CN106163017A - Led景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统 - Google Patents

Led景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，包括集控端、服务器端以及节点端；其中集控端：被配置为通过有线和/或无线网络与服务器端以及节点端通信连接，以控制节点端对节点LED灯具进行组合或整体联动；服务器端：被配置为接收集控端发送的数据信息并将所述数据信息发送至节点端，以及实时监控节点端的工作状态并将节点端的工作状态反馈至集控端；以及节点端：被配置为根据接收的所述数据信息控制各节点LED灯具的数据上传、下载以及灯光的播放。本发明能够满足多节点建筑立面集群灯光的联动控制，远程遥控，灵活度高。

Description

LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统
技术领域
本发明涉及城市景观灯光控制技术领域，具体为一种LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统。
背景技术
景观灯是装扮景色不可或缺的部分，特别是夜晚，各式景观灯把整个城市装扮分外美丽。景观灯的种类很多，其中全彩LED技术应用前景最为广阔；全彩LED显示屏是由红、绿、蓝三色LED放在一起作为一个像素点成像的显示屏，可以显示多达数千万种不同的颜色。以LED灯具为基本像素点组成的楼宇外立面大型广告屏成为LED景观灯系统，它是半导体照明领域和楼宇控制领域相结合的一种典型应用。
多数现有的大功率LED景观灯的控制系统中控制器控制LED灯的状态是固定的，是一成不变的，在出厂的时候就把控制程式固定在控制器中，控制程式包括LED灯的显示模式有几种，每一种显示模式是如何的，显示的颜色、显示时间、显示顺序等，这种方式不具有良好的交互性，特别是特殊的日子，用户希望有特殊的显示模式，而且目前的大功率LED景观灯是无法满足用户的个性化需求的，不具有良好的人机交互性，不具有良好的扩展性。
随着网络控制技术的迅速发展，通过网络远程技术改变建筑景观灯显示模式成为趋势，例如中国专利申请中专利号为“201320414113.7”的实用新型(申请日为2013年07月12日)公开的一种景观灯控制系统，利用已经广泛覆盖的移动通信网络，将云端的天气预报这种免费公共信息通过服务端发送到控制端，控制端按照预先设定的逻辑根据收到的天气预报信息进行相应的变化。该控制系统虽然能够通过云端信息改变控制端的显示，但是这种系统的原理是在控制端预设固定的逻辑，根据接收的云端信息直接按照固定逻辑进行灯具变化，云端信息只能从互联网直接获取，不可自由编辑，控制端的逻辑只能针对云端信息的类别设定，变化模式相对较为单一，实际应用中，可能一个云端设备只可操作一个或少数几个LED灯具显示同一内容，对于当今信息公告、广告播放对建筑群LED景观灯的要求来说，远远不能满足。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，满足多节点建筑立面集群灯光的联动控制，远程遥控，灵活度高。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，包括集控端、服务器端以及节点端；其中
集控端：被配置为通过有线和/或无线网络与服务器端以及节点端通信连接，以控制节点端对节点LED灯具进行组合或整体联动；
服务器端：被配置为接收集控端发送的数据信息并将所述数据信息发送至节点端，以及实时监控节点端的工作状态并将节点端的工作状态反馈至集控端；以及
节点端：被配置为根据接收的所述数据信息控制各节点LED灯具的数据上传、下载以及灯光的播放。
进一步的，上述LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统中，所述集控端包括控制器、主控制管理终端和通信模块，控制器通过主控制管理终端进行对服务器端和节点端设备的控制，对服务器端和节点端设备的控制信息或数据信息通过通信模块传输。
进一步的，上述LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统中，所述主控制管理终端包括：任务控制模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块以及开关灯时间管理模块；各模块均与控制器通信连接；
所述任务控制模块：被配置为用于灯光效果的编辑和存储；
遥测模块：被配置为遥测服务器端和节点端设备的电压、电流以及设备运行状态；
遥信模块：被配置为采集并传送服务器端和节点端设备的各种保护和开关量信息；
遥控模块：被配置为对通过数据指令强制节点端各LED灯具进行开关动作；
开关灯时间管理模块：被配置为通过预设开关灯时间表来自由设定开关灯的时间。
进一步的，上述LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统中，所述任务控制模块被配置为用于灯光效果的编辑和存储具体包括：
任务控制模块将可以作为一个播放节目的图片或图像(视频和动画等)的播放格式、播放帧、播放时长、播放时间、播放顺序以及播放节点制成代码，完成播放节目的编辑并将编辑完成的节目存储在控制器中或上传至服务器端。
进一步的，上述LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统中，任务控制模块包括任务执行代码、任务控制块以及任务堆栈；任务执行代码用来完成任务的执行工作，任务控制块用来保护任务的属性，任务堆栈用来保护任务的工作环境；任务控制块中存放有任务执行代码的指针以及任务堆栈的指针，任务堆栈的指针为存放私有数据的存储区。
进一步的，上述LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统中，服务器端包括服务器以及与服务器通信连接网络通信设备；所述集控端的通信模块通过无线或有线网络与服务器端的服务器的接收端口通信连接，服务器的发送端口通过网络通信设备通信连接至节点端。
进一步的，上述LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统中，节点端设有若干个，节点端包括节点主控制系统以及节点LED灯具播放单元，节点主控制系统包括主控制器、通信连接主控制器的4G无线通信模块和交换机，节点LED灯具播放单元包括LED控制器，LED控制器通过数据总线连接有交换机以及若干路LED灯具。
进一步的，上述LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统中，主控制器包括中央处理模块、网络收发模块、存储模块以及数据接口，网络收发模块、存储模块以及数据接口均与中央处理模块电路连接，中央处理模块通过数据接口电路连接有网络交换机。
进一步的，上述LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统中，节点主控制系统还包括通过数据总线连接主控制器的授时器，中央处理模块通过数据接口电路连接授时器。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明系统集控端通过有线和/或无线网络与服务器端以及节点端通信连接，以控制节点端对节点LED灯具进行组合或整体联动；
本系统扩展性好：一般单节点应用控制像素最大一般不超过30万像素，本发明系统架构采用节点分组和集中控制混合方式，实际应用控制像素点数可扩展至200万像素以上；
稳定性高：节点LED灯具与节点端之间、节点端LED控制器与LED控制器之间等关键节点之间均采用并联架构即一台设备故障不会影响其他设备正常工作；
组网灵活：本发明创新的采用多种组网方式并应用于实际工程项目中，由于系统通讯数据量非常庞大，尽可能采用专网形式，根据项目实际情况，组网可通过4G无线专网、ADSL拨号上网、公共互联网、光纤、无线网桥等模式敷设网络建立通讯连接，或多种方式混合使用，实现联动控制；
同步性能高：采用网络实时同步、GPS卫星同步双重保障。
故本发明能够实现建筑群LED景观灯联动控制、人机互动以及智能控制，满足智慧城市建设对城市建住立面集群灯光的控制要求。
附图说明
图1是本发明一种LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统结构示意图；
图2是图1中所示系统集控端结构框图；
图3是图2中所示任务控制模块结构框图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
如图1所示，一种LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，主要针对点光源、洗墙灯或投光灯等的控制；包括集控端1、服务器端2以及节点端3；其中
集控端1：被配置为通过有线和/或无线网络与服务器端2以及节点端3通信连接，以控制节点端3对节点LED灯具35进行组合或整体联动；
服务器端2：被配置为接收集控端1发送的数据信息并将所述数据信息发送至节点端3，以及实时监控节点端3的工作状态并将节点端3的工作状态反馈至集控端1；以及
节点端3：被配置为根据接收的所述数据信息控制各节点LED灯具35的数据上传、下载以及灯光的播放。
所述集控端1包括控制器11、主控制管理终端和通信模块，主控制管理终端包括任务控制模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块以及开关灯时间管理模块；控制器11通过主控制管理终端实现对服务器端2和节点端3设备的控制，对服务器端2和节点端3设备的控制信息或数据信息通过通信模块传输。
所述任务控制模块：被配置为用于灯光效果的编辑、存储以及预览；任务控制模块是存储有任务执行代码、任务控制块以及任务堆栈的小系统，任务执行代码用来完成任务的执行工作，任务控制块用来保护任务的属性，任务堆栈用来保护任务的工作环境。任务控制块中存放了任务执行代码的指针，以及存放私有数据的存储区即任务堆栈的指针，所以任务控制块就是任务控制模块管理任务的依据，在任务控制块中有指向任务堆栈的指针和隐含指向任务执行代码的指针，通过任务控制块就可以找到任务执行代码，也可以找到所处这个任务私有数据的存储区，以执行相关任务或者调入私有数据。
任务控制模块将存储的可以作为一个播放节目的图片或图像(视频和动画等)的播放格式、播放帧、播放时长、播放时间、播放顺序以及播放节点等等制成代码，完成播放节目的编辑并将编辑完成的节目存储在控制器中，例如将一完整视频文件分割成指定格式的若干个节点视频指定不同的节点LED灯具进行播放；播放节目可以删除；编辑好的节目能够通过通信模块上传至服务器端；编辑好的节目(任务)可以预览其播放效果。
遥测模块：被配置为遥测服务器端和节点端设备的电压、电流以及设备运行状态；
遥信模块：被配置为采集并传送服务器端和节点端设备的各种保护和开关量信息；
本发明集控端控制器可以通过遥测模块对服务器端和节点端的各回路及总电源的电流、电压状态进行实时远程监测，通过遥信模块采集所有回路的开关量输入和模拟量输出数据进行分析，并对每一回路运行状态做出判断以对非正常状态的变化(即故障状态)进行预警和报警；控制器通过遥测模块和遥信模块掌握服务器端和节点端设备状况，并可以根据掌握的各设备信息控制任务控制模块的任务编辑。
遥控模块：被配置为对通过数据指令强制节点端各LED灯具进行开关动作；
开关灯时间管理模块：被配置为通过预设开关灯时间表来自由设定开关灯的时间。
集控端1通过有线或无线互联网与所述的服务器端2和节点端3组成公网或局域网，节点端3将不同建筑立面的LED景观灯具分组，集控端通过控制不同的节点端或统一节点端的不同节点LED灯具动作建筑群立面景观灯的任意组合或者整体联动；任务控制模块编辑或删除播放节目，并将需播放的节目及指令等数据通过通信模块发送至服务器端。
集控端主要用于灯光集中控制，如效果编辑、预览、上传与下载、控制节目开启、定时播放控制、设备故障检测、预警等等。
服务器端2包括服务器31以及与服务器31通信连接的交换机22等网络通信设备，其中所述服务器21为常规数据服务器，用于响应本发明集控端1和及节点端3的服务请求，并进行处理；所述集控端的通信模块通过无线或有线网络与服务器端的服务器的接收端口通信连接，服务器的发送端口通过交换机通信连接至节点端，将集控端1主控制管理模块发送的信息下传至指定的节点端3。
节点端3设有若干个，节点端3包括节点主控制系统以及节点LED灯具播放单元，节点主控制系统包括主控制器31、通信连接主控制器的4G无线通信模块和交换机32、通过数据总线连接主控制器31的授时器33，节点LED灯具播放单元包括LED控制器34，LED控制器34通过数据总线连接交换机32以及若干路LED灯具35。
主控制器31包括中央处理模块、网络收发模块、存储模块以及数据接口，网络收发模块、存储模块以及数据接口均与中央处理模块电路连接，中央处理模块通过数据接口电路连接有GPS授时器以及网络交换机；网络收发模块通过有线和/无线网络接收服务器发送的数据信息并将该数据信息传送到中央处理模块，网络收发模块可以通过4G无线专网、宽带共享、ADSL拨号、光纤、无线网桥等方式联网与服务器之间进行数据通信往来；中央处理模块将接收的数据信息存储在存储模块并进行数据处理，处理后的数据信息经网络交换机发送至所述节点LED控制器；中央处理模块、网络收发模块、存储模块以及数据接口构成电脑联机主控制器，中央处理模块从服务器下载节点的数据和接收控制指令进行存储和处理，处理后的数据(包括要进行播放的图片和图像文件)和指令传输到指定的LED控制器，LED控制器接收图片及图像文件并按照指令对文件进行排列管理，完成数模转换形成适合播放的图文形式，并最终将图文格式传送到LED灯具实现节点LED灯光播放。
LED控制器34存储节点各LED灯具35工作数据上传至主控制器31，主控制器31汇总各LED控制器34上传的工作数据至服务器21，由服务器21反馈到集控端控制器11继而到达主控制管理终端。
每个节点端3可以控制一栋楼或者相邻几栋楼的LED灯具。为保证多个LED灯具播放同步，本发明可以通过发送同步命令帧的方式进行网络授时，GPS授时器提供精确的同步时钟信号，校正同一局域网内的设备时间同步，使本发明同步控制能够实现采用实时网络同步(由于设备支持互联网时间同步更新)及GPS卫星同步双重保险。
随着网络控制技术的迅速发展，越来越多的景观灯系统功能要求同时显示文字、图片、动画及视频等，还需要具备提供信息公告和广告播放的功能，本发明系统扩展性好：一般单节点应用控制像素最大一般不超过30万像素，本发明系统架构采用节点分组和集中控制混合方式，实际应用控制像素点数可扩展至200万像素以上；在集控端和服务器端可根据节点总数、所有节点下控制像素分辨率大小以及播放节目的视频文件大小等设置PC配置；节点端的PC配置也可根据控制像素总数、LED控制器带载数以及LED灯具控制类型等进行设置；
稳定性高：节点LED灯具与节点端之间、节点端LED控制器与LED控制器之间等关键节点之间均采用并联架构即一台设备故障不会影响其他设备正常工作；
组网灵活：本发明创新的采用多种组网方式并应用于实际工程项目中，由于系统通讯数据量非常庞大，尽可能采用专网形式，根据项目实际情况，组网可通过4G无线专网、ADSL拨号上网、公共互联网、光纤、无线网桥等模式敷设网络建立通讯连接，或多种方式混合使用，实现联动控制；
同步性能高：采用网络实时同步、GPS卫星同步双重保障。
故本发明能够实现建筑群LED景观灯联动控制、人机互动以及智能控制，满足智慧城市建设对城市建住立面集群灯光的控制要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，其特征在于：包括集控端、服务器端以及节点端；其中
集控端：被配置为通过有线和/或无线网络与服务器端以及节点端通信连接，以控制节点端对节点LED灯具进行组合或整体联动；
服务器端：被配置为接收集控端发送的数据信息并将所述数据信息发送至节点端，以及实时监控节点端的工作状态并将节点端的工作状态反馈至集控端；以及
节点端：被配置为根据接收的所述数据信息控制各节点LED灯具的数据上传、下载以及灯光的播放。
2.根据权利要求1所述的LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，其特征在于：所述集控端包括控制器、主控制管理终端和通信模块，控制器通过主控制管理终端进行对服务器端和节点端设备的控制，对服务器端和节点端设备的控制信息或数据信息通过通信模块传输。
3.根据权利要求2所述的LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，其特征在于：所述主控制管理终端包括：任务控制模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块以及开关灯时间管理模块；各模块均与控制器通信连接；
所述任务控制模块：被配置为用于灯光效果的编辑和存储；
遥测模块：被配置为遥测服务器端和节点端设备的电压、电流以及设备运行状态；
遥信模块：被配置为采集并传送服务器端和节点端设备的各种保护和开关量信息；
遥控模块：被配置为对通过数据指令强制节点端各LED灯具进行开关动作；
开关灯时间管理模块：被配置为通过预设开关灯时间表来自由设定开关灯的时间。
4.根据权利要求3所述的LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，其特征在于：所述任务控制模块被配置为用于灯光效果的编辑和存储具体包括：
任务控制模块将可以作为一个播放节目的图片或图像(视频和动画等)的播放格式、播放帧、播放时长、播放时间、播放顺序以及播放节点制成代码，完成播放节目的编辑并将编辑完成的节目存储在控制器中或上传至服务器端。
5.根据权利要求4所述的LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，其特征在于：任务控制模块包括任务执行代码、任务控制块以及任务堆栈；任务执行代码用来完成任务的执行工作，任务控制块用来保护任务的属性，任务堆栈用来保护任务的工作环境；任务控制块中存放有任务执行代码的指针以及任务堆栈的指针，任务堆栈的指针为存放私有数据的存储区。
6.根据权利要求2所述的LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，其特征在于：服务器端包括服务器以及与服务器通信连接网络通信设备；所述集控端的通信模块通过无线或有线网络与服务器端的服务器的接收端口通信连接，服务器的发送端口通过网络通信设备通信连接至节点端。
7.根据权利要求1所述的LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，其特征在于：节点端设有若干个，节点端包括节点主控制系统以及节点LED灯具播放单元，节点主控制系统包括主控制器、通信连接主控制器的4G无线通信模块和交换机，节点LED灯具播放单元包括LED控制器，LED控制器通过数据总线连接有交换机以及若干路LED灯具。
8.根据权利要求7所述的LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，其特征在于：主控制器包括中央处理模块、网络收发模块、存储模块以及数据接口，网络收发模块、存储模块以及数据接口均与中央处理模块电路连接，中央处理模块通过数据接口电路连接有网络交换机。
9.根据权利要求8所述的LED景观城市建筑立面集群灯光互联网控制系统，其特征在于：节点主控制系统还包括通过数据总线连接主控制器的授时器，中央处理模块通过数据接口电路连接授时器。
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