基于KNX總線的智能家居照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉會(huì)兵

（華熙置地有限公司）

基于KNX總線的智能家居照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉會(huì)兵

（華熙置地有限公司）

介紹KNX總線技術(shù)智能照明的優(yōu)勢，提出一種基于KNX總線的智能家居照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方法。根據(jù)室內(nèi)功能及家具布置，制定了室內(nèi)燈具布置和照明控制回路，實(shí)現(xiàn)了照明控制的靈活性和方便性。

KNX總線；智能家居；照明控制

1 引言

當(dāng)今，隨著人們追求生活體驗(yàn)水平的提高，越來越多的住宅引入了智能家居，智能家居讓家居生活更具有安全性、舒適性、藝術(shù)性。人們對于智能家居中的燈光控制尤為在意，不同的場景模式對應(yīng)于不同的燈光控制，使人們的居住舒適感大大增強(qiáng)。本文提出了一種基于KNX總線的智能家居照明控制系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行中體現(xiàn)了其方便性和靈活性，并就其控制系統(tǒng)、平面布置、控制回路做出簡要闡述。

2 KNX總線技術(shù)智能照明的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的家居照明控制，是基于開關(guān)觸點(diǎn)的接通與斷開來控制，達(dá)不到節(jié)能、靈活、方便的效果，特別是在一些需要調(diào)光的場所，傳統(tǒng)開關(guān)面板控制就顯得無能為力。

KNX總線的照明控制能夠方便靈活地實(shí)現(xiàn)各種場景控制，各種傳感器、控制模塊等設(shè)備單元連接在KNX總線上，通過軟件對所有設(shè)備單元進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)控制；所有的控制單元均內(nèi)置微處理器和存儲(chǔ)單元，整個(gè)系統(tǒng)無終端主機(jī)，不會(huì)因主機(jī)故障而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓；除了能夠?qū)艄獾目刂仆?，還能實(shí)現(xiàn)對窗簾、空調(diào)等多種設(shè)備的控制；可使用多種通信介質(zhì)，包括雙絞線、電力線和無線通信；可采用多種系統(tǒng)配置模式，包括S型、E型和A型3種系統(tǒng)配置模式。傳統(tǒng)照明控制方式和智能照明控制方式對比如圖1所示。

KNX總線設(shè)備產(chǎn)品主要包括各類型的輸入/輸出裝置，如各種傳感器、調(diào)光器、多功能開關(guān)等。它們主要由BCU（總線耦合單元）、AM（應(yīng)用模塊）、AP（應(yīng)用程序）三部分組成[1]。

圖1 傳統(tǒng)照明控制方式和智能照明控制方式對比

3 智能家居照明控制系統(tǒng)

本項(xiàng)目住宅為高端公寓住宅，配置了智能家居控制方案，其中照明為集中控制加分散控制方式?？蛷d區(qū)域配置了8鍵智能照明控制面板，通過對8鍵面板進(jìn)行定義，可以一鍵對客廳的燈光、窗簾、空調(diào)、新風(fēng)、地暖、所有受控設(shè)備進(jìn)行控制管理，實(shí)現(xiàn)集中控制。其他區(qū)域配置了2鍵、4鍵輸入模塊控制面板，主要用于對廚房、臥室、衛(wèi)生間等照明分散控制。

公寓照明控制系統(tǒng)設(shè)備組成原理圖如圖2所示。系統(tǒng)設(shè)備包括施耐德KNX總線電源、12路16A開關(guān)控制模塊、4路16A開關(guān)控制模塊、2鍵輸入模塊、4鍵輸入模塊、8鍵智能面板、12V開關(guān)電源、24V開關(guān)電源、室內(nèi)控制網(wǎng)關(guān)、空調(diào)可視對講網(wǎng)關(guān)等[2]。該系統(tǒng)中各設(shè)備功能如下。

1）KNX總線電源。可以帶32個(gè)總線設(shè)備，并為其提供總線電壓；內(nèi)置扼流器，用于隔離總線的供電；帶開關(guān)，可以復(fù)位連接在線路上的總線設(shè)備。

2）4路/12路16A開關(guān)控制模塊。帶內(nèi)置總線耦合器，通過常開觸點(diǎn)對4路/12路負(fù)載進(jìn)行相互獨(dú)立的開關(guān)操作，也可使用手動(dòng)開關(guān)來對輸出端進(jìn)行控制。

3）2鍵/4鍵輸入模塊。跟復(fù)位開關(guān)配合使用，連接兩個(gè)常規(guī)控制面板或無源觸點(diǎn)。

4）8鍵智能照明控制面板。帶內(nèi)置總線耦合器和8個(gè)操作按鍵，通過編程定義8鍵面板，可以實(shí)現(xiàn)各種場景控制。

5）室內(nèi)控制網(wǎng)關(guān)及空調(diào)、可視對講網(wǎng)關(guān)。KNX室內(nèi)控制網(wǎng)關(guān)連接KNX網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)，KNX設(shè)備可以通過最多5個(gè)智能手機(jī)或平板電腦控制。該網(wǎng)關(guān)還可以作為一個(gè)編程接口實(shí)現(xiàn)電腦與KNX總線的連接?？照{(diào)、可視對講網(wǎng)關(guān)連接KNX網(wǎng)絡(luò)與空調(diào)、可視對講自身協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)、可視對講的控制或設(shè)定。

6）LED燈燈具。采用的燈具包括LED筒燈6個(gè)、射燈22個(gè)、淋浴間防霧燈1個(gè)、燈槽內(nèi)藏?zé)魩?條。

所有系統(tǒng)設(shè)備通過KNX總線連接，照明燈具的回路根據(jù)各個(gè)功能區(qū)的使用要求劃分。通過對智能面板的操作，智能面板的內(nèi)部存儲(chǔ)器和邏輯控制器會(huì)發(fā)送事先預(yù)存設(shè)置的數(shù)字控制信號(hào)到系統(tǒng)控制總線上，控制信號(hào)被總線上的照明開關(guān)控制模塊、調(diào)光模塊或窗簾控制模塊接收后，相關(guān)的控制模塊會(huì)進(jìn)行相應(yīng)操作，打開或者調(diào)節(jié)燈光窗簾[3]。智能面板的操作內(nèi)容可以通過電腦設(shè)置進(jìn)行靈活變化。2鍵/4鍵輸入模塊與復(fù)位開關(guān)配合使用，控制信號(hào)通過總線發(fā)送至開關(guān)控制模塊，開關(guān)控制模塊再控制燈具回路的啟閉。

圖2 公寓照明控制系統(tǒng)設(shè)備組成原理圖

圖3 室內(nèi)家具布置示意圖

4 室內(nèi)燈具平面布置及各照明控制回路

其中一個(gè)戶型的室內(nèi)家具布置示意圖如圖3所示。包含的燈具有筒燈、射燈、燈帶、防霧燈等。各燈具布置如圖4所示?？蛷d主要位置安裝8鍵智能控制面板外，在廚房、臥室、衛(wèi)生間等入門處設(shè)置2鍵/4鍵輸入模塊與復(fù)位開關(guān)配合使用。既可通過智能面板與復(fù)位開關(guān)控制，還可在可視對講、智能手機(jī)或IPAD APP上控制，實(shí)現(xiàn)控制方式的多樣性和靈活化。

各照明控制回路根據(jù)控制靈活方便、回路盡可能細(xì)化的原則進(jìn)行劃分，如表1所示。室內(nèi)設(shè)置配電箱、弱電箱及智能家居控制箱，配電箱提供空調(diào)盤管回路、洗衣機(jī)冰箱插座、微波爐、電烤箱等大功率設(shè)備回路。智能家居控制箱集成開關(guān)控制模塊、各種網(wǎng)關(guān)、開關(guān)電源等，實(shí)現(xiàn)對燈光及室內(nèi)設(shè)備的控制。

圖4 室內(nèi)燈具布置

表1 照明控制回路

5 結(jié)束語

本文論述了基于KNX總線的智能家居照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施方法，通過合理構(gòu)建系統(tǒng)、規(guī)劃燈具布置和控制回路，使照明控制系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)和效果。KNX照明系統(tǒng)具有控制靈活、擴(kuò)展方便、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，能夠提高智能家居舒適性、安全性。但是目前價(jià)格稍高，未來使產(chǎn)品成熟、競爭多樣、價(jià)格便宜，是推廣應(yīng)用家居智能照明的方向。

[1]謝永華.KNX在智能家居中的應(yīng)用[J].儀表技術(shù)，2015（9）：47-50.

[2] 李軍. 基于DALI協(xié)議的家居LED智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(8)：11-15.

[3]施耐德電氣KNX智能照明控制系統(tǒng)-產(chǎn)品手冊[K].

Design for Smart Home Lighting Control System Based on KNX Bus

LIU Hui-bing

(Huaxi Land Limited Company)

The advantages based on KNX bus intelligent lighting are introduced. A design scheme and realization method of smart home lighting control system are proposed based on KNX bus. According to the indoor function and furniture layout, indoor lamps layout and lighting control circuit are established. The fl exibility and convenience of lighting control are realized.

KNX bus; smart home; lighting control