EIB系统范文10篇

EIB系统范文篇1

关键词：EIB系统原理应用

1EIB系统的由来

20世纪80年代中期，随着计算机技术和通讯技术的迅速发展，工业自动控制领域对现场底层设备之间的通讯和控制提出了越来越高的要求，促使了现场总线技术的诞生。比较有代表性的有Profibus、FF、CAN、HART等，它们在全世界得到了广泛的应用。

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(EuropeanlnstallationBus)技术产生和发展的基础。

1990年，由7家德国著名的电气产品制造商组成联盟，制定了EIB技术标准并成立了中立的非商业性组织EIBA(EIBAssociate，欧洲安装总线协会)。EIBA协会的成立极大地推动了EIB标准的发展，迄今为止，已有100多家制造厂商成为了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，也被成功地引人世界各地。2001年，EIB技术开始被引人中国，在短短的几年内，以其优越的性能和质量获得了很大的成功。

2EIB系统基本原理

EIB技术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，如全分散控制；设计、安装、维护方便等，是当今建筑技术领域非常优秀的现场总线标准。

(1)总线传输介质

EIB总线以双绞线(TwistPair)为通讯介质。它采用2x2x0.8的标准EIB总线，具有良好的抗干扰性。

(2)系统拓扑结构

EIB系统非常灵活，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，大至一栋摩天大楼，都可以在拓扑上分层次设计安装。EIB的最小安装单元是线路(line)，每条线路上最多可连接64个总线元件；通过线路路由器(linecoupler)可以将多达15个线路连接组合成一个更大的拓扑单元，它称之为域(Area)；通过主干路由器(BackboneLineCoupler)更可将15个域相互连接和组合起来。这样，EIB系统最多可连接14400个总线元件，可控制的用电设备点数更是数量惊人。根据EIB标准规定，每条线路的总线最大长度为1000m。通过中继器(双绞线线路中继器、光纤中继器、以太网络中继器)的使用，我们可以用EIB来实现一些大距离跨度项目如会展中心、桥梁、广场等的电气照明控制。

(3)信号传输

作为一个全分布式的现场总线系统，EIB系统中的每一个总线元件都是一个智能控制单元，元件之间通过广播的电信号(Telegram)交换信息，从而实现控制和被控制的操作。

在建筑中，各个电气设备的动作完全是个随机事件，如在某一个时刻，某个房间要打开灯光而另一个房间要关闭窗帘，这就意味着在总线上的电信号是随机出现的。EIB系统采用串行异步的传输方式，应用了CSMA／CA(载波侦听多路访问／冲突避免)技术，它使得多个元件同

时发送总线信号时几乎不会发生信号丢失现象。

(4)寻址

在EIB协议标准中，定义了两种类型的地址：物理地址(PhysicalAddress)和逻辑地址(Groupaddress)。

物理地址是用来标识每一个总线元件，用于程序下载和设备维护。每个总线元件都有一个唯一的物理地址。物理地址需按照该元件在整个拓扑中的位置来设定。

逻辑地址代表着“一种控制条件”，每个传感元件可以被编程为发出一个或多个逻辑地址，同时每个执行元件可以被编程为接收到一个或多个逻辑地址后执行相应的动作。逻辑地址是用来进行通讯用的，利用逻辑地址，可以轻易实现传统电气安装技术中很难实现的“一控多”和“多控一”任务。

3ElB系统的特点

从EIB的技术角度上，EIB系统最大的特色体现在其兼容性和开放性方面。

在产品标准上，所有EIB产品按照统一的通讯标准进行通讯，不同厂商的产品可以完全兼容，这极大地保护了用户的利益。用户不必担心今后的升级维护问题，同时多家产品制造商也可以使用户得到最好的价格和服务。

和其他现场总线系统相比，EIB系统有一个很大的特点和优点：EIB系统有一个统一的进行系统设计、编程和调试的工具软件ETS(EIBToolSoftware)，各个厂商按照标准的格式开发每个元件的数据库，统一的ETS编程软件是EIB系统成功的奥秘。

4EIB系统的应用

EIB欧洲安装总线系统主要能够实现灯光控制、遮阳控制、空调控制等功能。其既可在现场通过智能面板控制，也可在中央控制室通过可视化软件控制。在一个需要使用多种功能的房间内，EIB系统有着巨大的优势。以一个中型会议室为例，理想的功能涉及多类型照明(灯光开关、普通光源调光、日光灯调光)、电动投影机的升降、电动幕帘的升降、电动窗帘的升降或百叶帘的升降和调角度、空调室内风机的开关和调速等多项电气设备，采用EIB系统即可实现集成的控制。

EIB系统主要适用于以下场所：

(1)整体公共建筑的灯光、遮阳控制；

(2)公用建筑中的部分单体建筑，如会议室、大堂、领导办公室等；

(3)大空间的单体建筑，如体育场馆、会展中心、广场等；

(4)桥梁、道路等远距离照明控制；

(5)高档别墅等。

2001年，EIB欧洲安装总线系统进入中国市场，至今这套系统已被众多项目所采用。深圳万科建筑研究中心、深圳中国集装箱集团大楼、东莞大宝公寓、上海同济大学桥梁馆、大连维多利亚庄园、大连医科大学、大连世界贸易大厦、厦门国际会展中心、昆明邮政办公楼、北京万泉新新家园等建筑都已经应用了EIB欧洲安装总线系统，体现出其强大独特的优越性。

5EIB系统发展趋势和展望

21世纪的到来，人们对舒适和节能提出了更高的要求，智能灯光、智能遮阳控制将会得到越来越广泛的应用。与此同时，用户对系统集成和维护升级的要求也愈趋严格化和专业化，标准化的产品将逐步体现其综合优势。

作为开放和集成的技术标准，EIB系统在中国有着良好的应用前景，将为中国的智能建筑领域同国际接轨起到推动作用。

参考文献

EIB系统范文篇2

关键词：I-bus智能照明总线系统应用

1概述

陕西师范大学新校区图书馆为陕西师范大学长安新校区内建设的一座现代化图书馆，图书馆内建有一座的学术报告厅和数个多功能小会议室、图书阅览室等，总建筑面积44000m2。本工程采用了ABB公司的符合EIB国际总线标准的I-bus系统对图书馆内的学术报告厅、会议室、图书阅览室、藏书库及公共照明部分进行智能照明控制，以达到功能多样性、方便性、经济性、灵活性、安全性、兼容性等传统的安装系统难以达到的要求。方便、节能、安全、人性化控制是I-bus系统应用在陕西师范大学新校区图书馆的目的。

陕西师范大学新校区图书馆作为陕西师范大学长安新校区内的一座大型公共建筑。该建筑内各功能空间面积较大，对照度的要求比较复杂，经常需要根据具体展品的要求变更照明系统，同时，还需要自动控制数量较多的电动窗帘、新风机组的启停控制。该工程的主体建筑、结构、设备专业设计与装潢设计存在较长的时间差，因此，在前期的设计过程中，选用的照明系统必须具有足够的灵活性。如果采用传统的楼字自控系统，则需要设置数量众多的二次控制回路，在系统功能变更时，还需要调整二次回路，给控制箱设计、安装、维护带来难度，同时，由于增加了很多继电器等元器件，造成工程造价昂贵，同时，由于传统的楼宇自控系统仅能在固定的时间开启照明灯具，全开全关，不能走到真正的人性化按照需求开启，能源浪费比较大。而采用EIB智能安装系统则能较好地满足本工程照明控制系统的使用要求，均能安装在终端照明控制箱内。而且EIB系统支持的总线拓扑结构丰富，系统容量较大，便于扩展和变更，各功能模块采用标准导轨安装，体积小、功能丰富、开发商有实力、总线协议开放、可以与楼宇自控系统融合，有协会组织支持，由较多的生产厂家，业主在产品的选型上有较多的选择范围，系统具有较好的性价比。采用了EIB智能安装系统，在终端箱内预留足够的标准安装导轨，便于今后变更需求时扩容；外部公共部位的照明终端箱集中安装在各区功能用房内，有利于调试、维护，减少了系统维护对读者的干扰，避免了由于照明控制设备安装在公共部位而被读者误操作带来的不便，也避免了众多的照明控制设备对装潢工程的影响；在内部办公区根据使用需要设置少量的现场情景控制开关，软件控制界面基于Windows系统，使用直观的图形界面，提供对整个系统的集中控制，系统在大楼的控制中心能配合安全防范系统进行相关区域照明系统的联动控制。

2I-bus系统介绍

随着科学技术的迅猛发展，现代建筑的功能日趋复杂，品质不断提高，对电气安装系统功能提出了更高的要求，采用传统的控制和布线方式，往往需要敷设大量的导线，形成越来越复杂的电气安装系统，一方面造成了设计与施工的难度，另一方面大大降低了系统的可靠性、易用性，给日后的维护工作带来诸多不便。因此，随着智能建筑的普及，各类总线控制系统应运而生，促使传统的电气安装系统转向智能、灵活的方式。EIB智能安装系统作为欧洲安装总线标准利用一条双绞线作为控制总线，EIB系统使照明、调光、百叶窗、场景控制、用电负荷控制、安保、供热系统实现智能化，并成为一个完整的总线系统，可依据外部环境的变化自动调节总线中设备的状态，达到安全、节能、人性化的效果，并能在今后的使用中根据用户的要求增加或修改系统的功能，方法是连接计算机重新编程，而无须重新敷设电缆，真正成为灵活的电气安装系统，这是传统的电缆敷设方式所无法做到的。

EIB系统已被成功地运用于各种场合如工厂、会展中心、酒店、办公楼、大型超市、机场、医院、别墅等。ABB的EIB系统既是一个面向使用者、体现个性的系统又是一个面向管理者的系统，使用者可根据个人的喜好任意修改系统的功能，达到自己所需要的效果，并可通过操作传感器(如按钮开关等)来控制系统的动作；另一方面，ABB的EIB系统还提供WINSWITCH软件平台，管理者(如小区物业中心、大楼管理中心、车库管理处等)将安装此套软件的计算机联接至EIB系统即可对EIB系统进行控制并进行管理，从而达到集中管理的功能。

EIB系统在欧洲被称为EuropeanlnstallationBus，即欧洲安装总线，在亚洲则是指ElectricallnstallationBus，即电器安装总线。这三个字母在电器布线领域，甚至在整个经济领域中都有着特殊的地位。1990年5月8日，由110多个电器制造商联合成立了EuropeanlnstallationBusAssociation，即EIBA，欧洲安装总线协会，总部设在布鲁塞尔。这些制造商占据了整个电器安装布线市场的大约80％左右，而ABB在此市场中则一直处于领先地位。

自EIB于1992年第一次出现在德国汉诺威交易会以来，一场翻天覆地的电器安装革命悄悄地开始了。据统计，在德国的商业功能建筑和大型超市中，大约30％的楼宇都不同程度地安装了EIB系统，而在计划建造的楼字中，这一比例则达到了60％。不论是在新楼的建设中，还是在旧楼或旧城区的改造中，ABBI—busEIB都取得了很大的成功。因此ABBI-busEIB系统必将成为未来电器安装系统的一种潮流。

2．1EIB系统的特点

2．1．1成本低

(1)修改、扩容、附加新功能时可毫无困难地实现；

(2)根据外界光线自动调节照明灯具的亮度；

(3)在用电高峰时可自动切断次要设备，以免超过额定负荷；

(4)依各个房间的要求，自动控制供热；

(5)依据作息时间及节假日自动开关照明；

2．1．2更安全

利用门窗接触器、移动感应器、烟雾感应器、煤气感应器实现安全监测，并能发出信号及显示故障，另外，人体接触的控制设备均为24V弱电，强电配管线路也相应减少了2／3左右，大大减小了火灾风险系数，同时可通过电话系统或互联网通知管理人员或有关部门示警。

2．1．3智能化

(1)可记录并统计系统中设备的使用状况、时间及寿命；

(2)通过电话系统开启系统中的设备；

(3)监测系统中的设备运行状态并能给出错误报告；

(4)依据外界环境的变化做出反映并调节设备的状态(如大风来临时将门窗关闭、百叶窗关闭等)；

(5)功能的修改通过PC软件编程即可；

2．1．4提高生活品质

(1)EID系统依据人的活动、环境的变化而自动调整；

(2)居家更安全和舒适；

(3)简化的操作完成复杂的功能；

(4)个性化的系统，可依据个人的喜好调节系统的状态(如灯光的亮度、照明灯及背景灯的组合、房间的温度、百叶窗的角度等)。

2．2EIB系统的适用场合

ABBI-busEIB系统适合于各种不同的场合：

图书馆、银行、办公楼、会展中心、别墅、剧院、机场、大型超市、住宅楼、停车库、会议室、学校、工厂等

2．2．1控制方式：

整个大楼的控制主要有以下几种方式：

(1)手动控制：按照使用习惯在大楼内设置有相应数量的现场控制器(如按钮开关等)，来控制系统的动作。

(2)移动控制：设置在公共走廊及地下车库的传感器(如移动探测器、主动探测器等)，按照系统设置的时间投入工作，根据人员及车辆的出人情况，自动的开闭相应区域的照明设备，最大限度的节约电能。

(3)恒照度控制：设置在大厅的模糊开关(DM／S1．1)，根据系统设定的照度值，根据大厅内照度的变化，自动开笔大厅内照明设备的数量，使大厅内照度保持恒定。

(4)集中控制：设置在大楼值班室的ABBi-bus(r)智能中控机，Winswitch软件平台显示的大楼模拟图，可实时掌握大楼内照明设备及空调设备的运行状况，及时调整以便合理控制相应区域的照明及空调设备，以便节约能源。

(5)网络控制：通过互联网网关，ABBi-bus(r)系统可与其他自控系统实现集成，并可根据自控系统发出的操作指令，执行相应的动作。

2．2．2系统优势

(1)数字化：电器设备的开关量将来源于传感器(移动探测器、亮度感应器、遥控器、TRITON面板)发出命令，并通过总线传送数字信号给驱动器，而不再像传统方式用开关面板直接对电源进行分段。

(2)经济：本系统采用先进可靠的国际技术，合理配置各种设备，使系统的管理费用及维护费用较低。并通过智能化控制，通过调节各种设备的负荷水平，从而达到节省能源成本的目的。

(3)安全：本系统的应用将使控制者或使用者不可能直接接触强电部位，而是通过亮度、移动物、遥控及24V弱电开关等方式进行控制。

2．2．3使用效果分析

假设图书馆走廊现有荧光灯40W1200盏，按4季全亮计算。

每天消耗电能：1200×0．04×24=1152kWh

全年消耗电能：1152×365=420480kWh

每千瓦时0．6元计算全年支付电费：

420480×0．6=252288元

安装系统后，按每天开馆高峰4h全亮，白天其余12h根据亮度要求平均每小时有3次开启，夜间8h时每小时有1次开启，每次开启时间从走出馆至馆外按5min计算。(移动探测器控制25％的灯光)

每天节约电能：

0．04×1200×24-0．04×1200×(4+12×1／4×25％+8×1／12×25％)=842．40kWh

全年节约电能：1152×365-154．8×365=307476kwh

全年节约电费支出：307476*0．6=184485．6元

三年内节约电费支出：55，3356．8元

(1)延长灯具使用寿命。由于让灯具科学地轮换“休息”或零星运行，就可以大大地延长灯具的使用寿命，降低灯具的使用成本。

(2)节约安装及施工费用。过去为了得到节能的目的，给每一组灯送一条电缆，从集中控制点到用电终端，要用大量的线缆和接触器才能实现。在采用了EIBi-bus系统后，由于用一根0．8的BUS线将各个开关控制箱的控制器连接起来，通过计算机终端实现桌面控制，便可控制到每一个灯具，无需大量的线缆及强电器材，完善的软件系统通过合理的实时程序就可科学运行，仅此一项节约的电缆费用就是相当大的。

(3)节约管理成本计算。通过合理的调配使用现有资源，以便更合理更科学的管理系统，从而达到节约管理成本的目的。

综上所述，电气安装总线EIB在项目的应用创造了安全、健康、舒适的环境；节能、现代化的智能控制系统在满足使用者对环境要求的前提下，利用智能控制来调节反光照明系统，以最大限度减少能源消耗，保证陕西师范大学新校区图书馆的照明效果；满足用户对场景功能的要求，保持学术报告厅、图书阅览室等场所亮度的恒定性，可在用户设定好的不同场景(如阅览、自习、清洁卫生等模式)之间进行切换。

3EIB系统的优点

3．1降低成本

(1)修改、扩容、附加新功能时可毫无困难地实现；

(2)根据外界光线自动调节照明灯具的亮度；

(3)在用电高峰时可自动切断次要设备，以免超过额定负荷；

(4)依各个房间的要求，自动控制供热；

(5)依据作息时间及节假日自动开关照明。

3．2智能化

(1)可记录并统计系统中设备的使用状况、时间及寿命；

(2)通过电话系统开启系统中的设备；

(3)监测系统中的设备运行状态并能给出错误报告；

(4)依据外界环境的变化做出反映并调节设备的状态(如大风来临时将门窗、百叶窗关闭等)；

(5)功能的修改通过PC软件编程即可。

3．3提高生活品质

(1)EIB系统依据人的活动、环境的变化而自动调整；

(2)居家更安全和舒适；

(3)简化的操作完成复杂的功能。

个性化的系统，可依据个人的喜好调节系统的状态(如灯光的亮度、照明灯及背景灯的组合、房间的温度、百叶窗的角度等)。

4系统优势

(1)数字化。电器设备的开关量将来源于传感器(移动探测器、TRITON面板)发出命令并通过总线传送数字信号给驱动器，而不再像传统方式用开关面板直接对电源进行分段。

(2)经济。本系统采用先进可靠的国际技术，合理配置各种设备，使系统的管理费用及维护费用较低。并通过智能化控制，通过调节各种设备的负荷水平，从而达到节省能源成本的目的。

(3)安全。本系统的应用将使控制者或使用者不可能直接接触强电部位，而是通过移动物及24V弱电开关等方式进行控制。

(4)延长设备使用寿命。灯具损坏的一个主要原因是电网的电压，过高的工作电压会使灯具的寿命大大降低。ABBi-bus(r)系统可以成功地抑制电网的冲击电压和浪涌电压，使灯具不会因上述原因损坏。同时ABBI-bus(r)系统采用软启动和软关断技术，避免了开启灯具时电流对灯丝的热冲击，使得灯具寿命进一步延长，从而减少更换灯具的工作量，降低照明系统的运行费用。

(5)安全可靠的安防功能。利用玻璃破碎传感器、无源红外线探测器实现安全检测，并能通过蜂鸣器、安防指示灯等发出信号或故障信号，同时通过ABBI-bus(r)系统软件的模拟平面显示，更可通过ABBI-bus(r)系统电话控制盒或系统网关，将报警信号输出至其他系统，及时示警，保障业主的投资。

(6)不同系统间的高效连接。ABBI-bus㈤系统软件运行在Window95／98平台上，ABBI-bus㈦系统支持众多的网络协议，包括最常用的TCP／IP协议，并可通过RS232接口相互连接，实现网络联网。与此同时，ABBI-bus(r)系统是一个开放的系统，可通过简单的软件调试与其他专业系统连接，例如BA系统。

5系统硬件组成

陕西师范大学新校区图书馆智能照明为智能开关控制，所采用的总线元件均为模块式元件。开关模块为双值输出AT／S4．16．1，有4个无电源的16A触点，可对4个独立的负载回路进行合断控制，分别安装在陕西师范大学新校区图书馆的几十个照明箱里。开关模块可对图书馆的各种灯具进行开关控制。

中央控制站通过EIB总线与照明控制器之间可直接通讯，通讯速率为9600bps。中央控制计算机采用Windowsxp操作系统。中央控制中心装有电话开关TS／AP，如需要可加装电话控制盒实现电话网络远程控制。通过中央计算机的编程设置，可对任何回路进行开关控制。可设置6个组地址作回路监控，各回路状态通过LCD显示。并在必要时通过电话开关送出设备故障报警、状态信号，能设置3个不同的拨出电话号码在必要时给维修人员拨电话，如拨出号码没回应，元件将输出报警触点信号。也可通过拨人电话输入操作命令开关设定回路的灯。光线感测器DM／S1．1，到达设定的照度值时向EIB总线发出开／关或调光的通讯信号，照度阈值分别可调，2~1000lux。周编程时间开关SW／S2．5，按照设定的时间发送开／关信号，2组输出，每组可分别设定24个时刻。

此外，还有为系统总线提供电源的电源供应器(SV／S30．640)，用于DIN导轨安装的数据传输母线(DS／E277)以及五联控制面板、系统总线采用EIB专用电缆等。

6系统软件

在陕西师范大学新校区图书馆中央控制室，设一台智能照明中央监控计算机，安装监控软件WinSwitch、编程软件ETS2．0软件，操作人员可以在中文图形化显示的界面进行监控和操作，监视整个智能照明系统的运行状态，在照明设备平面布置图上以形象直观的方式实时动态地显示各区域的照明设备使用状况。中央监控计算机具有历史数据存储能力，能实时提供智能照明系统的资料，并生成和打印各种报表，为设备维护提供依据，实现照明设备管理的自动化。系统采用专用的编程软件ETS2．0对模块编程，每个模块设一个物理地址，每一个回路设一个组地址，通过将相应的模块、回路地址组合到一个组地址来进行控制，积木式的编程使系统具有高度的方便性。编程或维修人员可将RS232编程接口插入任一总线上的总线耦合器。

7系统实现功能

I-bus智能安装系统在陕西师范大学新校区图书馆的应用，使得陕西师范大学新校区图书馆的灯光控制方式有如下三种方式：

(1)自动方式。我们结合时间继电器和感光模块，把感光模块设定一个值(200lux)，当陕西师范大学新校区图书馆外界光线的亮度低于这个值后，需要控制的灯会依次全部打开。当外界光线的亮度高于这个设定值后，这套系统会自动把剩余的灯全部关掉。

(2)手动方式。陕西师范大学新校区图书馆按区域来控制，其划分为六个区域，在控制室EIB系统有三个五联控制器，第一个是一区，第二个是二区，第三个是总开／总关，第四个是四区，在面板上都有标志，当按下面板的左键，就给一个关信号，相应区域的灯就会关掉，当按下面板的右键，就给一个开信号，相应区域的灯就会打开。

(3)可视化软件控制。在中央控制室里把PC机和这套系统相连，在PC机上安装这套系统的可视化软件，可以实时显示陕西师范大学新校区图书馆上六个区域灯的状态，也可以在PC机上控制这些灯的状态，比如开启灯、关闭灯。在陕西师范大学新校区图书馆上可视化软件也是按区域控制。

这些功能根据陕西师范大学新校区图书馆的实际需要可以调整，而且设置非常简单，工作人员可以自己设置，设置好以后，系统以后会自动完成这些功能。通过RS232接口完成计算机和EIB总线的连接，完成对总线元件的参数进行设置或更改，也可对系统进行程序修改或编程。

8结束语

EIB智能安装系统轻而易举地解决了传统电缆所无法解决的问题，此系统利用一条双绞线代替传统种类繁多的普通电缆，通过对陕西师范大学新校区图书馆工程的实例分析，可以看出使用EIB智能安装系统能使照明、调光、百叶窗、场景控制等系统实现智能化，并成为一个完整的总线系统，可依据外部环境的变化自动调节总线中设备的状态，达到安全、节能、人性化的效果，并能在今后的使用中根据用户的要求增加或修改系统的功能，而无须重新铺设电缆，真正成为灵活的电气安装系统，这是传统的电缆铺设方式所无法做到的。EIB系统是一个面向使用者、体现个性的系统又是一个面向管理者的系统，使用者可根据个人的喜好任意修改系统的功能，达到自己所需要的效果，并可通过操作传感器来控制系统的动作，该系统以其良好的灵活性和开放性，广泛适用于多种场合如大型公共建筑、写字楼、工厂、别墅等。

随着EIB智能安装系统等总线制智能安装系统的出现，使设计、安装、调试、维护的费用及时间大幅度地减少，原来繁琐的原理图、布线图设计变得简单易行，标准接插件快速、简便的安装，使人力、物力大量的减少，可靠性大大提高，强大的故障诊断能力，使系统的调试和维护变得轻松和愉快。与传统点对点集中控制方式相比，总线制智能安装系统以其无可比拟的优势使建筑电气安装系统发生了巨大的变化。未来的电气安装系统必将汲取目前各类总线制智能安装系统的优点，通过更多地向楼宇自控、安全防范等其他系统相互渗透、相互融合，并以其更好的灵活性、易用性、开放性、可靠性、经济性、安全性成为标准化、人性化、分散化、网络化的多功能网络集成式全分布控制系统。

参考文献

1ABBEIB1-BUS智能系统设计手册

EIB系统范文篇3

关键词：智能照明系统控制；总线；i-bus系统设计

一、背景

随着社会飞速发展和更新，可持续发展战略已成为我国当前的重要任务。我国住建部计划至2020年在建筑能耗领域，登上新的一级台阶。节能行动，刻不容缓。目前全球经济正朝着一体化靠拢。欧美发达国家本身经济的停滞不前，短期内很难有大型的品牌照明企业出现。并且环境保护成为全球化目标后，全世界的各个国家，特别是科学技术先进的地区，对于照明节能的需求将更为强烈，照明节能对于节约能源、保护生态系统、推动社会进步具有极其重要的意义。数据显示，我国是全球人均能源保有量最低的国家之一。能源的利用效率不足40%，远远落后于发达国家。单位生产量的能源消耗比世界平均水平高出近3倍。相关部门研究表明，我国能源效率每提高一个百分点，直接经济效益可达130亿元。节能关键在于节电，我国或将成为节电市场的最大买家。智能照明控制系统是专门针对照明而开发的先进的智能化系统，能够节约大量的能源和资源，具有巨大的经济意义和社会意义。因此，在实际工程中进行照明控制系统的节能设计势在必行。

二、智能照明控制的工作原理

电子感应技术和利用电磁原理的调压技术是智能照明控制系统的主要技术支撑，实时跟踪系统的供电情况，对电路的电流值等进行自动调节，改善电路情况，从根本上提高功率因数，从而达到照明节能降耗的目的。在目前国际公认较为成熟的智能照明系统中，ABB公司的i-bus系统较为成熟，采用国际通用的EIB/KNX标准。采用总线网络拓扑结构，是i-bus系统的主要工作原理，这使得系统具有10Mbit的通讯数率。使用线路耦合器对支线中的信号进行过滤，过滤后的信号进入主线，进而增加干线速率。因为IP局域网接口和EIB/KNX使用，所以使得数据可以在两者间进行传递。IP网关可以高效地在KNX/EIB系统中进行数据的交换。I-bus总线不能接地，其具有屏蔽能力。开关控制模块具有带电检测功能，可以检测灯光回路的运行情况并且在故障时进行报警。主要应用领域为智能楼宇环境控制系统和智能家居控制系统，其主要控制功能为光控制、中央控制、电动窗帘控制、家居安防控制、温度控制、AV控制系统信号监视等。

三、i-bus的主要特点

1.兼容性：控制系统采用的是国际通用的EIB/KNX标准，可以满足使用者对不同功能的需求。电气安装总线采用大跨度框架及开放式的结构，可以使使用者便捷而迅速地调整建筑物的使用功效或者再一次规划建筑平面。极强的兼容性是该系统的优点，对于不同厂家的软件和元器件，在本系统的通讯中可以达到兼容，能够使系统稳定的运行。系统内部的各个模块都是一个独立的个体，具有独自运行能力，不受其他器件的约束。无论任何的模块损坏或者损毁都不会影响到其他模块的正常运行，这种独立的运行模式使得系统维修保养方便，在对系统进行定期升级或者定期更换元器件时，整个系统仍然可以正常地运行下去。系统的可扩展性也是本系统的一大优点，如果想进行回路的增加，只需要直接添加相应模块，对于系统整体无需进行大改动。

2.安全性：系统只运用一条i-bus总线，没有过多的电缆线路，更没有复杂的线路铺设。在现场只需要总线进行连接，24V的安全低电压连接保证了系统的安全，控制模块不需要复杂的布置，可以安装在配电箱内。

3.灵活性：功能的调整和控制结构的修改十分灵活，对小部分程序进行修改即可完成目标，不需要对布线进行调整。通过物理信息的采集，自动刚系统设置为最优运行状态，方便管理并且节约能源。所有设备均为标准设备，模数化产品采用35mm导轨安装，现在设备才有86盒墙装，各种面板的探测器可以互换，实际应用十分灵活。

4.经济性：系统能够大量减少维护人员，从而节约大量的维护费用，在节约费用的同时，提高了整体系统的工作效率。i-bus系统采用红外线传感器、定时开关技术、亮度传感器调光技术，这些智能化的应用使得系统可以节约大量的电力能源，从而极大地节约了资源。比传统照明节约25%左右电能，投资成本三年内即可收回。

5.长期性：软启动、软关断技术的使用是i-bus系统的又一个亮点，对于各个回路进行缓慢的启动，在一定时间内关断，这样有效减少了冲击电压对器件的损害，极大地延长了灯具的使用寿命。系统可以和消防报警系统、安全防范系统、闭路监视系统一起来构成一个完整的系统。同时采用ABB照明系统和BA系统的大厦，将大幅度提高大厦的智能化程度，增加该物业的亮点，提高大厦的出售和出租率，这些无疑都获得了许多长期的、可观的、潜在的收益。

四、i-bus系统设计实例

以办公楼为例，在办公室各区域设置吸顶探测器，通过吸顶探测器对移动信号进行感应，因信号对灯光和风机盘管电源进行控制，实现工作时间启动照明灯和空调，休息时间自动关闭灯光和空调。根据预先设置的程序，定时开关灯光空调，从而最大限度地节约能源。例如，设置在会议室的智能面板可以对会议室的灯光、空调、窗帘、投影幕布等用电设备进行手动控制。普通办公室通过温控面板对空调进行控制。办公区域的吸顶式移动探测器可以根据环境的照度要求以及使用的空间自动调整开灯数量，确保满足照度需求。

五、总结

在21世纪，能源与资源的高效利用已经成为评估一个国家乃至整个社会发展潜力的重要指标。我国是一个发展中国家，提高能源利用率必将大力推进我国经济建设和社会建设。智能照明控制系统在实际工程中的节能设计，将从根本上进行建筑节能。该领域将成为促进我国未来发展的重要领域。未来我国将成为节能设计及节能产品研发的最大受益者。

作者:周洪涛 姚小春 单位:吉林建筑大学

参考文献：

[1]马鸿雁，韩京京.会展中心照明控制与节能[J].智能建筑电气技术，2010(04).

EIB系统范文篇4

关键词:养老基金;长寿风险;死亡率;长寿债券

一、人口老龄化及其发展趋势

人口老龄化有静态和动态两个方面的含义。所谓静态含义是指社会人口结构呈现老年状态,进入老龄化社会;动态含义是指老年人口相对增多,在总人口中所占比例不断上升的过程。国际上通常认为,当一个国家或地区60岁以上老年人口占人口总数的10%,或65岁以上老年人口占人口总数的7%,即意味着这个国家或地区的人口处于老龄化社会[1]。

世界人口年龄分布正发生深刻的变化,即年龄分布因死亡率和出生率下降而逐步转向人口老龄化。预期寿命在近几十年中快速增加,并且这一趋势还将持续。欧洲1955年出生的男婴的预期寿命为62.9岁,而今已达到70.5岁,女婴则由67.9岁增至78.8岁。发展中国家的预期寿命增幅更大,例如中国上海的平均预期寿命的年增幅约为3.24个月,男性预期寿命已由1978年的70.69岁增至2009年的79.42岁,女性寿命已74.78岁增至84.06岁。由此人口结构也出现老龄化,如1950年的欧洲,65岁以上人口占总人口的比例为8%,预计在2050年时将达到28%,其中80岁以上人口占总人口的比例将由1950年的1%上升至2050年的10%,亚洲和北美也有同样的趋势①。

二、长寿风险的内涵与影响

当前人口老龄化在诸多社会领域引发了一系列严重的挑战,如养老金因退休高峰而遭受巨大考验,医疗系统不堪重负,退休人口由积累财富转向消费时可能引致的资产价格下行等等。人口老龄化的推进也是长寿风险不断累积的过程,本文主要关注伴随人口老龄化而出现的长寿风险特质及其管理方法。

长寿风险对个人而言,是指寿命延长使个人面临未来支付增加而遭受的保障不足或无力支付的风险;对养老保障型产品提供机构而言是指寿命延长使未来给付年限和给付额度增加,导致负债大于资产的风险。

个人应对获得养老保障并化解长寿风险的渠道主要包括,政府的基本养老保险、寿险公司、企业年金、私人养老基金、住房逆抵押贷款以及风险自留等。

政府的基本养老保险系统遭受长寿风险冲击主要表现为收支缺口扩大和财政补贴压力持续增加,导致养老金制度的财政维持能力遭受质疑。当前国内个人账户资金计算使用的期限远低于实际寿命,超过计算年限后,随后年份的支付将再次并入统筹,政府养老统筹已面临长寿风险和人口结构改变的双重压力,其财务可持续性明显弱化。而今社会养老保险的多支柱改革推进呈现出公共养老金和私营养老金在收入替代率方面的此消彼长,即社会养老保险系统提供的退休收入比例下降,私营产品提供的比例增加,加之税收激励也推动了私营产品需求增加。

商业性养老保障型产品通过年金化为个人转移长寿风险,当前年金化仍以固定的死亡率作为精算假设进行定价,并未涉及到未来死亡率改善的可能性,于是寿命延长可能会造成年金商品费率被低估,进而引发养老保障型产品提供机构的财务问题,势必会对其经营形成不利影响。

由于长寿风险转移市场的缺失或发展迟缓,养老保障型产品提供机构等在为个人提供长寿风险管理的同时,自身陷入了长寿风险管理困境。随着人口老龄化程度的不断加深,寿险公司、企业年金等商业性养老保障计划试图通过以下方法实施长寿风险管理:一是涉猎不同的产品、不同国家或不同社会经济群体,实施长寿风险的多元化或自然对冲;二是与再保险公司签订再保险协议,将部分或全部长寿风险的转移给再保险公司;三是有可能批量转售退休金计划未来支付等等。但从已有的长寿风险再保险协议和退休金出售交易存量看,系统性长寿风险集中滞留于保险系统内,保险公司接受长寿风险转入的意愿不高,且因死亡险和年金产品分由不同机构销售,自然对冲机制难以发挥作用[2]。于是养老保障型产品设计出现了DC计划逐步取代DB计划、产品定价升高等趋势。这主要是因为死亡率实际调查数据和生命表提供数据的差异显著,而生命表是各养老保障性产品设计与定价的依据,机构面临的长寿风险难以从定价中得到弥补。于是在长寿风险转移可能性很低的条件下,养老保障型产品定价过高、DB计划萎缩、DC计划年金化率低,长寿风险由个人自留将难以避免。

人口老龄化趋势的推进使得机构难以将长寿风险视为正常的商业风险,并予以承担。因而随着长寿风险的增加,研究各类养老保障型产品的长寿风险转移与风险对冲成为学界和业界关注的焦点。

三、现有长寿风险管理方法的比较分析

当前机构管理长寿风险的方法基本包括四大类:一是机构自留长寿风险,即机构将长寿风险视为正常商业风险,并予以承担。二是在现有的制度中寻求解决方案,如长寿风险的多元化或自然对冲,即在产品组合中涉及定期保险和年金业务组合;与再保险公司签订再保险协议,将部分或全部长寿风险转移给再保险公司;机构将其未来支付批量出售给保险公司;小型的退休金计划还可为每位退休成员购买年金等,这样的套期保值策略将一并转移所有系统与非系统的长寿风险,除非转移长寿风险过程中使用的是定期递延年金。三是改变产品设计,如年金提供商提供参与式年金,将部分长寿风险转移给仍幸存的投保人,即年金合约中的死亡率时时调整,采用实际发生的死亡率,而非购买时的预测死亡率。四是基于创新型产品设计将长寿风险转移到资本市场,如长寿风险相关资产的证券化,或使用死亡率指数和长寿指数相关的证券与衍生品管理长寿风险,具体包括长寿债券、年金期货、年金期权、死亡率互换以及死亡率远期等[3]。

除寿命延长因素外,导致养老基金潜在负债大于资产的风险显著增加的因素还有投资收益率的变化。无论是从金融市场的实际投资回报率变化趋势分析,还是从赡养比、劳动生产率等因素判断,金融市场难以产生大规模持续回报。从资产角度分析,养老基金资产增值幅度有限;从负债角度分析,养老基金负债因未来支付年限以不确定性的方式延长,导致潜在负债快速增加。因而当前管理养老基金潜在负债大于资产的风险,需从长寿风险的对冲管理角度展开。虽然对冲长寿风险的现有方法为数不少,但由于死亡险和年金产品分别由不同机构销售,自然对冲机制不仅难以发挥作用,而且不易操控。同时,已发生的零星交易观察,再保险公司并不热衷于对长寿风险进行分保。小型的退休金计划购买年金以处置长寿风险的方法并不适用于大规模的年金,这只是转移问题而非解决问题。改变养老产品设计,比如设置递减支付、定期年金或采用DC计划,本质上都是要求个人自留长寿风险,属于长寿风险管理的低效表现,并不符合老人的养老需求。所以,各类养老保障型产品的提供机构仍在寻求更为有效的长寿风险管理方式。

在养老基金规模庞大且风险管理创新迅速的发达金融市场,从资本市场风险转移功能角度考虑设计与开发金融衍生工具以实施长寿风险管理的探索正在持续展开。虽然适用于交易所内交易的标准化合约开发还有很多障碍有待突破,但基于长寿风险管理的场外市场合约已有交易。

四、SwissRe死亡率证券和EIB/BNP长寿债券的启示

借助瑞士再保险公司(SwissRe)的死亡率证券和欧洲投资银行和法国巴黎银行(EIB/BNP)设计的长寿债券的剖析,本文将探讨基于创新型产品的长寿风险对冲管理。

(一)SwissRe死亡率证券

2003年12月瑞士再保险公司发行了为期三年的死亡率债券,以便于减少瑞士再保险公司所可能面临的死亡率严重恶化的风险。SwissRe死亡率债券发行总额为4亿美元,每季付息一次,计息方式为三月期的美元LIBOR加上135个基点。该债券体现死亡率风险的设计为根据死亡率指数变化调整偿付的本金额度,也就是未预料的死亡率增加将导致偿付本金额度的减少。死亡率债券中跟踪的死亡率指数是在采集美、英、法、意和瑞士五国数据的基础上编制而成的。

在SwissRe死亡率债券的三年有效期内,若实际死亡率指数未超过2002年基准指数的1.3倍,投资者可获得全额本金偿付;若处于基准指数1.3与1.5倍之间,则实际死亡率每增加0.01,本金偿付额减少5%;若超过基准指数的1.5倍,投资者的本金将全部损失[4]。

死亡率债券由特设机构发行,特设机构以债券发行获取的本金,购买价值4亿美元的高信用等级债券,同时借助于利率互换交易将债券利息转变为基于LIBOR的现金流。特设机构每季支付一次利息,债券到期时根据实际死亡率指数调整本金偿付额度。特设机构的存在既可使得瑞士再保险公司将该业务表外化,还可控制信用风险,增强投资者信心。

瑞士再保险公司的盈利与死亡率负相关,作为世界上最大的生命与健康再保险公司,瑞士再保险公司正积极寻找交易对手以实现长寿风险的转移,否则大量积存的长寿风险需要保有规模庞大的资本金以满足监管当局的资本充足率监管要求,同时通过管理长寿风险,瑞士再保险公司还可维持较高的信用评级。死亡率债券的发行为瑞士再保险公司提供了极端死亡率风险的防护措施,有助于瑞士再保险卸载其可能面临的极端死亡率变化。

作为瑞士再保险公司的交易对手,债券投资者将在未发生极端死亡率事件的条件下,可得到更高的投资回报。死亡率债券等同于死亡率指数的范围看涨期权,瑞士再保险公司是期权买方,债券投资者是期权卖方。

SwissRe死亡率证券是为应对突发重大灾难而设计的,债券有效期与长寿风险管理要求相差太远,而且指数编制与养老基金的受益人结构差距过大,即使该债券被用于短期长寿风险的套期保值策略,也会引发明显的基差风险。

(二)EIB/BNP长寿债券

法国巴黎银行(BNPParibas)原计划在2004年11月面向养老基金业推出长寿债券,这是第一次真正意义上的长寿风险证券化尝试。EIB/BNP长寿债券发行总额为5.4亿英镑,有效期为25年,是支付浮动利息的年金债券,其创新设计在于利息支付与幸存者指数挂钩,该指数计算基于英格兰和威尔士2002年65岁男性的实际死亡率,最初的利息支付额设定为0.5亿英镑。EIB/BNP长寿债券被欧洲投资银行(EIB)评定为AAA级信用等级并发售,由PartnerRe再保险公司承保长寿风险相关的超额损失。EIB/BNP长寿债券实质上包括三个部分,一是由欧洲投资银行发行的浮动利息年金债券,以欧元为计价单位;二是欧洲投资银行与法国巴黎银行之间的货币互换,欧洲投资银行支付浮动利率的欧元现金流,获得固定利率的英镑现金流;三是欧洲投资银行与partnerRe再保险公司之间的死亡率互换[5]。

EIB/BNP长寿债券设计的可取之处包括:债券现金流的设计有助于养老基金对其长寿风险曝露实施套期保值,尤其是为特定参考人群提供长达25年的年金化支付时。幸存者指数依据国家统计部门的原始死亡率而编制,易获取的可信数据增加了市场透明度,可提升投资者信心。

EIB/BNP长寿债券并未成功发行,总结其原因主要包括:一是长寿债券的有效期还不足够的长,该债券并不能成为养老基金的有效风险对冲方式,这妨碍了养老基金的投资意愿。二是资本要求高而风险降低的少,这使其成为占用资本金较多的一种风险管理工具。三是模型和参数的不确定性较高,使投资者和发行人缺乏充足的信心。即使长寿债券能够提供完全风险对冲,其所隐含的不确定性将使得合理定价成为不可能。四是潜在的套期保值者认为基差风险相对于债券定价而言过高。长寿债券的特定人群与多数年金和养老基金的受益人结构差异显著,如年龄阶段或性别因素,隐含的基差风险大。又如当年金受益人经历更快的死亡率改善(比定价的基础—全民指数),基差风险显著增加。基差风险增加的可能性原因还包括长寿债券特定的年金支付水平,在实现养老金计划存在支付提高的可能性(如基于通货膨胀率调整的年金化支付)。五是长寿风险所依赖的指数是中心死亡比率,这意味着幸存者指数将低估幸存人群的真实比例。

虽然EIB/BNP长寿债券还有待进一步完善,但其中包含的长达25年的债券有效期、在场外市场实施死亡率互换、死亡率指数或幸存指数编制等都为长寿风险的资本市场管理工具与市场发展提供了借鉴。

另从以上两个债券的设计可看出,通过资本市场实施长寿风险管理还有很多障碍,如死亡率指数编制。有效的死亡率指数需消除具体投资组合和人群的个体差异,同时确保依然保留不能有效分散的长寿风险。就地域和社会人口统计因素而言,指数覆盖面应尽可能广泛,同时还需尽可能地接近参考它的投资组合,把基差风险(basisrisk)降到最低。只有这样,该指数才能成为公平交易和风险转移的理想市场基准,并实现长寿风险的市场最低价格确立[6]。

五、总结

人口老龄化程度的加深和长寿风险的日益累积,导致社会养老保险的多支柱改革和养老需要满足对年金等商业性养老机构的倚重。与此同时,长寿风险管理方式的滞后使得年金、养老基金等机构遭遇了长寿风险自留、监管资本要求提高等系列问题,这又抑制了商业性养老保险型产品市场的拓展。故而从长寿风险管理方式上实现突破,将有助于整个社会养老保障系统的优化。从已发生的交易看,可从以下方面加快长寿风险转移与对冲的实现。

一是鉴于政府已经由养老保障的第一支柱承担了可观的长寿风险,不宜再通过长寿债券发行负担更多的长寿风险,政府统计部门可提供死亡率原始数据,还可基于公开数据编制死亡率指数或长寿指数,作为长寿风险对冲管理市场发展的基准。

二是随着长寿风险的累积,市场需要大量的有效期超长的债券以便构造套期保值投资组合,尤其是递延年金需要期限长达50年甚至更长的债券以满足其年金费收取和年金化支付期间的现金流管理需要,而通过国债提供超长期债券是较为可行的。

三是长寿风险对冲管理市场需要在场内市场交易的标准化合约和在场外市场交易的非标准化合约相互匹配。场内市场可针对系统性的长寿风险设计标准化合约,由于合约的最终使用者类型多,各种信息、预期会迅速反映到市场竞争中,同时场内市场交易还具有流动性、交易机制设计等方面的优势,如死亡率指数或长寿指数交易。而场外市场非标准化合约可为投资者度身设计以对冲其非系统性的长寿风险,降低基差风险,如长寿债券、死亡率互换等。

基于指数型长寿风险衍生品、已有的利率和通货膨胀率衍生品和投资组合策略,养老保障型产品提供机构可有效地调整投资风险和回报率,更注重纯粹风险的管理,将成本控制在一个合理水平上,还可使得产品设计更加个性化、低成本,推进市场细分,减少逆向选择和道德风险,使得每个风险群体都能得到更为精确的定价。

参考文献:

[1]StephenRichardsandGavinJones.Financialaspectsoflongevityrisk

[2]ThomasCrawford,RicharddeHaan&ChadRunchey,LongevityRiskQuantificationandManagement:AReviewofRelevantLiterature

[3]SwissReinsuranceCompanyLtdEconomicResearch&Consulting.Annuities:aprivatesolutiontolongevityrisk

[4]AndrewCairns.LONGEVITYBONDSANDMORTALITY-LINKEDSECURITIES

[5]D.Blake,A.J.G.Cairns&K.Dowd.LIVINGWITHMORTALITY:LONGEVITYBONDSANDOTHERMORTALITY-LINKEDSECURITIES

EIB系统范文篇5

关键词：楼宇自动化控制网络现场总线控制系统以太网楼宇自动化系统

目前日益流行的智能建筑(InteUigentBuidings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物，是信息社会的需要，也是未来建筑发展的方向。智能建筑主要由楼宇自动化系统(BuidingAutomationsystem，缩写为BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统(OAS)三大系统组成。其中，楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统，将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上，通过网络对其进行综合的控制，这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能的要求。

一、现场控制系统FCS的出现以及在楼宇自控中的应用

上个世纪七八十年代，伴随着计算机可靠性提高，价格大幅下降，出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(DistributedControlSystem，简称DCS)。DCS是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。它的测量变送仪表一般是模拟仪表，因此它属于一种模拟数字混合控制系统，这种系统较以前的各种控制系统有了较大的进步。DCS在工业自动化控制领域获得了广泛的应用，也开始应用到楼宇自动化控制领域。但是DCS存在如下一些缺点：

(1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式，导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难；

(2)可靠性差。模拟信号传输精度低，而且抗干扰性差；

(3)系统封闭。各厂家的产品自成系统，系统封闭、不开放，难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。

上个世纪90年代以来，随着控制技术、计算机技术、通信技术的发展，出现了基于现场总线的控制系统(FCS)，FCS克服了DCS的缺点，它是一种全数字化的、全分散的、全开放、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。目前，现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点，备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。FCS极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的DCS(分布式控制系统)相比，FCS具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。现场总线的出现，为工业自动化带来了一场深层次的革命，从而开创了工业自动控制的新纪元，被誉为自动化领域的计算机局域网。鉴于FCS的许多优点，控制专家们纷纷预言“FCS将取代DCS成为2l世纪控制系统的主流。”现在，FCS已经被应用到楼宇自动化控制领域。

1．1应用于楼字自动化领域的几种现场总线

由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在，世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。据不完全统计，目前国际上有40种宣称为开放型的现场总线标准。这些协议根据国际标准化组织(ISO)的计算机网络开放式互连系统的OSI参考模型来制定的。大多数现场总线只是用其中的一、二和七层协议。于是现场总线呈现杂乱纷呈的局面。在这些现场总线中不乏优异的现场总线，如CAN、Modbus、Profibus、Lonworks、BACnet、DeviceNet等等。其中Lonworks、BACnet、CAN、EIB等现场总线在楼宇自动化领域获得了、较广泛的应用。尽管基于现场总线的Fcs克服了DCS的许多缺点，但还是有一些不如人意的地方，最明显的缺点：多种现场总线并存而互不兼容，导致FCS的可互操作性只能在同一种现场总线系统中实现。后面将对FCS的缺点做进一步说明。

(1)LonWorks

美国Echelon公司1991年推出了LON(Local0penationNetworks)技术，又称Lonworks技术。

它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持，已经在楼宇自动化、工业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说LonWorks具有以下优点：

①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式，包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等，这样可适应复杂的现场环境，方便现场布线；

②支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等；两种传输速率：78bps和1．25Mbps，最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定，一般可从500m到2700m。可接人的节点最多为32385个；

③完善的珏发工具。提供完善的系统开发环境，采用开放的NEURONC语言，它是ANSIC语言的扩展；

④无主的网络系统。LonWorks网络中各节点的地位相同，网络管理可设在任一节点处，并可安装多个网络管理器；

⑤开发LonWorks网络节点的时间较短，也易于维护。LonWorks采用的LonTalk协议固化在Echelon公司的Neuron芯片中，这样可以节省开发LonWorks网络节点的时间，也方便维护。

同其它现场总线一样，LonWorks也有自身的缺点。首先，LonWorks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺；其次，由于LonWorks依赖于Echelon公司的Neuron芯片，所以它的完全开放性也受到一些质疑。尽管LonWorks存在一些不足，但是LonWorks的FCS还在楼宇自动化领域获得了广泛的应用。世界上有2万多家OEM厂商生产LonWorks相关产品，其中种类已达3500多种。目前世界上已安装有500多万个LonWorks节点，LonT~k协议也被接纳为欧洲CENTC247、CENTC205的一部分。自1996年以来，LonWorks也开始在国内获得大量的应用。在建设部的支持下，国内一些研究所和企业开始陆续开发出基于LonWorks的楼宇自动化控制系统，并在一些新建智能大厦和建设部智能化小区试点工程中得到应用。

(2)BACnet

BACnet是作为世界上第一个楼宇自动控制网络的数据通信协议。它代表了智能建筑发展的主流趋势。BAcnet不是软件或硬件，也不是固件，严格地说，BAcnet并不是现场总线，而是一种网络协议，即通信规则。为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。BACnet详细阐述了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通信介质、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。BACnet采用了Etherent、ARC-->、MS／TP、PTP、LonTalk五种网络技术进行通信。可根据系统通信是和通信速度选择不同的网络技术。相对其它现场总线，BACnet标准最大的优点是可以与Etherent、LonWorks等网络进行无缝集成。不过BACnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计，并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备。BACnet标准已在全球得到了广泛的应用，全球生产和经营楼宇设备和楼宇自控设备的主要厂商均支持BACnet标准。BACnet在不到10年的时间内就从一个行业学会标准迅速成为楼宇自控领域中唯一的ISO标准。虽然我国是WTO和ISO成员国，但是BACnet在我国建筑领域中的应用范围还是相对较小，而且在工程中采用的BACnet产品和技术也基本上全部是从国外引进的，还没有真正意义上的国产化BACnet相关产品。

(3)CAN

CAN总线最初是德国Bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的，现在它已经成为一种国际标准，在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。CAN具有以下优点：

①采用8字节的短帧传送，故传输时间短、抗干扰性强：

②具有多种错误校验方式，形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下，节点会自动离线，避免影响总线上其它节点；

③采用无损坏的仲裁技术；

(4)CAN芯片不但价格低而且供应商多。

CAN缺点是：CAN总线上最多可挂接110个节点，这不完全能满足整个智能建筑的需要。不过可以通过利用中继器进行扩展，相对其它一些现场总线，CAN总线技术比较简单，CAN相关产品的开发费用也远远低于其它现场总线技术产品的开发费用。因此，很早国内就有一些企业推出了基于CAN总线的楼宇自控的相关产品。如狮岛、索龙集团开发出了$2000楼宇自控系统。

(5)EIB

EIB是欧洲安装总线(EuropeanInstallationBus)的缩写。它在1990年被提出，经过十多年的发展，成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准，在欧洲得到了进300家厂商的支持。1999年EIB被引进中国的智能化建筑领域，并在上海同济大学建立了EIB认证技术培训中心。在短短的几年里，国内的会展中心、博物馆、办公大楼、别墅等场所的灯光、窗帘、空调等控制和安防系统方面获得了广泛应用，如厦门国际会展中心、大连国贸中心、浙江人民大会堂等。国内的EIB项目基本上被ABB公司和SIMENS公司所垄断。

二、以太网开始进入楼宇自控领域

以太网发展至今已有20年历程，作为局域网组网的主要技术，以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展等优点一直在局域网领域中牢牢占据着统治地位。近年来，以太网技术获得了快速地发展。交换型和全双功以太网的出现，克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点，实现了站点独占传输媒体并同时收发数据，也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展，目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体)，并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步，以太网标准系列已扩展成20余个。现在已太网不但由局域网向着接入网和城域网领域发展，同时开始进入工业控制和楼宇自控领域。新的IEEE802．3af标准开始对以太网供电作出了规定，它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍。目前，3Com、华为、DLINK等公司开始提供符合IEEE802．3af标准的交换机产品。另外，一些现场总线的协会或组织也开始提出基于其现场总线的开放式以太网标准，即工业以太网标准，如ODVA(开放DeviceNet供货商协会)和CI(ContolNet国际组织)的EtherNet／IP标准、FF(现场总线基金会)的HSE(Hig}lSpeedEthemet，高速以太网)、Profibus国际组织的ProfiNet。支持这些工业以太网标准的交换机、网卡等产品也开始出现，如MOXA公司的EDS-508系列工业以太网交换机(支持EtherNet／IP)、北京航天华辉自动化技术有限公司的AnyBus-SIO／100M(支持Ethemet／IP和Modbus／TCP)等。美国VDC(VentureDevelopmentCorp．)调查报告指出，Ethemet在工业控制领域中的应用将越来越广泛，市场占有率将从2000年的ll％增加到2009年的23％。

伴随着以太网技术在工业控制领域的成功应用，以太网技术也必将越来越多地渗透到楼宇自控领域。目前，以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网(如图l所示)，在一些新开发的楼宇自控系统中，以太网直接进入了控制层，如北京楼宇自动化中心开发的基于以太网的ENC-2001IP智能建筑测控系统。ENC-200liP控制系统的结构如图2所示。一般的空调、照明等系统通过ENC参量控制模块集成到以太网上；带有RS232或RS485接口的系统通过网关转换模块集成到以太网上；IP电话以及IP摄像机直接连接到以太网上。公务员之家

在楼宇自控网络中采用基于现场总线的FCS的优点是：

①可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计

楼宇自控网络集成到信息网的，有屏蔽、接地与防爆等措施，同时其实时性也比采用CSMA／CD的以太网的时实性好；

②用户的投资成本低。现在，开放的现场总线技术已经比较成熟，有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是：实现现场总线无缝接人以太网复杂，当多种现场总线共存在一个系统中时，集成起来更复杂，系统的扩展性差。

在楼宇自控网络中采用以太网的优点是：实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”，即实现人们期望的通信协议的兼容和统一；这样系统扩展起来也比较方便；与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是：首先，目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大，开发费用和成本相对还是较高，用户可以选择的厂商也很有限，垄断利润较高，研发成本还没有被消化，这些都导致产品价格过高。其次，以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。

三、结束语

就目前而言，不管是应用在楼宇自控网络中的基于现场总线的FCS还是以太网，都有其优点和缺点。随着时间的推移和技术的进步，它们也必将会被进一步完善。据统计，我国目前有从事楼宇自动化业务的企业3000家以上，产品供应商约3000家。另外，随着我国绍济的快速发展和人们生活水平的不断提高，建筑和社区的数字化建设正在兴起，FCS和以太网都必将在楼宇自控领域中获得更广泛的应用，在今后相当长的时间内，两者在竞争的同时也将继续并存。

参考文献

1郭维均．俞洪．《智能建筑基础》中国计量出版社．2001：6

2陈秋良．自动控制技术．《现场总线控制系统综述》2001；20

3李光辉．缪希仁．现场总线技术及在低压电器领域中的应用．电工技术杂志，2002

4郝晓弘．马向华．现场总线控制系统一新一代控制系统．《工业控制计算机》2001；14

5阳宪惠．《现场总线技术及其应用》清华大学出版社,1999

6张振昭．许锦标．万频．《楼宇智能化技术》北京机械工业出版社。1999

7董春桥．BACnet标准在我国推广和应用的思考．《智能建筑与城市信息>。2003

EIB系统范文篇6

关键词：楼宇自动化控制网络现场总线控制系统以太网楼宇自动化系统

目前日益流行的智能建筑(inteuigentbuidings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物，是信息社会的需要，也是未来建筑发展的方向。智能建筑主要由楼宇自动化系统(buidingautomationsystem，缩写为bas)、通信自动化系统(cas)和办公自动化系统(oas)三大系统组成。其中，楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统，将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上，通过网络对其进行综合的控制，这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能的要求。

2现场控制系统fcs的出现以及在楼宇自控中的应用

上个世纪七八十年代，伴随着计算机可靠性提高，价格大幅下降，出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(distributedcontrolsystem，简称dcs)。dcs是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。它的测量变送仪表一般是模拟仪表，因此它属于一种模拟数字混合控制系统，这种系统较以前的各种控制系统有了较大的进步。dcs在工业自动化控制领域获得了广泛的应用，也开始应用到楼宇自动化控制领域。但是dcs存在如下一些缺点：

(1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式，导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难；

(2)可靠性差。模拟信号传输精度低，而且抗干扰性差；

(3)系统封闭。各厂家的产品自成系统，系统封闭、不开放，难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。

上个世纪90年代以来，随着控制技术、计算机技术、通信技术的发展，出现了基于现场总线的控制系统(fcs)，fcs克服了dcs的缺点，它是一种全数字化的、全分散的、全开放、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。目前，现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点，备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。fcs极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的dcs(分布式控制系统)相比，fcs具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。现场总线的出现，为工业自动化带来了一场深层次的革命，从而开创了工业自动控制的新纪元，被誉为自动化领域的计算机局域网。鉴于fcs的许多优点，控制专家们纷纷预言“fcs将取代dcs成为2l世纪控制系统的主流。”现在，fcs已经被应用到楼宇自动化控制领域。

2．1应用于楼字自动化领域的几种现场总线

由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在，世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。据不完全统计，目前国际上有40种宣称为开放型的现场总线标准。这些协议根据国际标准化组织(iso)的计算机网络开放式互连系统的osi参考模型来制定的。大多数现场总线只是用其中的一、二和七层协议。于是现场总线呈现杂乱纷呈的局面。在这些现场总线中不乏优异的现场总线，如can、modbus、profibus、lonworks、bacnet、devicenet等等。其中lonworks、bacnet、can、eib等现场总线在楼宇自动化领域获得了、较广泛的应用。尽管基于现场总线的fcs克服了dcs的许多缺点，但还是有一些不如人意的地方，最明显的缺点：多种现场总线并存而互不兼容，导致fcs的可互操作性只能在同一种现场总线系统中实现。后面将对fcs的缺点做进一步说明。

(1)lonworks

美国echelon公司1991年推出了lon(local0penationnetworks)技术，又称lonworks技术。它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持，已经在楼宇自动化、工业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说lonworks具有以下优点：

①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式，包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等，这样可适应复杂的现场环境，方便现场布线；

②支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等；两种传输速率：78bps和1．25mbps，最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定，一般可从500m到2700m。可接人的节点最多为32385个；

③完善的珏发工具。提供完善的系统开发环境，采用开放的neuronc语言，它是ansic语言的扩展；

④无主的网络系统。lonworks网络中各节点的地位相同，网络管理可设在任一节点处，并可安装多个网络管理器；

⑤开发lonworks网络节点的时间较短，也易于维护。lonworks采用的lontalk协议固化在echelon公司的neuron芯片中，这样可以节省开发lonworks网络节点的时间，也方便维护。

同其它现场总线一样，lonworks也有自身的缺点。首先，lonworks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺；其次，由于lonworks依赖于echelon公司的neuron芯片，所以它的完全开放性也受到一些质疑。尽管lonworks存在一些不足，但是lonworks的fcs还在楼宇自动化领域获得了广泛的应用。世界上有2万多家oem厂商生产lonworks相关产品，其中种类已达3500多种。目前世界上已安装有500多万个lonworks节点，lont~k协议也被接纳为欧洲centc247、centc205的一部分。自1996年以来，lonworks也开始在国内获得大量的应用。在建设部的支持下，国内一些研究所和企业开始陆续开发出基于lonworks的楼宇自动化控制系统，并在一些新建智能大厦和建设部智能化小区试点工程中得到应用。

(2)bacnet

bacnet是作为世界上第一个楼宇自动控制网络的数据通信协议。它代表了智能建筑发展的主流趋势。bacnet不是软件或硬件，也不是固件，严格地说，bacnet并不是现场总线，而是一种网络协议，即通信规则。为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。bacnet详细阐述了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通信介质、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。bacnet采用了etherent、arcnet、ms／tp、ptp、lontalk五种网络技术进行通信。可根据系统通信是和通信速度选择不同的网络技术。相对其它现场总线，bacnet标准最大的优点是可以与etherent、lonworks等网络进行无缝集成。不过bacnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计，并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备。bacnet标准已在全球得到了广泛的应用，全球生产和经营楼宇设备和楼宇自控设备的主要厂商均支持bacnet标准。bacnet在不到10年的时间内就从一个行业学会标准迅速成为楼宇自控领域中唯一的iso标准。虽然我国是wto和iso成员国，但是bacnet在我国建筑领域中的应用范围还是相对较小，而且在工程中采用的bacnet产品和技术也基本上全部是从国外引进的，还没有真正意义上的国产化bacnet相关产品。

(3)can

can总线最初是德国bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的，现在它已经成为一种国际标准，在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。can具有以下优点：

①采用8字节的短帧传送，故传输时间短、抗干扰性强：

②具有多种错误校验方式，形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下，节点会自动离线，避免影响总线上其它节点；

③采用无损坏的仲裁技术；

4can芯片不但价格低而且供应商多。

can缺点是：can总线上最多可挂接110个节点，这不完全能满足整个智能建筑的需要。不过可以通过利用中继器进行扩展，相对其它一些现场总线，can总线技术比较简单，can相关产品的开发费用也远远低于其它现场总线技术产品的开发费用。因此，很早国内就有一些企业推出了基于can总线的楼宇自控的相关产品。如狮岛、索龙集团开发出了$2000楼宇自控系统。

(4)eib

eib是欧洲安装总线(europeaninstallationbus)的缩写。它在1990年被提出，经过十多年的发展，成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准，在欧洲得到了进300家厂商的支持。1999年eib被引进中国的智能化建筑领域，并在上海同济大学建立了eib认证技术培训中心。在短短的几年里，国内的会展中心、博物馆、办公大楼、别墅等场所的灯光、窗帘、空调等控制和安防系统方面获得了广泛应用，如厦门国际会展中心、大连国贸中心、浙江人民大会堂等。国内的eib项目基本上被abb公司和simens公司所垄断。

3以太网开始进入楼宇自控领域

以太网发展至今已有20年历程，作为局域网组网的主要技术，以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展等优点一直在局域网领域中牢牢占据着统治地位。近年来，以太网技术获得了快速地发展。交换型和全双功以太网的出现，克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点，实现了站点独占传输媒体并同时收发数据，也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展，目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体)，并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步，以太网标准系列已扩展成20余个。现在已太网不但由局域网向着接入网和城域网领域发展，同时开始进入工业控制和楼宇自控领域。新的ieee802．3af标准开始对以太网供电作出了规定，它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍。目前，3com、华为、dlink等公司开始提供符合ieee802．3af标准的交换机产品。另外，一些现场总线的协会或组织也开始提出基于其现场总线的开放式以太网标准，即工业以太网标准，如odva(开放devicenet供货商协会)和ci(contolnet国际组织)的ethernet／ip标准、ff(现场总线基金会)的hse(hig}lspeedethemet，高速以太网)、profibus国际组织的profinet。支持这些工业以太网标准的交换机、网卡等产品也开始出现，如moxa公司的eds-508系列工业以太网交换机(支持ethernet／ip)、北京航天华辉自动化技术有限公司的anybus-sio／100m(支持ethemet／ip和modbus／tcp)等。美国vdc(venturedevelopmentcorp．)调查报告指出，ethemet在工业控制领域中的应用将越来越广泛，市场占有率将从2000年的ll％增加到2005年的23％。

伴随着以太网技术在工业控制领域的成功应用，以太网技术也必将越来越多地渗透到楼宇自控领域。目前，以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网(如图l所示)，在一些新开发的楼宇自控系统中，以太网直接进入了控制层，如北京楼宇自动化中心开发的基于以太网的enc-2001ip智能建筑测控系统。enc-200lip控制系统的结构如图2所示。一般的空调、照明等系统通过enc参量控制模块集成到以太网上；带有rs232或rs485接口的系统通过网关转换模块集成到以太网上；ip电话以及ip摄像机直接连接到以太网上。

在楼宇自控网络中采用基于现场总线的fcs的优点是：

①可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计

图1楼宇自控网络集成到信息网的，有屏蔽、接地与防爆等措施，同时其实时性也比采用csma／cd的以太网的时实性好；

②用户的投资成本低。现在，开放的现场总线技术已经比较成熟，有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是：实现现场总线无缝接人以太网复杂，当多种现场总线共存在一个系统中时，集成起来更复杂，系统的扩展性差。

在楼宇自控网络中采用以太网的优点是：实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”，即实现人们期望的通信协议的兼容和统一；这样系统扩展起来也比较方便；与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是：首先，目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大，开发费用和成本相对还是较高，用户可以选择的厂商也很有限，垄断利润较高，研发成本还没有被消化，这些都导致产品价格过高。其次，以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。

4结束语

就目前而言，不管是应用在楼宇自控网络中的基于现场总线的fcs还是以太网，都有其优点和缺点。随着时间的推移和技术的进步，它们也必将会被进一步完善。据统计，我国目前有从事楼宇自动化业务的企业3000家以上，产品供应商约3000家。另外，随着我国绍济的快速发展和人们生活水平的不断提高，建筑和社区的数字化建设正在兴起，fcs和以太网都必将在楼宇自控领域中获得更广泛的应用，在今后相当长的时间内，两者在竞争的同时也将继续并存。

参考文献

1郭维均．俞洪．《智能建筑基础》中国计量出版社．2001：6

2陈秋良．自动控制技术．《现场总线控制系统综述》2001；20

3李光辉．缪希仁．现场总线技术及在低压电器领域中的应用．电工技术杂志，2002

4郝晓弘．马向华．现场总线控制系统一新一代控制系统．《工业控制计算机》2001；14

5阳宪惠．《现场总线技术及其应用》清华大学出版社,1999

6张振昭．许锦标．万频．《楼宇智能化技术》北京机械工业出版社。1999

7董春桥．bacnet标准在我国推广和应用的思考．《智能建筑与城市信息>。2003

EIB系统范文篇7

【论文摘要】：智能家居是未来家庭生活的发展趋势，阐述了智能家居的基本概念，说明了智能家居中的总线技术的特点和意义，比较了几种主要的总线技术，指出了项目研究的重点。

智能家居是现代社会最热门的话题之一，它的目标是通过网络等信息通信技术手段实现对家居电器等的智能控制，使其能够按照人们的设定工作运行，而不论距离的远近。智能化与远程控制是智能家居的两大特点。目前，已经有越来越多的机构和个人开始了对智能家居的研究。

1.智能家居的概念

智能家居（SmartHome）是以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境。家居智能化技术起源于美国，最具代表性的是X-10技术，通过X-10通信协议，网络系统中的各个设备便可实现资源的共享。因其布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。至今，X-10技术产品的销售已超过两亿个，仅在美国一个国家，便有超过600万个家庭在使用。自动化的智能家居不再是一幢被动的建筑，相反，成了帮助主人尽量利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。

随着网络技术的发展，特别是无线网络的发展，网络化智能家居系统可提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、便利和安全。

2.智能家居中的总线技术

要实现家居的智能化，就必须实现家居的网络化，使家居内的大部分电器设备能够通过一定的方式连入网络，从而实现这些设备的远程控制和自动控制。家居电器的上网实质是网络最后接入的1公里之内的问题，此类问题要求网络可靠性高、信心量少，多个设备之间的互操作性强。就智能家居而言，如何把结构和性能不一的电器设备接入网络，如何能够实现这些设备的相互通信是在构建智能家居时主要考虑的问题，所以说，智能家居的关键技术其实就是网关技术和总线技术。文章主要讨论的是其中的总线技术。

总线技术在智能家居行业当中，目前可以算是应用最为广泛的一种技术手段。在总线技术下生成的智能家居系统，最大的特点是具有可扩展性，工程安装也不是很复杂。由于科学技术的不断发展，新生成许多总线协议下的智能家居系统的价格也不是很高，目前市场的销售情况也很不错。

智能家居中的现场总线控制系统通过系统总线来实现家居灯光、电器及报警系统的联网以及信号传输，采用分散型现场控制技术，控制网络内各功能模块只需要就近接入总线即可，布线比较方便。一般来说，现场总线类产品都支持任意拓扑结构的布线方式，即支持星型与环状结构走线方式。灯光回路、插座回路等强电的布线与传统的布线方式完全一致。"一灯多控"，在家庭应用比较普遍，以往一般采用"双联"、"四联"开关来实现，走线复杂而且布线成本高。若通过总线方式控制，则完全不需要增加额外布线。是一种全分布式智能控制网络技术，其产品模块具有双向通信能力，以及互操作性和互换性，其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构，各网络节点可以从总线上获得供电（24V/DC），亦通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信，最高的信号传输速率和系统容量则分别为10KBPS和4G，完全能够满足现代智能家居的需要。

3.主要的总线技术比较

目前，国际上家庭总线的标准主要有以下几种：前述的X-10，日本的家庭总线(HomeBus)，欧洲标准安装总线(EIB)和BatiBus，美国Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。其中，最受业界关注，应用最广的是X-10、LonWorks和消费总线（CEBus）这三种。

3.1X-10技术

X-10技术是世界上最早出现的，也是最简单的智能家庭网络系统，它的出现标志着家居智能化技术的成熟。在智能家居20多年发展过程中，X-10技术得到了极大的应用。它在美国的发展已经25年的历史了，到目前为止美国的X-10用户已经达到1000万以上，X-10控制规格已成为当今美国家庭自动化控制规格的主要领导者。欧洲版的X-10发展也相当迅速并得到普及，渐渐的，这一技术开始进入亚洲。可以说，X-10是二十世纪最具代表性的家庭智能自动化产品。

X-10采用电力线作为其网络通信介质，系统中的各个设备直接挂在电力线上就可以相互通信，X-10技术基于X-10协议，由发射器发出X-10控制信号，通过现有电力线网转输X-10信号到接收器，然后由接收器再对各灯具、用电器等用电设备进行控制。

但X-10采用的是电力线通信方式，容易受到干扰，系统的抗干扰性能比较差，且寻址空间小，对模拟量支持不够，只能提供非常有限的功能。如果只要求这些有限功能，使用X-10可能是很合算的，但在需求日益丰富的今天，X-10有逐渐被取代的趋势。

3.2LonWorks

LonWorks是美国Echelon公司于1991年推出的，LonWorks技术为设计、创建、安装和维护设备网络方面的许多问题提供解决方案：网络的大小可以是两个到32385个设备，并且可以适用于任何场合。LonWorks提供从收发器到协议到软件API的一个完整的、端到端的控制网络解决方案。

LonWorks网络中设备的通信是采用一种称为LonTalk的网络标准语言实现的。LonTalk协议由各种允许网络上不同设备彼此间智能通信的底层协议组成。LonTalk协议提供一整套通信服务，这使得设备中的应用程序能够在网络上同其他设备发送和接收报文而无需知道网络的拓扑结构或者网络的名称、地址，或其他设备的功能。LonWorks协议能够有选择地提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送，以提供规定受限制的事务处理次数。对网络管理服务的支持使得远程网络管理工具能够通过网络和其他设备相互作用，这包括网络地址和参数的重新配置、下载应用程序、报告网络问题和启动/停止/复位设备的应用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信，这包括电力线，双绞线，无线（RF），红外（IR），同轴电缆和光纤。

LonWorks也有其弱点，主要是价格太高，光电开关的体积太大，对此，Echelon公司开发了一个智能型收发器－－PL3120芯片组，其中整合了Echelon公司的PLT－22电力线实体层和8位的Neuron芯片核心，这使得LonWorks被越来越多的高级建筑所采用。

3.3CEBus

消费总线（CEBus）起源于1984年美国电气工业协会的消费电器小组制定的家电互联的规范，1992年，它被正式命名为CEBus规范(EIA600)。消费总线出现后，迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等国际著名公司的支持，在智能住宅和住宅自动化领域具有举足轻重的影响。

消费电子总线网络拓扑结构可以是总线型、星型、树型或混合型。总线中的每个节点的地位是平等的，不需要一个主控设备。对于多节点竞争访问网络资源的解决方法是采用冲突检测和冲突解决，网络中各节点的控制关系通过绑定来实现，从而使整个家庭中的电器系统能成为一个智能的整体。

参照ISO的网络协议建议书，消费电子总线可划分为物理层、数据链路层、网络层和应用层。CEBus在应用层定义了一种面向对象的、严格的设备描述语言CAL（CommonApplicationLanguage），简称公共应用语言，其内容涵盖了家庭中可能拥有的家电。公共应用语言采用了面向对象的方法，把任意一个家电设备按照功能分解成几个预定义的对象模型。在面向对象的编程语言中，一个对象由数据和操作这些数据的函数组成。在消费总线中，这些对象也由数据（称为实例变量）和操作（称为方法）组成，不同的设备可以采用相同的对象，用相同的方法操作，但是控制结果随设备的不同而有不同的意义。

CEBus以其简便的协议、日臻完善的技术正日益成为消费电子设备互操作的企业标准，CEBus通讯的低层功能已实现了芯片化，所以接入设备比较便宜。目前，市场上此类芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。随着载波通讯技术的进一步成熟，CEBus将在仪器仪表、家庭自动化、智能楼宇建设、智能小区建设以及工业厂区建设中得到更为广泛的应用。但由于CEBus接口技术比较复杂，价钱非常昂贵，因此CEBus在中国的应用也不多见。

4.小结

随着信息技术的高速发展，智能家居技术越来越受到人们的关注，是现代网络技术研究的重点之一，而利用总线技术来实现智能家居又是智能家居技术发展的重要方向。文章中介绍的几种主流总线技术都有各自的特点，就本项目而言，LonWorks网络是一个不错的选择，是我们以后研究的重点方向之一。

参考文献

EIB系统范文篇8

智能家居（SmartHome）是以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境。家居智能化技术起源于美国，最具代表性的是X-10技术，通过X-10通信协议，网络系统中的各个设备便可实现资源的共享。因其布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。至今，X-10技术产品的销售已超过两亿个，仅在美国一个国家，便有超过600万个家庭在使用。自动化的智能家居不再是一幢被动的建筑，相反，成了帮助主人尽量利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。

随着网络技术的发展，特别是无线网络的发展，网络化智能家居系统可提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、便利和安全。

2.智能家居中的总线技术

要实现家居的智能化，就必须实现家居的网络化，使家居内的大部分电器设备能够通过一定的方式连入网络，从而实现这些设备的远程控制和自动控制。家居电器的上网实质是网络最后接入的1公里之内的问题，此类问题要求网络可靠性高、信心量少，多个设备之间的互操作性强。就智能家居而言，如何把结构和性能不一的电器设备接入网络，如何能够实现这些设备的相互通信是在构建智能家居时主要考虑的问题，所以说，智能家居的关键技术其实就是网关技术和总线技术。文章主要讨论的是其中的总线技术。

总线技术在智能家居行业当中，目前可以算是应用最为广泛的一种技术手段。在总线技术下生成的智能家居系统，最大的特点是具有可扩展性，工程安装也不是很复杂。由于科学技术的不断发展，新生成许多总线协议下的智能家居系统的价格也不是很高，目前市场的销售情况也很不错。

智能家居中的现场总线控制系统通过系统总线来实现家居灯光、电器及报警系统的联网以及信号传输，采用分散型现场控制技术，控制网络内各功能模块只需要就近接入总线即可，布线比较方便。一般来说，现场总线类产品都支持任意拓扑结构的布线方式，即支持星型与环状结构走线方式。灯光回路、插座回路等强电的布线与传统的布线方式完全一致。"一灯多控"，在家庭应用比较普遍，以往一般采用"双联"、"四联"开关来实现，走线复杂而且布线成本高。若通过总线方式控制，则完全不需要增加额外布线。是一种全分布式智能控制网络技术，其产品模块具有双向通信能力，以及互操作性和互换性，其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构，各网络节点可以从总线上获得供电（24V/DC），亦通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信，最高的信号传输速率和系统容量则分别为10KBPS和4G，完全能够满足现代智能家居的需要。

3.主要的总线技术比较

目前，国际上家庭总线的标准主要有以下几种：前述的X-10，日本的家庭总线(HomeBus)，欧洲标准安装总线(EIB)和BatiBus，美国Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。其中，最受业界关注，应用最广的是X-10、LonWorks和消费总线（CEBus）这三种。

3.1X-10技术

X-10技术是世界上最早出现的，也是最简单的智能家庭网络系统，它的出现标志着家居智能化技术的成熟。在智能家居20多年发展过程中，X-10技术得到了极大的应用。它在美国的发展已经25年的历史了，到目前为止美国的X-10用户已经达到1000万以上，X-10控制规格已成为当今美国家庭自动化控制规格的主要领导者。欧洲版的X-10发展也相当迅速并得到普及，渐渐的，这一技术开始进入亚洲。可以说，X-10是二十世纪最具代表性的家庭智能自动化产品。

X-10采用电力线作为其网络通信介质，系统中的各个设备直接挂在电力线上就可以相互通信，X-10技术基于X-10协议，由发射器发出X-10控制信号，通过现有电力线网转输X-10信号到接收器，然后由接收器再对各灯具、用电器等用电设备进行控制。

但X-10采用的是电力线通信方式，容易受到干扰，系统的抗干扰性能比较差，且寻址空间小，对模拟量支持不够，只能提供非常有限的功能。如果只要求这些有限功能，使用X-10可能是很合算的，但在需求日益丰富的今天，X-10有逐渐被取代的趋势。

3.2LonWorks

LonWorks是美国Echelon公司于1991年推出的，LonWorks技术为设计、创建、安装和维护设备网络方面的许多问题提供解决方案：网络的大小可以是两个到32385个设备，并且可以适用于任何场合。LonWorks提供从收发器到协议到软件API的一个完整的、端到端的控制网络解决方案。

LonWorks网络中设备的通信是采用一种称为LonTalk的网络标准语言实现的。LonTalk协议由各种允许网络上不同设备彼此间智能通信的底层协议组成。LonTalk协议提供一整套通信服务，这使得设备中的应用程序能够在网络上同其他设备发送和接收报文而无需知道网络的拓扑结构或者网络的名称、地址，或其他设备的功能。LonWorks协议能够有选择地提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送，以提供规定受限制的事务处理次数。对网络管理服务的支持使得远程网络管理工具能够通过网络和其他设备相互作用，这包括网络地址和参数的重新配置、下载应用程序、报告网络问题和启动/停止/复位设备的应用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信，这包括电力线，双绞线，无线（RF），红外（IR），同轴电缆和光纤。

LonWorks也有其弱点，主要是价格太高，光电开关的体积太大，对此，Echelon公司开发了一个智能型收发器－－PL3120芯片组，其中整合了Echelon公司的PLT－22电力线实体层和8位的Neuron芯片核心，这使得LonWorks被越来越多的高级建筑所采用。

3.3CEBus

消费总线（CEBus）起源于1984年美国电气工业协会的消费电器小组制定的家电互联的规范，1992年，它被正式命名为CEBus规范(EIA600)。消费总线出现后，迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等国际著名公司的支持，在智能住宅和住宅自动化领域具有举足轻重的影响。

消费电子总线网络拓扑结构可以是总线型、星型、树型或混合型。总线中的每个节点的地位是平等的，不需要一个主控设备。对于多节点竞争访问网络资源的解决方法是采用冲突检测和冲突解决，网络中各节点的控制关系通过绑定来实现，从而使整个家庭中的电器系统能成为一个智能的整体。

参照ISO的网络协议建议书，消费电子总线可划分为物理层、数据链路层、网络层和应用层。CEBus在应用层定义了一种面向对象的、严格的设备描述语言CAL（CommonApplicationLanguage），简称公共应用语言，其内容涵盖了家庭中可能拥有的家电。公共应用语言采用了面向对象的方法，把任意一个家电设备按照功能分解成几个预定义的对象模型。在面向对象的编程语言中，一个对象由数据和操作这些数据的函数组成。在消费总线中，这些对象也由数据（称为实例变量）和操作（称为方法）组成，不同的设备可以采用相同的对象，用相同的方法操作，但是控制结果随设备的不同而有不同的意义。

CEBus以其简便的协议、日臻完善的技术正日益成为消费电子设备互操作的企业标准，CEBus通讯的低层功能已实现了芯片化，所以接入设备比较便宜。目前，市场上此类芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。随着载波通讯技术的进一步成熟，CEBus将在仪器仪表、家庭自动化、智能楼宇建设、智能小区建设以及工业厂区建设中得到更为广泛的应用。但由于CEBus接口技术比较复杂，价钱非常昂贵，因此CEBus在中国的应用也不多见。

4.小结

随着信息技术的高速发展，智能家居技术越来越受到人们的关注，是现代网络技术研究的重点之一，而利用总线技术来实现智能家居又是智能家居技术发展的重要方向。文章中介绍的几种主流总线技术都有各自的特点，就本项目而言，LonWorks网络是一个不错的选择，是我们以后研究的重点方向之一。

参考文献

[3]张振川,孙琳琳.基于CEBus的家庭局域网络物理层研究[J].计算机工程与设计,2004(25)2.

[4]娄嘉骏,吴明光.基于消费总线的嵌入式家庭网关的设计[J].浙江大学学报(工学版),2004(38)4.

EIB系统范文篇9

内部干扰产生的原因

内部干扰是由于网络规划的不准确性、网络运行环境的变化、工程维护中失误,造成的相邻小区的频率干扰较大,从而影响掉话率、接通率、越区切换等指标,并进一步影响话音质量。

1.通常的内部干扰来自一下几个方面:

频点不干净

频率规划或频点选择不正确,在较近距离内存在同频、邻频现象。目前市区的站点分布越来越密,而分配给网络的频率资源是有限的,因此在频串规划时存在同频,邻频的可能性,使用户在同一地点收到相同频点且载干比小于9dB或相邻频点且载干比小于一9dB的信号,在通话中产生严重的背景噪音甚至掉话。

小区的BCCH频点的选取特别重要,因为在空闲模式的时候为了保证最好的覆盖范围,BCOH频点是没有功率控制满功率进行发射的,这样如果BCCH频点不干净特别容易带来内部干扰。BCCH所在频点包括以下控制信道:下行的FCCH、SCH、PCH、AGCH和上行的BACH。当小区BCCH频点受到同频或邻频干扰时,将影响这些控制信道在手机与网络通信中正常传送信息,比如手机解不出SCH中的DSIC码、手机随机接入失败、不能正确接收移动台测量报告等,从而影响手机的接入和通话。尤其是同频干扰不仅导致通话质量恶化而且手机较难解出邻区的BSIC码,这样在空闲模式下选择该小区为服务小区的手机较少,在通话模式下该小区参加切换目标小区候选队列也较少,使切换进入该小区的呼叫较少,小区总体话务水平较低,造成小区资源浪费,并因切换不能切入最佳服务小区而影响系统整体的通话质量。

2.强烈的镜面反射

大城市中由玻璃幕墙装饰的高层建筑物会引起电波的强烈反射,这种反射波很有可能引起严重的同频干扰或邻频干扰,此时需调整天线方位角以避开玻璃幕墙的反射。

3.小区参数定义不当

这类情况比如出现同BCCH、同DSIC的情况时会对无线接口造成干扰。在GSM系统的无线接口中。随机接入和切换接入信令使用相同的编码和脉冲方式,均使用8位信息码加上6位奇偶校验位,并且这6位奇偶校验位和目标小区的BSIC相异或。小区收到接入信息时,与本小区的BDIC比较,若相同则进行下一步解码。这个时候如果存在距离较近的同BCCH、同BSIC小区,那么这两个小区都会接到手机的接入请求,并且都会认为自己是手机请求的对象,这就是我们常说的GHOST现象。这个时候两个小区都会为手机分配SDCCH信道,而手机只能接受其中的一个SDCCH,另一个SDOCH则会超时溢出,系统记为一次SDCCH话。同时同BCCH同BSIC还会带来大量的切换失败,因此必须极力避免这种情况的出现。

另外,MAX__TX__BTS、MAX__TX__MS等参数设置不合理,也会造成干扰。如MAX__TX__MS设置过高,则在基站附近的移动台会对本小区造成较大的邻信道干扰,影响小区中其它移动台的接通和通话质量;过小则在小区边缘的手机将很难占上信道,且受外界干扰更大。MAX__TX__BTS设置过大则会与邻小区产生覆盖交叠,造成信道干扰,手机占用信道困难,通话质量差;过小又会在部分区域如室内或电梯产生覆盖盲区。

4.基站天线高度及俯仰角、方位角设计不合理,导致覆盖范围的不合理,使小区的覆盖范围超出设计覆盖范围,从而与邻小区产生同频干扰或邻频干扰。

减少内部干扰的方法

通过OMC—R收到的报告、DT测试及OQT拨打测试、用户申告等方式可以发现网络中存在的干扰情况。通过对干扰产生原因的具体分析,并根据实际情况可以采取不同的措施来减少干扰,从而及时发现问题,解决问题,提高网络的运行质量。

对基站硬件进行检查,确保硬件部分工作正常。定期对BI-S的收发信系统进行检查,减少收发信系统杂散发射与响应,提高收发信系统的性能,减少干扰;定期对BTS的主时钟进行调整(频偏越小越好),减少所用信道受其它信道的干扰,提高通信质量及系统指标。

通过OMC—R及一些工具软件检查小区BCCH、BSIC、CI、LAC等参数的设置是否恰当,并根据实际情况进行调整。如借助ODBC等工具可以方便的查询全网频率使用情况,及时发现同频和邻频现象,及时作出调整。适当调整BTS和MS发射功率参数,改变基站覆盖范围,减少对相邻基站的干扰。在保证小区边缘处移动台接入成功率的前提下,尽量减小移动台的接入电平,以减少对相邻小区的干扰。

选择语音间歇期间系统不传送信号的不连续发射(DTX)方式,限制无用信息的发送,减少发射的有效时间,从而降低对无线信道的干扰,使网络的平均通话质量得以改善,并能减少手机的功率损耗,延长电池使用时间。

使用跳频技术。跳频可有效地改善无线信号的传输质量,特别是慢速移动体的传输质量。跳频使得发射载频以突发脉冲序列为基础进行跳变,从而可明显减低同频干扰和频率选择性衰落效应,达到干扰源分集和频率分集的效果。

调整天线的方位角与俯仰角,使得无线网络覆盖合理,尽量减少覆盖交叠和覆盖盲区的现象,改善无线环境,减少无线干扰。理论分析和实践经验表明,在加大定向天线俯角的过程中,水平面主方向的增益降幅比其它方向大,因此改变天线俯仰角来消除同频干扰比单纯降低发射功率更有效。案例分析

2006年5月郑州市区进行了全网频率割接,在割接以后的DT测试中发现,在107国道和南三环交接的地段(如下图所示)出现了掉话的现象。进行后台分析发现当时存在同频的干扰,超过了同频9EIb的门限,导致当时通话质量变差后掉话。用MAPINFO查看发现42712和42965存在同频,由于频率规划采用的是纯手工的分配方式,而这两个小区没有相邻小区的关系无法通过切换来体现相互的覆盖深度,所以在分配频点的时候出现了同频相邻的情况。

EIB系统范文篇10

关键词：HomePnPSCPCEBusEIA600,EIA721

智能家居要求家用电器经网络（总线）实现互联、互操和即插即用。目前，国内市场的相关产品大多基于自定义的某种技术规范，尚无得到广泛认同的统一家电接口标准。从技术角度而言，更多意义上还是一种概念性产品。国家经贸委和信息产业部第七标准化小组将在2003年推出有关智能家居网络系统的标准，其中一个重要的标准就是家电的接口规范。智能家居产业的健康发展有赖于这一标准和规范的指导。

国际上主流的家庭网络标准有：美国的X10、消费总线（CEBus）、日本的家庭总线（HomeBus）、欧洲的安装总线（EIB）。技术上并不先进的X10，只支持开关量，用于面板开关和继电器类的简单电器，但凭借价格低廉、性能可靠，尤其是它的易用性，一般用户均能自行安装，商业上取得了巨大的成功：450万户美国家庭采用X10，累计销售了1．2亿个模块。1984年，美国电子工业协会（ElectronicsIndustryAssociationEIA）认为X10协议已经不能满足现代生活的需要，并在1992年了CEBus（ConsumerElectronicBus）协议，其目标是建立一个针对消费类电子产品的开放性协议。1994年，CEBus工业委员会（CIC）成立，其成员为国际知名厂商。2002年6月，微软和CIC共同宣布支持基于CEBus的简单控制协议SCP，SCP是微软UPnP协议的子集。如果说X10是在低技术层次上，通过简单的操作来达到产品易用性，则CEBus是在高技术层次上，通过家电的互联、互操和即插即用来实现产品的易用性。HomePnP（HPnP）是CIC制定的基于公共应用语言（CommonApplicationLanguage，简称CAL）的家电系统相互协同进行互操的规范。HPnP不是一种语言，它为支持CAL的家电提供统一的应用规则来实现家电的即插即用功能。

1HPnP中传输协议的独立性

传输协议的独立性是HomePnP规范的最主要目标之一。HomePnP规范使生产厂家可以使用一个应用协议，并选择合适的独立的传输网络（RF，PL，IR）。由于HomePnP计划运行于已有的消费电子产品协议如CEBus和IEEE1394（FireWire）之上，所以它对下面的传输层只提出最少的要求，保持其独立性。

家庭产品即插即用（HomePnP）采用分层结构，通过三个主要的功能模块来处理应用层和更高层的问题。如图1所示。

最下层代表应用层及其相关的公共应用语言（CAL），它包含在EIA－600（CEBus）、EIA－721和EIA－766标准中，从而免去在不同产品之间设置昂贵的语言翻译网关。

上下文数据结构层代表各种各样用CAL句法开发而成的产品模型。通过定义安防、照明、环境、能源管理、家电设备、计算机和娱乐等的上下文，构成业界认同的家电产品模型。

最上层是系统指南，它指出即插即用安装的产品必须具有哪些行为特征。这些指导性的原则涉及到EIA－600中尚未解决的一些难题。

2HPnP的结构

HomePnp通过5个不同层次的架构来实现家电的互操性。如表1所示。

HomePnP的架构组成要素

CAL提供的构造模块设备，上下文，上下文号，对象，实例变量，CAL报告，HomPnP广播和直接消息传输

HomePnP采用的构造模块子系统，状态对象，侦听对象，请求对象，传感器信息共享，报警和故障诊断报告，家居模式

子系统间的互操性模块松耦合，动态上下文序号，状态信息广播，状态向量，自动绑定和手动绑定

子系统内的互操作模块紧耦合，安装工具

其他的互操需求设备启用，设置，资源管理，消息处理，认证和加密的传输需求

下面，仅对HomePnP构造模块和子系统互操模块进行介绍。

2．1子系统subsystem

子系统是家庭控制网络中功能相似和相关的设备和设备集。例如：安防系统、照明系统、环境控制系统、家庭娱乐系统。一个子系统包含了一系列的CAL上下文，这些CAL上下文分别负责一部分的控制功能。HomePnP的子系统可以只存在一个设备当中，也可以分布在多个设备当中。

2．2状态对象，侦听对象和请求对象

在CAL中按照设备的功能预定义了多种对象，在HomPnP中按照对信息的收发方式将这些对象分为3类，分别采用一种特定的符号来表示。

状态对象（statusobject）：也称为“信息提供者”，它具有报告功能，对象的报告头report＿header报告地址report＿address绑定到CAL的报告功能向后面的“侦听对象”发送状态或数据；其中状态对象又细分为接收和不接收“请求对象”命令两类。

侦听对象listenerobject：它接收“状态对象”的报告，并能够根据接收的内容调整自己的工作。侦听对象没有报告功能。

请求对象reqeustobject：能够发送“请求”改变状态对象的状态，它也是采用报告的机制实现的，请求对象的目的上下文就是状态对象所属的上下文。

在一个家庭自动化网络中，请求对象引起设备改变状态，接着状态对象公布设备状态的变化，所有的工作着的侦听对象都能收听到这个状态信息。这三种对象构成各子系统并通过松耦合实现互操作的基础。

2．3家居模式上下文（HomeModeContext）

家居模式上下文是用来表示当前家庭状况的一个上下文，这是HomePnP一个重要的特性。这个上下文为所有的HomePnP子系统提供了表示当前家庭状况（如在家，离开，休息）的通用方法。通过接收关于这个上下文的HomePnP广播，所有子系统可以根据它们自己的设计来调整相应的行为。这种方法为家庭控制系统提供了一个完整和协调的解决方案。

3互操性及其相关概念

互操性是指子系统可以和其系统内部的设备或者和其它的子系统进行协同工作，也就是说CAL的上下文模型支持子系统内或者子系统间的上下文协同工作。图2是互操性的模型示意。

3．1绑定（bind）

对象之间的连接称为“绑定”(bind)。图3是一个带状态反馈的控制面板、指示面板与电风扇绑定，用户操作控制面板发出控制信号到电风扇的侦听对象，电风扇的工作状态改变之后，又发出一个报告，这个报告反馈到控制面板，指示用户命令执行状态，同时另一个指示面板也收到电扇的状态报告，从而可以在远端更新指示。每个符号的箭头表示信息的流向。

在HomePnP中定义了缺省报告地址、目的对象以及用CAL描述的报告内容的数据格式。当报告地址采用广播地址的时候，所有的设备都可以听到这个消息，但是不是所有的设备都会处理这个消息，因为有些设备没有报告中指定的目的对象。因此，一个传感器设备可以按照规定将测量得到的信号根据HomePnP的要求以CAL报告的形式发送到网络上；在其它设备中构造一个目的对象，也就是侦听对象，就可以获取这个信息。

3．2子系统间的互操性

子系统间的互操性主要表现为松耦合(loosecoupling)和缺省绑定（defaultbinding）。

在HomePnP的规格说明书中，对每一种状态对象都规定了相应的侦听对象，它们有特定的对象序号，存在于特定的上下文中。状态对象在缺省情况下向一个正确的侦听对象发送消息。当然，侦听对象可以选择接收哪一个设备发出的状态消息，这就是“缺省绑定”。

某个状态设备正常工作时，用缺省绑定的方法把信息广播到网络上，它并不关心那些设备收到了消息。其它设备中只要有一个对应的侦听对象就可以获得这个信息，这样就可以省略数据链路层的绑定过程。由于收发设备之间没有明确的地址联系，因而称为“松耦合”（loosecoupling）。松耦合采用HomePnP广播地址作为其报告地址。

松耦合是HomePnP的一个特点。HomePnP结构采用子系统松耦合等新思想，使设备的复杂性可按自然形态分层。在松耦合方式中，子系统可以向所有其它的HomePnP子系统报告状态信息，使得厂家在设计产品时不必详细了解其它厂家的产品。例如，我们可以设计一安全系统：如果窗户打开时空调器被启动，安全系统便发出告警。采用松耦合方式，安全系统只需配备一个合适的收听对象，用于收听来自环境监视的信息，按照约定接收来自空调器的报告。安全系统可以根据自己的设计决定使用或者不使用这个信息。请求对象也可通过网络引起状态变化。

3．3系统内的互操性

HomePnP中也支持以确定的目的地址作为状态对象的报告地址的报告机制，这种报告叫做“紧耦合”（tightcoupling）。由于紧耦合有明确的目标地址，因此可以减少网络冲突，并可以采用立即响应的方式。

子系统内的互操一般采用紧耦合的方式，如温控器和空调的关系，开关和灯的关系等等。紧耦合和松耦合的方法不同，松耦合的对象之间用虚线相连，表示为HomePnP广播消息，而紧耦合的对象之间用实线相连。

4具有互操作性的即插即用家电系统

通过家庭即插即用，我们可以建立一个完整的具有互操作性的家电系统。其结构如图4所示。状态对象和侦听对象主要用于子系统内互操，而请求对象一般用于系统间互操作。在子系统A的控制器中实现一个状态对象，执行机构中实现对应的侦听对象。当用户操作控制器、或者控制器得到的传感器值变化时，就改变当前的状态并将更新的状态发送出去，然后执行机构根据这个状态调整自己的工作。请求对象存在于另外一个子系统B中，当它要改变A中执行机构的运行时，就向这个子系统的状态对象发送命令，从而实现子系统间互操。

典型的应用是这样的：家庭的每一个子系统都有一个控制器，这个控制器通过绑定关系与一些的传感器关联，可自动控制执行机构。各种传感器、控制器、以及用户输入按钮显示器等分散在家庭的多个设备中，通过绑定关系建立关联，它们之间的信息交换属于子系统内互操；在电视机中有各系统的请求对象，用户通过遥控器与电视机“对话”，从而控制其它任意一个子系统。电视机（或者是计算机）起到了集中监视和控制的作用，可以让用户浏览并控制所有设备，属于系统间互操。如图4所示。

图4是一个粗略的示意图，实际上图中的每一个子系统都有复杂的组织结构。图5为基于CEBus的家庭智能住宅结构图。