CN102625554B

CN102625554B - 一种分布式dali灯光照明控制系统及其方法

Info

Publication number: CN102625554B
Application number: CN201210074716.7A
Authority: CN
Inventors: 曹晓萍; 仲玉芳; 黄忠; 吴明光
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2032-03-20
Also published as: CN102625554A

Abstract

本发明公开了一种分布式DALI灯光照明控制系统及其方法，系统包括一个DALI网关、多个镇流器节点、多个控制节点。DALI网关与控制节点为主控设备、镇流器节点为从控设备，DALI网关能控制所有的控制节点和镇流器节点，主控节点能控制通过电子标签与其绑定的镇流器节点。在完成系统搭建后，DALI网关为新加入网络的控制节点或镇流器节点自动分配地址，减轻了工程人员的工作量。系统设备间的网络通信则采用基于主从式设备的令牌传输防冲突策略，以满足多主多从网络的通信要求，提高网络的利用效率。借助电子标签，通过与房间内的镇流器节点绑定使得用户能直观地对房间内的灯光进行控制，提高了系统的易用性。

Description

一种分布式DALI灯光照明控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及照明控制系统，尤其涉及一种分布式DALI灯光照明控制系统及其方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人们对能源的需求越来越大，伴随着石油、电力能能源危机的加剧，开发新能源以及节能减排已成为世界各国的共同诉求。“绿色照明工程”是美国国家环保局于20世纪90年代初从节约能源、保护环境的角度提出的照明概念，得到了联合国及世界各国的重视。各国政府积极采取相应的政策和技术措施，推进绿色照明工程的实施和发展。

在传统建筑中照明系统消耗了50％的电能，符合ASHRAE/IES90.1-1999标准的新型建筑中照明系统消耗的电能，虽然较之传统建筑有所减少，但也高达到30％。而应用数字技术的智能化照明系统，可以使传统建筑的照明消耗减少50％，新型建筑减少35％，从而大大地节省了能源。同时，相比于其它节能控制方式，智能照明系统是在不影响视觉条件下达到节能目的效果。

DALI是数字可寻址照明控制接口(Digital Addressable Lighting Interface)缩写。它定义了一种电子镇流器和控制模块之间进行数字化通信的接口标准，规定了电子镇流器、控制单元以及各种传感器之间的数字通讯方式。DALI标准的制定始于20世纪90年代，由欧洲一些著名的照明设备厂商Philips，Osram，Trodonic，Trilux，Vossloh-Schwabe等联合起草的数字化镇流器接口(DigitalBallast Interface，简称DBI)。DBI是DALI的前身，之后更名为DALI。并于1999年，由荧光灯照明控制的欧洲标准(EN60929)收录，但仅作为该标准的一个附件(Annex.E)，以保证不同制造厂商的DALI设备能完全兼容。由于DALI协议在设计之初目标就十分明确，仅仅针对于楼宇灯光控制。这就使得DALI协议较之KNX、Lonworks、Artnet、C-Bus等总线型灯光控制系统更加精简高效。它取消了网络中网络层和链路层，仅仅保留了MAC层，使最简单的信息通过照明网络以最为合理有效的方式进行通信。因此，一经推出就得到了世界主流电子镇流器制造商的大力支持。

此外，DALI协议采用19比特长度的数据帧在网络的各个设备之间传输。每帧信息由包括1个起始位、8个地址位、8个数据/指令位和2个停止位组成。用于指出照明网络中的设备地址和对应地址设备的操作执行控制。通过使用这种协议技术，可以在照明网络中对64个设备进行寻址，同时提供状态信息和一系列可调整参数(调整时间、频率、电力级别、衰减时间和速度、组成员)等，以便提供网络控制。

随着十几年来DALI灯光照明系统在世界范围的广泛应用，DALI协议的弊端也逐渐显现：①在典型的DALI灯光照明系统中，控制器通过串行的DALI接口与系统中的镇流器耦合，由于缺少链路层的控制，带宽实际利用率不高，制约了在控制器和镇流器之间正常传输的信息总量，当楼宇中大量使用DALI系统时将造成严重的信息延时。②DALI协议在制定之初主要针对欧美大开间的室内环境，房间内的照明情况一目了然，通过控制室远程对灯光进行统一调度，达到省时省力的目的。而亚洲地区尤其是东亚地区多为小开间的室内环境，控制室无法观察到各个房间内的实际照明情况，而室内用户无法对房间内的灯光进行本地控制，这显然与当初设计时的控制思想背道而驰。

DALI协议的缺陷引起了协议制定者的注意，2010年10月IEC(InternationalElectrotechnical Commission)发布了经BSI(British Standards Institution)认证的荧光灯照明控制国际标准(IEC 62386)，即修订版DALI协议草案。IEC 62386在保留DALI协议原有内容的基础上，增加了多个控制节点并存的DALI总线模式。这些设计上的改进虽然没有在根本上解决上述的两大缺陷，但为解决这两大缺陷提供了可能：①多主多从的网络拓扑结构能够有效的解决小开间灯光本地控制的问题。②通过在协议的MAC之上添加链路层或者再其MAC层中添加控制子层即可大大提高网络传输效率。

工程技术人员对DALI缺陷的改进开展了大量的研究，代表性成果如下：

1、发明专利《具有远程和本地控制功能的数字可寻址照明控制系统及方法》(申请号200810120682.4)提出利用从控设备单片机空闲的I/O资源实现对DALI灯光照明系统的本地控制。

2、发明专利《分布式智能镇流器系统和扩展的照明控制协议》(申请号200580047537.2)提出通过增添DALI协议之外的第二协议实现DALI控制的扩展的分布式控制。

3、发明专利《无线电遥控地址可编程双向通信数字灯光控制系统》申请号200710050358.5)提出增设无线遥控装置实现对DALI灯光照明系统的控制。

上述有益探索的技术路线、方向是正确的，但仍存在亟待改进，进一步完善的不足之处。首先，上述三种解决方法DALI协议单主控多从控的网络拓扑结构，利用从控设备单片机的空闲资源实现本地化及扩展控制，这虽能解决DALI灯光照明系统小开间本地化控制问题，但同时也引入了控制器与执行器功能重合，违背了DALI协议控制器与执行器分离的设计思想。其次，额外的数据协议降低了DALI灯光照明系统兼容性与开放性，无法兼容其他的DALI设备，协议之外的数据负荷使得本已效率低下的网络更加不堪重负。最后，在无本地面板控制的情况下直接采用无线遥控，使得无线遥控的设备成为无源之水、无根之木，其原因在于面板控制的可靠性远远大于无线遥控，一旦无线遥控出现问题或者遥控设备丢失用户将面临十分尴尬的境地；此外，大量的遥控面板及遥控按键的存在充斥着大量一键控制多灯，多灯绑定一键的复杂关联非但没有提高用户体验反而画蛇添足增加了用户的使用负担。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种分布式DALI灯光照明控制系统及其方法。

分布式DALI灯光照明控制系统包括一个DALI网关、多个镇流器节点、多个控制节点；其中，镇流器节点和控制节点数量之和小于等于63；DALI网关与各个镇流器节点和各个控制节点相连；镇流器节点包括电磁干扰滤波器模块、整流模块、功率因数控制模块、半桥逆变模块、DALI接口模块、MCU模块、复位按键；MCU模块分别与DALI接口模块、半桥逆变模块、功率因数控制模块、复位按键相连，功率因数控制模块分别与整流模块、半桥逆变模块、电磁干扰滤波器模块相连，MCU模块采用DALI调光专用芯片uPD78F0756；控制节点包括电源模块、DALI接口模块、MCU模块、显示模块、按键模块；电源模块分别与DALI接口模块、MCU模块、显示模块相连，MCU模块分别与DALI接口模块、按键模块、显示模块相连，MCU模块采用ARM7芯片LPC2124、显示模块采用1602，按键模块包括功能键、上移键、下移键、确认键。

所述的DALI接口模块的内部连接关系为：DALI总线的引脚1与电阻PR2的一端、可变电阻VR2的一端、整流桥MB6S的引脚1相连，DALI总线的引脚2与电阻PR1的一端、可变电阻VR2的另一端、整流桥MB6S的引脚2相连，电阻PR1的另一端与12V电源相连，电阻PR2的另一端接地，整流桥MB6S的引脚3与电阻DR2的一端、三极管DQ1的引脚2、场效应管DQ4的引脚4相连，整流桥MB6S的引脚4与二极管BDZ2的阳极、电解电容BC2的负极、电阻DR4的一端、场效应管DQ4的引脚2、场效应管DQ4的引脚3、三极管DQ3的引脚3、电容BC1的一端、电阻DR7的一端相连，三极管DQ1的引脚1与电阻DR2的另一端、三极管DQ2的引脚3相连，三极管DQ2的引脚引脚1与三极管DQ1的引脚3、电阻DR3的一端相连，电阻DR3的另一端与电阻DR4的另一端相连，三极管DQ2的引脚2与光电耦合器DU2的引脚1相连，光电耦合器DU2的引脚2与电解电容BC2的正极、二极管BDZ2的阴极、光电耦合器DU3的引脚3相连，光电耦合器DU2的引脚3与5V电源相连，光电耦合器DU2的引脚4与电阻DR9的一端、电阻DR8的一端相连，电阻DR8的另一端接地，场效应管DQ4的引脚1与电阻DR6的一端、三极管DQ3的引脚2相连，三极管DQ3的引脚1与电阻DR6的另一端、光电耦合器DU3的引脚4、电容BC1的另一端、电阻DR7的另一端相连，光电耦合器BU3的引脚1与5V电源相连，光电耦合器DU3的引脚2与电阻DR5的一端相连。

分布式DALI灯光照明控制方法是：DALI网关与控制节点为主控设备、镇流器节点为从控设备，DALI网关控制任意控制节点或镇流器节点，控制节点通过电子标签与镇流器节点绑定后代替DALI网关对与之绑定的镇流器节点进行场景或组的增删及切换，控制节点和与之绑定的镇流器节点构成分布式灯光照明系统；DALI网关、控制节点、镇流器节点之间通信采用于主从式设备的令牌传输防冲突方法；DALI网关为新加入网络的控制节点或镇流器节点自动分配地址，自动分配地址包括所有节点重新分配地址、新加入节点分配地址、地址重复节点分配地址；

所述的自动分配地址步骤为：

a)初始化，如果是所有节点重新分配地址则擦除所有控制节点和镇流器节点短地址，进入步骤b)；若果是新加入节点分配地址，则进入步骤c)；如果是地址重复节点分配地址，则擦除地址重复的控制节点或镇流器节点的短地址，进入步骤c)；

b)搜索随机数表，反查节点短地址，并该短地址从短地址列表中删除；

c)读取短地址列表

d)未分配地址节点生成随机数；

e)网关生成的高、中、低字节是否为未分配地址节点生成随机数的最小值，若是则进入步骤f)，若否则重复步骤e)；

f)生成最小随机数的节点获取短地址，并将从短地址列表中删除分配的短地址；

g)将最小随机数写入随机数表；

h)网关验证短地址；

i)获取短地址的节点退出地址分配，网关进入步骤e)为未分配短地址节点分配地址。

所述的基于主从式设备的令牌传输防冲突方法为：

j)在网络中只存在一个令牌，令牌在网络初始化时由地址为0的网关产生，根据短地址的大小在主控设备之间依次传递，网络令牌在传递中丢失，则网络处于空闲状态，所有主控设备都处于监听状态，若网络在T_no_Token毫秒内持续处于空闲状态，则网络令牌丢失，主控设备在确认令牌丢失后，等待Wait_Time之后自动生成令牌，Wait_Time根据如下算法计算生成：

Wait_Time＝delta*PRO+Fuzzy

式中，Wait_Time为主控设备自动生成令牌等待时间，若在等待时间内网络中已有其他主控设备重新生成令牌，则该主控设备取消令牌生成，delta为时间控制因子，Fuzzy为扰动时间，取值由各个主控设备随机生成，取值范围为0.0-20.0，PRO为发送指令的优先级；

k)当持有令牌的主控设备发出主控设备轮询帧后，若在等待应答的时间内收到了不是被轮询主站发出的任何类型帧，或者当持有令牌的主控设备发出需要回复的数据帧之后，若在等待应答的时间内收到了不是应答从控设备发出的应答帧，则认为网络中存在多个令牌，则该主控设备在检测到网络中存在多个令牌后，主动放弃令牌，进入空闲状态，与网络同步；

l)如果令牌到了最高地址的控制节点后，无法将令牌传回网关，则网关对所有控制节点轮询，在逻辑令牌环中删除出现故障的控制节点或插入新增加的控制节点；

m)当持有令牌的主控设备在发送完所有的数据帧，或者发送了Max_frame_cnt个帧以后，或在应答超时内等到了应答，或在应答超时之后，就必须将令牌传递给令牌逻辑环中的下一个主控设备；

所述的控制节点通过电子标签与镇流器节点绑定方法为：

n)按下控制节点的功能键选择设备绑定；

o)重启需要绑定的镇流器节点；

p)控制节点监听到镇流器节点发送的地址信息后，点击确认按键；

q)将地址信息写入FLASH的地址表中；

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

1、采用IEC62386修订版DALI协议草案，通过多主多从的拓扑结构实现了本地控制时执行器与控制器的完全分离，同时借鉴了EIB灯光控制系统中的优点，在控制节点中添加了电子标签功能，通过将镇流器节点与控制节点绑定，使用户“所见即所得”对自己的操作一目了然，既实现了小开间的本地控制，又使得本地控制相互独立、互不干扰。

2、通过自动分配地址，实现了地址设置的一键式傻瓜操作，减少了工程人员的工作量，避免了DALI灯光照明系统搭建时或节点增减时由于人工原因造成的地址重复配置的问题。

3、为DALI协议量身定制的基于主从式设备的令牌传输防冲突策略通过主控设备之间令牌的传递，提高了网络带宽的传输效率，改善了网络传输环境，使得DALI灯光照明系统能在楼宇中大规模铺设。

附图说明

图1是分布式DALI灯光照明控制系统结构框图；

图2是本发明的镇流器节点结构框图；

图3是本发明的控制节点结构框图；

图4是本发明的DALI接口模块电路图；

图5是本发明的重新分配地址流程图；

图6是本发明的镇流器节点及控制节点地址二分查找实现流程图；

图7是本发明的基于主从式设备的令牌传输防冲突方法流程图；

图8是本发明的主控设备状态机；

图9是本发明的基于主从式设备的令牌传输防冲突策略的指令发送帧状态机；

图10是本发明的控制器节点与镇流器节点绑定及取消绑定流程图；

图11是本发明的控制器节点与镇流器节点组或场景的增删及切换流程图；

图12是150平米商品房结构图。

具体实施方式

如图1-3所示，分布式DALI灯光照明控制系统包括一个DALI网关、多个镇流器节点、多个控制节点；其中，镇流器节点和控制节点数量之和小于等于63；DALI网关与各个镇流器节点和各个控制节点相连；镇流器节点包括电磁干扰滤波器模块、整流模块、功率因数控制模块、半桥逆变模块、DALI接口模块、MCU模块、复位按键；MCU模块分别与DALI接口模块、半桥逆变模块、功率因数控制模块、复位按键相连，功率因数控制模块分别与整流模块、半桥逆变模块、电磁干扰滤波器模块相连，MCU模块采用DALI调光专用芯片uPD78F0756；控制节点包括电源模块、DALI接口模块、MCU模块、显示模块、按键模块；电源模块分别与DALI接口模块、MCU模块、显示模块相连，MCU模块分别与DALI接口模块、按键模块、显示模块相连，MCU模块采用ARM7芯片LPC2124、显示模块采用1602，按键模块包括功能键、上移键、下移键、确认键。

如图4所示，DALI接口模块的内部连接关系为：DALI总线的引脚1与电阻PR2的一端、可变电阻VR2的一端、整流桥MB6S的引脚1相连，DALI总线的引脚2与电阻PR1的一端、可变电阻VR2的另一端、整流桥MB6S的引脚2相连，电阻PR1的另一端与12V电源相连，电阻PR2的另一端接地，整流桥MB6S的引脚3与电阻DR2的一端、三极管DQ1的引脚2、场效应管DQ4的引脚4相连，整流桥MB6S的引脚4与二极管BDZ2的阳极、电解电容BC2的负极、电阻DR4的一端、场效应管DQ4的引脚2、场效应管DQ4的引脚3、三极管DQ3的引脚3、电容BC1的一端、电阻DR7的一端相连，三极管DQ1的引脚1与电阻DR2的另一端、三极管DQ2的引脚3相连，三极管DQ2的引脚引脚1与三极管DQ1的引脚3、电阻DR3的一端相连，电阻DR3的另一端与电阻DR4的另一端相连，三极管DQ2的引脚2与光电耦合器DU2的引脚1相连，光电耦合器DU2的引脚2与电解电容BC2的正极、二极管BDZ2的阴极、光电耦合器DU3的引脚3相连，光电耦合器DU2的引脚3与5V电源相连，光电耦合器DU2的引脚4与电阻DR9的一端、电阻DR8的一端相连，电阻DR8的另一端接地，场效应管DQ4的引脚1与电阻DR6的一端、三极管DQ3的引脚2相连，三极管DQ3的引脚1与电阻DR6的另一端、光电耦合器DU3的引脚4、电容BC1的另一端、电阻DR7的另一端相连，光电耦合器BU3的引脚1与5V电源相连，光电耦合器DU3的引脚2与电阻DR5的一端相连。

如图5、6所示，自动分配地址包括所有节点重新分配地址、扩展节点分配地址、地址重复节点分配地址；所有节点重新分配地址，一般是在第一次工程调试时使用；扩展分配地址，只给没有分配地址的节点分配地址，一般在工程上新添加节点时使用；地址重复节点分配地址，当发现存在两个节点地址相同时，重新为这两个节点重新分配地址。这三种分配方式在分配地址协议初始化时，都使用DALI协议第258条指令：10100101 XXXX XXXX“INITIALISE”作区分，区别是当：XXXX XXXX＝0000 0000为所有节点重新分配地址；XXXXXXXX＝1111 1111扩展节点分配地址；XXXX XXXX＝0AAA AAA1地址重复节点分配地址，其中AAAAAA为指定的重复的地址。自动分配地址过程主要涉及到的DALI协议指令如表1所示：

表1

自动分配地址步骤为：

c)读取短地址列表

d)未分配地址节点生成随机数；

g)将最小随机数写入随机数表；

h)网关验证短地址；

鉴于随机地址有24位，从0x000000开始到0xFFFFFF为止的逐一比较效率极低。因此，对随机地址高、中、低依次进行二分比较查找，有助于提高了查找的效率。二分查找实现步骤如下：

1)网关发送主机数据0xFFFFFF与镇流器节点和控制节点产生的随机数比较，因为节点的随机数肯定比0xFFFFFF要小的，如果总线上存在没有分配地址的设备，则肯定回答YES，否则NO。

2)采用二分法比较主机数据和随机数。二分法的基数为X＝4，高、中、低三字节的数据按半字节划分为6个半字节数，从最高的半字节，假设开始时半字节的值Y＝8，如果有节点应答YES，则将现值减去二分法基数的下一个数，修改为Y＝Y-X，如有节点应答NO，则将现值加上二分法基数的下一个数，修改Y＝Y+X，完成修改后，X＝X/2，直到二分法基数X小于1为止。高字节二分法比较的某一次过程如表2所示。

表2

比较的数据	节点应答	2分法修改半字节值
			0x800000	YES	X＝4，Y＝8-X＝4
0x 400000	YES	X＝2，Y＝4-X＝2
			0x 200000	NO	X＝1，Y＝2+X＝3
0x 300000	NO	X＜1，Y＝3
			0x 380000	NO	X＝4，Y＝8+X＝C
0x 3C0000	NO	X＝2，Y＝C+X＝E
			0x 3E0000	YES	X＝1，Y＝E-X＝D
0x 3D0000	NO	X＜1，高字节HH＝3D

最高字节比较完成，接下使用同样的方法比较中字节和低字节即可。这样就可以找到最小的随机数的设备。

3)找到最小的随机数的设备后，使用指令PROGRAM SHORT ADDRESS给这个节点分配一个地址。

4)完成地址分配后，使用指令WITHDRAW使已分配地址的节点退出地址分配。

5)重复以面步骤，比较找到其它的节点。直至到发送0xFFFFFF都没有节点回答YES为止。

如图7-9所示，DALI灯光照明系统的网络是一个混合网络，在这种网络中存在由网关和控制节点组成主控设备和由镇流器节点组成的从控设备这两类非对等的设备，主控设备具有发送、接收和监听三种状态，从控设备平时保持接收和监听状态，只有在响应主控设备发出的指令或者重启后100毫秒内广播节点短地址时转入发送状态。为避免网络设备之间的数据冲突，主控设备和从控设备在通信时采用基于主从式设备的令牌传输防冲突策略。该策略通过令牌机制实现对网络的访问控制，令牌只在主控设备之间传递，所有主控设备形成一个逻辑令牌环网，主控设备只有在持有令牌时才能发送帧，否则只能处于接收和监听状态。持有令牌的主控设备在最多发送Max_frame_cnt个数据帧后或等到了应答时，应将令牌传递给下一个主控设备。Max_frame_cnt为主控设备最多发送数据帧的个数，在本发明中Max_frame_cnt的值为5，即主控设备在最多发送5个数据帧后或等到了应答时，应将令牌传递给下一个主控设备。

基于主从式设备的令牌传输防冲突方法为：

n)在网络中只存在一个令牌，令牌在网络初始化时由地址为0的网关产生，根据短地址的大小在主控设备之间依次传递，网络令牌在传递中丢失，则网络处于空闲状态，所有主控设备都处于监听状态，若网络在T_no_Token毫秒内持续处于空闲状态，则网络令牌丢失，在本发明中T_no_Token值为20，主控设备在确认令牌丢失后，等待Wait_Time之后自动生成令牌，Wait_Time根据如下算法计算生成：

Wait_Time＝delta*PRO+Fuzzy

式中，Wait_Time为主控设备自动生成令牌等待时间，若在等待时间内网络中已有其他主控设备重新生成令牌，则该主控设备取消令牌生成，delta为时间控制因子，Fuzzy为扰动时间，在本发明中取值为0.8，取值由各个主控设备随机生成，取值范围为0.0-20.0，PRO为发送指令的优先级；

o)当持有令牌的主控设备发出主控设备轮询帧后，若在等待应答的时间内收到了不是被轮询主站发出的任何类型帧，或者当持有令牌的主控设备发出需要回复的数据帧之后，若在等待应答的时间内收到了不是应答从控设备发出的应答帧，则认为网络中存在多个令牌，则该主控设备在检测到网络中存在多个令牌后，主动放弃令牌，进入空闲状态，与网络同步；

p)如果令牌到了最高地址的控制节点后，无法将令牌传回网关，则网关对所有

q)控制节点轮询，在逻辑令牌环中删除出现故障的控制节点或插入新增加的控制节点；

r)当持有令牌的主控设备在发送完所有的数据帧，或者发送了Max_frame_cnt个帧以后，或在应答超时内等到了应答，或在应答超时之后，就必须将令牌传递给令牌逻辑环中的下一个主控设备；

如表3所示，2个字节前导同步码其值为0x55、0x55，1个字节主控设备地址，取值范围为0-63，1个字节DALI协议类型标志，包括标准DALI(0x04)，应答帧(0x05)，扩展的DALI协议(0x06)，自定义DALI协议(0x07)。1个字节优先级，其值包括2.92、5.17、12.92、14.17、15.42、17.08、18.75.1个字节数据实体长度，若干个字节数据实体，1个字节数据CRC校验，其值为主控设备地址-数据CRC校验前1字节的CRC8校验值。

表3

如图10、11所示，控制节点通过电子标签与镇流器节点绑定方法为：

r)按下控制节点的功能键选择设备绑定；

s)重启需要绑定的镇流器节点；

t)控制节点监听到镇流器节点发送的地址信息后，点击确认按键；

u)将地址信息写入FLASH的地址表中。

取消绑定的方法为：

aa)按下控制节点的功能键选择删除绑定；

bb)DALI控制器节点读取FLASH中的地址表，显示已绑定的DALI镇流器节点；

cc)选择需要删除的DALI整流器节点，确认后从地址表中删除。

添加组的方法为：

dd)按下DALI控制器节点的功能键选择添加组；

ee)设置组号并在已绑定的DALI镇流器节点中选择需要添加的DALI镇流器节点；

ff)确认添加后DALI控制器节点依次向DALI镇流器节点发送添加组指令；

gg)20毫秒后依次向DALI镇流器节点发送组号查询指令，确认组是否添加成功，如果添加成功则显示组添加成功、如果未添加成功，则20毫秒后重复步骤ff)，hh)直至添加成功；

ii)完成添加后，DALI控制器节点向FALSH的组地址表中写入添加的组号及DALI镇流器的地址。

删除组的方法为：

jj)按下DALI控制器节点的功能键选择删除组；

kk)DALI控制器节点读取FLASH中的组地址表，显示组号及其对应的DALI镇流器，选择需要删除的组或组中的DALI镇流器；

ll)确认删除后，DALI控制器节点依次向DALI镇流器节点发送删除组指令；

mm)20毫秒后依次向DALI镇流器节点发送组号查询指令，确认组是否删除成功，如果删除成功则显示组删除成功并删除FLASH组地址表中的相应内容，如果未删除成功，则20毫秒后重复步骤kk)，直至删除成功。

添加场景方法为：

nn)按下DALI控制器节点的功能键选择添加场景；

oo)设置场景号并在已绑定的DALI镇流器节点中选择需要添加的DALI镇流器节点，设置光线强度；

pp)确认添加后DALI控制器节点依次向DALI镇流器节点发送添加场景指令；

qq)20毫秒后依次向DALI镇流器节点发送场景号查询指令，确认组是否添加成功，如果添加成功则显示场景添加成功、如果未添加成功，则20毫秒后重复步骤oo)，直至添加成功；

rr)完成添加后，DALI控制器节点向FALSH的场景地址表中写入添加的组号及DALI镇流器的地址。

删除场景方法为：

ss)按下DALI控制器节点的功能键选择删除场景；

tt)DALI控制器节点读取FLASH中的场景地址表，显示场景号及其对应的DALI镇流器，选择需要删除的场景或场景中的DALI镇流器；

uu)确认删除后，DALI控制器节点依次向DALI镇流器节点发送删除组指令；

vv)20毫秒后依次向DALI镇流器节点发送场景号查询指令，确认场景是否删除成功，如果删除成功则显示组删除成功、并删除FALSH场景地址表中的相应内容，如果未删除成功，则20毫秒后重复步骤tt)，直至删除成功。

需要切换组时，按下控制节点功能键，选择切换组，选择需要切换的组号，确认后完成组的切换。需要切换场景时，按下控制节点功能键，选择切换场景，选择需要切换的场景号，确认后完成场景的切换。

电子标签设计可直观有效的绑定控制节点与小开间内所有的镇流器节点，即将空间内所有的照明执行节点编为相同组，并与照明控制节点形成对应的控制关系。其设计思想，借鉴了EHS和KNX/EIB(IEC766)标签式控制关系绑定方法，避开了面板和上位机软件操作，令用“户即看机会”，“所见即所得，无需任何技术门槛”，实现组地址配置。

如图12所示，以在一个150平米的商品房内安装本专利所述的DALI灯光照明系统为例，根据客户的需求，如表4所示，在客厅安装控制节点1个、镇流器节点12个，设置场景4个；在餐厅安装控制节点1个、镇流器节点19个、设置场景4个；在卧室安装控制节点1个、镇流器节点10个、设置场景3个；在玄关处安装网关1个。在完成网关、控制节点、镇流器节点安装后，借助网关通过自动分配地址功能为DALI灯光照明系统的各个节点分配地址，完成地址分配后，根据场景设置借助电子标签将客厅、餐厅、卧室的控制节点分别与各个房间的镇流器节点绑定，从而完成各个控制节点对小开间(房间)内镇流器节点的控制，而网关则能够对所有的镇流器节点及控制节点进行控制。

表4

Claims

1.一种分布式DALI灯光照明控制系统，其特征在于：包括一个DALI网关、多个镇流器节点、多个控制节点；其中，镇流器节点和控制节点数量之和小于等于63；DALI网关与各个镇流器节点和各个控制节点相连；镇流器节点包括电磁干扰滤波器模块、整流模块、功率因数控制模块、半桥逆变模块、DALI接口模块、MCU模块、复位按键；MCU模块分别与镇流器节点的DALI接口模块、半桥逆变模块、功率因数控制模块、复位按键相连，功率因数控制模块分别与整流模块、半桥逆变模块、电磁干扰滤波器模块相连，MCU模块采用DALI调光专用芯片uPD78F0756；控制节点包括电源模块、DALI接口模块、MCU模块、显示模块、按键模块；电源模块分别与控制节点的DALI接口模块、控制节点的MCU模块、显示模块相连，控制节点的MCU模块分别与控制节点的DALI接口模块、按键模块、显示模块相连，控制节点的MCU模块采用ARM7芯片LPC2124、显示模块采用1602，按键模块包括功能键、上移键、下移键、确认键。

2.如权利要求1所述的一种分布式DALI灯光照明控制系统，特征在于所述的控制节点的DALI接口模块和镇流器节点的DALI接口模块的内部连接关系为：DALI总线的引脚1与电阻PR2的一端、可变电阻VR2的一端、整流桥MB6S的引脚1相连，DALI总线的引脚2与电阻PR1的一端、可变电阻VR2的另一端、整流桥MB6S的引脚2相连，电阻PR1的另一端与12V电源相连，电阻PR2的另一端接地，整流桥MB6S的引脚3与电阻DR2的一端、三极管DQ1的引脚2、场效应管DQ4的引脚4相连，整流桥MB6S的引脚4与二极管BDZ2的阳极、电解电容BC2的负极、电阻DR4的一端、场效应管DQ4的引脚2、场效应管DQ4的引脚3、三极管DQ3的引脚3、电容BC1的一端、电阻DR7的一端相连，三极管DQ1的引脚1与电阻DR2的另一端、三极管DQ2的引脚3相连，三极管DQ2的引脚引脚1与三极管DQ1的引脚3、电阻DR3的一端相连，电阻DR3的另一端与电阻DR4的另一端相连，三极管DQ2的引脚2与光电耦合器DU2的引脚1相连，光电耦合器DU2的引脚2与电解电容BC2的正极、二极管BDZ2的阴极、光电耦合器DU3的引脚3相连，光电耦合器DU2的引脚3与5V电源相连，光电耦合器DU2的引脚4与电阻DR9的一端、电阻DR8的一端相连，电阻DR8的另一端接地，场效应管DQ4的引脚1与电阻DR6的一端、三极管DQ3的引脚2相连，三极管DQ3的引脚1与电阻DR6的另一端、光电耦合器DU3的引脚4、电容BC1的另一端、电阻DR7的另一端相连，光电耦合器BU3的引脚1与5V电源相连，光电耦合器DU3的引脚2与电阻DR5的一端相连。

3.一种使用如权利要求1所述的系统的分布式DALI灯光照明控制方法，其特征在于：DALI网关与控制节点为主控设备、镇流器节点为从控设备，DALI网关控制任意控制节点或镇流器节点，控制节点通过电子标签与镇流器节点绑定后代替DALI网关对与之绑定的镇流器节点进行场景或组的增删及切换，控制节点和与之绑定的镇流器节点构成分布式灯光照明系统；DALI网关、控制节点、镇流器节点之间通信采用于主从式设备的令牌传输防冲突方法；DALI网关为新加入网络的控制节点或镇流器节点自动分配地址，自动分配地址包括所有节点重新分配地址、新加入节点分配地址、地址重复节点分配地址；

所述的自动分配地址步骤为：

a)初始化，如果是所有节点重新分配地址则擦除所有控制节点和镇流器节点短地址，进入步骤b）；若果是新加入节点分配地址，则进入步骤c）；如果是地址重复节点分配地址，则擦除地址重复的控制节点或镇流器节点的短地址，进入步骤c）；

b)搜索随机数表，反查节点短地址，并将该短地址从短地址列表中删除；

c)读取短地址列表；

d)未分配地址节点生成随机数；

e)网关生成的高、中、低字节是否为未分配地址节点生成随机数的最小值，若是则进入步骤f），若否则重复步骤e）；

g)将最小随机数写入随机数表；

h)网关验证短地址；

i)获取短地址的节点退出地址分配，网关进入步骤e）为未分配短地址节点分配地址；

所述的基于主从式设备的令牌传输防冲突方法为：

在网络中只存在一个令牌，令牌在网络初始化时由地址为0的网关产生，根据短地址的大小在主控设备之间依次传递，网络令牌在传递中丢失，则网络处于空闲状态，所有主控设备都处于监听状态，若网络在T_no_Token毫秒内持续处于空闲状态，则网络令牌丢失，主控设备在确认令牌丢失后，等待Wait_Time之后自动生成令牌，Wait_Time 根据如下算法计算生成：

Wait_Time=delta*PRO +Fuzzy

式中，Wait_Time为主控设备自动生成令牌等待时间，若在等待时间内网络中已有其他主控设备重新生成令牌，则该主控设备取消令牌生成，delta为时间控制因子， Fuzzy为扰动时间，取值由各个主控设备随机生成，取值范围为0.0-20.0，PRO为发送指令的优先级；

当持有令牌的主控设备发出主控设备轮询帧后，若在等待应答的时间内收到了不是被轮询主站发出的任何类型帧，或者当持有令牌的主控设备发出需要回复的数据帧之后，若在等待应答的时间内收到了不是应答从控设备发出的应答帧，则认为网络中存在多个令牌，则该主控设备在检测到网络中存在多个令牌后，主动放弃令牌，进入空闲状态，与网络同步；

如果令牌到了最高地址的控制节点后，无法将令牌传回网关，则网关对所有控制节点轮询，在逻辑令牌环中删除出现故障的控制节点或插入新增加的控制节点；

当持有令牌的主控设备在发送完所有的数据帧，或者发送了Max_frame_cnt个帧以后，或在应答超时内等到了应答，或在应答超时之后，就必须将令牌传递给令牌逻辑环中的下一个主控设备；

所述的控制节点通过电子标签与镇流器节点绑定方法为：

按下控制节点的功能键选择设备绑定；

重启需要绑定的镇流器节点；

控制节点监听到镇流器节点发送的地址信息后，点击确认按键；

将地址信息写入FLASH的地址表中。