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案例頻道1 引言
時至今日，樓宇對講已是現代住宅建筑中不可或缺的角色，幾乎每棟住宅都會安裝。經過這么多年的發展，對講產品從過去簡單的通話、開鎖等安防功能發展到后來有了簡單的信息發布、防盜報警等功能，從黑白可視對講發展到彩色可視對講，從模擬技術到今天基于TCP/IP傳輸的全數字技術，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，二者并無直接關聯。而當樓宇對講系統逐漸集成了報警、門禁、信息管理等功能，并與管理平臺發生聯系之后，樓宇對講系統就開始與智能家居融合起來。傳統的對講行業與智能家居行業的市場區隔顯現出日漸模糊的趨勢，雙方在產品和市場方面開始出現交叉和互相滲透。
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時，尷尬出現了：兩個不同廠家，設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域的領導者，ABB同樣引領著智能家居行業的發展方向，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
傳統的一開一關的控制方式，制約了現代人快節奏的生活方式。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。而今隨著社會經濟、科學技術的不斷發展，互聯網、電子消費、通訊產品正在走向家庭生活，現代家庭也越來越注重生活理念、品質；數字化、網絡化、智能化的電子產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、環保、智能的家居環境和居家空間，有機地融合人文、藝術、科技與時尚，引導成功人士的生活方式，讓人們在享受品質生活的同時，擁有一個彰顯個性、釋放自我的空間。
正如全球電子產品領導品牌“蘋果”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，原來可以這樣生活！你想過嗎？坐在沙發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鍵就可以關上所有的燈光、關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閉；打個電話家中的安全設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，浪漫優雅的音樂飄至耳畔，ABB i-bus?系統將隨時以最佳狀態恭候主人的歸來。
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，燈光將自動調到柔和
狀態，空調自動置為舒適模式，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，其他房間的燈光關閉。場景模式的變化可以隨意設定，充分發揮自己豐富的想象力，創造一種夢幻般的環境，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，轉入書房休息模式，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了...... [1]
圖1 ABB “i-bus”系統結構
圖2 ABB “i-bus”系統功能
3 KNX總線概述
ABB i-bus?智能家居系統是ABB公司基于KNX平臺開發生產的一套現場總線控制系統，一根線即可實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，KNX是樓宇和住宅控制領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），已廣泛應用于公共建筑及住宅中。
KNX傳輸技術特點：
KNX是一個基于事件控制的分布式總線系統。系統采用串行數據通訊進行控制、監測和狀態報告。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。數據傳輸按照總線協議所確定的規則進行。需發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（命令發送者）傳送到一個或多個執行裝置（命令接收者）。KNX傳輸介質主要是雙絞線，比特率為9600bit/s。
KNX的數據傳輸和總線裝置的電源（DC 24V）共用一條電纜。報文調制在直流信號上。一個報文中的單個數據是異步傳輸的，但整個報文作為一個整體是通過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議），CSMA/CA協議保證對總線的訪問在不降低傳輸速率的同時不發生碰撞。
雖然所有總線裝置都在偵聽并報文的傳輸，但只有具體相應地址的裝置才作出響應。為了發送報文，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送，具有高優先級的總線裝置無需延遲可繼續傳送（這稱為碰撞避免Collision Avoidance）。同時低優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先級，那么物理地址較低的可以優先。
如圖3所示，KNX 技術的通信模型采用五層結構：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。KNX 物理層支持TP1（雙絞線）、PL110（電力線）、RF(射頻) 和Ethernet（以太網），其中TP1 介質應用最多。數據鏈路層實現總線設備之間的數據傳輸，并解決網絡中的通信沖突問題。對于小KNX系統中的總線設備，網絡層的功能很少，只是完成了傳輸層和數據鏈路層的通信映射功能。大型KNX系統中有耦合器類產品，作用是在網絡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議/因特網互聯協議，又名網絡通訊協議，是Internet最基本的協議、Internet國際互聯網絡的基礎，由網絡層的IP協議和傳輸層的TCP協議組成。TCP/IP 定義了電子設備如何連入因特網，以及數據如何在它們之間傳輸的標準。協議采用了4層的層級結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的協議來完成自己的需求。通俗而言，TCP負責發現傳輸的問題，一有問題就發出信號，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是給因特網的每一臺電腦規定一個地址。
隨著Internet的飛速發展，這個當今最大的開放式網絡系統的成功，足以證明TCP/IP是發展至今最成功的通信協議之一。
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，系統僅采用發碼、解碼電路或RS-485進行小區域單個建筑物內的通訊，無法實現整個小區內大面積組網。90年代初，出現了采用單片機技術的現場總線技術，如CAN以及用RS-485技術實現的總線等。采用這種技術可以把小區內各種分散的系統互聯組網、統一管理、協調運行，從而構成一個相對較大的區域系統，但也存在著抗干擾能力差、占線、功能單一、升級困難、系統維護困難等弱點。隨著復雜、大規模及超大規模小區組網需求的出現，以往的技術已捉襟見肘，而用于復雜、大規模網絡的TCP/IP技術進入樓宇勢在必行，它的優點很明顯：大規模組網；信號語音圖像通過網線傳輸，施工簡單、維護方便、永不占線；接口標準；一系列的增值應用。[3]
隨著TCP/IP技術的迅速發展，傳統的模擬安防監控系統也開始向基于TCP/IP的數字化安防融合技術轉變。首先，基于TCP/IP的網絡視頻能夠更好地通過互聯網實現視頻流的遠程訪問，這是IP化的一個非常大的優勢；其次，基于無線的信號接收省卻了傳統模擬監控的布線過程；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聯網技術的發展及應用，是智能化小區各子系統集成的關鍵，也是樓宇對講室內分機融入智能家居成為控制終端的關鍵。其強大的數據處理能力及上百兆的帶寬，使得小區實現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通道堵塞、占線等情況，這也是傳統模擬對講產品一直存在的問題。
如果沒有TCP/IP聯網技術，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動也將面臨更多的問題。所以說，TCP/IP聯網技術的發展和普及，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業智能家居控制界面，成功融入智能家居。
而KNX作為全球住宅和控制領域唯一的全球標準，其最大的優點就在于系統的開放性，能與TCP/IP、RS－485、LonWorks、BACnet等主流通訊協議對接。通過KNX/IP的通訊網關，實現協議轉換，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 結語
KNX已被批準為中國標準GB/T 20965-2013《控制網絡HBES技術規范-住宅和樓宇控制系統》，奠定了其在國內智能家居行業的領導性地位，而TCP/IP是發展至今最為成功的通信協議，被應用于當今最大的開放式網絡系統Internet之上就是其成功的證明。隨著KNX與TCP/IP技術的融合，強強聯手、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一步提高對講系統的增值空間，系統的性價比也得到了提高，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KNX培訓中心. KNX安裝總線技術 - 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.
作者簡介
殷俊（1985-），男，湖北孝感人，本科，助理工程師，現就職于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