基于KNX總線的社區(qū)智能照明系統(tǒng)應(yīng)用

時(shí)間：2021-04-16作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：333

周曉麗

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(hù)方便和提高照明設(shè)備壽命等特點(diǎn)，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(diǎn)的對比．重點(diǎn)說 明智能照明 系統(tǒng)在 實(shí)際應(yīng)用 中的優(yōu)越性 ，同時(shí)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)域一的開放式**標(biāo)準(zhǔn)，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(yàn)．并已轉(zhuǎn)化為中國國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)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，我國信息產(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(shí)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(jì)算機(jī)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(dòng)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(dòng)中心、社區(qū)廣場等地區(qū)，一個(gè)地區(qū)往往具有會(huì)議、報(bào)告、歌舞、娛樂等多個(gè)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(gè)基本的社會(huì)**體，需要采用**智能化照明系統(tǒng)，為居民提供一個(gè)安全、舒適 、高效的居住生活環(huán)境。
 
二、智能照明系統(tǒng)的優(yōu)越性
智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比較，具有很多優(yōu)點(diǎn)，本文從節(jié)能、安全 、用途 、維護(hù)、壽命和控制等方面進(jìn)行分析比較，展示智能照明系統(tǒng)搞得優(yōu)越性。
2.1 節(jié)能效果好
智能照明系統(tǒng)大的特點(diǎn)就是節(jié)能。人眼對于光強(qiáng)的感受是非線性的，當(dāng)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(shí)間、不同環(huán)境下的光照度進(jìn)行設(shè)置和合理管理、自動(dòng)調(diào)節(jié)光照度。自動(dòng)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(jìn)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(dá)30％以上。同時(shí)，智能照明系統(tǒng)也可以對熒光燈等進(jìn)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(shí)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(qiáng)弱電通過繼電器分離，采用弱電控制強(qiáng)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(gè)調(diào)光模塊和按鍵面板內(nèi)部都有微處理器及存儲(chǔ)器，可以根據(jù)按鍵面板命令對燈光進(jìn)行 調(diào)節(jié)。同時(shí)，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(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)和安防設(shè)備間 的聯(lián)動(dòng)，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(gè)檔位，沒有訓(xùn)光功能，無法根據(jù)環(huán)境要求調(diào)整光照強(qiáng)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(gè)佳的照明功率，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(gè)更加舒適良好的照明環(huán)境。
2.4 管理維護(hù)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(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔，系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)，用一臺(tái)汁算機(jī)實(shí)現(xiàn)對整個(gè)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(chǔ)在數(shù)字存儲(chǔ)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(hù)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(hù)和管理費(fèi)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(dòng)是照明設(shè)備損壞的一個(gè)主要原因，因此有效地壓制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)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(shí)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(dòng)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?？裳娱L2～4 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(yùn)行費(fèi)用，也使管理維護(hù)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(diǎn)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(gè)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(gè)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(gè)DALI鎮(zhèn)流器。
KNX系統(tǒng)通過KNX/DALI接口與DALI總線連接,每個(gè)KNX/DALI接口接一條DALI總線,即可接 64個(gè)DALI鎮(zhèn)流器KNX/DALI接口自動(dòng)給D ALI鎮(zhèn)流器編碼，每一個(gè)鎮(zhèn)流器有一個(gè)地址碼。根據(jù)這個(gè)地址碼，KNX總線上的設(shè)備可以直接訪問每個(gè)鎮(zhèn)流器。
DALI數(shù)字化照明與傳統(tǒng)照明技術(shù)相比具有很多優(yōu)勢：
a .每個(gè)光源作為一個(gè)獨(dú)立的通訊對象,可以分別訪問和控制；
b .每個(gè)光源的運(yùn)行狀態(tài)可實(shí)時(shí)反饋到系統(tǒng)；
c .光源和鎮(zhèn)流器故障信息可實(shí)時(shí)傳送至總線，并發(fā)送到中央控制室；
d .熒光燈調(diào)光實(shí)現(xiàn)由l%-**的亮度調(diào)節(jié)；
e .燈組重新分組*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)造了優(yōu)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(jì)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**的技術(shù)，可靠的運(yùn)行,而且還要具備高效的能源管理，才能實(shí)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(jì)不同,釆光情況不同，不同時(shí)段人流埴也不同，因此照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)也要根據(jù)具體情況設(shè)定。
采光不好并具有時(shí)間性的區(qū)域，可以選用定時(shí)器SW/S4.5實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制,當(dāng)走廊人流量大時(shí),比如上下班高峰期，打開70%的燈光照明,正常時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)場所的照度值恒值控制。同時(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)間結(jié)合的方式自動(dòng)運(yùn)行，在特殊時(shí)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**燈光負(fù)載回路的工作電流變化情況,及時(shí)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(dòng)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(shí)間自動(dòng)地在各種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。例如，上下班時(shí)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(jìn)出；非高峰的白天時(shí)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(shí)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(shí)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)照明燈具的遠(yuǎn)程集中控制，又可實(shí)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(dá)580000多個(gè)。
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(jī)系統(tǒng)、觸摸屏、手機(jī)、平板端等多種控制終端實(shí)現(xiàn)靈活多樣的智能控制，特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、酒店，以及體育場所、機(jī)場、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明系統(tǒng)。
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(dòng)器
用于對設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制的驅(qū)動(dòng)器，具有延時(shí)、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(dòng)器
2路0-10V調(diào)光器，可對每路進(jìn)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(jìn)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?xiàng)l件（如光、移動(dòng)）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(dòng)器），電氣參數(shù)如下：
 
4.3.4總線電源
KNX/EIB 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)供電電源，為總線提供電壓640mA 輸出電流，多可以為 64 個(gè)設(shè)備供電，帶總線復(fù)位、 過流指示和短路保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)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(dòng)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(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景、窗簾控制、調(diào)溫、報(bào)警等功能，電氣參數(shù)如下：
 
4.3.6干接點(diǎn)輸入模塊
用于接受外部干接點(diǎn)信號輸入，可通過不同參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景、窗簾控制、調(diào)溫、報(bào)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(jìn)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(shí)現(xiàn)各種場景照明控制，盡可能較少燈具點(diǎn)亮?xí)r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(shí)控的集中控制方式；
6）監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，畫面美觀,實(shí)時(shí)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)的控制優(yōu)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(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，使得控制更加方便智能，用戶體驗(yàn)更**；
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(shí)施過程中，充分結(jié)合自然光及人員的活動(dòng)規(guī)律來自動(dòng)控制燈光，減少能源消耗，達(dá)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(dú)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(dòng)感應(yīng)控制，定時(shí)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(dòng)控制、遠(yuǎn)程集中控制等功能，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的同時(shí)，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(shí)，*增加連接線，不需關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，只需更改設(shè)備參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)，維護(hù)方便，操作簡單；
8)系統(tǒng)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在出現(xiàn)消防報(bào)警時(shí)，強(qiáng)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(fēng)險(xiǎn)，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(kuò)展方便，當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較少、距離較近、范圍較小時(shí)，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(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量較多、距離較遠(yuǎn)、范圍較大時(shí)，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(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量很多、距離很遠(yuǎn)、范圍很大時(shí)，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(gè)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(shí)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(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展在改變技術(shù)視野的同時(shí)，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(gè)領(lǐng)域,并將人類帶入更新的生活空間。
 
 
【參考文獻(xiàn)】
[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(jì)川.吉林建筑「程學(xué) 院學(xué)報(bào),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(jì)與應(yīng)用手冊.2019.11版 

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