基于KNX总线的智能家居控制系统设计方案

智能家居控制系统集住宅设备控制及环境监控于一体，提供全方位的信息交换功能，系统集成了家电设备控制、灯光控制、安防监控、环境监控等功能。KNX总线是被正式批准的智能楼宇控制领域的开放式国际标准，KNX总线已被广泛应用到楼宇自动化领域。

本文以KNX总线技术作为研究对象，将KNX总线技术应用到家居控制中，如对家电、灯光、窗帘、安防等设备进行控制，改变传统的控制方式，建立起了管控有利、布线简洁、扩展性强的控制系统，在节约能源的同时，为住户提供舒适、便捷的生活环境。

1、KNX总线概述

KNX是Konnex协会基于EIB(欧洲安装总线)协议于1999年提出并制定的新一代协议总线标准。KNX标准目前已被批准为欧洲标准(CENELEC EN50090CEN EN 13321-113321-2)、国际标准(ISO/IEC 14543-3)、美国标准(ANSI/ASHRAE 135)和中国指导性标准(GB/Z 20965)，已经成为“HBES技术规范-住宅与楼宇控制”的国家标准化指导性技术文件，同时KNX也是家居和楼宇控制领域唯一的开放式国际标准。

采用KNX总线的电气安装系统和传统的电气安装系统比较有很大的区别，采用KNX总线的电气控制系统中控制设备和执行器采用总线相连，这样可以实现独立操作，也可跨区域操作，执行器受控于多个传感器，驱动与传感器之间的逻辑关系可随时被修改，开关的状态可被显示，从而实现智能化控制功能。

2、智能家居控制要求

在智能家居领域，KNX技术的灵活性为用户带来非常大的好处。KNX系统主要由传感器、执行器和系统元件三大部分组成，主要用于灯光照明控制、电动窗帘控制、暖通控制(空调、地暖、新风)、远程监控控制以及与其他系统的联动控制。其控制方式灵活多样，例如就地智能面板控制、人体感应控制、光线感应控制、温度感应控制、气象感应控制、现场面板控制、中央计算机控制、电话遥控、定时控制、远程网络控制等。

本文主要介绍灯光、窗帘、AV的控制，用一个三联开关进行灯光、场景的控制，两个三联开关进行窗帘控制，一个五联开关进行调光灯的控制，触摸屏进行灯光、窗帘、电器的控制。主要元件的控制要求如表1所示。表中输出表示驱动器的输出端，键位表示的是开关面板第几联，以及左键位还是右键位。

表1 元件控制要求以及关联设置一览表

3、智能家居整体控制系统网络拓补

根据控制要求，设计整体控制系统网络拓补图。网络拓扑图有线型、星型、树型结构，本文采用线型结构。图1为网络拓补图，图中各元器件通过i_bus总线相连，电器控制采用红外控制，红外发射器使用和ABB i-bus总线兼容的泰创产品。控制系统采用总线控制，每个元件都需要分配一个地址，具体分配方法见图1所示，各元件的功能如表2所示，各元器件的通讯通过组地址进行。系统中各元器件接线简单，图1中仅画出灯光驱动器的接线图，其余元器件接线图省略。

图1 控制系统网络拓补图

表2 元件功能一览表

4、智能家居控制系统组地址分配

根据控制要求，分配组地址，本文群组地址为三层，主群组有两个，灯光场景控制和电器控制，灯光场景控制中有6个中间组，又有相应的子组，主要群组地址分配方法示例如表 3所示，其中场景和联动部分组地址省略。