摘要 通过ABBEIB i-bus可以实现用一根总线来控制智能别墅的灯光、遮阳系统、地加热采暖、风机盘管、AV设备、居家安全防范系统、室内对讲/背景音乐等，操作控制方式灵活多样：可以是控制面板控制、遥控器控制、液晶触摸屏控制、无线液晶触摸屏控制和远程控制等。因而此系统在别墅建筑的智能控制系统具有广泛的应用。

    关键词 EIB  i-bus  总线  智能控制
        中图分类号：TP 273.5               文献标识码：A
    1 EIB与i-bus
    1.1 EIB概述
    1990年5月8日，由110多个欧洲电气制造商联合成立了European Installation Bus Association， 总部设于比利时的布鲁塞尔，并制订了欧洲安装总线规范European Installation Bus。EIBA会员占据了欧洲楼宇、家庭自动化设备销售额的80%。自EIB于1992年第一次出现在德国汉诺威交易会以来，一场翻天覆地的电气安装革命已经悄悄地开始了。据统计，在德国的商业功能建筑和大型超市中，大约30%的楼宇都不同程度地安装了EIB系统，而在计划建造的楼宇中，这一比例则达到了60%。EIB系统在欧洲被称为European Installation Bus，即欧洲安装总线。在亚洲则是指Electrical Installation Bus，即电器安装总线。鉴于其优秀表现，该协议已被美国消费电子制造商协会(CEMA)吸收作为家庭网络EIA-776标准。经过十多年的发展，EIB不仅成为事实上的欧洲规范，并在2000年在IEC国际现场总线标准大会上提名为国际标准之一[1]。
    EIB最大的特点是通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆，并确保各开关可以互传控制指令，因此总线电缆可以以线型、树型或星型铺设，方便扩容与改装。元件的智能化使其可以通过编程来改变功能，既可独立完成诸如开关、控制、监视等工作，也可根据要求进行不同的组合。与传统安装方式比较，EIB不增加元件数量而实现了功能倍增，从而具有了高度的灵活性。它的开放性更使得不同公司基于EIB协议开发的电气设备可以完全兼容，并为后续公司进入EIB市场提供可能。
    1.2 ABB i-bus简介
    ABB集团位列全球500强企业，集团总部位于瑞士苏黎世。ABB由两个历史100多年的国际性企业瑞典的阿西亚公司(ASEA)和瑞士的布朗勃法瑞公司(BBC Brown Boveri) 在1988年合并而成。两公司分别成立于1883年和1891年。
    ABB i-bus®系统是一种标准的总线控制系统，属于新一代FCS系统(即现场控制总线)的范畴。采用的总线标准为EIB即欧洲安装总线标准(现已成为国际性现场总线标准之一)，它通过一条总线将各个分散的元件连接起来，各个元件均为智能化模块，这意味着通过电脑编程的各个元件既可独立工作，也可完成功能倍增的效果[2]。
    ABB i-bus®智能照明系统所有的单元器件(电源除外)均内置微处理器和存储单元，由一对信号连接成网络，每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设置其功能，通过输出单元控制回路负载。输入单元通过群组地址和输出元件建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转变为控制信号在系统总线上传播，所有的输出单元接收控制信号并做出判断，控制相应回路输出。系统是由计算机设定的，一旦系统设置完成后电脑即可移走。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。ABB i-bus®是一个应用于家居和楼宇中，对照明、空调、通风和采暖、电动窗帘、AV、配电设备监视、远程监控、中央图控等子系统进行智能管理的总线式控制系统[3]。EIB总线技术是一个完全开放、兼容和独立的技术平台。
    2 i-bus智能控制系统
    2.1 i-bus工作原理
    ABB i-bus系统的工作原理可以用下图1进行简单阐述： 

                                                 图1 i-bus原理说明图
    由上图1可以看出：整个系统只须一条i－bus总线，没有大量的电缆敷设和繁杂的控制设计。控制模块安装在原有的强电箱内，可与微型断路器同装于照明箱中。现场控制面板只需一条i－bus总线进行连接，采用24V安全低电压供电方式，安全可靠，操作方便。功能修改、控制修改方便灵活，只需做小的程序调整，不须现场重新布线就可以实现。通过时钟，光线控制设定，自动运行到最佳状态，合理节约能源，方便管理和维护。所有控制模块均为模块化产品，采用标准35mm导轨安装方式。所有现场控制面板及移动感应器均采用标准86盒墙装方式，施工简单，并且不同的面板及移动感应器可随时互换，控制功能变更方便。驱动器安装体积小，可安装在照明箱中，无需定制特殊箱体，尤其适合于别墅安装空间小的环境。现场控制面板(Triton面板)可现场记忆场景，随时可对场景控制效果进行调整。体积很小的模块可直接带大至16A的负载，而无需使用继电器[4]。
    2.2 i-bus智能控制系统
    ABB i-bus系统为总线式系统结构，通过一条i-bus总线将每个控制模块挂在总线上形成系统， 每个总线元件具有单独的CPU芯片和存储器，可独立工作和与总线通讯。通过总线命令实现任务功能的互相关联和沟通。系统示意图如下图2所示： 

                                               图2 i-bus控制系统总图
    由上图可以看出，i-bus 系统设计了各种控制功能的模块，不同模块具有不同的功能，功能模块通过搭积木般灵活组合完成各种控制功能。
    ABB i-bus系统具有：①灯光智能控制；②遮阳系统控制(电动窗帘/电动百叶/电动门智能控制等)；③地加热采暖控制；④风机盘管温度控制；⑤AV设备控制；⑥居家安全防范控制；⑦室内对讲/背景音乐控制；⑧远程(电话／INTERNET)、中央触摸屏、LCD液晶显示和i-bus触摸屏对系统进行总线控制等。
    i-bus系统的结构是全分散型的结构，不需要任何中央控制器之类的设备，不同于上一代集散式控制系统，对设备的控制是通过软件编程实现的，控制总线为24V DC。所有控制模块为安全低电压设备，安全可靠。
ABB i-bus系统提供各种检测和接口模块，可以检测各种电流、电压、照度、风速、湿度、温度等信号并能通过i-bus接口模块接入总线，实现各种功能控制及联动控制[5]。i-bus分散型结构更容易扩展，仅需要将总线延长，增加模块就可以实现扩容和功能扩展。
    3 别墅智能控制系统具体方案设计
    别墅为典雅豪华住宅，其特点为：高档住宅，面积较大房间较多，设备控制内容多。本系统在别墅中控制区域为：园林照明及别墅内所有区域。
    3.1 灯光控制
    现代计算机技术、通信技术、自动控制技术、总线技术、信号检测技术和微电子技术的迅速发展和相互渗透，照明控制技术有了很大的发展，照明进入了智能化控制的时代。实现照明控制系统智能化的主要目的有两个：一是可以提高照明系统的控制和管理水平，减少照明系统的维护成本；二是可以节约能源，减少照明系统的运营成本。
灯光控制主要三种应用：①灯光调光：对白炽灯、230V卤素灯、带传统变压器的低压卤素灯、带电子变压器的低压卤素灯等各种光源进行调光，可实现0-100%线性平滑的调光；对日光灯或节能灯的可调电子整流器进行调光控制，可实现对可调电子整流器0-100%线性平滑的输出控制。②灯光开闭：选用12路的每路6A/10A的双值输出驱动模块SA/SX.X.X挂在总线上，直接带灯光负载，完成单独灯光回路的智能控制。控制回路数量根据照明平面图进行统计。③省电节能：通过合理管理如定时控制、光感控制的结合，在需要的时候将有的区域如别墅园景照明、泛光照明等通过智能开关的方式将灯光控制到合适的照度以节约能源和降低运行费用，易于管理；
    3.2 电动窗帘控制
    选用4路的百叶窗驱动器JA/SX.X.X挂在总线上，直接接电动窗帘的220VAC电机，完成电动窗帘的开拉闭合、升降等控制，能进行开启位置预设、渐进调节等多种控制功能。别墅内安装百叶窗时，可以控制百叶的角度随太阳的高度不同而调节，避免阳光直射室内，减少对室内高档家居的损害。在灯光照明与室外自然光结合的区域，如门厅、客厅，具有日照补偿功能，当自然光线超过一定照度时，可自动将电动窗帘放下，反之，则将窗帘开启。模块数量根据估算的电动窗帘点位计算。
    3.3 服务召唤/背景音乐
    在别墅各主要区域内安装ABB背景音乐设备，使主人在享受优美的音乐同时，更可通过该系统实现室内对讲，无论主人在客厅、餐厅还是主卧，当需要佣人提供服务时，只需要一个按键进行呼叫，不论佣人在哪个房间，都可以听到并应答，省去上楼下楼找人的麻烦。
    3.4 地加热采暖控制方案
    别墅冬天部分区域采用水系统地加热完成别墅内供热。由地加热驱动器和温控智能面板组成，控制电磁阀为24V DC，电磁阀可采用ABB配套电磁阀，也可以采用标准电磁阀或地加热系统自带电磁阀。
温度控制可以设定四种自动运行模式：舒适模式、节能模式、夜晚睡觉模式、防霜冻模式。尤其第四种模式，当在严寒的冬天，主人度假外出时，可设定此模式使地热系统自动运行在7度左右，防止冻坏家中设备。
    3.5 空调系统控制(风机盘管)
    采用ABB i-bus智能产品实现灯光、电动窗控制的同时，实现空调的自动控制。Triton多功能控制面板安装在客厅中，平时可以感测显示客厅温度，并通过感测温度和设定温度及运行模式的设定，实现对风机盘管的三速风机和阀门的自动逻辑判断和调节。
除进行手动调解外，温度运行还可设定三种自动运行模式;舒适模式、节能模式、夜晚入睡模式，每种运行模式对应预设的温度运行要求。主人通过简单的按键就可以自动将空调运行在喜好的模式。
    3.6 AV设备无线控制
    选用AV设备控制器，通过网关可以接收智能面板给出的指令，在影音室内联动AV及音响设备，在面板上设定各种场景如：准备场景、播放场景、休息场景等。该控制器可以控制各种带红外接收的设备投影机、DVD、功放等，也可以接入232接口设备，实现家庭影院中设备的一体化和联动场景控制。
    控制主机可以实现与无线触摸屏通讯，在影音室内，主人可以通过配置的无线触摸屏，对AV设备进行选台、调节音量等控制，也可以在触摸屏上通过预先设定的场景按键，直接调用各种场景。
    3.7 溢水探测报警控制
    在厨房、卫生间等处安装溢水探测器，当探测器探测到有水溢出时，产生报警信号，在中控电脑上显示闪烁的报警灯，同时，通过远程控制模块拨打主人的手机以及其它预先设定的电话好吗，提醒主人和别墅内工作人员，进行及时检修和维护，避免进一步的财产损失。
    3.8 智能气象感知控制功能
    气象环境控制：设置ABB i-bus气象站单元控制模块，对该别墅四周的气象情况进行监控，感测雨水、风速、阳光等天气参数，进行综合检测预报，并在出现雨雪天气或大风天气时可自动将遮阳系统收回，避免对室内的影响，起到室内外隔绝的作用。
可进行四季季节变化调节，自动打开运行顶层遮阳、游泳池遮阳设备。感测别墅园林状态，如草坪干旱，雨水情况自动实现自动灌溉等。
    3.9 设备监控
    系统配置干结点输入信号模块，可实时监测地源热泵等机组的运行状态，当机组发生故障时，产生报警信号发送到中控电脑，并在控制界面上闪烁红灯，提醒工作人员及时报修。
    3.10 电路接线图
    电路的接线图一般按如下图3所示的接法来接： 

                                               图3 i-bus系统电路接线图
    4 操作控制方式
    4.1 控制面板控制
    控制面板主要两种，一种为5联温控TRITON面板，该面板能完成温度检测、显示、控制、灯光、电动窗帘控制、场景控制等多种功能。另一种为3-5联TRITON面板，该面板能完成灯光、电动窗帘控制、场景控制等多种功能。以上两种面板均具有红外遥控功能。
所配面板均为标准86盒预埋，通过安装在86盒中的总线耦合器同系统总线联结[6]。控制面板背部带有针脚，插接在总线耦合器上，插接后若不经常改变，可用面板内藏螺丝进行固定，此插接方式特点为易于更换修改。
所有控制面板用i-bus总线并联手拉手挂在总线上。控制面板的控制内容可以通过电脑进行设定和更改。例如：可通过一个面板完成设定区域的灯光(窗帘)控制；不同区域面板可实现灯光窗帘的多点控制；可根据需要设定特殊灯光开启组合状态，并能模仿楼梯延迟功能等。
    4.2 遥控器控制
    业主通过ABB i-bus手持遥控器可以对家中任何一个场所的灯光、电动窗帘进行遥控控制和场景控制切换。该遥控器可以对15米距离的控制面板进行远程遥控。
    4.3 液晶触摸屏控制
    在别墅一层门厅或其它区域设置ABB i-bus智能系统的中央触摸屏电脑控制平台，内装软件为Winswitch中控软件。用于对整个别墅的i-bus家庭智能系统进行集中监视及控制。
    在别墅的每层的主要区域各设置一台ABB i-bus 的EIB触摸屏，通过该显示器可以察看整幢别墅内设备运行情况，并能进行一些状态报警和显示。主人通过察看，了解别墅内主要设备运行状态，并进行控制。
    4.4 无线液晶触摸屏控制
    在别墅配置一台无线触摸屏，主人通过该触摸屏可以察看整幢别墅内设备运行情况，了解别墅内主要设备运行状态，并进行控制。
无线触摸屏也可以作为小型中央控制器使用，并且适合对多组设备进行多种场景控制的场合。
    4.5 远程控制
    在别墅i-bus系统中配置电话网关，这样业主就可以用电话远程监控家中的灯光以及电动窗帘设备，并且通过电话可以远程控制系统的运行模式。
    5 结论
    利用ABBEIB i-bus控制系统可以根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件而自动采集别墅建筑系统中的各种信息，对所采集的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断、并对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，进行相应的工作状态信息反馈控制，以达到预期的各控制效果。
    ABBEIB i-bus控制系统具有以下特点：
    ①系统集成性。i-bus总线控制系统是集计算机技术、计算机网络通信技术、自动控制技术、微电子技术、数据库技术和系统集成技术于一体的现代控制系统。
    ②智能化。i-bus总线控制系统具有信息采集、传输、逻辑分析、智能分析推理及反馈控制等智能特征的控制系统。
    ③网络化。传统的照明控制系统大都是独立的、本地的、局部的系统，不需要利用专门的网络进行连接，而i-bus总线智能照明控制系统可以是大范围的控制系统，需要包括硬件技术和软件技术的计算机网络通信技术支持，以进行必要的控制信息交换和通信。
    ④使用方便。由于各种控制信息可以以图形化的形式显示，所以i-bus总线控制系统控制方便，显示直观，并可以利用编程的方法灵活改变照明效果。
    综上所述，在各类高档住宅小区和别墅区，应用i-bus总线控制系统来控制各类智能楼宇、家庭自动化设备，通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆，并确保各开关可以互传控制指令，对照明、空调、通风和采暖、电动窗帘、AV、配电设备监视、远程监控、中央图控等子系统进行智能管理。元件的智能化使其可以通过编程来改变功能，方便扩容与改装，从而具有了高度的灵活性和很强的实用性。

参考文献
    [1] 欧洲安装总线EIB技术简介.《数字社区＆智能家居》. [EB/OL].2008-12-15.
    http://www.chinaelc.cn/tabid/769/ArticleID/2137/Default.aspx.
    [2] 理想家居和智能建筑控制系统 (i-bus® KNX).ABB中国. [EB/OL].2011-10-12.
    http://www.abb.com.cn/product/zh/9AAC111724.aspx?country=CN.
    [3] ABB i-bus EIB/KNX - Hotel applications.ABB. [EB/OL].2010-10-25.
    http://www.abb.com/abblibrary/downloadcenter.
    [4] Smart Home and Intelligent Building Control ABB i-bus KNX - The right investment. ABB.[EB/OL].                      http://www.abb.com/abblibrary/downloadcenter. 2010-09-01.
    [5] 智能建筑控制系统设计手册［S］.ABB中国.2007.8
    [6] 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008［S］.中华人民共和国建设部.2008.1

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