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 EN50090&CEN EN 13321-1&13321-2)、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。[!--empirenews.page--]

表3 群组地址一览表

5、编程、属性设置及组地址关联

利用ETS调试软件进行项目的调试，目前，最新版本为ETS4.0，本文中采用ETS3.0 调试软件。打开调试软件，设立一个新的项目如南通，分别导入相应的驱动数据库，在新支线下插入各功能元件如图3中左侧所示，并进行相应参数的设置，建立群组地址如图2所示，并进行关联，图3中右侧所示为1.1.10智能面板关联地址，其余元件按照要求进行关联，主要对象功能关联地址如表2所示，关联了相同的组地址的元件就可以进行通讯，操作面板发出指令，执行器执行命令，相应灯和窗帘并按指令动作。关联结束后下载程序进行调试和验证，功能正常，才能满足要求。

图2 项目南通群组地址画面

图3 项目南通网络拓补图以及1.1.10 6322智能面板关联画面

触摸屏的编程，需将语言设置成中文，设置页面有效以及页面上按钮数量以及功能，并关联组地址，生成*.pid文件，通过触摸屏SD卡读入程序，并可进行调试。电器的控制，要通过红外学习软件，进行红外代码的学习，并保存和下载到红外发射器中，进行调试。安防系统的启动，通过干接点模块开启灯光报警以及安防报警模块进行电话报警。远程网络控制，先设置TG/S3.2模块，对需要控制的对象进行关联。

结语

智能家居控制系统品牌种类繁多，合适的家居系统才会给住户带来舒适的生活环境。基于KNX的智能家居系统，操作方便、采用便捷的总线配置、扩充性强、可靠性高，同时节能效果好，营造了良好的家居氛围。本文就家居中灯光、窗帘、AV、安防等方面的控制进行设计和调试，实践检验证明，使用效果良好。