基于KNX總線(xiàn)的智能家居控制系統設計方案

智能家居控制系統集住宅設備控制及環(huán)境監控于一體，提供全方位的信息交換功能，系統集成了家電設備控制、燈光控制、安防監控、環(huán)境監控等功能。KNX總線(xiàn)是被正式批準的智能樓宇控制領(lǐng)域的開(kāi)放式國際標準，KNX總線(xiàn)已被廣泛應用到樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域。

本文以KNX總線(xiàn)技術(shù)作為研究對象，將KNX總線(xiàn)技術(shù)應用到家居控制中，如對家電、燈光、窗簾、安防等設備進(jìn)行控制，改變傳統的控制方式，建立起了管控有利、布線(xiàn)簡(jiǎn)潔、擴展性強的控制系統，在節約能源的同時(shí)，為住戶(hù)提供舒適、便捷的生活環(huán)境。

1、KNX總線(xiàn)概述

KNX是Konnex協(xié)會(huì )基于EIB(歐洲安裝總線(xiàn))協(xié)議于1999年提出并制定的新一代協(xié)議總線(xiàn)標準。KNX標準目前已被批準為歐洲標準(CENELEC EN50090CEN EN 13321-113321-2)、國際標準(ISO/IEC 14543-3)、美國標準(ANSI/ASHRAE 135)和中國指導性標準(GB/Z 20965)，已經(jīng)成為“HBES技術(shù)規范-住宅與樓宇控制”的國家標準化指導性技術(shù)文件，同時(shí)KNX也是家居和樓宇控制領(lǐng)域唯一的開(kāi)放式國際標準。

采用KNX總線(xiàn)的電氣安裝系統和傳統的電氣安裝系統比較有很大的區別，采用KNX總線(xiàn)的電氣控制系統中控制設備和執行器采用總線(xiàn)相連，這樣可以實(shí)現獨立操作，也可跨區域操作，執行器受控于多個(gè)傳感器，驅動(dòng)與傳感器之間的邏輯關(guān)系可隨時(shí)被修改，開(kāi)關(guān)的狀態(tài)可被顯示，從而實(shí)現智能化控制功能。

2、智能家居控制要求

在智能家居領(lǐng)域，KNX技術(shù)的靈活性為用戶(hù)帶來(lái)非常大的好處。KNX系統主要由傳感器、執行器和系統元件三大部分組成，主要用于燈光照明控制、電動(dòng)窗簾控制、暖通控制(空調、地暖、新風(fēng))、遠程監控控制以及與其他系統的聯(lián)動(dòng)控制。其控制方式靈活多樣，例如就地智能面板控制、人體感應控制、光線(xiàn)感應控制、溫度感應控制、氣象感應控制、現場(chǎng)面板控制、中央計算機控制、電話(huà)遙控、定時(shí)控制、遠程網(wǎng)絡(luò )控制等。

本文主要介紹燈光、窗簾、AV的控制，用一個(gè)三聯(lián)開(kāi)關(guān)進(jìn)行燈光、場(chǎng)景的控制，兩個(gè)三聯(lián)開(kāi)關(guān)進(jìn)行窗簾控制，一個(gè)五聯(lián)開(kāi)關(guān)進(jìn)行調光燈的控制，觸摸屏進(jìn)行燈光、窗簾、電器的控制。主要元件的控制要求如表1所示。表中輸出表示驅動(dòng)器的輸出端，鍵位表示的是開(kāi)關(guān)面板第幾聯(lián)，以及左鍵位還是右鍵位。

表1 元件控制要求以及關(guān)聯(lián)設置一覽表

3、智能家居整體控制系統網(wǎng)絡(luò )拓補

根據控制要求，設計整體控制系統網(wǎng)絡(luò )拓補圖。網(wǎng)絡(luò )拓撲圖有線(xiàn)型、星型、樹(shù)型結構，本文采用線(xiàn)型結構。圖1為網(wǎng)絡(luò )拓補圖，圖中各元器件通過(guò)i_bus總線(xiàn)相連，電器控制采用紅外控制，紅外發(fā)射器使用和ABB i-bus總線(xiàn)兼容的泰創(chuàng )產(chǎn)品?？刂葡到y采用總線(xiàn)控制，每個(gè)元件都需要分配一個(gè)地址，具體分配方法見(jiàn)圖1所示，各元件的功能如表2所示，各元器件的通訊通過(guò)組地址進(jìn)行。系統中各元器件接線(xiàn)簡(jiǎn)單，圖1中僅畫(huà)出燈光驅動(dòng)器的接線(xiàn)圖，其余元器件接線(xiàn)圖省略。

圖1 控制系統網(wǎng)絡(luò )拓補圖

表2 元件功能一覽表

4、智能家居控制系統組地址分配

根據控制要求，分配組地址，本文群組地址為三層，主群組有兩個(gè)，燈光場(chǎng)景控制和電器控制，燈光場(chǎng)景控制中有6個(gè)中間組，又有相應的子組，主要群組地址分配方法示例如表 3所示，其中場(chǎng)景和聯(lián)動(dòng)部分組地址省略。