i-bus KNX智能照明系统在现代机场航站楼智能楼宇建设中的应用

张 恒

（西部机场集团西安咸阳国际机场股份有限公司，陕西 西安 712035）

现代机场航站楼具有安全、舒适、节能、集控等特点，可以创造舒适的进出港候机大厅，充分提高旅客出行效率，具有灵活、方便的办公与服务环境。2020年西安咸阳国际机场T1航站楼智能照明系统控制改造以及2012年西安咸阳国际机场T3航站楼智能照明系统控制建设均取得较好的效果，系统运行稳定，能够经受考验。

1 i-bus系统介绍

1.1 i-bus智能建筑控制系统简介

i-bus智能建筑控制系统采用KNX总线标准[1]，技术前身为欧洲安装总线EIB。KNX总线标准已成为唯一全球性的住宅和楼宇控制标准，得到中、美、欧洲等国家和地区认可。

i-bus KNX系统工作原理如图1所示。

图1 i-bus KNX系统工作原理

1.2 i-bus KNX系统的优点

（1）改造简单。i-bus KNX系统可以为现代航站楼创造优美的环境，随时满足航站楼功能的改变以及不同环境功能的要求；简单方便地改变航站楼的区域使用功能或流程规划使用区域。

（2）节能环保。满足旅客和工作人员对现代航站楼的环境要求，根据旅客流程和工作人员的活动规律、自然采光调节室内环境，最大限度地缩减能量损耗，响应“碳达峰、碳中和”的国家战略。

（3）经济性高。系统具有自动控制功能，可以减少维护人员的工作量，消减管理成本，提高工作效率。

（4）安全性强。系统中含有多种应急报警装置，发生突发事件时，迅速对故障部分进行分析并进行自动处理，系统抗干扰性强。

1.3 i-bus KNX系统组成

总线元件主要分为三大类，分别为系统元件、开关驱动器、传感器。系统元件为提供系统运行的其他必要元器件；开关驱动器作为系统中的执行控制设备，可以接收和处理传感器传送的信号，执行相应的操作。传感器根据环境变化，响应驱动器发出的控制信号。

1.4 ABB i-bus KNX系统结构

组成系统最小的结构单元是支线，在同一个支线上最多有64个总线元件运行，系统最多设置15条支线通过线路耦合器（LK/S 4.2），连接在一条干线上。

支线、干线组成区域，一个区域中最多可以连接960（15×64）个总线元件。系统通过主干线进行拓展，使用线路耦合器将每个区域连接至主干线。一个主干线上可以连接15个区域，故整个系统最多可以连接14 400（960×15）个总线元件，主干线、干线、支线的数据传输速率均为9 600 bit/s。

2 KNX总线标准在中国的发展

KNX是开放的智能通信标准协议，使用KNX协议进行通信的智能系统称为KNX系统。KNX系统属于分布式系统，主要由执行器、传感器以及其他系统相关部件组成，可以与原有的电气设备连接，实现智能控制，适用于小型建筑和大型综合建筑的智能化需求，为不同功能需求的用户提供个性化的解决方案。

2.1 KNX总线标准在中国市场的现状

智能楼宇电气安装中，KNX作为总线标准的使用占比不高，在整个建筑市场中的使用比例较低。KNX在整个建筑建设中的占有率不高，但其优势明显。整体建筑楼宇控制、住宅智能家居市场中，38%使用私有协议，其中KNX系统占42%，KNX在同类技术中具有明显优势。KNX在兼容性和稳定性方面具有优势，通过KNX国际协会认证，不同国家的不同厂家生产的KNX产品可以在一个系统里互相连通，有效地减少设备的重复投入，提高系统工作速度，保证产品质量。KNX系统运行稳定，产品质量较好，用户满意度高。

2.2 KNX从业人员呈增加趋势

KNX在国际以及中国的协会和组织会员数量不断增加，影响力和知名度持续升高。中国已经成为KNX国际协会第二大会员国，在楼宇控制和智能家居领域具有较多制造商，实际的KNX制造商数量更大。更多新型制造商加入后，KNX应用场所和从事相关研发、制作、安装、售后人员数量将不断增大。

2.3 KNX公司以中小型公司为主，在市场难以形成垄断

KNX在中国发展迅速，针对目前中国的相关设备厂家，ABB和西门子为大型跨国公司，大部分设备厂家为中小企业，近几年快速增长的国内制造商会员多为创业型公司，市场产值和市场份额不高。从KNX研发方面分析，具有成本高、周期长、认证费用高、投资回报率低的问题；从KNX制作、安装、售后方面分析，工程安装调试复杂、售后运维成本高。KNX实体设备公司的经济效益一般。

2.4 KNX在现代民航机场航站楼项目楼宇控制应用

从私人别墅单个建筑物到大型综合的建筑物，例如北京知名建筑鸟巢、水立方以及新建的全球最大的单体建筑北京大兴国际机场等项目均使用了KNX。在为大众服务的建筑项目中，机场、地铁、酒店等公共建筑项目的新建改建是KNX在中国的主要应用项目，占比达70%～80%。因为这类项目具有标准化的产品或技术要求，高端建筑类项目中，KNX优势明显，客户接受度高；公建项目的电气安装具有系统性，KNX为开放式的总线控制系统，具有较好的稳定性、兼容性。

3 i-bus KNX智能照明系统机场航站楼应用方案

3.1 控制的区域及类别

（1）系统控制进出港大厅、工作人员区域的灯光开闭、按比例部分开闭、电动天窗、空调机组、公共区域电源插座、广告、指示灯等。

（2）可以定时、手动、分时段控制航站楼内不同灯光场景，区域性地开启空调，控制单个发光单元和空调设备等

（3）针对航站楼大空间照明以及随航班情况开关的照明区域，更换灯具时维修难度大、维护成本高。系统通过末端的电流检测以及通断次数判断灯具的损坏情况，预先判断制定维护流程，可以实现即时维护，节省人工维护成本。

（4）通过监测照明回路，保证发生故障时，可以将信息同步显示在中控室主机上，及时提醒工作人员。

3.2 i-bus KNX电气设计方案

通过开关驱动器控制原有控制电路中的接触器，实现手动/自动切换，控制大功率负载。不改变原有接触器和空开的情况下，对接触控制线路进行改造，由i-bus开关驱动器控制接触器吸合和断开，实现就地手动和远程自动替换。

控制原有接触器方式可实现手动/自动切换原理如图2所示。

图2 控制原有接触器方式可实现手动/自动切换原理

一套i-bus开关驱动器一般为8路控制，单路负载最大负荷为20 A。启停大型空调机组时，控制原有接触器、开关驱动器控制接触器，实现小电流控制大电流，对控制系统和设备起到保护作用。

3.3 i-bus KNX可以在原有系统改造

i-bus KNX智能照明系统包括专业的照明监控软件，基于分层、分布式网络结构，涵盖驱动器、传感器、系统元件等设备；将各种类型通信接口的系统总线设备与主机连接，由主机驱动智能化控制元器件，实现集中数据处理、集中控制和集中调度。

在西安咸阳国际机场T1航站楼智能照明系统改造项目中，利用原有弱电网络及综合布线系统以太网络平台进行网络通信，采用TCP/IP协议，系统架构基于S/C的二层或多层网络结构，管理层网络按IEEE802.3标准构建标准化。项目采用全分布式现场总线控制（FCS）技术，其具有系统运行稳定、模块相对独立互不干扰、扩展方便等优点；具备与局域网内以及上下级调度端联网功能，实现数据资源共享。

KNX系统使照明灯光控制、用电负荷控制实现智能化，通过外部环境的变化自动调节系统中的驱动开关，后期应用中可以根据要求增加或修改系统的功能，只需要对主机进行重新编程，无须重新铺设电线电缆。

3.4 i-bus KNX系统集中控制

i-bus KNX系统可以提供完善的后台中央集中监控功能，通过可视互动的界面对受控设备进行远程监控或定时控制。通过系统自动巡检功能检测系统设备的故障状态、识别老化的组件，根据客户需求出具详细报表，为客户运行检修提供科学依据。i-bus KNX系统提供完备的后台中央集中监控功能，实时监测各个区域的用电情况，通过图形化界面进行展示，为制定节能方案提供真实数据依据。

i-bus KNX系统提供完备的后台中央集中监控功能，通过可视化的互动图形界面集中控制末端驱动器，实现智能楼宇控制。

（1）ABB i-bus KNX在西安咸阳国际机场航站楼中控室的集中控制。

T1航站楼智能照明系统主界面如图3所示。

图3 T1航站楼智能照明系统主界面

T1航站楼智能照明系统（T2航站楼远机位灯光控制界面）如图4所示。

图4 T1航站楼智能照明系统（T2航站楼远机位灯光控制界面）

（2）ABB i-bus KNX在机场航站楼各区域的分布控制。

将控制服务器置于T2航站楼变电所中控室，可以根据实际工作需要，在T1航站楼灯光控制服务场所配置智能照明触摸屏，实现楼宇分区域就地控制，方便现场用户自行开关，便于维修。T1航站楼智能照明就地控制系统区域位置界面如图5所示。T1航站楼智能照明就地控制系统灯光控制界面如图6所示。

图5 T1航站楼智能照明就地控制系统区域位置界面

图6 T1航站楼智能照明就地控制系统灯光控制界面

4 结语

i-bus KNX智能控制系统在西安咸阳国际机场T1航站楼、T3航站楼的应用，极大地提高西安咸阳国际机场T1航站楼、T3航站楼的使用功能，减少工作人员的劳动强度，提高工作效率，降低使用维护成本。将拓展至T2航站楼的智能照明控制中，为西安咸阳国际机场整个航站区的运行营造良好的管理环境和工作环境，使航站楼的功能和场景达到国际一流水准。