吳凱民

摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了KNX智能照明系統(tǒng)的發(fā)展及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)一個(gè)實(shí)際工程案例，著重說(shuō)明KNX智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的運(yùn)用，闡述KNX智能照明系統(tǒng)的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：KNX/EIB 智能照明 智能建筑

一、前言

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對(duì)照明智能化控制的要求越來(lái)越高，希望在滿(mǎn)足辦公和生活需求的前提下，既能夠降低能源消耗，又可以降低運(yùn)行管理費(fèi)用和維護(hù)成本。這對(duì)建筑電氣安裝的靈活性與功能多樣性提出了越來(lái)越高的要求，對(duì)建筑照明智能控制的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。促使了現(xiàn)代的照明系統(tǒng)必須向著節(jié)能、環(huán)保、高效的目標(biāo)發(fā)展，也必須朝著舒適、靈活、智能的方向不斷改進(jìn)。智能照明系統(tǒng)就是能夠滿(mǎn)足人們這種多方面需求的控制系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)諸如開(kāi)關(guān)、調(diào)光、定時(shí)、場(chǎng)景控制等功能，達(dá)到安全、節(jié)能、靈活和人性化的目的。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，基于現(xiàn)場(chǎng)控制總線(xiàn)的智能照明系統(tǒng)在照明工程中運(yùn)用日趨廣泛。

早在20世紀(jì)80年代，歐洲各知名電氣設(shè)備公司就已不約而同地將總線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用于電氣安裝與樓宇技術(shù)，由于各廠家所采用的通信協(xié)議不同，系統(tǒng)相互不能兼容，設(shè)備不能相互替代，給市場(chǎng)的相互滲透、產(chǎn)品的相互替代帶來(lái)了重重阻礙。如何解決不同廠家產(chǎn)品的兼容性和系統(tǒng)的互通性？在此背景下，KNX/EIB智能安裝系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，KNX不僅成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，而且已經(jīng)成功地被引進(jìn)到世界各地。2001年，KNX 技術(shù)開(kāi)始被引進(jìn)到中國(guó)，在短短幾年的時(shí)間里，就以其卓越的性能和質(zhì)量取得了巨大的成功，并于2007年成為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/Z 20965-2007。

KNX智能照明系統(tǒng)在智能照明市場(chǎng)上越來(lái)越受到關(guān)注，廣泛應(yīng)用于辦公、酒店、商業(yè)、體育館等公共建筑上。以下對(duì)KNX智能照明系統(tǒng)作一簡(jiǎn)單介紹，并通過(guò)一個(gè)實(shí)際案例，總結(jié)分析KNX智能照明系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

二、KNX系統(tǒng)介紹

KNX系統(tǒng)是一個(gè)分布式總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，所有元件通過(guò)總線(xiàn)連接，各元件具有獨(dú)立的CPU，相互之間是對(duì)等關(guān)系，既可獨(dú)立工作，又可通過(guò)中央控制計(jì)算機(jī)集中監(jiān)視和控制。由計(jì)算機(jī)編程的各元件都可以獨(dú)立完成諸如開(kāi)關(guān)、調(diào)光、場(chǎng)景切換等動(dòng)作，并且可以根據(jù)要求進(jìn)行不同的組合，從而可在不增加設(shè)備的情況下靈活改變功能。

KNX系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)是支線(xiàn)，一條支線(xiàn)最多連接64個(gè)元件，支線(xiàn)與支線(xiàn)通過(guò)線(xiàn)路耦合器連接，最多15條支線(xiàn)組成一個(gè)區(qū)域，區(qū)域和區(qū)域通過(guò)干線(xiàn)耦合器連接，最多可連接15個(gè)區(qū)域，從而組成最大的系統(tǒng)，KNX系統(tǒng)最多支持15X15X64=14400個(gè)元件。

KNX系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)自由，可以支持總線(xiàn)型，星型，樹(shù)型。

三、KNX智能照明系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例——深圳創(chuàng)智云城一期項(xiàng)目

深圳創(chuàng)智云城項(xiàng)目一期用地面積約為3.2萬(wàn)㎡，總建筑面積約為41.5萬(wàn)㎡，由七座建筑組成，其中A、B、E、F座為11層，高約54米，C、D座為40層，高約170米，G座為35層，高約130米。

本項(xiàng)目智能照明系統(tǒng)包括建筑室內(nèi)的公共照明以及室外景觀照明、泛光照明，采用施耐德莫頓KNX系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制，并納入BA系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。根據(jù)KNX系統(tǒng)的特點(diǎn)，以及建筑各部位的使用要求，設(shè)計(jì)各公共區(qū)域如入口大堂、展廳、電梯廳、公共走廊、衛(wèi)生間、地下室、室外景觀照明及泛光照明等部位照明均采用KNX系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制。

首層大堂、展廳：大堂和展廳區(qū)域燈光回路較多，控制復(fù)雜，如果使用傳統(tǒng)照明控制方法，所需開(kāi)關(guān)面板較多，施工難度大，需要大量的大截面電纜，而且難以做到一鍵控制。本項(xiàng)目使用8鍵智能面板，多點(diǎn)控制，每處均可完成全部操作。通過(guò)電腦編程，在智能面板中根據(jù)要求設(shè)置好相應(yīng)的照明場(chǎng)景，只需輕按按鍵，即可使照明切換至所預(yù)設(shè)的場(chǎng)景。方便、靈活、簡(jiǎn)單的控制使本區(qū)域的照明最大限度地滿(mǎn)足各種使用要求，達(dá)到最佳的照明效果，同時(shí)操作簡(jiǎn)單。

電梯廳、公共走廊：標(biāo)準(zhǔn)層各樓層設(shè)置開(kāi)關(guān)控制模塊和干接點(diǎn)模塊，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置智能面板。智能面板帶防誤操作功能，可通過(guò)軟件禁止面板控制，避免無(wú)關(guān)人員隨便開(kāi)關(guān)照明回路，提高系統(tǒng)的安全性。干接點(diǎn)模塊可與消防報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，消防報(bào)警主機(jī)發(fā)出干接點(diǎn)報(bào)警信號(hào)。干接點(diǎn)模塊收到信號(hào)后，強(qiáng)制打開(kāi)各樓層應(yīng)急照明并關(guān)閉普通照明。

地下停車(chē)庫(kù)：車(chē)庫(kù)照明采用分區(qū)控制的方式，每個(gè)區(qū)域又分為車(chē)位照明和車(chē)道照明，采用回路交叉布燈方式，實(shí)現(xiàn)車(chē)位 1/2、車(chē)道 1/2的照明效果。通勤高峰時(shí)，車(chē)道照明和車(chē)位照明全部打開(kāi)，以便車(chē)輛進(jìn)出。在非高峰時(shí)段，車(chē)輛出入頻率降低，這時(shí)可以適當(dāng)減少部分照明，從而節(jié)省能源消耗。平時(shí)只開(kāi)一組車(chē)道照明，保證基本照明需求，在車(chē)道的主要交叉路口和轉(zhuǎn)彎路口安裝吸頂式移動(dòng)探測(cè)器，當(dāng)移動(dòng)探測(cè)器感應(yīng)到有人或車(chē)輛移動(dòng)時(shí)，再開(kāi)啟另外一組車(chē)道照明，增加亮度，并延時(shí)關(guān)閉，達(dá)到車(chē)（人）來(lái)燈亮，車(chē)（人）走燈滅的效果。通過(guò)這種控制方式，既保證了充分的照明，又減少了能耗，延長(zhǎng)燈具使用壽命。當(dāng)有特殊情況，需要人為干預(yù)時(shí)，值班人員可在中控室電腦遠(yuǎn)程操作，手動(dòng)控制照明。

室外景觀照明、泛光照明：傳統(tǒng)的室外景觀照明、泛光照明需要值班人員通過(guò)手動(dòng)按鈕控制或在配電箱中安裝定時(shí)器的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)照明定時(shí)開(kāi)閉的效果，從控制的準(zhǔn)確性、操作的方便性和靈活性等方面考慮，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前智能建筑的標(biāo)準(zhǔn)和要求。而KNX智能照明系統(tǒng)可完全滿(mǎn)足此要求。

本項(xiàng)目景觀照明、泛光照明的控制采用照度傳感器和定時(shí)器相結(jié)合的方式。當(dāng)傍晚來(lái)臨，照度傳感器感應(yīng)到自然光逐漸暗至設(shè)定的照度時(shí)，照度傳感器能自動(dòng)打開(kāi)景觀照明、泛光照明，至午夜時(shí)，定時(shí)器自動(dòng)關(guān)閉部分景觀照明、泛光照明，只保留一部分燈光以保持適當(dāng)?shù)恼斩?，至晨曦時(shí)，當(dāng)自然光漸亮至設(shè)定的照度后，照度傳感器自動(dòng)將剩余的照明全部關(guān)閉，從而達(dá)到既保證照明需求，同時(shí)又最大限度降低能耗的效果。景觀照明、泛光照明的所有控制模塊和傳感器通過(guò)KNX總線(xiàn)接入就近的KNX網(wǎng)絡(luò)，在中央控制計(jì)算機(jī)上建立圖形化界面，可通過(guò)控制中心遠(yuǎn)程集中監(jiān)視和控制。全部過(guò)程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，省去了大量的人力操作，增加了控制的準(zhǔn)確性。在KNX配電箱內(nèi)的控制模塊上，還帶有手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，便于緊急情況的處理及維護(hù)。通過(guò)這種控制方式，有效的減少電能的浪費(fèi)，降低運(yùn)行成本。

中央控制室：系統(tǒng)通過(guò)KNX/IP網(wǎng)關(guān)將KNX信號(hào)轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號(hào)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。計(jì)算機(jī)安裝編程軟件和監(jiān)控軟件。編程軟件用于給各元件編程，設(shè)置運(yùn)用程序和控制功能，各元件編程完成后也可脫離計(jì)算機(jī)獨(dú)立運(yùn)行。監(jiān)控軟件設(shè)置圖形化控制界面，直觀實(shí)時(shí)地反映出系統(tǒng)內(nèi)全部受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行開(kāi)關(guān)或調(diào)光等各種操作。系統(tǒng)還提供Bacnet TCP/IP接口，供BA系統(tǒng)和IBMS系統(tǒng)集成，在中央控制計(jì)算機(jī)上還可實(shí)時(shí)顯示各照明回路電流、電能消耗、燈具累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、打印報(bào)表等，以供物業(yè)管理部門(mén)使用。

四、智能照明系統(tǒng)應(yīng)用效果

1. 安裝便捷，節(jié)省線(xiàn)纜

傳統(tǒng)的照明布線(xiàn)，管線(xiàn)從配電箱引至開(kāi)關(guān)，再由開(kāi)關(guān)敷設(shè)至所控制的回路，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)雙控時(shí)，線(xiàn)路更加復(fù)雜。采用了KNX智能照明系統(tǒng)后，KNX系統(tǒng)的各元件只需通過(guò)KNX總線(xiàn)連接，互相沒(méi)有線(xiàn)路和控制關(guān)系上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。開(kāi)關(guān)面板僅需一根KNX總線(xiàn)連接，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)雙控時(shí)，只需在總線(xiàn)上再并聯(lián)1個(gè)開(kāi)關(guān)即可，線(xiàn)路安裝簡(jiǎn)單省事。既節(jié)約了安裝時(shí)問(wèn)，縮短了工期，又節(jié)省了大量大截面銅纜，降低工程投資。

2. 節(jié)約能源，降低運(yùn)行管理費(fèi)用

如何在滿(mǎn)足人們辦公和生活環(huán)境需要的前提下，最大限度地節(jié)約能源、節(jié)省人力并延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，從而降低建筑的運(yùn)行管理費(fèi)用，是建筑管理者越來(lái)越關(guān)心的問(wèn)題之一。智能照明系統(tǒng)使用了各種傳感器、定時(shí)器以及調(diào)光技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)可按照最經(jīng)濟(jì)有效的模式運(yùn)行。在大多數(shù)情況下，大部分區(qū)域不需要把所有的燈全部打開(kāi)或開(kāi)到最亮，KNX智能照明系統(tǒng)能智能地關(guān)閉或調(diào)暗部分照明，保證只有在必須的時(shí)候才把燈打開(kāi)，不但能最大限度地節(jié)約能源，還能減少燈具使用時(shí)間，延長(zhǎng)燈具使用壽命，大大降低運(yùn)行管理費(fèi)用。

3. 實(shí)現(xiàn)多種照明場(chǎng)景及聯(lián)動(dòng)控制

同一建筑在不同的照明場(chǎng)景下可呈現(xiàn)不同的效果，滿(mǎn)足人們不同的視覺(jué)要求。例如，室外景觀照明、泛光照明可預(yù)設(shè)為春夏秋冬四季變化、節(jié)假日模式、大型慶典模式等;會(huì)議室可預(yù)設(shè)為會(huì)議模式、投影模式、休息模式等，也可以使照明系統(tǒng)和投影、幕布、電動(dòng)窗簾、空調(diào)等進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，以營(yíng)造出不同的氛圍和效果。

4. 提高管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用

KNX智能照明系統(tǒng)將普通照明手動(dòng)的控制轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)的智能化管理，系統(tǒng)設(shè)置完成后即可按照預(yù)設(shè)的功能智能化運(yùn)行。當(dāng)需要人工干預(yù)時(shí)，僅需通過(guò)一個(gè)按鍵或者簡(jiǎn)單的軟件操作就可以控制所有的燈關(guān)，既縮減了管理人員的數(shù)量，也降低了人為因素而引發(fā)故障的風(fēng)險(xiǎn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

KNX智能照明系統(tǒng)具有多方面的優(yōu)越性，不僅安裝方便，減少工程投入，在改善光照環(huán)境，提高工作效率地同時(shí)，還能節(jié)約能源，降低運(yùn)行管理費(fèi)用，而且可方便的實(shí)現(xiàn)多種照明場(chǎng)景及聯(lián)動(dòng)控制，提高建筑管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用和管理成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用KNX智能照明系統(tǒng)后，辦公樓節(jié)能效果能達(dá)到20%～50%，商場(chǎng)、酒店等商業(yè)建筑能達(dá)到 25%～30%，同時(shí)燈具使用壽命可延長(zhǎng)2～3 倍。雖然增加了初期投資，但減少了大量的大截面電纜和穿管布線(xiàn)的工程量，降低了能耗和管理成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，用戶(hù)一般在2～3年內(nèi)即可從節(jié)約的能耗上收回項(xiàng)目智能照明系統(tǒng)初期的總投資費(fèi)用，效果令人滿(mǎn)意。因此，配置先進(jìn)的照明控制系統(tǒng)，不僅可以大大簡(jiǎn)化穿管布線(xiàn)的施工工程量，縮短工期，而且可以有效地節(jié)約能源，降低用戶(hù)運(yùn)行成本，提高建筑管理水平，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

基于KNX的開(kāi)放性以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，現(xiàn)在很多廠家也在探討將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和KNX技術(shù)進(jìn)行對(duì)接，以實(shí)現(xiàn)APP控制、微信小程序控制等更多的控制方式。在智能家居領(lǐng)域，KNX智能照明系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)與家用電器、視頻監(jiān)控、防盜報(bào)警、智能門(mén)鎖等的整合，具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

【1】 施耐德電氣（中國(guó)）有限公司.KNX/EIB系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[G].2014

【2】 章云，許錦標(biāo).建筑智能化系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009

【3】 曾珞亞， 萬(wàn)頻， 許錦標(biāo). EIB智能照明控制系統(tǒng)在校園中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣， 2010， 1（3）：27-30+34.