CN103973779A - 一种基于无线网络的大型灯光终端控制系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线网络的大型灯光终端控制系统及其监测方法，包括多个具有检测灯具参数的传感器节点组成的无线传感器网络、汇聚节点、监控中心和控制后台。所述无线传感器网络将传感器节点采集的灯光数据传至汇聚节点，所述汇聚节点将接收的灯光数据上传至监控中心，所述监控中心将灯光数据传输至控制后台，该系统将无线网络应用于大型灯光终端控制中，在任务书命令下达时，有效对场景内灯具运行现状观测，从而实现告警功能，设计合理、成本低、操作简便，能达到对整个场景内灯具进行完整、有效的监测的目的。

Description

一种基于无线网络的大型灯光终端控制系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及一种基于无线网络的大型灯光终端控制系统及其监测方法。

背景技术

在网络技术逐步成熟的背景下，大型灯光终端控制系统技术也由传统的模拟调光技术转化为数字调光技术。数字调光技术具有抗干扰能力强、信号便于存储等优点。传统的大型灯光终端控制系统存在设备管理不完善、不易维护等问题，并且已有系统多是处理单个命令的直接控制，对于负责批命令控制的研究还有待深入。无线传感网（Wireless Sensor Network）是物联网技术的重要基础，解决了互联的问题，由具有感知、处理和无线通信能力的大量传感器节点形成一个多跳的自组织网络系统，完成既定的任务。

目前大型灯光终端控制系统大多利用以太网络进行数据的有线传输，存在着成本高、综合布线复杂、通信电缆选择等实际工程问题，限制了灯光终端控制系统的发展前景。在控制灯光终端系统时，技术人员需要对灯光命令、灯具开关及亮度调节等方面进行及时且准确的把握，需要一套完善、精确的无线传感网络对温度参数、亮度参数及颜色参数等灯光参数的变化进行有效监测，并根据灯光控制命令等其他要求，实现大型灯光的最好效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提出了一种基于无线网络技术的低成本、低功耗、高可靠性的大型灯光终端控制系统及其监测方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种基于无线网路的大型灯光终端控制系统，包含控制后台、监控中心、汇聚节点，和多个具有检测灯具参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述无线传感器网络将传感器节点采集的灯光数据传至汇聚节点，所述汇聚节点将接收的灯光数据上传至监控中心，所述监控中心将灯光数据传输至控制后台。

优选的，所述传感器节点包括处理器模块、传感器模块、通信模块和电源模块；所述传感器模块的输出端和处理器模块的输入端连接，所述处理器模块的输出端和通信模块的输入端连接，所述电源模块分别和传感器模块、处理器模块、通信模块连接，用于提供所需电源。

优选的，所述传感器模块包含传感器和与之连接的模数转换电路。

优选的，所述处理器模块包含微处理器和与之连接的存储器。

优选的，所述传感器包含光强传感器、彩色寻线传感器、温度传感器、电压传感器。

一种基于无线网络的大型灯光终端控制系统进行监测的方法，包含如下步骤：

步骤一、监控中心通过多个无线传感器节点分别实时对场馆内的各项灯具参数进行实时监测，同时多个无线传感器节点将各自所监测数据定时采集，并将数据传输至汇聚节点；

步骤二、汇聚节点将传感器节点传输的数据进行接收、整合并无线传输至监控中心；

步骤三、监控中心将数据汇总、分析、处理并发送至控制后台，供管理部门参考，管理部门根据数据采取相应措施投入工作；

步骤四、如果有个别传感器节点因位置超出无线传感器网络的通信覆盖范围，为节省能量，启动睡眠机制，等待汇聚节点的传输信号将其唤醒。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、设计合理、成本低、操作简单、布网灵活且方便。

2、传感器节点通过无线通信方式形成多跳、自组织的无线传感器网络，该自组网能力强，可实时同步对场景内各灯具的监测参数。

3、传感器节点的能耗低、可扩展性强、布网位置信息直观。

附图说明

图1是本发明大型灯光终端控制系统的结构示意图；

图2是本发明传感器节点的结构原理图；

图3是本发明大型灯光终端控制系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明所述的一种基于无线传感器网络的大型灯光终端控制系统，包括由多个具有检测灯具参数的传感器节点组成的无线传感器网络、汇聚节点、监控中心和控制后台。所述无线传感器网络将采集的灯光数据传至汇聚节点，所述汇聚节点将接收的灯光数据上传至监控中心，所述监控中心将灯光数据传输至控制后台。

灯光控制终端可以通过wifi协议或3g协议可以实现与其他终端、监控中心及后台控制系统的通信。该系统以无线方式传输信号，输入/输出信号均是DMX512标准信号。灯光控制终端采集灯具参数数据，无线传感器网络将数据传至汇聚节点，汇聚节点将数据上传至监控中心，监控中心最终将数据传输至控制后台。所述多个传感器节点及汇聚节点设置于场馆内。

如图2所示，所述传感器节点包括处理器模块、传感器模块、无线收发模块和能量供应模块。处理模块包括微控制器和与之连接的信号放大电路等。传感器模块包括光强传感器、彩色寻线传感器、温度传感器、电压传感器等。无线收发模块用于节点之间相互通信，由供电电路提供所需能量。

该控制系统采用网络传输协议TCP/IP协议和灯光控制协议如DMX512协议、Art-net协议或ACN协议。用户根据下达的任务书命令，将其解析并打包成TCP/IP数据包的格式发送给相应协议解码器，解码器再将接收到的数据包解码为该协议的数据包并发送给协议终端控制器，再将其转换为信号以控制灯具。

系统可设置基本工作模式参数，如调光曲线、预热模式、同步方式、工作状态选择等。当灯光设备在工作中突然运行不正常或者工作参数超过指定值时，能立即发出警报信号。

所述的大型灯光终端控制系统，其特征在于：各传感器的输出的模拟信号较弱，因此需要通过信号放大电路进行放大信号，放大电路采用运算放大器的同相闭环连接方式。

无线传感器网络结构自组形成，通过路由协议、时钟同步等无线传感网基础支撑技术建立起大型灯光控制无线传感网的体系架构，根据传感器采集的数据，判断出场景内区域目前的灯具状况，再根据控制终端下达的批命令调节灯光设备，达到适合的需求。

所述无线传感网所使用的协议为多跳网络协议，能够将一个节点发出的信息包可靠地传输到网络中的每个节点，在保证可靠通信的前提下，尽量避免不必要的转发通信量。

该系统采用组合命令控制方式，将几种命令控制方式结合使场景灯光效果最佳化，其中命令控制方式有以下几种：（1）、批命令控制，任务书下达后定制任务脚本，将众多命令集成到一起，按照一定的顺序一条一条地执行，使用批命令控制所有涉及场景，对灯具进行批量输入/输出信号控制。（2）、单个任务单点控制，根据任务书对每个场景的要求分别控制，待一个场景完成之后再对下一个场景进行控制。（3）、特定点命令控制，对于某个特定要求的场景进行特殊控制，在该场景到达时特殊处理。将无线网络应用于大型灯光终端控制系统，具有较好的发展前景。

同时，如图3所示，本发明还提供了一种设计合理、监测步骤简单且监测效果好的利用基于无线传感器网络的大型灯光终端系统进行监测的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、通过多个无线传感器节点分别实时对场馆内的各项灯具参数进行实时监测，且所述多个无线传感器节点自组织为无线多跳的无线传感器网络，同时多个无线传感器节点将各自所监测数据定时采集，并将数据传输至汇聚节点；

步骤二、汇聚节点将传感器节点传输的数据进行接收、整合并无线传输至监控中心；

步骤三、监控中心将数据汇总、分析、处理并发送至控制后台，供管理部门参考，管理部门根据数据采取相应措施投入工作；

步骤四、如果个别传感器因位置超出无线传感器网络的通信覆盖范围，为节省能量，启动睡眠机制，等待汇聚节点的传输信号将其唤醒。

信息采集系统的工作流程包括四个主要过程：监控中心发出数据采集命令 、汇聚节点设置采样周期向无线传感器节点根据采样周期同步下发数据采集命令、无线传感器节点根据采样周期进行数据采集并上传至监控中心 、监控中心对接受的数据进行分析处理。

Claims (6)

1.一种基于无线网络的大型灯光终端控制系统，包含控制后台、监控中心、汇聚节点，其特征在于：还包含多个具有检测灯具参数的传感器节点组成的无线传感器网络；所述无线传感器网络将传感器节点采集的灯光数据传至汇聚节点，所述汇聚节点将接收的灯光数据上传至监控中心，所述监控中心与控制后台信息交互。

2.根据权利要求1所述基于无线网络的大型灯光终端控制系统，其特征在于：所述传感器节点包含处理器模块、传感器模块、通信模块和电源模块；所述传感器模块的输出端和处理器模块的输入端连接，所述处理器模块的输出端和通信模块的输入端连接，所述电源模块分别和传感器模块、处理器模块、通信模块连接，用于提供所需电源。

3.根据权利要求1所述基于无线网络的大型灯光终端控制系统，其特征在于：所述传感器模块包含传感器和与之连接的模数转换电路。

4.根据权利要求1所述基于无线网络的大型灯光终端控制系统，其特征在于：所述处理器模块包含微处理器和与之连接的存储器。

5.根据权利要求3所述基于无线网络的大型灯光终端控制系统，其特征在于：所述传感器包含光强传感器、彩色寻线传感器、温度传感器、电压传感器。

6.一种利用权利要求1所述的基于无线网络的大型灯光终端控制系统进行监测的方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤一、监控中心通过多个无线传感器节点分别实时对场馆内的各项灯具参数进行实时监测，同时多个无线传感器节点将各自所监测数据定时采集，并将数据传输至汇聚节点；

步骤二、汇聚节点将传感器节点传输的数据进行接收、整合并无线传输至监控中心；

步骤三、监控中心将数据汇总、分析、处理并发送至控制后台，供管理部门参考，管理部门根据数据采取相应措施投入工作；

步骤四、如果有个别传感器节点因位置超出无线传感器网络的通信覆盖范围，为节省能量，启动睡眠机制，等待汇聚节点的传输信号将其唤醒。