[分享]智能建筑EIB系统的原理及应用研究

雷讯

　 1 EIB系统的发展进程 　　　　20世纪80年代中期，随着微电子技术和通讯技术的迅猛发展，自动控制领域尤其是工业界的过程控制领域对现场底层设备之间的通讯和控制问题提出了越来越高的要求，促使了控制技术的又一次大变革，即现场总线技术的产生。现场总线技术从出现开始，就以其在性能和结构上的巨大优势吸引了专家和用户的注意，众多知名的自动化集团公司如SIEMENS、HONEYWELL、ABB、BOSCH等纷纷独自或联合推出了各有特色的现场总线协议标准，比较有代表性的有FF、Profibus、CAN、HART等。这些优秀的总线标准在全世界得到了广泛的应用，如CAN总线用于几乎所有的现代化汽车制造厂，而Profibus在中国的石油、化工、钢铁等重工业领域也占据了相当的市场份额。 　　　　相对于对实时性、精确性及通讯效率等要求极高的工业自动化领域而言，建筑自动化领域的要求相对要低一些，从经济成本角度考虑，上面那些造价昂贵的现场总线技术也并不非常适合于建筑领域。但是作为建筑本身的发展而言，随着用户对建筑提出的功能要求越来越高，满足这些功能而使用的现代化技术也日益复杂，在所谓的智能建筑中就集成了现代的通讯技术、微电子技术等多项尖端技术。这些技术的应用，不仅给建筑带来了较重的建设成本压力，其运行和维护的管理成本也越来越高，正是建筑对安全性、经济性、舒适性、应变性等各方面的不断提高的要求成为建筑领域的现场总线技术标准――欧洲安装总线（European Installation Bus）技术产生和发展的基础。 　　　　1990年，以ABB、SIEMENS、MERTEN、GIRA、JUNG等共七家欧洲著名的电气产品制造商为核心组成联盟，制定了EIB技术标准并成立了中立的非商业性组织EIBA（EIB Associate，欧洲安装总线协会），总部设在比利时的布鲁塞尔。这个协会的成立极大的推动了EIB标准的发展，迄今为止，已有一百多家制造厂上成为了EIBA的会员，按照开放的EIB标准生产能够相互兼容和交互操作的各种元器件，各类产品品种多达4000多种，几乎覆盖了建筑中各个行业和各种用途的需要。经过十多年的发展，EIB不仅成为事实上的欧洲标准，也被成功地引入世界各地，2000年时在IEC国际现场总线标准大会上被作为提名国际标准之一。1999年，EIB技术开始被引入中国，在短短的三年多时间内，以其优越的性能和质量获得了很大的成功，2001年3月，为配合EIB技术的推广，在同济大学建立了亚洲规模最大的EIB认证技术培训中心。正是由于EIB标准的国际化，因此在推广中通常会形象的称之为“电气安装总线（Electrical Installation Bus）”技术。 　　2 EIB系统基本原理 　　　　现代的建筑离开电是无法想象的。无论是传统的照明和插座，还是现代化的通讯、安保等技术，都离不开电源的供应。EIB技术本身是在传统电气安装技术基础上引入现场总线概念而发展起来的，它对传统电气安装技术而言是一次突破性的革命，它具有现场总线技术的核心优点如系统结构简单，设计、安装和维护方便，全分散控制等，解决了建筑中由于涉及工种和功能过多而导致系统过于独立和操作复杂的问题，是当今建筑技术领域非常优秀的技术标准。 　　2.1 总线传输介质 　　　　作为传输介质的EIB总线目前可支持双绞线（Twist Pair）、电力线（Power Line）、无线电（Radio）和红外线（Infrared ）四种介质。其中双绞线系统是应用最广泛的介质，它采用2×2×0.8的标准EIB总线，具有良好的抗干扰性。电力线系统多用于对旧建筑的改建，利用建筑中敷设的电力线作为载体传送信号。无线和红外系统则用于一些难以敷设线路的场合。目前在中国市场上提供的主要以双绞线系统为主。 　　2.2 系统拓扑结构 　　　　EIB系统有非常灵活的组态，可以适用于不同大小的电气安装系统――小到普通的一个房间，大至一栋大楼或一个小区，都可以在布局上分层次设计安装。线路（line）是EIB的最小安装单元，每条线路上最多可连接和工作的总线元件为64个；通过线路耦合器（line coupler）可以将多达15个线路连接组合成一个更大的拓扑单元称之为域（Area）；通过主干耦合器（Backbone line coupler）又可将15个域相互连接和组合起来。这样，EIB系统最多可连接多达14400个总线元件，可控制的用电设备点数更是数量惊人。事实上，当某一条线路需要连接更多的元件的话，还可以通过连接线路中继器（line repeater）的办法再连接多192个总线元件。根据EIB标准规定，每条线路的总线最大长度为1000米。通过中继器的使用，我们可以用EIB来实现一些大距离跨度的控制如桥梁、小区等的电气照明控制。 　　2.3 信号传输 　　　　作为一个全分布式的现场总线系统，系统中的每一个元件都是一个智能体，它类似于通信中的每一个节点（peer），元件之间通过电信号（Telegram）交换信息，从而实现控制和被控制的操作。 　　　　在一个建筑中，各个电气设备的动作完全是个随机事件，如在某一个时刻，可能同时有几个灯开关被揿下，某个房间要打开一幅窗帘而另个房间要关闭一个空调阀门。动作的随机产生意味着在通讯总线上的电信号是随机出现的，且在同一个时刻可能要有若干个信号同时要传送。EIB和其它现场总线协议一样，采

Jane

不明白哦。