浅谈智能建筑控制系统在工程实例中的应用

2010-04-02北京市建筑设计研究院深圳院彭江宁ABB中国有限公司深圳分公司汪大涛

电气技术与经济 2010年4期

■ 北京市建筑设计研究院深圳院彭江宁ABB (中国) 有限公司深圳分公司汪大涛

概述

KNX是起源于欧洲的总线标准，现已成为国际通用的智能建筑标准ISO/IEC14543-3，并于2007年正式成为中国的国标GB/Z20965-2007。通过KNX技术媒介，所有设备通过连接总线（双绞线，无线电频率，电源线或IP /以太网）能够交换信息。总线设备可以是传感器或执行器，管理控制所需设备：照明、电动窗帘/百叶窗、安防系统、能源管理、供暖、通风和空气调节系统，远程控制设备、计量装置、音频/视频控制、白色家电等，所有这些设备都可以控制或监控，而不需要额外的控制中心统一信号。KNX广泛应用于公共建筑及住宅中，具有各种控制方式如：现场面板控制、单独/分组控制、分散/集中控制、远程控制、时间控制、光线感测控制、存在感应（红外线+微波）遥控、移动感测控制、气象控制、消防联动控制等，控制方式方便、灵活，并且易于修改、易于操作和维护。

ABB i-bus系统既是一个面向使用者的系统（通过现场面板及感应器），又是一个面向管理者的系统（通过中控电脑），通过该系统对灯光、电动窗帘、HVAC等设备的控制，可有效地节约能源，同时可提高管理人员的控制效率及工作人员的工作效率。在楼宇中，ABBi-bus系统被称为环境控制系统，在住宅中又被称为智能家居系统。

一、智能家居i-b u s系统原理

i-bus系统的工作原理可以下图进行简单阐述，由图可看出。i-bus 系统的智能面板（传感器）替代了传统的面板，智能面板只与i-bus控制总线连接，智能面板通过总线发送信号控制相关的驱动器即执行器，从而实现对灯光等设备的控制，由此可见，i-bus 系统的结构是全分散型的结构，不需要任何中央控制器之类的设备，不同于上一代集散式控制系统，另外对灯光设备的控制是通过软件编程实现的，面板开关属于安全低电压设备，不直接切断强电进行控制，完全不同于传统的面板开关的控制。

总线元件主要分为两大类：传感器和驱动器。传感器负责探测建筑物中的开关的操作，或光线、温度、湿度等信号变化。驱动器负责在接收到传感器传送的信号后并执行相应的动作，如开/关、调节灯光的亮度、升降窗帘、启停空调或风机盘管等。

二、智能家居i-b u s系统的特殊功能

1.室内场景设置

通过简单的自行操作，客户可根据不同居室的需求，来设置不同的光线场景，比如业主在会客、聊天、观看家庭影院时，就可以根据不同主题，设置不同的场景。所有设置仅需单键可完成。如果不喜欢事先设置好的灯光场景，可以由产品供应商进行光线程序调整，或者单独使用控制面板开关自行设计的灯光。

2.遥控功能（室内）

利用开关上的红外线接收装置，可以在室内任何位置，通过遥控器来控制家庭照明。

3.窗帘控制系统

窗帘的开合可由一个光线控制器来控制，白天当它感测到足够的亮度，可以自动打开窗帘；当夜幕降临，又可以将窗帘自动关闭。除此之外，业主还可以根据喜好自行设计窗帘开关程序，比如开一半、关一半；打一1/3位置等。

4.液晶显示屏

可以在主卧室床头设置一个液晶显示器，它可以显示系统上用电设备的状态，也可以知道其他房间的灯是否关闭，客厅的空调是否未关等，这样，主人不用下地，只需通过液晶显示器的按键将其关闭，非常方便。

5.灵活方便的修改和扩展

ABB的i-bus系统使您的家中电气设备控制多样灵活，而且修改及扩展非常方便，您可以根据万泉提供的各项基础设施自行选择扩展设备。安装管线将全部预留。

三、豪华别墅ABBi-bus智能家居控制系统

下面就华侨城东方花园一栋三层豪华别墅安装的ABB ibus智能家居控制系统作一下应用介绍。该系统主要由四部分组成：照明及插座控制、窗帘控制、空调控制、地加热控制。照明区域包括一、二、三楼的公共区域如大厅、餐厅、客厅、起居室、走道、楼梯、卧室、多功能房等。窗帘包括大厅、客厅、餐厅、主卧、电影房和小孩房的电动窗帘。空调包括一楼大厅、客厅、二楼起居室、三楼主卧、电影房、小孩房等。

功能描述：该别墅智能家居控制系统按区域按楼层划分，可分为一楼客厅、吧台、餐厅、过厅；二楼起居室；三楼主卧、小孩房、电影房。按功能划分可分为灯光、窗帘、空调、地加热四部分。按控制划分可分为分散控制、集中控制两种。根据别墅控制点多而分散，功能复杂的特点，在不同区域配置不同面板及主动探测器。控制方式主要按区域划分，在兼顾分散控制的前提下，适当考虑集中控制的原则。

一楼客厅五联面板功能说明：第一联按键控制窗帘，布帘和沙帘，短按左键，布帘闭合，长按左键，沙帘闭合；短按右键，布帘打开，长按右键，沙帘打开。第二联控制两个灯位，客厅吊灯和客厅灯带，按左键，客厅吊灯打开，再按一次左键，客厅吊灯关闭；按右键，客厅灯带打开，再按一次右键，客厅灯带关闭。第三联控制客厅主灯和客厅灯关，按左键，客厅主灯打开，再按一次右键，客厅主灯关闭；客厅灯关只有一个功能，即按右键，客厅灯全部关闭。第四联为两个场景，夜晚和白天模式。夜晚模式指当夜晚来临时，主人只要按左键，客厅灯及过厅灯就全部打开，客厅窗帘全部关闭，这免去了主人一个个灯和窗帘进行开关，而是直接达到预设的状态。白天模式则正好相反，客厅及过厅灯光全部关闭，客厅窗帘打开。第五联则考虑到过厅作为最常用的公共区域，对客厅、餐厅及吧台都设置按键进行操控，这样可极大地方便主人的使用。从以上按键功能可以看出，面板功能首先针对本区域进行控制，兼顾其它区域。这充分体现了即分散又集中的原则。

入户大门处的三联面板功能说明：第一联为窗帘开关，按右键，过厅和客厅窗帘同时打开，按左键，则窗帘同时关闭。第二联为客厅灯开和餐厅灯开，这主要考虑到主人使用方便，进门时，若想去客厅，按客厅灯开，则客厅灯和过厅灯将全部打开，去餐厅，按餐厅灯开，则餐厅灯和过厅灯将全部打开。第三联楼梯灯开伴随着餐厅灯和客厅灯一起打开，则可将整个一楼衬托得更加灿烂辉煌。当然，当主人离去时，只按灯全关，则可将除壁灯和门灯外的整个公共区域的灯光全部关闭，避免主人分别开关的麻烦。壁灯和门灯则由移动探测器检测到无人时会自动关闭。在主人房也设置灯全关功能，便于主人回房休息时全部关闭。像如此细微又体现以人为本的功能随处可见，需仔细体会。

主人房三联面板功能：第一联按键控制窗帘，布帘和沙帘，短按左键，布帘闭合，长按左键，沙帘闭合；短按右键，布帘打开，长按右键，沙帘打开。第二联控制两组灯，主人房吊灯和台灯，按左键，主人房吊灯打开，再按一次左键，主人房吊灯关闭。按右键，主人房台灯打开，再按一次右键，主人房台灯关闭。第三联控制儿童房的灯光、电视、电脑插座，按左键，儿童房的灯打开，再按一次左键，儿童房的灯关闭；按右键，儿童房的电脑、电视插座电源关闭。再按一次右键，儿童房的电脑、电视插电源打开。安装在主人房床头的三联面板的第一联对台灯进行开、闭控制和调光控制。第二联为两个场景，阅读模式和睡眠模式。第三联为全开/全关功能控制整栋别墅的照明。

整个房间的灯光还可以通过红外线遥控器进行控制，遥控控制和面板控制都能达到同样的控制效果。

儿童房的控制方式：安装在儿童房的三联面板可以对房间的灯光、窗帘、电视、音像、电脑插座分别进行控制。也可以由主人房的面板来控制，这样以便于对小孩作息时间的管理。

还可以通过在触摸屏上设定时间控制，节假日控制。

定时器可对电动窗帘进行定时控制，例如儿童房的布窗帘可定时在早晨七点自动打开，纱窗帘保持闭合，让清晨和煦的阳光透过沙窗帘照到房间。此功能可将儿童从睡梦中悄悄唤醒。这样给小孩营造一个健康成长的空间。

空调控制方式：

（1）空调受控部件：

高、中、低三速风机；加热、制冷控制阀；主卧、小孩房、客厅、餐厅、一楼大厅、二楼大厅、电影房、书房七个风口。其中客厅和餐厅合并为一个风口进行控制。

（2）控制方式：

加热/制冷模式可在主卧的LCD显示器上进行切换。

各房间风口的逻辑控制方式为：房间内任一个或二个风口打开时，三速风机为低速；房间内任三个或四个风口打开时，三速风机为中速；房间内任五个或五个以上的风口打开时，三速风机为高速。当房间内无风口打开时，三速风机为关闭状态，控制阀关闭，当风机打开时，按照加热或制冷方式打开相应的控制阀。

一楼客厅、餐厅、二楼起居室、三楼主卧、书房、电影房、小孩房各配备一个三联温控面板对相应区域进行温度调节控制，主卧配备一个6136 LCD显示器。温控面板可进行当前温度的显示、设定、比较运算及控制风阀的开闭。客厅及主卧温控面板的第一联可控制所有房间空调的开闭，需要说明的是，空调的开闭并不意味着将各个房间的风口打开或关闭，只是开关空调的一个必要条件。各个房间风口打开或关闭是由各个房间温控面板的设定值与实际值相比较差值所决定，除了主卧、客厅的温控面板可集中控制外，每个房间的空调也可单独进行控制，它们的功能是并行的。

其他控制方式：

安装在主卧中的触摸屏采用图形化界面，可对住宅内各个房间、区域的灯光、电动窗、空调、地加热等设备进行集中监视和控制。在该触摸屏上设有场景控制功能：如电视模式、就餐模式、会客模式、外出模式等；具有各种定时控制功能、逻辑功能、密码功能、具有模拟家中有人功能，使居家更安全。可手写留言；可显示室内/室外温度；可红外线遥控。触摸屏的逻辑功能、时间功能、密码功能、手写留言功能能够在不增加硬件的情况下根据主人的思维方式，实现不同的控制效果。让主人尽情地享受这一切给他带来的快乐。

通过安装在房顶的气象站探测到室外的温度、风向、雨水来控制房间的窗帘、电动窗、空调。当探测到阳光强烈时就会自动的关上窗帘把强光挡在室外，同时自动打开电动窗让清风

吹进房间，适当的关闭空调，即节能又舒适。当探测到大风雷雨天气时自动关窗关门。使得室内不会受到雨水侵袭。

通过安装在配电箱内的电话网关，可以用电话、英特网实现对家中设备的监控。当主人在外拨打家中的电话或通过上互联网可以开启家中的空调、关闭或打开灯光、电动窗帘、及插座实现远程控制。