浅谈在技工院校开设KNX技术课程，构建KNX技术实验平台的设想

浅谈在技工院校开设KNX技术课程，构建KNX技术实验平台的设想

冉勇宁

（云南省开远市云南红河技师学院云南开远661600）

摘要：本文通过对KNX标准是世界性的开放标准，它具有很多优势，组成的控制系统也具有很多优势的阐述，论述了在技工院校、职业学校开设KNX技术课程，构建KNX技术实验平台的重要性，以及构建KNX技术实验平台的设想和在一体化教学中的应用与探讨。

关键词：KNX；智能家居；实验平台；控制系统；ETS；能力

一、前言

1、KNX标准

KNX是家居和楼宇控制领域的开放式国际标准，是由欧洲三大总线协议EIB、BatiBus和EHSA合并发展而来。

该协议以EIB为基础，兼顾了BatiBus和EHSA的物理层规范，并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等优点，提供了家居、楼宇自动化的完整解决方案。

KNX标准目前已被批准为欧洲标准(CENELECEN50090&CENEN13321-1)、国际标准(ISO/IEC14543-3)、美国标准(ANSI/ASHRAE135)和中国标准(GB/Z20965)。

2、KNX标准的优势

KNX标准的优势在于：不同性能、不同厂家生产的产品可以实现互操作，而且通过了严格的质量控制和第三方的KNX认证，这样就进一步保证了产品质量。

KNX标准功能丰富，有广泛的适用性：

（1）适用于各类型的建筑物，包括：住宅建筑、功能性建筑和工业建筑。

（2）可使用多种通信介质：双绞线（TwistPair)、电力线（PowerLine）、无线射频（RadioFrequency）和以太网(IP/Ethernet)。

（3）可采用多种系统配置模式：S型、E型和A型三种系统配置模式。

3、KNX系统优势

根据KNX标准，组成的控制系统方便程度更高；楼宇更加节能；电气设施调整简便，轻松适用用户需求的变化，舒适；安全性高；支持众多制造商（ABB、西门子、施耐德、海格、尚飞、广州河东、广州视声等）丰富的成品组件。

故应用领域之广：可用于智能车站、智能机场、智能体育场、智能医院、智能办公楼、智能学校、智能商场、智能酒店和智能家居等控制系统。

因此，在各技工院校、职业学校楼宇自动化、电气自动化等相关专业开设KNX技术等课程是非常必要的。而且它是一门实用性很强的专业课程，必须抓好教学中的实验环节。故构建KNX技术实验平台，创建良好的教学环境，显得非常重要。

二、构建KNX技术控制实验平台的设想

如何在我校搭建起KNX技术控制实验平台？

（一）构建思路

第一必须有实验室其主要功效使学生入门，可叫基础实验室；第二必须有实验室其主要功效使学生学用、会用、能用，可叫应用实验室。

1、KNX技术基础实验室

该实验室主要功能：（1）KNX基础知识的学习与验证；（2）KNX系统调试专用工具软件ETS的使用；（3）KNX简单项目设计、编程与调试；（4）常用KNX智能模块的认识与使用（5）KNX简单项目的安装与调试。故基础实验室又可设置成为KNX技术学习、编程验证型和安装操作型两间。

2、KNX技术应用实验室

该实验室主要功能⑴常用智能家居工程项目的案例解析；⑵常用智能家居工程项目的设计与安装。

要使学生学用、会用、能用KNX智能模块组成智能家居控制系统，仅认识和会使用基础实验室配置的基本KNX智能模块是不够的，因此，KNX技术应用实验室应包含智能家居工程项目使用的各种常用模块的认识实验室（就叫智能家居控制实验室）和若干个智能家居案例的实验室或者展室（例如：智能客厅展室、三室两厅智能家居展室、智能别墅展室、智能酒店客房展室等）两部分。

（二）实验室设备配置

1、KNX技术基础实验室

KNX产品通常分为三大类：系统设备、传感器、驱动器。配置如下：

（1）系统设备:总线电源、总线耦合器、总线交换器、四路通用接口；

（2）传感器：智能按键面板、智能触摸屏、移动传感器、照度传感器、时间控制器；

（3）驱动器：智能开关执行器、智能调光执行器、智能LED调光执行器、智能百叶窗执行器；

（4）其它设备：计算机、KNX系统调试专用工具软件ETS、各种开关和灯、风扇、窗帘、KNX总线电缆等。

由这些器件、智能模块可构成基本的KNX住宅楼宇智能控制实训系统。

2、KNX技术应用实验室

智能家居控制实验室配置：

（1）系统设备:除基础实验室配置的系统模块外，还应有四路红外发射器、红外学习器、RS485、RS232、KNX/IP转换器、KNXDALI网关等；

（2）传感器：除基础实验室配置的传感器模块外，还应有温度、湿度、燃气、空气质量传感器等；

（3）驱动器：除基础实验室配置的执行器模块外，还应有风机盘管执行器、房间控制器等；

（4）其它设备：LED灯带、可视对讲室内机、门口机、背景音乐主机、喇叭、电视、空调、路由器等。

智能家居案例的实验室或者展室配置

不同的案例或者展室功能不同，所需的器件、功能模块也不同，例如：某智能客厅展室所需的器材如表所示。其它案例的配置在这里不在列举。

三、“KNX”实验平台在一体化教学中的应用与探讨

1、学中做

在传统的课程教学中，理论教学和实验教学分开进行，在进行课堂理论教学时，老师在课堂内用粉笔、黑板传授抽象的理论知识：KNX系统拓扑结构（线、区域、系统），物理地址，组地址，KNX系统调试软件ETS4的使用，项目设计、编程、KNX智能模块的功能。这样，老师讲得辛苦，却得不到理想的效果；学生听得吃力，往往不得要领或很难理解，如今有了“KNX”实验平台，我们便可以利用其在课堂上一边讲解、一边分析、一边操作、一边演示结果，让抽象的理论、知识即时得到检验。

例如，设计一个调光控制项目，实现一个按键控制灯光：短按左按键开灯，短按右按键关灯，长按左按键调亮；长按右按键调暗。如何设计？可根据简单项目设计的主要步骤：①创建新项目→②创建拓扑结构（或创建楼宇结构）→③设置设备参数→④选择编辑通信对象→⑤配置组地址→⑥下载物理地址和应用程序→⑦最后在接好线的前提下，调试功能是否满足要求。教师一边讲解(怎样创建新项目，怎样创建拓扑结构（或创建楼宇结构），怎样设置设备参数，为什么这样设置，怎样选择编辑通信对象，怎样配置组地址，怎样下载物理地址和应用程序，怎样调试功能），一边分析、一边演示操作、一边演示结果，学生也一边操作。

通过这一系列的学习过程，学生对智能模块的功能有了新的认识和理解，对调试软件ETS4的使用与操作越来越熟练，对简单项目的设计步骤和方法，对项目的编程与调试过程等都会有较全面的认识、理解，收到事半功倍的教学效果。

2、做中学

传统教学模式是＂一言堂＂和＂填鸭式＂的教学，学生被动的接受知识，目前各技工院校积极推进一体化教学，项目教学法广而用之。

以实验楼走道路灯自动控制项目为例，首先，教师将学生分为2～3人一组，给每个学习小组布置任务，即设计一个实验楼走道路灯自动控制项目，实现天黑并且有人走动时，灯亮，否则30秒后关灯。

接下来，以小组为单位，进行学习，查找资料，获取相关信息，进行讨论，并根据所查找的信息来规划项目的实施，从中优化选出一份较适用的实施方案；然后进行具体的项目实施：创建新项目，创建拓扑结构（或创建楼宇结构），设置设备参数、配置组地址、下载程序、调试功能是否满足要求。此时教师的角色转化为指导学生，监控学生。

之后，各小组选取一名选手进行展示，并向全体学生阐述本组成果，和整个过程中碰到的问题，解决的办法，以及心得体会等。从而起到锻炼学生和让学生相互学习，共同进步的作用，最后，教师进行综合评价。

这样的学习过程充分体现了以学生为主体的教学理念，有利于激发学生的学习兴趣，有利于培养学生自主探究、将理论知识运用于实践的能力，有利于培养学生独立动手、动脑、分析问题、解决问题的能力，也有利于培养学生团结协作的能力和培养学生的综合能力。

3、模仿学、模仿做

由于有了智能家居案例的实验室或者展室，这本身就是一个活生生的实用案例，因此，学生要学的知识，要掌握的技能，不管是控制系统的组成，还是编程，还是安装布线，几乎都可以模仿案例进行，即模仿着学习、模仿着操作、模仿着安装布线。即使是在以后的实际智能家居工程项目安装中，也可以参照和模仿。

参考文献

[1]基于KNX智能家居的应用[J].任志勇，张立全，陈爽.重庆电子工程职业学院学报.2010(04)

[2]智能家居:现状、研究与思考[J].徐欣，樊一华.电子产品世界.2003(Z2)