淺談智能建筑控制系統(tǒng)在工程實(shí)例中的應(yīng)用

■ 北京市建筑設(shè)計(jì)研究院深圳院 彭江寧ABB (中國(guó)) 有限公司深圳分公司 汪大濤

概述

KNX是起源于歐洲的總線標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已成為國(guó)際通用的智能建筑標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC14543-3，并于2007年正式成為中國(guó)的國(guó)標(biāo)GB/Z20965-2007。通過(guò)KNX技術(shù)媒介，所有設(shè)備通過(guò)連接總線（雙絞線，無(wú)線電頻率，電源線或IP /以太網(wǎng)）能夠交換信息。總線設(shè)備可以是傳感器或執(zhí)行器，管理控制所需設(shè)備：照明、電動(dòng)窗簾/百葉窗、安防系統(tǒng)、能源管理、供暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制設(shè)備、計(jì)量裝置、音頻/視頻控制、白色家電等，所有這些設(shè)備都可以控制或監(jiān)控，而不需要額外的控制中心統(tǒng)一信號(hào)。KNX廣泛應(yīng)用于公共建筑及住宅中，具有各種控制方式如：現(xiàn)場(chǎng)面板控制、單獨(dú)/分組控制、分散/集中控制、遠(yuǎn)程控制、時(shí)間控制、光線感測(cè)控制、存在感應(yīng)（紅外線+微波）遙控、移動(dòng)感測(cè)控制、氣象控制、消防聯(lián)動(dòng)控制等，控制方式方便、靈活，并且易于修改、易于操作和維護(hù)。

ABB i-bus系統(tǒng)既是一個(gè)面向使用者的系統(tǒng)（通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)面板及感應(yīng)器），又是一個(gè)面向管理者的系統(tǒng)（通過(guò)中控電腦），通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)燈光、電動(dòng)窗簾、HVAC等設(shè)備的控制，可有效地節(jié)約能源，同時(shí)可提高管理人員的控制效率及工作人員的工作效率。在樓宇中，ABBi-bus系統(tǒng)被稱為環(huán)境控制系統(tǒng)，在住宅中又被稱為智能家居系統(tǒng)。

一、智能家居i-b u s系統(tǒng)原理

i-bus系統(tǒng)的工作原理可以下圖進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述，由圖可看出。i-bus 系統(tǒng)的智能面板（傳感器）替代了傳統(tǒng)的面板，智能面板只與i-bus控制總線連接，智能面板通過(guò)總線發(fā)送信號(hào)控制相關(guān)的驅(qū)動(dòng)器即執(zhí)行器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光等設(shè)備的控制，由此可見(jiàn)，i-bus 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是全分散型的結(jié)構(gòu)，不需要任何中央控制器之類的設(shè)備，不同于上一代集散式控制系統(tǒng)，另外對(duì)燈光設(shè)備的控制是通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)的，面板開(kāi)關(guān)屬于安全低電壓設(shè)備，不直接切斷強(qiáng)電進(jìn)行控制，完全不同于傳統(tǒng)的面板開(kāi)關(guān)的控制。

總線元件主要分為兩大類：傳感器和驅(qū)動(dòng)器。傳感器負(fù)責(zé)探測(cè)建筑物中的開(kāi)關(guān)的操作，或光線、溫度、濕度等信號(hào)變化。驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)在接收到傳感器傳送的信號(hào)后并執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，如開(kāi)/關(guān)、調(diào)節(jié)燈光的亮度、升降窗簾、啟?？照{(diào)或風(fēng)機(jī)盤(pán)管等。

二、智能家居i-b u s系統(tǒng)的特殊功能

1.室內(nèi)場(chǎng)景設(shè)置

通過(guò)簡(jiǎn)單的自行操作，客戶可根據(jù)不同居室的需求，來(lái)設(shè)置不同的光線場(chǎng)景，比如業(yè)主在會(huì)客、聊天、觀看家庭影院時(shí)，就可以根據(jù)不同主題，設(shè)置不同的場(chǎng)景。所有設(shè)置僅需單鍵可完成。如果不喜歡事先設(shè)置好的燈光場(chǎng)景，可以由產(chǎn)品供應(yīng)商進(jìn)行光線程序調(diào)整，或者單獨(dú)使用控制面板開(kāi)關(guān)自行設(shè)計(jì)的燈光。

2.遙控功能（室內(nèi)）

利用開(kāi)關(guān)上的紅外線接收裝置，可以在室內(nèi)任何位置，通過(guò)遙控器來(lái)控制家庭照明。

3.窗簾控制系統(tǒng)

窗簾的開(kāi)合可由一個(gè)光線控制器來(lái)控制，白天當(dāng)它感測(cè)到足夠的亮度，可以自動(dòng)打開(kāi)窗簾；當(dāng)夜幕降臨，又可以將窗簾自動(dòng)關(guān)閉。除此之外，業(yè)主還可以根據(jù)喜好自行設(shè)計(jì)窗簾開(kāi)關(guān)程序，比如開(kāi)一半、關(guān)一半；打一1/3位置等。

4.液晶顯示屏

可以在主臥室床頭設(shè)置一個(gè)液晶顯示器，它可以顯示系統(tǒng)上用電設(shè)備的狀態(tài)，也可以知道其他房間的燈是否關(guān)閉，客廳的空調(diào)是否未關(guān)等，這樣，主人不用下地，只需通過(guò)液晶顯示器的按鍵將其關(guān)閉，非常方便。

5.靈活方便的修改和擴(kuò)展

ABB的i-bus系統(tǒng)使您的家中電氣設(shè)備控制多樣靈活，而且修改及擴(kuò)展非常方便，您可以根據(jù)萬(wàn)泉提供的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施自行選擇擴(kuò)展設(shè)備。安裝管線將全部預(yù)留。

三、豪華別墅ABBi-bus智能家居控制系統(tǒng)

下面就華僑城東方花園一棟三層豪華別墅安裝的ABB ibus智能家居控制系統(tǒng)作一下應(yīng)用介紹。該系統(tǒng)主要由四部分組成：照明及插座控制、窗簾控制、空調(diào)控制、地加熱控制。照明區(qū)域包括一、二、三樓的公共區(qū)域如大廳、餐廳、客廳、起居室、走道、樓梯、臥室、多功能房等。窗簾包括大廳、客廳、餐廳、主臥、電影房和小孩房的電動(dòng)窗簾。空調(diào)包括一樓大廳、客廳、二樓起居室、三樓主臥、電影房、小孩房等。

功能描述：該別墅智能家居控制系統(tǒng)按區(qū)域按樓層劃分，可分為一樓客廳、吧臺(tái)、餐廳、過(guò)廳；二樓起居室；三樓主臥、小孩房、電影房。按功能劃分可分為燈光、窗簾、空調(diào)、地加熱四部分。按控制劃分可分為分散控制、集中控制兩種。根據(jù)別墅控制點(diǎn)多而分散，功能復(fù)雜的特點(diǎn)，在不同區(qū)域配置不同面板及主動(dòng)探測(cè)器?？刂品绞街饕磪^(qū)域劃分，在兼顧分散控制的前提下，適當(dāng)考慮集中控制的原則。

一樓客廳五聯(lián)面板功能說(shuō)明：第一聯(lián)按鍵控制窗簾，布簾和沙簾，短按左鍵，布簾閉合，長(zhǎng)按左鍵，沙簾閉合；短按右鍵，布簾打開(kāi)，長(zhǎng)按右鍵，沙簾打開(kāi)。第二聯(lián)控制兩個(gè)燈位，客廳吊燈和客廳燈帶，按左鍵，客廳吊燈打開(kāi)，再按一次左鍵，客廳吊燈關(guān)閉；按右鍵，客廳燈帶打開(kāi)，再按一次右鍵，客廳燈帶關(guān)閉。第三聯(lián)控制客廳主燈和客廳燈關(guān)，按左鍵，客廳主燈打開(kāi)，再按一次右鍵，客廳主燈關(guān)閉；客廳燈關(guān)只有一個(gè)功能，即按右鍵，客廳燈全部關(guān)閉。第四聯(lián)為兩個(gè)場(chǎng)景，夜晚和白天模式。夜晚模式指當(dāng)夜晚來(lái)臨時(shí)，主人只要按左鍵，客廳燈及過(guò)廳燈就全部打開(kāi)，客廳窗簾全部關(guān)閉，這免去了主人一個(gè)個(gè)燈和窗簾進(jìn)行開(kāi)關(guān)，而是直接達(dá)到預(yù)設(shè)的狀態(tài)。白天模式則正好相反，客廳及過(guò)廳燈光全部關(guān)閉，客廳窗簾打開(kāi)。第五聯(lián)則考慮到過(guò)廳作為最常用的公共區(qū)域，對(duì)客廳、餐廳及吧臺(tái)都設(shè)置按鍵進(jìn)行操控，這樣可極大地方便主人的使用。從以上按鍵功能可以看出，面板功能首先針對(duì)本區(qū)域進(jìn)行控制，兼顧其它區(qū)域。這充分體現(xiàn)了即分散又集中的原則。

入戶大門(mén)處的三聯(lián)面板功能說(shuō)明：第一聯(lián)為窗簾開(kāi)關(guān)，按右鍵，過(guò)廳和客廳窗簾同時(shí)打開(kāi)，按左鍵，則窗簾同時(shí)關(guān)閉。第二聯(lián)為客廳燈開(kāi)和餐廳燈開(kāi)，這主要考慮到主人使用方便，進(jìn)門(mén)時(shí)，若想去客廳，按客廳燈開(kāi)，則客廳燈和過(guò)廳燈將全部打開(kāi)，去餐廳，按餐廳燈開(kāi)，則餐廳燈和過(guò)廳燈將全部打開(kāi)。第三聯(lián)樓梯燈開(kāi)伴隨著餐廳燈和客廳燈一起打開(kāi)，則可將整個(gè)一樓襯托得更加燦爛輝煌。當(dāng)然，當(dāng)主人離去時(shí)，只按燈全關(guān)，則可將除壁燈和門(mén)燈外的整個(gè)公共區(qū)域的燈光全部關(guān)閉，避免主人分別開(kāi)關(guān)的麻煩。壁燈和門(mén)燈則由移動(dòng)探測(cè)器檢測(cè)到無(wú)人時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。在主人房也設(shè)置燈全關(guān)功能，便于主人回房休息時(shí)全部關(guān)閉。像如此細(xì)微又體現(xiàn)以人為本的功能隨處可見(jiàn)，需仔細(xì)體會(huì)。

主人房三聯(lián)面板功能：第一聯(lián)按鍵控制窗簾，布簾和沙簾，短按左鍵，布簾閉合，長(zhǎng)按左鍵，沙簾閉合；短按右鍵，布簾打開(kāi)，長(zhǎng)按右鍵，沙簾打開(kāi)。第二聯(lián)控制兩組燈，主人房吊燈和臺(tái)燈 ，按左鍵，主人房吊燈打開(kāi)，再按一次左鍵，主人房吊燈關(guān)閉。按右鍵，主人房臺(tái)燈打開(kāi)，再按一次右鍵，主人房臺(tái)燈關(guān)閉。第三聯(lián)控制兒童房的燈光、電視、電腦插座，按左鍵，兒童房的燈打開(kāi)，再按一次左鍵，兒童房的燈關(guān)閉；按右鍵，兒童房的電腦、電視插座電源關(guān)閉。再按一次右鍵，兒童房的電腦、電視插電源打開(kāi)。安裝在主人房床頭的三聯(lián)面板的第一聯(lián)對(duì)臺(tái)燈進(jìn)行開(kāi)、閉控制和調(diào)光控制。第二聯(lián)為兩個(gè)場(chǎng)景，閱讀模式和睡眠模式。第三聯(lián)為全開(kāi)/全關(guān)功能控制整棟別墅的照明。

整個(gè)房間的燈光還可以通過(guò)紅外線遙控器進(jìn)行控制，遙控控制和面板控制都能達(dá)到同樣的控制效果。

兒童房的控制方式：安裝在兒童房的三聯(lián)面板可以對(duì)房間的燈光、窗簾、電視、音像、電腦插座分別進(jìn)行控制。也可以由主人房的面板來(lái)控制，這樣以便于對(duì)小孩作息時(shí)間的管理。

還可以通過(guò)在觸摸屏上設(shè)定時(shí)間控制，節(jié)假日控制。

定時(shí)器可對(duì)電動(dòng)窗簾進(jìn)行定時(shí)控制，例如兒童房的布窗簾可定時(shí)在早晨七點(diǎn)自動(dòng)打開(kāi)，紗窗簾保持閉合，讓清晨和煦的陽(yáng)光透過(guò)沙窗簾照到房間。此功能可將兒童從睡夢(mèng)中悄悄喚醒。這樣給小孩營(yíng)造一個(gè)健康成長(zhǎng)的空間。

空調(diào)控制方式：

（1）空調(diào)受控部件：

高、中、低三速風(fēng)機(jī)；加熱、制冷控制閥；主臥、小孩房、客廳、餐廳、一樓大廳、二樓大廳、電影房、書(shū)房七個(gè)風(fēng)口。其中客廳和餐廳合并為一個(gè)風(fēng)口進(jìn)行控制。

（2）控制方式：

加熱/制冷模式可在主臥的LCD顯示器上進(jìn)行切換。

各房間風(fēng)口的邏輯控制方式為：房間內(nèi)任一個(gè)或二個(gè)風(fēng)口打開(kāi)時(shí)，三速風(fēng)機(jī)為低速；房間內(nèi)任三個(gè)或四個(gè)風(fēng)口打開(kāi)時(shí)，三速風(fēng)機(jī)為中速；房間內(nèi)任五個(gè)或五個(gè)以上的風(fēng)口打開(kāi)時(shí)，三速風(fēng)機(jī)為高速。當(dāng)房間內(nèi)無(wú)風(fēng)口打開(kāi)時(shí)，三速風(fēng)機(jī)為關(guān)閉狀態(tài)，控制閥關(guān)閉，當(dāng)風(fēng)機(jī)打開(kāi)時(shí)，按照加熱或制冷方式打開(kāi)相應(yīng)的控制閥。

一樓客廳、餐廳、二樓起居室、三樓主臥、書(shū)房、電影房、小孩房各配備一個(gè)三聯(lián)溫控面板對(duì)相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)控制，主臥配備一個(gè)6136 LCD顯示器。溫控面板可進(jìn)行當(dāng)前溫度的顯示、設(shè)定、比較運(yùn)算及控制風(fēng)閥的開(kāi)閉?？蛷d及主臥溫控面板的第一聯(lián)可控制所有房間空調(diào)的開(kāi)閉，需要說(shuō)明的是，空調(diào)的開(kāi)閉并不意味著將各個(gè)房間的風(fēng)口打開(kāi)或關(guān)閉，只是開(kāi)關(guān)空調(diào)的一個(gè)必要條件。各個(gè)房間風(fēng)口打開(kāi)或關(guān)閉是由各個(gè)房間溫控面板的設(shè)定值與實(shí)際值相比較差值所決定，除了主臥、客廳的溫控面板可集中控制外，每個(gè)房間的空調(diào)也可單獨(dú)進(jìn)行控制，它們的功能是并行的。

其他控制方式：

安裝在主臥中的觸摸屏采用圖形化界面，可對(duì)住宅內(nèi)各個(gè)房間、區(qū)域的燈光、電動(dòng)窗、空調(diào)、地加熱等設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視和控制。在該觸摸屏上設(shè)有場(chǎng)景控制功能：如電視模式、就餐模式、會(huì)客模式、外出模式等；具有各種定時(shí)控制功能、邏輯功能、密碼功能、具有模擬家中有人功能，使居家更安全?？墒謱?xiě)留言；可顯示室內(nèi)/室外溫度；可紅外線遙控。觸摸屏的邏輯功能、時(shí)間功能、密碼功能、手寫(xiě)留言功能能夠在不增加硬件的情況下根據(jù)主人的思維方式，實(shí)現(xiàn)不同的控制效果。讓主人盡情地享受這一切給他帶來(lái)的快樂(lè)。

通過(guò)安裝在房頂?shù)臍庀笳咎綔y(cè)到室外的溫度、風(fēng)向、雨水來(lái)控制房間的窗簾、電動(dòng)窗、空調(diào)。當(dāng)探測(cè)到陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)就會(huì)自動(dòng)的關(guān)上窗簾把強(qiáng)光擋在室外，同時(shí)自動(dòng)打開(kāi)電動(dòng)窗讓清風(fēng)

吹進(jìn)房間，適當(dāng)?shù)年P(guān)閉空調(diào)，即節(jié)能又舒適。當(dāng)探測(cè)到大風(fēng)雷雨天氣時(shí)自動(dòng)關(guān)窗關(guān)門(mén)。使得室內(nèi)不會(huì)受到雨水侵襲。

通過(guò)安裝在配電箱內(nèi)的電話網(wǎng)關(guān)，可以用電話、英特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)家中設(shè)備的監(jiān)控。當(dāng)主人在外撥打家中的電話或通過(guò)上互聯(lián)網(wǎng)可以開(kāi)啟家中的空調(diào)、關(guān)閉或打開(kāi)燈光、電動(dòng)窗簾、及插座實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

四、ABBi-bus系統(tǒng)的特點(diǎn)

ABBi-bus系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

* 整個(gè)系統(tǒng)只有一條i－bus總線，沒(méi)有大量的電纜附設(shè)和繁雜的控制設(shè)計(jì)。

* 系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)模塊均帶有微處理器，可自主工作，無(wú)主從關(guān)系。既使其中有一個(gè)模塊發(fā)生故障，也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

* 體積很小的模塊可直接帶最大至20A的負(fù)載，無(wú)需使用繼電器

* 現(xiàn)場(chǎng)控制面板只需一條i－bus總線進(jìn)行連接，采用24V安全低電壓供電方式，安全可靠。

* 功能修改、控制修改方便靈活，只需僅做小的程序調(diào)整，不須現(xiàn)場(chǎng)重新布線就可以實(shí)現(xiàn)。

* 通過(guò)人體感應(yīng)、氣象感應(yīng)、時(shí)鐘、光線控制，自動(dòng)運(yùn)行到最佳狀態(tài)，節(jié)約能源，方便管理。

* 所有現(xiàn)場(chǎng)控制面板及人體感應(yīng)器均采用標(biāo)準(zhǔn)86盒安裝方式，施工簡(jiǎn)單，并且不同的面板可隨時(shí)互換，控制功能變更方便，Triton系列面板可現(xiàn)場(chǎng)記憶場(chǎng)景，隨時(shí)可對(duì)場(chǎng)景控制效果進(jìn)行調(diào)整。

結(jié)束語(yǔ)

ABBi-bus智能家居系統(tǒng)，展示了一個(gè)高檔住宅內(nèi)的場(chǎng)景，可以使入住者充分體味系統(tǒng)所帶來(lái)的奇妙感受，能真正享受到高科技含量帶給人的快捷與便利。

1．ABBi-bus EIB/KNX在綠色辦公室及智能家居中的應(yīng)用

2. ABBi-bus EIB/KNX 智能建筑控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) 2007