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案例頻道1 引言
時至今日，樓宇對講已是現(xiàn)代住宅建筑中不可或缺的角色，幾乎每棟住宅都會安裝。經(jīng)過這么多年的發(fā)展，對講產(chǎn)品從過去簡單的通話、開鎖等安防功能發(fā)展到后來有了簡單的信息發(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?shù)娜珨?shù)字技術(shù)，進步非常迅速。
樓宇對講滿足基本的安全需求，而智能家居則是“錦上添花”的高端家庭自動化需求，二者并無直接關(guān)聯(lián)。而當樓宇對講系統(tǒng)逐漸集成了報警、門禁、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(tǒng)就開始與智能家居融合起來。傳統(tǒng)的對講行業(yè)與智能家居行業(yè)的市場區(qū)隔顯現(xiàn)出日漸模糊的趨勢，雙方在產(chǎn)品和市場方面開始出現(xiàn)交叉和互相滲透。
隨著房價的提升及住宅精裝修的普及，智能家居在國內(nèi)各大城市高端樓盤開始布局。當一個家庭同時需要樓宇對講與智能家居兩套獨立的系統(tǒng)時，尷尬出現(xiàn)了：兩個不同廠家，設(shè)計風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化領(lǐng)域的領(lǐng)導者，ABB同樣引領(lǐng)著智能家居行業(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(tǒng)的一開一關(guān)的控制方式，制約了現(xiàn)代人快節(jié)奏的生活方式。曾幾何時，智能家居只存在于科幻電影，只存在于人類對于未來生活的美好幻想之中，只是比爾·蓋茨這類頂級富豪的專屬。而今隨著社會經(jīng)濟、科學技術(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(xiàn)代家庭也越來越注重生活理念、品質(zhì)；數(shù)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ABB一直致力于為人們提供一個舒適、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，擁有一個彰顯個性、釋放自我的空間。
正如全球電子產(chǎn)品領(lǐng)導品牌“蘋果”旗下的iPhone、iPad、iPod一樣，ABB將自己的智能家居系統(tǒng)命名為“i-bus?”。擁有了ABB i-bus?智能家居，原來可以這樣生活！你想過嗎？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(diào)節(jié)燈光的亮度。外出之前只要按一個鍵就可以關(guān)上所有的燈光、關(guān)閉不必要的電器設(shè)備。躺在床上就可以對兒童房的燈光、插座、窗簾進行管理；不必下樓就能為客人開門；每天晚上所有的窗簾都會定時自動關(guān)閉；打個電話家中的安全設(shè)備和家用電器的控制就盡在掌握……
步入夢想家園開啟房門的一瞬間，只需輕觸室內(nèi)機彩色屏幕，冷暖相宜的溫度首先送來溫馨的問候，簾幕徐徐落下，燈光明暗適中，恰到好處，浪漫優(yōu)雅的音樂飄至耳畔，ABB i-bus?系統(tǒng)將隨時以最佳狀態(tài)恭候主人的歸來。
清晨6點30分，電動窗簾徐徐開啟，清晨第一縷陽光透過紗簾，柔和的光線和輕柔的音樂把您從夢中慢慢喚醒，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。
家庭舞會時，只要輕觸舞會模式按鈕，燈光將自動調(diào)到柔和
狀態(tài)，空調(diào)自動置為舒適模式，音響開啟，播放您最喜歡的曲子營造一種幽雅、舒適的娛樂環(huán)境。
看電視時，客廳燈光變暗，窗簾緩緩拉上，其他房間的燈光關(guān)閉。場景模式的變化可以隨意設(shè)定，充分發(fā)揮自己豐富的想象力，創(chuàng)造一種夢幻般的環(huán)境，它會給您帶來更大的樂趣和舒適。
小憩一會，只要按動一個鍵，轉(zhuǎn)入書房休息模式，燈光將由明亮漸漸的轉(zhuǎn)入昏暗，您就可以舒舒服服地睡上一覺了...... [1]
圖1 ABB “i-bus”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖2 ABB “i-bus”系統(tǒng)功能
3 KNX總線概述
ABB i-bus?智能家居系統(tǒng)是ABB公司基于KNX平臺開發(fā)生產(chǎn)的一套現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，一根線即可實現(xiàn)所有的智能家居控制功能，如圖1、圖2所示。作為系統(tǒng)中的核心技術(shù)，KNX是樓宇和住宅控制領(lǐng)域唯一的開放性的全球標準，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(yīng)用于公共建筑及住宅中。
KNX傳輸技術(shù)特點：
KNX是一個基于事件控制的分布式總線系統(tǒng)。系統(tǒng)采用串行數(shù)據(jù)通訊進行控制、監(jiān)測和狀態(tài)報告。所有總線裝置均通過共享的串行傳輸連接（即總線）相互交換信息。數(shù)據(jù)傳輸按照總線協(xié)議所確定的規(guī)則進行。需發(fā)送的信息先打包形成標準傳輸格式（即報文），然后通過總線從一個傳感裝置（命令發(fā)送者）傳送到一個或多個執(zhí)行裝置（命令接收者）。KNX傳輸介質(zhì)主要是雙絞線，比特率為9600bit/s。
KNX的數(shù)據(jù)傳輸和總線裝置的電源（DC 24V）共用一條電纜。報文調(diào)制在直流信號上。一個報文中的單個數(shù)據(jù)是異步傳輸?shù)模麄€報文作為一個整體是通過增加起始位和停止位同步傳輸?shù)摹?/div>
殷俊（1985-），男，湖北孝感人，本科，助理工程師，現(xiàn)就職于ABB（中國）有限公司武漢分公司。
摘自《自動化博覽》6月刊
異步傳輸作為共享通訊物理介質(zhì)的總線的訪問需要訪問控制，KNX采用CSMA/CA（避免碰撞的載波偵聽多路訪問協(xié)議），CSMA/CA協(xié)議保證對總線的訪問在不降低傳輸速率的同時不發(fā)生碰撞。
雖然所有總線裝置都在偵聽并報文的傳輸，但只有具體相應(yīng)地址的裝置才作出響應(yīng)。為了發(fā)送報文，總線裝置必需首先偵聽總線，等待其他總線裝置正在發(fā)送報文完畢（這稱為載波偵聽Carrier Sense)。一旦總線空閑，從理論上說，每個總線裝置都可以啟動發(fā)送過程（這個稱為多路訪問Multiple Access)。
如果兩個總線裝置同時開始發(fā)送，具有高優(yōu)先級的總線裝置無需延遲可繼續(xù)傳送（這稱為碰撞避免Collision Avoidance）。同時低優(yōu)先級的總線裝置中止傳送，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優(yōu)先。
如圖3所示，KNX 技術(shù)的通信模型采用五層結(jié)構(gòu)：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。KNX 物理層支持TP1（雙絞線）、PL110（電力線）、RF(射頻) 和Ethernet（以太網(wǎng)），其中TP1 介質(zhì)應(yīng)用最多。數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)總線設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，并解決網(wǎng)絡(luò)中的通信沖突問題。對于小KNX系統(tǒng)中的總線設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)層的功能很少，只是完成了傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層的通信映射功能。大型KNX系統(tǒng)中有耦合器類產(chǎn)品，作用是在網(wǎng)絡(luò)層完成路由功能和跳數(shù)(hop)控制功能。傳輸層完成設(shè)備之間的傳輸，有四種傳輸模式：點到點無連接，點到點有連接，廣播和多播。
圖3 KNX通信模型
4 TCP/IP協(xié)議簡介
TCP/IP的全稱是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(chǔ)，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(shè)備如何連入因特網(wǎng)，以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉藴省f(xié)議采用了4層的層級結(jié)構(gòu)，每一層都呼叫它的下一層所提供的協(xié)議來完成自己的需求。通俗而言，TCP負責發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯栴}，一有問題就發(fā)出信號，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡亍６鳬P是給因特網(wǎng)的每一臺電腦規(guī)定一個地址。
隨著Internet的飛速發(fā)展，這個當今最大的開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)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(tǒng)中的應(yīng)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(tǒng)僅采用發(fā)碼、解碼電路或RS-485進行小區(qū)域單個建筑物內(nèi)的通訊，無法實現(xiàn)整個小區(qū)內(nèi)大面積組網(wǎng)。90年代初，出現(xiàn)了采用單片機技術(shù)的現(xiàn)場總線技術(shù)，如CAN以及用RS-485技術(shù)實現(xiàn)的總線等。采用這種技術(shù)可以把小區(qū)內(nèi)各種分散的系統(tǒng)互聯(lián)組網(wǎng)、統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)運行，從而構(gòu)成一個相對較大的區(qū)域系統(tǒng)，但也存在著抗干擾能力差、占線、功能單一、升級困難、系統(tǒng)維護困難等弱點。隨著復雜、大規(guī)模及超大規(guī)模小區(qū)組網(wǎng)需求的出現(xiàn)，以往的技術(shù)已捉襟見肘，而用于復雜、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP技術(shù)進入樓宇勢在必行，它的優(yōu)點很明顯：大規(guī)模組網(wǎng)；信號語音圖像通過網(wǎng)線傳輸，施工簡單、維護方便、永不占線；接口標準；一系列的增值應(yīng)用。[3]
隨著TCP/IP技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬安防監(jiān)控系統(tǒng)也開始向基于TCP/IP的數(shù)字化安防融合技術(shù)轉(zhuǎn)變。首先，基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)視頻能夠更好地通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)視頻流的遠程訪問，這是IP化的一個非常大的優(yōu)勢；其次，基于無線的信號接收省卻了傳統(tǒng)模擬監(jiān)控的布線過程；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，TCP/IP聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，是智能化小區(qū)各子系統(tǒng)集成的關(guān)鍵，也是樓宇對講室內(nèi)分機融入智能家居成為控制終端的關(guān)鍵。其強大的數(shù)據(jù)處理能力及上百兆的帶寬，使得小區(qū)實現(xiàn)多通道變得十分簡單，即使有再多的門口主機同時使用也不會出現(xiàn)通道堵塞、占線等情況，這也是傳統(tǒng)模擬對講產(chǎn)品一直存在的問題。
如果沒有TCP/IP聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，傳統(tǒng)的模擬室內(nèi)分機很難融入智能家居，智能家居與樓宇對講的聯(lián)動也將面臨更多的問題。所以說，TCP/IP聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及，直接影響到室內(nèi)分機在智能家居中的地位，決定了室內(nèi)分機是否能夠真正取代專業(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)點就在于系統(tǒng)的開放性，能與TCP/IP、RS－485、LonWorks、BACnet等主流通訊協(xié)議對接。通過KNX/IP的通訊網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，KNX總線中的組地址，如圖4所示。
圖4 基于KNX與TCP/IP的通訊
7 結(jié)語
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(guī)范-住宅和樓宇控制系統(tǒng)》，奠定了其在國內(nèi)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(yīng)用于當今最大的開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)Internet之上就是其成功的證明。隨著KNX與TCP/IP技術(shù)的融合，強強聯(lián)手、雙劍合璧，傳統(tǒng)意義的樓宇對講系統(tǒng)及智能家居系統(tǒng)將被重新定義，兩者的界限也將越來越模糊，室內(nèi)機將成為兩套系統(tǒng)間的橋梁。
對講的數(shù)字化從根本上突破了對講系統(tǒng)的發(fā)展瓶頸，使得智能家居與之結(jié)合成為可能。而對講與智能家居系統(tǒng)的結(jié)合又進一步提高對講系統(tǒng)的增值空間，系統(tǒng)的性價比也得到了提高，從而使新系統(tǒng)的推廣應(yīng)用更加廣泛。
參考文獻：
[1] ABB. ABB i - bus智能家居應(yīng)用方案[Z].
[2] 同濟大學KNX培訓中心. KNX安裝總線技術(shù) - 第三版[M].
[3] 梅肖虎. 基于TCP/IP的智能小區(qū)解決方案[J]. 中國公共安全, 2006, 05B.
作者簡介
殷俊（1985-），男，湖北孝感人，本科，助理工程師，現(xiàn)就職于ABB（中國）有限公司武漢分公司。
摘自《自動化博覽》6月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號