淺談KNX協議智能照明系統在某圖書館中的應用

摘要：文章介紹了KNX/EIB智能照明控制系統的組成，結合工程實例，介紹了應用KNX/ EIB技術，進行智能照明控制系統方案設計的方法和原理，細致深入的對這一個系統在圖書館類建筑應用的節能性與便利性。

關鍵詞：智能照明控制系統，方案，設計，節能 

1、KNX/EIB系統

1.1系統概況

       該系統一切元器件的連接主要是利用1條總線實現，各元器件能夠獨立運行，并且還能夠利用中控電腦實現集中監控。利用計算機編程的每一個元件，一方面能夠獨立實現一些工作，另一方面能夠按照要求隨意組合，達到不新添元件數卻改變具體功能的目的。

1.2系統組成

1.2.1驅動器

       驅動器屬于執行模塊，主要是自總線獲得相應的命令，然后對其執行。確定設備過程中，應當與圖書館具體現狀進行有機結合，在此基礎上，還需要把握下面幾個方面。

    （1）設備位置需方便進行運行；（2）為將來進行擴展做好準備；( 3）230V電源的布線需要方便擴展與更改；（4）230V電源系統布線程中，應當大限度地降低長度；（5）可配備幾個小型的分控制器，通過這種方式能夠降低布線的任務量與電流長度。

1.2.2傳感器

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

1.2.3服務器

      即中央監控電腦與控制軟件。作者在這里設計的總線型控制系其主要特征為分布式、模塊化、全數字，同時由每一個功能模塊成控制功能。模塊相互間的通信主要是利用網絡總線完成，這樣夠在很大程度上增加安全性，并且能夠達到靈活控制的目的。此卜還有一些輔助設備，例如電源、接口等。

1.3系統功能

       KNX/EIB系統對燈光、空調及遮陽的自動監控功能，滿足了使用者對智能資源的使用和管理需要，先進的軟硬件設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境。

1.4設計要點

1.4.1強電回路劃分

    （1）每一照明回路上的光源應屬于同種光源，在這里一定不能把不同種類設置于同一回路之中；（2）弄明白照明回路屬于什么類型，例如普通與應急供；（3）每一照明回路的負載功率一定要滿足開關或調光控制器的容量，運行過程中不能超載；（4）按照燈光師的需求，細致周密的審核所劃分的照明回路是否科學，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的開關控制器

       開關控制器的選用主要由光源性質所決定，這項工作做不好則不能實現所需要的調光效果。由于每一廠商開關控制器對配電類型與光源或多或少有不同的要求，在配置這一個方面時，應當借鑒其具體技術資料或直接做技術咨詢。

1.4.3按照照明控制要求選擇控制面板與相關部件

       控制面板屬于其中的關鍵組成部分，同時屬于使用者使用的界面，因此，在這一個過程中，應當根據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集成，則能夠選擇相關附件。

2、智能照明控制系統的節能分析

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系統能夠將圖書館中無人處的照明燈關閉。如安裝這一系統，在白天能夠按照現場照度狀況控制亮燈數，另一方面，在黑天可實現沒有人時關閉燈，而有人的時候再開啟，這樣能夠在很大程度上避免人為耗電的問題。

2.2節省線纜，便于安裝

       該系統主要通過總線控制的模式，把其中的每一輸人、輸出與系統元件進行連接，用線纜連接負載與輸出單元，這種控制模式具有非常明顯的優勢，對比過程的控制模式，能夠明顯減少線纜使用量，同時還能夠降低安裝周期，從而使人工費顯著減少。

2.3延長燈具壽命

      該系統為軟啟動，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行成本。

3、系統應用實例 

       作為現代化、智能化的圖書館，傳統的照明管理方式已不能適應現代建筑對照明控制、節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3開人報告廳為例，介紹智能照明控制系統在圖書館照明系統改造中的應用。

該報告廳位于圖書館一層，分為150人和300人兩個報告廳，總面積約為800多平方米，如圖1所示。根據《建筑照明設計標準》（GB50034一20，報告廳照度按3001x計算，采用筒燈和投射燈矩形布置，燈具回路主要有十九個，其配電箱安裝位置為學術報告廳出口。

圖1報告廳平面布置圖

       對于報告廳來說，其燈具對調光無要求，各列燈具單獨回路，主要是通過配電箱開關驅動器負責調節。對于投影幕的設置來說，其主要按照業主需要進行，各個幕布單獨回路，同時也由開關驅動器負責調節。報告廳內部的燈具可在召開會議的時候全都或者隔行點亮；需要投影時，在這種情況下，幕布落下，附近的燈具點亮，別的位置的燈具關閉。如將照度感應器安裝于頂棚，可按照設是各種亮度來進行調節。除此之外，還能夠輔以紅外遙控器現場控制。

4、安科瑞智能照明控制系統介紹

4.1系統簡介

       Acrel-BUS智能照明控制系統，是基于KNX總線技術設計的控制系統。KNX總線技術起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術上發展起來的，其中EIB（European Installation Bus,歐洲安裝總線）是該總線技術的主體。

      Acrel-BUS智能照明控制系統采用標準的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，既可實現照明燈具的遠程集中控制，又可實現近控制功能。該系統理論連接控制模塊數量達580000多個。

      安科瑞智能照明產品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能控制，特別適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統。

4.2系統工作原理示意圖（見圖2）

圖2  系統工作原理示意圖

4.3產品選型

4.3.1開關驅動器

4.3.2調光驅動器

4.3.3可控硅調光模塊 

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、濕接點輸入模塊

4.4系統功能

       1）光照度（需要配照度傳感器）監測，對利用自然光照明區域，根據自然光照度變化，進行照明控制和調節，滿足照明和節能要求；

       2）公共區域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明，應設置紅外或微波類人體感應器，并結合智能控制面板，實現各種場景照明控制，盡可能較少燈具點亮時間；

      3）樓梯間照明采用人體感應探測控制；

      4）設備房、設備房走道采用分組地控制；

      5）室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結合時控的集中控制方式；

      6）監控系統界面友好，畫面美觀,實時顯示各區照明工作狀態；

      7）應具有完善的用戶權限管理功能，避免越權操作；

4.5系統的控制優勢

      1）系統可通過、觸摸屏、電腦對現場的燈光、空調及窗簾等進行遠程集中控制，使得控制更加方便智能，用戶體驗更舒服；

     2）系統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）系統在實施過程中，充分結合自然光及人員的活動規律來自動控制燈光，減少能源消耗，達到很好的節能效果；

     4）系統采用分布分布式KNX總線結構，搭建簡單靈活，系統內各模塊互不影響，可獨立工作，可靠性更高；

     5)多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動感應控制，定時控制，場景控制和集中控制等，控制方式更靈活；

     6)系統的自動控制、遠程集中控制等功能，在實現自動化的同時，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果；

     7)升級系統內控制模塊或更改系統功能時，無需增加連接線，不需關閉整個系統，只需更改設備參數即可實現，維護方便，操作簡單；

     8)系統可與消防系統聯動，在出現消防時，強制打開應急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風險，提高了建筑的可靠性。

4.6安科瑞組網方案

       智能照明控制系統組網方式靈活，擴展方便，當系統模塊數量較少、距離較近、范圍較小時，各設備以樹形枝狀延伸，構成支路系統智能照明控制系統；當系統模塊數量較多、距離較遠、范圍較大時，用支線耦合器組成多條支路，構成區域智能照明控制系統；當系統模塊數量很多、距離很遠、范圍很大時，用支線耦合器、區域耦合器等構成樓群智能照明控制系統。（見圖3）

圖3 組網方案

5、結束語

       文章以某圖書館為例，從報告廳為例布置了智能照明控制系統。通過實例，我們發現該系統在滿足對環境要求的前提下，能根據人員的活動狀況、工作規律、自然光狀況來調節室內環境，以大限度地減少能量消耗。使用簡易的附件與功能，一方面使得圖書館的檔次有所提高，另一方面，還能夠有效縮減費用成本，充分體現了智能照明系統在圖書館類建筑應用上的便利性和節能性。 

【參考文獻】

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

[2] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版