基于 KNX 控制系统的智能客厅设计

1. 智能客厅需求分析

智能客厅的KNX照明系统旨在满足灯光的集中控制、场景化以及与其他系统（如安防感应）的联动需求，以提升居住舒适度、便利性和节能性。常见的功能需求包括：

• 智能照明控制：实现客厅灯光的开关、调光、色温调节（如果使用可调色温灯具）、场景设置等功能。控制方式多样，包括墙面智能面板、手机App、语音助手等。系统应能根据环境光强度自动调节灯光亮度，或根据人体活动自动开关灯光。例如，会客模式下灯光明亮温馨，观影模式下灯光柔和昏暗，夜间有人活动时自动开启夜灯模式。
• 场景模式与远程控制：支持通过手机App远程查看和控制客厅灯光状态。可预设多种照明场景模式，如“回家模式”（灯光自动开启至欢迎亮度）、“离家模式”（所有灯光关闭）、“会客模式”（灯光调至明亮）、“观影模式”（灯光调至柔和昏暗）、“阅读模式”（特定区域灯光增强）、“睡眠模式”（灯光逐渐熄灭或仅保留夜灯）等，实现一键切换灯光氛围。

2. KNX系统架构设计

KNX是一种开放的国际住宅和楼宇控制标准，通过统一的总线协议将照明设备及相关的传感器、控制器连接起来，实现灯光的智能化控制。其核心优势在于兼容性强，不同厂商生产的符合KNX标准的设备都能在同一系统中协同工作，使系统具有良好的扩展性和灵活。

KNX系统拓扑结构：KNX网络是完全对等的分布式总线网络，采用分层树状拓扑结构，由区域（Area）、主干线（Backbone Line）、支线（Line）等组成。每条支线（线路）最多可连接64个总线设备，通过线路中继器可扩展至255个设备；多个支线通过线路耦合器连接到主干线，最多可组成15条支线构成一个区域。整个网络中设备地位平等，任一设备故障不影响其他设备独立运行，具有极高的可靠性和稳定性。

KNX系统组成：典型KNX照明系统由以下组件构成：

• KNX总线电源：为整个KNX总线提供24V直流电源，带过载保护，通常安装在配电箱内。每个支线至少需要一个总线电源，为总线上的传感器、执行器等设备供电。
• 传感器（输入设备）：用于采集环境或用户输入信号，主要用于照明控制，如智能面板按键、人体红外感应器、光照传感器等。它们将物理信号转换为KNX报文发送到总线。
• 执行器（输出设备）：用于执行控制命令，驱动灯具动作，如照明开关模块、调光模块等。它们接收KNX总线上的控制指令并执行相应操作，如开灯、关灯、调节灯光亮度等。
• 系统元件：包括KNX线路耦合器、中继器、IP网关等。线路耦合器用于连接不同支线或区域，中继器用于延长总线通信距离，IP网关用于KNX总线与以太网的连接，实现与上位机或云平台的通信，进而支持手机App或语音控制照明。

在本智能客厅照明方案中，考虑到设备数量不多，可采用单条KNX支线拓扑：所有客厅相关的KNX照明设备（如智能面板、光照传感器、人体感应器、照明执行模块等）连接在同一条双绞总