淺談KNX協(xié)議智能照明系統(tǒng)在某圖書館中的應(yīng)用

淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘要：文章介紹了KNX/EIB智能照明控制系統(tǒng)的組成，結(jié)合工程實(shí)例，介紹了應(yīng)用KNX/ EIB技術(shù)，進(jìn)行智能照明控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的方法和原理，細(xì)致深入的對(duì)這一個(gè)系統(tǒng)在圖書館類建筑應(yīng)用的節(jié)能性與便利性。

關(guān)鍵詞：智能照明控制系統(tǒng)，方案，設(shè)計(jì)，節(jié)能 

1、KNX/EIB系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)概況

       該系統(tǒng)一切元器件的連接主要是利用1條總線實(shí)現(xiàn)，各元器件能夠獨(dú)立運(yùn)行，并且還能夠利用中控電腦實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。利用計(jì)算機(jī)編程的每一個(gè)元件，一方面能夠獨(dú)立實(shí)現(xiàn)一些工作，另一方面能夠按照要求隨意組合，達(dá)到不新添元件數(shù)卻改變具體功能的目的。

1.2系統(tǒng)組成

1.2.1驅(qū)動(dòng)器

       驅(qū)動(dòng)器屬于執(zhí)行模塊，主要是自總線獲得相應(yīng)的命令，然后對(duì)其執(zhí)行。確定設(shè)備過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)與圖書館具體現(xiàn)狀進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在此基礎(chǔ)上，還需要把握下面幾個(gè)方面。

    （1）設(shè)備位置需方便進(jìn)行運(yùn)行；（2）為將來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展做好準(zhǔn)備；( 3）230V電源的布線需要方便擴(kuò)展與更改；（4）230V電源系統(tǒng)布線程中，應(yīng)當(dāng)大限度地降低長(zhǎng)度；（5）可配備幾個(gè)小型的分控制器，通過(guò)這種方式能夠降低布線的任務(wù)量與電流長(zhǎng)度。

1.2.2傳感器

      這一部分屬于感知命令并向總線發(fā)布的器件，具體如光線感測(cè)器、智能面板等。選擇設(shè)備時(shí)需結(jié)合圖書館特點(diǎn)并應(yīng)考慮以下因素：（1）根據(jù)控制要求及建筑平面圖配置傳感器；（2）總線設(shè)備的電氣需要注意，如AC230V；（3）外部條件對(duì)系統(tǒng)的作用同樣需要注意，可如粉塵、溫度等因素。它們均對(duì)傳感器存在非常重要的影響。

1.2.3服務(wù)器

      即中央監(jiān)控電腦與控制軟件。作者在這里設(shè)計(jì)的總線型控制系其主要特征為分布式、模塊化、全數(shù)字，同時(shí)由每一個(gè)功能模塊成控制功能。模塊相互間的通信主要是利用網(wǎng)絡(luò)總線完成，這樣夠在很大程度上增加安全性，并且能夠達(dá)到靈活控制的目的。此卜還有一些輔助設(shè)備，例如電源、接口等。

1.3系統(tǒng)功能

       KNX/EIB系統(tǒng)對(duì)燈光、空調(diào)及遮陽(yáng)的自動(dòng)監(jiān)控功能，滿足了使用者對(duì)智能資源的使用和管理需要，先進(jìn)的軟硬件設(shè)施為使目者和管理者提供了舒適宜人的生活意境和靈活的辦公環(huán)境。

1.4設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.4.1強(qiáng)電回路劃分

    （1）每一照明回路上的光源應(yīng)屬于同種光源，在這里一定不能把不同種類設(shè)置于同一回路之中；（2）弄明白照明回路屬于什么類型，例如普通與應(yīng)急供；（3）每一照明回路的負(fù)載功率一定要滿足開關(guān)或調(diào)光控制器的容量，運(yùn)行過(guò)程中不能超載；（4）按照燈光師的需求，細(xì)致周密的審核所劃分的照明回路是否科學(xué)，從而使其可以滿足效果的需要。

1.4.2按照明回路的性能選擇相應(yīng)的開關(guān)控制器

       開關(guān)控制器的選用主要由光源性質(zhì)所決定，這項(xiàng)工作做不好則不能實(shí)現(xiàn)所需要的調(diào)光效果。由于每一廠商開關(guān)控制器對(duì)配電類型與光源或多或少有不同的要求，在配置這一個(gè)方面時(shí)，應(yīng)當(dāng)借鑒其具體技術(shù)資料或直接做技術(shù)咨詢。

1.4.3按照照明控制要求選擇控制面板與相關(guān)部件

       控制面板屬于其中的關(guān)鍵組成部分，同時(shí)屬于使用者使用的界面，因此，在這一個(gè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)使用者的要求選擇合適的控制面板。

1.4.4選擇附件及集成方式

      如果需要和別的職能系統(tǒng)集成，則能夠選擇相關(guān)附件。

2、智能照明控制系統(tǒng)的節(jié)能分析

2.1集中管理，降低人為消耗

       建筑館管理工作者利用這一個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)D書館中無(wú)人處的照明燈關(guān)閉。如安裝這一系統(tǒng)，在白天就能夠按照現(xiàn)場(chǎng)照度狀況控制亮燈數(shù)，另一方面，在黑天可實(shí)現(xiàn)沒(méi)有人時(shí)關(guān)閉燈，而有人的時(shí)候再開啟，這樣能夠在很大程度上避免人為耗電的問(wèn)題。

2.2節(jié)省線纜，便于安裝

       該系統(tǒng)主要通過(guò)總線控制的模式，把其中的每一輸人、輸出與系統(tǒng)元件進(jìn)行連接，用線纜連接負(fù)載與輸出單元，這種控制模式具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)比過(guò)程的控制模式，能夠明顯減少線纜使用量，同時(shí)還能夠降低安裝周期，從而使人工費(fèi)顯著減少。

2.3延長(zhǎng)燈具壽命

      該系統(tǒng)為軟啟動(dòng)，能夠明顯增加燈具使用周期，增加幅度大約為2至4倍，從而在很大程度上減少了運(yùn)行成本。

3、系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 

       作為現(xiàn)代化、智能化的圖書館，傳統(tǒng)的照明管理方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代建筑對(duì)照明控制、節(jié)能及人性化管理的多元化需求。文章主要以圖書館中的一個(gè)3開人報(bào)告廳為例，介紹智能照明控制系統(tǒng)在圖書館照明系統(tǒng)改造中的應(yīng)用。

該報(bào)告廳位于圖書館一層，分為150人和300人兩個(gè)報(bào)告廳，總面積約為800多平方米，如圖1所示。根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034一20，報(bào)告廳照度按3001x計(jì)算，采用筒燈和投射燈矩形布置，燈具回路主要有十九個(gè)，其配電箱安裝位置為學(xué)術(shù)報(bào)告廳出口。

圖1報(bào)告廳平面布置圖

       對(duì)于報(bào)告廳來(lái)說(shuō)，其燈具對(duì)調(diào)光無(wú)要求，各列燈具單獨(dú)回路，主要是通過(guò)配電箱開關(guān)驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)。對(duì)于投影幕的設(shè)置來(lái)說(shuō)，其主要按照業(yè)主需要進(jìn)行，各個(gè)幕布單獨(dú)回路，同時(shí)也由開關(guān)驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)。報(bào)告廳內(nèi)部的燈具可在召開會(huì)議的時(shí)候全都或者隔行點(diǎn)亮；需要投影時(shí)，在這種情況下，幕布落下，附近的燈具點(diǎn)亮，別的位置的燈具關(guān)閉。如將照度感應(yīng)器安裝于頂棚，可按照設(shè)是各種亮度來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。除此之外，還能夠輔以紅外遙控器現(xiàn)場(chǎng)控制。

4、安科瑞智能照明控制系統(tǒng)介紹

4.1系統(tǒng)簡(jiǎn)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(lái)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(guò)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(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、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（見(jiàn)圖2）

圖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

4.3.2調(diào)光驅(qū)動(dòng)器

4.3.3可控硅調(diào)光模塊 

4.3.4傳感器

4.3.5總線電源

4.3.6智能面板

4.3.7干接點(diǎn)、濕接點(diǎn)輸入模塊

4.4系統(tǒng)功能

       1）光照度（需要配照度傳感器）監(jiān)測(cè)，對(duì)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(chǎng)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(cè)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；

4.5系統(tǒng)的控制優(yōu)勢(shì)

      1）系統(tǒng)可通過(guò)、觸摸屏、電腦對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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)更舒服；

     2）系統(tǒng)中控制模塊均工作在直流30V可靠電壓下，用戶操作更加可靠、舒服；

     3）系統(tǒng)在實(shí)施過(guò)程中，充分結(jié)合自然光及人員的活動(dòng)規(guī)律來(lái)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(jiǎn)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(chǎng)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(jí)系統(tǒng)內(nèi)控制模塊或更改系統(tǒng)功能時(shí)，無(wú)需增加連接線，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(jiǎn)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)，提高了建筑的可靠性。

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)。（見(jiàn)圖3）

圖3 組網(wǎng)方案

5、結(jié)束語(yǔ)

       文章以某圖書館為例，從報(bào)告廳為例布置了智能照明控制系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)例，我們發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在滿足對(duì)環(huán)境要求的前提下，能根據(jù)人員的活動(dòng)狀況、工作規(guī)律、自然光狀況來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，以大限度地減少能量消耗。使用簡(jiǎn)易的附件與功能，一方面使得圖書館的檔次有所提高，另一方面，還能夠有效縮減費(fèi)用成本，充分體現(xiàn)了智能照明系統(tǒng)在圖書館類建筑應(yīng)用上的便利性和節(jié)能性。 

【參考文獻(xiàn)】

[1]卜軍，劉美菊.I-bus KNX/EIB智能照明控制系統(tǒng)在某圖書館中的應(yīng)用 

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版