基于KNX总线的社区智能照明系统应用

关键词：KNX ；智能照 明系统 ；社区
 
一、引言
KonBex(KNX)是家居和楼宇控制领域唯一的开放式国际标准，由欧洲三大总线协议合并发展而来，有着20多年的市场应用经验．并已转化为中国国家标准化指导性技术文件 (GB/Z 200965—2007《控制网络HBES技术规范——住宅和楼宇控制技术》。
楼字智能化技术的高速发展，我国信息产业建设的不断深化以及人们生活水平的提高，社区楼宇的建设必须要适应网络时代的发展，智能化程度要求越来越高。楼宇智能控制系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路监控等子系统，并未包含智能照明子系统而传统的照明控制方法则使用开关面板手动控制，只有开和关两种状态 ，既不利于管理也不利于节能。像社区活动中心、社区广场等地区，一个地区往往具有会议、报告、歌舞、娱乐等多个功能 ，需要营造不同的灯光效果。传统的灯光控制方式已经无法满足现代 化、智能化的社区服务的需求。 现代社区是一个*基本的社会有机体，需要采用先进智能化照明系统，为居民提供一个安全、舒适 、高效的居住生活环境。
 
二、智能照明系统的优越性
智能照明系统与传统照明系统相比较，具有很多优点，本文从节能、安全 、用途 、维护、寿命和控制等方面进行分析比较，展示智能照明系统搞得优越性。
2.1 节能效果好
智能照明系统*大的特点就是节能。人眼对于光强的感受是非线性的，当照度级别降低10％以上，人是察觉不到照的变化。智能照明系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，对不同时间、不同环境下的光照度进行设置和合理管理、自动调节光照度。自动调节照度的过程中，充分利用室外的自然光，让智能控制系统对大多数灯具进行开关或智能调光，利用*少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30％以上。同时，智能照明系统也可以对荧光灯等进行调光控制，通过控制可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了低压无功损耗，节约了能源。
2.2 安全性高
传统照明控制串联在回路中，通过回路中的开关面板直接通过220V的供电线路的通断来实现控制，易发生触电事故，存在一定的安全隐患。智能照明系统中强弱电通过继电器分离，采用弱电控制强电方式，工作电压为12V，通过一条低压线将调光模块和按键面板连接起来，每个调光模块和按键面板内部都有微处理器及存储器，可以根据按键面板命令对灯光进行 调节。同时，智能照明系统采用智能网络集中控制，在突发事件中实现各系统和安防设备间 的联动，迅速 、果断地作出处理，安全性较高。
2.3用途广泛
传统照明只有开和关两个档位，没有训光功能，无法根据环境要求调整光照强度。智能照明系统则可以采用智能调光模块，根据社区及环境的变化要求，在确保灯具能够正常工作的条件下，给灯具输出一个*佳的照明功率，既可减少由于过压造成的照明眩光，又可以使灯光发出的光线更加柔和，照度分布更加均匀，为业主提供一个更加舒适良好的照明环境。
2.4 管理维护方便
传统的照明方式要由人亲自操作管理，而智能照明系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，系统通过网络，用一台汁算机实现对整个控制区域的照明系统的控制 与管理，采用系统软件或控制器，就可以调节光的明暗亮度以及开启不同场景，照明系统控制与管理数据以数字式存储在数字存储器中，这些信息的设置和更换十分方便，使照明系统的管理和设备维护变得更加简单。智能照明系统不但提高了管理效率和管理水平，而且还大幅的减少维护和管理费用，高效又便捷。
2.5 延长照明设备寿命
无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是照明设备损坏的一个主要原因，因此有效地压制电网电压的波动可以延长照明设备的寿命。智能照明系统能成功地抑制电网的浪涌电压，同时还具备了电压限定和扼流滤波等功能，避免过电乐和欠电压对照明设备的损害。采用软启动和软关断技术，避免了冲击电流对照明设备的损害。通过上述方法，照明设备的寿命通常可延长2～4 倍。照明设备使用寿命的延长，减少了更换灯管的工作量，不仅可以节省大量资金，降低了照明系统的运行费用，也使管理维护也变得简单了。
2.6 DALI数字化照明
KNX在社区中应用的一大技术亮点是采用DALI数字化灯光控制。
DALI可寻址灯光接口(Digiral Addressable Lighting Intef face)是一个数据传输协议，它定义了电子镇流器与设备控制器之间的通信方式，每个镇流器都是数字寻址通信。DALI镇流器之间通过DALI总线(两根数据线 )相互连接；每条DALI总线*多可接64个DALI镇流器。
KNX系统通过KNX/DALI接口与DALI总线连接,每个KNX/DALI接口接一条DALI总线,即可接 64个DALI镇流器KNX/DALI接口自动给D ALI镇流器编码，每一个镇流器有一个地址码。根据这个地址码，KNX总线上的设备可以直接访问每个镇流器。
DALI数字化照明与传统照明技术相比具有很多优势：
a .每个光源作为一个独立的通讯对象,可以分别访问和控制；
b .每个光源的运行状态可实时反馈到系统；
c .光源和镇流器故障信息可实时传送至总线，并发送到中央控制室；
d .荧光灯调光实现由l%-100%的亮度调节；
e .灯组重新分组无需再排管布线，只需通过软件编组；
f .DALI的非直接关断，避免了因频繁开关而引起光源损坏,DALI的亮度的数字化调光又为恒照度控制创造了优越条件。
 
三、社区智能照明系统应用方案
社区智能照明系统应用方案设计中,既要考虑到能耗的节省，又要满足社区不同要求的照明环境，还要考虑照明的舒适度和管理的方便。所以社区照明釆用的控制技术不但具有先进的技术，可靠的运行,而且还要具备高效的能源管理，才能实现智能照明控制。
智能照明系统主要包括有:室内走廊与公共走道照明、路灯照明、景观照明、车库照明的集
中管理与控制。
基于现场总线技术的智能照明系统总体方案结构图。

基于现场总线的智能照明系统总体方案结构图
 
3.1室内走廊与公共走道
室内走廊和公共走道由于不同楼宇设计不同,釆光情况不同，不同时段人流埴也不同，因此照明系统设计也要根据具体情况设定。
采光不好并具有时间性的区域，可以选用定时器SW/S4.5实现定时控制,当走廊人流量大时,比如上下班高峰期，打开70%的灯光照明,正常时段打开40%的灯光照明，维持基本的场所照明需求，特殊情况下打开全部灯光。
釆光好的区域，现场可以安装HS/H3.1光亮感测元件，实时感应场所照度值，通过感测照度值的变化，利用智能控制灯光回路开闭的数量和区位，实现场所的照度值恒值控制。同时在公共走道连接出人口处(楼梯间、电梯间、走道间交汇处)安装了 6216智能面板,方便人们临时对公共区域照明的控制。
3.2路灯、景观照明
路灯、景观照明工作环境为室外，其泛光照明范围大，不利于手动操作和检修，与环境照度关系紧密，可以选用带电流检测的灯光开闭控制模块SA/S4.20.IS或SA/S8.20.IS。正常情况通过照度与时间结合的方式自动运行，在特殊时间管理人员可通过中央控制电脑将所有泛 光照明和景观照明打开电流检测功能可检知前端灯光负载回路的工作电流变化情况,及时发现回路问题，便于检修。
3.3车库照明
采用车库智能照明系统，可使照明系统工作在全自动状态，系统将按预先设置切换若干基本工作状态，根据预先设定的时间自动地在各种工作状态之间转换。例如，上下班时间，车库的人流量和车流量*大,系统打开所有区域的灯光，以方便人员进出；非高峰的白天时间，车库车流量小，室外照度充足，就可以关闭车库内车位照明，车道照明保持1/2或1/3照度，以节约能源；等到深夜后，车库车流量*小，可以关闭车库内所有照明，只保留指示照明，以保证*基本的照度。同时可以通过安装在入口处的现场控制面板，根据特殊情况，随时切换不同场景,以适应各种情况下对灯光的要求。
 
四、安科瑞智能照明控制系统
4.1系统简介
Acrel-BUS智能照明控制系统，是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲，是在EIB，Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的，其中EIB（European Installation Bus,欧洲安装总线）是该总线技术的主体。
Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIB BUS总线（即KNX总线）作为总线线缆，将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统，既可实现照明灯具的远程集中控制，又可实现就近控制功能。该系统理论*大连接控制模块数量达580000多个。
安科瑞智能照明产品种类齐全，方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制，特别适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明系统。
4.2系统工作原理示意图

4.3产品选型
4.3.1开关驱动器
用于对设备进行开关控制的驱动器，具有延时、预设、逻辑控制、场景、阈值开关等功能，电气参数如下：

4.3.2调光驱动器
2路0-10V调光器，可对每路进行回路开关控制并输出 0-10V 调光信号对具有 0-10V 调光接口的灯具进行调光,具有开关、场景、状态反馈等功能，电气参数如下：

 
4.3.3传感器
传感器是一种能感受外界信号、物理条件（如光、移动）的设备装置，并将感应的信息传递给其它设备装置（如调光器、开关驱动器），电气参数如下：

 
4.3.4总线电源
KNX/EIB 系统标准供电电源，为总线提供电压640mA 输出电流，*多可以为 64 个设备供电，带总线复位、 过流指示和短路保护。标准导轨安装，电气参数如下：

 
4.3.5智能面板
用于接受按键触动信号，可通过区分短按与长按并结合不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能，电气参数如下：

 
4.3.6干接点输入模块
用于接受外部干接点信号输入，可通过不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能，电气参数如下：

 
4.4系统功能
1）光照度（需要配照度传感器）监测，对利用自然光照明区域，根据自然光照度变化，进行照明控制和调节，满足照明和节能要求；
2）公共区域、走廊、通道、门厅、电梯厅等的照明，应设置红外或微波类人体感应器，并结合智能控制面板，实现各种场景照明控制，尽可能较少灯具点亮时间；
3）楼梯间照明采用人体感应探测控制；
4）设备房、设备房走道采用分组就地控制；
5）室外路灯、景观等照明采用光照度控制结合时控的集中控制方式；
6）监控系统界面友好，画面美观,实时显示各区照明工作状态；
7）应具有完善的用户权限管理功能，避免越权操作；
3.4系统应用领域

 
4.5系统的控制优势
1）系统可通过、触摸屏、电脑对现场的灯光、空调及窗帘等进行远程集中控制，使得控制更加方便智能，用户体验更完美；
2）系统中控制模块均工作在直流30V安全电压下，用户操作更加安全、舒适；
3）系统在实施过程中，充分结合自然光及人员的活动规律来自动控制灯光，减少能源消耗，达到很好的节能效果；
4）系统采用分布分布式KNX总线结构，搭建简单灵活，系统内各模块互不影响，可独立工作，可靠性更高；
5)多种控制方式可供选择，如本地控制，自动感应控制，定时控制，场景控制和集中控制等，控制方式更灵活；
6)系统的自动控制、远程集中控制等功能，在实现自动化的同时，大量减少了值班人员，提高了管理水平和工作效果；
7)升级系统内控制模块或更改系统功能时，无需增加连接线，不需关闭整个系统，只需更改设备参数即可实现，维护方便，操作简单；
8)系统可与消防系统联动，在出现消防报警时，强制打开应急回路，方便人员疏散，从而降低了人员伤亡的风险，提高了建筑的安全性。
4.6安科瑞组网方案
智能照明控制系统组网方式灵活，扩展方便，当系统模块数量较少、距离较近、范围较小时，各设备以树形枝状延伸，构成支路系统智能照明控制系统；当系统模块数量较多、距离较远、范围较大时，用支线耦合器组成多条支路，构成区域智能照明控制系统；当系统模块数量很多、距离很远、范围很大时，用支线耦合器、区域耦合器等构成楼群智能照明控制系统。

 
五、结语
本文简述的智能化社区照明解决方案，作为一种应用电子类的智能化方案，期望为各个社区等公共场所照明设备的智能化管理和能源节约提供方便或帮助，同时伴随信息技术与电子工业的飞速发展，电子信息技术的应用越来越普及，自动控制技术的发展在改变技术视野的同时，也改变着生活本身和思维方式。智能照明技术已经并且必将继续深入人类的每-个领域,并将人类带入更新的生活空间。
 
 
【参考文献】
[1]左莹郁，齐飞卫出应用于智能照明控制系统的方案设计川.吉林建筑「程学 院学报,2011,4(28):74-77.
[2]刘志东，基于KNX的社区智能照明系统应用方案
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版 
 
作者简介：王蒙蒙，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能照明的研发与应用。