今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道1 引言
時(shí)至今日，樓宇對講已是現代住宅建筑中不可或缺的角色，幾乎每棟住宅都會(huì )安裝。經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，對講產(chǎn)品從過(guò)去簡(jiǎn)單的通話(huà)、開(kāi)鎖等安防功能發(fā)展到后來(lái)有了簡(jiǎn)單的信息發(fā)布、防盜報警等功能，從黑白可視對講發(fā)展到彩色可視對講，從模擬技術(shù)到今天基于TCP/IP傳輸的全數字技術(shù)，進(jìn)步非常迅速。
樓宇對講滿(mǎn)足基本的安全需求，而智能家居則是“錦上添花”的高端家庭自動(dòng)化需求，二者并無(wú)直接關(guān)聯(lián)。而當樓宇對講系統逐漸集成了報警、門(mén)禁、信息管理等功能，并與管理平臺發(fā)生聯(lián)系之后，樓宇對講系統就開(kāi)始與智能家居融合起來(lái)。傳統的對講行業(yè)與智能家居行業(yè)的市場(chǎng)區隔顯現出日漸模糊的趨勢，雙方在產(chǎn)品和市場(chǎng)方面開(kāi)始出現交叉和互相滲透。
隨著(zhù)房?jì)r(jià)的提升及住宅精裝修的普及，智能家居在國內各大城市高端樓盤(pán)開(kāi)始布局。當一個(gè)家庭同時(shí)需要樓宇對講與智能家居兩套獨立的系統時(shí)，尷尬出現了：兩個(gè)不同廠(chǎng)家，設計風(fēng)格迥異的終端控制屏擺在了我們的面前，影響了裝修效果，增加了裝修成本，智能化變成了復雜化，樓宇對講與智能家居的完美融合成為一種向往。
作為全球電力與自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導者，ABB同樣引領(lǐng)著(zhù)智能家居行業(yè)的發(fā)展方向，致力于打造更為完善的智能家居整體解
2 ABB i-bus 智能家居
傳統的一開(kāi)一關(guān)的控制方式，制約了現代人快節奏的生活方式。曾幾何時(shí)，智能家居只存在于科幻電影，只存在于人類(lèi)對于未來(lái)生活的美好幻想之中，只是比爾·蓋茨這類(lèi)頂級富豪的專(zhuān)屬。而今隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、電子消費、通訊產(chǎn)品正在走向家庭生活，現代家庭也越來(lái)越注重生活理念、品質(zhì)；數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化的電子產(chǎn)品逐漸成為家庭生活休閑的新潮流。多年來(lái)ABB一直致力于為人們提供一個(gè)舒適、環(huán)保、智能的家居環(huán)境和居家空間，有機地融合人文、藝術(shù)、科技與時(shí)尚，引導成功人士的生活方式，讓人們在享受品質(zhì)生活的同時(shí)，擁有一個(gè)彰顯個(gè)性、釋放自我的空間。
正如全球電子產(chǎn)品領(lǐng)導品牌“蘋(píng)果”旗下的iPhone、iPad、iPod一樣，ABB將自己的智能家居系統命名為“i-bus?”。擁有了ABB i-bus?智能家居，原來(lái)可以這樣生活！你想過(guò)嗎？坐在沙發(fā)上就可以控制家里所有的燈光并且可以自由調節燈光的亮度。外出之前只要按一個(gè)鍵就可以關(guān)上所有的燈光、關(guān)閉不必要的電器設備。躺在床上就可以對兒童房的燈光、插座、窗簾進(jìn)行管理；不必下樓就能為客人開(kāi)門(mén)；每天晚上所有的窗簾都會(huì )定時(shí)自動(dòng)關(guān)閉；打個(gè)電話(huà)家中的安全設備和家用電器的控制就盡在掌握……
步入夢(mèng)想家園開(kāi)啟房門(mén)的一瞬間，只需輕觸室內機彩色屏幕，冷暖相宜的溫度首先送來(lái)溫馨的問(wèn)候，簾幕徐徐落下，燈光明暗適中，恰到好處，浪漫優(yōu)雅的音樂(lè )飄至耳畔，ABB i-bus?系統將隨時(shí)以最佳狀態(tài)恭候主人的歸來(lái)。
清晨6點(diǎn)30分，電動(dòng)窗簾徐徐開(kāi)啟，清晨第一縷陽(yáng)光透過(guò)紗簾，柔和的光線(xiàn)和輕柔的音樂(lè )把您從夢(mèng)中慢慢喚醒，您已經(jīng)習慣在起床之前的片刻享受一下窗外靜謐的美景。
家庭舞會(huì )時(shí)，只要輕觸舞會(huì )模式按鈕，燈光將自動(dòng)調到柔和
狀態(tài)，空調自動(dòng)置為舒適模式，音響開(kāi)啟，播放您最喜歡的曲子營(yíng)造一種幽雅、舒適的娛樂(lè )環(huán)境。
看電視時(shí)，客廳燈光變暗，窗簾緩緩拉上，其他房間的燈光關(guān)閉。場(chǎng)景模式的變化可以隨意設定，充分發(fā)揮自己豐富的想象力，創(chuàng )造一種夢(mèng)幻般的環(huán)境，它會(huì )給您帶來(lái)更大的樂(lè )趣和舒適。
小憩一會(huì )，只要按動(dòng)一個(gè)鍵，轉入書(shū)房休息模式，燈光將由明亮漸漸的轉入昏暗，您就可以舒舒服服地睡上一覺(jué)了...... [1]
圖1 ABB “i-bus”系統結構
圖2 ABB “i-bus”系統功能
3 KNX總線(xiàn)概述
ABB i-bus?智能家居系統是ABB公司基于KNX平臺開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一套現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統，一根線(xiàn)即可實(shí)現所有的智能家居控制功能，如圖1、圖2所示。作為系統中的核心技術(shù)，KNX是樓宇和住宅控制領(lǐng)域唯一的開(kāi)放性的全球標準，符合中國國標（GB/T20965-2013）、國際標準（ISO/IEC14543-3）、美國標準 (ANSI/ASHRAE 135)及歐洲標準（CENELEC EN 50090 和CEN EN 13321-1），已廣泛應用于公共建筑及住宅中。
KNX傳輸技術(shù)特點(diǎn)：
KNX是一個(gè)基于事件控制的分布式總線(xiàn)系統。系統采用串行數據通訊進(jìn)行控制、監測和狀態(tài)報告。所有總線(xiàn)裝置均通過(guò)共享的串行傳輸連接（即總線(xiàn)）相互交換信息。數據傳輸按照總線(xiàn)協(xié)議所確定的規則進(jìn)行。需發(fā)送的信息先打包形成標準傳輸格式（即報文），然后通過(guò)總線(xiàn)從一個(gè)傳感裝置（命令發(fā)送者）傳送到一個(gè)或多個(gè)執行裝置（命令接收者）。KNX傳輸介質(zhì)主要是雙絞線(xiàn)，比特率為9600bit/s。
KNX的數據傳輸和總線(xiàn)裝置的電源（DC 24V）共用一條電纜。報文調制在直流信號上。一個(gè)報文中的單個(gè)數據是異步傳輸的，但整個(gè)報文作為一個(gè)整體是通過(guò)增加起始位和停止位同步傳輸的。
異步傳輸作為共享通訊物理介質(zhì)的總線(xiàn)的訪(fǎng)問(wèn)需要訪(fǎng)問(wèn)控制，KNX采用CSMA/CA（避免碰撞的載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議），CSMA/CA協(xié)議保證對總線(xiàn)的訪(fǎng)問(wèn)在不降低傳輸速率的同時(shí)不發(fā)生碰撞。
雖然所有總線(xiàn)裝置都在偵聽(tīng)并報文的傳輸，但只有具體相應地址的裝置才作出響應。為了發(fā)送報文，總線(xiàn)裝置必需首先偵聽(tīng)總線(xiàn)，等待其他總線(xiàn)裝置正在發(fā)送報文完畢（這稱(chēng)為載波偵聽(tīng)Carrier Sense)。一旦總線(xiàn)空閑，從理論上說(shuō)，每個(gè)總線(xiàn)裝置都可以啟動(dòng)發(fā)送過(guò)程（這個(gè)稱(chēng)為多路訪(fǎng)問(wèn)Multiple Access)。
如果兩個(gè)總線(xiàn)裝置同時(shí)開(kāi)始發(fā)送，具有高優(yōu)先級的總線(xiàn)裝置無(wú)需延遲可繼續傳送（這稱(chēng)為碰撞避免Collision Avoidance）。同時(shí)低優(yōu)先級的總線(xiàn)裝置中止傳送，等待下次再試，如果兩者具有相同的優(yōu)先級，那么物理地址較低的可以?xún)?yōu)先。
如圖3所示，KNX 技術(shù)的通信模型采用五層結構：物理層、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層、傳輸層和應用層。KNX 物理層支持TP1（雙絞線(xiàn)）、PL110（電力線(xiàn)）、RF(射頻) 和Ethernet（以太網(wǎng)），其中TP1 介質(zhì)應用最多。數據鏈路層實(shí)現總線(xiàn)設備之間的數據傳輸，并解決網(wǎng)絡(luò )中的通信沖突問(wèn)題。對于小KNX系統中的總線(xiàn)設備，網(wǎng)絡(luò )層的功能很少，只是完成了傳輸層和數據鏈路層的通信映射功能。大型KNX系統中有耦合器類(lèi)產(chǎn)品，作用是在網(wǎng)絡(luò )層完成路由功能和跳數(hop)控制功能。傳輸層完成設備之間的傳輸，有四種傳輸模式：點(diǎn)到點(diǎn)無(wú)連接，點(diǎn)到點(diǎn)有連接，廣播和多播。
圖3 KNX通信模型
4 TCP/IP協(xié)議簡(jiǎn)介
TCP/IP的全稱(chēng)是Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP)，中譯名為傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議，又名網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議，是Internet最基本的協(xié)議、Internet國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )的基礎，由網(wǎng)絡(luò )層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成。TCP/IP 定義了電子設備如何連入因特網(wǎng)，以及數據如何在它們之間傳輸的標準。協(xié)議采用了4層的層級結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的協(xié)議來(lái)完成自己的需求。通俗而言，TCP負責發(fā)現傳輸的問(wèn)題，一有問(wèn)題就發(fā)出信號，要求重新傳輸，直到所有數據安全正確地傳輸到目的地。而IP是給因特網(wǎng)的每一臺電腦規定一個(gè)地址。
隨著(zhù)Internet的飛速發(fā)展，這個(gè)當今最大的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )系統的成功，足以證明TCP/IP是發(fā)展至今最成功的通信協(xié)議之一。
5 TCP/IP在樓宇對講系統中的應用
最早的樓宇對講功能單一，只有單元對講功能，在80年代末，系統僅采用發(fā)碼、解碼電路或RS-485進(jìn)行小區域單個(gè)建筑物內的通訊，無(wú)法實(shí)現整個(gè)小區內大面積組網(wǎng)。90年代初，出現了采用單片機技術(shù)的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，如CAN以及用RS-485技術(shù)實(shí)現的總線(xiàn)等。采用這種技術(shù)可以把小區內各種分散的系統互聯(lián)組網(wǎng)、統一管理、協(xié)調運行，從而構成一個(gè)相對較大的區域系統，但也存在著(zhù)抗干擾能力差、占線(xiàn)、功能單一、升級困難、系統維護困難等弱點(diǎn)。隨著(zhù)復雜、大規模及超大規模小區組網(wǎng)需求的出現，以往的技術(shù)已捉襟見(jiàn)肘，而用于復雜、大規模網(wǎng)絡(luò )的TCP/IP技術(shù)進(jìn)入樓宇勢在必行，它的優(yōu)點(diǎn)很明顯：大規模組網(wǎng)；信號語(yǔ)音圖像通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)傳輸，施工簡(jiǎn)單、維護方便、永不占線(xiàn)；接口標準；一系列的增值應用。[3]
隨著(zhù)TCP/IP技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統的模擬安防監控系統也開(kāi)始向基于TCP/IP的數字化安防融合技術(shù)轉變。首先，基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò )視頻能夠更好地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現視頻流的遠程訪(fǎng)問(wèn)，這是IP化的一個(gè)非常大的優(yōu)勢；其次，基于無(wú)線(xiàn)的信號接收省卻了傳統模擬監控的布線(xiàn)過(guò)程；第三，圖象采集的多元化也成為可能。
6 KNX與TCP/IP的融合
可以說(shuō)，TCP/IP聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及應用，是智能化小區各子系統集成的關(guān)鍵，也是樓宇對講室內分機融入智能家居成為控制終端的關(guān)鍵。其強大的數據處理能力及上百兆的帶寬，使得小區實(shí)現多通道變得十分簡(jiǎn)單，即使有再多的門(mén)口主機同時(shí)使用也不會(huì )出現通道堵塞、占線(xiàn)等情況，這也是傳統模擬對講產(chǎn)品一直存在的問(wèn)題。
如果沒(méi)有TCP/IP聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，傳統的模擬室內分機很難融入智能家居，智能家居與樓宇對講的聯(lián)動(dòng)也將面臨更多的問(wèn)題。所以說(shuō)，TCP/IP聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及，直接影響到室內分機在智能家居中的地位，決定了室內分機是否能夠真正取代專(zhuān)業(yè)智能家居控制界面，成功融入智能家居。
而KNX作為全球住宅和控制領(lǐng)域唯一的全球標準，其最大的優(yōu)點(diǎn)就在于系統的開(kāi)放性，能與TCP/IP、RS－485、LonWorks、BACnet等主流通訊協(xié)議對接。通過(guò)KNX/IP的通訊網(wǎng)關(guān)，實(shí)現協(xié)議轉換，KNX總線(xiàn)中的組地址，如圖4所示。
圖4 基于KNX與TCP/IP的通訊
7 結語(yǔ)
KNX已被批準為中國標準GB/T 20965-2013《控制網(wǎng)絡(luò )HBES技術(shù)規范-住宅和樓宇控制系統》，奠定了其在國內智能家居行業(yè)的領(lǐng)導性地位，而TCP/IP是發(fā)展至今最為成功的通信協(xié)議，被應用于當今最大的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )系統Internet之上就是其成功的證明。隨著(zhù)KNX與TCP/IP技術(shù)的融合，強強聯(lián)手、雙劍合璧，傳統意義的樓宇對講系統及智能家居系統將被重新定義，兩者的界限也將越來(lái)越模糊，室內機將成為兩套系統間的橋梁。
對講的數字化從根本上突破了對講系統的發(fā)展瓶頸，使得智能家居與之結合成為可能。而對講與智能家居系統的結合又進(jìn)一步提高對講系統的增值空間，系統的性?xún)r(jià)比也得到了提高，從而使新系統的推廣應用更加廣泛。
參考文獻：
[1] ABB. ABB i - bus智能家居應用方案[Z].
[2] 同濟大學(xué)KNX培訓中心. KNX安裝總線(xiàn)技術(shù) - 第三版[M].
[3] 梅肖虎. 基于TCP/IP的智能小區解決方案[J]. 中國公共安全, 2006, 05B.
作者簡(jiǎn)介
殷?。?985-），男，湖北孝感人，本科，助理工程師，現就職于A(yíng)BB（中國）有限公司武漢分公司。
摘自《自動(dòng)化博覽》6月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號