基於DMX512協議的LED燈具系統及壽命監測方法與流程

2023-05-17 09:50:56

本發明涉及led燈具系統，特別涉及一種基於多路數字傳輸（digitalmultiplexwith512piecesofinformation，dmx512）協議的led燈具系統。本發明還涉及一種基於dmx512協議的led燈具系統的壽命監測方法。

背景技術：

dmx512協議是由美國劇場技術協會制定的數字多路復用協議，是一種用於發送器和調光設備之間的調光協議，是燈光含義數位化設備的通用信號控制協議。

在基於dmx512協議的led燈具系統中，一個dmx512控制器件能夠控制多個led燈具，dmx512控制器和led燈具之間採用dmx485也即rs485總線進行信號傳輸，一個dmx512數據包包括起始碼和512各數據幀，即每一封包包括513個字節，每一個數字幀包括1個起始位，8位數據位和2個停止位，dmx512的信號數據傳輸率為250kbps，數據幀每位寬度為4µs,發送一幀需44µs，發送一個513個字節的數據封包的時間約為23ms。

led燈具的控制模塊中都存儲有固定的地址，並led燈具的控制模塊僅接收和其地址相對於的幀數據，並根據接收的幀數據進行顯示。所以基於dmx512協議的led燈具系統能很好的對led燈具進行數位化控制。

但是現有基於dmx512協議的led燈具系統中無法實現對led燈具的壽命進行預測，從而無法實現在led燈具的使用壽命之前對其進行更換，這會造成在使用過程中會出現led燈具由於超出壽命期限而損壞，影響顯示效果。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種基於dmx512協議的led燈具系統，能對led燈具的使用壽命進行判斷，能對已達到和即將到達使用壽命期限的燈具，發出預警，並提前做好燈具更換準備，提高效率。本發明還公開了一種基於dmx512協議的led燈具系統的壽命監測方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的基於dmx512協議的led燈具系統包括：上位機，dmx512控制器，多個led燈具。

所述上位機和所述dmx512控制器通過網線連接。

所述dmx512控制器通過rs485數據總線連接各所述led燈具的數據和命令信號輸入端。

各所述led燈具之間連接有兩條單向的狀態回收線，最後一個所述led燈具和所述dmx512控制器之間連接有兩條狀態回收線。

各所述led燈具包括led控制模組以及多個傳感器。

各所述led燈具的各所述傳感器檢測對應的所述led燈具的狀態信息並將狀態信息封包形成狀態信息包後並通過串聯的所述狀態回收線傳輸到所述dmx512控制器中，所述dmx512控制器將各所述led燈具的狀態信息包傳輸給所述上位機，所述上位機根據各所述led燈具的狀態信息包判斷各所述led燈具的使用壽命。

進一步的改進是，各所述led燈具的各所述傳感器包括：電流傳感器，電壓傳感器，溫度傳感器，時間計時器。

進一步的改進是，所述dmx512控制器向所述led燈具的數據和命令信號輸入端傳送數據的傳送速率為250kbps，傳送數據的數據和命令封包為513位元組。

進一步的改進是，各所述led燈具的各所述傳感器在所述dmx512控制器發送所述數據和命令封包的時間間隙內進行。

進一步的改進是，各所述led燈具之間採用單向的狀態回收線傳送數據的速率250kbps，最後一個所述led燈具採用兩條狀態回收線向所述dmx512控制器傳送數據的速率250kbps。

進一步的改進是，各所述led燈具在所述dmx512控制器發送所述數據和命令封包的時間間隙內向對應的下一個所述led燈具傳送所述狀態信息包，最後一個所述led燈具在所述dmx512控制器發送所述數據和命令封包的時間間隙內向所述dmx512控制器傳送所述狀態信息包。

進一步的改進是，所述上位機中存儲有lm80報告數據，所述上位機將各所述led燈具的狀態信息包和lm80報告數據對比判斷各所述led燈具的使用壽命。

進一步的改進是，所述上位機為計算機或工作站。

進一步的改進是，所述dmx512控制器通過第一a埠和第一b埠連接到所述rs485數據總線，各所述led燈具的數據和命令信號輸入端包括第一a埠和第一b埠且通過第一a埠和第一b埠連接到所述rs485數據總線。

進一步的改進是，各所述led燈具的txd端通過所述狀態回收線連接到對應的下一個所述led燈具的rxd端。

最後一個所述led燈具通過第二a埠和第二b埠連接到和所述dmx512控制器相連的兩條狀態回收線，且該兩條狀態回收線連接到所述dmx512控制器的第二a埠和第二b埠。

為解決上述技術問題，本發明提供的基於dmx512協議的led燈具系統的壽命監測方法包括如下步驟：

步驟1、所述dmx512控制器通過所述rs485數據總線發送燈具使用壽命判斷的啟動命令。

步驟2、所有所述led燈具接收到所述rs485數據總線上的啟動命令後，進入燈具使用壽命判斷狀態。

步驟3、在燈具使用壽命判斷狀態下，各所述led燈具的各所述傳感器在所述dmx512控制器發送所述數據和命令封包的時間間隙內進行對應的所述led燈具的狀態信息的檢測並將狀態信息封包形成狀態信息包。

步驟4、通過串聯的所述狀態回收線將各所述led燈具的狀態信息包傳輸到所述dmx512控制器中，各所述led燈具傳遞狀態信息包時採用逐級傳輸，逐級傳輸為：當前級的所述led燈具將收到的狀態信息包通過對應的所述狀態回收線傳輸到下一級所述led燈具中，之後當前級的所述led燈具接收上一級的所述led燈具穿過來的狀態信息包；由最後一級所述led燈具分多次且每次傳輸一個狀態信息包的方式將所有所述led燈具的狀態信息包傳輸到所述dmx512控制器中，各所述led燈具在進行對應的狀態信息包傳輸是在所述dmx512控制器發送所述數據和命令封包的時間間隙內進行。

步驟5、所述dmx512控制器在接收到所有所述led燈具的狀態信息包之後將所有所述led燈具的狀態信息包封包傳輸給所述上位機，所述上位機根據各所述led燈具的狀態信息包判斷各所述led燈具的使用壽命。

進一步的改進是，各所述led燈具的各所述傳感器包括：電流傳感器，電壓傳感器，溫度傳感器，時間計時器。

進一步的改進是，在所述dmx512控制器發送所述數據和命令封包的時間間隙內，所述電流傳感器檢測對應的時間間隙內的電流平均值，所述電壓傳感器檢測對應的時間間隙內的電壓平均值，所述溫度傳感器檢測對應的時間間隙內的溫度平均值；所述時間計時器實時統計對應的所述led燈具的使用總時間；各所述led燈具還根據所述電流平均值、所述電壓平均值和所述溫度平均值計算對應的所述led燈具的功率平均值。

進一步的改進是，各所述led燈具的狀態信息包中的數據包括：燈具的地址、燈具的通道數、所述電流平均值、所述電壓平均值、所述溫度平均值、所述功率平均值和所述led燈具的使用總時間值，數據校驗字節。

進一步的改進是，所述上位機中存儲有lm80報告數據，所述上位機將各所述led燈具的狀態信息包和lm80報告數據對比判斷各所述led燈具的使用壽命，發出預警，並生成燈具實際使用壽命報告，將所述燈具實際使用壽命報告發送到雲平臺數據管理中心。

本發明在led燈具中設置多個傳感器，通過傳感器能夠檢測led燈具的狀態信息；本發明還設置了狀態回收線將燈具的狀態信息封包傳回到dmx控制器中，dmx控制器再將狀態信息包傳給上位機，上位機根據狀態信息包能判斷各led燈具的使用壽命，所以本發明能對led燈具的使用壽命進行判斷，能對已達到和即將到達使用壽命期限的燈具，發出預警，並提前做好燈具更換準備，提高效率。

本發明中傳感器包括電流傳感器，電壓傳感器，溫度傳感器，時間計時器，分別能檢測led燈具的使用過程中的電流、電壓、溫度和使用的總時間，其中電流、電壓和溫度能夠計算出燈具的平均功率值，從而通過平均功率值能判斷燈具的狀態信息，再結合使用的總時間則能預估其使用壽命。

本發明中，狀態信息包是通過狀態回收線來傳輸的，能夠實現在dmx512控制器件發出的數據和命令封包的時間間隙內傳輸狀態信息包，且能實現在每一個時間間隙傳輸一個led燈具的狀態信息包，各led燈具的狀態信息包依次傳送給下一個led燈具，並通過最後一個led燈具傳送各led燈具的狀態信息包到dmx控制器，所有led燈具的狀態信息包傳輸完成後再由dmx控制器將所有led燈具的狀態信息包傳輸給上位機，上位機則通過軟體能很方便的實現對各led燈具的工作狀態進行分析，計算出每個燈具的使用壽命期限並生長燈具實際使用壽命報告，還能將使用壽命報告發送到雲平臺數據管理中心，從而能很方便根據燈具實際使用壽命報告，針對已達到和即將到達使用壽命期限的燈具，發出預警，提前做好燈具更換準備，提高效率。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1是本發明實施例基於dmx512協議的led燈具系統的結構圖。

具體實施方式

如圖1所示，是本發明實施例基於dmx512協議的led燈具3系統的結構圖，本發明實施例基於dmx512協議的led燈具3系統包括：上位機1，dmx512控制器2，多個led燈具3。

所述上位機1為計算機(pc)或工作站。所述上位機1和所述dmx512控制器2通過網線連接，網線連接的協議為tcp/ip。

圖1中共顯示了n個所述led燈具3，在圖1中還分別用led燈具（1）、led燈具（2）直至led燈具（n）表示個所述led燈具3，括號中為編號。

所述dmx512控制器2通過rs485數據總線即圖1中的dmx485數據總線連接各所述led燈具3的數據和命令信號輸入端。本發明實施例中，所述dmx512控制器2通過第一a埠和第一b埠連接到所述rs485數據總線，各所述led燈具3的數據和命令信號輸入端包括第一a埠和第一b埠且通過第一a埠和第一b埠連接到所述rs485數據總線，圖1中各a埠都用a表示，b埠都用b表示。rs485總線包括有a信號線和b信號線，為一對雙絞線。

各所述led燈具3之間連接有兩條單向的狀態回收線，最後一個所述led燈具3和所述dmx512控制器2之間連接有兩條狀態回收線。圖1所示的本發明實施例中，各所述led燈具3的txd端通過所述狀態回收線連接到對應的下一個所述led燈具3的rxd端。

最後一個所述led燈具3通過第二a埠和第二b埠連接到和所述dmx512控制器2相連的兩條狀態回收線，且該兩條狀態回收線連接到所述dmx512控制器2的第二a埠和第二b埠。各所述led燈具3中，rs485總線信號和各所述led燈具3之間通過txd和rxd傳輸的串聯信號之間通過rs485轉換器模塊實現。

各所述led燈具3包括led控制模組4以及多個傳感器。

各所述led燈具3的各所述傳感器檢測對應的所述led燈具3的狀態信息並將狀態信息封包形成狀態信息包後並通過串聯的所述狀態回收線傳輸到所述dmx512控制器2中，所述dmx512控制器2將各所述led燈具3的狀態信息包傳輸給所述上位機1，所述上位機1根據各所述led燈具3的狀態信息包判斷各所述led燈具3的使用壽命。

本發明實施例中，各所述led燈具3的各所述傳感器包括：電流傳感器5，電壓傳感器7，溫度傳感器6，時間計時器8。電流傳感器5檢測所述led燈具3的電流信號，電壓傳感器7檢測所述led燈具3的電壓信號，溫度傳感器6檢測所述led燈具3的溫度，時間計時器8統計所述led燈具3的使用時間。

所述dmx512控制器2向所述led燈具3的數據和命令信號輸入端傳送數據的傳送速率為250kbps，傳送數據的數據和命令封包為513位元組，即採用標準的dmx512協議進行傳輸，513位元組中包括了一個字節的起始碼（startcode）和512位元組的數據。

各所述led燈具3的各所述傳感器在所述dmx512控制器2發送所述數據和命令封包的時間間隙內進行。

各所述led燈具3之間採用單向的狀態回收線傳送數據的速率250kbps，最後一個所述led燈具3採用兩條狀態回收線向所述dmx512控制器2傳送數據的速率250kbps。

各所述led燈具3在所述dmx512控制器2發送所述數據和命令封包的時間間隙內向對應的下一個所述led燈具3傳送所述狀態信息包，最後一個所述led燈具3在所述dmx512控制器2發送所述數據和命令封包的時間間隙內向所述dmx512控制器2傳送所述狀態信息包。

所述上位機1中存儲有lm80報告數據，所述上位機1將各所述led燈具3的狀態信息包和lm80報告數據對比判斷各所述led燈具3的使用壽命。

本發明能夠實現對led燈具的使用壽命進行判斷，判斷機理如下：

電流傳感器5、電壓傳感器7、溫度傳感器8和計時傳感器即時間計時器6實時收集對應的led燈具3的電流值、電壓值、溫度值和總工作時間。每個dmx512數據封包（513位元組）的發送時間約為23ms(44us/byte)，dmx512系統的幀頻為30hz，因此dmx512數據封包之間有10ms左右的時間間隙。利用這個時間間隙，led控制模組4統計時間間隙內led燈具3的平均電流值、平均電壓值和平均溫度值，計算燈具的平均功率值，判斷燈具的狀態信息。每個時間間隙返回一根led燈具3的狀態信息，形成數據包即所述狀態信息包傳送給下一個led燈具3，由最後一個led燈具3將所有led燈具3的所述狀態信息包傳送回dmx512控制器。最終由pc/工作站1的控制軟體，分析統計每個led燈具3的實時工作狀態，計算每個led燈具3的使用壽命期限，生成led燈具3實際使用壽命報告，並發送到雲平臺數據管理中心。根據led燈具3實際使用壽命報告，針對已達到和即將到達使用壽命期限的led燈具3，發出預警，提前做好led燈具3更換準備，提高效率。

本發明實施例基於dmx512協議的led燈具系統的壽命監測方法包括如下步驟：

步驟1、所述dmx512控制器2通過所述rs485數據總線發送燈具使用壽命判斷的啟動命令。

步驟2、所有所述led燈具3接收到所述rs485數據總線上的啟動命令後，進入燈具使用壽命判斷狀態。

步驟3、在燈具使用壽命判斷狀態下，各所述led燈具3的各所述傳感器在所述dmx512控制器2發送所述數據和命令封包的時間間隙內進行對應的所述led燈具3的狀態信息的檢測並將狀態信息封包形成狀態信息包。

較佳選擇為：各所述led燈具3的各所述傳感器包括：電流傳感器5，電壓傳感器7，溫度傳感器8，時間計時器6。在所述dmx512控制器2發送所述數據和命令封包的時間間隙內，所述電流傳感器5檢測對應的時間間隙內的電流平均值，所述電壓傳感器7檢測對應的時間間隙內的電壓平均值，所述溫度傳感器8檢測對應的時間間隙內的溫度平均值；所述時間計時器6實時統計對應的所述led燈具3的使用總時間。

各所述led燈具3還根據所述電流平均值、所述電壓平均值和所述溫度平均值計算對應的所述led燈具3的功率平均值。

各所述led燈具3的狀態信息包中的數據包括：燈具的地址、燈具的通道數、所述電流平均值、所述電壓平均值、所述溫度平均值、所述功率平均值和所述led燈具3的使用總時間值，數據校驗字節。

步驟4、通過串聯的所述狀態回收線將各所述led燈具3的狀態信息包傳輸到所述dmx512控制器2中，各所述led燈具3傳遞狀態信息包時採用逐級傳輸，逐級傳輸為：

當前級的所述led燈具3將收到的狀態信息包通過對應的所述狀態回收線傳輸到下一級所述led燈具3中，之後當前級的所述led燈具3接收上一級的所述led燈具3穿過來的狀態信息包；由最後一級所述led燈具3分多次且每次傳輸一個狀態信息包的方式將所有所述led燈具3的狀態信息包傳輸到所述dmx512控制器2中，各所述led燈具3在進行對應的狀態信息包傳輸是在所述dmx512控制器2發送所述數據和命令封包的時間間隙內進行。

也即：所有led燈具3通過狀態回收線向下一級led燈具3發送本級led燈具3的狀態信息數據包即狀態信息包（狀態信息數據包中包括燈具的地址，燈具的通道數，步驟3中統計的燈具平均電流值、平均電壓值、平均功率值、平均溫度值和燈具使用總時間值，數據校驗字節等）。每根led燈具3接收到上一級led燈具3的狀態信息數據包後，在狀態回收時隙內自動向下一級led燈具3發送收到的上一級led燈具3的狀態信息數據包。每收到一個封包即狀態信息數據包向下一級下傳一個封包；直致完成所有封包。每條總線上每次返回封包數跟總線上的燈具數量有關。如圖1所示，led燈具（1）收到命令後，向led燈具（2）發送自己的狀態數據封包即狀態信息包；led燈具（2）收到命令後先發送自己的狀態數據封包，在接收到led燈具（1）的狀態封包後向led燈具（3）發送led燈具（1）的狀態封包。依次類推。最後一個led燈具3即led燈具（n）通過狀態回收線，將所有led燈具3的狀態信息封包發送給dmx512控制器2。

步驟5、所述dmx512控制器2在接收到所有所述led燈具3的狀態信息包之後將所有所述led燈具3的狀態信息包封包傳輸給所述上位機1；本發明實施例方法中，dmx512控制器2收到最後一根led燈具3發送的所有狀態信息數據封包後，通過tcp/ip網絡協議，經由網線發送給pc/工作站1。

所述上位機1根據各所述led燈具3的狀態信息包判斷各所述led燈具3的使用壽命。較佳為，所述上位機1中存儲有lm80報告數據，所述上位機1將各所述led燈具3的狀態信息包和lm80報告數據對比判斷各所述led燈具3的使用壽命；在判斷各所述led燈具3的狀態時，所述上位機1會根據所述電流平均值、所述電壓平均值和所述溫度平均值計算對應的所述led燈具3的功率平均值，之後結合所述led燈具3的各種狀態和lm80報告數據如lm80中的溫度或光度等數據進行對比，分析統計每個led燈具3的實時工作狀態，判斷每個led燈具3的實際使用壽命，發出預警，並生成燈具實際使用壽命報告。同時，將該報告發送到雲平臺數據管理中心。

由上可知，本發明能利用dmx512數據封包傳送的燈具實際狀態數值，對比lm80報告數據，可以通過溫度、功率、使用時間等綜合因素，計算燈具的實際使用狀態，進而判斷燈具的實際使用壽命，以便提前做好更換燈具的生產和安裝等準備工作，大大提高工作效率。未來所有數據匯總到雲平臺數據管理中心，便於集中管理。

另外，本發明中，dmx512數據封包之間的時間間隙跟系統的顯示幀頻有關，幀頻越高，時間間隙越短，可以傳送的信息就越少。需要合理配置狀態傳送的數據封包。每個時間間隙內傳送一根燈具的狀態數據；總線上有多少燈具就需要多少個時間間隙；因此完成總線上所有燈具的狀態回收所需時間至少需要：t=燈具數量×（1/系統幀頻）。

以上通過具體實施例對本發明進行了詳細的說明，但這些並非構成對本發明的限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發明的保護範圍。