CN104486885B - 一种基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统 - Google Patents
一种基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统 Download PDFInfo
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Abstract
通过本发明的基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统，实现了对多组LED照明单元的远程集中控制，解决了照明单元调控的孤岛效应，通过分布式光效调整单元的设计，实现了多组LED照明单元之间以及与其他舞台子系统的干扰控制，同时采用无线形式布线，简单快捷，扩展性高，以及通过编解码纠错，保证了控制指令的准确。
Description
技术领域
本发明涉及舞台控制领域，尤其涉及一种基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统。
背景技术
目前的舞台照明系统一般会包括多组照明单元，为了实现预定的灯光效果，需要对各个照明单元进行调控，但是目前的调控方式大多是基于人工手动调整，效率低，但是由于舞台照明系统是一项系统工程，各组照明单元之间会相互影响，而工程人员在对各组照明单元进行调整的时候，很难预测判断调整后的照明单元会对其他各组照明单元产生什么影响，因此只能凭经验进行预估，而且工作人员无法预知所调整的某组照明单元会不会对其他舞台系统造成干扰，例如对音响系统。
另外，现有的舞台系统大多采用有线方式布线，这导致许多场合下布线困难，难以扩展，无法完成高质量的演出。
其次，由于舞台演出现场干扰严重，如何各个照明单元保证从主控单元接收的指令准确也是需要考虑的问题。
“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。由此可见，物联网技术可以满足对多组分布式终端设备的集中管理，这也给舞台照明系统的综合调控带来了解决方案。
因此，如何将物联网控制技术应用于舞台照明系统是本发明的工作之一。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
根据本发明的实施方式，提出了一种基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统，所述系统包括舞台照明中央控制单元、编码调制单元、ZIGBEE收发单元、纠错单元以及多组LED照明单元，每组LED照明单元包括依次连接的分布式ZIGBEE控制接口、解码解调单元、反馈单元、分布式光效调整单元、以及LED灯组，所述舞台照明中央控制单元依次通过编码调制单元、ZIGBEE收发单元连接多组LED照明单元，所述纠错单元分别连接ZIGBEE收发单元和舞台照明中央控制单元；
所述舞台照明中央控制单元生成LED照明单元的真实光效信号处理数据；
所述编码调制单元用于将所述真实光效信号处理数据进行编码和调制，并将编码调制后的数据通过ZIGBEE收发单元发送至多组照明单元的分布式ZIGBEE控制接口；
所述解码解调单元用于对所述分布式ZIGBEE控制接口接收的控制信号进行解码和解调，然后把解码解调后的信号分别发送至分布式光效调整单元和反馈单元；
所述分布式光效调整单元根据接收的经过仿真修正后的真实光效信号处理数据驱动LED灯组；
所述反馈单元用于将解码解调后的信号通过分布式ZIGBEE控制接口返回ZIGBEE收发单元；
所述纠错单元用于从ZIGBEE收发单元返回的信号进行准确性检测，当检测到与之前发出的控制信号有差异时，发送误差信号至舞台照明中央控制单元。
根据本发明的实施方式，所述舞台照明中央控制单元生成LED照明单元的真实光效信号处理数据具体包括：所述舞台照明中央控制单元建立舞台照明系统仿真映射图，所述舞台照明系统仿真映射图包括多组LED照明单元仿真映射图，每组LED照明单元仿真映射图与舞台照明系统中的一组LED照明单元对应，每组LED照明单元仿真映射图包括一组仿真输入处理参数，所述仿真输入处理参数包括多组仿真光效信号处理数据，LED照明单元仿真映射图的各个仿真光效信号处理数据分别与LED照明单元的各个真实光效信号处理数据一一对应；所述舞台照明中央控制单元根据舞台演出照明方案对各个仿真光效信号处理数据进行修正，并将修正后的数据重新转换为LED照明单元的真实光效信号处理数据，并通过ZIGBEE收发单元发送至LED照明单元的分布式ZIGBEE控制接口。
根据本发明的实施方式，所述分布式光效调整单元具体包括光效数据解析单元、微处理器、脉宽调制脉冲单元、IPM驱动企稳单元、IPM交流斩波单元和主动滤波单元；
所述光效数据解析单元接收来自舞台照明中央控制单元的信号后，将信号传输给微处理器，所述脉宽调制脉冲单元电连接在微处理器的输出端，所述微处理器的输出端电连接在IPM驱动企稳单元的输入端，所述IPM驱动企稳单元的输出端电连接IPM交流斩波单元的输入端，所述IPM交流斩波单元电连接主动滤波单元的输入端，所述主动滤波单元的输出端电连接LED照明单元。
根据本发明的优选实施方式，所述IPM驱动企稳单元包括混合IC驱动硅晶片、整流二极管D2、稳压整流二极管D3、稳压整流二极管D4和稳压整流二极管D5，所述混合IC驱动硅晶片的电流超限保护端和IPM的集电极串联，所述混合IC驱动硅晶片的驱动输出端和IPM的门电极间串联电阻R3和整流二极管D2，所述整流二极管D2的正极和电阻R3串联，电阻R4的一端电连接在整流二极管D2的负极，电阻R4的另一端电连接在混合IC驱动硅晶片的驱动输出端，所述混合IC驱动硅晶片的电源端和IPM的发射极间串联电阻R1，所述IPM的门电极和发射极间串联稳压整流二极管D3和稳压整流二极管D4，所述稳压整流二极管D3的负极电连接在IPM的门电极上，稳压整流二极管D3的正极和稳压整流二极管D4的正极电连接，所述稳压整流二极管D4的负极电连接在IPM的发射极上，电阻R6和电容C2并联，且电容R6电连接在IPM的门电极和发射极之间。
根据本发明的优选实施方式，所述IPM交流斩波单元包括绝缘门双节型功率管V1、绝缘门双节型功率管V2和绝缘门双节型功率管V3，所述绝缘门双节型功率管V1、绝缘门双节型功率管V2和绝缘门双节型功率管V3的集电极和发射极间均连接整流二极管D3、整流二极管D6和整流二极管D7，所述整流二极管D3、整流二极管D6和整流二极管D7的正极分别电连接在绝缘门双节型功率管V1、绝缘门双节型功率管V2和绝缘门双节型功率管V3的发射极上，所述绝缘门双节型功率管V1的集电极与整流二极管D2的负极串联，所述整流二极管D2的正极串联在绝缘门双节型功率管V2的集电极上，所述绝缘门双节型功率管V2的发射极和绝缘门双节型功率管V3的发射极串联，所述绝缘门双节型功率管V1的发射极和整流二极管D5的正极串联，所述整流二极管D5的负极串联在绝缘门双节型功率管V2的集电极上。
通过本发明的基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统，实现了对多组LED照明单元的远程集中控制，解决了照明单元调控的孤岛效应，通过分布式光效调整单元的设计，实现了多组LED照明单元之间以及与其他舞台子系统的干扰控制，同时采用无线形式布线，简单快捷，扩展性高，以及通过编解码纠错，保证了控制指令的准确。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
附图1示出了根据本发明实施方式的基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统结构示意图；
附图2示出了根据本发明实施方式的IPM驱动企稳单元结构示意图；
附图3示出了根据本发明实施方式的IPM交流斩波单元结构示意图；
附图4示出了根据本发明实施方式的基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统执行照明调控的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施方式，提出了一种基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统，如附图1所示，所述系统包括舞台照明中央控制单元、编码调制单元、ZIGBEE收发单元、纠错单元以及多组LED照明单元，每组LED照明单元包括依次连接的分布式ZIGBEE控制接口、解码解调单元、反馈单元、分布式光效调整单元、以及LED灯组，所述舞台照明中央控制单元依次通过编码调制单元、ZIGBEE收发单元连接多组LED照明单元，所述纠错单元分别连接ZIGBEE收发单元和舞台照明中央控制单元；
所述舞台照明中央控制单元生成LED照明单元的真实光效信号处理数据；
所述编码调制单元用于将所述真实光效信号处理数据进行编码和调制，并将编码调制后的数据通过ZIGBEE收发单元发送至多组照明单元的分布式ZIGBEE控制接口；
所述解码解调单元用于对所述分布式ZIGBEE控制接口接收的控制信号进行解码和解调，然后把解码解调后的信号分别发送至分布式光效调整单元和反馈单元；
所述分布式光效调整单元根据接收的经过仿真修正后的真实光效信号处理数据驱动LED灯组；
所述反馈单元用于将解码解调后的信号通过分布式ZIGBEE控制接口返回ZIGBEE收发单元；
所述纠错单元用于从ZIGBEE收发单元返回的信号进行准确性检测，当检测到与之前发出的控制信号有差异时，发送误差信号至舞台照明中央控制单元。
根据本发明的实施方式，所述舞台照明中央控制单元生成LED照明单元的真实光效信号处理数据具体包括：所述舞台照明中央控制单元建立舞台照明系统仿真映射图，所述舞台照明系统仿真映射图包括多组LED照明单元仿真映射图，每组LED照明单元仿真映射图与舞台照明系统中的一组LED照明单元对应，每组LED照明单元仿真映射图包括一组仿真输入处理参数，所述仿真输入处理参数包括多组仿真光效信号处理数据，LED照明单元仿真映射图的各个仿真光效信号处理数据分别与LED照明单元的各个真实光效信号处理数据一一对应；所述舞台照明中央控制单元根据舞台演出照明方案对各个仿真光效信号处理数据进行修正，并将修正后的数据重新转换为LED照明单元的真实光效信号处理数据，并通过ZIGBEE收发单元发送至LED照明单元的分布式ZIGBEE控制接口。
根据本发明的实施方式，所述分布式光效调整单元具体包括光效数据解析单元、微处理器、脉宽调制脉冲单元、IPM(智能功率模块)驱动企稳单元、IPM交流斩波单元和主动滤波单元；
所述光效数据解析单元接收来自舞台照明中央控制单元的信号后，将信号传输给微处理器，所述脉宽调制脉冲单元电连接在微处理器的输出端，所述微处理器的输出端电连接在IPM驱动企稳单元的输入端，所述IPM驱动企稳单元的输出端电连接IPM交流斩波单元的输入端，所述IPM交流斩波单元电连接主动滤波单元的输入端，所述主动滤波单元的输出端电连接LED照明单元。
根据本发明的优选实施方式，如附图2所示，所述IPM驱动企稳单元包括混合IC驱动硅晶片、整流二极管D2、稳压整流二极管D3、稳压整流二极管D4和稳压整流二极管D5，所述混合IC驱动硅晶片的电流超限保护端和IPM的集电极串联，所述混合IC驱动硅晶片的驱动输出端和IPM的门电极间串联电阻R3和整流二极管D2，所述整流二极管D2的正极和电阻R3串联，电阻R4的一端电连接在整流二极管D2的负极，电阻R4的另一端电连接在混合IC驱动硅晶片的驱动输出端，所述混合IC驱动硅晶片的电源端和IPM的发射极间串联电阻R1，所述IPM的门电极和发射极间串联稳压整流二极管D3和稳压整流二极管D4，所述稳压整流二极管D3的负极电连接在IPM的门电极上，稳压整流二极管D3的正极和稳压整流二极管D4的正极电连接，所述稳压整流二极管D4的负极电连接在IPM的发射极上，电阻R6和电容C2并联，且电容R6电连接在IPM的门电极和发射极之间。
根据本发明的优选实施方式，如附图3所示，所述IPM交流斩波单元包括绝缘门双节型功率管V1、绝缘门双节型功率管V2和绝缘门双节型功率管V3，所述绝缘门双节型功率管V1、绝缘门双节型功率管V2和绝缘门双节型功率管V3的集电极和发射极间均连接整流二极管D3、整流二极管D6和整流二极管D7，所述整流二极管D3、整流二极管D6和整流二极管D7的正极分别电连接在绝缘门双节型功率管V1、绝缘门双节型功率管V2和绝缘门双节型功率管V3的发射极上，所述绝缘门双节型功率管V1的集电极与整流二极管D2的负极串联，所述整流二极管D2的正极串联在绝缘门双节型功率管V2的集电极上，所述绝缘门双节型功率管V2的发射极和绝缘门双节型功率管V3的发射极串联，所述绝缘门双节型功率管V1的发射极和整流二极管D5的正极串联，所述整流二极管D5的负极串联在绝缘门双节型功率管V2的集电极上。
根据本发明的实施方式，所述基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统进行照明调控还包括以下步骤，如附图4所示：
从舞台照明中央控制单元发送来的光效信号处理数据信号送入微处理器中，微处理器根据光效信号处理数据信号和预先设定的分布式节点标识，若光效信号处理数据信号中的分布式节点标识与设定的分布式节点标识相同，则取出光效信号处理数据信号中的亮度信号数据，得出需要调整的LED灯组亮度数据，送入到脉宽调制脉冲单元；脉宽调制脉冲单元根据微处理器发送的亮度信号来调整输出脉宽调制信号的通电周期比，并将调整后的脉宽调制信号输出至IPM驱动企稳单元；
所述IPM驱动企稳单元根据上述脉宽调制信号，产生与脉宽调制信号频率、相位及通电周期比相同且幅度不同的带负偏置电压的驱动信号，该带负偏置电压的驱动信号控制IPM交流斩波单元中IPM的打开与关断从而产生输出电压；
所述IPM交流斩波单元的输出电压经主动滤波单元滤波后，得出与脉宽调制信号的通电周期比成正比的输出电压，该与脉宽调制信号的通电周期比成正比的输出电压输出到灯具中，即实现对LED灯组的调控。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于物联网技术的精确舞台照明无线调控系统，所述系统包括舞台照明中央控制单元、编码调制单元、ZIGBEE收发单元、纠错单元以及多组LED照明单元，每组LED照明单元包括依次连接的分布式ZIGBEE控制接口、解码解调单元、反馈单元、分布式光效调整单元、以及LED灯组，所述舞台照明中央控制单元依次通过编码调制单元、ZIGBEE收发单元连接多组LED照明单元，所述纠错单元分别连接ZIGBEE收发单元和舞台照明中央控制单元；
所述舞台照明中央控制单元生成LED照明单元的真实光效信号处理数据；
所述编码调制单元用于将所述真实光效信号处理数据进行编码和调制，并将编码调制后的数据通过ZIGBEE收发单元发送至多组照明单元的分布式ZIGBEE控制接口；
所述解码解调单元用于对所述分布式ZIGBEE控制接口接收的控制信号进行解码和解调，然后把解码解调后的信号分别发送至分布式光效调整单元和反馈单元；
所述分布式光效调整单元根据接收的经过仿真修正后的真实光效信号处理数据驱动LED灯组；
所述反馈单元用于将解码解调后的信号通过分布式ZIGBEE控制接口返回ZIGBEE收发单元；
所述纠错单元用于从ZIGBEE收发单元返回的信号进行准确性检测，当检测到与之前发出的控制信号有差异时，发送误差信号至舞台照明中央控制单元；
所述舞台照明中央控制单元生成LED照明单元的真实光效信号处理数据具体包括：所述舞台照明中央控制单元建立舞台照明系统仿真映射图，所述舞台照明系统仿真映射图包括多组LED照明单元仿真映射图，每组LED照明单元仿真映射图与舞台照明系统中的一组LED照明单元对应，每组LED照明单元仿真映射图包括一组仿真输入处理参数，所述仿真输入处理参数包括多组仿真光效信号处理数据，LED照明单元仿真映射图的各个仿真光效信号处理数据分别与LED照明单元的各个真实光效信号处理数据一一对应；所述舞台照明中央控制单元根据舞台演出照明方案对各个仿真光效信号处理数据进行修正，并将修正后的数据重新转换为LED照明单元的真实光效信号处理数据，并通过ZIGBEE收发单元发送至LED照明单元的分布式ZIGBEE控制接口。
2.一种如权利要求1所述的系统，所述分布式光效调整单元具体包括光效数据解析单元、微处理器、脉宽调制脉冲单元、IPM驱动企稳单元、IPM交流斩波单元和主动滤波单元；
所述光效数据解析单元接收来自舞台照明中央控制单元的信号后，将信号传输给微处理器，所述脉宽调制脉冲单元电连接在微处理器的输出端，所述微处理器的输出端电连接在IPM驱动企稳单元的输入端，所述IPM驱动企稳单元的输出端电连接IPM交流斩波单元的输入端，所述IPM交流斩波单元电连接主动滤波单元的输入端，所述主动滤波单元的输出端电连接LED照明单元。
3.一种如权利要求2所述的系统，所述IPM驱动企稳单元包括混合IC驱动硅晶片、整流二极管D2、稳压整流二极管D3、稳压整流二极管D4和稳压整流二极管D5，所述混合IC驱动硅晶片的电流超限保护端和IPM的集电极串联，所述混合IC驱动硅晶片的驱动输出端和IPM的门电极间串联电阻R3和整流二极管D2，所述整流二极管D2的正极和电阻R3串联，电阻R4的一端电连接在整流二极管D2的负极，电阻R4的另一端电连接在混合IC驱动硅晶片的驱动输出端，所述混合IC驱动硅晶片的电源端和IPM的发射极间串联电阻R1，所述IPM的门电极和发射极间串联稳压整流二极管D3和稳压整流二极管D4，所述稳压整流二极管D3的负极电连接在IPM的门电极上，稳压整流二极管D3的正极和稳压整流二极管D4的正极电连接，所述稳压整流二极管D4的负极电连接在IPM的发射极上，电阻R6和电容C2并联，且电容R6电连接在IPM的门电极和发射极之间。
4.一种如权利要求3所述的系统，所述IPM交流斩波单元包括绝缘门双节型功率管V1、绝缘门双节型功率管V2和绝缘门双节型功率管V3，所述绝缘门双节型功率管V1、绝缘门双节型功率管V2和绝缘门双节型功率管V3的集电极和发射极间均连接整流二极管D3、整流二极管D6和整流二极管D7，所述整流二极管D3、整流二极管D6和整流二极管D7的正极分别电连接在绝缘门双节型功率管V1、绝缘门双节型功率管V2和绝缘门双节型功率管V3的发射极上，所述绝缘门双节型功率管V1的集电极与整流二极管D2的负极串联，所述整流二极管D2的正极串联在绝缘门双节型功率管V2的集电极上，所述绝缘门双节型功率管V2的发射极和绝缘门双节型功率管V3的发射极串联，所述绝缘门双节型功率管V1的发射极和整流二极管D5的正极串联，所述整流二极管D5的负极串联在绝缘门双节型功率管V2的集电极上。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 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 |