CN101442430A - IPv6数字化网络照明控制系统和IPv6数字化网络控制系统 - Google Patents

IPv6数字化网络照明控制系统和IPv6数字化网络控制系统 Download PDF

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Abstract

一种IPv6数字化网络照明控制系统,采用IPv6网作为基本通信网,所述系统包括:中心服务器:通过IPv6网络交换机集中管理下层各个子控制管理单元,并为用户提供统一的控制管理平台;分组服务器:其包括:区域单元:通过基于IPv6的现场总线监控各个照明节点;管理单元:检测到设备的异常状态后,将这一状态反映到中心服务器;照明控制单元:通过照明控制子系统来实现对照明节点的监视和控制。一种类似构成的对其他类型的终端进行管理的IPv6数字化网络控制系统。由于支持IPv6技术,所述系统提供了丰富的地址空间,具有非常好的可扩充性,保证系统内所有设备之间的高速连接,即插即用,良好的移动性,从而使得本系统非常适合管理大规模的管理和控制。

Description

IPv6数字化网络照明控制系统和IPv6数字化网络控制系统 技术领域
本发明涉及一种控制系统,特别是涉及一种能够适应大规模管理和控 制的控制系统。
背景技术
1 .基于总线型的照明管理和控制的局限性
(1) 适应于小范围照明。总线型的照明控制系统的地址空间有限。比 如RS485,最多连接31个终端。
(2) 缺乏灵活的场景定制能力。总线型的照明控制系统的场景数量受 到技术的限制,往往数量有限。总线型控制系统难以达到大规模照明场景 在不同时段设置不同照明场景,以及动态的场景定制能力的要求。
(3) 传输速度低。总线型的照明控制系统主要采用RS485作为物理层 传输设备,控制信令的传输速率相对较低,比如RS485典型的传输速率为 9.6kbps,系统传输速率成为系统的^L颈。
(4) 缺乏全面的运营分析能力。由于现场级设备信息不全,现场级设 备的在线故障诊断、报警、记录功能不强。由于总线型的控制系统更多的 关注于对照明系统的控制,而往往在运营分析上处理能力相对较弱,因此 无法准确给出运营优化建议。
传统的总线型的照明控制方式无法适应大规模照明场景的照明管理和 控制,必须将照明控制节点IP化,充分利用网络技术和软件技术,提高控 制和管理的水平,并有效改善运营分析能力和节约运营成本。
2.基于IPv4的照明管理控制
基于IPv4地址结构的Internet获得了空前的成功,而它所面临的几个 问题随着其发展的逐渐壮大也越来越突出。IPv4的地址容量现在成了制约 因特网发展的瓶颈,全球对I P地址资源的巨大需求,致使IPv4面临地址 枯竭的困境。同时IPv4在安全性、即插即用性等方面也存在比较大的局限 性。由于IPv4具有上述局限性,因而基于IPv4的照明管理和控制相应也存 在所述的局限。
综上所述,传统的基于总线型的照明管理和控制无法满足大规模照明 场景的需要,必须采用基于IP的照明控制;而基于IPv4的照明管理和控制 由于其一支术上的局限性,面临严峻的挑战。
此处再简单介绍一下IPv6这一下一代互联网技术。IPv6协议是IP协议的第6版本,于1992年开始开发,1998年12月发 布标准RFC2460。 IPv6继承了 IPv4的优点,并总结了 IPv4近30年运行经 验,目的是解决IPv4地址空间不足、地址结构规划不合理的问题,同时对 IPv4协议运行中存在的不足进行了改进和功能扩充。
IPv6协议相对IPv4协议具有如下技术特点:IPv6采用了长度为128位 的IP地址,而IPv4的IP地址仅有32位,因此IPv6的地址资源要比IPv4 丰富得多,互联网环境更加高速、更加安全。。
IPv6的地址才各式与IPv4不同。 一个IPv6的IP地址由8个地址节组成, 每节包含16个地址位,以4个十六进制数书写,节与节之间用冒号分隔, 其书写格式为x:x:x:x:x:x:x:x,其中每一个x代表四位十六进制数。
采用128位的IP地址,极大地扩展了地址空间,解决了 TPv4协议地址 资源不足的问题。IPv6能够提供几乎任意多的地址,因此目前在IPv4网络 上普遍采用的NAT技术将逐渐过时,使得网络通信的端到端安全性也可以 得到保证。
支持良好的自动配置功能,包括IPv6地址的自动配置和主机默认路由 的自动配置等,同时还可以自动实现其他网络参数例如跳限和MTU的自动 配置。IPv6的自动配置功能极大地简化了网络管理的工作量,同时也使网 络的访问变得简单。
IPv6能够提供良好的移动性支持。对移动性的支持是在IPv6协议制 订之初就考虑到的,因此IPv6的移动性支持能够得到基本协议的较好配合, 在IPv6当中不再需要异地代理路由器,同时也很好地解决了移动IPv4协议 当中存在的三角路由问题,同时移动节点的通信也有较好的安全性保障。
在IPv6当中,对安全性的支持是必须的,利用IPsec协议,IPv6能够 提供比IPv4更高得多的安全性。
IPv6采用了类似CIDR的地址划分方式,对地址空间的分配比较合理, 便于实现路由聚合,有效限制路由表规模。
IPv6采用固定的40字节报头,同时取消了报头校验和字段,便于路由 器进行硬件转发处理,效率更高。
IPv6完全依靠报文的发送方对报文进行必要的分片,在接收端进行重 组,取消了路由器对报文的分片功能,提高了 IPv6路由器的转发效率。
IPv6的组播功能得到了扩展,使用了更多的组播地址,同时对组播域 进行了划分,取消了 IPv4当中的广播,可以更加有效地利用网络带宽,避 免广播风暴。
IPv6在解决IP网络的QoS问题方面进行了革新,对各种信息根据紧 急性和服务类别确定数据包的优先级。
总的来说,IPv6协议是为了解决现行Internet出现的问题而诞生的,作为IPv4协议的后继者而设计的新版本的IP协议,对语音、数据、视频和现
有网络应用提供了更卓越的支持与改善,同时IPv6协议强大的技术特点,
应运而生了许多独具特色的创新业务。
地址数量限制、安全性、、自动配置、移动性、可扩展性等方面,°因此IPv6
为各种价值应用构想提供了强大的技术支持,尤其对视频、语音、移动、
安全等业务的发展有极大的促进作用。随着IPv6应用探索的进一步深入, IPv6在网络通信行业以及人们日常生活中具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于,克服现有的照明控制系统存在的缺陷,而提供一 种新型结构的IPv6数字化网络照明控制系统,所要解决的技术问题是使其 提供广泛的地址空间、并且低延时、安全、即插即用,从而更加适于大规 模照明场景的照明管理和控制。
本发明的另一目的在于,克服现有的控制系统存在的缺陷,而提供一 种新型结构的IPv6数字化网络控制系统,所要解决的技术问题是使其提供 广泛的地址空间、并且低延时、安全、即插即用,从而更加适于大规模的 管理和控制。、、 、、 、 、、、,,、,、
本发明提出的IPv6数字化网络照明控制系统,采用IPv6网作为基本通信 网,所述系统包括:中心服务器:通过IPv6网络交换机集中管理下层各个 子控制管理单元,并为用户提供统一的控制管理平台;分组服务器:其包 括:区域单元:通过基于IPv6的现场总线监控各个照明节点;管理单元: 检测到设备的异常状态后,将这一状态反映到中心服务器;照明控制单元: 通过照明控制子系统来实现对照明节点的监视和控制。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中还包括计量管理单元:通 过多回路电力计来实现对不同回路的电力使用量的监视,所述区域单元收 集被测回路的电力量信息,同时将信息上传至中心服务器。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中还包括视频管理单元,用 于实现整个照明区各个场景的统一 实时视频监控。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述中心服务器的系统包 括如下模块:照明状态监控:对照明系统中设备和场景的状态进行监控, 并及时发现系统中的突发故障,为系统管理员监控和维护照明状态提供信 息;艺术照明设计:提供最终用户用于设计照明相关的功能,包括预设场 景管理、艺术场景的设计以及照明效果预览;现场场景展示:提供给用户最直接的视频监控体验,并且能从宏观上把握整个视频监控体系;运营状 态分析:对照明系统中设备的能量使用状况进行监视,提供设备的使用寿
命及故障的分析,同时提供相应的节能分析以及运营成本分析;系统管理:
为系统管理者提供系统运行的参数设定、系统配置及运行方式修改的功能。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述照明状态监控模块包 括以下三个子模块:设备状态监控子模块:从中心服务器上对全景场景及 以地区场景进行监控;设备故障检测子模块:检测系统各个设备的故障并 给出警报信息;提示信息管理子模块:当系统出现异常信息时,以对话框 的形式给用户以警示,同时以HTML及PDF的形式向用户提供帮助信息。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述现场场景展示模块包 括以下模块:获取现场场景:通过IPv6网络,将分布在整个照明区的不同 区域多个网络摄像头所获取到的信息将传入到视频管理单元;图像化展 示:视频监控模块实现整个照明区各个场景的统一实时视频监控,并提供 各种显示模式的选择,以及各种对监控摄像头、云台的控制功能。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述现场场景展示是在一 视频监控服务器上部署的,通过所述视频监控服务器来查看照明设备的状 况,确认照明效果,所述视频监控服务器包括以下模块:视频监控:实现 整个照明区各个场景的统一实时视频监控,并提供各种显示模式的选择, 以及各种对监控摄像头、云台的控制;配置管理:主要实现与网络摄像头 之间的配置接口的调用和实现,以及相关配置信息的本地操作。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述视频监控服务器还包 括状态管理模块,所述状态管理模块包括以下功能模块:实时状态采集; 异常状态告警;状态日志记录。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述视频监控服务器还包 括权限管理模块,所述权限管理模块包括以下功能模块:管理员信息账户 式管理;配置信息加密;使用记录日志;管理账户信息备份。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述照明控制系统采用内 建时间服务器的方式进行网络时钟同步,所述时间服务器同全球时间服务 器进行时间同步,所述照明控制系统内的终端指定所述时间服务器地址获 耳又时间。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述时间服务器通过 Internet同全^求时间服务器进行时间同步。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述时间服务器通过在服 务器上插卡采用GPS方式同全球时间服务器进行时间同步。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述系统采用三层网络结 构实现,包括核心层、汇聚层、接入层,接入层就近分别接入汇聚层,然
ii后再接入到核心层。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述核心层配备两台核心 交换机,配备两块引擎;两台核心交换机通过两条千兆链路捆绑的方式互 连,通过千兆单模光纤连接汇聚层交换机。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述汇聚层中的每个汇聚
中心管理多个接入中心,使用千兆三层交换机作为汇聚层交换机,上行千 兆单模光纤分别与两台核心交换机相连,下行单模或多模千兆光纤连接接
入层交换:才几。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统其中LED照明终端带有可编程 控制器,直接接入所述汇聚层交换机,由所述中心服务器调用LED可编程控 制器中的程序来控制所述LED照明终端。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述接入层用于终端设备 的接入,使用千兆光纤上连汇聚层交换机,百兆接口下连终端设备。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中在所述系统中,服务器接 入交换机采用独立交换机模式,与核心交换机分离,所述服务器接入交换 机采用千兆级交换机,上行千兆光纤与核心交换机相连,下行千兆铜缆与 服务器相连,服务器采用双网卡,双归属上行到所述服务器接入交换机, 采用SFT技术,满足冗余配置。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中在该网络全网配置统一的 IGP路由协议。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中接入所述汇聚层中的视频 服务器,对照明场景现场进行监视。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述系统采用IMC网络智 能管理平台。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中终端控制层中的所述照明 控制单元,与照明终端控制系统的现场总线相连接,实现系统内照明器具 的开/关控制及状态监视,通过将Ethernet接口与所述分组服务器相连接, 实现将管理下的照明状态信息发送至所述分组服务器,以及按照所述分组 服务器的指令来对照明器具加以控制。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中终端控制层中的电力计量 服务器,通过与电力计量系统的现场总线连接,实现对系统内计测点的电 力使用量进行的监视,通过将Ethernet接口与所述分组服务器相连接,从而 将管理下的电力量计测信息发送至所述分组服务器,实现电力计量系统与 所述分组服务器的信息交换。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述电力计量系统通过计 量检测终端收集数据并将数据发送至所述电力计量服务器,所述计量检测终端包括以下元件:本体元件:在计量器的主终端处,并可将计量数据发 送至IPv6电量计量服务器;扩展元件:可增设于本体元件上,每一扩展元 件可实现4个回路的计量,在单相2线的场合则可实现8回路的计量;检 测CT:对要检测的供电回路进行直接计测的元件,使用专用的电缆,将 CT与本体元件/扩展元件相互连接;显示设定元件:通过与本体元件的连 接,实现显示的确认与设定。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统其中终端控制层中的LED控制 服务器,与照明终端控制系统的现场总线相连接,实现系统内LED的开/ 关控制及状态监视,通过将Ethernet接口与所述分组服务器相连接,实现将
管理下的LED状态信息发送至所述分组服务器,以;sj要照所述分组服务器
的指令来对LED加以控制。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中终端控制层中的所述分组 服务器,通过Ethernet接口对一定区域内的照明控制单元、LED控制服务 器、电力计量服务器进行控制和管理,将IPv6终端层的各管理点状态信息 发送至控制中心,并根据控制中心的命令来对IPv6终端层的各管理点进行 控制。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述分组服务器中的区域 单元,对照明控制单元、LED控制服务器、电力计量服务器的各管理点的 状态进行监视;根据软件平台的控制指令或者根据区域单元的管理点状态 变化,来对照明控制单元、LED控制服务器的各管理点的开/关加以控制, 以及根据软件平台的控制指令,按顺序自动地进行针对照明控制单元、LED 控制器的类型服务控制;将照明状态变化和电力计量值发送至控制中心。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述分组服务器中的管理 单元,对照明控制单元、LED控制服务器、电力计量服务器的工作状态、 系统通信状态进行监视;将照明控制单元、LED控制服务器、电力计量服 务器的工作状态、系统通信状态信息,发送至控制中心;保存照明控制单 元、LED控制服务器、电力计量服务器的工作状态、系统通信状态信息。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统其中照明终端控制系统选择Bus 总线制照明终端控制系统;信号直接与所述照明控制单元相连接,中心服 务器利用IPv6网,经由所述分组服务器,将信号发送至照明控制单元,然 后由此直接以Bus总线信号来实现照明监控。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述Bus总线制照明终端 控制系统为组件型的系统,主要包括如下组件:传输元件:具备控制Bus 总线信号的功能;开关:登录地址后,直接连接于Bus总线信号上,以对 已经登录的地址进行控制,并监视其状态;继电器控制用T/U:在接收 Bus总线信号后,除了向继电器发出驱动信号之外,同时返回有关继电器状态的信号,对于继电器,则输出AC24V的瞬间信号;继电器:具备直接对 负载电源进行开闭操作的功能,通过AC24V的脉冲信号实现开/闭,并能 够维持这一状态,而且也可以通过手动切换开关来实现直接开闭。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述继电器是高容量继电器。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中所述Bus总线制照明终端 控制系统采用基于脉冲信号的多重传输方式,每一 T/U以一定时间间隔传 送信号,每一个T/U按顺序起动。
前述的IPv6数字化网络照明控制系统,其中还包括用于控制照明终端 之外的其他类型终端的终端控制单元,其可与所述的区域单元、管理单元 进行信息交换。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现的。依据 本发明提出的一种IPv6数字化网络控制系统,采用IPv6网作为基本通信 网,所述系统包括:中心服务器:通过IPv6网络交换机集中管理下层各个 子控制管理单元,并为用户提供统一的控制管理平台;分组服务器:其包 括:区域单元:通过基于IPv6的现场总线监控各个终端节点;管理单元: 检测到设备的异常状态后,将这一状态反映到中心服务器;终端控制单元: 通过终端控制子系统来实现对终端节点的监视和控制。
前述的IPv6数字化网络控制系统,其中所述系统采用三层网络结构实 现,包括核心层、汇聚层、接入层,接入层就近分别接入汇聚层,然后再 接入到核心层。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方 案,本发明IPv6数字化网络照明控制系统可达到相当的技术进步性及实用 性,并具有产业上的广泛利用价值,其至少具有下列优点:
1. 支持IPv6技术:本系统采用IPv6网作为基本通信网,系统中的 六大服务器,即中心服务器、区域单元、管理单元、照明控制单元、计量 管理单元以及视频管理单元之间的通信都是基于此IPv6网来实现的。采用 IPv6通信协议,具有如下的一些特点:
① .丰富的地址空间:这是IPv6的显著特性,利用此特性,本软件 平台的地址空间可以说是无限的,具有非常好的可扩充性,能够充分满足 以后系统扩充的需要。
② . 高速连接:使用精简的报文头部结构以及良好的数据传输策 略,使得系统内控制信令在网络内高速传输,保证系统内所有设备之间的 高速连接。
③ , 即插即用:对于IPv6而言,能够在没有他方的协助下实现地址 的自动配置,因此利用IPv6的这个功能可以在本系统中实现对灯的动态加入和动态退出,即可使本系统有很好的即插即用的性能。
④. 良好的移动性:IPv6通过扩展包头来对移动IP进行了很好的支
持,允许主机在不改变地址的情况下进行漫游,从而使管理人员可以随时 随地对照明网络进行管理和控制。
上述特点使得本系统非常适合管理大规;漠照明。
2. 绿色节能
① .分区分时控制:分区控制和分时控制相结合,减少不必要的能
② ,运营分析:该照明系统的高效智能控制、科学的运营管理模式 和先进的照明设备,支持对照明网络的运营分析。
3. 照明艺术性
① .精细的照明控制:通过不同的照明设备控制力度,达到精细的 照明控制能力,从而获得照明场景的艺术性。
② .严格的时钟同步:利用计算机网络时间同步的先进技术,提供 严格的时钟同步功能,实现场景的预设功能。
③ , 强大的场景定制能力:利用当前流行的工作流技术,支持照明 照度、图案和方位的动态变化,提供强大的场景定制能力,体现照明的艺 术性。
4. 分布式控制与集中式管理相结合
① .集中式管理:照明系统采用集中式统一管理,建立以计算机数 据库技术为核心的信息管理系统,使各个照明节点能够协同工作。
② .分布式控制:利用开放式网络技术,各个照明节点有其自己的 控制管理系统,达到各节点的自治能力,使得在系统出现故障的时候,不 会影响其节点的正常工作。
5. 先进性
① . 第一次在大规模照明领域采用IPv6技术:利用IPv6巨大的地址 空间、灵活的网络互联性、高效的移动性以及高度的安全性等特点,为大 规模可扩展的照明网络提供了技术基础。
② .利用工作流技术实现艺术照明:利用当前计算机网络先进的工 作流技术,支持场景、群组等动态变化,具备灵活多变的场景设计。
综上所述,本发明的IPv6数字化网络照明控制系统,以及对其他类型 的终端进行管理的IPv6数字化网络控制系统,由于支持IPv6技术,所述系 统提供了丰富的地址空间,具有非常好的可扩充性,保证系统内所有设备 之间的高速连接,即插即用,良好的移动性,从而使得本系统非常适合管 理大规模的管理和控制。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附 图,详细i兌明如下。
附图说明
图1是本发明的照明控制管理系统的结构图。
图2是本发明的照明控制管理系统的软件架构图。
图3是管理平台层体系结构图。
图4是各种不同场景的概念,其中
图4a是本地场景及区域场景;
图4b是区域场景及地区场景;
图4c是地区场景及全景场景。
图5是视频监控系统结构图。
图6是视频监控系统内部关系图。
图7是视频监控功能模块图。
图8是视频监控逻辑流程图。
图9是状态管理与权限管理功能模块图。
图IO是视频监控配置管理模块功能模块图。
图11是视频监控配置管理模块内部关系图。
图12是视频监控管理模块内部的逻辑流程图。
图13是摄像头监控树结构。
图14是本发明一个实施例的IPv6照明控制系统网络物理拓朴图。
图15是图14的照明控制系统网络的具体的网络拓朴图。
图16是IPv6照明控制系统的全系统图。
图17是照明控制网络构造图。
图18是照明终端控制系统结构图。
图19是Bus总线制照明控制信号波中所采用的梯形波与普通矩形波。
图20是Bus总线信号传送方式示意图。
图21是当Bus总线信号线发生短路时的操作示意图。
图22是Bus总线制照明控制系统的分组延迟控制功能示意图。
图23是本照明控制系统配套的电量计量系统的构成图。
图24是电量计量系统设置为可进行单相2线式的电力计测。
图25是电量计量系统设置为可进行三相3线式的电力计测。
图26是电量计量系统设置为可进行三相4线式的电力计测。
具体实施方式
16为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效, 以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的IPv6数字化网络照明控 制系统其具体实施方式、结构、特征,详细说明如后。
本照明控制与管理系统采用IPv6协议作为底层基础协议,充分利用 IPv6协议的优势,采用分布式控制与集中式管理,实现大规;漠的绿色节能 照明。
整个系统如图l所示,由中心服务器、区域单元、管理单元、照明控
制单元、计量管理单元以及一见频管理单元组成。其中:
照明控制单元通过Bus总线制照明控制子系统来实现对照明节点的监 视和控制。计量管理单元通过多回路电力计来实现对不同回路的电力使用 量的监视。通过基于IPv6的BACnet (楼宇自动控制网络数据通信协议) 现场总线,区域单元可以方便地监控各个照明节点并收集被测回路的电力 量信息,同时通过Bus总线通信协议,将信息上传至中心服务器。中心服 务器起着集中管理下层各个子控制管理单元的作用,并为用户提供统一的 控制管理平台。用户通过IPv6网络连入中心服务器,利用中心服务器上提 供的Web访问功能来配置、设定、监视、管理整个系统。
上述照明控制与管理系统的中心服务器的管理软件平台如图2所示, 整个软件平台从下到上分为硬件物理层、设备代理层、数据传输层、核心 模块层、工作流引擎层和管理平台层。其中:
1. 物理设备层为软件管理与控制的基本设备,物理设备层完成对灯 具、传感器、视频设备的直接控制。
2. 设备代理层用于屏蔽底层物理设备的细节,对上层提供统一的访 问接口。
3. 数据传输层完成系统各类数据的传输控制,包括各种控制信令和 普通数据。
4. 核心模块层为各种用于管理和控制的基本功能。
5. 工作流引擎层完成对核心模块的调度并由核心模块层的各类基 本功能组合构成复杂功能,供用户使用。
6. 管理平台层提供用户最终使用的各种功能。
中心服务器的系统如图3所示,分为照明状态监控、艺术照明设计、 现场场景展示、运营状态分析以及系统管理五大基本功能模块。 下面详细介绍其中的各模块。 *照明状态监控
该功能模块负责对照明系统中设备和场景的状态进行监控,并及时发现系统中的突发故障,为系统管理员监控和维护照明状态提供信息。此模 块主要包括以下三个子模块:
1. 设备状态监控子模块:如图4所示,系统提供四种场景设置:本地 场景、区域场景、地区场景以及全景场景。
a) 本地场景单纯由Bus总线制照明控制子系统所管理的场景叫作 本地场景,每一个照明控制单元里最大可设72个本地场景(本文中的最大、 最多都是由编码方式限定的)
b) 区域场景各个不同的照明单元可以由同一个区域单元进行控制 管理,在区域单元中所定义的场景为区域场景,每一个区域中最大可设72 个区域场景
c) 地区场景:不同区域场景的组合叫作地区场景
d) 全景场景:进一步划分,不同地区场景组合成在一起,被定义为 全景场景。地区场景及全景场景都是由中心服务器所管理。
通过此功能模块,从中心服务器的画面上可以对全景场景及以地区场 景进行监控。
2. 设备故障检测子模块:该模块主要负责检测系统各个设备的故障并 给出警报信息。
在中心服务器的画面里,区域管理系统的各组成部分(区域单元、管 理单元、照明控制单元、计量管理单元、传送单元、多回路电力计)如果 发生异常的话,都会在异常发生机器一览里显示。
系统中的异常冲企测单元是管理单元。管理单元检测到设备的异常状态 后,最大需花45秒钟将这一状态反映到中心服务器的Web画面里。同时, 在中心服务器的Web画面里,通过报警图标来显示警报状态。
中心服务器还提供系统异常发生/恢复的状态变化履历记录。各种状态 变化履历都可保存至本月为止,包括本月的连续三个月的过去历史数据。
当区域管理系统的各个组成部分发生异常时,中心服务器可以向预先 登录好的电子邮件地址中发送异常通知。同时也可向设定好的邮件群组发 送异常通知邮件。
3. 提示信息管理子模块:当系统出现异常信息时,该模块可以以对话 框的形式给用户以警示,同时以HTML及PDF的形式向用户提供帮助信l
照明状态监控模块通过以下的方式体现准确性与及时性:
景变化、设备变化的信息 、- 、 、 、 - "'
2.及时性:当有状态变化发生时(照明状态或设备异常),系统会以 事件的形式及时地反映到中心服务器中。*艺术照明-没计
艺术照明设计模块提供最终用户用于设计照明相关的功能,包括预设 场景管理、艺术场景的设计以及照明效果预览等。
1. 预设场景管理:系统中可以预设四种场景。在照明控制单元中可以 预设本地场景;在区域单元中可以预设区域场景;在中心服务器中可以预 设地区场景及全景场景。同时,在中心服务器的Web画面里可以用图形化 的方式来表示全景场景。具体的实施方法是,通过预先准备好的IO个与全 景场景对应的效果阅览图像(整体效果图),来演示现场的全景场景。
2. 整个照明区照明艺术方案设计:照明区照明艺术方案可以通过中心 服务器序列控制功能来实现。序列控制是指根据预先设定的控制程序,对 全景场景实现在指定时间间隔内,进行场景自动切换的控制。序列控制的 程序数最多为72个,每一个程序内的序列控制步数最多为1024步。
3. 照明区不同区域照明艺术方案设计:照明区不同区域的照明艺术方 案可以通过区域单元里配有的序列控制及日程控制功能来实现。序列控制 是指根据预先设定的控制程序,对区域场景或本地场景实现在指定时间间 隔内,进行场景自动切换的控制;日程控制是指通过指定执行时间的形式 来自动完成控制。例如,从礼拜一到礼拜五的傍晚5点,开始执行3号区 域场景。
4. 照明效果预览:在中心服务器的Web画面里可以用图形化的方式来 表示全景场景。具体的实施方法是,通过预先准备好的IO个与全景场景对 应的效果阅览图像(整体效果图),来演示现场的全景场景。
艺术照明设计功能模块通过以下的方式来体现方便性、直观性以及动 态性:
1. 方便性:系统提供便利的场景选择、控制画面,方便用户的操作。
2. 直观性:通过效果预览图,为用户提供直观的现场展示效果。
3. 动态性:通过序列控制以及日程控制的功能,为用户提供丰富的 动态艺术设计手段。
參现场场景展示
现场场景展示功能模块提供给用户最直接的视频监控体验,并且能从 宏观上把握整个视频监控体系:
1. 获取现场场景:在整个照明区的不同区域分布着多个网络摄像头, 通过IPv6网络,摄像头将获取到的信息将传入到视频管理单元。
2. 图像化展示:视频监控模块实现整个照明区各个场景的统一实时视 频监控,并提供各种显示模式的选择,以及各种对监控摄像头、云台的控 制功能。
现场场景展示功能模块通过以下的方式来体现准确性、流畅性:1. 准确性:通过状态管理功能实现对所有网络摄像头的运行状态进行 收集管理。实时获取所有摄像头的工作状态,并及时检测摄像头的异常信息。
2. 流畅性:采用基于IPv6的网络摄像头,并将视频监控与视频编码功 能相分离,来保证视频画面的流畅性。
*运营状态分析
该功能模块负责对照明系统中设备的能量使用状况进行监视,提供设 备的使用寿命及故障的分析功能。同时提供相应的节能分析以及运营成本 分析手段。此模块主要包括以下五个功能模块:
1. 运行状态分析:中心服务器可以通过收集电力管理单元测量到的电 力量信息来分析设备的运行状态。在中心服务器的Web画面里可以通过图 表的形式来选择显示日报数据(每小时的用电量)、月报数据(每天的用电 量)、年报数据(每月的用电量)。
2. 能耗分析:本系统提供了丰富的能耗显示和对比分析功能。在中心 服务器的Web画面里,可以用图表的形式表示日报、月报及年报。并且在 这些图表中还可以分别和其他的日、月、年的数据进行比较,从而帮助管 理者对不同回路以及同 一 回路在不同时期能量消耗进行分析。
3. 设备寿命分析:中心服务器提供显示每个照明控制用T/U (终端设 备)的开/关累计次数以及开灯累计时间的功能,以便分析设备的使用寿命。 并且,这些数值可以在Web画面中进行预设。
4. 故障分析:在中心服务器的Web画面里,可以显示出区域管理系统 各个组成部分的异常发生/恢复的状态变化履历。并且,状态变化履历可保 存至本月为止,包括本月的连续三个月的过去历史数据。
息(高温异常、低温异常)的功能。这些温度警报信息与系统的其他各个 组成部分相似,同样具有警报提示及状态变化履历记录的功能。
本系统还提供电子邮件警报通知功能。当区域管理系统的各个组成部
通知。同时也可向设定好:;;件;组发送;常通知邮件。 '
5. 运营成本分析:本系统可以进行筒单的费用计算的设定。在中心服 务器的Web画面里显示电力量的同时,可以显示出简单的费用计算值。
从中心服务器的Web画面里,可以显示并打印有关用电量信息的报告 书。电力量lt据可以以CSV文件的形式下载,日后可以通过EXCEL等工 具软件进行分析。
同时本系统还提供了绿色环保相关的功能。在中心服务器的Web画面 里可以进行简单的C02使用量的换算,并显示出C02的换算值。运营状态分析功能模块通过以下的方式来体现准确性及提案性:
1. 准确性:本系统通过分层数据采集的方式,可以准确地将被测数据 反映到中心服务器的画面中。当设备或通信发生异常时,本系统还可以通 过数据再取得的功能,将历史数据正确读入。
2. 提案性:本系统通过多种图表形式及丰富的对比功能,将设备的运 营状态直观地展示给用户,方便用户对数据进行分析并给出相应提案。
*系统管理
系统管理模块为系统管理者提供系统运行的参数设定、系统配置及运 行方式修改的功能。主要包含两大功能模块:系统管理功能模块以及其他 辅助管理功能模块。
1. 系统管理功能模块:这一功能模块提供以下四个子功能:
① .设备运行指标设定:在中心服务器的WEB画面中,可以设定月 及年的电力利用目标值。在月报画面或年报画面中,当测量值超过了目标 值后,会发出警报信息。同时还可以登录区域管理系统的各个组成部分、 可以设定他们的名称、编制控制用场景以及设定序列控制的程序等。
② .数据采集周期设定:中心服务器画面中的数据更新周期可以在相 应的中心服务器的WEB画面中进行设定。
③ .安全级别设定:中心服务器中可以预先设定操作者的登录账号, 对于每一个登录账号,可以赋予监视、设定、控制或管理的权限。管理权 限的用户可以使用系统所有的功能;级别越低的用户,所能使用的功能就 越少;级别最低的监视用户只能实现设备的状态监视功能。
®.日志级别设定:中心服务器中可以为每一个登录账号赋予设定曰 志、控制日志、管理日志的阅览权限。
2. 其他管理功能模块:
① .上传下载功能:中心服务器提供对区域单元、管理单元、计量单 元、照明单元的IP地址、MAC地址、名称i殳定文件的上传下载功能。
② .系统配置备儉中心服务器由数据库服务器、前端WEB服务器、 后端通信服务器、数据库备份服务器组成。数据库服务器以及数据库备份 服务器采用RAID5数据存储解决方案。前端WEB服务器以及后端通信服 务器采用RAID1数据存储解决方案。
③ ,系统配置恢复:中心服务器的数据库服务器保存着各种信息。并 且每天一次地将这些信息备份到数据库备份服务器中。如果数据库服务器 损坏或不能正常工作的话,最坏的情况是可以恢复到前一天为止的数据。 当前端WEB服务器及后端通信服务器无法正常工作时,可利用前端WEB备 份服务器及后端通信备份服务器进行替换。此外,在IPv6数字化网络照明控制系统业务的网络中,还需要采用网 络时间协议NTP对网络设备进行时间同步(或称为"授时")。网络时间协议 (NTP)用来使网络内所有的路由器和主机同步。由于各节点认证、计费或其 他审计信息中包含的时间信息必须统一相对于同 一时间标准,因此全网设 备必须统一到同 一时间标准上。
NTP协议采用服务器-客户端模型。首先需要设立一个具有精确时钟 源的网络时间服务器,然后网络中的路由器设备作为这个网络时间服务器 的客户端,他们之间运行NTP协议,从而校对和调整网关的时间,达到全 网时间同步的目的。
NTP最早是由美国Delaware大学的Mills教授设计实现,从1982件最 初提出到现在已发展了 20多年,1992年推出的RFC1305 NTPv3是目前网 络时间协议的应用主流,得到大多数时间服务器的支持。
NTP协议组网要求,采用树型分层结构、节点间时钟同步尽量保证低 时延的原则,以确保全网的时钟精确同步。
IPv6数字化网络照明控制系统网络时钟同步方案可采用内建时间服务 器的方式,内部时间服务器通过Internet与外部时间同步方式(也可采用 GPS方式,在服务器上插卡,进行时间同步),其工作方式为:时间服务器 通过Internet同全球时间服务器进行时间同步,保障时间的准确性;照明控 制系统内的终端指定内部时间服务器地址,获取时间;照明控制系统通过 时间点,设计照明的先后次序和频率。
上面描述过的现场场景展示功能是在一视频监控服务器上部署的,操 作人员通过视频监控服务器的监控画面可以查看照明设备的状况,确认照 明效果。
如图5所示,所述视频监控服务器采用简洁的二层控制结构,即视频 监控前台直接通过网络连接到监控摄像头上,通过网络摄像头权限控制 后,直接通过网络摄像头的视频控制与云台控制接口进行具体的视频和云 台控制操作。各个模块之间的内部关系如图6所示。
下面对上述的视频监控服务器中的主要部分进行进一步的介绍。
*视频监控
视频监控模块实现整个照明区各个场景的统一实时视频监控,并提供 各种显示模式的选择,以及各种对监控摄像头、云台的控制功能。由于采 用的是网络摄像头,因此视频监控模块需要完成的功能集中在实时视频采 集的显示和控制,视频的编码、加码不需要在视频监控模块中完成。
如图7所示,视频监控模块包括以下功能模块: (1) 对指定监控摄像头的视频获取;(2) 各种显示模式的切换;
(3) 对监视的控制;
(4) 对视频画面的保存;
该部分的具体控制流程如图8所示。启动后进行操作监听并判断是 否进行视频监控,如果是则检查是否与摄像头建立了连接,若没有建立则 与指定摄像头建立直接连接,在建立连接后就从摄像头获得实时视频数据, 并显示到视频窗口,而后继续进行操作监听以及新一轮的判断。如果判断 是否进行视频监控的结果是否定的,则判断是否进行监视控制,如果是, 则判断是否与摄像头建立了连接,若没有建立则与指定摄像头建立直接连 接,在建立连接后,判断是否进行云台控制,如果需要进行云台控制,则 调整视频变焦等控制参数,而后继续进行操作监听以及新一轮的判断;如 果不需要进行云台控制,则判断是否进行视频控制,如果是,则调整视频 变焦等控制参数,而后继续进行搡作监听以及新一轮的判断;如果不需要
进行视频控制,则直接返回继续进行操作监听以及新一轮的判断。如果对 监视控制的判断是否定的,则询问是否保存控制,并根据肯定结果保存当 前监视画面并返回继续进行操作监听以及新一轮的判断;根据否定结果直 接返回继续进行操作监听以及新一轮的判断。
眷状态管理与权限管理 状态管理与权限管理两个模块是本视频监控软件的辅助模块,用来 完善视频监控软件的附加功能,提高软件的整体可用性。其中状态管理模 块提高了对视频监控软件的整体可监控性,权限管理模块提高了本软件所 附信息的安全性。如图9所示,
状态管理模块包括以下功能模块:
(1) 实时状态采集;
(2) 异常状态告警;
(3) 状态日志记录; 权限管理模块包括以下功能模块:
(1) 管理员信息账户式管理;
(2) 配置信息加密;
(3) 使用记录日志;
(4) 管理账户信息备4分 *配置管理
视频监控配置管理;漠块实现控制前台的所有配置信息,实现方便的配 置管理功能。由于监控设备采用的是网络摄像头,因此,对视频监控的配 置管理模块主要实现的是与网络摄像头之间的配置接口的调用和实现,以 及相关配置信息的本地操作功能。如图IO所示,视频监控配置管理模块主要的功能模块有:
(1) 监控树的配置管理,即摄像头逻辑结构管理;
(2) 配置信息的读取、保存
配置管理模块内部具体关系如图ll所示:由操作人进行监控树管理和 本地信息存取操作。所述监控树管理包括鼠标拖曳操作、节点的添加或删 除、区域划分和参数配置,其中鼠标拖曳操作会反映到视频窗口,而节点 的添加或删除、区域划分和参数配置可以作为本地配置通过本地信息存取 操作进行保存或读取,所述存取的信息也会反映到视频窗口 。
操作流程如图12:启动后进行操作监听,而后首先判断是否进行监控 树操作。如果是,则逐个判断是否要进行添加节点、删除节点、区域划分、 参数配置这四项操作之一,并根据肯定的结果分别对监控树进行节点添加、 删除、逻辑区域划分、节点参数配置的操作,而后返回监听,重新判断; 才艮据否定的结果进行这四项中下一项的判断,如果这四项的判断均为否定 结果,则直接返回搡作监听,重新判断。如果不需进行监控树操作,则判 断是否进行本地信息存取操作,如果否,则返回操作监听,如果是,则判 断是否进行本地信息保存操作。如果需要保存,则在获取前台配置信息之 后,保存配置信息到指定路径,返回操作监听。如果不需要保存,则判断 是否进行本地信息读取操作。如果不需要读取,则返回操作监听。如果需 要读取,则读取本地配置信息,并按照该配置信息配置前台,而后返回操 作监听步骤。
配置模块中最主要的监控摄像头信息管理是建立在监控摄像头树状逻 辑结构管理之上,将树分为三个层次,总控、区域、摄像头,其中总控和 区域都为逻辑层次,摄像头即为具体的终端监控摄像头,如图13所示,总 控为监控树的根节点,区域为监控树的枝节点,摄像头为监控树的叶节点, 保存具体监控摄像头的配置信息。
除了常用的监控模式,视频监控服务器还提供多屏同时显示的方式, 例如提供九屏显示模式、六屏显示模式、四屏显示模式和单屏显示模式, 支持通过鼠标拖拽功能实现视频监视。
目前网络结构主要有二层(核心、接入层)和三层(核心、汇聚、接 入层)两种。二层结构主要针对中小型照明区网,网络设备少、业务简单 而制定,减少了汇聚层。三层结构是整个网络结构将采用核心、汇聚、接 入三层分布式架构,不同层次完成相应功能,便于管理维护。
下面介绍采用三层网络结构实现本发明的照明系统的一个实施例,如 图14,将若干个接入的终端控制点就近分别接入多个汇聚区,然后再接入 到控制中心。具体地,如图15所示,其中包括核心层、汇聚层、接入层,
24接入层分别接入汇聚层,然后再接入到核心层。
所述核心层配备两台核心交换机,配备两块引擎,实现单台交换机引
擎的冗余;且两台核心同时工作实现整网的双冗余,把设备的故障率降到
最低。两台核心交换机通过两条千兆链路捆绑的方式互连,通过千兆单模 光纤连接汇聚层交换机,充分满足核心设备的高可靠性需求。
每个汇聚中心管理多个接入中心,使用千兆三层交换机作为汇聚层交 换机,上行千兆单模光纤分别与两台核心交换机相连,下行单模或多模千 兆光纤连接接入层交换机,满足接入层设备连接的需求,并緩解当接入层 设备数量众多时对核心层的冲击。
接入层用于照明、计量检测、LED (发光二极管)照明、监控、联动 节点等终端设备的接入,使用千兆光纤上连汇聚层交换机,百兆接口下连 终端设备。
服务器接入交换机采用独立交换机模式,与核心交换机分离,以分担 核心的负载,保障网络的安全性和可靠性。交换机釆用千兆级交换机,上 行千兆光纤与核心交换机相连,下行千兆铜缆与服务器相连。服务器采用 双网卡,双归属上行到两台交换机,采用Intel网卡的SFT技术,满足冗余 配置。如图15所示,两台接入交换机互为备份,以提高服务器接入的可靠 性。
以上设备均为支持IPv4/IPv6双栈的三层交换机,可以在全网使用动态 或静态路由协议。
核心层设备基于最长匹配的路由策略,系统采用逐包转发方式,保证 了所有报文均获得相同的转发性能,对某些针对网络设备的攻击具有天生 的防御能力,有效保证了设备安全。
请参阅图16的全系统图。中心服务器及应用程序通过IPv6主干网与核 心层交换机连接,而后通过核心、汇聚、接入的三层网络结构与IPv6终端 接合。其中,核心层交换机与多台汇聚层交换机相连,而每台汇聚层交换 机又与多台接入层交换机相连。控制中心的控制信号由此传达到IPv6终端 中,终端中的接入层交换机进一步将信号转送终端中的IPv6照明控制系统, 以控制照明灯具。所述终端中的IPv6照明控制系统即上面所述的区域单元、 管理单元、照明控制单元和计量管理单元。上述系统构成中,中心服务器 处还连接了监控用的计算机,方便操作人员监控;每一台汇聚层交换机均 对应一特定区域,并相应配置有一监控系统用于监控该特定区域;IPv6终 端中还设有照明供电系统,向照明灯具供电,并设有EPS应急供电支持系 统,对终端中的IPv6照明控制系统设有UPS不间断电源提供应急供电和系 统数据存储。整个IPv6数字化网络照明控制系统网络是一个局域网,对于外界而言 是一个独立自治域。
为了保证全网路由的一致性和可达性,保证冗余链路之间的互为备份
和负载分担,需要启用IGP路由协议。优选在全网配置统一的IGP路由协议。
在IPv6数字化网络照明控制系统网络中,由于网络结构采用层次化结
构,即以骨干网为中心,各汇聚区域中心连接到骨干网,我们优选将骨干
网部分作为OSPFv3的Backbone (作为数据流主通道的网络部分,经常用 于为其他源和目标网络做数据流转发。)区域,即AREA0,各汇聚区域中 心网络所有三层设备作为OSPFv3的普通区域。
所有的汇聚层设备均为ABR (位于一个或多个OSPF区域边界上、将 这些区域连接到主干网络的路由器。ABR被认为同时是OSPF主干和相连 区域的成员。因此,它们同时维护着描述主干拓朴和其他区域拓朴的路由 选择表。)设备,为了缩小路由表,优选在ABR上针对本区域内的路由做 汇聚,即只向AREAO通告第三类链路状态通告。
OSPFv3是基于链路状态计算最短路径的路由协议,该类协议需要对每 条链路赋予一个Cost值,路由的Cost为所有途径链路Cost的累加和。cost 配置在端口上,为保证OSPFv3数据库的一致性,避免路由环出现,要求一 条链路两端的端口 cost配置必需相等。
OSPFv3协议本身没有规定cost的计算方法,
cost = reference-bandwidth/interface-bandwi她,
在缺省情况下reference-bandwidth为108 ,即100Mbps端口的cost为 1 ,这个4直可以4吏用命令auto画cost reference-bandwidth来小务?文。
IPv6数字化网络照明控制系统网络互联链路的速度范围是从100M到 GE,未来可能升级到更高速率的链路,考虑到基于光电转换的路由单端口 极限为40Gbps,因此我们优选局域网OSPFv3 Cost的参考速率为160Gbps, 即160Gbps端口的OSPFv3 Cost为1,实际上这个Cost被保留给Loopback 端口。
以下为局域网内部的cost凄t值供参考:
<table>table see original document page 26</column></row> <table>
IPv6路由方案的特点和有益效果:
网络高性能设计:网络主干采用高速的千兆以太网技术,百兆到终端设备,网络设备的高交换性能,为全网提供数据转发的可靠保障。
网络高可靠设计:IPv6数字化网络照明控制系统网络采用高可靠的双
星型拓朴结构设,,一 在,制中,机房放置两台高性能的万,核心交换机作
核心交换机对接,即使其中一条千兆链路中断,或者一台核心交换机和汇 聚层交换机出现故障,骨干网络不会受到任何影响。
除了拓朴结构的高可靠设计,在设备选择上,本次方案所选择的核心 交换机还配备了冗余电源模块、冗余风扇模块、冗余引擎。核心设备采用 电信级的高可靠设计,支持所有模块的热插拔,整机可靠性高。
全线支持IPv6:本次项目配备的交换机完全支持IPv6 ,并同时支持三 层路由功能(OSPFv3、 IS-ISv6、 BGP4+等IPv6的路由协议),可以在全网 使用动态或静态路由协议,以提高网络的运行效率。
网络的高安全性设计:核心层设备基于最长匹配的路由策略,系统采 用逐包转发方式,保证了所有报文均获得相同的转发性能,对某些针对网 络设备的攻击具有天生的防御能力,有效保证了设备安全。
网络的可扩展性设计:我们优选在部署光纤链路实现设备互联时,能 预留出冗余的光纤通道, 一方面可用于链路备份,另一方面在将来需要骨 千网带宽升级时,可通过多《连路捆绑方式实现带宽扩容。
对于设备而言,核心交换机支持引擎升级的方式实现性能和容量的扩展。
网络的可管理设计:照明网络设备众多,布置分散,需要一套易于使 用、功能强大的网管系统,来缩短故障定位时间,协作维护人员迅速解决 问题,降低网络维护人员的工作量,IMC智能网管平台除了可独立完成网 络拓朴结构显示、故障管理、性能管理、配置管理等功能以外,还针对国 内用户的特色需求,做了很多个性化开发。
在整个网络的管理上,优选采用IMC网络智能管理平台。 IMC智能管理平台,是在统一了设备资源和用户资源管理的平台框架 的基础上,实现的基础业务管理平台,包括IMC基础网络管理和IMC基本 接入管理。IMC基础网络管理,涵盖了传统网管的主要功能,包括告警管 理、性能管理、拓朴管理等。IMC基本接入管理,主要管理用户的接入准 入和控制。
IMC智能管理平台和ACL (Access Control Lists,存取控制列表。ACL 是一套与文件相关的用户、组和模式项,此文件为所有可能的用户ID或 组ID组合指定了权限。)、Qos (Quality of Service,服务质量,是网络的 一种安全机制,是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。)、VLAN(Virtual Local Area Network,虛拟局域网,是一种通过将局域网内的设备 逻辑地而不是物理地划分成一个个网段或者说是更小的局域网,从而实现 虛拟工作组(单元)的技术。)等网络资源管理一起构成了承载其他业务 的基础平台。
IMC平台的基本资源管理特性主要包括:
*集中化的设备资源和用户资源管理
*设备和用户的统一分组管理
*丰富的设备资源管理能力
參集中化用户业务信息管理
*针对每种业务都具有不同的管理动作
*用户管理与网络设备管理相融合
*系统管理和完备的安全策略
*良好的可扩展性和组件化设计
IMC基础网络管理特性主要包括:
*丰富、实用的网络视图
*多样化的网络拓朴
*智能的告警显示、过滤和关联
«直观的状态监控
*性能管理
*用户管理与网络拓朴管理相融合
IMC ACM (国际计算机通信协议)组件特性主要包括:
*支持多种接入及认证方式
*严格的权限控制手段
*详尽的用户监控
*集中方便的用户管理
*灵活的业务及运行环境参数调整
*接入设备配置与ACM组件的协同
*为接入设备提供查询设备明细信息的链接
*接入设备管理与拓朴管理的融合
IPv6终端控制层,是IPv6照明控制网络最末端的基础层,是直接控制 与监视照明回路的最终执行层。也是整个IPv6网络的重要核心部件之一。 而IPv6汇聚层,是IPv6照明控制网络的中间通信层,起到承上启下的作用。 也是构成整个IPv6照明控制网络的重要层面之一。本发明的实施方式由二 种终端服务器和二种本地服务器组成IPv6照明控制网络的终端控制层和汇 聚层,即终端服务器由照明、计量服务器组成,本地服务器由区域、管理服务器组成。
在图17的照明控制网络构造图中,照明控制单元、计量管理单元、区 域单元、管理单元是组成IPv6终端控制层的重要部件。另外还包含通信介 质及通信4姿口 。
上述的IPv6终端服务器都满足以下的各项要求:
1 )功能要求
(1 ) 所有的IPv6终端服务器,即使从IPv6网络上分离出来,也照 样能够正常工作。
(2 ) 所有操作控制、状态变化等信息,都可以被记录保存于IPv6 终端服务器内部。
(3 ) 通过文件下载这一功能,可以将IPv6终端服务器内的各种设 定信息予以备份。另外,利用上传功能,则可以对上述设定信息进行恢复。
(4 ) 所有IPv6终端服务器都搭载有Web功能,可以通过Web方 式进行各类控制/状态监视、设定及管理操作。
(5 ) 根据系统所需要提供的不同服务,IPv6终端服务器也提供相 对应的终端服务器及服务:
• IPv6照明控制单元
• IPv6电量计量服务器
• IPv6 LED控制服务器
• IPv6视频终端服务器
• 区域单元
• 管理单元
2 )网络协议要求
(1 ) 支持IPv6协议。
(2 ) 支持TCP/IP、 HTTP/HTTPS、 BACnet协议。
3 )硬件要求
(1 ) 所有IPv6终端服务器都配备有足够的内存空间以保存数据及软件。
(2 ) IPv6终端采用嵌入式计算机。此外,可以对软件的正常运行 进行监视及自我诊断,当出现异常时,可以通过本身的重置功能,来自动修复。
(3 ) 具备以太网(10Base-T/ 100Base-T)接口 。
(4) 优选地,在IPv6终端服务器的表面,配备各种指示灯,如以
太网通信状态显示灯、时钟设定显示灯。此外,根据所提供的服务的不同,
有的IPv6终端服务器还配备通信异常显示灯。
4 )性能要求
29本IPv6终端服务器满足:
IPv6网络连接条件:Ethernet lOBase-T / 100Base-T,支持IPv6协议, 支持TCP、 HTTP/HTTPS、 BACnet协议。
在管理性、利用性方面:通过Web服务,可以实现对连接机器的监视 /控制、显示控制日志、显示系统状态一览、显示系统状态日志、各种运 用设定功能等。
在扩张性方面:由于为附加型,通过万能协议支持,可容易地实现系 统的扩张。
在安全可靠性方面:支持安全通信(HTTPS)规则。 在稳定性方面:则没有硬盘、散热风扇等需要更换的机械部件。还具 备软件运行异常监视机能,自我恢复机能。 5 )环境要求
下面介绍所述IPv6终端控制层中的IPv6照明控制单元。
照明控制单元与照明终端控制系统的现场总线(Bus总线信号线)相连 接,实现系统内照明器具的开/关(ON/OFF)控制及状态监视等功能。此外, 通过将基于BACnet协议的Ethernet(以太网)接口,与分组服务器相连接, 实现将管理下的照明状态信息发送至分组服务器,以及按照分组服务器的 指令来对照明加以控制的功能。
单个服务器最大管理照明回路数:单个控制最多256个回路、模式控 制最多72种模式、群组控制最多127个群組。
照明控制单元的基本规格如下:
1) 照明监视服务
(1 ) 照明控制单元状态监视功能:监视照明控制单元的时钟异常 状态、照明终端控制系统内现场总线(Bus总线信号)的短路/开放/信号 停止状态,对连接中的照明终端的灯亮/灯灭状态,以及照明终端控制系 统的设定状态等进行监^L 。
根据分组服务器的要求,将管理点的信息发送到分组服务器。
(2 ) 性能规格:检测到照明终端的变化后,可在5秒内完成信息 收集。并可在5秒内将信息发送到分组服务器。
2) 照明控制服务
(1 ) 照明控制功能:根据来自分组服务器的控制命令,对照明管 理点进行个别控制/群组控制/场景控制。
(2 ) 性能规格:在接收了分组服务器的控制指令后,在5秒以内, 对所控制的对象负载进行控制。(无负载时)
3) 通知服务
(1 ) 终端信息通知:当照明控制启动时,以及自分组服务器、管理单元有请求时,将自身的类別以及IP地址发送至分组服务器、管理单元。
性能规格:启动时的第一个Keep Alive(是个询问语)发送,在5分钟以 内完成。其后则每分钟进行发送。
(2) 系统信息通知:当上述系统状态信息有变化时(照明控制系 统信号停止,或P/G设定中等(即单个或群组模式设定中等)),以及分组服 务器时钟异常时,该状态信息就会发送至分组服务器。
性能规格:上述系统状态的变化在检测出之后,将在5秒以内发送至 分组服务器。(无负载时)
(3 ) 照明状态信息通知:当照明控制单元^r测出照明管理点的状 态变化后,发送至分组服务器。
当上述照明状态信息有变化时,以及当分组服务器有请求时,该状态 信息就会发送至分组服务器。
性能规格:当照明终端控制系统检测出后,将在5秒以内发送至分组 服务器。(无负载时)
4) 设定服务
基于Web服务器的设定:可以从分组服务器通过HTTP/HTTPS通信: 进行时钟控制设定、群组场景控制、工程名称设定及取得、负载名称的取 得与设定、照明控制器本身的网络设定。
性能规格:当收到来自分组服务器的设定请求后,将在5秒以内开始 进行设定处理。
5) 终端控制
可以从分组服务器通过HTTP/HTTPS通信:在收到来自分组服务器的 要求后,可以对照明控制器本身进行重置。
性能规格:在收到来自本地服务器的要求后,将在5秒以内重置。 下面介绍所述IPv6终端控制层中的IPv6电量计量服务器。 电力计量服务器,通过与电力计量系统的现场总线(RS485)连接,实 现对系统内计测点的电力使用量进行的监视。此外,通过基于BACnet协议 的Ethernet接口,与分组服务器相连接,从而将管理下的电力量计测信息发 送至分组服务器,实现电力计量系统与分组服务器的信息交换。
单个电力计量控制服务器最大监视个数:单相2线的场合为992个, 三相3线的场合为496个
电力计量服务器的基本规格如下: 1 )监视服务:
(1 )电力量监视功能:通过电力计量系统的现场总线(RS485 ),遵 照分组服务器的要求,将各计测点的每小时电力使用量发送到本地服务器。 (2 )性能规格:检测到电力计量系统的变化后,可在5秒内完成信息收集。并可在5秒内将信息发送到分组服务器。
2 )通知服务:
(1) 电力计量服务器信息通知:电力计量器启动时及分组服务器有请 求时,将自身的类别及IP地址发送至分组服务器。
性能身见格:启动时的第一个Keep Alive发送,在5分钟以内完成。其 后则每分钟进行发送。
(2) 系统状态信息通知:当电力计量系统本身出现时钟异常状态、 FLASH (闪存)内存容量不足异常、电力计量系统与电力计量器之间的通 信异常、计量点或开始日设定异常、电力计量器本体异常时,上述系统状 态信息将纟皮发送至分组服务器。
性能规格:上述系统状态变化后,在5秒以内,状态信息将被发送至 分组服务器。
3 )设定服务
基于Web服务器的设定:可以从分组服务器通过HTTP/HTTPS通信: 进行时钟控制设定、电力计量器的计测相关设定、监视设定、数据比较设 定、工程名称设定及取得、负载名称的取得与设定、照明控制器本身的网 络设定。
性能规则:当收到来自分组服务器的设定请求后,将在5秒以内开始 进行设定处理。
4 )终端控制
通过HTTP/HTTPS通信,可以对电量计量器本身进行重置。 性能规格:在收到来自分组服务器的控制要求后,将在5秒以内重置。 下面介绍所述IPv6终端控制层中的IPv6LED控制服务器。 LED控制服务器由照明控制单元来实现。
LED控制服务器与照明终端控制系统的现场总线(Bus总线信号线) 相连接,实现系统内LED的开/关(ON/OFF)控制及状态监视等功能。此 外,通过将基于BACnet协议的Ethernet接口,与分组服务器相连接,实现 将管理下的LED状态信息发送至分组服务器,以及按照分组服务器的指令 来对LED加以控制的功能。
单个LED控制服务器最大管理LED电源回^各数:个别256条、类型 72条、组127条
LED控制服务器的基本规格如下: 1 ) LED照明监视服务
(1 ) LED控制服务器状态监视功能:监视LED控制服务器的时钟 异常状态、照明终端控制系统内现场总线(Bus总线信号)的短路/开放/ 信号停止状态,对连接中的照明终端的灯亮/灯灭状态,以及照明终端控制系统的设定状态等进行监视。
根据分组服务器的要求,将管理点的信息发送到分组服务器。
(2 ) 性能规格:检测到照明终端的变化后,可在5秒内完成信息 收集。并可在5秒内将信息发送到分组服务器。 2 ) LED照明控制服务
(1 ) LED照明控制功能根据来自分组服务器的控制命令对LED 管理点进行个别控制/群组控制/场景控制。
性能规格:在接收了分组服务器的控制指令后,在5秒以内,对所控 制的对象负载进行控制。(无负载时)
3) 通知服务
(1 ) 终端信息通知当LED照明控制启动时,以及自分组服务器、 管理单元有请求时,将自身的类别以及IP地址发送至分组服务器、管理单元。
性能规格:启动时的第一个Keep Alive发送,在5分钟以内完成。其 后则每分钟进行发送。
(2) 系统信息通知:当上述系统状态信息有变化时(照明控制系 统信号停止,或P/G设定中等),以及分组服务器时钟异常时,该状态信息 就会发送至分组服务器。
性能规格:上述系统状态的变化在检测出之后,将在5秒以内发送至 分组服务器。(无负载时)
(3 ) LED照明状态信息通知:当LED控制服务器检测出LED管 理点的状态变化后,发送至分组服务器。
当上述LED状态信息有变化时,以及当分组服务器有请求时,该状态 信息就会发送至分组服务器。
性能规格:当照明终端控制系统4企测出后,将在5秒以内发送至分组 服务器。(无负栽时)
4) 设定服务
基于Web服务器的设定:可以从分组服务器通过HTTP/HTTPS通信: 进行时钟控制设定、群组场景控制、工程名称设定及取得、负载名称的取 得与设定、LED控制器本身的网络设定。
性能规格:当收到来自分组服务器的设定请求后,将在5秒以内开始 进行设定处理。
5) 终端控制
可以从分组服务器通过HTTP/HTTPS通信:在收到来自分组服务器的 要求后,可以对LED控制器本身进行重置。
性能规格:在收到来自本地服务器的要求后,将在5秒以内重置。下面介绍所迷IPv6终端控制层中的IPv6视频服务器。
由于灯具数量多、分布广,需采用IPv6视频服务器(以下简称:视频 终端)对照明场景现场进行监视。因视频终端会部署在室内和室外的不同 地点,故视频终端需支持无线接入(802.11b/g)和有线接入(以太网)两 种接入方式,同时,室外部署的视频终端需要有很好的防水、防尘特性; 为了达到良好的视频监视效果,视频终端需要支持彩色视频; 为了提供多路访问的能力,视频终端需要有支持至少IO路并发访问的 能力;
基于IPv6的照明网络中的视频终端必须支持IPv6协议; 为了实现远程的视频监控,需要将从监控服务器上以主动呼叫的方式 获取指定视频终端的视频流数据,因此视频终端需要支持HTTP协议和(或) RTP协议和(或)RTSP协议和(或)MMS协议传输视频流;
为了方便实现检查视频终端设备网络连同情况,视频终端需要支持 ICMP协议;
为了方便实现对所有视频终端的Web方式配置和访问,视频终端需要 支持HTTP协议。
下面介绍所迷IPv6终端控制层中的IPv6分组服务器。 IPv6分组服务器,由IPv6区域单元和IPv6管理单元配对组成。 分组控制服务器通过基于BACnet协议的Ethernet接口,对一定区域内 的照明控制单元、LED控制服务器、电力计量服务器等进行控制和管理。 此外,还配备了与控制中心相互通信的功能,可以将IPv6终端层的各管理 点状态信息,发送至控制中心,并能够根据控制中心的命令来对IPv6终端 层的各管理点进行控制。
分组服务器配备独立的运作功能,当分组服务器与控制中心发生通信 故障时(含控制中心设备故障),能够独立承担对IPv6终端的管理与控制。 IPv6分组服务器最大管理节点数:共计12台,即 照明控制器+ LED控制器+连锁控制器=6台,电量计量器=6台 IPv6分组服务器按功能不同,基本规格如下: 区域单元
1) 监视服务
(1 )状态监视功能:对照明控制单元、LED控制服务器、电力计量 服务器的各管理点的状态进行监视。
2) 控制服务
(1 ) 来自控制中心的控制:根据软件平台的控制指令,对照明控 制单元、LED控制服务器的各管理点,进行开/关(ON/OFF)的控制。
性能规格:当接收了来自控制中心的控制指令后,在2秒以内,将控制指令发送至照明控制器。
(2 ) 条件控制:根据区域单元的管理点状态变化,来对照明控制
单元、LED控制服务器的各管理点的开/关(ON/OFF)加以控制。 控制程序数:下述组合最多72程序 输入条件登录个数:最多72个 输入条件判定方法:AND (和)或OR (或) 控制输出个数:最多1024个
性能规格:从区域控制服务器接收了有关管理点的状态变化后,在2 秒以内,开始将控制命令发送至照明控制单元。
(3 ) 顺序控制:根据软件平台的控制指令,按顺序自动地进行针 对照明控制单元、LED控制器的类型服务控制。
控制程序数:下述组合最多72程序
控制步数:最多1024步
控制间隔时间:最短1分钟
性能规格:在接收到来自软件平台的控制指令后,在2秒以内开始将 控制命令发送至照明控制器、LED控制器。
3) 通知服务
(1 ) 照明状态变化通知:当照明控制单元、LED控制器服务内的 各管理点的状态有变化时,及当控制中心有请求时,将该状态信息发送至 控制中心。
(2 ) 电力计量值通知:对于电量计量内的管理点,以1小时为周 期,将最近一小时内的累计电力量值发送至控制中心。
性能规格:检测出上述照明状态的变化后,在5秒以内发送至控制中
4) 设定服务
(1 )基于Web服务器的设定:可以进行区域单元自身的网络设定, 区域名称的取得与设定。 管理单元
1) 监视服务
(1 )系统状态信息监视功能:对照明控制单元、LED控制服务器、 电力计量服务器的工作状态,系统通信状态进行监视。
2) 通知服务
(1 ) 将照明控制单元、LED控制服务器、电力计量服务器的工作 状态,系统通信状态信息,发送至控制中心。
性能规格:检测出上述状态的变化后,在5秒以内发送至控制中心。
3) 管理服务
35(1 ) 照明控制单元、LED控制服务器、电力计量服务器的工作状 态,系统通信状态信息,除发送至控制中心外,还将保存在管理单元,以 备下载查询。
4)设定服务
(1 )基于Web服务器的设定:可以进行管理单元自身的网络设定, 区域名称的取得与设定。
下面介绍终端控制系统。 首先介绍IPv6照明终端控制系统。
1 )鉴于IPv6照明控制网络的特性,如图18所示,本网络选择Bus 总线制照明终端控制系统。
Bus总线制照明控制信号是基于脉冲信号的多重传输方式,在信号波中 采用如图19所示的噪音较低的梯形波,实现了高度可靠的通信功能。图19 中,下面的波形为普通的多重传送方式中作为噪音产生源的矩形波的脉沖 信号波形;上面的则为本申请的信号波所采用的少干扰的梯形波的脉冲信 号波型。如图20,在"循环时间分割式多重传送方式,,的基础上,加上能 及时捕捉到开关输入信号的被称作"插入传送方式,,的新技术,可以快速 进行继电器的控制以及显示ON/OFF状态。Bus总线信号配线作为自由拓朴 方式,可与IPv6照明控制单元、继电器控制T/U、开关等进行同等位连接。
本方案是把照明控制信号总线(Bus总线信号),直接与IPv6照明控制 单元相连接,完全执行与IPv6照明控制网络的无逢数据通信。
集中控制中心利用IPv6网,经由分组服务器,将信号发送至IPv6照明 控制单元,然后由此直接以Bus总线信号来实现照明监控。
2) Bus总线制照明控制系统为组件型的系统。也是一个可通过依次追 加所需器件,将系统规j莫予以扩大的附加系统(add-onsystem)。在系统构成 器件中,拥有可直接对负载电源进行开闭操作的继电器,其通过AC24V的 瞬间信号来工作,并维持这一状态。在机器的表面,有着可手动直接控制 的开关,如在检测等时,可直接对负载予以开/关(ON/OFF)操作。
即使是将IPv6照明控制器分离,该系统照样可以通过开关来实现控告i
3 )Bus总线制照明控制系统具备容量功能。通过元件的追加,单个传 送单元可实现最大2 5 6回路的照明控制。
4 )Bus总线制照明控制系统为组件型的系统,可根据规模灵活构成相 应合适的系统。主要各组件包括:
(1) 传送元件
具备控制Bus总线信号的功能。
(2) 开关登录地址后,直接连接于Bus信号总线上,以对已经登录的地址进行 控制,并监视其状态。
(3) 继电器控制用T/U
在接收Bus总线信号后,除了向继电器发出驱动信号之外,同时返回 有关继电器状态的信号。对于继电器,则输出AC24V的瞬间信号。
(4) 继电器
具备直接对负载电源进行开闭操作的功能。通过AC24V的脉冲信号实 现开/闭,并能够维持这一状态。而且也可以通过手动切换开关来实现直 接开闭。
(5) 控制设定灵活
此外,通过便携的设定器,可以在施工后,实现控制设定的变更操作。 对于每一个传输元件,其在本地系统内,整体的备份可用便携式设定器通 过有线连接来实现。此外,利用IPv6照明控制单元,则能够实现登录数据 的下载。
5 )如图21,当Bus总线信号线发生短路时,通过IPv6照明控制单元, 向管理单元发出通知,并能够在集中控制中心实现异常监视。此时,开闭 负载电源的继电器将维持现状不变。另夕卜,当Bus总线信号线发生短路时, 掌控Bus总线信号的传输单元,将立刻中断信号的发送,以实行保护。此 时,传输单元件上有LED来显示短路状态。当短路问题修复后,LED将灭 灯,并自动开始发送信号。
6 ) Bus总线制照明控制系统可实现以下控制功能: 进行个別控制,将继电器的开/关(ON/OFF)状态信息予以回传。 进行群组控制时,当所登录的继电器全部为ON时,以全组ON状态,
当全部为OFF时,以全组OFF状态进行信息的回送。(当所登录的继电器 有部分为ON/部分为OFF时,根据相应条件,相应传送全组ON信号或 全组OFF信号。)
进行类型控制时,当与所登录的继电器的状态(ON. OF F ) —致 时,回送类型ON信号,当不一致时,则回送类型OFF信号。因此,当 场景=类型控制时,将该场景是否正确得以实现的信息予以回送。
群组控制及类型控制的状态信号将会被反馈至中央集中控制中心。
7 ) Bus总线制照明控制系统具备分组延迟控制功能。
如图22所示,由于Bus总线制照明控制系统采用的是基于脉沖信号的 多重传输方式,每一T/U将以15毫秒为间隔传送信号,即-使照明灯具同时 被控制,也因为每一个T/U只会按顺序起动,从而能够保证系统的整体能 量消耗不会超过某一限量。
继电器的控制电源容量为0.35A,通过每一T/U的按顺序动作,最大同时动作时可达4个继电器,变压器2次侧的最大电流也就在1.5A以内。 得益于Bus总线制照明控制系统具备分组延迟时间这一机能,当集中
起动照明灯具时,可以防止产生较大电涌现象。
8 )在Bus总线制照明控制系统中,直接执行负载电源开闭的继电器
是AC300V20A的高容量继电器,因此无需以交流接触器来中间过渡,实
现省空间、省成本的目的。另外,还避免了大量交流接触器对电网电气特
性的污染。
接着介绍电力计量系统。
本照明系统规模庞大,所用灯具种类,数量巨大,耗电量当然也会很 大,非常有必要采用专门的电力计量设备,对其用电进行检测,从而为实 际使用者制定最佳控制方案提供依据。
图23是本照明控制系统配套的电力计量系统的构成。
其中的电力计量终端由以下元件所构成:
① 本体元件:在计量器的主终端处,并具有通过通信功能,以RS485 通信方式将计量数据发送至IPv6电量计量服务器。此外,本体自身含4个 回路的计量点(当被计量端为单相2线的场合,则为8回路)。
② 扩展元件:当被计量点超过4个回路(单相2线的场合则为8回 路)时,可增设于本体元件上,每1扩展元件可实现4个回路的计量(单 相2线的场合则为8回路), 一台本体元件最多可增设3台扩展元件。
③ 检测CT:对要检测的供电回路进行直接计测的元件,使用专用 的电缆,将CT与本体元件/增设元件相互连接。
④ 显示设定元件:通过与本体元件的连接,实现显示的确认与设 定。此外,其拆卸简单,因此便于携带。
所述电力计量终端的容量:
① 电力计量器以本体元件的4回路(单相2线的场合则为8回路)为 基础,通过扩展元件的增加,以4回路(单相2线的场合则为8回路)为 单位,最大可增设至1 6回路(单相2线的场合则为3 2回路)的计量。 此外,除了 5ACT(专用于计量仪器2次侧)之外,由于专用CT为分割式, 因此,在安装之后,无需拆卸下计测用电线,就可简单地完成移设工作。 由于各元件的连接全部是以专用电缆连接方式完成,因此可容易地进行连 接与拆卸。
② 计量^r测终端在同一系统电源中,如为三相3线式则可实现最大1 6回路的同时计测,如为单相2线式则可实现最大3 2回路的同时计测。
在电力计量的测量方式上,由于本电力计量器的测量C T可各自独立 设定,因此可根据需求,对每个测量C T赋予不同的测量功能。
计量;^测终端上所用电流传感器(专用CT),可从50A、 IOOA、 250
38A、 400A、 600A以及5ACT中,任意选择。当超过600A时,可使用计 量仪器用CT与上述5 ACT相组合的2层结构,从10-600A,可以以IO A为单位来进行测定。
为了方便系统检测与数据管理,本电量计量系统设置为可进行单相2 线式(图24)、三相3线式(图25)的电力计测,此外,通过组合计测, 还可对三相4线(图26 )进行计测,并将数据上传至IPv6电量计量服务器。
本计量检测终端中,作为输入电源的保护,配备有电流保险丝、电阻器。
本计量4企测终端耐震动、耐尘、耐湿、耐电》兹波、耐静电。 电力计量系统的功能如下:
本电力计量系统通过计量检测终端,收集数据(电力量),然后将数据 发送至IPv6电量计量服务器。IPv6电量计量器服务最多可连接31台计量 检测终端,并可满足将来的进一步增设。
此外,计量检测终端本身也可通过与增设元件的连接,实现最大16回 路的计量(单相2线的场合则为32回路)。计量检测终端的设定,使用显 示设定元件,即可简单地进行登录设定。
使用显示设定元件,计量检测终端可以在现场完成系统设定及计量数 据确认工作。终端的计测要素为:电力/电力量/电压/电流/力率,除了专用 CT以外,也可进行脉冲计测。
计量检测终端可进行单相2线、三相3线的计量。至于三相4线,如 果应用单相2线的计量,用三台检测终端进行连接,实现三相4线的计量 检测。
计量检测终端的电流传感器(专用CT)的采用,可以从5A/50A/ 100A/250A/400A/600A中选择。(当超过600A时,可采用计量仪器 用CT与上述5ACT相组合的2层结构,从10〜6000A,可以以IOA为单 位来进行测定。)
对于同一系统,电量检测终端以本体元件的4回路(单相2线的场合 则为8回路)作为基础,通过增设元件的增加,以4回路(单相2线的场 合则为8回路)为单位,最大可增设至1 6回路(单相2线的场合则为3 2回路)的计量。此外,除了5ACT之外,由于专用CT为分割式,因此, 在安装之后,无需拆卸下计测用电线,就可简单地完成移设工作。由于各 元件的连接全部是以专用电缆连接方式完成,因此可容易地进行连接与拆 卸。
综上所述,IPv6数字化网络照明控制系统借助全新的IPv6网(下一代 互联网)对照明器具进行统一控制。本照明控制系统采用IPv6协议作为底层基础协议,充分利用IPv6协议的优势,采用分布式控制与集中式管理, 实现大賴j莫的绿色节能照明。
IPv6照明控制系统能够依据不同的区域地点,通过简单地增加标准控
制单元,方便地连接已有照明系统与通用互联网络,同时利用Web浏览器, 对联网的照明负载进行远程管理,能够大大降低网络构筑成本,具有监视、 管理一体化、资源共享及简单易用等特点。这个控制系统采用IPv6技术, 可以实现对灯具数量多、分布广、控制复杂、精度要求高、时延敏感、同 步要求高、维护难度大、功率大、节能要求高等的大规模照明场景进行控 制。
这套系统与IPv4照明控制系统以及基于总线型的照明控制系统的根本 区别在于使用了 IPv6数字化网络系统和IPv6照明控制系统。其中,IPv6 数字化网络系统由支持IPv6技术的核心层交换机、汇聚层交换机和接入层 交换机组成;IPv6照明控制系统由本地服务器、管理服务器、照明控制服 务器和计量检测服务器组成。用户通过IPv6网络连入中心服务器,利用中 心服务器上提供的Web访问功能来配置、设定、监视、管理整个系统。
可以理解,本发明并不限于对灯具进行控制,也可以对其他终端进行 控制,构成其他的IPv6数字化网络控制系统,其网络构成与本发明相同, 也采用由支持IPv6技术的核心层交换机、汇聚层交换机和接入层交换机组 成的IPv6数字化网络系统,以及由本地服务器、管理服务器、控制服务器 等组成的IPv6控制系统。此外,在本发明的IPv6数字化网络照明控制系统 中,也可以接入其他终端,只需相应配置控制服务器即可。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式 上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发 明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用 上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是 未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作 的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (35)

1、一种IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在于,采用IPv6网作为基本通信网,所述系统包括:中心服务器:通过IPv6网络交换机集中管理下层各个子控制管理单元,并为用户提供统一的控制管理平台;分组服务器:其包括:区域单元:通过基于IPv6的现场总线监控各个照明节点;管理单元:检测到设备的异常状态后,将这一状态反映到中心服务器;照明控制单元:通过照明控制子系统来实现对照明节点的监视和控制。
2.根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统其特征在于, 其还包括计量管理单元:通过多回路电力计来实现对不同回路的电力使用 量的监视,所述区域单元收集被测回路的电力量信息,同时将信息上传至 中心服务器。
3.根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在于, 其还包括视频管理单元,用于实现整个照明区各个场景的统一 实时视频监 控。
4.根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统其特征在于, 所述中心服务器的系统包括如下模块:照明状态监控:对照明系统中设备和场景的状态进行监控,并及时发 现系统中的突发故障,为系统管理员监控和维护照明状态提供信,t、;艺术照明设计:提供最终用户用于设计照明相关的功能,包括预设场 景管理、艺术场景的设计以及照明效果预览;现场场景展示:提供给用户最直接的视频监控体验,并且能从宏观上 把握整个视频监控体系;运营状态分析:对照明系统中设备的能量使用状况进行监视,提供设 备的使用寿命及故障的分析,同时提供相应的节能分析以及运营成本分析;系统管理:为系统管理者提供系统运行的参数设定、系统配置及运行 方式修改的功能。
5.根据权利要求4所述的IPv6数字化网络照明控制系统其特征在于, 所述照明状态监控模块包括以下三个子模块:设备状态监控子模块:从中心服务器上对全景场景及以地区场景进行 监控;设备故障检测子模块:检测系统各个设备的故障并给出警报信息; 提示信息管理子模块:当系统出现异常信息时,以对话框的形式给用户以警示,同时以HTML及PDF的形式向用户提供帮助信息。
6 根据权利要求4所述的IPv6数字化网络照明控制系统其特征在于,所述现场场景展示模块包括以下模块:获取现场场景:通过IPv6网络,将分布在整个照明区的不同区域多个网络摄像头所获取到的信息将传入到视频管理单元;图像化展示:视频监控模块实现整个照明区各个场景的统一实时视频监控,并提供各种显示模式的选择,以及各种对监控摄像头、云台的控制功能。
7、根据权利要求4所述的IPv6数字化网络照明控制系统其特征在于, 所述现场场景展示是在一视频监控服务器上部署的,通过所述视频监控服 务器来查看照明设备的状况,确认照明效果,所述视频监控服务器包括以 下模块:视频监控:实现整个照明区各个场景的统一实时视频监控,并提供各 种显示模式的选择,以及各种对监控摄像头、云台的控制;配置管理:主要实现与网络摄像头之间的配置接口的调用和实现,以 及相关配置信息的本地操作。
8 根据权利要求7所述的IPv6数字化网络照明控制系统其特征在于, 所述视频监控服务器还包括状态管理模块,所述状态管理模块包括以下功 能模块:实时状态釆集;异常状态告警;状态曰志记录。
9 根据权利要求7所述的IPv6数字化网络照明控制系统其特征在于, 所述视频监控服务器还包括权限管理模块,所述权限管理模块包括以下功 能模块:管理员信息账户式管理;配置信息加密;使用记录日志;管理账户信息备份。
10、 根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述照明控制系统采用内建时间服务器的方式进行网络时钟同步,所 述时间服务器同全球时间服务器进行时间同步,所述照明控制系统内的终 端指定所述时间服务器地址获取时间。
11、 根据权利要求IO所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述时间服务器通过Internet同全球时间服务器进行时间同步。
12、 根据权利要求IO所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在于,所述时间服务器通过在服务器上插卡采用GPS方式同全球时间服务器进行时间同步。
13、 根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述系统采用三层网络结构实现,包括核心层、汇聚层、接入层,接 入层就近分别接入汇聚层,然后再接入到核心层。
14、 根据权利要求13所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述核心层配备两台核心交换机,配备两块引擎;两台核心交换机通 过两条千兆链路捆绑的方式互连,通过千兆单模光纤连接汇聚层交换机。
15、 根据权利要求13所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述汇聚层中的每个汇聚中心管理多个接入中心,使用千兆三层交换 机作为汇聚层交换机,上行千兆单模光纤分别与两台核心交换机相连,下 行单模或多模千兆光纤连接接入层交换机。
16、 根据权利要求15所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,LED照明终端带有可编程控制器,直接接入所述汇聚层交换机,由所述 中心服务器调用LED可编程控制器中的程序来控制所述LED照明终端。
17、 根据权利要求13所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述接入层用于终端设备的接入,使用千兆光纤上连汇聚层交换机, 百兆接口下连终端设备。
18、 根据权利要求13所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,在所述系统中,服务器接入交换机采用独立交换机模式,与核心交换 机分离,所述服务器接入交换机采用千兆级交换机,上行千兆光纤与核心 交换机相连,下行千兆铜缆与服务器相连,服务器采用双网卡,双归属上 行到所述服务器接入交换机,采用SFT技术,满足冗余配置。
19、 根据权利要求13所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,在该网络全网配置统一的IGP路由协议。
20、 根据权利要求13所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,接入所述汇聚层中的视频服务器,对照明场景现场进行监视。
21、 根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述系统采用IMC网络智能管理平台。
22、 根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,终端控制层中的所述照明控制单元,与照明终端控制系统的现场总线 相连接,实现系统内照明器具的开/关控制及状态监视,通过将Ethernet接 口与所述分组服务器相连接,实现将管理下的照明状态信息发送至所述分 组服务器,以及按照所述分组服务器的指令来对照明器具加以控制。
23、 根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,终端控制层中的电力计量服务器,通过与电力计量系统的现场总线连接,实现对系统内计测点的电力使用量进行的监视,通过将Ethemet接口与 所述分组服务器相连接,从而将管理下的电力量计测信息发送至所述分组 服务器,实现电力计量系统与所述分组服务器的信息交换。
24、 根据权利要求23所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述电力计量系统通过计量检测终端收集数据并将数据发送至所述电 力计量服务器,所述计量^r测终端包括以下元件:本体元件:在计量器的主终端处,并可将计量数据发送至IPv6电量计 量服务器;扩展元件:可增设于本体元件上,每一扩展元件可实现4个回路的计 量,在单相2线的场合则可实现8回路的计量;检测CT:对要检测的供电回路进行直接计测的元件,使用专用的电 缆,将CT与本体元件/扩展元件相互连接;显示设定元件:通过与本体元件的连接,实现显示的确认与设定。
25、 根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,终端控制层中的LED控制服务器,与照明终端控制系统的现场总线相 连接,实现系统内LED的开/关控制及状态监视,通过将Ethernet接口与所 述分组服务器相连接,实现将管理下的LED状态信息发送至所述分组服务 器,以及按照所述分组服务器的指令来对LED加以控制。
26、 根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,终端控制层中的所述分组服务器,通过Ethernet接口对一定区域内的照 明控制单元、LED控制服务器、电力计量服务器进行控制和管理,将IPv6 终端层的各管理点状态信息发送至控制中心,并根据控制中心的命令来对 IPv6终端层的各管理点进行控制。
27、 根据权利要求26所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述分组服务器中的区域单元,对照明控制单元、LED控制服务器、 电力计量服务器的各管理点的状态进行监视;根据软件平台的控制指令或 者根据区域单元的管理点状态变化,来对照明控制单元、LED控制服务器 的各管理点的开/关加以控制,以及根据软件平台的控制指令,按顺序自动 地进行针对照明控制单元、LED控制器的类型服务控制;将照明状态变化 和电力计量值发送至控制中心。
28、 根据权利要求26所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述分组服务器中的管理单元,对照明控制单元、LED控制服务器、 电力计量服务器的工作状态、系统通信状态进行监视;将照明控制单元、 LED控制服务器、电力计量服务器的工作状态、系统通信状态信息,发送 至控制中心;保存照明控制单元、LED控制服务器、电力计量服务器的工 作状态、系统通信状态信息。
29、 根据权利要求1所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,照明终端控制系统选择Bus总线制照明终端控制系统;信号直接与所 述照明控制单元相连接,中心服务器利用IPv6网,经由所述分组服务器, 将信号发送至照明控制单元,然后由此直接以Bus总线信号来实现照明监 控。
30、 根据权利要求29所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述Bus总线制照明终端控制系统为组件型的系统,主要包括如下组 件:传输元件:具备控制Bus总线信号的功能;开关:登录地址后,直接连接于Bus总线信号上,以对已经登录的地 址进行控制,并监视其状态;继电器控制用T / U:在接收Bus总线信号后,除了向继电器发出驱 动信号之外,同时返回有关继电器状态的信号,对于继电器,则输出AC24V 的瞬间信号;继电器:具备直接对负载电源进行开闭操作的功能,通过AC24V的脉 冲信号实现开/闭,并能够维持这一状态,而且也可以通过手动切换开关 来实现直接开闭。
31、 根据权利要求30所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述继电器是高容量继电器。
32、 根据权利要求30所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,所述Bus总线制照明终端控制系统采用基于脉冲信号的多重传输方式, 每一 T/U以一定时间间隔传送信号,每一个T/U按顺序起动。
33、 根据权利要求30所述的IPv6数字化网络照明控制系统,其特征在 于,还包括用于控制照明终端之外的其他类型终端的终端控制单元,其可 与所述的区域单元、管理单元进行信息交换。
34、 一种IPv6数字化网络控制系统,其特征在于,采用IPv6网作为基 本通信网,所述系统包括:中心服务器:通过IPv6网络交换机集中管理下层各个子控制管理单 元,并为用户提供统一的控制管理平台; 分组服务器:其包括:区域单元:通过基于IPv6的现场总线监控各个终端节点; 管理单元:检测到设备的异常状态后,将这一状态反映到中心服务器;终端控制单it:通过终端控制子系统来实现对终端节点的监视和控制。
35、 根据权利要求34所述的IPv6数字化网络控制系统,其特征在于, 所述系统采用三层网络结构实现,包括核心层、汇聚层、接入层,接入层就近分别接入汇聚层,然后再接入到核心层。
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