CN102281664A - 利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法，该总线包括控制灯具的控制通道和采集信号反馈给服务器的传感器通道，该控制通道包括控制信号线，该传感器通道包括反馈数据的信号线，多个灯具通过该控制信号线和该反馈数据的信号线首尾相接，该多个灯具通过该总线与服务器相连，该利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法包括以下步骤：S1：传感器通道采集数据并主动将该数据向该服务器反馈；S2：服务器按传感器反馈的数据向各灯具发送控制命令。传感器通道和灯具控制通道均采用单线通讯接口传递的方式，传感器通道主动上传，即不会产生总线冲突，又大大降低了服务器的工作量和延时瓶颈，确保了交互式应用的实时性性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种灯具控制方法，特别是涉及一种利用交互式LED灯光控制总线实现的灯具控制方法。
背景技术
LED光源作为一种新兴的节能型光源，越来越受到人们的重视，现代的LED灯光已经完全超出了功能性照明的范畴，逐渐衍生出集艺术性、观赏性、娱乐性为一体的景观灯光分支系统，特别是一些大型场合的人机互动的交互式景观灯光系统，更是体现了景观灯光的艺术性、观赏性、娱乐性的完美结合，交互式的灯光控制系统也是景观灯光控制中最为复杂的一种。
通常简单的交互式控制系统均采用自主感应变化的方式，即传感器采集的信号反馈给灯具本身产生变化，这种系统变化效果单一，不能形成整体的联动效果。
另一种是将传感器和灯光变化分开控制，分别由传感器阵列网络和灯光变化控制网络组成，服务器不断向传感器采集数据，然后根据传感器的数据控制对应位置或相关位置的灯光变化，这种控制方式能够产生丰富的联动效果，但是，这种控制系统的两个网络通常采用RS485总线形式，由于总线上有多个传感器向服务器返回数据，为了防止RS485总线产生总线竞争问题，通常从传感器阵列向服务器反馈数据的方式是被动的，即由服务器采用查询方式读取的被动方式，在每次轮询数据时，传感器都会有些延迟响应时间，加上服务器的查询指令时间，如果传感器越多，这些时间累计越长，造成轮询周期长，整体效果反映迟钝，同时，这样也会大大降低服务器处理数据的能力和效率。同时，RS485总线线缆芯数多，施工不便，而且，在灯具或传感器数量多、线路长的情况下不能采用过高的波特率通讯，这就进一步降低了处理数据的能力，控制的实时性大打折扣。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术交互式灯光变化效果单一或者整体效果反应迟钝、控制实时性较差的缺陷，提供一种传感器阵列主动上传的数据的利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法，其特点在于，该总线包括控制灯具的控制通道和采集信号反馈给服务器的传感器通道，该控制通道包括控制信号线，该传感器通道包括反馈数据的信号线，多个灯具通过该控制信号线和该反馈数据的信号线首尾相接，该多个灯具通过该总线与服务器相连，该利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法包括以下步骤：
S1：传感器通道采集数据并主动将该数据向该服务器反馈；
S2：服务器按传感器反馈的数据向各灯具发送控制命令。
优选地，所述数据的通信帧格式包括识别码、协议号、报文长度、报文内容和校验和。
优选地，步骤S1还包括以下步骤：
S11、将该多个灯具设置为多个主动反馈点，设置该多个灯具组成的灯具回路中最后一个灯具为主动节点，将其作为传感器通道反馈数据的首个主动反馈点；
S12、该主动节点按固定频率向服务器方向发送该节点传感器采集的数据包；
S13、该主动节点之前的各个节点逐次在该数据包的尾部追加各个节点传感器采集的数据包以形成所有节点的传感器采集的完整反馈数据包；
S14、随着节点的逐次传递该完整反馈数据包被送达至该服务器。
优选地，该数据包的数据包括地址数据和亮度数据。
优选地，步骤S2还包括以下步骤：
S21、服务器根据收到的完整反馈数据包向灯具回路的第一个节点发送控制数据包；
S22、该第一个节点判断地址数据是否等于该节点的本机地址，若是，进入步骤S23；若否，进入步骤S24；
S23、按照该控制数据包中对应该本机地址的亮度数据刷新该节点的灯具；
S24、将该控制数据包传递至下一个节点，继续判断该节点的地址数据是否等于该节点的本机地址，若是，进入步骤S23；若否，继续执行步骤S24，直至该控制数据包传递到最后一个节点。
优选地，步骤S2还包括以下步骤中的一种或多种：传感器误差置零的步骤、设置传感器采集值幅度的步骤、设置灯具脱机自由模式的步骤、采集原始数据的步骤、保存设置参数的步骤。
本发明的积极进步效果在于：传感器通道和灯具控制通道均采用一种单线通讯接口传递的方式，传感器阵列采用主动上传的方式，即不会产生总线冲突，又大大降低了服务器的工作量和延时瓶颈，并且可以用较高的速率进行通讯，确保了交互式应用的实时性性能。
附图说明
图1为本发明的交互式LED灯光控制总线的使用示意图。
图2为本发明的数据通信帧的格式示意图。
图3为本发明的服务器向灯具发送控制命令的流程图。
图4为本发明的传感器向服务器反馈采集数据的流程图。
图5为本发明的较佳实施例的应用示意图。
图6为本发明的较佳实施例的数据信号走向示意图。
图7为本发明的较佳实施例中LED的应用现场布局图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。一种利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法，该总线包括控制灯具的控制通道和采集信号反馈给服务器的传感器通道，参考图1，该控制通道包括控制信号线101，该传感器通道包括反馈数据的信号线102，多个灯具104、105、106通过该控制信号线101和该反馈数据的信号线102首尾相接，该多个灯具通过该总线与服务器100相连，该利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法包括以下步骤：S1：传感器通道采集数据并主动将该数据向该服务器反馈；S2：服务器按传感器反馈的数据向各灯具发送控制命令。该总线还包括参考地线103，本发明中的信号线数量少，而且采用信号接力方式传递，每次接力信号都重新得到整形和放大，因此能够驱动较多节点，通过专用的收发通讯协议，可以实时的接收传感器阵列反馈的数据并做出灯光控制响应。通讯协议分成两部分，第一部分是灯光控制通道协议，另一部分是传感器采集通道通讯协议。每个灯具具有传感器和MCU(微控制单元)控制芯片，该传感器采集数据后由该MCU控制芯片处理，将其转换成一定格式后向服务器方向传输数据。具体地，所述数据的通信帧格式包括识别码、协议号、报文长度、报文内容和校验和。参考图2，识别码200：用于识别报头的一串特殊的字节序列，由9个字节组成。协议号201：用于区分不同操作功能的代码标识，长度为1个字节。报文长度202：用于表示后面报文长度的字节数，长度为2个字节。报文203：正式传输的报文数据流，字节数不定，视具体情况而定。校验和204：用于检查报文校验累加和的参数，长度为1个字节。其中识别码200、协议号201、报文长度202三项都是报头的一部分，报文203、校验和204才是真正的报文。
优选地，步骤S1还包括以下步骤：
S11、将该多个灯具设置为多个主动反馈点，设置该多个灯具组成的灯具回路中最后一个灯具为主动节点，将其作为传感器通道反馈数据的首个主动反馈点；S12、该主动节点按固定频率向服务器方向发送该节点传感器采集的数据包；S13、该主动节点之前的各个节点逐次在该数据包的尾部追加各个节点传感器采集的数据包以形成所有节点的传感器采集的完整反馈数据包；S14、随着节点的逐次传递该完整反馈数据包被送达至该服务器。这样传递的数据包随着节点的向前传递越来越长，最终完整的反馈数据包全部送达服务器。
优选地，该数据包的数据包括地址数据和亮度数据。
步骤S2还包括以下步骤：
S21、服务器根据收到的完整反馈数据包向灯具回路的第一个节点发送控制数据包；S22、该第一个节点判断地址数据是否等于该节点的本机地址，若是，进入步骤S23；若否，进入步骤S24；S23、按照该控制数据包中对应该本机地址的亮度数据刷新该节点的灯具；S24、将该控制数据包传递至下一个节点，继续判断该节点的地址数据是否等于该节点的本机地址，若是，进入步骤S23；若否，继续执行步骤S24，直至该控制数据包传递到最后一个节点。
步骤S2还包括以下步骤中的一种或多种：传感器误差置零的步骤、设置传感器采集值幅度的步骤、设置灯具脱机自由模式的步骤、采集原始数据的步骤、保存设置参数的步骤。
参考图4，详细说明传感器通道向服务器反馈采集数据时的通讯规则，其流程参见图4如下所述：
步骤401：已设置的首个主动反馈节点的传感器采集数据，MCU接收该采集的数据将其转换为约定的通信帧格式，即如图2所示的通信帧格式，并向服务器方向转发识别码和协议号，参考图1，若设置回路的最后一个灯具为首个主动反馈节点，即灯N106为首个反馈节点，那么向服务器方向传递数据的步骤为灯N将数据传送给灯N-1，灯N-1再将数据传送给灯N-2，以此类推，逐次传递直到灯1，最后将完整数据包传送至服务器。
步骤402：首个主动反馈节点之前的反馈节点中的MCU判断协议号是否为0x80，如果是，则执行步骤403，若否，则跳转到步骤401重新开始。具体来说，为灯N-1的MCU执行判断步骤，即只有约定通信帧格式的数据才会被传递，以免收到其他数据流的影响。
步骤403：首个主动反馈节点之前的反馈节点中的MCU(即灯N-1的MCU)接收数据长度的数据，在此数据长度定义为两个字节。
步骤404：将接收到的数据长度值加1，因为后面要追加一个本机(即N-1)采集的数据，然后将该更新的数据长度的数据向上级，也就是再前一个反馈节点(灯N-2)转发。
步骤405：首个主动反馈节点之前的反馈节点中的MCU(即灯N-1的MCU)接收前级(即灯N)反馈的传感器采集的数据包，然后向上级，也就是再前一个反馈节点(灯N-2)转发。
步骤406：首个主动反馈节点之前的反馈节点中的MCU(即灯N-1的MCU)接收完前级(即灯N)反馈的传感器采集的数据包后，在该数据包的尾部追加本机(即灯N-1)采集的数据，然后向上级，也就是再前一个反馈节点(灯N-2)转发。
步骤407：首个主动反馈节点之前的反馈节点中的MCU(即灯N-1的MCU)接收校验和，并将其加上本机(即灯N-1)追加的采集数据值再加1，然后向上级，也就是再前一个反馈节点(灯N-2)转发。
步骤408：结束本次流程。这样，按照从灯N到灯1的顺序将所有传感器通道采集的数据依次形成完整的数据包并将该数据包传送至服务器。
根据传感器采集所得的数据，服务器通过总线对灯光进行控制，如图3，步骤如下：
步骤301：回路中的第一个灯具，即灯1接收服务器发送的控制命令数据包，并向下一个灯具，即灯2转发报头内容。
步骤302：检查校验和是否正确，正确转步骤303，不正确跳转到步骤301。
步骤303：灯1中的MCU判断接收到的协议号，根据协议号分别处理不同的分支流程块；如果协议号等于0，则处理步骤304亮度数据处理流程；如果协议号等于1，则处理步骤305设置地址处理流程；如果协议号等于2，则处理步骤306传感器误差置零流程；如果协议号等于3，则处理步骤307设置传感器采集值幅度流程；如果协议号等于4，则处理步骤308设置灯具脱机自由模式流程；如果协议号等于5，则处理设置主动节点流程；如果协议号等于6，则处理步骤310采集原始数据流程；如果协议号等于0xff，则处理步骤311保存设置参数流程；如果协议号等于其他值，则处理步骤312，不做任何处理并跳转到步骤301。
步骤304：亮度处理流程，如果地址数据等于本机地址，则将收到的亮度数据刷新LED灯，否则不刷新处理。
步骤305：设置地址处理流程，首先将接收到的地址数据加1后发送出去，然后再将未加1的地址数据保存作为本机地址。
步骤306：传感器误差置零流程，将传感器当前采集值作为零点基数，用于抵消各个灯具影响传感器采样值的外壳自重等不定因素。
步骤307：设置传感器采集值幅度流程，给灯具设置一个脱机运行时能够触发灯光响应动作的传感器采集值幅度。
步骤308：设置灯具脱机自由模式流程，设置灯具进入脱机运行模式，此时不需要服务器联动控制，但是脱机运行只能以单个灯具作为感应个体，不能扩散到周边相邻的其他灯具联动。
步骤309：设置主动节点流程，此流程设置某个节点为传感器反馈数据的首个主动反馈点，通常设置一个回路最后一个节点为主动反馈节点，该节点按照固定的频率向服务器方向发送传感器采集值，其后的节点逐次才数据包尾部追加自己的数据，这样传递的数据包随着节点的向前传递越来越长，最终完整的反馈数据包全部送达服务器。
步骤310：采集原始数据流程，设置灯具传感器采集未加处理的原始数据，供设备调试用。
步骤311：保存设置参数流程，将服务器对灯具节点设置的参数保存到灯具内部微处理器的存储器中，作为上电后的默认工作配置参数。
步骤312：不做处理，此流程不做任何处理，直接跳转到步骤301。
应用实施例
如图5所示，以重力传感器和光砖灯为例，说明本发明的较佳实施例。图5图示了交互式重力感应光砖灯的内部电路构成，由灯光控制部分500和传感器采集处理部分501组成，其中灯光控制部分500由微处理器502、LED光砖灯503、灯光控制信号输入线504、灯光控制信号输出线505组成；传感器采集处理部分501由重力传感器508、差分放大器509、微处理器502、传感器采集信号输入线507、传感器采集信号输出线506组成。
参考图6和图7，当采用图5所示的结构时，数据信号走向如下所述，当人站在感应光砖灯上时，重力传感器508受到压力变形，产生微弱电信号，通过差分放大器509放大后，经微处理器A/D转换采集信号，然后在适当的时候插入到传感器采集信号输入输出线上的数据流中传向服务器600(见图6)，服务器根据数据流中对应位置的数据，判断对应位置灯具有人踩压，立即通过灯光控制信号线向灯具发送灯光变化效果，控制该区域灯光随着压力大小做出相应灯光变化，完成交互响应的过程。由于传感器采集信号通道和灯光控制信号通道是全双工的，互相各不影响，因此可以非常迅速的采集传感器数据并作出灯光变化反应，使人感到很自然、有趣。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法，其特征在于，该总线包括控制灯具的控制通道和采集信号反馈给服务器的传感器通道，该控制通道包括控制信号线，该传感器通道包括反馈数据的信号线，多个灯具通过该控制信号线和该反馈数据的信号线首尾相接，该多个灯具通过该总线与服务器相连，该利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法包括以下步骤：
S1：传感器通道采集数据并主动将该数据向该服务器反馈；
S2：服务器按传感器反馈的数据向各灯具发送控制命令。
2.如权利要求1所述的利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法，其特征在于，所述数据的通信帧格式包括识别码、协议号、报文长度、报文内容和校验和。
3.如权利要求1所述的利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法，其特征在于，步骤S1还包括以下步骤：
S11、将该多个灯具设置为多个主动反馈点，设置该多个灯具组成的灯具回路中最后一个灯具为主动节点，将其作为传感器通道反馈数据的首个主动反馈点；
S12、该主动节点按固定频率向服务器方向发送该节点传感器采集的数据包；
S13、该主动节点之前的各个节点逐次在该数据包的尾部追加各个节点传感器采集的数据包以形成所有节点的传感器采集的完整反馈数据包；
S14、随着节点的逐次传递该完整反馈数据包被送达至该服务器。
4.如权利要求3所述的利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法，其特征在于，该数据包的数据包括地址数据和亮度数据。
5.如权利要求4所述的利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法，其特征在于，步骤S2还包括以下步骤：
S21、服务器根据收到的完整反馈数据包向灯具回路的第一个节点发送控制数据包；
S22、该第一个节点判断地址数据是否等于该节点的本机地址，若是，进入步骤S23；若否，进入步骤S24；
S23、按照该控制数据包中对应该本机地址的亮度数据刷新该节点的灯具；
S24、将该控制数据包传递至下一个节点，继续判断该节点的地址数据是否等于该节点的本机地址，若是，进入步骤S23；若否，继续执行步骤S24，直至该控制数据包传递到最后一个节点。
6.如权利要求1所述的利用交互式灯光控制总线实现的灯具控制方法，其特征在于，步骤S2还包括以下步骤中的一种或多种：传感器误差置零的步骤、设置传感器采集值幅度的步骤、设置灯具脱机自由模式的步骤、采集原始数据的步骤、保存设置参数的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20210310 Address after: Room 612, area D, building 1-42, Lane 83, Hongxiang North Road, Wanxiang Town, Pudong New Area, Shanghai, 201313 Patentee after: Shanghai Yingchen Information Technology Co.,Ltd. Address before: 200233 11th floor, building 90, 1122 Qinzhou North Road, Xuhui District, Shanghai Patentee before: SHANGHAI GRANDAR LIGHT ART & TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
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Address after: 201108 2nd floor, 466 Chengjian Road, Minhang District, Shanghai Patentee after: SHANGHAI GRANDER OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 200233 11th floor, building 90, 1122 Qinzhou North Road, Xuhui District, Shanghai Patentee before: SHANGHAI GRANDAR LIGHT ART & TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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