基于KNX总线的智能家居照明控制系统设计

刘会兵

（华熙置地有限公司）

基于KNX总线的智能家居照明控制系统设计

刘会兵

（华熙置地有限公司）

介绍KNX总线技术智能照明的优势，提出一种基于KNX总线的智能家居照明控制系统的设计方案和实现方法。根据室内功能及家具布置，制定了室内灯具布置和照明控制回路，实现了照明控制的灵活性和方便性。

KNX总线；智能家居；照明控制

1 引言

当今，随着人们追求生活体验水平的提高，越来越多的住宅引入了智能家居，智能家居让家居生活更具有安全性、舒适性、艺术性。人们对于智能家居中的灯光控制尤为在意，不同的场景模式对应于不同的灯光控制，使人们的居住舒适感大大增强。本文提出了一种基于KNX总线的智能家居照明控制系统，在实际运行中体现了其方便性和灵活性，并就其控制系统、平面布置、控制回路做出简要阐述。

2 KNX总线技术智能照明的优势

传统的家居照明控制，是基于开关触点的接通与断开来控制，达不到节能、灵活、方便的效果，特别是在一些需要调光的场所，传统开关面板控制就显得无能为力。

KNX总线的照明控制能够方便灵活地实现各种场景控制，各种传感器、控制模块等设备单元连接在KNX总线上，通过软件对所有设备单元进行编程实现控制；所有的控制单元均内置微处理器和存储单元，整个系统无终端主机，不会因主机故障而导致整个系统瘫痪；除了能够对灯光的控制外，还能实现对窗帘、空调等多种设备的控制；可使用多种通信介质，包括双绞线、电力线和无线通信；可采用多种系统配置模式，包括S型、E型和A型3种系统配置模式。传统照明控制方式和智能照明控制方式对比如图1所示。

KNX总线设备产品主要包括各类型的输入/输出装置，如各种传感器、调光器、多功能开关等。它们主要由BCU（总线耦合单元）、AM（应用模块）、AP（应用程序）三部分组成[1]。

图1 传统照明控制方式和智能照明控制方式对比

3 智能家居照明控制系统

本项目住宅为高端公寓住宅，配置了智能家居控制方案，其中照明为集中控制加分散控制方式。客厅区域配置了8键智能照明控制面板，通过对8键面板进行定义，可以一键对客厅的灯光、窗帘、空调、新风、地暖、所有受控设备进行控制管理，实现集中控制。其他区域配置了2键、4键输入模块控制面板，主要用于对厨房、卧室、卫生间等照明分散控制。

公寓照明控制系统设备组成原理图如图2所示。系统设备包括施耐德KNX总线电源、12路16A开关控制模块、4路16A开关控制模块、2键输入模块、4键输入模块、8键智能面板、12V开关电源、24V开关电源、室内控制网关、空调可视对讲网关等[2]。该系统中各设备功能如下。

1）KNX总线电源。可以带32个总线设备，并为其提供总线电压；内置扼流器，用于隔离总线的供电；带开关，可以复位连接在线路上的总线设备。

2）4路/12路16A开关控制模块。带内置总线耦合器，通过常开触点对4路/12路负载进行相互独立的开关操作，也可使用手动开关来对输出端进行控制。

3）2键/4键输入模块。跟复位开关配合使用，连接两个常规控制面板或无源触点。

4）8键智能照明控制面板。带内置总线耦合器和8个操作按键，通过编程定义8键面板，可以实现各种场景控制。

5）室内控制网关及空调、可视对讲网关。KNX室内控制网关连接KNX网络与IP网络，KNX设备可以通过最多5个智能手机或平板电脑控制。该网关还可以作为一个编程接口实现电脑与KNX总线的连接。空调、可视对讲网关连接KNX网络与空调、可视对讲自身协议网络，实现空调、可视对讲的控制或设定。

6）LED灯灯具。采用的灯具包括LED筒灯6个、射灯22个、淋浴间防雾灯1个、灯槽内藏灯带7条。

所有系统设备通过KNX总线连接，照明灯具的回路根据各个功能区的使用要求划分。通过对智能面板的操作，智能面板的内部存储器和逻辑控制器会发送事先预存设置的数字控制信号到系统控制总线上，控制信号被总线上的照明开关控制模块、调光模块或窗帘控制模块接收后，相关的控制模块会进行相应操作，打开或者调节灯光窗帘[3]。智能面板的操作内容可以通过电脑设置进行灵活变化。2键/4键输入模块与复位开关配合使用，控制信号通过总线发送至开关控制模块，开关控制模块再控制灯具回路的启闭。

图2 公寓照明控制系统设备组成原理图

图3 室内家具布置示意图

4 室内灯具平面布置及各照明控制回路

其中一个户型的室内家具布置示意图如图3所示。包含的灯具有筒灯、射灯、灯带、防雾灯等。各灯具布置如图4所示。客厅主要位置安装8键智能控制面板外，在厨房、卧室、卫生间等入门处设置2键/4键输入模块与复位开关配合使用。既可通过智能面板与复位开关控制，还可在可视对讲、智能手机或IPAD APP上控制，实现控制方式的多样性和灵活化。

各照明控制回路根据控制灵活方便、回路尽可能细化的原则进行划分，如表1所示。室内设置配电箱、弱电箱及智能家居控制箱，配电箱提供空调盘管回路、洗衣机冰箱插座、微波炉、电烤箱等大功率设备回路。智能家居控制箱集成开关控制模块、各种网关、开关电源等，实现对灯光及室内设备的控制。

图4 室内灯具布置

表1 照明控制回路

5 结束语

本文论述了基于KNX总线的智能家居照明控制系统的设计与实施方法，通过合理构建系统、规划灯具布置和控制回路，使照明控制系统达到了预期的目标和效果。KNX照明系统具有控制灵活、扩展方便、节约能源等优点，能够提高智能家居舒适性、安全性。但是目前价格稍高，未来使产品成熟、竞争多样、价格便宜，是推广应用家居智能照明的方向。

[1]谢永华.KNX在智能家居中的应用[J].仪表技术，2015（9）：47-50.

[2] 李军. 基于DALI协议的家居LED智能照明控制系统的设计与实现[J]. 现代建筑电气,2014,5(8)：11-15.

[3]施耐德电气KNX智能照明控制系统-产品手册[K].

Design for Smart Home Lighting Control System Based on KNX Bus

LIU Hui-bing

(Huaxi Land Limited Company)

The advantages based on KNX bus intelligent lighting are introduced. A design scheme and realization method of smart home lighting control system are proposed based on KNX bus. According to the indoor function and furniture layout, indoor lamps layout and lighting control circuit are established. The fl exibility and convenience of lighting control are realized.

KNX bus; smart home; lighting control