浅谈智能照明控制系统

朱克成

智能家居灯控产品 专题案例

引言:本文介绍当前主要智能照明控制系统各品牌的特点及各种协议的基本定义、并从智能照明控制系统的当前发展提出个人见解。

伴随现代电子技术的发展、人们对照明控制提出了更高的要求,照明控制也不再局限于照明设备的开关,还需要照明控制根据某一区域的功能、每天不同的时间、室内外亮度或该区域的用途来自动控制,并能够实现集中统一管理与监控的功能,达成舒适、明亮并富有艺术魅力的照明环境里工作和生活。

智能照明控制系统正是适应上述需求诞生的一个楼宇自动化系统的一个子系统,但其可以不再依赖于楼宇设备自动管理系统而独立运行。同时,智能照明系统不仅可以实现开关控制和调光控制,还可以预设许多灯光场景,根据时间、场所的功能、室内外照度自动调整场景。与音频、视频系统、表演系统等专业设备实现各种表演功能。

自上世纪90年代开始,智能照明控制系统已经作为一个独立的系统在国内智能建筑中得以应用。近二十年来的发展、主要有HDL、ABB、Siemens、Merten 、CLIPAL、Dynalite、Lutron、Polaron、ilight、Panasonic等智能照明系统在国内各类项目中得以应用。这些厂家或品牌之间有什么差异呢?笔者按自己这些系统的理解做出如下几个方面的对比,供读者参考:

各种通讯协议简述

RS-485总线

RS-232、RS-485都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的, EIA于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议。是典型的串行通讯标准,标准只定义了电压,阻抗等,但不对软件协议给予定义。RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺,实际上可达 3000米,RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。

KNX/EIB总线

欧洲电气接线装置总线(European Iinstallation Bus)智能控制系统,与欧洲楼宇自控标准(KNX)相结合,形成KNX/EIB总线系统,是为电气接线装置专业量身打造的智能化楼宇控制系统。截至2002年6月,全球有300余家制造厂商生产5000余种EIB兼容产品,占据欧洲楼宇,家庭自动化设备销售总额的80%。EIB协议由中立的、非盈利组织EIBA统一管理,任何愿意遵守EIB协议的制造厂商均可以申请并通过EIB认证后生产EIB产品。

C-Bus 总线

C-Bus即Clipsal Bus的简称,是Clipsal公司的总线协议,采用两线制双绞线,即一对线上既提供总线设备工作电源(15～36VDC),又传输总线设备信息,总线设备之间直接通讯,无须通过中央控制器。C-Bus的传输协议为CSMA/CD,通信速率为916Kb/s,可设成线形、星形或树形拓扑结构,但不支持环网结构。子网为基本单位,每个子网最多容纳100个单元或者255个控制回路,最大传输距离为1000m。

Dynet总线

Dynet是Dynalite公司面向照明系统的封闭控制总线协议。Dynalite 系统采用4线制两对双绞线,即一对双绞线提供DC12V总线设备工作电源,另一对双绞线用于传输总线设备信息。安装时推荐使用五类线(四对双绞线)作为传输介质,没有用到的线可以作为备用。Dynet是一种基于RS-485四线制的传输协议,只支持线形网络拓扑结构,主网可通过网桥连接64个子网,每个子网可连接64个总线设备单元,其子网传输速率为916KbPs,主网最高可达5716KbPs。Dynet相应的操作软件是Dlight。

DALI数字化可寻址调光接口

数字化可寻址调光接口(Digital Addressable lighting interface),简称为(DALI),1994年列入IEC60929标准,得到国际主要芯片、灯具、镇流器和夹具制造商的支持,99年Philips公司对DALI协议做了进一步的完善工作,并在汉诺威国际灯展上推出了基于DALI 的系列产品。

X-10电力线载波总线

X-10采用电力线载波技术, 在北美取得了巨大的商业成功。X-10信号根据电力线信号正负过零点处120KHz脉冲信号出现与否来进行传输。信号帧头标识符为1110,该标识符仅以真值形式传送,其余每个信号分别以真值和补码两种形式在交流电的零相位开始传送,为了和三相交流电的过零点相一致,这些数据帧必须连续传送三次。该协议产品无需布线,易用价廉是它的最大卖点。

HBS总线

HBS 的全称是家庭总线系统(Home Bus System),它是由日本一些知名企业,包括日立(Hitachi) 、松下(Mutsushita) 、三菱(Mitsubishi)、东芝(Toshiba)等联合提出的,并得到了日本政府和商会的支持。HBS协议规定了如何通过双绞线或同轴电缆实现家庭电器、电话、音频、视频装置的互连,着眼于家用电器的综合自动化。同时,HBS协议也考虑了如何在家庭内获得远程服务,如在家购物、远程医疗和远程教学等。协议主要用于电器开关量以及简单模拟量的控制,采用专用总线,具有抗干扰强、响应速度快、开发成本及风险较低的特点。

结束语

综上所述,目前国内市场各品牌的智能照明系统在短期内采用统一总线标准的可能性不大,每种总线和每家的产品都有自己的特点。但未来应会形成RS485,KNX/EIB两大总线占有主要市场份额。各厂家在产品的开发上也会有针对性的推出新的产品来占有各自的市场份额。

HDL-BUS总线是一个由RS485总线组成的基础网络(我们叫子网段),基础网络间采用TCP组网的网络结构。这一系统结构的特点是:控制是在各基础网络之间开展的,或者说控制是跨以太网控制的;另一个目的是希望能结合国内众多的基于RS485厂家的产品在IP通讯协议这一层级,作一个统一的通讯及服务平台,即HDL-BUS不仅只是站在HDL产品的角度出来,更希望能在IP这一通讯协议平台上与其它厂家产品兼容或共享网络通讯。

可视对讲系统、门禁控制系统、安防系统、空调系统、电梯系统等厂家能够开发或已经拥有由自己的总线转换成IP通讯协议的设备,如果各生产厂家将IPv6通讯协议的格式开放给第三方用以开发的机电设备管理软件,那么就可以形成一个非常有效的机电设备管理系统。

我国现在的智能建筑中、各个子系统之间互不相干。同时每个子系统也只能用自家的产品,给最终用户造成非常多的麻烦。未来希望国内行业权威机构能够从机电设备统一管理的角度出发,让有能力的软件开发企业能够参与进来,为机电设备的统一管理为智能建筑的更好发展开发出良好的机电设备管理软件,用开放式建筑机电设备网络管理软件将楼宇内的机电设备进一统一平台管理。