基于KNX總線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、環境監控等功能。KNX總線是被正式批準的智能樓宇控制領域的開放式國際標準，KNX總線已被廣泛應用到樓宇自動化領域。

本文以KNX總線技術作為研究對象，將KNX總線技術應用到家居控制中，如對家電、燈光、窗簾、安防等設備進行控制，改變傳統的控制方式，建立起了管控有利、布線簡潔、擴展性強的控制系統，在節約能源的同時，為住戶提供舒適、便捷的生活環境。

1、KNX總線概述

KNX是Konnex協會基于EIB(歐洲安裝總線)協議于1999年提出并制定的新一代協議總線標準。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)，已經成為“HBES技術規范-住宅與樓宇控制”的國家標準化指導性技術文件，同時KNX也是家居和樓宇控制領域唯一的開放式國際標準。

采用KNX總線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總線的電氣控制系統中控制設備和執行器采用總線相連，這樣可以實現獨立操作，也可跨區域操作，執行器受控于多個傳感器，驅動與傳感器之間的邏輯關系可隨時被修改，開關的狀態可被顯示，從而實現智能化控制功能。

2、智能家居控制要求

在智能家居領域，KNX技術的靈活性為用戶帶來非常大的好處。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、電動窗簾控制、暖通控制(空調、地暖、新風)、遠程監控控制以及與其他系統的聯動控制。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、光線感應控制、溫度感應控制、氣象感應控制、現場面板控制、中央計算機控制、電話遙控、定時控制、遠程網絡控制等。

本文主要介紹燈光、窗簾、AV的控制，用一個三聯開關進行燈光、場景的控制，兩個三聯開關進行窗簾控制，一個五聯開關進行調光燈的控制，觸摸屏進行燈光、窗簾、電器的控制。主要元件的控制要求如表1所示。表中輸出表示驅動器的輸出端，鍵位表示的是開關面板第幾聯，以及左鍵位還是右鍵位。

表1 元件控制要求以及關聯設置一覽表

3、智能家居整體控制系統網絡拓補

根據控制要求，設計整體控制系統網絡拓補圖。網絡拓撲圖有線型、星型、樹型結構，本文采用線型結構。圖1為網絡拓補圖，圖中各元器件通過i_bus總線相連，電器控制采用紅外控制，紅外發射器使用和ABB i-bus總線兼容的泰創產品。控制系統采用總線控制，每個元件都需要分配一個地址，具體分配方法見圖1所示，各元件的功能如表2所示，各元器件的通訊通過組地址進行。系統中各元器件接線簡單，圖1中僅畫出燈光驅動器的接線圖，其余元器件接線圖省略。

圖1 控制系統網絡拓補圖

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，燈光場景控制和電器控制，燈光場景控制中有6個中間組，又有相應的子組，主要群組地址分配方法示例如表 3所示，其中場景和聯動部分組地址省略。