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基于KNX總線的社區(qū)智能照明系統(tǒng)應(yīng)用
點擊次數(shù)：786 更新時間：2020-07-10

 王蒙蒙

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801 

摘要：智能照明系統(tǒng)具有節(jié)能效果好、安全性高、用途廣泛、管理維護方便和提高照明設(shè)備壽命等特點，應(yīng)用越發(fā)廣泛。本文通過智能照明系統(tǒng)和傳統(tǒng)照 明系統(tǒng)性 能特 點的對比．重點說 明智能照明 系統(tǒng)在 實際應(yīng)用 中的越性 ，同時提 出基于 KNX 技 術(shù)的智能照 明系統(tǒng)在社區(qū)服務(wù)方面的應(yīng)用方案 ．闡述了智能照明系統(tǒng)在現(xiàn)代化社區(qū)生活、娛樂中應(yīng)用的必要性和可行性。

關(guān)鍵詞：KNX ；智能照 明系統(tǒng) ；社區(qū)

 

一、引言

KonBex(KNX)是家居和樓宇控制領(lǐng)域的開放式標準，由歐洲三大總線協(xié)議合并發(fā)展而來，有著20多年的市場應(yīng)用經(jīng)驗．并已轉(zhuǎn)化為標準化指導性技術(shù)文件 (GB/Z 200965—2007《控制網(wǎng)絡(luò)HBES技術(shù)規(guī)范——住宅和樓宇控制技術(shù)》。

樓字智能化技術(shù)的高速發(fā)展，我信息產(chǎn)業(yè)建設(shè)的不斷深化以及人們生活水平的提高，社區(qū)樓宇的建設(shè)必須要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時代的發(fā)展，智能化程度要求越來越高。樓宇智能控制系統(tǒng)中，一般只包括了綜合布線、計算機網(wǎng)絡(luò)、安防、消防、閉路監(jiān)控等子系統(tǒng)，并未包含智能照明子系統(tǒng)而傳統(tǒng)的照明控制方法則使用開關(guān)面板手動控制，只有開和關(guān)兩種狀態(tài) ，既不利于管理也不利于節(jié)能。像社區(qū)活動中心、社區(qū)廣場等地區(qū)，一個地區(qū)往往具有會議、報告、歌舞、娛樂等多個功能 ，需要營造不同的燈光效果。傳統(tǒng)的燈光控制方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代 化、智能化的社區(qū)服務(wù)的需求。 現(xiàn)代社區(qū)是一個基本的社會有機體，需要采用先進智能化照明系統(tǒng)，為居民提供一個安全、舒適 、高效的居住生活環(huán)境。

 

二、智能照明系統(tǒng)的越性

智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比較，具有很多點，本文從節(jié)能、安全 、用途 、維護、壽命和控制等方面進行分析比較，展示智能照明系統(tǒng)搞得越性。

2.1 節(jié)能效果好

智能照明系統(tǒng)大的特點就是節(jié)能。人眼對于光強的感受是非線性的，當照度級別降低10％以上，人是察覺不到照的變化。智能照明系統(tǒng)借助各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制元件，對不同時間、不同環(huán)境下的光照度進行設(shè)置和合理管理、自動調(diào)節(jié)光照度。自動調(diào)節(jié)照度的過程中，充分利用室外的自然光，讓智能控制系統(tǒng)對大多數(shù)燈具進行開關(guān)或智能調(diào)光，利用少的能源保證所要求的照度水平，節(jié)電效果十分明顯，一般可達30％以上。同時，智能照明系統(tǒng)也可以對熒光燈等進行調(diào)光控制，通過控制可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，降低了諧波的含量，提高了功率因數(shù)，降低了低壓無功損耗，節(jié)約了能源。

2.2 安全性高

傳統(tǒng)照明控制串聯(lián)在回路中，通過回路中的開關(guān)面板直接通過220V的供電線路的通斷來實現(xiàn)控制，易發(fā)生觸電事故，存在一定的安全隱患。智能照明系統(tǒng)中強弱電通過繼電器分離，采用弱電控制強電方式，工作電壓為12V，通過一條低壓線將調(diào)光模塊和按鍵面板連接起來，每個調(diào)光模塊和按鍵面板內(nèi)部都有微處理器及存儲器，可以根據(jù)按鍵面板命令對燈光進行 調(diào)節(jié)。同時，智能照明系統(tǒng)采用智能網(wǎng)絡(luò)集中控制，在突發(fā)事件中實現(xiàn)各系統(tǒng)和安防設(shè)備間 的聯(lián)動，迅速 、果斷地作出處理，安全性較高。

2.3用途廣泛

傳統(tǒng)照明只有開和關(guān)兩個檔位，沒有訓光功能，無法根據(jù)環(huán)境要求調(diào)整光照強度。智能照明系統(tǒng)則可以采用智能調(diào)光模塊，根據(jù)社區(qū)及環(huán)境的變化要求，在確保燈具能夠正常工作的條件下，給燈具輸出一個照明功率，既可減少由于過壓造成的照明眩光，又可以使燈光發(fā)出的光線更加柔和，照度分布更加均勻，為業(yè)主提供一個更加舒適良好的照明環(huán)境。

2.4 管理維護方便

傳統(tǒng)的照明方式要由人親自操作管理，而智能照明系統(tǒng)對照明的控制是以模塊式的自動控制為主，手動控制為輔，系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)，用一臺汁算機實現(xiàn)對整個控制區(qū)域的照明系統(tǒng)的控制 與管理，采用系統(tǒng)軟件或控制器，就可以調(diào)節(jié)光的明暗亮度以及開啟不同場景，照明系統(tǒng)控制與管理數(shù)據(jù)以數(shù)字式存儲在數(shù)字存儲器中，這些信息的設(shè)置和更換十分方便，使照明系統(tǒng)的管理和設(shè)備維護變得更加簡單。智能照明系統(tǒng)不但提高了管理效率和管理水平，而且還大幅的減少維護和管理費用，高效又便捷。

2.5 延長照明設(shè)備壽命

無論是熱輻射光源，還是氣體放電光源，電網(wǎng)電壓的波動是照明設(shè)備損壞的一個主要原因，因此有效地壓制電網(wǎng)電壓的波動可以延長照明設(shè)備的壽命。智能照明系統(tǒng)能成功地抑制電網(wǎng)的浪涌電壓，同時還具備了電壓限定和扼流濾波等功能，避免過電樂和欠電壓對照明設(shè)備的損害。采用軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)，避免了沖擊電流對照明設(shè)備的損害。通過上述方法，照明設(shè)備的壽命通常可延長2～4 倍。照明設(shè)備使用壽命的延長，減少了更換燈管的工作量，不僅可以節(jié)省大量資金，降低了照明系統(tǒng)的運行費用，也使管理維護也變得簡單了。

2.6 DALI數(shù)字化照明

KNX在社區(qū)中應(yīng)用的一大技術(shù)亮點是采用DALI數(shù)字化燈光控制。

DALI可尋址燈光接口(Digiral Addressable Lighting Intef face)是一個數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它定義了電子鎮(zhèn)流器與設(shè)備控制器之間的通信方式，每個鎮(zhèn)流器都是數(shù)字尋址通信。DALI鎮(zhèn)流器之間通過DALI總線(兩根數(shù)據(jù)線 )相互連接；每條DALI總線多可接64個DALI鎮(zhèn)流器。

KNX系統(tǒng)通過KNX/DALI接口與DALI總線連接,每個KNX/DALI接口接一條DALI總線,即可接 64個DALI鎮(zhèn)流器KNX/DALI接口自動給D ALI鎮(zhèn)流器編碼，每一個鎮(zhèn)流器有一個地址碼。根據(jù)這個地址碼，KNX總線上的設(shè)備可以直接訪問每個鎮(zhèn)流器。

DALI數(shù)字化照明與傳統(tǒng)照明技術(shù)相比具有很多勢：

a .每個光源作為一個獨立的通訊對象,可以分別訪問和控制；

b .每個光源的運行狀態(tài)可實時反饋到系統(tǒng)；

c .光源和鎮(zhèn)流器故障信息可實時傳送至總線，并發(fā)送到中央控制室；

d .熒光燈調(diào)光實現(xiàn)由l%-95%的亮度調(diào)節(jié)；

e .燈組重新分組無需再排管布線，只需通過軟件編組；

f .DALI的非直接關(guān)斷，避免了因頻繁開關(guān)而引起光源損壞,DALI的亮度的數(shù)字化調(diào)光又為恒照度控制創(chuàng)造了越條件。

 

三、社區(qū)智能照明系統(tǒng)應(yīng)用方案

社區(qū)智能照明系統(tǒng)應(yīng)用方案設(shè)計中,既要考慮到能耗的節(jié)省，又要滿足社區(qū)不同要求的照明環(huán)境，還要考慮照明的舒適度和管理的方便。所以社區(qū)照明釆用的控制技術(shù)不但具有先進的技術(shù)，可靠的運行,而且還要具備高效的能源管理，才能實現(xiàn)智能照明控制。

智能照明系統(tǒng)主要包括有:室內(nèi)走廊與公共走道照明、路燈照明、景觀照明、車庫照明的集

中管理與控制。

基于現(xiàn)場總線技術(shù)的智能照明系統(tǒng)總體方案結(jié)構(gòu)圖。

基于現(xiàn)場總線的智能照明系統(tǒng)總體方案結(jié)構(gòu)圖

 

3.1室內(nèi)走廊與公共走道

室內(nèi)走廊和公共走道由于不同樓宇設(shè)計不同,釆光情況不同，不同時段人流埴也不同，因此照明系統(tǒng)設(shè)計也要根據(jù)具體情況設(shè)定。

采光不好并具有時間性的區(qū)域，可以選用定時器SW/S4.5實現(xiàn)定時控制,當走廊人流量大時,比如上下班高峰期，打開70%的燈光照明,正常時段打開40%的燈光照明，維持基本的場所照明需求，特殊情況下打開全部燈光。

釆光好的區(qū)域，現(xiàn)場可以安裝HS/H3.1光亮感測元件，實時感應(yīng)場所照度值，通過感測照度值的變化，利用智能控制燈光回路開閉的數(shù)量和區(qū)位，實現(xiàn)場所的照度值恒值控制。同時在公共走道連接出人口處(樓梯間、電梯間、走道間交匯處)安裝了 6216智能面板,方便人們臨時對公共區(qū)域照明的控制。

3.2路燈、景觀照明

路燈、景觀照明工作環(huán)境為室外，其泛光照明范圍大，不利于手動操作和檢修，與環(huán)境照度關(guān)系緊密，可以選用帶電流檢測的燈光開閉控制模塊SA/S4.20.IS或SA/S8.20.IS。正常情況通過照度與時間結(jié)合的方式自動運行，在特殊時間管理人員可通過中央控制電腦將所有泛 光照明和景觀照明打開電流檢測功能可檢知前端燈光負載回路的工作電流變化情況,及時發(fā)現(xiàn)回路問題，便于檢修。

3.3車庫照明

采用車庫智能照明系統(tǒng)，可使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)，系統(tǒng)將按預(yù)先設(shè)置切換若干基本工作狀態(tài)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間自動地在各種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。例如，上下班時間，車庫的人流量和車流量大,系統(tǒng)打開所有區(qū)域的燈光，以方便人員進出；非高峰的白天時間，車庫車流量小，室外照度充足，就可以關(guān)閉車庫內(nèi)車位照明，車道照明保持1/2或1/3照度，以節(jié)約能源；等到深夜后，車庫車流量小，可以關(guān)閉車庫內(nèi)所有照明，只保留指示照明，以保證基本的照度。同時可以通過安裝在入口處的現(xiàn)場控制面板，根據(jù)特殊情況，隨時切換不同場景,以適應(yīng)各種情況下對燈光的要求。

 

四、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)簡介

Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)，是基于KNX總線技術(shù)設(shè)計的控制系統(tǒng)。KNX總線技術(shù)起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術(shù)上發(fā)展起來的，其中EIB（European Installation Bus,歐洲安裝總線）是該總線技術(shù)的主體。

Acrel-BUS智能照明控制系統(tǒng)采用標準的2*2*0.8EIB BUS總線（即KNX總線）作為總線線纜，將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統(tǒng)，既可實現(xiàn)照明燈具的遠程集中控制，又可實現(xiàn)就近控制功能。該系統(tǒng)理論大連接控制模塊數(shù)量達580000多個。

安科瑞智能照明產(chǎn)品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機系統(tǒng)、觸摸屏

4.2系統(tǒng)工作原理示意圖

4.3產(chǎn)品選型

4.3.1開關(guān)驅(qū)動器

用于對設(shè)備進行開關(guān)控制的驅(qū)動器，具有延時、預(yù)設(shè)、邏輯控制、場景、閾值開關(guān)等功能，電氣參數(shù)如下：

4.3.2調(diào)光驅(qū)動器

2路0-10V調(diào)光器，可對每路進行回路開關(guān)控制并輸出 0-10V 調(diào)光信號對具有 0-10V 調(diào)光接口的燈具進行調(diào)光,具有開關(guān)、場景、狀態(tài)反饋等功能，電氣參數(shù)如下：

 

4.3.3傳感器

傳感器是一種能感受外界信號、物理條件（如光、移動）的設(shè)備裝置，并將感應(yīng)的信息傳遞給其它設(shè)備裝置（如調(diào)光器、開關(guān)驅(qū)動器），電氣參數(shù)如下：

 

4.3.4總線電源

KNX/EIB 系統(tǒng)標準供電電源，為總線提供電壓640mA 輸出電流，多可以為 64 個設(shè)備供電，帶總線復(fù)位、 過流指示和短路保護。標準導軌安裝，電氣參數(shù)如下：

 

4.3.5智能面板

用于接受按鍵觸動信號，可通過區(qū)分短按與長按并結(jié)合不同參數(shù)配置實現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景、窗簾控制、調(diào)溫、報警等功能，電氣參數(shù)如下：

 

4.3.6干接點輸入模塊

用于接受外部干接點信號輸入，可通過不同參數(shù)配置實現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景、窗簾控制、調(diào)溫、報警等功能，電氣參數(shù)如下：

 

4.4系統(tǒng)功能

1）光照度（需要配照度傳感器）監(jiān)測，對利用自然光照明區(qū)域，根據(jù)自然光照度變化，進行照明控制和調(diào)節(jié)，滿足照明和節(jié)能要求；

2）公共區(qū)域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明，應(yīng)設(shè)置紅外或微波類人體感應(yīng)器，并結(jié)合智能控制面板，實現(xiàn)各種場景照明控制，盡可能較少燈具點亮時間；

3）樓梯間照明采用人體感應(yīng)探測控制；

4）設(shè)備房、設(shè)備房走道采用分組就地控制；

5）室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結(jié)合時控的集中控制方式；

6）監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，畫面美觀,實時顯示各區(qū)照明工作狀態(tài)；

7）應(yīng)具有完善的用戶權(quán)限管理功能，避免越權(quán)操作；

3.4系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

 

4.5系統(tǒng)的控制勢

1）系統(tǒng)可通過、觸摸屏、電腦對現(xiàn)場的燈光、空調(diào)及窗簾等進行遠程集中控制，使得控制更加方便智能，用戶體驗更完美；

2）系統(tǒng)中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下，用戶操作更加安全、舒適；

3）系統(tǒng)在實施過程中，充分結(jié)合自然光及人員的活動規(guī)律來自動控制燈光，減少能源消耗，達到很好的節(jié)能效果；

4）系統(tǒng)采用分布分布式KNX總線結(jié)構(gòu)，搭建簡單靈活，系統(tǒng)內(nèi)各模塊互不影響，可獨立工作，可靠性更高；

5)多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動感應(yīng)控制，定時控制，場景控制和集中控制等，控制方式更靈活；

6)系統(tǒng)的自動控制、遠程集中控制等功能，在實現(xiàn)自動化的同時，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果；

7)升級系統(tǒng)內(nèi)控制模塊或更改系統(tǒng)功能時，無需增加連接線，不需關(guān)閉整個系統(tǒng)，只需更改設(shè)備參數(shù)即可實現(xiàn)，維護方便，操作簡單；

8)系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動，在出現(xiàn)消防報警時，強制打開應(yīng)急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風險，提高了建筑的安全性。

4.6安科瑞組網(wǎng)方案

智能照明控制系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，擴展方便，當系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時，各設(shè)備以樹形枝狀延伸，構(gòu)成支路系統(tǒng)智能照明控制系統(tǒng)；當系統(tǒng)模塊數(shù)量較多、距離較遠、范圍較大時，用支線耦合器組成多條支路，構(gòu)成區(qū)域智能照明控制系統(tǒng)；當系統(tǒng)模塊數(shù)量很多、距離很遠、范圍很大時，用支線耦合器、區(qū)域耦合器等構(gòu)成樓群智能照明控制系統(tǒng)。

 

五、結(jié)語

本文簡述的智能化社區(qū)照明解決方案，作為一種應(yīng)用電子類的智能化方案，期望為各個社區(qū)等公共場所照明設(shè)備的智能化管理和能源節(jié)約提供方便或幫助，同時伴隨信息技術(shù)與電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電子信息技術(shù)的應(yīng)用越來越普及，自動控制技術(shù)的發(fā)展在改變技術(shù)視野的同時，也改變著生活本身和思維方式。智能照明技術(shù)已經(jīng)并且必將繼續(xù)深入人類的每-個領(lǐng)域,并將人類帶入更新的生活空間。

 

 

【參考文獻】

[1]左瑩郁，齊飛衛(wèi)出應(yīng)用于智能照明控制系統(tǒng)的方案設(shè)計川.吉林建筑「程學 院學報,2011,4(28):74-77.

[2]劉志東，基于KNX的社區(qū)智能照明系統(tǒng)應(yīng)用方案

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版 

 

作者簡介：王蒙蒙，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明的研發(fā)與應(yīng)用。