基于KNX总线的办公场所智能照明系统设计过

李峤 郭根 廖勇

摘   要：全球環境污染与能源短缺日益严重，智能照明研究越来越受到重视。文章首先对比了几种在智能照明控制系统中经常用到的通信协议，然后对某高档办公室进行智能照明控制系统设计，充分展现了基于KNX总线的智能照明控制系统的优越性。

关键词：KNX总线;通信协议;智能照明

随着人们生活水平的提高，当今社会人们对美好生活的需求日益增长。建筑光环境与人类正常生活、工作、休息、娱乐息息相关，对人们观察物体的能力、舒适感和人体健康都存在一定的影响。光环境不仅对人的生理和心理有影响，而且对动植物的生存也有影响。人们越来越意识到环境和能源对人类生存的意义，建筑光环境和照明节能也引起了社会各界越来越高的重视，研究、控制建筑光环境和照明节能已经成为国际上特别关注的涉及全球环境的问题。从2000年起，中国建筑科学研究院陆续主编了《玻璃幕墙光学性能》《城市夜景照明设计规范》等与控制光污染相关的国家、行业标准。因此，研究室内智能照明有着重要的意义。

1    智能照明控制系统通信协议

常见的智能照明控制系统通信协议有DALI，DMX512，KNX，ZigBee，Z-Wave，WiFi、蓝牙和基于RS-485物理接口的自定义协议等[1]。DALI，DMX512和KNX是目前市面上较常用的照明领域专业有线协议标准，其部分技术参数对比如表1所示。

DALI和DMX两项协议是照明领域专业的协议标准，主要是有线连接方式;KNX则是欧洲楼宇自动化工业标准，整合了家居控制标准，可以通过网关接入DALI照明子系统;ZigBee是开放的无线组网协议;Z-Wave是封闭的无线组网协议;RS-485是传统工控通信技术。随着无线通信技术的飞速发展，ZigBee和Z-Wave发展较快，但在稳定性方面，总线通信比无线通信稳定。

2    KNX总线技术的优势

在智能楼宇控制系统的研发中有很多彼此无法兼容的问题，使用户的后期维护和扩展存在一定问题，也阻碍了楼宇控制行业的发展。KNX是唯一开放的家庭和楼宇控制领域的国标标准，由欧洲EIB，BatiBus和EHS三大总线协议合并而成，以EIB为基础，兼顾了BatiBus和EHS的物理层规范，吸收了BatiBus和EHS配置模式的优点[2]。KNX标准可以实现不同性能、不同厂家产品之间的互操作，并且通过严格的质量控制和第三方KNX认证，进一步保证产品的质量[3]。图1为KNX总线的智能照明控制系统拓扑。

基于开放的标准、分布式系统FCS、各单独功能的集成、传输媒介多样化、灵活性和可扩展性等特点，KNX总线的智能照明控制系统可以实现多种照明控制节能方案，如时间表/事件的照明控制、依照室外照度的照明控制和存在（有人无人）探测的照明控制等。

3    KNX总线在某高档办公室照明系统中的应用

3.1  照明控制要求

某高档办公室长约5 m，宽约8 m，高约4 m。房间中装设6盏灯，4个工作位，2个移动存在感应点。房间的布局和灯具的位置如图2所示。

智能照明控制系统对使用区域的照明采用计算机控制技术进行监控和管理，确保环境灯光达到使用方要求的效果，同时高效、节能。智能照明控制系统采用分布式智能控制系统，通过网络连接分布在各个领域的控制器和控制面板，实现集中管理和分区控制[4]。照明系统要兼具个性化与智能化，可根据个人的喜好调节系统的状态，例如，照明灯、泛光灯和设置灯的亮度组合、窗帘控制、吊顶升降等。

3.2  照明系统硬件设计

系统采用两芯总线，总线采用无极性安装。执行模块及通讯模块安装在强电配电箱内。现场控制面板采用27 V安全低电压的总线连接方式。功能和控制修改既方便又灵活，支持移动终端编程，无需重新布线即可完成，节约能源、提高效率[5]。通过时钟、光线控制设置可以自动运行到最佳状态[6]。系统采用总线网络拓扑结构，实现集中控制、区域集中控制，加入软件和联网控制模块时能满足集中监视，不再增加设备硬件。

配电柜设备为安装调光控制模块、开关控制模块等。控制设备采用前端面板、3.5寸触摸屏幕、移动终端。通信设备是区域控制网络管理器、总线耦合器总线接口。

3.3  照明系统软件设计

图形界面可对灯、电动窗、暖通空调、视听设备和场馆设备进行集中监视和控制，并可以记录事件，以进行管理。中央控制计算机还可以累计建筑各个场所灯光开启的时间和次数，便于及时维护和更换。可以同时显示和限制每个区域的温度在要求范围内，避免电能浪费。视觉监控软件功能：智能照明控制系统的监控软件采用便于操作控制的图形界面，可以插入BMP图形，例如建筑物、楼层、多功能厅的照片或平面图等。

智能灯光控制系统的大型中央控制计算机管理软件对整个建筑群的照明系统进行远程集中监控，提供支持大型楼宇智能管理，包括报警处理功能、维护和能量管理优化等。智能灯光控制系统中央控制计算机软件可运行于Windows各种环境下。智能灯光控制系统软件的主要功能有：插入BMP图形、对SCS智能控制系统中设备的时序控制、逻辑控制、对设备进行延时开关和场景控制[7]。

4    结语

文章首先论述了智能照明控制系统常用通信协议，然后基于KNX总线对某高档办公室智能照明控制系统进行设计，最终达到了照明控制要求。充分体现了KNX照明系统简单智能、安全可靠和协调兼容等优越性。

[参考文献]

[1]李军.智能照明系统常见通信协议的对比浅析[J].现代建筑电气，2018（8）：15-18.

[2]吕智.中国—东盟国际商贸物流中心B座电气设计[J].智能建筑电气技术，2018（2）：44-49.

[3]侯加全.智能照明控制系统发展趋势的探讨[J].智能建筑与城市信息，2013（12）：77-80.

[4]黄晓廷.基于KNX协议的智能灯控系统的研究与实现[D].上海：上海交通大学，2014.

[5]贺贵兵，向弦信.ATSE选择应用中的核心问题探讨[J].智能建筑电气技术，2009（3）：83-87.

[6]易丹.基于KNX总线的高校计算机房智能控制系统设计[J].现代信息科技，2019（11）：173-176，179.

[7]程胜.浅议KNX智能照明技术及在工程中的实际应用[J].居舍，2018（21）：205，213.

Abstract：Global environmental pollution and energy shortage are increasingly serious， more and more attention has been paid to the study of intelligent lighting. This paper first compares several communication protocols that are often used in intelligent lighting control systems， then an intelligent lighting control system is designed for an upscale office， the advantages of intelligent lighting control system based on KNX bus are fully demonstrated.

Key words：KNX bus; communication protocol; intelligent lighting