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淘豆网网友近日为您收集整理了关于基于KNX／EIB的机场智能照明解决方案的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：基于KNX／EIB的机场智能照明解决方案 建箍电乞——-—●——●_●_____—__一 13 U I L D I N G 2I:113 年第晶期 l ELECTRICITY 基于 KNX/EIB的机场智能照明解决方案杨 毅(南京天溯自动化控制系统有限公司,南京市 210019) KNX /EIB—based Solution for Airport Intelligent Illumination YANG Yi(Nanjing Tiansu Automation Control System Co.,Ltd.,Nanjing
210019,China) Abstract
The light type for airpo￣ illumination is much diversified coupled with scale plexity of function areas.However, airport intelligent illumination system
illumination requireme(来源：淘豆网[/p-7161991.html])nts,
comfortable
light environment.The paper takes phase II project of an international airport for example to demonstrate
the necessity of application of KNX /EIB -based intelligent illumination system in similar projects, and provides design ideas, plans and methods in line with the features ofthe airport. Key words Intelligent illumination control system KNX /EIB
Energy saving and environmental protection
Network(来源：淘豆网[/p-7161991.html]) topology
Centralized management Decentralized control
Communication protocol 摘要机场照明面积大。功能区域复杂,光源类型众多. 机场照明系统不但要满足基本的照度要求.还应能提供舒适的灯光环境。以某国际机场二期工程为例. 阐述基于 KNX/EIB技术的智能照明系统在此类_T-程中应用的必要性. 以及针对机场特点的设计思路、设计方案、设计方法。关键词 智能照明控制系统 KNX/EIB
机场节能环保 网络拓扑结构 集中管理 分散控制通信协议 中图分类号 TU88
文献标识码:A 1
项目背景某国际机场二期工程为省重点工程,将建设第二条 4F跑道,新建T2旅客航站楼,面积约为26万 m , 满足旅客年吞吐量 1 800万人次/a规模,与原有 T1 航站楼共同承担 3 000万人次/a的旅客吞吐量。该机场二期工程照明特点主要体现在两个方面: 明显的特点是由于建筑面积大带来的照明点位多、照明设备多、系统架构复杂;隐形特(来源：淘豆网[/p-7161991.html])点是由于不同区域功能需求的不同导致的照明系统在控制方式、控制功能上具有多样性.逻辑复杂等。因此,必须在系统整体架构及控制策略上进行优化,否则将会给日后运维控制带来混乱。 2 智能照明控制系统通信协议 KNX 标准是唯一全球性的、开放型的住宅和楼宇控制标准,已经被批准为欧洲、国际、中国、美国标准。标准包括 TP (双绞线)、RF (射频)等介质的通信协议技术…。 KNX 技术之所以得到国际广泛应用.原因主要有 3点: a. 采用弱电载波方式,把通信信号耦合在 24 V 系统电源上.采用弱电控制强电的方式.具有操作安全、布线简单。布线施工后逻辑可以任意编程的优点…。KNX系统控制原理见图 1。 b. 采用域/线路/设备三层拓扑网络架构,每个设备都有单一的物理地址,域和线路取值 0~15, 设备取值 0~64,则一个网络结构最多可配置 15×15 X 64=14 400个设备。并可以通过线路耦合器用于总线隔离和信号驱动,满足大型控制系统的需求]。 e. 协议的开放性和通用性。各家产品只要遵(来源：淘豆网[/p-7161991.html])循协议和数据结构要求,就能做到不同厂家的产品直接兼容使用,实现互操作 Eli。基于以上特点我们选用 KNX/EIB作为该项目智能照明控制系统通信协议。作者信息杨毅,男,南京天溯自动化控制系统有限公司,工程师,硕士,研发中心常务副总监。 48 一
KNX 系统控制原理图 Fig.1
Control principle diagram of KNX system 3 系统设计思路该项目智能照明控制系统设计思路: a. 集中管理、分散控制。通过智能照明控制系统实现监控范围内灯具的自动开关和手动控制,实现分散(集中)控制、远程控制、延时控制、定时控制、光线感测控制、场景控制等多种控制模式,并能够与消防系统进行联动:允许运行人员根据目前区域使用情况进行就地手动面板控制;同时系统可接收航班信息,自动开闭相关区域的照明灯具。整个系统的控制方式方便、灵活。 b. 扩展性和灵活性。增加功能或控制回路、电器,只需增加挂接相应的模块,系统内原有的硬件、接线无需改动,便能实现需要达到的(来源：淘豆网[/p-7161991.html])功能;系统能够很容易地改变控制功能。重新设置参数即可, 无需重新安装;针对值班方式、值班班组变化等管理模式的改变,可通过场景控制功能(或可视化中央监控系统)快速对系统进行扩展和更改以适应机场运行的变化。 c. 通过智能照明控制系统可以完成对 T2航站楼、交通中心、停车楼灯具的运行状态信息的监控, 使相关工作人员了解每个区域的照明回路的历史状态和当前状态;同时灯具使用时间、设备运行状态、设备及回路故障等信息可以按照设计要求上传至楼宇控制系统以及 T2航站楼运营指挥中心(TOC)。也可根据用户要求与其他系统实现对接或联动管理。 d. 多功能性。智能照明控制系统既能满足机场正常运行的需要.以现代化的手段对设备进行运营、维护和管理,使旅客有一个安全、舒适的环境,又能达到绿色节能环保的目的。 4 系统设计方案针对该机场特点.智能照明控制系统采用“集中监控”、“分级管理”、“区域组网”的总体思路。总体架构由间隔层、传输层、主站层组成,在每层中单独针对机场特点做了专门的设计考虑。系统拓扑图如图 2所示 4.(来源：淘豆网[/p-7161991.html])1
间隔层 KNX/EIB系统采用单元地址化结构设计,根据系统的等级结构和应用控制器的功能赋予每个功能部件以相应的物理地址,控制命令通过总线传递到相应的地址,达到控制目的。其中物理地址采用树状结构,系统以线一域一多个域的方式进行拓展。作为 KNX/EIB拓扑结构里最小的单元——线路,最多可以允许有 64台总线设备在同一线路上运行。一般设计时会基于成本考虑尽可能在每个线路上配置足够多的总线设备.此种设计对于实时性要求不高以及点位有限的系统可以达到较好的使用效果。但对大型机场的超大点位容量以及高实时性的要求,采用此种设计方式难以达到用户要求。根据大型项目实施经验以及模拟仿真结果.可按照以下规则进行线路设计: a. 每个线路联接的模块应合理控制.数量不能过多,为了满足系统的响应时间。一个支线连接的总线元件(含照明模块控制器、照度传感器及 4键手控面板等)数量不应超过 40个,以保证通信速率≥ 9.6 kbps。 b. 在同一条支线中,所有分支总线电缆长度总和不应超过 900 m,总线元件之间(传感(来源：淘豆网[/p-7161991.html])器、照明模块控制器等)最远不应超过 600 m, 电源到总线元件不超过 300 m,这样的设计要求保证了处在支线中各个位置的模块都能得到稳定可靠的电源供给.大大提高系统的可靠性。 c. 一条支线内的传感器元件(照度传感器及 4键手控面板等)原则上尽可能只控制支线内的照明模块控制器,不应跨越支线控制其它支线上的照明模块控制器。这样可以保证作为系统最小架构的“支线”只与后台软件发生控制关系.从而降低了“支线”与“支线”之间不必要的通信冗余,既能满足系统的响应时间,也从最基础的层面增加了系统的稳定性。间隔层是该国际机场二期工程智能照明控制系~JL￣…T K…NX /E…1B盟堂塑堂墨塑竖立墨 l垫篓一
537 建 丢____l______■ BUlLDING 2口1 3 年第日期 l ELECTRlClTY 层 ● 一 l
I 由停车楼照明控制中心 i层 光纤热- ■ CAT i 誊KNX/IP￣t]3￣: 霹 接口模块 KNx总线(主干)
柚 I 奢 l 毫 l未翟(来源：淘豆网[/p-7161991.html])层 KNx总线(支线) 一锄 ~翻 一 i溜电源模块_翻 ’翊 ——豳开关模块{
智能面板_7
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2号航站楼运营指挥中心(机场TOC) l
照明网络照明网络 I I l操作员 服务器 服务器 NTP
BA .Il i{丁作站打印机ups(主) (备) 服务器工作站f I
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航班信息 T2航站楼照明控制中心i! l
转换器光纤 1 cAT
一一一一 KNX总线 l(主干) KNX总线l(支线)
笔记本电源模块开关模块智能面板开关量输入模块鲞感块 T 航站 控制系统图 2 系统拓扑图 Fig.2
Topological graph of the system 统的基础层,主要为受系统监控的智能设备,包括照明模块控制器、室外照度传感(来源：淘豆网[/p-7161991.html])器、室内照度传感器、 4键手控面板、4路干接点模块等。位于现场配电间的设备都安装在照明配电箱和手控面板控制箱中.几个在平面位置相接近的配电问组合在一起,形成一条支线.通过通信层连接到照明控制中心。 4.2 传输层在传输层内采用光纤以太网的组网架构,将 KNX/EIB通信协议由支线通过协议转换器(网关)转换为 TCP/IP通信协议,然后经光纤以太网交换机再连至照明服务器。保证通信网络的及时性、稳定性以及抗干扰性。为了保证系统响应时间.一个网关所连接的全部模块所带总回路数不应大于 600个模块。 4.3 主站层主站层主要为系统监控主机、通信管理设备及软●●
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http:ij WWW. .ell 监控 照明网络 NTP
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擅 l 毒 (来源：淘豆网[/p-7161991.html])I 毫羞, 、、y l KNX总线(支线) 一湖 一湖
电源模块——{l豳开关模块—圈智能面板_7
_7 I感: 央交通件部分,可视化中央监控系统在软件功能上不仅要满足项目的基本需求。还需要充分考虑机场的特殊性, 需具备诸如:显示运行参数、控制回路画面及参数设定显示图、能耗及主要参数趋势记录显示图、故障报警记录显示图、启停操作及维修显示图等功能.从而在保证机场照明安全可靠的基础上,实现高效的信息化管理。 T2航站楼、交通中心、停车楼内各自的主控层照明控制中心设在与 BA系统合用的控制室内,现场配电间中的设备通过专用的 100 M 以太网转光纤传输方式与照明控制中心进行数据通信。照明控制中心的设立可实现“集中监控”的思路,实现对 T2航站楼、交通中心、停车楼公共区域的室内工作照明以及室内外的装饰照明、广告灯箱、引导标识照明、雨篷、停车场、道路照明灯具进行实时监控;对 T2航站楼、交通中心、停车楼现场配电问内的照明模块控制器、照度传感器等进行运行状态 4 监控、故障报警等常规操作;对时间控制表的编辑、对光感模块的启动/停止、对手动面板的启动/停止等权限操作。照明控制中心还可将运行数据提供至机场上级管理平台 TOC及 BA系统,并接收其它系统如消防系统的数据信息,启动应急照明。航站楼智能照明控制中心主站层系统主要由工业以太网交换机、网络服务器及操作员站、工程师站组成,其中的照明服务器采用主备冗余备份模式,互为备用,同时配置 OPC Server接口完成与其他系统的对接。照明控制中心的工作站设置 LCD液晶显示器一台,具有全中文界面,能够显示系统操作、模拟量、报警、维修提示等信息,另设打印机一台,进行图形报表输出。 5 系统结构优势该机场搭建的智能照明控制系统具有如下优势和特点: a. 整个系统支线部分由 KNX/EIB总线连接。干线部分通过局域网方式连接,传输可靠、简便。 b. 控制模块安装在强电照明箱内.模块尺寸为标准模数化尺寸,可与微型断路器同装于照明箱中, 无需专用控制箱。 O. 现场控制面板只需一根 KNX/EIB总线进行连接,采用 DC 24V安全低电压供电方式。安全可靠,操作方便。 d. 功能修改、控制修改方便灵活,只需做小的程序调整,不需现场重新布线就可以实现。 e. 节约能源,提高效率。通过定时、照度传感器以及自动获取航班信息,使系统自动运行在最佳状态,合理节约能源,方便管理和维护;遇有特殊情况时,亦可人为对设备进行直接操作。 f_ 所有控制模块均为模数化产品。采用标准 35 mm 导轨安装方式。 g. 所有现场控制面板安装在定制的手动面板控制箱上,施工简单,控制功能变更方便。 h. 通过安装在照明箱中的照明模块控制器可以监视各回路运行、故障状态。照明模块控制器编程简易,通过检测工具(包括软件和硬件设备)及笔记本电脑就可以进行现场维护。 i. 本系统采用完全分布式集散控制系统,集中监控、分区控制、分级管理,通过以太网将分布在现场的设备连接起来。我们在方案中提供的通信协议转换器,采用 KNX/EIB转 TCP/IP协议接人光纤专网,与照明控制中心和 BA、TOC相连。这种网络架构既实现了集中监控、分区控制,又可在网络物理链路利用综合布线系统的统一网络,实现系统网络互联。 i. 本系统由照明控制中心、线路耦合器、照明模块控制器、就地控制面板及各类传感器等设备组成。控制器、控制面板、各类传感器采用 KNX/EIB 总线连接,构成一条 KNX/EIB支线,并通过通信协议转换器接人上层以太网。 k. 采用分区模块化结构,场景控制可以由现场控制面板完成,同时也可以使用照明控制中心服务器及工作站上运行的可视化中央监控系统实现对某个、某组灯具、设备的开/关控制及场景控制。同时在可视化中央监控系统上也可以监控所有设备的运行状况,这样的模式完全可以满足该机场二期工程对照明的中央集中监控的需求。 1. 在软件方面, 利用 OPC Server服务器软件. 通过软件接口 实现与各种智能楼宇管理系统的数据交换;利用可视化中央监控系统实现对系统的整体监控管理,包括图形化的监控界面、集中控制功能、历史信息查询、告警记录等。 m. 本系统可以与其它系统集成。实现以下功能:①通过 NTP (Network Time Protoco1)服务器校时信号, 自动为智能照明控制系统中的后台软件校时。②自动接收航班信息对设备进行定时控制。③人工输入航班信息(当天最晚及明日最早的航班信息),根据航班信息设置照明控制策略,实现各个区域的照明控制,配合机场运营,同时实现节能控制。④接收消防信息,在无报警信号时,切断应急照明;在有报警信号时,启动应急照明。⑤将系统运行信息传送给 BA系统,包括设备维护信息.如: 灯具故障、控制器故障、灯具工作的累计时间超时等信息;灯具开关记录;历史数据等。 n. 通过照度感应控制、场景控制、时间控制等控制策略,能够有效节能。 6
结语该国际机场二期工程照明项目建筑面积大、照明 51 薹!
里 置熊璺 塞塑墼2_
539 建箍电乞-__··______ BUIL0ING Z口 1 3 年第日期 I ELECTRlelTY 点位多、照明设备多、系统架构复杂,而由于不同区域功能需求的不同导致照明系统在控制方式、控制功能上具有多样性、逻辑复杂的特点,必须在系统整体架构及控制策略上进行优化。故,针对该机场特点, 我们选用 KNX/EIB作为该项目智能照明控制系统的通信协议,采用集中监控、分级管理、区域组网的总体思路,总体架构由间隔层、传输层、主站层组成。该智能照明控制系统实际运行显示:提高了管理的效率,丰富了控制手段,节能效果突出。盏越l_. [1] 马如明,杨毅. KNX/EIB、EnOeean和 DALI技术在建筑能源管理中的应用[J]. 智能建筑与城市信息,
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北京照明学会照明设计专业委员会. 照明设计手册『M]. 第 2版. 北京: 中国电力出版社,—06一】3来稿西门子绿色科技助力中国工业更上一层楼吴和乐博士在“2013生态文明贵阳国际论坛”上 2013年 7月 19 13. “2013生态文明贵阳国际论坛”在贵阳举办。西门子东北亚区工业业务领域总裁吴和乐博士参加了此次国际论坛, 并在论坛上就绿色科技如何助力中国工业快速发展进行了演讲。“实现绿色工业.就是通过科技创新让制造企业用更少的资源生产更多的产品,并进一步提高工业生产力和能效。”吴和乐博士说道, “这不仅需要设备层面的方案,还需要企业级、全面的整合方案,包括利用软件和 IT技术,使产品开发和生产流程巾的所有环节得到优化, 以实现全产业链的节能和环保。”全面的整合方案是指将现有的技术和创新全部整合到一个数字化的企业平台中,从而帮助企业得到从公司层面到设备层面的“基于成本设计”及“基于节能和能效设计”的完整能效方案。通过这样的平台能够做到生产还未开始, 产品开发流程和生产流程中的所有环节就达到最优化。产品设计和生产任务配置所消耗的时间、人力和资源会得到●●螋.
大幅缩减,生产流程也会大大改进。举例来说,西门子的产品生命周期管理(PLM) 软件帮助 KUKA机器人仿真出在汽车加工过程当中,机器手运动的最优路径。通过这种优化路径的方式,西门子帮助 KUKA在生产过程中减少了 34% 的能源消耗。因此.在吴和乐博士看来,工业生产不仅需要设备层面的节能方案. 比如高效电机、变频器、智能楼宇技术以及电动汽车等,企业需要更长远的眼光,即关注包含产品设计、生产规划、工程实施以及服务的全产业链的整体节能方案。西门子一直致力于创造绿色明天.坚持不懈地在整个价值链中贯彻可持续发展策略。2012财年,西门子与环保相关业务组合的营收已达 330亿欧元.约占公司总营收的 40% 。作为世界最大的环保科技供应商之一,西门子在 2012财年利用绿色技术帮助客户减少 CO2排放 3.32亿 t, 这相当于德国全年 C0,排放量的 40%。“生态文明贵阳国际论坛”是目前全国唯一以生态文明为主题的国家级国际性论坛。全国政协经济委员会副主任、中国经济联合会会长李毅中以及来自瑞士、汤加、多米尼克、泰国、意大利等国政要,联合国环境规划署及世界环保组织负责人, 国内外著名学者和世界 500强企业家出席了此次论坛。西门子(中国)有限公司 供稿本刊 摘编播放器加载中，请稍候...
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　　1 前言
　　灯光及照明控制技术随着电子技术和计算机技术的发展而不断发展。20世纪60年代，为了提高控制精度和灵活性而出现的直接数字控制技术(DDC)随即被应用于自动照明控制;20世纪80年代末期及90年代，随着计算机网络技术在控制系统中发展应用，集散控制(DCS)很快主导工业控制领域。随后为了实现集散控制系统与控制器、传感器之间的通信，现场总线的工业控制技术很快发展成为主流技术。基于现场总线技术的智能灯光及照明控制系统是以现场总线为纽带把单个分散的灯具或传感测量装置联接起来，使之相互沟通信息，共同完成局部灯光及照明智能控制任务，并进一步结合互联网技术可实现远程或更大范围的智能灯光及照明控制。智能灯光及照明控制适应了灯光及照明控制向分散化、网络化、智能化发展的方向。
　　《数字可寻址照明接口》IEC62386系列国际标准的出台标志着全球智能照明新时代的开始。智能照明控制技术与迅猛发展的LED照明技术相结合将对照明产品及照明工程应用产生巨大的影响。同时，照明节能也从光源节能、灯控制器等部件节能、灯具节能发展到节能效果更明显的照明工程智能管理节能，这对照明行业的发展将产生巨大的推动作用。
　　2 灯光及照明控制分类及控制方式
　　(1)灯光及照明控制主要分为室内外灯光(包括舞台灯光)控制和室内外照明控制两类。
　　(2)灯光及照明控制方式
　　灯光及照明控制方式主要有传统灯光及照明控制方式、自动灯光及照明控制方式、智能灯光及照明控制方式。合理和正确地选用控制方式是实现灯光及照明实用性、舒适性和艺术性的有效手段，是节约能源的有效措施。
　　1)传统灯光及照明控制方式
　　利用供电线路中的手动开关来人工控制灯光和照明灯具的通断;利用供电线路中的手动调节器人工调节并实现灯光和照明灯具的调光控制。传统灯光及照明控制方式相对简单、直观。但由于整个系统的灯具及手动开关、手动调节器比较分散而无法实现方便和有效的管理。
　　2)自动灯光及照明控制方式
　　利用直接数字控制(DDC)技术集中控制灯具的开关和调节。一般是由人工操作使控制中心发出信号，通过直接数字控制器控制供电线路中执行器件的分合，实现灯具通断控制和调节。自动灯光及照明控制方式解决了传统控制方式的相对分散和无法方便而有效管理等问题。但是由于采用&点对点&的连线方式，使系统需要有与灯具数量相当的控制线路，因而大量的布线成本使系统难以考虑高质量的调光控制功能。
　　3)智能灯光及照明控制方式
　　基于现场总线技术的智能照明控制技术可根据不同区域的功能或用途、不同的时间、环境亮度实现对灯光及照明设备集中统一管理与监控的功能，并结合现代照明技术、照明艺术，科学的管理照明设备。
　　智能照明控制系统可以是楼宇自动化系统的一个子系统，也可以不依赖于楼宇设备自动管理系统而独立运行。它不仅可以实现开关控制和调光控制，还可以预设许多照明场景，并根据时间、场所的功能、室内外照度自动调整场景，使得不仅在照明参数指标方面达到实用要求，而且还可使人在舒适并富有艺术气息的照明环境里学习、工作和生活。
　　3 室内外灯光(包括舞台灯光)控制系统和室内外照明控制系统
　　(1)室内外灯光(包括舞台灯光)控制系统
　　室内外灯光(包括舞台灯光)控制特点主要是应用于室内舞厅、室内外文艺晚会、体育盛会开闭幕式等大型活动。例如2008年奥运会、2010年上海世博会、2010年广州亚运会都有大量应用。其中亚运会开闭幕式共使用了2000多台探照灯、2000多台电脑灯等专业灯具及大量的大型LED显示屏。涉及到珠江两岸约7km的区域，打造了全球最大规模的灯光城市行为艺术。
　　舞台类灯光控制系统特点是控制的灯光灯具数量多、每台灯具功能多、变化快。主要控制功能包括开关、调光、调色(机械式电机带动或RGB电子调色)、激光扫描、摇摆等;变化模式有隔行跳变、跑马方式、流水方式、渐亮渐暗、简单符号显示等多组模式;通过网络连接PC端软件将文字、FLASH动画、视频、图像等媒体信息表现出来。因此，可控节点多、功能变化多、控制速度快是它的基本要求。相反很多场合对控制准确度要求并不高，例如探照灯的摇摆角度、调色色度偏差等问题。另一方面，因为整个灯光活动时间只有几个小时，为了达到视觉冲击震撼力和艺术效果而需要灯光时常快速变化。所以，舞台类灯光控制一般对节能不太关注。
　　(2)室内外照明控制系统
　　室内外照明控制系统的特点是要求照明环境舒适，便于人们的学习、工作和生活。因此，它的照明控制特点是控制的照明灯具数量不多、每台灯具功能不多、相当长时间不变化。由此，系统可控节点要求不多(控制灯具多的整栋楼宇智能照明控制一般是通过多个子网互联而解决)、速度要求不高是它的基本特点。同时，对照明实用性、舒适性要求高，对照明控制的准确度(如调光稳定要求高)，对照明节能也要求高。
　　4 智能灯光控制系统和智能照明控制系统
　　智能灯光控制和智能照明控制系统的组成方式，主要有总线型、电力线载波型、无线网络型等。其典型控制总线协议主要有：DMX总线、i-bus总线、X-10总线、C-bus总线、HBS总线以及DALI总线等。
　　(1)DMX总线
　　DMX是digital　multiplex(数字多路复用)的英文缩写。DMX512协议最先是由USITT(美国剧院技术协会)发展而来的。DMX-512/1990协议的全称是《DMX-512/1990　Digital　Data　Transmission　Standard　For　Dimmer　And　Controllers(调光器与控制台用数据传输标准)》。它是一种单向传输的协议，不具备设备管理的功能，即只是控制台发出指令，调光器接收并执行指令。控制台不知各调光器是否接收到并正确执行指令。2000年的修订版DMA512A已能实现双向传输，即调光器可向控制台反馈自己的部分信息。DMX512主要用于并基本上主导了室内外舞台类灯光控制的大部分市场。当然也可以用于室内照明，但由于成本及功能等因素，室内照明应用很少。
　　DMX512是围绕工业标准EIA485属于接口、电压、电流等的&电&端的接口设计的。数据发送基于一种8位异步串行协议，带一个开始位(低电平)和两个停止位(高电平)，没有奇偶校验。因此，一个数据帧有11位元。由于每一位的宽度是4微秒，所以发送一个帧需要44微秒的时间。发送一个连续的数据流，则会产生250kb/s的波特率。全数字DMX512调光系统基本包括：DMX512数字信号传输协议、数字触发器、数字调光台、数字信号解码处理器。
　　1)DMX512数字信号传输协议：以帧为单位，每帧数据由同步头和512个字节组成。按串行方式进行数据发送和接收，数据传输速率为250Kbit/秒(比室内智能照明控制要求快百倍)。DMX512信号的同步头告诉接收设备：后面有512个字节(byte)的串行数据发送过来，请做好接收准备工作。对于调光系统。每一个字节数据表示调光亮度值。用二位十六进制数表示(从OOH-FFH)，其中OOH表示100%，第一个字节表示第一路亮度值。第二个字节表示第二路亮度值，以此类推第512个字节表示第512路亮度值。
　　DMX512信号的另外一个重要特性是信号差分输入工作模式。当干扰信号同时加在正信号线和负信号线上，采用信号差分输入时，输出端能滤除这个类干扰信号，有效地提高系统的抗干扰能力。此外，数据传送距离每段可达1000m.总线尾端应接一个120&O的电阻，否则可能会失配而发生数据紊乱。
　　2)数字触发器：有两种工作方式，一为触发导通方式;一为触发关闭方式。触发关闭方式对电力系统的谐波干扰要比触发导通方式低。这是近年来研究出来的较为先进的触发方式。
　　3)数字调光台：电脑处理系统通过输入接口将推杆信息(如分控杆、集控杆、总控杆等)。按键信息(如记录场、集控、效果等)收集起来进行处理。处理结果通过输出接口转化为DMX512信号分别输出到相应的DMX信号输出口上，同时在显示器上显示出相应内容。
　　4)数字信号解码处理器：将512个串行数据接收并存入MCU的RAM存储缓冲区中。在时序节拍的控制下，数字信号解码器中的MCU根据电网的同步信号及RAM存储缓冲的调节亮度数据，输出触发脉冲控制晶闸管进行调光输出。
　　以上是全数字DMX512调光系统基本配置。DMX512系统还可采用分布式、模块化的计算机网络技术控制系统，通讯接口采用计算机通讯中通用的EIA-485标准，采用光纤(网线)传输控制信号。向下通讯采用标准DMX512信号，可控制512个DMX通道;向上通讯基于TCP/IP方式，实现多个DMX512子系统的半网络化或全网络化大范围控制。并进一步实现更有效和更完善的灯光设备管理。
　　(2)i-bus总线
　　i-bus总线是基于EIB(欧洲安装总线)标准的两线网络。EIB是European　Installation　Bus的缩写。EIB是1990年起源于欧洲的一个现场总线协议标准，主要用于民用建筑中各类电气设备的智能化控制。EIB是一个开放的、综合性系统，覆盖楼宇家庭自动化的。它不依赖于特定的设备制造商，只遵循统一的标准。作为EIB的管理机构，EIBA(European　Installation　Bus　Association)协会己拥有包括ABB、SIEMENS等著名电气集团公司近300家会员厂商，研发生产的各类功能模块达5000多种，占据欧洲楼宇、自动化设备80%的市场。目前，EIB标准以其同类产品中绝对优势的市场占有率而成为事实上的欧洲标准。鉴于EIB在欧洲的楼宇自动化和家庭自控市场占有主导地位，及其在北美的良好表现，该协议已被美国消费电子制造商协会(CEMA)吸收作为家庭自控的标准EIA-766.
　　EIB系统是专用于建筑电气设备控制的现场总线技术，所以很多EIB系统也应用于智能照明控制系统。与前两代的集中式控制和集散式控制技术相比，EIB系统是一个安全分散的全分布式系统，在这个系统中没有主/从的设置，所有的现场设备包括面板按钮、开关驱动器、调光驱动器、定时器等都是系统中的一个节点。当根据需求设计和选择的应用程序被下载入全部元件模块中去之后，各个元件就可以完全独立地进行工作。当有集中管理的需求时，作为中央管理单元的计算机也是作为总线系统中的一个节点参与管理工作。2000年8月，厦门国际会展中心是EIB在中国的第一次成功应用。北京首都国际机场T3航站楼智能照明控制采用了ABB公司的i-busEIB系统，共有包括普通照明和应急照明回路总共56000个，其中调光回路550个，风机盘管620套，屋顶融雪装置430个等，是目前世界上最大的EIB/KNX智能照明系统案例之一。
　　EIB通讯协议支持通讯介质分段组合的网络，包括双绞线、输电线、无线传输。最大传输距离可分别长达1000m、600m、300m。网络采用了域(Domain)、区(Area)、线(Line)的分层的结构。每一条Line上最多可以连接255个设备;一个Area内最多可容纳15条L而一个Domain则可容纳15个Area.连接通过特殊的线耦合器(Line　Coupler)和区耦合器(Area　Coupler)实现。相应的设备的地址也分为区地址(4位)、线地址(4位)和设备地址(8位)。控制信号与系统在设备间通过数据帧传输。基本数据格式由EIB协议规定，一个数据帧可携带多达14字节的数据，包括控制码、地址码、操作码、校正码四部分内容。
　　由上可知，由于没有采用主/从结构的设置，在现场的每个节点设备包括面板按钮、开关驱动器、调光驱动器、定时器等都是平等地位。也就是说，每个节点设备都可作为从属设置;或者只要内置适合的软件，在一定程度上每个节点设备都有可能作为主设置去控制其它从属节点设备。因此，每个节点设备都会相对很复杂，成本很高。这适用于如飞机场这类可投资上千万元的高档场合灯光及照明控制系统应用。而对于一般家庭和办公照明智能控制就非常昂贵了。另一方面，面板按钮、开关驱动器、调光驱动器、定时器等节点智能设备，只能对连接在上面的灯具产品的输入端进行控制和调节。因此，除了对白炽灯和低压石英灯灯具进行相位斩波调光比较适合外，对于其它气体放电灯灯具的调光控制不适合甚至无法应用。因此，EIB总线协议比较难实现高质量的智能照明控制比较困难。
　　(3)X-10电力线载波总线
　　X-10总线是利用电力线载波技术来实现照明电灯等家用电器控制的规范。它不需要另外布置控制线，易用价廉是它的最大特点，适合于家庭特别是旧房照明改造应用。美国X-10公司生产和销售的X-10产品在北美取得了巨大的商业成功。目前，数百万至上千万美国家庭在使用X-10产品。
　　X-10信号是根据电力线信号正负过零点处120kHz脉冲信号出现与否来进行传输。信号帧头标识符为1110，该标识符仅以真值形式传送，其余每个信号分别以真值和补码两种形式在交流电的零相位时开始传送。为了与三相交流电的过零点相一致，这些数据帧必须连续传送三次。X-10系统由发送控制器和多个接收控制器组成，各控制器可设定不同编码以示区别。使用时，发送控制器和接收控制器可插入室内不同的电源插座(注意不是置入最终端家用电器产品)，家用电器设备插接在这些接收控制器上。用户可在与控制器相连的键盘输入控制命令和接收控制器编码，实现家用电器及照明设备的远程控制。控制命令由120kHz脉冲串组成，在1ms时间内，有脉冲表示为&1&，无脉冲则表示为&0&，电源频率过零点同步。
　　每个X-10数据包包含有标识符、房间编码和单元/功能编码，共22bit.目前已开发出电力线路通信的嵌入式芯片、双向和三向通信组件、具有电脑接口的组件及相应软件等。
　　另一方面，X-10的面板按钮、开关驱动器、调光驱动器、定时器等节点智能设备，只能对连接其上的灯具产品的输入端进行控制调节，因此除对白炽灯和低压石英灯灯具的相位斩波调光还比较适合外，对于其它气体放电灯灯具的调光控制难以应用、甚至无法应用。
　　此外，X-10的反映速度慢(传送一个指令需零点几秒)、抗干扰性能差(信号加载在电力线中传送)的缺点。而我国电网质量不好、干扰大的问题等比较严重，这给X-10在我国的推广应用带来实质性的困难。因此，X-10产品在我国的应用例子并不多。
[NT:PAGE]　　(4)C-Bus总线
　　C-Bus照明管理系统是可编程的照明管理系统。系统中各元件均内置微处理器(MCU)，并通过一对非屏蔽双绞线(UTP5)作为总线制架构，使系统的各单元可互相联系工作，对室内外照明及其它设施进行控制。即采用两线制双绞线，一对线上既提供总线设备工作电源(15～36VDC)，又进行总线设备之间直接通讯，以数据讯号方式来传送、辨识及记忆信息，不须通过中央控制器。C-Bus的传输协议为CSMA/CD，通信速率为916kb/s.可设置成为线形、星形或树形拓扑结构，但不支持环网结构。子网为基本单位，每个子网最多容纳100个单元或者255个控制回路，最大传输距离为1000m.C-Bus智能照明控制系统也是适合于投资大的大型高档场合，但它与EIB总线、X-10协议一样没有深入考虑到具体灯具产品内部的层面。因而C-Bus也不适合于高质量的家庭和办公智能照明控制。C-Bus智能照明控制系统典型的应用是在悉尼奥运会主体育场。
　　(5)HBS总线
　　HBS的全称是家庭总线系统(Home　Bus　System)，它是由日本一些知名企业，包括日立(Hitachi)、松下(Mutsushita)、三菱(Mitsubishi)、东芝(Toshiba)等联合提出的，并得到了日本政府和商会的支持。HBS协议规定了如何通过双绞线或同轴电缆实现家庭电器、电话、音频、视频装置的互连，着眼于家用电器的综合自动化。同时，HBS协议也考虑了如何在家庭内获得远程服务，如在家购物、远程医疗和远程教学等。协议主要用于电器开关量以及简单模拟量的控制，采用专用总线，具有抗干扰强、响应速度快、开发成本及风险较低的特点。该协议以家庭为主来考虑，但与上述协议系统一样，没有深入考虑到具体灯具产品内部的层面，对高质量的智能照明控制来说目前也比较遥远。
　　(6)DALI数字化可寻址调光接口
　　DALI是数字可寻址照明接口(Digital　Addressable　Lighting　Interface)的缩写。DALI数字化可寻址调光接口最初是专为荧光灯电子镇流器设计的。即专门为普通照明灯具产品的部件而设计的，因而可置入到普通照明灯具中去。DALI数字可寻址照明接口得到了国际主要芯片、灯具、镇流器制造商OSRAM、PHILIPS、TRIDONIC等的支持而发展起来的。并于1994年列入IEC60929《电子镇流器性能要求》标准。1999年Philips公司对DALI协议做了进一步的完善工作，并在德国汉诺威国际灯展上推出了基于DALI的系列产品。DALI作为IEC　60929　标准的一部分为照明部件提供通信规则。目前在欧洲DALI作为一个标准已经被各镇流器大厂商所采用。DALI控制总线可以和智能楼宇控制系统的EIB以及场馆、工厂现场等标准总线实现无缝连接，是技术成熟，为业界广泛采用的照明控制技术。
　　DALI控制总线采用主-从结构。因此，作为从属结构并置入普通照明灯具产品内部的部件可以造价低廉。主控制设备发出调节灯具的控制命令，总线传输控制命令，作为从属装置的独立式控制装置或置入灯具中的控制装置接收并执行命令。同时当主控制设备发出查询命令时，从属装置通过总线给主控制设备发出本身的状况信息。主控制设备根据从属装置的状况信息发出再操作命令。
　　DALI控制总线的一个接口最多能接64个可寻址的控制装置/设备，并最多能接16个可寻址组。通过网络技术可把多个接口互联后可控制很多接口和灯具。其通讯协议采用异步串行协议，信息速率为1200bit/s.前向帧为主控制设备向控制装置或灯具发出控制命令，由一个包括一个起动位、一个8位地址的字节、一个8位数据的字节和两个停止位组成的19位数据。后向帧是从属装置向主控制装置发出的状态信息，由一个包括一个起动位、一个8位数据的字节和两个停止位组成的11位数据。
　　DALI控制协议从两个方面来保证数据传输的正确性和指令执行的有效性。第一，使用了Manchester编码格式。在一个bit的传输时间中点，从高电平向低电平的负跳变表示数据&0&，而从低电平向高电平的正跳变表示数据&1&;Manchester编码实现了在物理层差错检验功能，节省了信道空间，加快了系统速度。第二，具有后向帧的反馈机制。主控制设备可以知道从属装置是否成功执行指令，系统中有多少灯工作，灯是否有故障等。而X-10协议不具备应答，只是采用重传机制。EIB和C-BUS协议采用链路层CRC校验机制，会多占用数据位，降低效率。
　　5 IEC62386数字可寻址照明接口系列标准
　　目前，IEC62386数字可寻址照明接口系列标准已发布了10个标准，涉及到《系统》、《控制装置》、《荧光灯控制装置》、《固定应急照明控制装置》、《放电灯控制装置》、《低压卤钨灯控制装置》、《白炽灯用电源电压控制器》、《数字信号转变成直流电压控制装置》、《LED模块控制装置》、《开关功能控制装置》。不久将要发布3个标准，涉及到《控制设备》、《颜色控制装置》、《程序控制装置》。
　　(1)《数字可寻址照明接口第101部分：一般要求系统》IEC：2009
　　该标准规定了用于交流或直流电源上的电子照明设备所产生的数字信号的控制协议。其目的是由照明设备所产生的数字信号去控制标准化的控制接口，以其在同一管理架构体系下实现电子控制装置与照明控制设备多厂商之间的协调。标准主要规定了下述接口系统的要求。
　　1)标准规定系统采用主-从结构：电子控制装置只工作于从属模式，只能在要求时才传送信息。
　　2)标准给出了一些特性规范：一个接口最多能接64个可寻址的控制装置/设备，并最多能接16个可寻址组;采用异步起-止传输协议，信息速率1200bit/s等。
　　3)标准规定了电气要求：电压电流为接口端值;控制输出端标记;控制接口特性;控制输入端的绝缘系统;额定电压信号限值及逻辑关系;额定电流信号限值;信号上升和下降时间限值;
　　4)标准规定了接口电源要求包括：接口电源可独立，也可集成到控制装置/设备中;电源端标记;电源端的绝缘系统;额定电压范围;额定电流限值;时序要求等;
　　5)标准规定了传输协议的结构、时序、操作方法、变量声明、指令定义均引用系列标准IEC中的相应条款。
　　(2)《数字可寻址照明接口第102部分：一般要求　控制装置》IEC：2009
　　该标准规定了用于交流或直流供电的电子照明设备所产生的数字信号的控制协议和测试方法。其目的是由照明设备所产生的数字信号去控制标准化的控制接口，以其在同一管理架构体系下实现电子控制装置与照明控制设备多厂商之间的合作。
　　1)标准主要规定了接口系统的要求与第101部分相同。
　　2)标准详细规定了传输协议的结构。
　　3)标准详细规定了信息位、数据帧、帧时序的定时。
　　4)标准详细规定了运行方式包括：对数调光曲线、电弧功率等级及精确度、电源接通、接口故障、最小最大亮度等级、响应时间和速率、出错状态下对指令的反应、灯预热和启动时的运行状态、存储器存取和映射。
　　5)标准详细规定了各种变量声明包括变量默认值、重置值、有效范围。
　　6)标准详细规定了指令定义包括：电弧功率控制指令、配置指令、查询指令、专用指令。
　　7)标准中大篇幅地描述了对IEC 系列各控制装置的测试程序。
　　(3)《数字可寻址照明接口第103部分：一般要求控制设备》IEC：20XX该标准是关于系统中主控设备的标准，目前还没发布。将来不久随着它的出台，也将带出一系列有关主控设备部件的系列标准。
　　(4)《数字可寻址照明接口第201部分：控制装置的特殊要求荧光灯(设备类型0)》IEC：2009所有条款引用了IEC和IEC相应内容。其中第10章《变量声明》、第11章　《指令的定义》、第12章《试验程序》补充了一些内容。另外，标准中没有明确提及的、但需注意的几点是：
　　1)根据荧光灯的特点，可调光电子镇流器设计时需要考虑：荧光灯是依靠放电电流来维持灯丝电子粉发射电子所需的正常工作温度的，任何较大的偏离都将严重损坏灯管寿命。因此，可调光电子镇流器应设计成不能较大范围深度调节灯电流(即调光)，或者深度调光时要设计成能给灯丝阴极提供辅助加热。
　　2)从节能角度来说，有阴极辅助加热的系统使灯管功率下降至2W以下的调光是得不偿失的。
　　3)荧光灯电子镇流器调光设计一般在输出级层面采用PWM(脉冲宽度调制)方法，使灯电流工作频率与扼流电感、电容组合的谐振频率产生偏离来实现调光的。由于灯电流工作频率发生了较大范围的变化，灯具系统的EMC就更难以在全调光范围满足标准要求。因此，与调光联动的EMC及功率因数校正IC模块的研发很重要。
　　(5)《数字可寻址照明接口第202部分：控制装置的特殊要求固定应急照明(设备类型1)》IEC：2009所有条款引用了IEC和IEC相应内容。第3章《术语和定义》、第9章《运行方式》、第10章《变量声明》、第11章《指令的定义》、第12章《试验程序》补充了较多内容。另外，标准中第9章《运行方式》对各种亮度等级作出了很好的定义。
　　(6)《数字可寻址照明接口第203部分：控制装置的特殊要求放电灯(荧光灯除外)(设备类型2)》IEC：2009所有条款引用了IEC和IEC相应内容。第3章《术语和定义》、第9章《运行方式》、第10章《变量声明》补充了少量内容;第11章《指令的定义》、第12章《试验程序》补充了较多内容。另外，标准中没有提及的但需注意的几点内容是：
　　1)根据HID放电灯的特点，可调光电子镇流器设计时需要考虑：HID放电灯是依靠放电电流来维持灯丝电子粉发射电子所需正常工作温度的，而且它不能像荧光灯那样可提供辅助加热回路。因此，任何较大的灯电流偏离都将严重损坏灯管甚至电子镇流器本身的寿命。所以，可调光电子镇流器应设计或由协议程序规定不能较大范围的深度调光。
　　2)金卤灯电子镇流器的调光设计比不调光的还更应注意考虑避免声频共振造成灯光闪烁。
　　3)HID灯电子镇流器调光设计一般在输出级层面采用PWM(脉冲宽度调制)方法，使灯电流工作频率与扼流电感、电容组合的谐振频率产生偏离来实现调光。由于灯电流工作频率发生了较大范围的变化，灯具系统的EMC就更难以在调光全范围满足标准要求。因此，与调光联动的EMC及功率因数校正IC模块的研发很重要。
　　(7)《数字可寻址照明接口第204部分：控制装置的特殊要求低压卤钨灯(设备类型3)》IEC：2009所有条款引用了IEC和IEC相应内容。第3章《术语和定义》、第9章《运行方式》、第10章《变量声明》、第11章《指令的定义》、第12章《试验程序》补充了较多内容。另外，标准中没有提及的但需注意几点是：
　　1)低压卤钨灯调光的电子变压器设计多采用相位斩波法，应注意考虑避免共振造成灯光闪烁。
　　2)斩波法调光会产生大量的谐波，灯具系统的EMC就更难以在调光全范围满足标准要求。因此，加强EMC设计很重要。
　　(8)《数字可寻址照明接口第205部分：控制装置的特殊要求白炽灯用电源电压控制器(设备类型4)》IEC：2009所有条款引用了IEC和IEC相应内容。第3章《术语和定义》、第9章《运行方式》、第10章《变量声明》、第11章《指令的定义》、第12章《试验程序》补充了较多内容。另外，标准中没有提及的但需注意的是：
　　1)普通照明应用的白炽灯调光的电子控制器设计多采用相位斩波法，斩波法调光会产生大量的谐波，灯具系统的EMC就更难以在调光全范围满足标准要求。因此，加强EMC设计很重要。
　　2)目前全球禁止使用白炽灯的呼声越来越高，白炽灯属于不久将淘汰的产品，不适宜鼓励应用。
　　(9)《数字可寻址照明接口第206部分：控制装置的特殊要求数字信号转变成直流电压(设备类型5)》IEC：2009该标准是特殊要求，但也可以说是适用于那些内部采用模拟信号调光输入端口和其它模拟信号控制通断的输入端口的各种控制装置的通用标准。
　　(10)《数字可寻址照明接口第207部分：控制装置的特殊要求LED模块(设备类型6)》IEC：2009所有条款引用了IEC和IEC相应内容。第3章《术语和定义》、第9章《运行方式》、第10章《变量声明》、第11章《指令的定义》、第12章《试验程序》补充了较多内容。另外，LED作为电子器件其特点非常适合于调光工作。因此，数字可寻址照明接口与LED的结合将对LED的发展及照明产业的更新换代起到有力的促进作用。
　　(11)《数字可寻址照明接口第208部分：控制装置的特殊要求开关功能(设备类型7)》IEC：2009该标准是关于系统中各种开/关、通/断控制装置的特殊要求，例如某些灯具的机械位置调节控制等。所有条款引用了IEC和IEC相应内容。第3章《术语和定义》、第9章《运行方式》、第10章《变量声明》、第11章《指令的定义》、第12章《试验程序》补充了较多内容。
　　(12)《数字可寻址照明接口第209部分：控制装置的特殊要求颜色控制(设备类型8)》IEC：2009该标准是关于系统中需要进行颜色控制的各种控制装置的特殊要求，目前还没出台。
　　(13)《数字可寻址照明接口第210部分：控制装置的特殊要求程序装置(设备类型9)》IEC：2009该标准是系统中各种控制装置关于程序的特殊要求，目前还没出台。
　　6 结束语
　　从以上各种总线协议系统可见，除了DMX512和DALI具体深入到灯具产品内部层面外，其它总线都是只到墙壁的连接器和插座等，没有深入考虑到具体灯具产品的层面。换句话说没有按各种灯光和照明终端产品&灯具的特点进行统一的标准化。也就不可能真正根据各种灯具和光源的特点开拓其功能。所以，一方面它们只能进行一般的通断控制和对少数类型灯具进行简单的相位斩波调光控制。因此，在普通公寓楼办公照明和普通家庭照明的智能化应用中有很大的局限性。反过来，又限制了它们进入广大的普通照明市场。另一方面，由于没有深入到具体灯具产品种类的层面，没有按各种照明终端产品&灯具的特点进行统一的标准化。当对很多气体放电灯灯具进行简单的输入电源调节以达到调光目的时，很容易出现灯光闪烁，损坏镇流器、控制器或灯管等，严重的甚至容易出安全问题。
　　虽然DMX512置入到了灯具产品内，但该系统主要为大型舞台类灯光灯具而设计，很多功能主要考虑的是一些电机实现机械调节控制，而没有更多的从程序指令上考虑电子控制。这同样也不太适合普通楼办公照明和普通家庭照明的智能化应用。尽管DALI数字化可寻址调光接口已置入到了灯的控制装置或灯具产品中，但一些灯具用DALI数字化可寻址调光接口也没有更深入地考虑光源产品特点的层面，还有待改进或者标准把这些更深入的问题留给了照明企业设计时再考虑。但无论如何，作为普通楼办公照明和普通家庭照明的智能化、具体置入到灯控制装置或灯具层面的国际统一标准化的标准：DALI数字化可寻址调光接口标准是目前、最具发展前景的高质量的智能照明控制系统。DALI数字化可寻址调光接口技术与LED照明技术的迅猛发展相结合将对照明产品及照明工程应用的更新换代产生巨大的推动作用。
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