照明技术现场总线在照明领域中的应用.docx
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照明技术现场总线在照明领域中的应用
【照明技术】现场总线在照明领域中的应用
1照明控制简介照明工程师社区_~_u3W6hE%d_[
d/v5m_F.h5H_m照明是建筑的重要组成部分。
建筑师通过对灯光的灵活应用，不仅能完善建筑的实际功用，还能达到美化建筑环境、分割建筑空间、调动活动人群情绪等多种目的。
而对灯光的灵活调用、调节，就需要依靠日益发展的照明控制手段了。
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z7P;Sk__ZE_N在有电力照明之初，照明控制也随之产生，可谓种类繁多，各尽其用。
随着科技的进步，照明控制技术也随着其他基础技术（特别是网络通讯技术）的发展而发展，现在的照明控制技术，就其控制理念与手段上，可分为传统的照明控制方式与智能照明控制方式两大体系。
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Iz_P0|_z8e%D_dm1.1传统照明控制方式照明工程师社区9y_U-U3]_W$[_}_Oam_]
）L_b+X4J7`H_u_K4]传统照明控制方式是指通过相对独立的元件在本地或远程用单一的手段控制灯具的方式，可大致分为以下几种：
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（1）现场分路控制
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该控制方式是通过安置在受控区域的开关面板（开关控制或调光控制）或配电柜中的断路器直接控制相应的回路的灯光。
其中开关面板适用于现场控制电流较小的回路，而断路器适合控制电流较大的回路。
该种控制方式造价低廉，但如果回路较多时，由于控制元件很多，故控制人员控制其相应区域的灯光就显得相对麻烦。
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（2）时间集中控制照明工程师社区_R],E_U_N_{8Z#f_]_^
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k_h0j-dj*V_r该控制方式是通过定时元件，根据事先编定的时间表来控制灯具的开关。
该控制方式能提高建筑的自动化水平，能在工作内容及工作时间相对固定的建筑中发挥最大效用，并节省大量资源。
但由于灯光的开关及运行时间是事先编定好的，所以零时调整灯光比较烦琐。
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_a4pW4cr（3）人员占用传感控制照明工程师社区2gM_B`X:
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_B8D3IU_F8_该控制方式是通过某些专用传感器（红外探测传感器、超声波感应传感器、压力开关等）来探测建筑空间的使用状况，当感应到有人员进入或活动时，由该传感器绑定的灯光就被自动打开，在延时一段时间后再将灯光关闭。
这是一种灵活的控制方式。
但其单一的控制功能只能将它局限在大楼的走道、洗手间等非主流场所。
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2q6BB4wZ1R#O#I'y'C_f_M（4）其他还有亮度控制、通过接触器远程控制等控制方式照明工程师社区_y/HX_x_G_T_};F_e{
&_#Dy（^&y_J_^'V~`1.2智能照明控制方式
9G_J_F1Z'v0R照明工程师社区7i_m7g%x_h_V;J_L_T8l6I
智能照明控制方式是依靠某种通讯手段，将各类照明控制元件连接起来，并通过一定逻辑关系来控制灯光的方式，可大致分为以下几种：
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（1）PLC控制方式
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_i_A1v/`&s_\M+`_}该控制方式是将工业用PLC的控制输入/输出点连接到照明控制器件上（一般是接触器），可实现大面积灯光的自动控制（开关或调光），通过编程，还能实现比较复杂的逻辑结构。
同时当照明回路功能有所变化时，不需要修改强电回路，只要重新设定PLC程序，或更改控制点的对应关系，就能完成改造工作。
布线比较复杂。
同时PLC语言也不是通用语言，通常需要专业人员经过一定的培训后才能进行系统的设定与修改。
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（2）通过BA系统的控制方式照明工程师社区_M-s8e_R4a-B_d9u
照明工程师社区:
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该控制方式是在某些照明回路中串联由楼宇自动（BA）系统控制的DDC点，通过控制这些DDC点可以实现诸如区域控制、定时开关、中央监控等功能。
这也是现在采用较多的控制方式之一。
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^_H（Y但是，这种控制方法具有一定的局限性：
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_m_h）n4Z_u①考虑造价因素，这些回路的数量一般较少，一般只是大面积区域控制。
若将回路划分的较细则造价昂贵。
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0|_B_[_N;v3f②现场通常不设置开关，所有照明回路通过BA中控制室控制，现场无法根据实际情况干预照明状态，使用不便。
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9J4o2a9l5a_`③控制功能简单，只能实现定时、开关的功能，若要实现场景预设、亮度调节、软启动、软关断等复杂的功能技术难度较大。
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④由于照明系统并不是一个独立的系统，所以，在BA系统出故障时，照明系统也受到影响。
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}（3）总线制控制方式照明工程师社区*i_v/U_t2A7n
4[9e&b/}_r总线制控制方式是自动化控制技术与计算机网络技术的结合点，其总线上的每一点智能化现场设备都包含独立的CPU与EEPROM。
系统具有计算机网络的两个特点：
一是网络上传输的都是数字信号；二是多个节点可以共用一种物理传输介质。
传输信号的数字化使得系统的设定、编程、检测得到简化与提高。
同时大大提高了各点之间信息交流的可靠性。
传输介质的共享，不但降低了连线成本，也大大减低了施工难度，缩短施工时间。
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_B_V-o_s_v可以毫不夸张地说，现场总线制照明控制方式必将成为现代建筑照明控制方式的主流发展重点，并且现在已经产生通过无线射频通讯取代有线通讯的现场总线技术（奇胜公司Wireless类智能照明系统），为建筑改建、施工提供便利。
现在国内主流的总线控制系统有澳洲奇胜的C-Bus、美国路创、奇胜以及澳洲的邦奇等产品。
下面将通过奇胜C-Bus系统的一个应用实例来具体说明总线控制方式。
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*UX_B'H6x_A）~2C-Bus照明控制系在系统江苏省电信大楼的应用照明工程师社区_x_|7v.D,W%a;u_M_o_[
_iw0M_w[4G_j4z_}2.1智能化照明管理系统简述照明工程师社区7uD7_）by
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现代建筑中的照明不仅要求能为人们的工作、学习、生活提供良好的视觉条件，而且要能利用灯光造型和光色协调营造出具有一定风格和美感的室内环境，以满足人们的心理和生理要求。
然而一个真正设计合理的现代照明系统除能满足以上条件外，还必须做到利用充分和节约能源。
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;F4l_A-y）Y_{智能建筑的最大特点便是节能，而照明系统在整个大厦用电量占有很大的比例。
作为一个大型高级建筑，它的灯光系统的控制水平的高低直接反映了大楼的水平。
随着现代科技的飞速发展，人们对照明需求已不仅仅停留在传统的开关控制上。
现代照明设计不但要满足建筑物里的照度标准，而且还应考虑到在建筑物里生活和工作的人们在生理上、心理上和精神上的需要。
因此，照明光源的亮度大小和可调性以及色的柔和性在现代环境中是至关重要的。
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照明工程师社区（m"i_o_E9lF+E#a
就照明管理系统而言，它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度，还要配合不同环境而做出丰富多样的灯光照明场景组合；同时也要考虑到系统运行的经济性和智能化程度。
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Ｃ－Ｂus智能化照明管理系统正是这样一个满足各方需求的，完整的能源管理系统方案。
C-Bus系统在澳大利亚、新西兰、马来西亚及中国的香港、澳门、台湾等东南亚地区有广泛的应用。
悉尼2000年奥运会主会场、奥运村、澳门立法会、香港沙田赛马场、马来西亚电信大楼、江苏省电信大楼（南京目前最高的整幢采用智能照明系控制系统的大厦）等大型场所均采用C-Bus智能化照明管理系统，深受用户好评。
自1998年起，C-Bus系统开始在中国大陆市场推广，得到了广泛的关注并取得初步成果，相继在北京、上海、广州、深圳、南京、桂林等大中城市拥有了一批工程实例。
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_u9X_w_b_Z（v2.2设计依据照明工程师社区_E_I_D4Rh8]_V
/}_Y_y_c_G-W_rQ$x6V《民用电气设计规范》JGJ/T16－92
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}$S#_照明工程师社区8Q___c7z#i）M
《建筑电气安装工程质量检验评定标准》GYJ1253－88照明工程师社区_v_y）Y_e_u*n
^\.^$qO_g,l_^_Y4T《民用建筑照明标准规范》GBJ133－90
.o-Hw$u*K_R'l）}照明工程师社区_i_}_U（C_~_O）_
《智能建筑评估标准》DG/TJ08－602－2001.J10105－2001业主及招标公司提供的有关图纸，资料。
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_i2a%y_[_d9Z_J%}#]2.3系统应用范围照明工程师社区_@;a_h（s7g/d1I
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C-Bus系统可对白炽灯、日光灯、节能灯、石英灯等多种光源调光，对各种场合的灯光进行控制，满足各种环境对照明的要求。
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写字楼、学校、医院、工厂——利用C-Bus时间控制功能使灯光自动控制，利用亮度传感器使光照度自动调节，节约能源；可进行中央监控并能与楼宇自控系统连接；修改照明布局时无需重新布线，减少投资。
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剧院、会议室、俱乐部、夜总会——利用C-Bus调光功能及场景开关可方便地转换多种灯光场景，实现多点控制。
可通过C-Bus控制空调、电扇、电动门窗、加热器、喇叭、蜂鸣器、闪灯等其他设备。
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Z_Q;A（[_jb_c3Y_N5q体育场馆、市政工程、广场、公园、街道等室外公共场合照明——利用C-Bus的群组控制功能可控制整个区域的灯光，无需考虑开关容量问题，利用亮度传感器、定时开关实现照明的自动化控制，利用C-Bus监控软件实现照明的智能化控制。
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智能化小区的灯光控制——用智能化小区的路灯、景观灯的远程、多点、定时控制，中央监控中心监控；小区会所、智能化家庭中灯光的场景、多点、群组、远程控制以及与其它家家庭智能控制器配合使用。
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n_]2.4控制原理
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C-Bus系统是一个总线制的分布式智能照明管理系统，主要用于对照明系统的控制。
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C-Bus系统所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，所有C-Bus单元由一对通讯信号线（UTP5）连接成网络，每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各负载回路。
输入单元通过群组地址和输出单元建立对应联系。
当有输入时，输入单元将其转变为C-Bus信号在系统总线上广播，所有的输出单元接收并做出判断，控制相应输出回路。
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C-Bus系统通过1根5类线连接成网络。
总线上不仅为每个组件提供36V直流电源，还加载了控制信号（见图1）。
C-Bus通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系，因此在设计、安装时更加简单、灵活。
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-j_S照明工程师社区_F,s]）C_S
C-Bus系统的控制方式是由计算机设定的，一旦系统设置完成后电脑即可撤除。
C-Bus系统的每个单元均内置微处理器，所有的系统参数被分散存储在各个单元中，即使系统断电也不会丢失。
一旦电脑接入系统运行，则可实现实时监控，定时控制等功能。
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C-Bus系统可用于消防等系统中的联动控制；除此之外还可以与其他如空调、消防、保安等系统联动，即可方便地与其他系统连接（如楼宇自控系统、保安监控系统、消防系统等）。
诸如江森自控、霍尼韦尔、西门子兰吉尔·驷法、快思聪等国际知名公司都开发了与C-Bus系统匹配的接口软件协议，并与C-Bus建立了良好的合作关系。
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2.5系统协议及结构组成照明工程师社区9P:
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（1）C-Bus系统协议照明工程师社区_I_V_V,A?
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C-Bus系统遵从国际通讯协议标准，IEEEStandard802.3‘CSMA/CD’照明工程师社区_?
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q‘CSMA/CD’即为：
CarrierSense-MultipleAccess/CollisionDetection照明工程师社区
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CarrierSense，载波监听，判断网络上是否有其他的主机正在传送信号。
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MultipleAccess，多个主机连接在同一条电缆上。
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__Y/F）h_}_kCollisionDetection，防止两个或两个以上的主机同时向总线上发送信息。
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（2）C-Bus系统结构组成照明工程师社区g0]1o,b"J9]
h）__Q,\_u6]_s一个C-Bus系统由系统单元、输入单元、输出单元三部分组成。
有关各部分单元的介绍详见单元功能介绍。
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系统单元（系统电源，PC接口）——为C-Bus系统提供控制电源和系统时钟。
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输入单元（开关面板，传感器）——将外界的控制信号转变为C-Bus信号在总线上传播。
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输出单元（继电器，调光器）——接收总线上的信号，并控制相应回路输出实现对负载的控制。
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@_OMW_H_A+`q_Y_[（3）C-Bus系统功能及特点照明工程师社区k*vlU$B_rl0h1m
照明工程师社区&[;P\_}_E9G0s
照明线路设计简单，系统安装方便，操作维护容易，其软件的可编程性和硬件的灵活结构，大大节省建筑开发商的投资成本和维修运行费用，缩短安装工期，提高投资回报率。
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任意实现单点、双点、多点、区域、群组逻辑控制，定时开关、亮度手/自动调节、红外线监测、遥控、场景组合等多种照明控制功能，不但可以展现丰富的灯光效果，而且还能节约能源。
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根据用户需求和外界环境的变化，仅仅是修改软件设置，或少量改造线路，就可以调整照明布局和扩充功能，适合于商业、工业、居家的不同使用要求。
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_\_\4h9ug3系统强弱电线路设计原理
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3.1C-Bus网络特性
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C-Bus系统采用“自由拓扑结构”，可设计成总线型、树型、星型等拓扑结构，组网非常方便。
但系统拓扑结构中不允许出现环网，否则系统通讯将会不正常。
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f_U#N.B1a_`.~%iC-Bus系统可以由单个子网络组成（见图3、4），每个子网络必须满足以下条件：
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（1）网络内最多有100个单元；照明工程师社区_}_J;Y%i_[&i.D_j7A_
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（2）控制回路数最多为255个；照明工程师社区_SFg_xY0\_F1t（o
|9I;i8D（g*f（3）网络内传输距离最远为1000m。
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_d7y_O）Q_D*R0Q4d如果子网络超出以上任一条件，须增加网络桥或网络接口扩展，组成多重网。
以下是C-Bus网络的各种结构（见图5）。
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F_C~_H9I_E3.2系统与火灾自动报警等系统及BAS系统的集成照明工程师社区e2m_m_jS_g_d_a
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（1）系统与火灾自动报警等系统的集成照明工程师社区0S_L5y_q_c*x*c|
*GT8qh_T.Y2I_E3h在《火灾自动报警系统设计规范》中规定，“消防控制室在确认火灾后，应能切断有关部位的非消防电源，并接通报警装置及火灾应急照明灯和疏散标志灯。
”那么C-Bus系统如何与火灾自动报警系统连接呢？
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$g7P（~f_t_g"Q_{方式一：
直接将C-Bus照明控制线布到消防、安防中心，并接在消防、安防中心的干接点输出上。
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如图6：
当C-Bus的负极（3、5号线）与强制打开极（1、2号线）通过消防中心的干接点闭合而短接成为环路时，这样打线的模块上的所有回路将被强制打开（现场旁路开关、现场控制器或中控主机都无法关闭次回路），只有消防等信号撤除后才能恢复到可控状态，此类模块通常被安装在应急照明箱中。
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当C-Bus的负极（3、5号线）与强制关闭极（7、8号线）通过消防中心的干接点闭合而短接成为环路时，这样打线的模块上的所有回路将被强制关闭（现场旁路开关、现场控制器或中控主机都无法关闭次回路），只有消防等信号撤除后才能恢复到可控状态。
此类模块通常被安装在普通照明箱中。
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_J_A_o#k_B7bSr,H.u&J但同时也可以通过在模块中设定有关强开强关回路，以满足消防、安防的进一步要求。
此方式能直接通过模块的物理属性来响应外界信号，只要将控制总线布置到位而无需增加任何其他硬件，可靠性非常强同时响应速度小于0.01s。
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方式二：
通过与BA系统或其他管理系统的软件连接来实现对安防等信号的连接入。
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可直接控制到某一模块或某一回路的强制开启或关闭,优点是连接简单,利用原有软硬件可达到直接连接的目的,但由于对每个安防等信号响应都要通过一到两个网关硬件,及软件的转换所以响应的速度比较慢,一般要2.5s左右。
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方式三：
消防控制室在确认火灾发生后，应向C-Bus系统发送一对信号接点，C-Bus系统通过辅助输入单元（5104BCL）将消防控制室发送来的接点信号转变为C-Bus总线上传播的信号，去控制相应的火灾应急照明回路。
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此方式控制简单，回路选择性强且响应速度快（0.1s），但要增加比较多的硬件设备会增加系统造价与系统负担。
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（2）系统与楼宇自控系统BAS的集成
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7]
诸如江森自控、霍尼威尔、西门子兰吉尔·驷法、快思聪等国际知名公司都开发了与C-Bus系统的接口软件协议，C-Bus系统通过C-GATE软件可以与BA，BMS通讯。
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r典型案例：
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$u_pQ4@:
w_u江森自控与C-Bus系统的接口：
深圳联想大楼智能化系统（9条C-Bus网络）。
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6O"S_f+S_vT_}霍尼威尔与C-Bus系统的接口：
深圳罗湖体育馆智能化系统（7条C-Bus网络）。
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l_D
v;w_v\nm西门子兰吉尔·驷法与C-Bus系统的接口：
香港科技公园智能化系统（5条C-Bus网络）。
照明工程师社区:
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西门子兰吉尔·驷法与C-Bus系统的接口：
宁波国际会展中心（5条C-Bus网络）。
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-A'm*v/B_d_L_i在电信项目中，整个大楼分成9个网，每个网络通过网络接口（5500CN）与中央控制主机连接，在中央主机上装有C-Bus系统专用的网关软件与C-LUTRON组太软件连接，（如图8所示）。
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如上所示，在C-Bus子网中走的是C-Bus通讯协议，通过网络接口将C-Bus协议转换为标准的TCP/IP协议，通过大楼的局域网在中控电脑中汇总。
而中控电脑只需要安装C-Bus的网关软件便可通过第三方的组太软件实现对整个C-Bus网络的控制。
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4江苏省电信业务综合楼智能照明系统设计方案说明照明工程师社区3J"v_Q）Fu_C_x
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V江苏省电信业务综合楼是一栋造型优美、功能齐全、现代化水平极高的智能大厦。
通过C-Bus灯光控制系统的控制，能控制本大厦的以下区域：
一楼大厅、地下停车场、办公区、公共通道、会议室、多功能厅、展览室等。
按照江苏电信业务综合楼对各功能区域的不同要求，在照明控制
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