德国博科KNX控制系统在智能楼宇中的应用

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  摘 要 本文简要介绍了Berker KNX系统结构及其优点,并分析了该系统在北京华能大厦中的实际配置和应用。  

  关键词 KNX系统 节能 便于管理 安全性 DALI

  1 系统简介

  德国博科智能控制系统所采用的KNX协议,是目前世界上唯一适用于建筑自动化领域的开放式协议。该协议被欧洲标准化协会批准为欧洲标准EN5009和欧洲建筑自动化专业标准CEN 13321。近年来,又被批准为国际标准ISO/IEC 14543。2007年,成为我国建筑智能化标准GB/Z 20965。

  德国博科KNX智能控制系统采用总线型拓扑结构,使用专用总线电缆作为通信介质,总线传输速率为9600bit/s,一份报文的发送和确认时间为25ms左右。系统采用分布式控制原理,所有设备可分为传感器和执行器,按照分层结构,连接在线路上,再通过线路/域耦合器连接成一个或多个域。通过软件为每个设备分配物理地址和用于程序的组地址,设备内置的总线耦合器单元负责发送、接收和存储数据。总线耦合器单元中的微处理器是每个设备的大脑,负责协调总线设备的各项功能,这种系统结构最大限度的保证了整个系统的安全性和稳定性,当出现故障或电源失效时,总线设备会自动进入预先设置好的应对状态,数据则保存在总线设备中;当故障排除或电源恢复时,总线设备会进入预先设置好的恢复程序。在整个系统中,不会因为某个元件的损坏而造成大面积甚至是整个照明系统的瘫痪。同时,良好的扩展性使得整个系统几乎不受容量的限制,可以自由的、增加或减少控制设备及改变控制回路。

  2 系统应用

  2.1 项目概述

  北京华能大厦位于华能大厦北侧,紧邻北京西长安街,东侧与民生银行相邻,南侧与新华社办公楼相映,西侧与规划中四合院保护区相接。华能大厦是中国华能集团的公司总部办公大楼,包含多家集团内公司在此办公。项目占地面积17636㎡,总建筑面积约13万㎡,总建筑高度55m,地上建筑11层、地下5层。

  项目对控制系统的要求是:采用节能、绿色产品;符合LEED及相关绿色建筑标准;使用方便、灵活;便于管理;外观美观、大方。具体控制要求包括高级办公室、会议室场景控制,并且和会议系统相集成;开放式办公室灯光按回路控制;公共区域按时钟、移动感应器自动控制;中控室使用可视化软件对所有被控回路状态实时监视并且可以直接越权控制;为方便管理,所有数据通过OPC发送给楼宇自控系统。

  2.2 应用分析

  2.2.1 控制系统架构

  德国博科KNX智能控制系统在本项目中的控制对象包括全楼约3000条开关控制回路,500条模拟调光控制回路,1800个DALI数字调光镇流器,300个电动窗帘回路。

  控制系统架构见图1。系统采用总线型拓扑结构,实行分布式控制。所有设备按照分层结构连接在线路上,再通过线路/域耦合器连接成多个域。

图1 控制系统架构

  2.2.2 系统设计及应用

  1) 高级办公室、会议室

  在高级办公室、会议室等重要场所进行场景控制,通过触摸屏可视化界面进行操作,集中或单独控制灯光、窗帘等终端设备,简单、直观。触摸屏不仅支持RSS功能,而且更为重要的是,用户可自行改变、设计、存储场景,而无需专业人员上门服务。控制数据通过专用网关和会议系统进行集成。每个办公室还配有射频遥控器,使用时无指向性,在所处空间中可自由任意使用,无需刻意对着某个接收装置。

图2 场景控制可视化界面

  在此空间中还大量使用了DALI数字照明控制技术。控制器能够对多达64个DALI设备分配地址和编程,即可以对每个DALI设备进行单独的开、关或调光指令,也可以对所对应DALI设备进行分组控制。DALI数字照明控制技术不仅可以做到单灯单控,而且能够实现每个光源运行状态的实时反馈、故障信息反馈、荧光灯1%~100%调光;项目初期回路线路管线可以自由连接;之后随意重新分组而不需要改变布线;通过对灯具的软关断从而避免了因频繁开关而引起的光源损坏。

图3 DALI数字照明分组控制结构

  在开放式办公室,灯光按回路控制,通过智能控制面板调用预设场景,既可按回路分别
控制,也可按办公室、部门或公司集中控制。所有控制在中控室都可以监视到实时的状态。照度感应器根据室外日光强度自动调节灯光照度,大大节省了不必要的资源浪费。

  不锈钢四联八键智能控制面板,可选择外加中文标识框或直接在面板表面激光刻字,带夜间定位灯及每个按键的状态指示灯。

  2) 公共区域

  公共区域包含大堂、走廊、卫生间、泛光照明等空间,按系统时钟、移动感应器自动控制。例如,泛光照明,在程序中预先设定一般、节假日、夜间等几种模式,再配合系统时钟在设定的日期和时间调用,从而实现整年的全自动运行。开关执行器自带实时的电流检测功能,对于回路故障可以立刻自动通知管理人员,而无需通过保安的定时巡更实现,保证了大厦照明的完整性。在公共走廊,使用约700个移动感应器,可感应约10m×12m的半椭圆形区域,配合时钟及自带设定照度启动开关控制其工作时间。

  3) 中控室上位机

  在中控室上位机上安装专用可视化监控软件,通过对不同人员设置不同的操作权限进行分级管理。在软件上可通过平面图监视各楼层、各照明区域的传感器、执行器的工作状态及故障情况;可对各个控制区域的场景进行越权控制;可实时记录监控期间系统发生过的操作(包括场景的切换、修改,系统检测等)。为方便管理,所有数据通过OPC Server传送给楼宇自控系统。

图4 可视化监控软件界面

  3 结束语

  德国博科公司作为KNX技术的创始人之一,一直不断致力于产品的创新和为目标客户的订制化服务。博科KNX智能控制系统在智能化建筑渐成趋势的今天,必将凭借起优越的品质、节能、绿色环保的特性;强大的功能;方便的使用和管理;出色的外观和材质成为更多业主和设计师的选择。

  参考文献

  1.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会.GB/Z 20965-2007 控制网络HBES技术规范 住宅和楼宇控制系统[S]. 北京:中国标准出版社,2007.

  2.德国电气信息技术商会.家庭与建筑物自动化手册[M].德国电气电子工业总会,2006.

作者:崔海云 来源: 发布时间:2011年04月29日
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