利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法

2023-04-26 03:34:26

專利名稱：利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法
技術領域：
本發明涉及一種燈具控制方法，特別是涉及一種利用交互式LED燈光控制總線實現的燈具控制方法。
背景技術：
LED光源作為一種新興的節能型光源，越來越受到人們的重視，現代的LED燈光已經完全超出了功能性照明的範疇，逐漸衍生出集藝術性、觀賞性、娛樂性為一體的景觀燈光分支系統，特別是一些大型場合的人機互動的交互式景觀燈光系統，更是體現了景觀燈光的藝術性、觀賞性、娛樂性的完美結合，交互式的燈光控制系統也是景觀燈光控制中最為複雜的一種。通常簡單的交互式控制系統均採用自主感應變化的方式，即傳感器採集的信號反饋給燈具本身產生變化，這種系統變化效果單一，不能形成整體的聯動效果。另一種是將傳感器和燈光變化分開控制，分別由傳感器陣列網絡和燈光變化控制網絡組成，伺服器不斷向傳感器採集數據，然後根據傳感器的數據控制對應位置或相關位置的燈光變化，這種控制方式能夠產生豐富的聯動效果，但是，這種控制系統的兩個網絡通常採用RS485總線形式，由於總線上有多個傳感器向伺服器返回數據，為了防止RS485總線產生總線競爭問題，通常從傳感器陣列向伺服器反饋數據的方式是被動的，即由伺服器採用查詢方式讀取的被動方式，在每次輪詢數據時，傳感器都會有些延遲響應時間，加上伺服器的查詢指令時間，如果傳感器越多，這些時間累計越長，造成輪詢周期長，整體效果反映遲鈍，同時，這樣也會大大降低伺服器處理數據的能力和效率。同時，RS485總線線纜芯數多，施工不便，而且，在燈具或傳感器數量多、線路長的情況下不能採用過高的波特率通訊， 這就進一步降低了處理數據的能力，控制的實時性大打折扣。

發明內容
本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術交互式燈光變化效果單一或者整體效果反應遲鈍、控制實時性較差的缺陷，提供一種傳感器陣列主動上傳的數據的利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法。本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的—種利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法，其特點在於，該總線包括控制燈具的控制通道和採集信號反饋給伺服器的傳感器通道，該控制通道包括控制信號線， 該傳感器通道包括反饋數據的信號線，多個燈具通過該控制信號線和該反饋數據的信號線首尾相接，該多個燈具通過該總線與伺服器相連，該利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法包括以下步驟S1 傳感器通道採集數據並主動將該數據向該伺服器反饋；S2 伺服器按傳感器反饋的數據向各燈具發送控制命令。優選地，所述數據的通信幀格式包括識別碼、協議號、報文長度、報文內容和校驗和。優選地，步驟S1還包括以下步驟Sn、將該多個燈具設置為多個主動反饋點，設置該多個燈具組成的燈具迴路中最後一個燈具為主動節點，將其作為傳感器通道反饋數據的首個主動反饋點；S12、該主動節點按固定頻率向伺服器方向發送該節點傳感器採集的數據包；S13、該主動節點之前的各個節點逐次在該數據包的尾部追加各個節點傳感器採集的數據包以形成所有節點的傳感器採集的完整反饋數據包；S14、隨著節點的逐次傳遞該完整反饋數據包被送達至該伺服器。優選地，該數據包的數據包括地址數據和亮度數據。優選地，步驟&還包括以下步驟S21、伺服器根據收到的完整反饋數據包向燈具迴路的第一個節點發送控制數據包；S22、該第一個節點判斷地址數據是否等於該節點的本機地址，若是，進入步驟Sm ； 若否，進入步驟S23、按照該控制數據包中對應該本機地址的亮度數據刷新該節點的燈具；S24、將該控制數據包傳遞至下一個節點，繼續判斷該節點的地址數據是否等於該節點的本機地址，若是，進入步驟、；若否，繼續執行步驟S24，直至該控制數據包傳遞到最後一個節點。優選地，步驟&還包括以下步驟中的一種或多種傳感器誤差置零的步驟、設置傳感器採集值幅度的步驟、設置燈具脫機自由模式的步驟、採集原始數據的步驟、保存設置參數的步驟。本發明的積極進步效果在於傳感器通道和燈具控制通道均採用一種單線通訊接口傳遞的方式，傳感器陣列採用主動上傳的方式，即不會產生總線衝突，又大大降低了伺服器的工作量和延時瓶頸，並且可以用較高的速率進行通訊，確保了交互式應用的實時性性能。


圖1為本發明的交互式LED燈光控制總線的使用示意圖。圖2為本發明的數據通信幀的格式示意圖。圖3為本發明的伺服器向燈具發送控制命令的流程圖。圖4為本發明的傳感器向伺服器反饋採集數據的流程圖。圖5為本發明的較佳實施例的應用示意圖。圖6為本發明的較佳實施例的數據信號走向示意圖。圖7為本發明的較佳實施例中LED的應用現場布局圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。一種利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法，該總線包括控制燈具的控制通道和採集信號反饋給伺服器的傳感器通道，參考圖1，該控制通道包括控制信號線101，該傳感器通道包括反饋數據的信號線102，多個燈具104、105、106通過該控制信號線101和該反饋數據的信號線102首尾相接，該多個燈具通過該總線與伺服器100相連，該利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法包括以下步驟=S1 傳感器通道採集數據並主動將該數據向該伺服器反饋J2 伺服器按傳感器反饋的數據向各燈具發送控制命令。該總線還包括參考地線103，本發明中的信號線數量少，而且採用信號接力方式傳遞，每次接力信號都重新得到整形和放大，因此能夠驅動較多節點，通過專用的收發通訊協議，可以實時的接收傳感器陣列反饋的數據並做出燈光控制響應。通訊協議分成兩部分，第一部分是燈光控制通道協議，另一部分是傳感器採集通道通訊協議。每個燈具具有傳感器和MCU(微控制單元)控制晶片，該傳感器採集數據後由該MCU控制晶片處理，將其轉換成一定格式後向伺服器方向傳輸數據。具體地，所述數據的通信幀格式包括識別碼、協議號、報文長度、報文內容和校驗和。參考圖2， 識別碼200 用於識別報頭的一串特殊的字節序列，由9個字節組成。協議號201 用於區分不同操作功能的代碼標識，長度為1個字節。報文長度202 用於表示後面報文長度的字節數，長度為2個字節。報文203:正式傳輸的報文數據流，字節數不定，視具體情況而定。校驗和204 用於檢查報文校驗累加和的參數，長度為1個字節。其中識別碼200、協議號201、 報文長度202三項都是報頭的一部分，報文203、校驗和204才是真正的報文。優選地，步驟S1還包括以下步驟Sn、將該多個燈具設置為多個主動反饋點，設置該多個燈具組成的燈具迴路中最後一個燈具為主動節點，將其作為傳感器通道反饋數據的首個主動反饋點；S12、該主動節點按固定頻率向伺服器方向發送該節點傳感器採集的數據包；S13、該主動節點之前的各個節點逐次在該數據包的尾部追加各個節點傳感器採集的數據包以形成所有節點的傳感器採集的完整反饋數據包；S14、隨著節點的逐次傳遞該完整反饋數據包被送達至該伺服器。這樣傳遞的數據包隨著節點的向前傳遞越來越長，最終完整的反饋數據包全部送達伺服器。優選地，該數據包的數據包括地址數據和亮度數據。步驟&還包括以下步驟S21、伺服器根據收到的完整反饋數據包向燈具迴路的第一個節點發送控制數據包；S22、該第一個節點判斷地址數據是否等於該節點的本機地址，若是，進入步驟；若否， 進入步驟S24 ；S23、按照該控制數據包中對應該本機地址的亮度數據刷新該節點的燈具；s24、 將該控制數據包傳遞至下一個節點，繼續判斷該節點的地址數據是否等於該節點的本機地址，若是，進入步驟Sm ；若否，繼續執行步驟&4，直至該控制數據包傳遞到最後一個節點。步驟&還包括以下步驟中的一種或多種傳感器誤差置零的步驟、設置傳感器採集值幅度的步驟、設置燈具脫機自由模式的步驟、採集原始數據的步驟、保存設置參數的步馬聚ο參考圖4，詳細說明傳感器通道向伺服器反饋採集數據時的通訊規則，其流程參見圖4如下所述步驟401 已設置的首個主動反饋節點的傳感器採集數據，MCU接收該採集的數據將其轉換為約定的通信幀格式，即如圖2所示的通信幀格式，並向伺服器方向轉發識別碼和協議號，參考圖1，若設置迴路的最後一個燈具為首個主動反饋節點，即燈m06為首個反饋節點，那麼向伺服器方向傳遞數據的步驟為燈N將數據傳送給燈N-I，燈N-I再將數據傳送給燈N-2，以此類推，逐次傳遞直到燈1，最後將完整數據包傳送至伺服器。
步驟402 首個主動反饋節點之前的反饋節點中的MCU判斷協議號是否為0x80，如果是，則執行步驟403，若否，則跳轉到步驟401重新開始。具體來說，為燈N-I的MCU執行判斷步驟，即只有約定通信幀格式的數據才會被傳遞，以免收到其他數據流的影響。步驟403 首個主動反饋節點之前的反饋節點中的MCU(即燈N_1的MCU)接收數據長度的數據，在此數據長度定義為兩個字節。步驟404 將接收到的數據長度值加1，因為後面要追加一個本機(即N-1)採集的數據，然後將該更新的數據長度的數據向上級，也就是再前一個反饋節點(燈N-幻轉發。步驟405 首個主動反饋節點之前的反饋節點中的MCU(即燈N_1的MCU)接收前級(即燈N)反饋的傳感器採集的數據包，然後向上級，也就是再前一個反饋節點(燈N-2) 轉發。步驟406 首個主動反饋節點之前的反饋節點中的MCU(即燈N_1的MCU)接收完前級(即燈N)反饋的傳感器採集的數據包後，在該數據包的尾部追加本機(即燈N-1)採集的數據，然後向上級，也就是再前一個反饋節點(燈N-2)轉發。步驟407 首個主動反饋節點之前的反饋節點中的MCU(即燈N_1的MCU)接收校驗和，並將其加上本機(即燈N-1)追加的採集數據值再加1，然後向上級，也就是再前一個反饋節點(燈N-2)轉發。步驟408 結束本次流程。這樣，按照從燈N到燈1的順序將所有傳感器通道採集的數據依次形成完整的數據包並將該數據包傳送至伺服器。根據傳感器採集所得的數據，伺服器通過總線對燈光進行控制，如圖3，步驟如下步驟301 迴路中的第一個燈具，即燈1接收伺服器發送的控制命令數據包，並向下一個燈具，即燈2轉發報頭內容。步驟302 檢查校驗和是否正確，正確轉步驟303，不正確跳轉到步驟301。步驟303 燈1中的MCU判斷接收到的協議號，根據協議號分別處理不同的分支流程塊；如果協議號等於0，則處理步驟304亮度數據處理流程；如果協議號等於1，則處理步驟305設置地址處理流程；如果協議號等於2，則處理步驟306傳感器誤差置零流程；如果協議號等於3，則處理步驟307設置傳感器採集值幅度流程；如果協議號等於4，則處理步驟 308設置燈具脫機自由模式流程；如果協議號等於5，則處理設置主動節點流程；如果協議號等於6，則處理步驟310採集原始數據流程；如果協議號等於OxfT，則處理步驟311保存設置參數流程；如果協議號等於其他值，則處理步驟312，不做任何處理並跳轉到步驟301。步驟304 亮度處理流程，如果地址數據等於本機地址，則將收到的亮度數據刷新 LED燈，否則不刷新處理。步驟305 設置地址處理流程，首先將接收到的地址數據加1後發送出去，然後再將未加1的地址數據保存作為本機地址。步驟306 傳感器誤差置零流程，將傳感器當前採集值作為零點基數，用於抵消各個燈具影響傳感器採樣值的外殼自重等不定因素。步驟307 設置傳感器採集值幅度流程，給燈具設置一個脫機運行時能夠觸發燈光響應動作的傳感器採集值幅度。步驟308 設置燈具脫機自由模式流程，設置燈具進入脫機運行模式，此時不需要伺服器聯動控制，但是脫機運行只能以單個燈具作為感應個體，不能擴散到周邊相鄰的其他燈具聯動。步驟309 設置主動節點流程，此流程設置某個節點為傳感器反饋數據的首個主動反饋點，通常設置一個迴路最後一個節點為主動反饋節點，該節點按照固定的頻率向伺服器方向發送傳感器採集值，其後的節點逐次才數據包尾部追加自己的數據，這樣傳遞的數據包隨著節點的向前傳遞越來越長，最終完整的反饋數據包全部送達伺服器。步驟310 採集原始數據流程，設置燈具傳感器採集未加處理的原始數據，供設備調試用O步驟311 保存設置參數流程，將伺服器對燈具節點設置的參數保存到燈具內部微處理器的存儲器中，作為上電後的默認工作配置參數。步驟312 不做處理，此流程不做任何處理，直接跳轉到步驟301。應用實施例如圖5所示，以重力傳感器和光磚燈為例，說明本發明的較佳實施例。圖5圖示了交互式重力感應光磚燈的內部電路構成，由燈光控制部分500和傳感器採集處理部分501 組成，其中燈光控制部分500由微處理器502、LED光磚燈503、燈光控制信號輸入線504、燈光控制信號輸出線505組成；傳感器採集處理部分501由重力傳感器508、差分放大器509、 微處理器502、傳感器採集信號輸入線507、傳感器採集信號輸出線506組成。參考圖6和圖7，當採用圖5所示的結構時，數據信號走向如下所述，當人站在感應光磚燈上時，重力傳感器508受到壓力變形，產生微弱電信號，通過差分放大器509放大後， 經微處理器A/D轉換採集信號，然後在適當的時候插入到傳感器採集信號輸入輸出線上的數據流中傳向伺服器600(見圖6)，伺服器根據數據流中對應位置的數據，判斷對應位置燈具有人踩壓，立即通過燈光控制信號線向燈具發送燈光變化效果，控制該區域燈光隨著壓力大小做出相應燈光變化，完成交互響應的過程。由於傳感器採集信號通道和燈光控制信號通道是全雙工的，互相各不影響，因此可以非常迅速的採集傳感器數據並作出燈光變化反應，使人感到很自然、有趣。雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護範圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法，其特徵在於，該總線包括控制燈具的控制通道和採集信號反饋給伺服器的傳感器通道，該控制通道包括控制信號線，該傳感器通道包括反饋數據的信號線，多個燈具通過該控制信號線和該反饋數據的信號線首尾相接，該多個燈具通過該總線與伺服器相連，該利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法包括以下步驟51傳感器通道採集數據並主動將該數據向該伺服器反饋；52伺服器按傳感器反饋的數據向各燈具發送控制命令。
2.如權利要求1所述的利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法，其特徵在於， 所述數據的通信幀格式包括識別碼、協議號、報文長度、報文內容和校驗和。
3.如權利要求1所述的利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法，其特徵在於， 步驟S1還包括以下步驟Sn、將該多個燈具設置為多個主動反饋點，設置該多個燈具組成的燈具迴路中最後一個燈具為主動節點，將其作為傳感器通道反饋數據的首個主動反饋點；512、該主動節點按固定頻率向伺服器方向發送該節點傳感器採集的數據包；513、該主動節點之前的各個節點逐次在該數據包的尾部追加各個節點傳感器採集的數據包以形成所有節點的傳感器採集的完整反饋數據包；514、隨著節點的逐次傳遞該完整反饋數據包被送達至該伺服器。
4.如權利要求3所述的利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法，其特徵在於， 該數據包的數據包括地址數據和亮度數據。
5.如權利要求4所述的利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法，其特徵在於， 步驟&還包括以下步驟521、伺服器根據收到的完整反饋數據包向燈具迴路的第一個節點發送控制數據包；522、該第一個節點判斷地址數據是否等於該節點的本機地址，若是，進入步驟若否，進入步驟523、按照該控制數據包中對應該本機地址的亮度數據刷新該節點的燈具；524、將該控制數據包傳遞至下一個節點，繼續判斷該節點的地址數據是否等於該節點的本機地址，若是，進入步驟Sm ；若否，繼續執行步驟&4，直至該控制數據包傳遞到最後一個節點。
6.如權利要求1所述的利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法，其特徵在於， 步驟&還包括以下步驟中的一種或多種傳感器誤差置零的步驟、設置傳感器採集值幅度的步驟、設置燈具脫機自由模式的步驟、採集原始數據的步驟、保存設置參數的步驟。
全文摘要
本發明公開了一種利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法，該總線包括控制燈具的控制通道和採集信號反饋給伺服器的傳感器通道，該控制通道包括控制信號線，該傳感器通道包括反饋數據的信號線，多個燈具通過該控制信號線和該反饋數據的信號線首尾相接，該多個燈具通過該總線與伺服器相連，該利用交互式燈光控制總線實現的燈具控制方法包括以下步驟S1傳感器通道採集數據並主動將該數據向該伺服器反饋；S2伺服器按傳感器反饋的數據向各燈具發送控制命令。傳感器通道和燈具控制通道均採用單線通訊接口傳遞的方式，傳感器通道主動上傳，即不會產生總線衝突，又大大降低了伺服器的工作量和延時瓶頸，確保了交互式應用的實時性性能。
文檔編號H05B37/02GK102281664SQ201010201240
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月13日 優先權日2010年6月13日
發明者劉群 申請人:上海廣茂達光藝科技股份有限公司