浅谈KNX总线智能照明控制系统在北京南站房中的应用

安科瑞 华楠

摘要：本文简要介绍了i-bus EIB/KNX智能建筑控制系统的基本原理及在北京南站房中的成功应用。阐述了这一系统强大的系统功能、灵活的控制方式节能效果。

关键词：i-bus智能建筑控制；控制系统；节能

 

1、工程概况

北京新南站位于南护城河以南，马家堡西路以东，南二环右安门外东庄公园内，距离老南站0.5km。站内总建筑面积226333平方米，包括能容纳1.05万人的候车区域、铁路综合区域、地下换乘大厅、地下汽车库。其中还有3.15万平方米的高架环形车道和9.8万平方米的站台雨棚。新北京南站集国铁、城际铁路、城市轨道、公交、出租于一体。

北京南站房照明采用i-bus、EIB/KNX智能照明系统（以下简称“i-bus系统”)，它通过一条总线将所有的智能元件连接起来，即可将各个分散操作的智能元件有机结合起来，又可使各个智能元件能独立运行，并且系统中的所有元件都已实现智能化，通过电脑编程的各元件既可独立完成诸如开关、控制、监视等工作，又可根据要求进行不同组合，从而实现不增加元件数量而使功能倍增的效果。 不仅有效地节约能源，同时可提高管理人员的控制效率及工作人员的工作效率。

2、系统构成

智能照明控制系统采用总线式连接方式，整个控制系统分为两个区域。区域一包括站台雨棚照明、 高架桥下照明、高架层照明共8条支线；区域二包括地下层和Fl., F2. F3. F4共4个独立综合楼以及站台层附属房屋的应急照明共10条支线。

智能照明中控室设在F2综合楼地下2层火灾监控室，由1台中控电脑和墙装的触摸屏组成智能照明的中控系统。站台层设置1个触摸屏作为区域中控。

区域线路耦合器设在F2地下2层的配电箱，由火灾监控室引出1条主干线到该配电箱。 该配电箱引出两条区域干线分别引至地下层和高架层的配电箱。

在高架桥下照明配电箱配置光感元件，实现区域光感照度控制。

具体的网络构成图详见图1。

 

图1

3、站房照明方案

主站房近2000多个灯光控制点由分装在275个配电（柜）的i-bus元件控制。

3.1 地下室1层（图2）

 

图2

地铁售票处采用150W窄光束金卤筒灯照射售票区域。

出站大厅采用35W金卤筒灯照射地面。

出站口采用150W窄光束金卤筒灯照射售票区域。

地下一层停车场采用防水支架。

3.2 站台层（图3）

 

图3

采用35W嵌入式金卤筒灯照射站台地面。

采用250W嵌入式金卤筒灯照射站台地面。

3.3 高架层（图4）

 

图4

安装于幕墙上的440V上照金卤灯照射天花利用二次反射提供地面照明。

安装于采光窗两侧钢梁侧壁的400W偏光平窗投光灯具直接照射地面。

安装于天花上的250W嵌入式金卤灯筒灯照射地面。

3.4 景观照明

包括站房的轮廓照明、南侧水景照明、室外泛光照明等等。

3.5道路照明

包含内外环高架桥道路照明，F 1 1F2综合楼室外照明等等。

3.6站房内的应急照明

i-bus系统除控制站房内正常工作照明外，在市电电源失电情况下还可以强启应急照明。

3.7VIP贵宾室

i-bus系统除控制贵宾室的正常照明外，还可以控制电动卷帘窗、风机盘管等等。

4、i-bus主要配置

4.1继电器模块

继电器模块主要用在整个站房照明回路控制当中，带有强制手动拨扭开关的10A、16A、20A继电器，即使i-bus系统通讯或供电中断，也能使继电器输出状态保持不变，这种继电器可以不受i-bus系统故障的影响，并解决了常规有按钮进行现场控制的传统方式；同时此模块附带远程过载保护功能，继电器的状态可以被远程开关控制。在任何信号传输和线路故障时，这确保了安全运行的可靠性。在编程时，并设定多个继电器逐一延时200ms启动，减少冲击电流。

北京南站房照明设置了重大节日、一般节日、 平日前半夜、平日后半夜、前半夜工作、后半夜平时值班、阴天工作等若干场景，i-bus通过中央控制室下达指令到继电器模块完成上述场景控制。

4.2电源模块

电源模块安装于配电箱内，可以给35-45个以上的系统元件供电，根据现场实际情况在某几个配电箱安装一个电源模块。

给控制应急照明的继电器模块供电的电源模块电源均取自EPS，以保证此类继电器模块不间断供电。

4.3智能控制面板

控制面板主要用在VIP室和会议室，由于现场智能控制面板具有场景现场记忆功能，所以可在现场临时修改场景控制功能以适应VIP室和会议室不同场景功能的需要。

现场智能控制面板应具备防误操作（或防乱按） 的功能，避免在VIP室和会议室有重要活动时出现不必要的误操作，保证系统的安全性。

4.4触摸式显示控制屏

设于中央控制室，当中央管理工作站瘫痪时，可通过触摸式显示控制屏进行应急控制。

4.5中央管理工作站

在中央控制室设一台服务器作为整个站房照明控制的管理工作站，所有监控系统设备在中央管理工作站均有彩色图形显示，可显示全站房平面图， 直观显示受控设备的位置等，同时自动记录各种参数、状态、报警，记录启停时间、累计运行时间，可预定、调整功能表、记录其他历史数据等。一旦有报警，显示器应立即显示相应的图形界面，系统记录报警的时间和地点，并自动在打印机上输出打印报告，并设置系统报警类别的优先权，按轻重缓急来处理日常事件。

5、i-bus主要完成的功能

(1）根据各控制区域所在平面可以分为地下站房层、站台层、高架层以及4个独立综合楼。I-bus 完成以上区域所有照明控制。

(2）地下层车库照明、站房的工作照明、广告照明、站台照明、景观照明可由现场控制面板就地控制或是中控室远程自动控制。

(3）站台层照明配置光感元件，根据站台照度的变化，自动地完成照明场景的切换，也能由中控室远程控制。

(4）站台雨棚等其他公共空间的照明回路应该根据灯具的种类、灯具布置的情况、照明功能、空间照度等因素合理划分，以便于实现不同控制场景的控制。

(5）应急照明控制应该保证在两路电源失电的情况下，照明控制系统得到控制信号瞬时打开相应控制的应急照明回路。

6、i-bus优点

6.1节能

在北京南站i-bus系统能根据人员的活动状况、 工作规律、自然光状况来调节站房内照明环境、温度环境、遮阳环境，以减少能源消耗，体现了绿色奥运设计理念。

6.2系统构成简单

北京南站体量巨大，为亚洲铁路枢纽站， 照明分类复杂，控制点数多。由于i-bus是总线开放式系统、大跨度框架结构，i-bus系统用简单的方式构建了整个系统，并且可灵活地接入BAS系统。

整个系统只有一条i-bus总线，没有大量的电缆附设和繁杂的控制设计。

系统采用模块化结构，每个模块均带有微处理器，可自主工作，无主从关系，也无系统主机，既使其中有一个模块发生故障，也不会影响整个系统的运行，同时可在运行中进行软件更新或功能重新设定，不影响整个系统的使用。

6.3经济

i-bus系统的自动控制功能可大量减少管理与维护工作，降低管理费用，提高工作效率，并提高管理水平。

7、安科瑞智能照明控制系统介绍

7.1系统简介

Acrel-BUS智能照明控制系统，是基于KNX总线技术设计的控制系统。KNX总线技术起源于欧洲，是在EIB，Batibus和EHS这三种住宅和楼宇的总线控制技术上发展起来的，其中EIB（EuropeanInstallationBus,欧洲安装总线）是该总线技术的主体。

Acrel-BUS智能照明控制系统采用标准的2*2*0.8EIBBUS总线（即KNX总线）作为总线线缆，将所有的智能照明控制模块连接到一起并组成一套完整的控制系统，既可实现照明灯具的远程集中控制，又可实现就近控制功能。该系统理论连接控制模块数量达580000多个。

安科瑞智能照明产品种类齐全，方案完善。用户可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能控制，特别适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明系统。

7.2系统工作原理示意图（见图2）

 

 

 

图2系统工作原理示意图

 

7.3产品选型

7.3.1开关驱动器

7.3.2调光驱动器 

 

7.3.3可控硅调光模块 

7.3.4传感器

 

7.3.5总线电源

7.3.6智能面板 

7.3.7干接点、湿接点输入模块 

7.4系统功能 

1）光照度（需要配照度传感器）监测，对利用自然光照明区域，根据自然光照度变化，进行照明控制和调节，满足照明和节能要求；

2）公共区域、走廊、通道、门厅、电梯厅等的照明，应设置红外或微波类人体感应器，并结合智能控制面板，实现各种场景照明控制，尽可能较少灯具点亮时间；

3）楼梯间照明采用人体感应探测控制；

4）设备房、设备房走道采用分组就地控制；

5）室外路灯、景观等照明采用光照度控制结合时控的集中控制方式；

6）监控系统界面友好，画面美观,实时显示各区照明工作状态；

7）应具有完善的用户权限管理功能，避免越权操作；

7.5系统的控制优势

1）系统可通过、触摸屏、电脑对现场的灯光、空调及窗帘等进行远程集中控制，使得控制更加方便智能，用户体验更舒服；

2）系统中控制模块均工作在直流30V可靠电压下，用户操作更加可靠、舒服；

3）系统在实施过程中，充分结合自然光及人员的活动规律来自动控制灯光，减少能源消耗，达到很好的节能效果；

4）系统采用分布分布式KNX总线结构，搭建简单灵活，系统内各模块互不影响，可独立工作，可靠性更高；

5)多种控制方式可供选择，如本地控制，自动感应控制，定时控制，场景控制和集中控制等，控制方式更灵活；

6)系统的自动控制、远程集中控制等功能，在实现自动化的同时，大量减少了值班人员，提高了管理水平和工作效果；

7)升级系统内控制模块或更改系统功能时，无需增加连接线，不需关闭整个系统，只需更改设备参数即可实现，维护方便，操作简单；

8)系统可与消防系统联动，在出现消防报警时，强制打开应急回路，方便人员疏散，从而降低了人员伤亡的风险，提高了建筑的可靠性。

7.6安科瑞组网方案

智能照明控制系统组网方式灵活，扩展方便，当系统模块数量较少、距离较近、范围较小时，各设备以树形枝状延伸，构成支路系统智能照明控制系统；当系统模块数量较多、距离较远、范围较大时，用支线耦合器组成多条支路，构成区域智能照明控制系统；当系统模块数量很多、距离很远、范围很大时，用支线耦合器、区域耦合器等构成楼群智能照明控制系统。（见图）

 

 

图3组网方案

 

 

8、结束语

北京南站房使用i-bus EIB/KNX系统， 营造了与建筑物相协调的景观环境，实现了高效节能的照明控制，减少了能耗，降低了管理费用，同时提高了管理水平，体现了绿色奥运、人文奥运、科技奥运的设计理念。

 

【参考文献】

[1] 吴大鹏．I-bus EIB/KNX智能照明控制系统在北京南站房中的应用

[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版