在工業革命之前,只有一小部份人口居住在城市中。時至今日已有很大的不同了,全球有超過一半的人口都居住在城區中,預計這一數字到2050年時還將達到70%(聯合國資料)。然而,城市已佔用全球總能源使用量的75%,以及超過一半的溫室氣體排放量,所以,如果這個數字持續增加將會導致嚴重的後果。

綜合能源管理是公認的最佳解決辦法。這將使得大都市最佳化其能源消耗,從而可防治氣候變化,化石燃料儲量不會那麼快地被耗盡,以及減輕對於環境的衝擊。為了實現這些要求,業界迫切需要開發出下一代技術。

儘管在經過現代電子硬體的利用後,日常生活中幾乎所有的元素都發生了不可逆轉的變化(透過網際網路進行零售交易、透過智慧型手機獲取訊息,得益於先進駕駛輔助系統的道路安全增強等),但我們與工作和生活空間的對話模式並沒有太大改變。大多數的人仍然以幾十年來沿用的相同方式進行加熱、照明與氣候控制系統。建築物必須更加智慧,讓居住者能與整合至結構中的技術互動,使他們可調節或改變所需的參數。家庭和建築物自動化系統的機會變得越來越顯著。因此,我們必須針對基於各種不同通訊平台的系統進一步加以探索。

智慧匯流排系統的利用將使家庭/建築物自動化成為成本效益相當高的價值提案,提供更好的執行性能而無需太大的財務投資。透過將所有的通訊設備連接到單一匯流排,可大幅減少設計和安裝時間,從而控制與初始建置相關的費用。這也能使其保持盡可能低的維修、保養和其它執行成本。在這方面,越來越多的人認為,KNX匯流排系統應是建立這一切的基礎。

使用無線通訊部署物聯網(IoT)模組能夠滿足廣泛的應用,特別是在現有的建築物中。但在涉及實現高效的家庭/建築物自動化時,則需要輔以現有的有線技術,在大多數情況下,有線技術將作為支柱/主要網路,因為它更堅固、安全、私密性高,並能為匯流排上的一些應用供電。

![20160308_KNX_TA31P1](//images.eettaiwan.com/15mr7p4rjmth/36FANPavTWkK8Kw4gwCEC4/ca9b52b30c6430700843951b3629f800/20160308_KNX_TA31P1.jpg)
智慧家庭能因應消費者的需求調整?這可不是科幻小說,而是現實:整合先進設備網路的智慧化建築物能夠依現存的需求加以控制,讓住戶的日常生活更舒適
(來源:KNX)

KNX適用於智慧建築

KNX標準專為滿足電氣安裝的要求而開發。它為工程師提供多實體通訊介質,建築安裝產業的主要企業都支持其不斷激增。基於KNX的家庭/建築物控制系統在某些情況下證實能將總能源消耗減半。

使用傳統的建築物控制系統安裝,有必要在安裝前事先指定網路中的裝置或設備將被置於什麼位置,以及這些裝置或設備將以什麼方式被控制。相形之下,KNX安裝提供更大的靈活性,如有需要還能提供更改或增強的功能。

KNX網路基礎設施的一個關鍵屬性是其分散式拓撲結構。完全無需中央控制中心,因為系統的情報基本上被傳遞到所有組成的設備。這樣的結果是如果設備出現故障,網路中的其它設備仍將繼續正常工作。

KNX已被全球各地廣泛採納。它是公認的國際標準(ISO/IEC 14543-3),並獲得歐洲CENELEC EN 50090和CEN EN 13321-1及13321-2、美國ANSI/ASHRAE 135、加拿大CSA-ISO/IEC 14543-3以及中國GB/T 20965的審核。此外,目前KNX協會會員超過380家都是製造企業。所有這一切都加強了這項標準在設備間提供互動和互通作業的程度。而且,KNX節點的價格點正逐步降低,帶來越來越多的潛在機會。新的晶片供應商開始進入這市場,這也有助於使這技術越來越有經濟吸引力。

KNX協定具有更大的靈活性

KNX透過幾項主要的通訊介質提供實現建築物自動化和控制系統的靈活性。這有助於基於指定的特定要求定位恰當的目標細分市場。KNX協定是:

KNX雙絞線(KNX TP)協定:使KNX訊號能透過單獨的匯流排電纜分層傳輸。由於電源可經由匯流排提供,大多數應用就不必在網路設備中分配一個主電源連接器。雙絞線拓撲結構可能是線性的、星形或樹狀(或可能是這些結構的組合),使該協定具有高度的通用性。256個節點可添加在一個匯流排上,橫跨較長的距離。

電力線KNX(KNX PL)協定:使用建築物內原有的配電基礎設施。也就是說在無法實現鋪設雙絞線佈線的情況下,採用KNX PL是非常有效的。然而這也有資料傳輸能力明顯降低的缺點(只能完成使用雙絞線佈線的八分之一)。

射頻協定(KNX RF):支援單向或雙向操作,目前與KNX TP協定相輔相成。它可能提供較使用雙絞線更高的資料傳輸能力,因此具有重要價值,可作為擴展有線KNX基礎設施的一種方案。

![20160308 KNX TA31P2](//images.eettaiwan.com/15mr7p4rjmth/sD1Rl74npAc68sca4QY8u/c5d19179b8e37a70a8915b734235658d/20160308_KNX_TA31P2.jpg)
匯流排系統是指透過單一匯流排電纜結合感測器與致結合形成的系統
(來源:KNX)

透過網際網路協定或乙太網路(KNX IP/Ethernet)使用KNX是最終的選擇。這是最近才指定為KNX介質,但將會對該標準的未來發展帶來重要影響。它將開啟存取建築物內更高級別通訊基礎設施的潛力(因而適用於電信、資料通訊和多媒體),同時確立一個安裝KNX的標準通道,支援已被封裝在IP訊框中的KNX訊號通道/路徑。

透過將元件(感測器、驅動器與馬達等)連接到不同的KNX介質(無論是TP、RF、PL或IP/Ethernet),即可為資料進行傳輸並作出適當的反應。窗簾、燈具、家用電器、百葉窗、煙霧探測器、防盜報警、監控攝影機、音訊設備與計量系統等可根據實際情況執行。在現有的實體介面中,雙絞線方案迄今已成為最受歡迎的新選擇了。這主要是因為其固有的強韌性,以及相對較快的傳送速率以及更好的訊噪比性能。

KNX標準已經證明是用於建築物自動化應用的高能效匯流排系統,相應地,半導體供應商也不斷推出能滿足更高要求的先進IC方案。例如,安森美半導體(ON Semiconductor)提供一系列用於雙絞線網路的先進KNX收發器(NCN5120、NCN5121、NCN5110和NCN5130)。它們能夠以更高的訊號完整度處理資料的發送和接收,並能在相同匯流排上傳輸電力。這些高度複雜的IC都整合了1個20V的線性穩壓器以及2個高能效的DC-DC轉換器,覆蓋寬廣的電壓範圍(固定的3.3V以及在1.8V-21V之間可調)。由於這些元件可控制網路上每一節點所需的通訊和供電元件,便於裝配智慧集中的KNX建築物自動化系統,因而具備可被充份利用的能效和通用性。

儘管目前在市場上有各種不同的匯流排技術可用於家庭/建築物自動化,卻沒有任何一種像KNX那樣得到許多不同製造商的大力支持。透過採用基於KNX標準的技術,能夠建立智慧的控制系統,讓所有的應用和設備之間能透過共同的語言進行溝通。此外,透過統一的架構系統,無需額外的控制中心,使得家庭/建築物自動化的控制和監控功能得以輕鬆實現。包括空調、照明和存取控制機制等各種功能都能實現,增強了便利性與舒適性,也進一步提高了居住城市所在地的能效。

由於技術是標準化的,基於KNX的產品都可相容,讓現有的建置可在需要時輕鬆進行修改或擴展。KNX已經在世界舞臺上確立其標準的事實意味著:它提供了與各種不同來源硬體的互通性,並涵蓋便於提供大量功能所需的廣泛範圍。

![20160308 KNX TA31P3](//images.eettaiwan.com/15mr7p4rjmth/4D6E5ThYZOyGeyYAqWWsC/e44440343435ce1721bfbac4c70fa625/20160308_KNX_TA31P3.jpg)
根據德國Biberach University進行的研究顯示,使用基於KNX的連網家庭與建築物
(來源:KNX)