL系列智能照明控制系统采用KNX总线进行系统中各模块间的通讯。KNX通信协议标准化程度比较高，且具有良好的开放性、交互性、可靠性、安全性。

    2.1 系统特点

    KNX协议在欧洲的家庭自控和楼宇自动化市场占有主导地位，在北美也有良好的市场表现，并被美国纳为家庭自控的标准之一。最近其在国内的发展速度也很快，己经有多个成功的应用范例。KNX支持多种物理通信介质，支持各种网络拓扑结构，带有冲突检测的CSMA机制能够有效的避免数据发生碰撞。KNX系统属于分布式系统，通过组地址的方式使设备之间的通信非常简单，而且如果某个设备出错也不会对整个系统的正常工作造成影响。KNX系统的最大特点是其开放性与互操作性，不同厂家的产品都能互相兼容。

    安科瑞ASL系列智能照明系统采用最新的KNX设备模型，它是为处理复杂的KNX设备而特别定义的。主要的优点在于扩展了可用通信组对象和组地址的数量。以前的设备模型限制到255个通讯对象和组地址。新模型理论上允许高达65535个通信组对象和组地址，这能大大扩展KNX应用项目的规模和应用多样性。为了达到这个目的，通信表(组地址表、关联表、组对象表)的格式进行了重新定义并优化了其搜索算法，保证系统高效运行。

    2.2系统组成

    智能照明控制系统是KNX智能楼宇控制系统的组成部分，它可以与空调、暖通、安防、能耗监测等共同集成与智能楼宇控制系统中，如图1所示。在这个系统中可以实现手动控制或通过传感器自动控制；分散或者是集中的控制功能；各个系统之间的联动控制等。

图1 KNX智能楼宇控制系统组成

    2.3系统架构

    KNX系统的基本构成是由KNX元件通过总线连接成一条支线(Line)，几条支线组成一个区域(Area)，几个区域构成一个大的系统。这其中，一条支线可以最多连接64个KNX总线元件，每个区域最多可以容纳15条支线，每个系统最多可以有15个区域，系统架构如图2所示。

图2 KNX系统架构

    3、智能照明系统的应用

    智能照明系统按控制功能可分为：时钟控制、照度控制、场景控制、人体感应控制、手动控制、应急照明控制等。表1列出了不同应用场所的主要控制方式。接下来对几个典型应用场合进行了描述。

    表1 不同应用场所智能照明控制方式

    3.1会议室智能照明控制

    通过安装在会议室的智能按键面板可以很方便的实现会议室内所有灯光的开/关、亮度调节空调开/关、窗帘升/降/停/百叶角度调整、投影幕的升/降；通过人体感应控制的方式实现会议室有人开灯、无人延时关灯；在智能按键面板内根据需要设置了不同的场景，如：入场场景、投影场景、会议场景、休息场景、清洁场景、全开场景、全关场景等，只要轻触面板就可以轻松的在工作人员需要的时候对各个场景之间进行切换；会议室的影音设备可以通过智能按键面板结合红外发射设备，来进行对电视、空调、影音设备等的控制。

    3.2展示场馆智能照明控制

    通过中控系统、现场面板及人体感应器管理展馆内的所有照明设备。分别在准备时段、营运时段、清场时段、闭馆时段定义不同的照明模式；普通展区的照明采用开关控制方式。在无人的展区仅开启基本照明，有人进入时，通过人体感应器自动启动参观照明模式。

    对重要展区的照明采用调光控制方式。当有人接近藏品或展柜时，系统将灯光适度调亮，无人时自动调暗。闭馆时关闭照明。光线变化缓慢柔和。

    3.3外立面泛光照明/景观照明

    外立面的泛光照明及景观照明可采用光线感应和定时控制相结合的方式进行自动化控制。当光线变暗时，通过光线感应自动开启大部分泛光照明，到午夜后，通过定时器模块自动将部分灯光关闭，只留下少部分灯光，到天亮时通过光感自动将剩下的灯光关闭，整个过程完全自动化并有很好的节能效果。在节日期间或有重大的活动的时候，可通过中控将所有的泛光照明和景观照明打开。

    4、结束语

    在在智能楼宇项目开发过程中，作者发现目前有很多厂家在研发生产相互之间不能兼容的智能楼宇控制系统，这给用户后期维护和扩展造成一定的困扰，也阻碍了行业的发展。KNX总线作为智能楼宇行业的国际标准，经过了20余年市场考验，具有很大优势。但目前KNX核心技术仍然只被少数外国企业掌握。KNX核心技术的高昂使得KNX技术在国内主要应用于大型公共设施而难以应用于家庭，也制约了KNX技术的推广。实现KNX设备的完全国产化将对于KNX技术，乃至智能楼宇产业有一个良好的推动作用。

    参考文献

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    [2]Kyselytsya，Yuriy, Weinzierl Tagungsband. Implementation of the KNX Standard[C]. KNXScientific Conference 2006，Technische University Wien, 2006

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