基于EIB总线的图书馆智能照明控制

赵立琼

（湄洲湾职业技术学院，福建 莆田 351254）

基于EIB总线的图书馆智能照明控制

赵立琼

（湄洲湾职业技术学院，福建 莆田 351254）

EIB总线作为楼宇家居自动化控制技术的主流，具有适应性好、功能强大与可靠性高等多方面优点，能很好地满足定时、合成照度、人体检测和手控等不同的照明控制需求。通过智能化的自动控制实现了楼宇的舒适照明和节能照明两大目标，克服传统照明解决不了的问题。

智能照明；EIB总线技术；自动控制；节能

1 引言

楼宇照明系统是楼宇自动化系统（BAS）的重要组成部分，它为人们的工作、学习和生活提供了一个舒适的照明环境。但随着节能减排、低碳环保理念的深入人心，对楼宇照明系统的任务也提出了更高要求，不仅要达到舒适照明，还要实现节能照明。近年来国内智能楼宇的逐渐兴起，自动控制等技术被应用于楼宇建设中，使原本传统单一的建筑有了一些智能可控的元素。同时，这也给照明系统顺利完成两大任务带来了可能性。

2 楼宇照明系统的控制需求方式

在楼宇照明中，一般有以下几种控制需求方式：

1.定时控制：即按既定的作息时间表控制照明时间，能满足不同时段的照明需求。需事先制定作息时间表，控制方式容易实现。但如突遇天气变化，临时加班等情况则灵活性较差，且不能较好地实现节能。

2.区域控制：以区域划分来实现差异照明，不同区域实施不同的照明控制。如办公室与公共区（走廊、楼梯、卫生间）就有不同的照明需要。

3.室内检测控制：通过移动探测传感器、红外传感器、照度传感器等检测设备作为照明控制的触发装置。例如当检测到人体发出的红外辐射，或是有人物移动时则开启照明。当自然光线较强时，降低人工照明亮度，自然光线较弱时，则加强人工照明亮度。

总之，要实现科学合理的照明，在舒适的基础上达到节能，是一项较为复杂的任务。因此必须要借助一些技术手段来较好地实现照明控制。

3 EIB总线技术

EIB总线技术是引自欧洲的现场总线安装规范，是目前在电气布线领域应用最广的一种产品标准，

常被用于楼宇、家居的自动化安装，具有以下几个方面的特点。

3.1 适应性好

EIB总线可支持双绞线、电力线、无线电和红外线四种介质［1］。可以很好地满足不同安装场合的需求，有很强的适应性。例如电力线可用于对旧建筑的改建，无线电和红外线用于难以敷线的场合。而双绞线则是目前应用最广泛的介质。

3.2 功能强大

EIB总线网络组态灵活，控制系统可大可小，拓扑结构容量惊人。以域、区、线为单位，通过区耦合器和线耦合器的连接可形成挂接设备达15*15*64=14400个的大型网络［1］。目前，已研制出4000多种EIB功能元件，可分为传感器，执行器和系统附件三大类，它们的出现使得EIB几乎覆盖了建筑电气控制的所有功能。并且，通过RS232接口与计算机监控中心相连，在专用软件ETS的编程下，EIB系统元件还能以组地址的方式相互结合，实现复杂多变的全局控制。

3.3 可靠性高

EIB总线上各元件设备的控制信号具有很大的随机性，时有时无，或相继发出信号，或同时发出信号。由于总线上各元件配备了唯一的物理地址，就保证了信号传输的准确性。同时，EIB采用了CSMA/CA（具有避免冲突的载波侦听多路访问）技术，避免了信号丢失和冲突的现象，进一步提高了信号传输的质量［2］。因各元件还配有内置的微处理器和存储器能独立工作，任何一个元件的故障都不会影响系统其它部分的正常运行，可靠性高。

4 楼宇的照明控制设计

以某校图书馆照明系统为例，应用EIB总线技术来实现分散管理，集中控制的智能照明系统设计。图书馆内部功能区可分为学生自习室、图书借阅库，办公室、多功能报告厅以及公共区（走廊、楼梯、卫生间）5部分。

4.1 图书馆照明区域控制需求分析和设计

1.学生自习室、图书借阅库：主要提供给学生在课余时间自习或是借阅图书使用，使用时间为8：00-21：00。鉴于人员活动较为频繁，使用率高，常采用定时控制方式。但如只单纯依靠定时开关势必会造成浪费。例如在白天自然光线强时却仍然开启全部照明，则显得不太合理。在此可考虑定时开关与合成照度控制结合的方式来实现照明。一般办公室内人体舒适的照度值为300lux，可以此值作为照度控制的参考值。以定时开关为控制先行条件，再检测实际自然光照度，按照“自然光照度+人工照度=300lux”的条件来动态调节人工灯源的照度及输出功率［3，4］。

2.办公室：包括馆长办公室、采编室等。由于此区域为个人活动空间，人员进出频率较低，所以可采用红外或移动探测器作为灯控开关。当人员进入时照明开启，离开时则延时关闭。同时配备合成照度控制，只有当人员进入且照度不足300lux的情况下照明开启，并同样以自然光强度值来动态控制人工照明的输出量。且因属于个人办公场所，活动自由度大，还需配备照明独立手控开关，以手动方式强开或强关照明。

3.多功能报告厅：是用于学术会议、讲座、演讲、报告和颁奖礼的多功能厅。除了活动时段所需的正常照明外，在某些情况下还需灯光模式的变换。例如在报告中使用投影时，舞台灯光可能要减弱，而在颁奖礼时，则需加强舞台灯光等等。此时可根据实际需要设置多种灯光模式。如模式A：舞台灯光减弱；模式B：舞台灯光加强；模式C：会场灯光减弱；模式D：会场灯光全灭，等等。或将多种模式相互组合，使用时通

过手控开关自由选择。

4.公共区：包括走廊、楼梯、卫生间等。由于此类区域只需提供夜间可视光线，因此采用定时控制即可，在17：00-21：00开启照明。另外，还需安装夜间长明灯，开启时间则在21：00-7：00。并随冬夏季节的更替，延长或缩短照明时间。

最后，当图书馆闭馆时，除办公室区域外其它照明定时关闭，长明灯开启。而当到24：00时，馆内灯光除长明灯外全部关闭。同时通过EIB总线控制不同组长明灯轮流开启，以延长使用寿命［5］。

4.2 图书馆EIB总线智能照明设计

4.2.1 图书馆EIB智能照明布线

EIB总线以域、区、线为单位，一个域有15个区，一个区有15条线，一个区下最多可连接64个元件设备［1］。此时可将有相同控制要求的区域照明划分为一个区，如公共区中的走廊、楼梯、卫生间和长明灯，都是以定时方式来控制，见图1、图2。而对自习室/借阅室、办公室和多功能报告厅而言，它们因需要加上人体检测、合成照度控制以及手控开关功能，所以在线路连接时便会增加相应的传感设备与控制开关。当一个EIB区容纳不下同一区域所有设备时，可相应增加EIB区的使用数量，直到满足为止。

图1 图书馆EIB智能照明布线

图2 图书馆EIB智能照明总线连接设计

在此以办公室为例，应用系统控制软件ETS3，选择相关设备进行总线连接。元件包括LK/S4.1线路耦合器，SV/S30.640电源供应器，SW/S4.5定时控制器，6124四键带显示智能控制面板，6131移动探测器，6197调光控制器，SA/S8.10.1开关驱动器，通过配置唯一的物理地址，进行总线连接。如图3所示：

图3 图书馆EIB智能照明总线连接（办公室）

4.2.2 图书馆EIB智能照明控制软件设计

在ETS3的编程下，图书馆EIB智能照明控制可实现定时、红外/移动、调光、手动控制（模式选择）等功能。其总体工作流程如图4所示。其中在多功能报告厅中如以手控方式选择了某种照明模式，如模式A：舞台灯光减弱，则后续控制将继续对会场照明有效；如模式C：会场灯光减弱，后续控制将只对舞台照明有效；如同时对舞台和会场照明都进行了手动控制，后续控制将无效。

图4 图书馆EIB智能照明软件设计

5 EIB总线照明控制的优势

5.1 传统照明的特点

（1）一般是依靠机械开关进行简单的手动控制，管理不灵活，不能实现准确控制，人员工作量较大，同时也易造成浪费，节能效果不佳。

（2）需安装较多控制开关。由于控制开关处于负载回路，当远距离控制时，电缆和布线量大。且随着负

载的增大，开关容量也要增大［6］。

5.2 EIB照明控制的特点

（1）集中管理模式降低了人员工作量，通过修改控制指令能实现自动控制。结合传感器应用不仅能有多种控制模式，还能让控制更为精准，减少能源浪费。

（2）所有的输出设备安装在一条总线上，布线量少，即便远距离控制，也只需增加总线长度。负载容量增大时，只需加大输出单元容量，而与控制开关无关。

总之，实践证明，EIB照明控制系统具有很大优势。以EIB总线技术设计的照明系统不仅节约了大量的人力物力，还便于管理，能够实现多种控制需求，是楼宇照明智能化的优良选择。

［1］任占强．建筑工程智能照明控制系统技术应用（电子版）［J］．城市建设理论研究，2014（1）．16-22．

［2］林昕．EIB总线在智能照明中的控制策略［J］．现代建筑电气，2011（2）：24-28．

［3］王晓会．EIB_KNX系统简介及在办公楼中的应用［J］．建筑设计管理，2010（3）：43-45．

［4］余亚青．基于EIB总线的智能照明控制系统设计［D］．西安：西安建筑科技大学，2009．

［5］左莹郁，齐飞．EIB应用于智能照明控制系统的方案设计［J］．吉林建筑工程学院学报，2011（8）：74-77．

［6］曾珞亚，万频．EIB智能照明控制系统在校园中的应用［J］．现代建筑电气，2010（3）：20-23．

Library Intelligent Lighting Control Based on EIB Bus

ZHAO Li-qiong

（Meizhouwan Vocational Technology College,Putian 351254,China）

The EIB bus as the main building Home Furnishing automation control technology,has advantages of a good adaptability,strong function and high reliability.It can well satisfy the timing,synthetic illumination,human detection and control of different lighting control requirements.It also achieves two goals of building comfortable lighting and energy-saving lighting through the intelligent control,and overcomes the problems which traditional lighting can not solve,

intelligent lighting;EIB bus technology;automatic control;energy saving

10.13853/j.cnki.issn.1672-3708.2014.03.011

2014-03-21；

2014-05-14

赵立琼（1983— ），女，福建南平人，讲师，硕士，从事电子与智能楼宇技术研究。