KNX là gì ? ứng dụng của KNX trong nhà thông minh và tự động hóa tòa nhà

KNX là một tiêu chuẩn mở (xem EN 50090 , ISO / IEC 14543 ) cho tự động hóa tòa nhà thương mại và trong nước . Các thiết bị KNX có thể quản lý ánh sáng, rèm và cửa chớp, HVAC , hệ thống an ninh, quản lý năng lượng, video âm thanh, hàng trắng, màn hình, điều khiển từ xa, vv KNX phát triển từ ba tiêu chuẩn trước đó; các châu Âu Home Systems Nghị định thư (EHS), BatiBUS , và Bến Xe Buýt Lắp đặt châu Âu (EIB hoặc Instabus ). Nó có thể sử dụng cặp xoắn (trong cấu trúc liên kết cây , đường hoặc sao ), đường dây điện, RF , hoặc IP liên kết. Trên mạng này, các thiết bị hình thành các ứng dụng phân tán và tương tác chặt chẽ là có thể. Điều này được thực hiện thông qua các mô hình tương tác với các kiểu và đối tượng datapoint được tiêu chuẩn hóa , mô hình hóa các kênh thiết bị logic.

Tiêu chuẩn KNXTiêu chuẩn KNX đã được xây dựng trên giao tiếp EIB dựa trên OSI được mở rộng với các lớp vật lý, chế độ cấu hình và trải nghiệm ứng dụng của BatiBUS và EHS.Cài đặt KNX có thể sử dụng một số phương tiện truyền thông vật lý:- Dây nối xoắn (được kế thừa từ tiêu chuẩn EIB. (Phương tiện truyền thông BatiBUS được kế thừa trước đó (TP0) không còn là một phần của Thông số KNX.)- Kết nối mạng nguồn (được kế thừa từ tiêu chuẩn EIB. (Phương tiện truyền thông EHS được kế thừa trước đó (PL132) không còn là một phần của Thông số KNX.)- Sóng Radio (KNX-RF)- IP (còn được gọi là EIBnet / IP hoặc KNXnet / IP)Vì vậy, KNX không dựa trên nền tảng phần cứng cụ thể và mạng có thể được điều khiển bởi mọi thứ từ vi điều khiển 8 bit đến PC, theo yêu cầu của một tòa nhà cụ thể. Các hình thức cài đặt phổ biến nhất là trên đôi xoắn vừa dạng friend.com.vn là một tiêu chuẩn được phê duyệt bởi các tổ chức sau đây:- Tiêu chuẩn quốc tế (ISO / IEC 14543-3)- Tiêu chuẩn châu Âu ( CENELEC EN 50090 và CEN EN 13321-1)- Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ( ANSI / ASHRAE 135)- Tiêu chuẩn Trung Quốc Guobiao (GB / T 20965)Nó được quản lý bởi Hiệp hội KNX CVBA , một tổ chức phi lợi nhuận được điều chỉnh bởi luật pháp Bỉ được thành lập năm 1999. Hiệp hội KNX có 443 thành viên nhà cung cấp phần cứng và phần mềm đã đăng ký từ 44 quốc gia vào ngày 1 tháng 7 năm 2018. Nó có thỏa thuận hợp tác với 77.000 công ty lắp đặt tại 163 quốc gia và hơn 440 trung tâm đào tạo đã đăng ký. Đây là một tiêu chuẩn mở miễn phí bản quyền và do đó quyền truy cập vào các thông số kỹ thuật KNX không bị hạn chế.Kiến trúc kết nối của KNX

Các thiết bị KNX thường được kết nối bằng một cặp bus xoắn và có thể được sửa đổi từ bộ điều khiển. Dây BUS được định tuyến song song với việc cung cấp năng lượng điện cho tất cả các thiết bị và hệ thống trên mạng liên kết:Các cảm biến (ví dụ nút ấn, bộ điều nhiệt, máy đo gió, chuyển động) thu thập thông tin và gửi nó trên hệ thống dây BUS dưới dạng điện tín dữ liệu;Thiết bị truyền động (bộ phận làm mờ, van sưởi, màn hình) nhận các bức điện dữ liệu sau đó được chuyển đổi thành hành động;Bộ điều khiển và các chức năng logic khác (bộ điều khiển nhiệt độ phòng, bộ điều khiển màn trập và khác)Các thiết bị và thành phần hệ thống (ví dụ: bộ ghép dòng, bộ ghép đường trục).Phân loại thiết bị là “cảm biến” hoặc “thiết bị truyền động” đã lỗi thời và đơn giản. Nhiều bộ truyền động bao gồm chức năng của bộ điều khiển, nhưng cũng có chức năng cảm biến (ví dụ đo giờ hoạt động, số chu kỳ công tắc, dòng điện, mức tiêu thụ điện, v.v.).Phần mềm ứng dụng, cùng với cấu trúc liên kết và phần mềm hệ thống, được tải lên các thiết bị thông qua một thành phần giao diện hệ thống. Các hệ thống được cài đặt có thể được truy cập qua mạng LAN, liên kết điểm tới điểm hoặc mạng điện thoại để điều khiển trung tâm hoặc phân tán hệ thống thông qua máy tính, máy tính bảng và màn hình cảm ứng và điện thoại thông minh.Mô hình hoạt động của KNXCác tính năng chính của kiến ​​trúc KNX là:Các mô hình ứng dụng liên kết và phân phối cho các nhiệm vụ tự động hóa tòa nhà. Các lược đồ cho cấu hình và quản lý tài nguyên trên mạng và cho phép ràng buộc các phần của ứng dụng phân tán trong các nút khác nhau.Một hệ thống giao tiếp với giao thức tin nhắn và mô hình cho ngăn xếp giao tiếp trong mỗi nút (có khả năng lưu trữ các ứng dụng phân tán (KNX Common Kernel);Các mô hình để hiện thực hóa các yếu tố này khi phát triển các thiết bị thực tế sẽ được gắn kết và liên kết trong một bản cài đặt.Ứng dụng của hệ thống KNXTrọng tâm của các khái niệm kiến trúc KNX là datapoints (đầu vào, đầu ra, các thông số và dữ liệu chẩn đoán) mà đại diện cho quá trình và kiểm soát các biến trong hệ thống. Các thùng chứa được tiêu chuẩn hóa cho các điểm dữ liệu này là các đối tượng nhóm và thuộc tính đối tượng giao diện. Hệ thống truyền thông cung cấp một tập lệnh giảm để đọc và ghi các giá trị datapoint. Các datapoint phải xác nhận các loại datapoint được chuẩn hóa , chúng được nhóm thành các khối chức năng. Các khối chức năng và kiểu dữ liệu này có liên quan đến các trường ứng dụng, nhưng một trong số chúng được sử dụng chung (chẳng hạn như ngày và giờ). Datapoint có thể được truy cập thông qua các cơ chế unicast hoặc multicast.Để liên kết logic các ứng dụng dữ liệu trên mạng, KNX có ba sơ đồ liên kết cơ bản: một miễn phí, một cho cấu trúc và một cho liên kết được gắn thẻ:Trong liên kết miễn phí, các liên kết giữa các điểm dữ liệu không được quy định – kết hợp với địa chỉ miễn phí, điều này hỗ trợ nhóm đa hướng tùy chỉnh ở cấp độ của các điểm dữ liệu riêng lẻ và là trung tâm của cấu hình chế độ S (xem bên dưới);Trong liên kết có cấu trúc, đặc tả KNX quy định một mẫu chính xác để liên kết toàn bộ tập dữ liệu, thường tương ứng với Khối chức năng hoặc Kênh (chế độ nút nhấn theo khái niệm này);Liên kết được gắn thẻ cũng được cấu trúc trước bởi các mô hình ứng dụng, nhưng giá trị số của địa chỉ là một phần của giá trị của nó.Giao thức Kernel và Message thông thường Hạt nhân phổ biến nằm trên cùng của các lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu cụ thể trung bình và được chia sẻ bởi tất cả các thiết bị trên Mạng KNX. Đó là mô hình 7 lớp OSI tuân thủ:Một lớp liên kết dữ liệu chung, nằm phía trên các lớp liên kết dữ liệu cụ thể cho từng phương tiện, cung cấp kiểm soát truy cập và điều khiển liên kết logic;Một lớp mạng (đối với các nút có chức năng định tuyến) cung cấp một telegram ( khung ) được xác nhận theo phân đoạn và điều khiển số bước nhảy của khung;Một lớp vận chuyển cho phép bốn loại giao tiếp: một-nhiều-không kết nối (phát đa hướng), một-tất-cả không kết nối (phát sóng), một-một-một kết nối, một-một-kết nối theo định hướng;(Các lớp trình bày và phiên OSI trống); vàMột lớp ứng dụng cung cấp một bộ công cụ dịch vụ cho quy trình ứng dụng.Chế độ cấu hình Một cài đặt phải được cấu hình ở cấp cấu trúc mạng và tại các nút hoặc thiết bị riêng lẻ. Cấp độ đầu tiên là giai đoạn tiền điều kiện hoặc giai đoạn khởi động, trước khi cấu hình các ứng dụng phân tán, tức là cài đặt tham số và ràng buộc. Cấu hình có thể đạt được thông qua sự kết hợp của hoạt động cục bộ trên các thiết bị (chẳng hạn như nhấn nút) và giao tiếp quản lý mạng tích cực qua xe buýt (ngang hàng hoặc chủ nô tập trung hơn).Chế độ cấu hình KNX:chọn ra một sơ đồ nhất định cho cấu hình và ràng buộc;ánh xạ nó đến một sự lựa chọn cụ thể của sơ đồ địa chỉ; vàhoàn thành tất cả điều này với sự lựa chọn các quy trình quản lý và phù hợp với việc thực hiện tài nguyên.Một số chế độ yêu cầu quản lý tích cực hơn trên xe buýt, trong khi một số chế độ khác chủ yếu hướng đến cấu hình cục bộ. Có ba loại thiết bị KNX:Các thiết bị A-mode hoặc “Chế độ tự động” có thể tự cấu hình và có thể được người dùng cuối cài đặt;Các thiết bị chế độ điện tử hoặc “Chế độ dễ dàng” yêu cầu đào tạo cơ bản để cài đặt: hành vi của chúng được lập trình sẵn, nhưng các thông số cấu hình cần được điều chỉnh theo yêu cầu của người dùng; hoặc làCác thiết bị S-mode hoặc “Chế độ hệ thống” có thể được sử dụng để tạo các hệ thống tự động hóa tòa nhà tinh vi : chúng không có hành vi mặc định và phải được các chuyên gia lập trình và cài đặt.KNX bao gồm các công cụ cho các nhiệm vụ kỹ thuật dự án như liên kết một loạt các thiết bị riêng lẻ vào một cài đặt chức năng và tích hợp các chế độ cấu hình và phương tiện khác nhau. Điều này được thể hiện trong bộ phần mềm Công cụ Kỹ thuật (ETS).Thiết bị Cài đặt KNX luôn bao gồm một bộ thiết bị được kết nối với xe buýt hoặc mạng. Các mô hình thiết bị khác nhau tùy theo vai trò nút, khả năng, tính năng quản lý và chế độ cấu hình và tất cả được đặt trong cấu hình . Ngoài ra còn có các mô hình thiết bị có mục đích chung, chẳng hạn như cho các đơn vị khớp nối xe buýt (BCU) hoặc mô-đun giao diện xe buýt (BIM).Các thiết bị có thể được xác định và sau đó được truy cập trên toàn mạng theo địa chỉ riêng hoặc theo số sê-ri duy nhất của chúng, tùy thuộc vào chế độ cấu hình. (Số sê-ri duy nhất được phân bổ bởi Phòng Chứng nhận Hiệp hội KNX.) Các thiết bị cũng có thể tiết lộ cả thông tin tham khảo cụ thể của nhà sản xuất và thông tin chức năng (độc lập của nhà sản xuất) khi được yêu cầu.Cấu trúc liên kết logic và không gian địa chỉ cá nhân Một mạng có dây KNX có thể được hình thành với các cấu trúc liên kết cây , đường và sao , có thể được trộn lẫn khi cần thiết; cấu trúc liên kết vòng không được hỗ trợ. Một cấu trúc liên kết cây được khuyến khích cho một cài đặt lớn.KNX có thể liên kết tối đa 57.375 thiết bị bằng địa chỉ 16 bit .Tám bit thấp nhất cung cấp tối đa 256 địa chỉ trong một dòng , có thể bao gồm tối đa bốn phân đoạn , mỗi phân đoạn có tối đa 64 thiết bị. Mỗi phân đoạn yêu cầu nguồn điện cục bộ và chiều dài tối đa của một đoạn là 1000 m. (Số lượng thiết bị thực tế được hỗ trợ phụ thuộc vào nguồn điện và tải điện của từng thiết bị.) Đoạn được kết nối với bộ lặp dòng và có thể kéo dài đến 4000 m và liên kết tối đa 256 thiết bị.Các dòng có thể được nhóm lại với nhau thành một khu vực , có tối đa 15 dòng được kết nối với một dòng chính thông qua các bộ ghép dòng. Bốn bit tiếp theo của địa chỉ được sử dụng để xác định các dòng riêng lẻ.Toàn bộ miền có thể được hình thành với 15 khu vực liên kết bởi một trục đường sử dụng bộ ghép xương sống, và bốn bit trên cùng của không gian địa chỉ xác định một khu vực. (Bộ lặp dòng có thể không được sử dụng trên đường trục hoặc đường chính.)Các đơn vị ghép nối cho phép lọc địa chỉ giúp cải thiện hiệu suất với tốc độ tín hiệu bus hạn chế. Cài đặt dựa trên KNXnet / IP cho phép tích hợp các mạng con KNX thông qua IP vì cấu trúc địa chỉ KNX tương tự như địa chỉ IP.Phương tiện truyền dẫn vật lý TP 1: Bus cặp xoắn TP1 (được kế thừa từ EIB) cung cấp truyền dữ liệu không đồng bộ , truyền dữ liệu theo ký tự và tín hiệu vi sai hai chiều song công với tốc độ báo hiệu 9600 bit / s. Điều khiển truy cập phương tiện truyền thông là thông qua giao thức CSMA / CA . Mọi người dùng xe buýt đều có quyền truyền dữ liệu bằng nhau và dữ liệu được trao đổi trực tiếp (ngang hàng) giữa những người sử dụng xe buýt. Công suất SELV được phân phối qua cùng một cặp cho các thiết bị có công suất thấp. Một thông số kỹ thuật không dùng nữa, TP0, chạy ở tốc độ tín hiệu chậm hơn 4800 bit / s , đã được giữ lại từ tiêu chuẩn BatiBUS nhưng các sản phẩm KNX không thể trao đổi thông tin với các thiết bị BatiBUS.PL 110: Truyền tải dòng điện PL 110 được phân phối bằng cách sử dụng tín hiệu khóa dịch chuyển tần số lan truyền với việc truyền không đồng bộ các gói dữ liệu và giao tiếp hai chiều song công. Nó sử dụng tần số trung tâm 110 kHz (băng tần CENELEC B) và có tốc độ dữ liệu 1200 bit / s. Nó cũng sử dụng CSMA. KNX Powerline nhắm đến hàng trắng thông minh, nhưng mức tăng giá thấp. Một biến thể thay thế, PL 132, có tần số sóng mang tập trung vào 132,5kHz (băng tần CENELEC-C).RF: RF cho phép giao tiếp trong băng tần 868.3 MHz để sử dụng khóa dịch chuyển tần số với mã hóa dữ liệu Manchester .IP: KNXnet / IP có các giải pháp tích hợp cho phương tiện truyền thông IP như Ethernet (IEEE 802.2), Bluetooth , WiFi / Mạng LAN không dây (IEEE 802.11), FireWire (IEEE 1394), v.v.Sự phù hợp Bất kỳ sản phẩm nào được dán nhãn nhãn hiệu KNX phải được chứng nhận phù hợp với tiêu chuẩn (và do đó có thể tương thích với các thiết bị khác) bởi các phòng thử nghiệm của bên thứ ba được công nhận.