管理信息化物联网KN某智能家居基础知识73

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1、管理信息化物联网 KN 某智能家居 基础知识 73 管理信息化物联网 KN 某智能家居 基础知识 73 目录 一、KNX 系统概论3 1.智能家居的概念3 2.KNX 标准简介5 3.KNX 协会简介6 4.KNX 技术简介7 传输技术特点7 拓扑结构7 KNX 传输介质8 5.KNX 的发展9 6.KNX 的优势9 二、KNX 系统总线设备11 1概述11 2总线设备的结构12 3KNX 系统电源14 4三种配置模式的总线设备14 三、KNX 系统通信16 1基本工作原理16 2物理地址18 3组地址19 4组对象20 4.1标志21 5TP1 位结构23 6TP1 报文冲突23 7叠加数据

2、和供电电压24 8TP1 电缆长度24 四、KNX 系统拓扑结构26 1拓扑结构26 2物理地址29 五、KNX 传输技术31 1报文传输的时间需求31 2TP1 报文确认32 3KNX 总线访问33 六、KNX 报文的结构和寻址方式34 1控制字段34 2源地址35 3目标地址36 4路由计数和长度37 5实用数据37 6校验字节40 七、ETS4-KNX 项目设计：基本组态40 1ETS 概述40 2ETS4 软件的使用42 八、KNX 系统的规划和设计55 1规划55 2系统设计57 九、KNX 应用60 1根据时间和室外照度控制办公室的照明61 2.场景控制64 一、KNX 系统概论一

3、、KNX 系统概论 1.智能家居的概念1.智能家居的概念 目前关于智能家居的定义又重新成为热门话题，有人把灯光和窗帘的 控制看作是智能家居，也有人把背景音乐看作智能家居，有厂家偏重 于安防和对讲，有厂家炒作家庭影院为智能家居等等。现在，我们从 发展的眼光，站在生活者的平台上去看，以一个新的主题表达出来， 算是对智能家居新定义的补充。 智能家居是利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术、 依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系 统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、 地板采暖等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实 现“以人为本”

4、的全新家居生活体验。 智能家居中，核心在于系统的集成能力，即把灯光、遮阳系统、窗帘 系统、HVAC 暖通空调系统、中央背景音乐系统、家庭影院系统、安防 系统等完美的融合起来的能力。而这个能力，很大程度上取决与该系 统的开放性。这就需要一种标准，或者有一个大部分设备厂家都能认 可并采用的“语言”，即控制协议。这就牵涉到自动控制领域中的 “现场总线技术” ，我们称之为 FieldBus。这种技术要求控制与智能 “本地化”与“模块化”，让控制系统的传感器与控制器都具有独立 的运算、处理、发送信号的能力，相互独立又相互联系，构成一个控 制网络中的“Internet”。 例举：传统的灯光控制方式与智能的

5、灯光控制方式： 传统灯光控制方式 智能灯光控制方式 2.KNX 标准简介2.KNX 标准简介 KNX 是家居和楼宇控制领域唯一的开放式国际标准，是由欧洲三大总 线协议 EIB、BatiBus 和 EHS 合并发展而来。KNX 标准目前已被批准为 欧 洲 标 准 (CENELECEN50090&CENEN13321-1) 、 国 际 标 准 (ISO/IEC14543-3)、美国标准(ANSI/ASHRAE135)和中国指导性标准 (GB/Z20965)，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。 KNX 协议以 EIB 为基础，兼顾了 BatiBus 和 EH

6、S 的物理层规范，并吸 收了 BatiBus 和 EHS 中配置模式等优点，提供了家居和楼宇自动化的 完全解决方案。KNX 拥有可由厂家独立设计和测试工具(ETS)； 提供多 种通信介质(TP,PL,RF 和 IP)； 提供多种系统配置模式 （A,E,S 模式）。 通过 KNX 总线系统，对家居和楼宇的照明、遮光/百叶窗、安防系统、 能源管理、供暖、通风、空调系统、信号和监控系统、服务界面及楼 宇控制系统、远程控制、计量、视频/音频控制、大型家电等进行控 制。 KNX 标准的优势： 不同性能、不同厂家生产的产品可以实现互操作，而且通过了严格的 质量控制和第三方的 KNX 认证，这样就进一步保证

7、了产品质量。 KNX 标准功能丰富，有广泛的适用性： 适用于各种类型的建筑物，包括：住宅建筑、功能性建筑和工 业建筑。 可使用多种通信介质，包括：双绞线、电力线和无线通信。 可采用多种系统配置模式，包括：S 型、E 型和 A 型三种系统 配置模式。 3.KNX 协会简介3.KNX 协会简介 KNX 协会成立于 1999 年，总部位于布鲁赛尔。KNX 协会是在全球推广 KNX 技术和标准的国际组织，1999 年由 EIBA(欧洲安装总线协会)、 EHSA(欧洲家用电器协会)和 BCI(BatiBUS 国际俱乐部)三大协会联合 成立。KNX 协会有来自 19 个国家的 125 个会员；74 个国家

8、 11,700 个 KNX 合作伙伴；23 个国家的 120 个培训中心；18 个国家的 57 个技术 合作伙伴；8 个用户俱乐部；3 个协作机构；20 个国际分会。目前，72 个国家颁发 15,000 个 ETS 资格认证；7,000 个 KNX 认证产品。 KNX 协会是家居和楼宇控制系统国际标准的创造者和拥有者。会员是 开发家居和楼宇控制系统设备的制造商。后来集成商或服务供应商也 可成为 KNX 会员。 KNX 协会的目标如下： 由工作组及专家组制定检测标准和质量标准（KNX 技术规范）。 为 KNX 兼容设备制造商提供技术支持服务。 基于 KNX 认证规范授权 KNX 商标。 组织国家

9、和国际标准化活动 推广认证培训中心的培训课程 促进国家组织成立 推进与技术机构的科研合作 老系统的进一步规范化/推广/认证工作 此外，KNX 协会还将继续为 Batibus，EIB 和 EHS 等老系统提供 技术支持，也提供按照以前标准进行的认证服务。EIB 向后兼容 KNX， 因此，大多数设备即可以标贴 KNX 又可以标贴 EIB 标志。 4.KNX 技术简介4.KNX 技术简介 传输技术特点传输技术特点 KNX/EIB 是一个基于事件控制的分布式总线系统。 系统采用串行数据通讯进行控制、监测和状态报告。 KNX/EIB 的数据传输和总线装置的电源共用一条电缆。 报文调制在直流信号上。 一个

10、报文中的单个数据是异步传输的，但整个报文作为一个整 体是通过增加起始位和停止位同步传输的。 KNX/EIB 采用 CSMA/CA（避免碰撞的载波侦听多路访问协议， CSMA/CD协议保证对总线的访问在不降低传输速率的同时不发生碰撞。 拓扑结构拓扑结构 系统最小的结构称为线路，一般情况下（使用一个 640mA 总线 电源）最多可以有 64 个总线元件在同一线路上运行。如有需要可以 在通过计算线路长度和总线通讯负荷后，通过增加系统设备来增加一 条线路上总线设备的数量， 最多一条线路可以增加到 256 个总线设备。 一条线路（包括所有分支）的导线长度不能超过 1000m，总线装 置与最近的电源之间的

11、导线距离不能超过 350m。 为了确保避免报文碰 撞，两个总线装置之间的导线距离不能超过 700m。 KNX 传输介质KNX 传输介质 鉴于 KNX 技术的灵活性，KNX 设施可以轻松适应用户环境的变化。 目前可以使用四种解决方案，即 1 类双绞线（TP1） 、无线电（KNX 射 频传输介质）和以太网（KNXIP） ，均可以部署 KNX。借助合适的网关， 也可以在其它介质（例如光纤）上传输 KNX 报文。 各种介质的应用领域： 介质传输方式首选应用领域 1 类双绞线分离式控制新设施及开展改造（传输可靠性高） 电力线现有网络无需额外铺设控制电缆且可以使用 230v 电源电缆的场所 射频（RF）无

12、线（中间频率 为 868.30MHz） 无法和不想铺设电缆的场所 IP以太网需要快速干线网络的大型设施 在无线 KNX 系统中一般采用频率调制法或移频键控（FSK）进行调制。 以载波频率（或中间频率）为基础，正反两个方向发生偏移的频率分 别代表逻辑“0”和逻辑“1”。无线 KNX 系统的中间频率为 868.30MHz，信息的传输速率为 16,384bit/s，并按照曼彻斯特编码方 式调制，即从“0”到“1”（或相反）的变化沿位于调制脉冲的过零 点。采用这种编码方式可以调整同步信号，使得发放设备和接收设备 比较容易同步。 无线 KNX 系统的传输频率处于工业、 科学和医学应用频道 （ISM 频段

13、） ， 在这个频段对不同应用领域的频率范围有严格的规定。无线 KNX 设备 最大的发送功率为 12mW。 每一台设备发送信号的时间 （或称负载周期） 为 1%，即每分钟有 0.6 秒的发送时间。由于有严格的发送时间限制， 不可能有某台设备连续发送信号而造成无线通信网络的阻塞。 5.KNX 的发展5.KNX 的发展 已安装数百万个产品 已注册 KNX 和获得认证的产品数达数千个（含老的解决方案） KNX 会员数超过 200 家 认证培训中心的数量超过 150 个 6 个欧洲测试中心 已经设施的项目达数万个 6.KNX 的优势6.KNX 的优势 安全性更高 楼宇更加节能 电气设施调整简便，轻松适用

14、用户需求的变化 方便程度更高 设施具备高投资保护性 支持众多制造商丰富的成品组件 强大的服务网络，可以为承建商/规划者/集成商提供专业服务 从客户或者设施用户的角度出发，对上述优点的评价会各不相同，例 如，功能型楼宇与住宅不同、健全人与残疾人不同，年轻人与老年人 不同，等等。 示例 1：中央功能在人离开楼宇时，可以关闭全部照明灯、关停 水阀并切断特定插座（如电烤箱插座）；每天可以按时激活 KNX 报警 系统、控制百叶窗等。 示例 2：根据活动类型启用会议厅、戏剧院和客厅的不同照明方案， 并且，用户可以随时对其进行调整。例如，对于行政楼来说，在其每 一侧安装一个亮度传感器对照明进行不间断的控制，

15、就可以节约高达 75%的照明能源。 示例 3： 使用高亮度文本显示单元显示并控制房间的各种状态。 借助 PC 机和可视化软件，采用与大型设施中使用的同样方式，就可以实现该 功能。 示例 4：借助电话网络接入 KNX 装置，用户通过移动电话就可以控制 或查询楼宇管理功能（例如，取暖）。报警信号可以按需自动地发送 给任意一部电话。使用任何可用介质（例如，互联网），安装商也可 以远程维修或者配置 KNX 设施。据此，可以显著地减少楼宇管理系统 的必要维护时间。 示例 5：必要时，需要将大型会议室分隔为数个独立区。插入隔墙时， KNX 装置可以自动找出需要分配给每个房间的开关和灯的数量。因此， 不必改

16、变现有布线。 示例 6：可以安装任意数量的应急开关（例如，启用所有灯）。夜间， 按下按钮，可以点亮小孩房与浴室之间的灯，并在预约时间后关闭该 灯。 示例 7：KNX 可以为每一个房间创建室温配置文件，对单个房间的采 暖和空调系统实施独立控制。窗户打开时，可以自动调节房间的热气 或冷气供给。这类措施每年可能节省 30%以上的能源。也可以根据各 个房间采暖要求对采暖系统进行控制（按需采暖）。 二、KNX 系统总线设备二、KNX 系统总线设备 1概述1概述 在我们工作中使用的 KNX 系统总线设备（例如，调光器/驱动器、 多功能开关、火灾传感器。）主要由三个部分组成： 总线耦合器（BCU） 应用模块（AM） 应用程序（AP） 市场供应的总线耦合器和应用模块或者为分离式，或者集成在一 个外壳之内。然而，必须使用同一个制作商的产品。若为分离式，则 应用模块可以通过标准应用接口，即物理外部接口（PEI），连接至 总线耦合器（BCU）。这种物理外部接口有 10 芯或 12 芯，可以： 作为两个部件之间的报文交换接口（5 芯） 为应用模块提供电源（2 芯） 总线设