智能照明控制系统KNX讲解.docx

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智能照明控制系统KNX讲解

1智能照明控制系统

1.1系统概述

珠海歌剧院设计一套智能灯光控制系统，采用SchneiderKNX全数字分布式控制系统，对区域内各类照明等电气设备进行自动化和集中控制管理，实现能源监测，不仅可有效管理楼宇的电气设备，提供灵活多变的使用功能和效果，还可以维护并延长灯具及电气设备的使用寿命，达到安全、节能、人性化、智能化的效果，并能在今后的使用中方便地根据用户的需求进行扩展。

1.2需求分析

根据歌剧院设计规划和使用要求，配置智能照明控制系统的功能分析如下：

区域

控制要求

剧院大厅

灯光场景控制、灯光开关控制、窗帘控制、照度控制、时钟控制

剧院观众席

灯光场景控制、照度和红外动态控制、日光灯调光、单灯控制调节

后台休息区

灯光场景控制、窗帘控制、智能家居控制

电梯厅、走道等公共区域

灯光场景控制、时钟控制、照度和红外动态控制

泛光、景观照明

灯光场景控制、时钟控制、照度控制

展示中心

单灯控制、灯光场景控制、时钟控制、照度控制

1.3设计原则

根据现行国家规范和项目技术文件的要求，我们在对珠海歌剧院项目KNX智能照明控制系统的设计中遵循以下的原则：

先进性：

采用代表当今世界先进技术水平的成熟稳定的系统设备，并建立一个可扩展的平台，充分保护前期工程投资和后续扩展，使系统具有先进性。

实用及方便性：

系统可容纳不同控制管理的需要。

突出体现项目建设“以人为中心”的思想，给客人以舒适，给管理者以方便。

绿色节能性：

系统的设计重点、管理重心和维护优化应围绕节能而展开。

通过能源分析、软件编程实现各种节能手段，采用优质管理达到节能效果。

满足LEED认证要求。

安全性、可靠性：

采用分布式总线控制，安全性高，系统将任务分配给系统中每个现场处理器，免除因系统内某个设备的损坏而影响整个系统的运行。

模块化及扩展性：

系统采用模块化设计，总体规划，分步实施；具有良好的兼容性和可扩充性，既可采用RS232/485接口、OPC等标准方式将的不同厂商的设备通过各种通讯方式集成，也可以通过OPC等标准方式向更高级的上位管理系统（如BMS）提供数据，集成管理。

合理性及经济性：

系统能最大限度的降低设备的运行成本；满足客户需求，力求系统在初次投入和整个运行生命周期内获得最佳的性能价格比。

1.4设计要点

1）采用全数字分布式智能控制系统，并符合国际通用的EIB/KNX标准，模块化结构，分散式布置。

每个控制器都带有CPU，当系统出现故障的情况下仍可以独立完成各种控制功能；

2）模块中带有内置电流检测功能，可分别检测每个回路的电流，当负载电流超出或低于门限值后报警，并具备能耗计算，开灯计时、计次，门限闪烁功能；

3）可采用多种网络拓扑结构。

如总线型、星型、树型，系统具有强大的兼容性，系统内元件通用性强；

4）总线元件及现场控制面板运行电压为24VDC；

5）智能控制器采用便于安装维护的导轨式安装方式，体积小巧并可安装于强弱电箱内；

6）各类传感器、控制面板等可直接接于控制层总线上。

智能面板具有多种造型、多种材质、多种颜色供选择，以便与装饰的风格相匹配；

7）系统具备照度、时间、动态检测、场景控制功能，满足亮度控制、组合控制等多种控制需求；

8）系统控制设备采用了软启动和软关断技术，避免了灯丝的热冲击，使灯具寿命进一步得到延长。

1.5系统设计

1.5.1KNX总线拓朴结构

支线是KNX系统的最小单元，每条线最多可接64个EIB设备，每条线总线长度不超过1000米，电源到设备距离不超过350米。

当总线元件超过64个或需要选择不同的结构时，则最多可以有15条支线通过线路耦合器组合成一条主线，所述结构称为域。

总线可以按照主干线的方式扩展，总线上可以连接多达15个域，整个系统可以连接14400个KNX设备，满足XXXX项目日后系统扩展的需要。

1.5.2系统结构

本方案采用SchneiderKNX系统进行设计，采用全分散分布式总线结构，并符合国际通用的EIB标准和LEED认证要求，系统强大的扩展性，为系统的扩建提供良好的解决方案,系统主要输入单元、输出单元、系统单元和传输网络构成：

1）输入单元：

智能面板和各种感应器、红外遥控器、电话网关等；

2）输出单元：

智能开关/调光控制器、I/O控制器、时钟控制器；

3）系统单元：

KNX/USB模块、支线耦合器、系统电源、系统管理软件等；

4）传输网络：

KNX控制线缆、IP网络等。

所有设备均内置微处理器和存储单元，并通过KNX总线（可采用总线型、星型和树形）连接成网络。

智能控制系统所有单元器件可以记忆对其设定的参数。

每个元件在控制网络中均有唯一的地址码以供识别，可以单独对每个元件进行编程。

所有对智能设备的控制设定被分散存储在各个元件中,KNX智能控制系统结构图如下：

通过输入单元（智能面板、红外遥控器）控制各设备工作状态。

输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。

当有输入时，输入单元将其转变为指令信号在KNX上广播，所有的输出单元（开关控制器、窗帘控制器等）接收并做出判断，控制相应输出。

根据项目功能规划和建筑布局，系统配置6条支线分区，详细配置参考系统点表，每条支线通过支线耦合器串联并通过KNX/IP网关接入计算机网络系统与中心控制室电脑联网，系统可以通过OPCSERVER方式与BMS系统集成管理。

1.5.3系统功能

1）实现设备的全自动运行；

2）实现系统的智能化管理；

3）维持设备正常的工作状况；

4）实现设备的节能，降低营运成本；

5）维持建筑物内部舒适的照度、温度环境；

6）延长电气设备的使用寿命以及提高安全性；

7）实现设备故障的实时报警和必要的保护措施；

8）运行数据、报警数据、操作数据的存储和归档。

1.6方案设计

1.6.1剧院大厅

作为高档剧院的大厅应该最大限度地为顾客提供一个舒适、优雅、端庄的环境。

其灯具的选用和灯光布置不只是为了大厅照明的需要，更应考虑照明的气氛及照明与建筑装潢的协调，使大厅实现真正的智能管理。

整个大厅的智能控制由系统自动管理，系统根据大厅运行时间和内外部环境亮度、温度对比自动调整灯光效果、自动控制空调系统、窗帘系统等，实现无人化操作。

大厅接待区安装智能控制面板，根据接待区域各种功能特点和不同的时间段，可预设多种灯光场景模式；同时，工作人员也在中控电脑上可进行手动编程，能方便地选择或修改灯光场景和控制模式；根据不同的用户设置不同的操作权限，比如：

设置几组基本灯光场景，不需要密码就可以实现开关，其它的场景需要密码才可以操作；灯光场景的修改编辑，需要工程师或高级管理员的密码才可以操作。

系统充分利用由玻璃幕墙浸入的自然光，实现日照自动补偿。

当天气阴沉或夜幕降临，大厅的吊灯及主照明将逐渐开启；当室外阳光明媚，系统将自动关闭一些回路灯光。

使室内保持要求的亮度，节电可达到50％以上。

大厅设计了亮度传感器，室内外各些设置一些，通过室内外环境亮度对比，达到自动灯光开启的目。

通过安装在建筑四个侧面的光线感应自动控制户外遮阳，可以在夏天光照强烈时有效减少辐射热，防止室内温度过高，节省空调能耗。

✓灯组的开启（包括筒灯调光、日光灯带等）

✓亮度恒定控制，根据室外的亮度自动调节室内的灯光亮度值，提供舒适、节能、方便的室内环境。

✓场景控制，不同的时间场合，营造不同的灯光氛围。

还可以配合时间控制，实现白天、夜晚以及深夜的灯光效果，节假日的气氛烘托等。

✓遮阳控制系统，根据光照强烈时有效减少辐射热，防止室内温度过高。

✓集中可视控制。

在前台可以通过可视软件、触摸屏等设备对大厅的灯光、空调、窗帘、遮阳等设备实现集中管理和控制。

1.6.2展示区域

展示区域常采用日光灯和节能灯，通过系统控制灯光和窗帘，始终保持合适的展示区灯光环境，可分别预多种灯光场景，也可由工作人员进行手动编程，能方便地选择或修改灯光场景。

可通过现场智能控制面板，根据办公区域功能划分设定多种场景和灯光开关。

✓展区的灯光控制，有恒光控制器自动开启日光灯的灯组，对展示域进行恒光控制。

✓电动窗帘的升降操作，有日光探测器对窗帘自动控制。

✓展示区域的各种场景设置，例如欢迎模式、研讨模式、演讲模式、投影模式、离场模式等等。

该功能主要用于结合照明、电器控制、窗帘控制为一体，实现一键操作。

1.6.3剧院观众席

剧院内KNX智能控制系统包括：

1）照明控制系统

2）窗帘控制系统。

观众席区域常采用筒灯和节能灯，通过系统控制灯光和窗帘，始终保持合适的照明灯光环境，可分别预多种灯光场景，也可由工作人员进行手动编程，能方便地选择或修改灯光场景。

可设置4键、8键面板，根据观众席域功能划分设定多种场景和灯光开关。

✓室内的灯光控制，有恒光控制器自动调节筒灯组的开启状态，对观众席域进行恒光控制。

✓电动窗帘的升降操作，有日光探测器对窗帘自动控制。

✓空调控制系统温度调节。

✓观众席的各种场景设置，例如进、出场模式、中场休息模式、演出模式等等。

该功能主要用于结合照明、电器控制、窗帘控制为一体，实现一键操作。

✓尽可能的减少室内控制面板的数量，可以将以上提及的所有功能在同一个面板上进行操作控制。

1.6.4公共区域

公共区域的智能控制主要考虑到时间控制、亮度感应控制、温度控制、集中平台控制等。

时间控制主要分工作日灯光的分时控制，和节假日灯光的分时控制，同时结合亮度感应控制。

当人进出较多的时段，打开公共全部回路的灯光，方便人们进出，当人进出较少时段，打开部分回路的灯光，此区域照明控制集中在相关的管理室，由工作人员根据具体情况控制相应的照明。

操作既可由现场就地控制，也可由中央监控计算机控制，还可设置时间控制。

✓过道、楼梯、卫生间、休息室、等配置了红外动态传感器，实现人来灯亮，人走灯灭的效果。

✓电梯厅和走廊灯光控制：

当户外照度低于要求值时，亮度感应器自动开启电梯厅走廊过道灯等；当夜幕深沉，时间控制器将自动关闭部分灯光，只保留部分灯光以达到最大的节能效果。

随着外部光线的渐亮，亮度感应器关闭所有的照明。

✓内光外透灯光控制：

该控制主要是时间控制，根据季节、工作日、节假日等设置建筑内光外透的效果控制，又可以通过集中控制平台集中控制。

1.6.5后台休息区

后台休息区，作为演员们最重要的休息场所，舒适的灯光能起不到不错的效果，不同类型的灯具，配备不同的灯光模式，让人心情舒畅，智能控制可以根据不同的休息群体而变幻相应的灯光效果，以营造出不同的照明环境，使休息区气氛和谐、温暖、舒适，提效率。

KNX智能控制系统包括：

1）照明控制系统

2）窗帘控制系统

3）空调控制系统

休息区可采用多种光源，通过智能调光始终保持最柔和最幽雅的灯光环境。

设置不同的休息场景，使用时只需调用预先设置好的最佳灯光场景，可通过智能面板设置多种场景界面，使用者只需轻轻点击，便能控制不同灯光场景，并与各种演出情况相联动，可根据场地面积设置4键、8键控制面板。

1.6.6泛光照明

泛光照明的控制采用光感及定时控制相配合的方式进行智能控制，当自然光渐暗至一定照度时，光感自动启动，泛光照明自动打开，至午夜时，定时器可自动将部分泛光照明关闭，只保留部分回路灯光以保持适当的照度，当光线渐亮至一定照度后，光感自动将剩余的泛光照明关闭，从而达到最大的节能效果。

✓采用时间控制和光照感应控制相结合的方式控制。

✓既可本地控制，又可通过控制中心集中控制。

✓照明系统要充分考虑自然光的利用。

✓时间控制按照工作日、休息日和节假日等区分不同的时间控制

1.6.7地下车库照明

地下车库照明的控制采用集中控制、动态感应及定时控制相配合的方式进行智能控制，当车辆进入车库是时，动态感应自动启动，车库照明自动打开，至午夜时，定时器可自动将部分照明关闭，只保留部分灯光以保持适当的照度，当光线渐亮至一定照度后，光感自动将剩余的泛光照明关闭，在车流量大的时段