知识科普 | 基于KNX总线的智能家居控制系统设计方案

智能家居控制系统集住宅设备控制及环境监控于一体,提供全方位的信息交换功能,系统集成了家电设备控制、灯光控制、安防监控、环境监控等功能。KNX总线是被正式批准的智能楼宇控制领域的开放式国际标准,KNX总线已被广泛应用到楼宇自动化领域。

本文以KNX总线技术作为研究对象,将KNX总线技术应用到家居控制中,如对家电、灯光、窗帘、安防等设备进行控制,改变传统的控制方式,建立起了管控有利、布线简洁、扩展性强的控制系统,在节约能源的同时,为住户提供舒适、便捷的生活环境。

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1、KNX总线概述

KNX是Konnex协会基于EIB(欧洲安装总线)协议于1999年提出并制定的新一代协议总线标准。KNX标准目前已被批准为欧洲标准(CENELEC EN50090&CEN EN 13321-1&13321-2)、国际标准(ISO/IEC 14543-3)、美国标准(ANSI/ASHRAE 135)和中国指导性标准(GB/Z 20965),已经成为“HBES技术规范-住宅与楼宇控制”的国家标准化指导性技术文件,同时KNX也是家居和楼宇控制领域唯一的开放式国际标准。

采用KNX总线的电气安装系统和传统的电气安装系统比较有很大的区别,采用KNX总线的电气控制系统中控制设备和执行器采用总线相连,这样可以实现独立操作,也可跨区域操作,执行器受控于多个传感器,驱动与传感器之间的逻辑关系可随时被修改,开关的状态可被显示,从而实现智能化控制功能。

 

2、智能家居控制要求

在智能家居领域,KNX技术的灵活性为用户带来非常大的好处。KNX系统主要由传感器、执行器和系统元件三大部分组成,主要用于灯光照明控制、电动窗帘控制、暖通控制(空调、地暖、新风)、远程监控控制以及与其他系统的联动控制。其控制方式灵活多样,例如就地智能面板控制、人体感应控制、光线感应控制、温度感应控制、气象感应控制、现场面板控制、中央计算机控制、电话遥控、定时控制、远程网络控制等。

本文主要介绍灯光、窗帘、AV的控制,用一个三联开关进行灯光、场景的控制,两个三联开关进行窗帘控制,一个五联开关进行调光灯的控制,触摸屏进行灯光、窗帘、电器的控制。主要元件的控制要求如表1所示。表中输出表示驱动器的输出端,键位表示的是开关面板第几联,以及左键位还是右键位。

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表1 元件控制要求以及关联设置一览表

3、智能家居整体控制系统网络拓补

根据控制要求,设计整体控制系统网络拓补图。网络拓扑图有线型、星型、树型结构,本文采用线型结构。图1为网络拓补图,图中各元器件通过i_bus总线相连,电器控制采用红外控制,红外发射器使用和ABB i-bus总线兼容的泰创产品。控制系统采用总线控制,每个元件都需要分配一个地址,具体分配方法见图1所示,各元件的功能如表2所示,各元器件的通讯通过组地址进行。系统中各元器件接线简单,图1中仅画出灯光驱动器的接线图,其余元器件接线图省略。

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图1 控制系统网络拓补图

表2 元件功能一览表

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4、智能家居控制系统组地址分配

根据控制要求,分配组地址,本文群组地址为三层,主群组有两个,灯光场景控制和电器控制,灯光场景控制中有6个中间组,又有相应的子组,主要群组地址分配方法示例如表 3所示,其中场景和联动部分组地址省略。

表3 群组地址一览表

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5、编程、属性设置及组地址关联

利用ETS调试软件进行项目的调试,目前,最新版本为ETS4.0,本文中采用ETS3.0 调试软件。打开调试软件,设立一个新的项目如南通,分别导入相应的驱动数据库,在新支线下插入各功能元件如图3中左侧所示,并进行相应参数的设置,建立群组地址如图2所示,并进行关联,图3中右侧所示为1.1.10智能面板关联地址,其余元件按照要求进行关联,主要对象功能关联地址如表2所示,关联了相同的组地址的元件就可以进行通讯,操作面板发出指令,执行器执行命令,相应灯和窗帘并按指令动作。关联结束后下载程序进行调试和验证,功能正常,才能满足要求。

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图2 项目群组地址画面

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图3 项目网络拓扑图以及1.1.10 6322智能面板关联画面

触摸屏的编程,需将语言设置成中文,设置页面有效以及页面上按钮数量以及功能,并关联组地址,生成*.pid文件,通过触摸屏SD卡读入程序,并可进行调试。电器的控制,要通过红外学习软件,进行红外代码的学习,并保存和下载到红外发射器中,进行调试。安防系统的启动,通过干接点模块开启灯光报警以及安防报警模块进行电话报警。远程网络控制,先设置TG/S3.2模块,对需要控制的对象进行关联。

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结语

智能家居控制系统品牌种类繁多,合适的家居系统才会给住户带来舒适的生活环境。基于KNX的智能家居系统,操作方便、采用便捷的总线配置、扩充性强、可靠性高,同时节能效果好,营造了良好的家居氛围。本文就家居中灯光、窗帘、AV、安防等方面的控制

所以,如何掌握智能家居主流技术,如何进行智能家居产品选型,如何设计智能家居方案,如何开展项目的施工与调试,如何抓住用户的需求,如何带领公司团队,已成为智能家居集成商最需要具备的能力。

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进行设计和调试,实践检验证明,使用效果良好。

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