CZIB智能化区域控制器介绍

2014-08-06白振文

智能建筑电气技术 2014年4期

白振文 / 朱彤

(中国建筑设计院有限公司(原中国建筑设计研究院)智能工程中心，北京 100044)

1 研发背景

随着信息技术的飞速发展，建筑品质的日益提高，用户对房屋空间使用功能的设置越来越细化，因此智能化的建筑理念成为当今高科技建筑的必然。传统的电气安装技术已难以满足现代人的个性需求，人们需要创新的理念来装饰公共环境和个人空间。智能照明控制领域已有路创、邦奇、ABB等国际品牌公司开创了市场先河，发展趋势已逐步形成，国内也有众多公司纷纷跟进。在此背景下，由中国建筑设计院有限公司(原中国建筑设计研究院)智能工程中心研制开发的智能建筑区域控制器系列产品应运而生，该系列产品是将计算机控制的总线技术应用于传统的电气安装领域，将建筑物区域内部的电气设备控制及普通面板开关控制的照明灯具进行系统整合，完成多功能控制和综合智能管理，可有效地实现优化控制，达到安全、便捷、可靠和节能的目的，可广泛应用于家居、公寓、别墅、中小型会议室、中心机房以及庭院、走廊、地下车库等，为人们营造一个舒适、安全、绿色的工作和生活环境。

2 系列产品的研发

在产品开发初期，对于智能照明控制器的核心控制单元选型曾做过大量的市场调研。目前，在市场上比较成熟的同类产品有两大类：

一类以PLC可编程控制器作为核心控制器为代表，采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。其特点是：一体化整体设计，控制运行稳定、可靠；但一般组成的控制系统体积较大，价格较高，配套设备选型单一。

另一类以单片机作为核心控制器为代表。单片机具有体积小、系统构成灵活、价格低廉的特点，其构成的应用系统也具有较高的可靠性和扩展性，大大提高了系统构成的软硬件利用系数，同时也为系统的升级换代提供更多的选择方式，使得系统应用具有优异的性价比，也特别适合于模块化的产品设计。

综合了市场发展趋势、配套产品的选择范围以及产品的市场定位，最终选用在国内普及率较高的MCS-51系列单片机为核心控制单元。

在智能照明的新时代，优秀的灯光控制系统可以提升整体照明环境的品质，为用户带来舒适、节能、环保的生活体验，本系列智能照明控制产品正是满足此需求，为用户量身打造的照明控制应用系统。

2.1 CZIB-001基本型家居灯光智能化控制器

图2 CZIB-001型控制器系统图

作为基本型的控制器，选用构成MCS-51系列单片机最小控制系统，充分发挥其软件、硬件资源，将其自身具有的32个通用端口定义成16个输入端口和16个输出端口，只在输出端口上配置对应的驱动电路。在输出控制器件方面：普通继电器故障率高、工作噪声大，不宜于家居使用；固态继电器采用光电隔离控制技术，强弱电系统完全隔离，安全可靠且无噪声，工作寿命也长，虽额定工作电流1A/220V略显小，但可满足家居环境应用，也完全满足基本型控制器产品的设计定位。为了更好地扩大应用范围，在I/O端口上预留了一位联动控制端，使得这种型号的控制器可完成统一群组控制(总关)，方便用户的选择和系统扩展升级。CZZB-001型控制器样机实物如图1所示。

图1 CZIP-001型控制器样机

1)基本配置

(1)15路固态电器输出(1A/220V)；

(2)16路TTL电平开关量输入(普通86盒安装开关面板可用，也可定制多功能面板开关和4×4矩阵按键)。

2)功能概述

一般采用集中控制，即：电源线和控制线分开独立穿线，汇聚到控制器(箱)。如系统图(图2)所示：可满足2居室住户或中小型会议室灯光场景控制的智能化需求。

3)典型应用

居室控制方面包括门厅、卧室处设置总关控制功能；门厅、客厅设置模式开关或多功能开关；厨房、卫生间设置人体感应开关。

会议室控制方面包括：在会议室两个门口都设置多功能开关，实现异地总开/总关功能及3个以上场景控制功能。

2.2 CZIB-002扩展型家居灯光智能化控制器

CZIB-002扩展型控制样机的实物如图3所示。

1)基本配置

(1)15路固态继电器输出(2A/220V电子触点)；

(2)24路TTL电平开关量输入(普通86盒安装开关面板可用，也可定制多功能面板开关和4×4矩阵按键)；

(3)还可选用扩展模块，包括8路～24路TTL电平开关量输入模块(普通86盒安装开关面板可用，也可定制多功能面板开关)、8路～16路继电器输出模块(5A/220V机械触点)、2路窗帘控制输出模块、4路LED灯带调光输出模块。

2)功能概述

图4 CZIB-002扩展型控制器系统图

一般采用集中和分布控制方式，即：电源线和控制线分开独立穿线，汇聚到控制器(箱)和扩展模块(箱)，就近穿线，大大简化施工工艺和节省电源配线。如系统图(图4)所示：增加了窗帘控制模式，还可驳接多种传感器，满足3居室以上住户、公寓或中型会议室灯光场景控制和联动相关电气设备的控制需求，实现智能化的控制和管理。

3)典型应用

公寓控制方面包括门厅、卧室处设置总关控制功能；门厅、客厅设置模式开关和多功能控制开关；厨房、卫生间、主要通道设置人体感应开关。

会议室控制方面包括在门口处、设备操作台和主席台附近都设置多功能开关，实现异地总开/总关功能和模式控制功能；8个以上场景控制功能。

图3 CZIP-002扩展型控制器样机

2.3 CZIB-003网络型家居灯光智能化控制器

CZIP网络型控制器样机实物如图5所示。将基本型和扩展型控制器通过485总线串联接入管理电脑，可实现更高级别的智能化控制和管理，包括灯光、插座、空调、窗帘的时序优化控制和安全管理等，还可接入互联网实现远程控制功能。

功能概述：可驳接更多的扩展模块和多种传感器，满足一般大中会议室或别墅等区域的灯光场景控制和远程控制需求，实现智慧化的过程控制和全面的安全管理服务。系统主要采用分布式控制方式，结合现场实际情况提供整体解决方案和系统维护升级保障。CZIB-003网络型控制器系统图如图6所示。

图6 CZIB-003网络型控制器系统图

图5 CZIP-003网络型控制器样机

2.4 智能化区域控制器

在上述系列产品软硬件开发具备一定规模、系统控制器及扩展模块运行稳定、安全可靠的前提下，自有工程应用平台模式就将逐步形成。系统应用将依据客户需要，选用相对应的模块进行组合，大大缩短产品的设计周期，扩大应用范围，自主研发的控制软件也具有更好的适应性。作为核心的现场控制器不仅可以完成灯光场景控制，还能在更为广泛的智能建筑设备控制领域得到推广和应用，成为真正的智能化区域控制器。

在控制器投入运行后，还可根据用户新的需求进行扩展和升级服务，成为操作灵活、功能实用、便于维护、智能的电气控制系统。此系列产品既是一个面向使用者、体现个性化的智能产品，又是一个面向管理者的综合服务平台。其量身定制的个性化的功能可以满足不同环境下的控制需求，具有广泛的应用范围。

2.5 区域控制器网络管理平台

在智能化区域控制器应用的基础上，建立更高级别的网络管理平台。通过强大的后台服务器和自主研发的通信软件接口，既可集成容纳其他厂家的智能化设备组成面向市场、针对客户的大型应用平台(如：安防防范系统管理平台、建筑设备监控系统管理平台、智慧城市管理应用平台等)，也可灵活接入其他智能建筑网络集成系统平台(如iopeNet建筑综合管理平台、BAS集成系统管理平台等，只要系统通信接口对外开放，都可接入成为系统应用中的子系统)。