李茫茫
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】EIB總線作為樓宇家居自動化控制技術的主流，具有適應性好、功能強大與可靠性高等多方面優點，能很 好地滿足定時、合成照度、人體檢測和手控等不同的照明控制需求。通過智能化的自動控制實現了樓宇的舒適照 明和節能照明兩大目標，克服傳統照明解決不了的問題。
【關鍵詞】智能照明；EIB總線技術；自動控制；節能
1 引言
樓宇照明系統是樓宇自動化系統（BAS）的重要組成部分，它為人們的工作、學習和生活提供了一個舒適的照明環境。但隨著節能減排、低碳環保理念的深入人心，對樓宇照明系統的任務也提出了更高要求，不僅要達到舒適照明，還要實現節能照明。近年來國內智能樓宇的逐漸興起，自動控制等技術被應用于樓宇建設中，使原本傳統單一的建筑有了一些智能可控的元素。同時，這也給照明系統順利完成兩大任務帶來了可能性。
2 樓宇照明系統的控制需求方式
在樓宇照明中，一般有以下幾種控制需求方式：
1.定時控制：即按既定的作息時間表控制照明時間，能滿足不同時段的照明需求。需事先制定作息時間表，控制方式容易實現。但如突遇天氣變化，臨時加班等情況則靈活性較差，且不能較好地實現節能。
2.區域控制：以區域劃分來實現差異照明，不同區域實施不同的照明控制。如辦公室與公共區（走廊、樓梯、衛生間）就有不同的照明需要。
3.室內檢測控制：通過移動探測傳感器、紅外傳感器、照度傳感器等檢測設備作為照明控制的觸發裝置。例如當檢測到人體發出的紅外輻射，或是有人物移動時則開啟照明。當自然光線較強時，降低人工照明亮度，自然光線較弱時，則加強人工照明亮度。
總之，要實現科學合理的照明，在舒適的基礎上達到節能，是一項較為復雜的任務。因此要借助一些技術手段來較好地實現照明控制。
3 EIB總線技術
EIB總線技術是引自歐洲的現場總線安裝規范， 是目前在電氣布線領域應用很廣的一種產品標準，常被用于樓宇、家居的自動化安裝，具有以下幾個方面的特點。
3.1 適應性好
EIB總線可支持雙絞線、電力線、無線電和紅外線四種介質。可以很好地滿足不同安裝場合的需求，有很強的適應性。例如電力線可用于對舊建筑的改建，無線電和紅外線用于難以敷線的場合。而雙絞線則是目前應用很廣泛的介質。
3.2 功能強大
EIB總線網絡組態靈活，控制系統可大可小，拓撲結構容量驚人。以域、區、線為單位，通過區耦合器和線耦合器的連接可形成掛接設備達 15*15*64=14400個的大型網絡。目前，已研制出4000多種EIB功能元件，可分為傳感器，執行器和系統附件三大類，它們的出現使得EIB幾乎覆蓋了建筑電氣控制的所有功能。并且，通過RS232接口與計算機監控中心相連，在專用軟件ETS的編程下，EIB系統元件還能以組地址的方式相互結合，實現復雜多變的全局控制。
3.3 可靠性高
EIB總線上各元件設備的控制信號具有很大的隨機性，時有時無，或相繼發出信號，或同時發出信 號。由于總線上各元件配備了物理地址，就保證了信號傳輸的準確性。同時，EIB 采用了CSMA/CA（具有避免沖突的載波偵聽多路訪問）技術，避免了信號丟失和沖突的現象，進一步提高了信號傳輸的質量。因各元件還配有內置的微處理器和存儲器能獨立工作，任何一個元件的故障都不會影響系統其它部分的正常運行，可靠性高。
4 樓宇的照明控制設計
以某校圖書館照明系統為例，應用 EIB 總線技術來實現分散管理，集中控制的智能照明系統設計。 圖書館內部功能區可分為學生自習室、圖書借閱庫，辦公室、多功能報告廳以及公共區（走廊、樓梯、衛生間）5 部分。
4.1 圖書館照明區域控制需求分析和設計
（1）學生自習室、圖書借閱庫：主要提供給學生在課余時間自習或是借閱圖書使用，使用時間為8：00-21：00。鑒于人員活動較為頻繁，使用率高，常采用定時控制方式。但如只單純依靠定時開關勢必會造成浪費。例如在白天自然光線強時卻仍然開啟全部照明，則顯得不太合理。在此可考慮定時開關與合成照度控制結合的方式來實現照明。一般辦公室內人體舒適的照度值為 300lux，可以此值作為照度控制的參考值。
以定時開關為控制先行條件，再檢測實際自然光照度，按照“自然光照度+人工照度=300lux”的條件來動態調節人工燈源的照度及輸出功率。
（2）辦公室：包括館長辦公室、采編室等。由于此區域為個人活動空間，人員進出頻率較低，所以可采用紅外或移動探測器作為燈控開關。當人員進入時照明開啟，離開時則延時關閉。同時配備合成照度控制，只有當人員進入且照度不足 300lux 的情況下照明開啟， 并同樣以自然光強度值來動態控制人工照明的輸出量。且因屬于個人辦公場所，活動自由度大，還需配備照明獨立手控開關，以手動方式強開或強關照明。
（3）多功能報告廳：是用于學術會議、講座、演講、報告和頒獎禮的多功能廳。除了活動時段所需的正常照明外，在某些情況下還需燈光模式的變換。例如在報告中使用投影時，舞臺燈光可能要減弱，而在頒獎禮時，則需加強舞臺燈光等等。此時可根據實際需要設置多種燈光模式。如模式 A：舞臺燈光減弱；模式B：舞臺燈光加強；模式 C：會場燈光減弱；模式 D：會場燈光全滅，等等。或將多種模式相互組合，使用時通過手控開關自由選擇。
（4）公共區：包括走廊、樓梯、衛生間等。由于此類區域只需提供夜間可視光線，因此采用定時控制即可，在 17：00-21：00 開啟照明。另外，還需安裝夜間長明燈，開啟時間則在 21：00-7：00。并隨冬夏季節的更替，延長或縮短照明時間。
當圖書館閉館時，除辦公室區域外其它照明定時關閉，長明燈開啟。而當到24：00時，館內燈光除長明燈外全部關閉。同時通過 EIB 總線控制不同組長明燈輪流開啟，以延長使用壽命。
4.2圖書館 EIB 總線智能照明設計
4.2.1圖書館 EIB智能照明布線
EIB總線以域、區、線為單位，一個域有15個區，一個區有15條線，一個區下至多可連接64個元件設備。此時可將有相同控制要求的區域照明劃分為一個區，如公共區中的走廊、樓梯、衛生間和長明燈，都是以定時方式來控制，見圖 1、圖 2。而對自習室/借閱室、辦公室和多功能報告廳而言，它們因需要加上人體檢測、合成照度控制以及手控開關功能，所以在線路連接時便會增加相應的傳感設備與控制開關。當一個EIB區容納不下同一區域所有設備時，可相應增加EIB區的使用數量，直到滿足為止。
在此以辦公室為例，應用系統控制軟件 ETS3，選擇相關設備進行總線連接。元件包括 LK/S4.1 線路耦合器，SV/S30.640 電源供應器，SW/S4.5 定時控制器，6124 四鍵帶顯示智能控制面板，6131 移動探測器，6197 調光控制器，SA/S8.10.1 開關驅動器，通過配置物理地址，進行總線連接。如圖 3 所示：
4.2.2 圖書館 EIB智能照明控制軟件設計
在 ETS3 的編程下，圖書館 EIB 智能照明控制可實現定時、紅外/移動、調光、手動控制（模式選擇）等功能。其總體工作流程如圖 4 所示。其中在多功能報告廳中如以手控方式選擇了某種照明模式，如模式A：舞臺燈光減弱，則后續控制將繼續對會場照明有效；如模式 C：會場燈光減弱，后續控制將只對舞臺照明有效；如同時對舞臺和會場照明都進行了手動控制，后續控制將無效。
5安科瑞智能照明控制系統
5.1系統簡介
Acrel-BUS智能照明控制系統，是基于KNX總線技術設計的控制系統。KNX總線技術起源于歐洲，是在EIB，Batibus和EHS這三種住宅和樓宇的總線控制技術上發展起來的，其中EIB（European Installation Bus,歐洲安裝總線）是該總線技術的主體。
Acrel-BUS智能照明控制系統采用標準的2*2*0.8EIB BUS總線（即KNX總線）作為總線線纜，將所有的智能照明控制模塊連接到一起并組成一套完整的控制系統，既可實現照明燈具的遠程集中控制，又可實現就近控制功能。該系統理論可連接控制模塊數量達580000多個。
安科瑞智能照明產品種類齊全，方案完善。用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能控制，特別適合于各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統。
5.2系統工作原理示意圖
5.3產品選型
5.3.1開關驅動器
用于對設備進行開關控制的驅動器，具有延時、預設、邏輯控制、場景、閾值開關等功能，電氣參數如下：
5.3.2調光驅動器
2路0-10V調光器，可對每路進行回路開關控制并輸出0-10V調光信號對具有0-10V調光接口的燈具進行調光,具有開關、場景、狀態反饋等功能，電氣參數如下：
5.3.3傳感器
傳感器是一種能感受外界信號、物理條件（如光、移動）的設備裝置，并將感應的信息傳遞給其它設備裝置（如調光器、開關驅動器），電氣參數如下：
5.3.4總線電源
KNX/EIB系統標準供電電源，為總線提供電壓640mA 輸出電流，至多可以為 64 個設備供電，帶總線復位、 過流指示和短路保護。標準導軌安裝，電氣參數如下：
5.3.5智能面板
用于接受按鍵觸動信號，可通過區分短按與長按并結合不同參數配置實現開關、調光、場景、窗簾控制、調溫、報警等功能，電氣參數如下：
5.3.6干接點輸入模塊
用于接受外部干接點信號輸入，可通過不同參數配置實現開關、調光、場景、窗簾控制、調溫、報警等功能，電氣參數如下：
5.4系統功能
（1）光照度（需要配照度傳感器）監測，對利用自然光照明區域，根據自然光照度變化，進行照明控制和調節，滿足照明和節能要求；
（2）公共區域、走廊、通道、門廳、電梯廳等的照明，應設置紅外或微波類人體感應器，并結合智能控制面板，實現各種場景照明控制，盡可能較少燈具點亮時間；
（3）樓梯間照明采用人體感應探測控制；
（4）設備房、設備房走道采用分組就地控制；
（5）室外路燈、景觀等照明采用光照度控制結合時控的集中控制方式；
（6）監控系統界面友好，畫面美觀,實時顯示各區照明工作狀態；
（7）應具有完善的用戶權限管理功能，避免越權操作；
5.5系統應用領域
5.6系統的控制優勢
（1）系統可通過、觸摸屏、電腦對現場的燈光、空調及窗簾等進行遠程集中控制，使得控制更加方便智能，用戶體驗更好；
（2）系統中控制模塊均工作在直流30V安全電壓下，用戶操作更加安全、舒適；
（3）系統在實施過程中，充分結合自然光及人員的活動規律來自動控制燈光，減少能源消耗，達到很好的節能效果；
（4）系統采用分布分布式KNX總線結構，搭建簡單靈活，系統內各模塊互不影響，可獨立工作，可靠性更高；
（5）多種控制方式可供選擇，如本地控制，自動感應控制，定時控制，場景控制和集中控制等，控制方式更靈活；
（6）系統的自動控制、遠程集中控制等功能，在實現自動化的同時，大量減少了值班人員，提高了管理水平和工作效果；
（7）升級系統內控制模塊或更改系統功能時，無需增加連接線，不需關閉整個系統，只需更改設備參數即可實現，維護方便，操作簡單；
（8）系統可與消防系統聯動，在出現消防報警時，強制打開應急回路，方便人員疏散，從而降低了人員傷亡的風險，提高了建筑的安全性。
5.7安科瑞組網方案
智能照明控制系統組網方式靈活，擴展方便，當系統模塊數量較少、距離較近、范圍較小時，各設備以樹形枝狀延伸，構成支路系統智能照明控制系統；當系統模塊數量較多、距離較遠、范圍較大時，用支線耦合器組成多條支路，構成區域智能照明控制系統；當系統模塊數量很多、距離很遠、范圍很大時，用支線耦合器、區域耦合器等構成樓群智能照明控制系統。
6 EIB總線照明控制的優勢
6.1 傳統照明的特點
（1）一般是依靠機械開關進行簡單的手動控制，管理不靈活，不能實現準確控制，人員工作量較大，同時也易造成浪費，節能效果不佳。
（2）需安裝較多控制開關。由于控制開關處于負載回路，當遠距離控制時，電纜和布線量大。且隨著負載的變大，開關容量也要變大。
6.2 EIB 照明控制的特點
（1）集中管理模式降低了人員工作量，通過修改控制指令能實現自動控制。結合傳感器應用不僅能有多種控制模式，還能讓控制更為準確，減少能源浪費。
（2）所有的輸出設備安裝在一條總線上，布線量少，即便遠距離控制，也只需增加總線長度。負載容量變大時，只需加大輸出單元容量，而與控制開關無關。
總之，實踐證明，EIB 照明控制系統具有很大優勢。以 EIB 總線技術設計的照明系統不僅節約了大量的人力物力，還便于管理，能夠實現多種控制需求，是樓宇照明智能化的優良選擇。
【參考文獻】
［1]任占強．建筑工程智能照明控制系統技術應用（電子版）［J］．城市建設理論研究，2014（1）．16-22．
［2]趙立瓊.基于 EIB總線的圖書館智能照明控制.
［3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版.
