智能建筑控制系统：FA21ABB

1.概述

随着社会经济与科学技术的快速发展，数字化、网络化、智能化的智能建筑控制系统逐渐得到广泛的应用。除了对建筑的传统要求外，对建筑的安全性、舒适性、节能性、自动化与信息化等方面均提出更高的要求，其目的是创造舒适宜人，能充分提高工作效率而又具有极大灵活性的办公与生活环境。目前，为适应这种建筑发展趋势，新建建筑有必要安装此类先进的控制系统，以满足各类使用与管理需要，最终使楼宇的建设者、发展商和用户获得更大的经济效益。

2.系统简介

ABB智能建筑控制系统简称i-bus系统，采用KNX总线标准。该标准起源于欧洲，是汇集了欧洲安装总线（EIB）、欧洲住宅系统（EHS）和Batibus超过20年的成功经验所得的结果。KNX总线标准普遍应用于楼宇与住宅的末端电气设备的智能控制与管理，并已被批准：

欧洲标准（CENELEC EN 50090和CEN EN 13321-1）

国际标准（ISO/IEC 14543-3）

中国标准（GB/T 20965—2013）

美国标准（ANSI/ASHRAE 135）

KNX是唯一的全球性楼宇和住宅控制标准。

典型的总线控制系统如图1所示。

图1 总线控制系统

3.系统组成

i-bus系统总线元件主要分为三大类：传感器、驱动器、系统元件。

1）传感器根据现场手动操作，探测光线、温度等的变化，向驱动器发出相应的控制信号。

2）驱动器负责接收和处理传感器传送的信号，并执行相应的操作，如开/关、调节灯的亮度、升降窗帘、启停风机盘管或地加热、调节温度等。

3）系统元件为系统运行提供必要的基础条件，如电源供应器、各类接口。

4.系统功能

i-bus系统控制对象如图2所示。

（1）灯光控制

对建筑物外部或内部的照明可以进行分别控制或成组控制，既可以通过i-bus系统按钮进行人工操作，也可以根据时间要求、自然采光条件或自动检测到的现场人员活动等情况，进行自动控制、中央集控或无线远程控制。

用户可以根据需要对室内的灯光制定多种整体控制方案，这些方案可以存储起来，需要时调用某个方案，控制室内各个照明装置的开关和亮度。

灯光控制一般需要考虑以下因素：

图2 i-bus系统主要控制对象

1）节能舒适：如在满足使用者要求的情况下，根据人员活动状况、工作规律、自然光状况来调节照明装置。

2）安全：如发生入侵时打开建筑物内部和外部的照明。

3）紧急照明：如在紧急情况下打开建筑物内部和外部的紧急照明，关闭正常照明。

4）与其他系统的关联控制：如百叶窗和窗帘关闭时，打开室内照明。

（2）百叶窗和窗帘的控制

安装百叶窗可以增加防入侵和冬季防风的功能。电动遮阳篷、百叶窗和窗帘可以分别或同时开关。不同位置的装置既可以集中控制也可以分别控制，既可以通过i-bus按钮进行人工操作，也可以通过无线遥控、中央集控或根据时间和自然光状况自动控制。刮大风时，i_- bus气象传感器会自动升起遮阳篷和百叶窗，防止损坏。

当装有室外卷帘窗或防护窗时，如果室内窗户打开，窗开关会防止室外卷帘窗或防护窗不合时宜的关闭，防止人或物被夹住。

还需要考虑以下因素：

1）安全：如发生报警情况时，升起百叶窗。

2）暖通空调：如通过控制遮阳调节室内温度。

（3）独立房间温度控制（例如风机盘管、地加热、暖气片）

合适的室内温度是舒适性的重要条件，不同的场所对温度有不同的要求，比如在厨房和卧室18～20°C比较适宜，在客厅22°C合适，而在洗澡间就需要高于22°C才合适。

在控制温度系统时，需要考虑如何在能耗最少的情况下保证需要的舒适度和方便性，达到环保、节能和用户满意的目的。

独立房间温度控制系统应该有根据新风温度进行温度调节的温度调节装置，这样才能保证每个房间独立的“按需”温度控制，使用者把各个房间的温度调节装置分别设定到所需要的温度，然后控制系统保持各个室内温度恒定，这样就能保证所有房间分别达到要求。

准确的温度控制能在满足舒适性要求的同时实现节能。每个房间的温度控制包括两个基本部分：房间温度调节装置、带调节阀的散热器（或风机盘管）。在房间温度控制系统中还可以增加其他的功能，如增加窗开关的控制。当冬季窗户打开的时候，室内温度自动设定在防冻状态，即保持在7°C左右。这样既节能，又不会冻坏室内水管。

（4）负荷管理

负荷管理的目的是为了在工业、商业和日常生活中经济地利用能源，节约能源。负荷管理不仅能够降低成本、保护环境，而且能够防止系统过载、保护设备。

在i-bus系统中，所有控制部件都通过一种公共的通信介质（总线）连接在一起，与传统的控制模式相比有突出的优势。

所有与负荷管理有关的信息，都通过总线进行交换。除了大型设备需要通过继电器进行连接外，各种控制器、脉冲控制接收器、时间开关等都通过总线连接在一起，这样既降低连线的成本，又节约时间。

采用i-bus系统后，如果控制要求发生变化，只需对系统重新组态，不需要重新接线。系统运行的历史数据是优化负荷系统的重要依据。i-bus系统可以记录这些数据，并根据需要随时调用，进行分析和处理。

i-bus系统还可以为操作者提供可视化的界面，监视和记录系统的运行过程。

（5）系统信号监视、报告、操作、通信

在功能型建筑或住宅中，往往需要对设备工作的信息进行记录、显示和报告，这些信息包括：照明设备的开关状态；灯泡的工作时间；房间的门、窗以及大门的开关状态；报警系统的工作状态；各处的遮阳篷、百叶窗和窗帘的位置；各个房间的温度；水、电、油、气的计量值及消耗量；系统设备的故障信息；其他必要的运行数据。

i-bus系统中的这些信息，可以用不同的方式显示。一般采用专用接口，通过PC、显示屏等设备显示。通过IP接口，无论用户在建筑物内还是在其他地方，都可以使用智能终端、计算机对i-bus系统进行远程监控。

（6）音视频系统

现代化的住宅中往往有多个房间需要安装音视频系统设备。这些信号一般通过专用数据线路从音像中心传送给各个房间的影音设备。现在除了传统的HiFi音响和DVD播放器作为信号源外，越来越多地开始采用计算机作为多媒体服务器，多媒体服务器可以通过天线或互联网下载、存储和播放音乐、图像节目。

i-bus系统可以接入按钮或红外线遥控器，作为各个房间的音像控制装置。一般采用红外信号发生器和网关把i-bus指令转换为音视频系统的控制信号。

（7）空气质量检测

现在人们越来越重视功能性建筑和住宅中的卫生条件，这已成为衡量一个建筑物水平的重要判据。在卫生条件中，空气条件（包括温度和湿度）是最主要的，当然还包括合适的照明条件（光污染）。i-bus系统可以确保在不同的时间均保持最佳的环境条件。

5.关键设备描述

（1）开关驱动器（见图3）（Switch Actuators）SA/Sx.x.x.1

1）导轨式安装，2～12个模数宽度，可与微型断路器并列安装于导轨。

2）根据具体型号，可对2～12个回路，每回路6～20A的负载设备进行开闭控制，同时具有：手动拨钮、逻辑、场景、延时、楼梯、预设、闪烁、状态反馈等功能，适合对高冲击电流负载、容性负载、电热、泵、阀进行控制。

3）支持KNX通信，也可作为节点信号输出设备。

（2）通用调光器（见图4）（Universal dimming actuators）6197/xx-101-500

图3 开关驱动器

图4 通用调光器

1）导轨式安装，8～12个模数宽度，可与微型断路器并列安装于导轨。

2）根据具体型号，可对4～6个回路的白炽灯、卤素灯、传统变压器或电子变压器的低压卤素灯进行开关或调光控制，每个回路额定功率10～600VA。

3）可通过桥接功能增加通道的最大负荷，端口间可以进行任意组合，自动识别输出端的负载类型，带手动操作模式，具有状态反馈功能。

4）需AC240V供电，支持KNX通信。

（3）荧光灯调光驱动器（见图5）（Light Controller）LR/S x.16.1

1）导轨式安装，4～8个模数宽度，可与微型断路器并列安装于导轨。

2）根据具体型号，可对2、4路荧光灯进行开关和调光，要求荧光灯配置可调光电子整流器，DC1～10V信号，控制信号线长度不超过100m。结合光亮度感应器可实现恒照度控制。具有状态反馈功能。(www.xing528.com)

图5 荧光灯调光驱动器

3）支持KNX通信。

（4）窗帘驱动器（见图6）（Shutter Actuator）JRA/S x.x.x.1

1）导轨式安装，4～8个模数宽度，可与微型断路器并列安装于导轨。

2）根据具体型号，可对2、4、8路电动窗帘或电动百叶进行控制。具有定位、预设、状态反馈、上下限设置、狂风暴雨霜冻自保护、清洁模式。室内照度控制、配合HVAC室内温度控制等功能。每个通道的正反转端口内置机械互锁。

3）每组电机的动作时间由自动行程检测确定，当点击老化或温度变化时自动检测并调节百叶窗位置，从而精确定位。

4）可与百叶窗控制单元（JSB/S 1.1）、楼宇气象站（WS/S 2.1）配合使用。

5）支持KNX通信。

（5）风机盘管驱动器（见图7）（Fan Coil Actuator）FCL/S x.6.1.1

1）导轨式安装，4～8个模数宽度，可与微型断路器并列安装于导轨。

2）可控制1个或2个三速单相风机，及6A的开闭负载。

3）结合温度控制器，可以手动或自动控制风机盘管的开关、风速的调节，可自动清洗阀门。

4）支持KNX通信。

图6 窗帘驱动器

图7 风机盘管驱动器

（6）能源管理驱动器（见图8）（Energy Actuator）SE/S 3.16.1

1）导轨式安装，4个模数宽度，可与微型断路器并列安装于导轨。

2）可被用作开关驱动器，3路16A输出，具有开关驱动器（SA/S）的所有功能。

3）其他功能：具有每回路负载的实时能耗监测、能耗累计、3路负载总能耗累计；每回路有功功率、电流、电压、无功功率、功率因数、振幅因数、频率的监测，监测数据超出预设的极限值则向总线发出警报，或对相应负载进行开关操作；③可以限定输出端最大动力负载极限值，超出限制值的输出端将被自动关闭。

4）支持KNX通信。

（7）智能面板（见图9）（Sensors）Solo\Triton\Prion系列

图8 能源管理驱动器

图9 智能面板

1）表面安装，VDE80或GB 86底盒；

2）传感器的一种，可进行调光、开关、电动窗帘、AV设备、温度设备等控制；

3）可进行场景化控制；

4）可使用红外遥控器对其进行控制；

5）按键带LED状态显示；

6）可进行远程控制权限设定；

7）支持KNX通信。

（8）触摸屏（Sensors）SMARTtouch/COMFORTtouch

1）表面安装，专用底盒安装；

2）传感器的一种，可进行调光、开关、电动窗帘、AV设备、温度设备等控制；

3）可进行场景化控制、定时、闹铃；

4）可使用红外遥控器对其进行控制；

5）彩色图形化可视化控制、集中控制；

6）电邮收发、多媒体播放、RSS、手写留言、语音留言、IP视频监控、远景监视（COMFORTtouch）；

7）内置无线网卡（COMFORTtouch加配适配器）；

8）可以作为可视对讲室内分机使用（COMFORTtouch加配适配器）；

9）支持KNX通信；

10）支持无线有线网络通信（COMFORTtouch）。

6.适用范围

办公楼、公寓、别墅、酒店、地铁车站、机场、医院、展览场馆、商场、体育场馆等功能性建筑或住宅。

（1）住宅

①项目名称：绿地伊甸雅苑；②地点：上海；③面积：640m²；④控制内容：照明开关和调光、地暖/VRV空调、室内空气探测/新风系统控制、室内呼叫及背景音乐、IP摄像监控/AV家庭影院、IPAD控制/场景控制、移动探测控制、SMARTtouch触摸屏控制。

（2）酒店

1）项目名称：深圳京基100瑞吉酒店。

2）完成日期：2011年。

3）套数：300套。

4）控制区域：客房、公共区域。

5）项目简介：

①深圳京基100大厦，楼高441.8m，共100层，是目前全球第八高楼，集超5A甲级写字楼、购物中心，铂金五星级瑞吉酒店于一身。

②瑞吉酒店（St.Regis）是喜达屋酒店及度假村管理集团旗下最顶级的品牌，位于京基100大厦75～100层，共设约300间客房。大堂位于90层。

6）项目控制对象：照明开关和调光、电源插座、电动窗帘及遮阳、中央空调、电视、DVD、背景音乐及多媒体电话的联动、室外气象状态的实时更新。

7）项目控制方式：SMARTtouch触摸屏控制、智能面板控制、IPAD无线控制/场景控制、移动探测控制、定时控制、亮度感应控制。

（3）机场

1）项目名称：昆明长水机场。

2）完成日期：2011年6月。

3）项目简介：长水国际机场，是全球百强机场之一，第四大国家门户枢纽机场，航站楼单体建筑面积内地第一，世界第五。地点：云南省昆明市；总建筑面积：548300m²；年旅客吞吐量：3800万人次；高峰小时旅客吞吐量：12930人（国内10885人，国际2046人）；固定登机桥64座，68个近机位。

4）项目特点：

①对多达40多种灯具进行控制：高大空间照明、屋顶顶棚照明、公共区域公共通道照明、卫生间照明、走道及楼梯间照明、大面积机房照明、标识灯箱照明、广告灯箱照明、登机桥照明……；

②采用了多种控制方式：人体感应器、光亮感应器、现场智能面板、定时器、航班信息联动、中控系统集中手动控制。

7.典型应用案例（见图10）

图10 应用案例

（作者：ABB（中国）有限公司 李红华）