CN107454133B - 一种控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制系统及控制方法，该系统包括有：移动设备控制器、路由器、信号转发器、控台、上位机设备和终端设备，其中，终端设备通过无线网络与信号转发器进行通信，信号转发器则通过LAN连接于上位机设备，上位机设备同时连接有路由器，且上位机设备通过DMX与控台进行通信，路由器通过WLAN与移动设备控制器进行通信。本发明通过移动设备控制器、灯光控制台、信号转发器及终端设备的结合，能够准确可靠地实现对灯光的控制，有效解决了灯光布控的问题，且布控效率高。
Description
技术领域
本发明属于通讯的技术领域，特别涉及一种用于终端设备的控制系统及控制方法。
背景技术
在通讯领域中，对于终端设备的控制往往是通过服务器或单片机结合网络进行的。例如，对于灯光的控制，是通过灯光控制台进行的，灯光控制台实际上是一个单片机系统，依靠国际通用的DMX信号来对灯光亮度和各种效果进行编辑，记录，控制等功能的计算机调控设备或手动控制设备。通常可分为数字调光台和模拟调光台。
然而，通过单片机对于灯光的控制并不能满足目前人们日益增长的需要，因为灯光的布控，不仅存在有固定的网络，而且很多情况下是基于移动网络进行的，而且灯光的位置需要根据应用场景的需要进行调整，例如临时开展的室外演唱会，这个时候无法进行固定灯光的布置，而是需要通过很多移动终端进行布控。
因此，专利申请201510465741.1公开了混合式网络的智能控制系统，包括基于WIFI和2.4G射频通讯方式的环境传感节点、受控节点、安防节点、中心控制器、移动数据网络、用户便携式移动设备、路由器、智能手机、平板电脑，通讯模块通过无线与中心控制器进行数据、命令交互，用户便携式移动设备分布在系统的各个位置，用户处于各个位置时都可以控制整个系统，组网快捷、方便，通讯效率高，安装快捷方便，控制方式多样，提高智能物联网控制系统的兼容性和稳定性。该申请虽然能够通过电脑、手机等终端设备对系统进行开展，但是其网络构建复杂，而且需要多种通讯协议的兼容，对于灯光控制来说，成本高昂，不能满足实际需要。
发明内容
基于此，因此本发明的首要目地是提供一种控制系统及控制方法，该控制系统及控制方法通过移动设备控制器、灯光控制台、信号转发器及终端设备的结合，能够有效解决灯光布控的问题，且布控效率高。
本发明的另一个目地在于提供一种控制系统及控制方法，该控制系统及控制方法易于实现，对灯光的控制准确可靠，且成本低廉。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种控制系统，其包括有：
a)移动设备控制器，可通过TCP/IP协议主动或被动授权，并根据使用者操作而触发灯光控制信号并通过TCP/IP协议发送控制信号到上位机设备；
进一步，所述其移动设备控制器包括有：移动信号接收模块、移动信号发送模块、移动授权模块及移动控制模块；所述TCP/IP协议信号经由移动信号接收模块和移动信号发送模块进行接收和发送，并交由移动授权模块判别和处理授权信息。当使用者操作时，会触发移动控制模块，产生灯光控制信号交由移动信号接收模块和移动信号发送模块接收和发送控制数据。
b)灯光控制台，其功能在于根据使用者操作而触发灯光控制信号到上位机设备；
进一步，所述触发灯光控制信号复合RDM、DMX、Artnet、sACN、RDMnet的任意一种。
c)路由器，可为有线或无线路由器；
d)上位机设备，其能够达成系统授权，将灯光的控制信号转换为点数据，并把点数据送到信号转发器；
进一步，所述上位机设备包括有：上位机信号接收模块、上位机信号发送模块、上位机授权模块、上位机控制模块、上位机图型计算模块及信号强度计算模块；其中，上位机授权模块处理外部控制的授权，经由移动信号接收模块、移动信号发送模块、上位机信号接收模块、上位机信号发送模块的互相接收和发送授权信号而达成系统授权。
更进一步，上位机控制模块根据使用者操作或外部控制，经由上位机图型计算模块处理图型数据，计算图型中每个点的RGB分量，并将RGB分量转换为点数据；然后根据终端设备的无线信号强度，由信号强度计算模块修正点数据，以准确传输点数据，避免数据的丢失和遗漏，最大可能地提高数据传输的准确性和可靠性。
所述上位机信号接收模块和上位机信号发送模块，通过TCP/IP协议把点数据送到信号转发器。
e)信号转发器，其接收上位机设备的控制信号，并发出无线信号发送给终端设备，接收终端设备的无线信号，转为TCP/IP协议信号发送到上位机设备；
进一步，所述信号转发器包括有：信号转发器网络桥接模块、信号转发器单片机和信号转发器无线单元，由信号转发器网络桥接模块接收上位机设备的控制信号，从而交由信号转发器单片机进行运算，再将运算结果交由信号转发器无线单元发出无线信号发送给终端设备。
f)终端设备，接收无线信号，对此作为控制动作，并回报无线信号强度。
所述终端设备通过无线网络与信号转发器进行通信，信号转发器则通过LAN连接于上位机设备，上位机设备同时连接有路由器，且上位机设备通过DMX与灯光控制台进行通信，路由器通过WLAN与移动设备控制器进行通信。
进一步，所述终端设备包括有：终端设备无线单元、终端设备单片机和终端设备感观单元，所述终端设备无线单元接收无线信号，然后把无线信号交由终端设备单片机进行计算，并触发终端设备的终端设备感观单元作出感观反应，即控制动作；
更进一步，所述终端设备感观单元可以为最少一色的发光单元，或最少一个发声单元，或最少一个震动单元。
一种控制方法，该方法包括如下步骤：
101、移动设备控制器与上位机设备进行授权；
所述的授权流程包括主动要求授权及被动授权，其中
a)移动设备主动授权流程为：
当使用移动设备时，触发移动设备，进行主动授权，对上位机设备发出授权请求信号；而当上位机设备收到授权请求后，会对授权请求信号进行判别，判断是否接受其请求，并进行回答。
具体地说，使用者的触模，点选，拖拉，摇晃等人机动作会触发移动控制模块，若选择了主动授权选项，移动控制模块会让移动授权模块产生授权请求并依赖移动信号发送模块对上位机设备发出授权请求信号；而当上位机信号接收模块收到授权请求后，会把这信号交由上位机授权模块判别是否接受其请求，不管接受请求与否，都会通过上位机信号发送模块进行回答，当移动信号接收模块收到这回答后，会交由移动授权模块让使用者知道授权是否成功。
b)移动设备被动授权流程为：
当使用上位机设备时，上位机设备产生授权信号，并将授权信号发送给移动设备，所述移动设备判别是否接受授权，并发送回应至上位机设备，由上位机设备完成授权流程。
具体地说，使用者可以经过上位机控制模块点选授权选项，进而触发上位机授权模块产生授权信号，这授权信号会经由上位机信号发送模块对外发送，而移动信号接收模块收到这授权信号时会触发自身的移动授权模块判别是否接受授权，并由移动信号发送模块回应至上位机信号接收模块，最后由上位机授权模块完成授权流程。
进一步，上位机设备还可以通过灯光控制台完成授权流程，具体的灯光控制台授权流程为：
当使用上位机设备时，使用者可以经过上位机控制模块点选授权选项，进而触发上位机授权模块产生授权信号，这授权信号会经由上位机信号发送模块对灯光控制台发送，而灯光控制台则判别并回应授权信号到上位机信号接收模块，最后由上位机授权模块完成授权流程。
102、完成授权后，上位机设备处理控制图型数据，计算图型中每个点的RGB分量，并将RGB分量转换为点数据；
上位机设备处理控制及发送图型数据流程为：
上位机设备对图型的输出控制会有三个不同的输入，分别为移动设备、灯光控制台及上位机设备，但最后都会交由上位机控制模块去处理；
对于：
1)移动设备会先经由移动控制模块接收使用者的操作，继而触发控制信号由移动信号发送模块送至上位机信号接收模块，最后交由上位机控制模块；
2)灯光控制台，上位机信号接收模块接收灯光控制台的信号，最后交由上位机控制模块；
3)使用者直接使用其人机界面，进而触发上位机控制模块；所有的操作最后都是经由上位机控制模块所处理，继而由上位机控制模块控制上位机图型计算模块计算每个终端设备的颜色分量，再经由上位机信号发送模块发送颜色信号到信号转发器的信号转发器网络桥接模块。
103、上位机设备获取终端设备的信号强度，然后根据终端设备的无线信号强度修正点数据；
具体地说，上位机设备会定时触发上位机控制模块，要求上位机信号发送模块发出读取信号强度指令，指令会经信号转发器传到每一个终端设备；而终端设备会根据本身的信号强度回覆这指令，最后回应至上位机信号接收模块，然后根据终端设备的无线信号强度修正点数据。
104、信号转发器将数据打包，然后发送无线信号到终端设备；
具体地说，信号转发器转发无线信号流程为：信号转发器网络桥接模块收到任何上位机设备的信号后，会交由信号转发器单片机重新打包成无线信号，经由信号转发器无线单元发送无线信号到终端设备。
信号转发器转发无线信号后，再交由信号转发器单片机将信号重新打包成TCP/IP信号，经由信号转发器网络桥接模块发送信号到上位机设备。
105、终端设备接收及触发终端设备感观单元。
终端设备接收及触发终端设备感观单元流程为：
上位机设备发出感观信号经信号转发器转为无线信号，终端设备无线单元接收无线信号，然后把无线信号交由终端设备单片机进行计算，并触发终端设备感观单元作出感观反应。
进一步，所述终端设备还向上位机设备回报无线信号强度，所述回报无线信号强度流程为：当上位机设备发出读取信号强度指令时，这指令会经由信号转发器传送至终端设备无线单元，终端设备无线单元会把这指令传送到终端设备单片机并计算，再由这指令触发终端设备无线单元将无线信号发送到信号转发器，而信号转发器便自己把这无线信号传到上位机设备。
本发明所实现的控制系统和控制方法，通过移动设备控制器、灯光控制台、信号转发器及终端设备的结合，能够准确可靠地实现对灯光的控制，有效解决了灯光布控的问题，且布控效率高。
该控制系统及控制方法易于实现，对灯光的控制准确可靠，且成本低廉。
附图说明
图1是本发明所实施的控制系统系统架构图。
图2是本发明所实施的移动设备控制器内部模块图。
图3是本发明所实施的上位机设备内部模块图。
图4是本发明所实施的信号转发器内部模块图。
图5是本发明所实施的终端设备内部模块图。
图6是本发明所实施的移动设备主动要求授权流程图。
图7是本发明所实施的移动设备被动授权流程图。
图8是本发明所实施的灯光控制台授权流程图。
图9是本发明所实施的上位机设备处理控制及发送图型数据流程图。
图10是本发明所实施的上位机设备信号强度计算流程图。
图11是本发明所实施的信号转发器由TCP/IP转无线信号流程图。
图12是本发明所实施的信号转发器由无线信号转TCP/IP流程图。
图13是本发明所实施的终端设备接收及触发终端设备感观单元流程图。
图14是本发明所实施终端设备回报无线信号强度流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1所示，为本发明所实现的控制系统，图中所示，该控制系统包括有：移动设备控制器、路由器、信号转发器、控台(即灯光控制台)、上位机设备(简称上位机)和终端设备，其中，终端设备通过无线网络与信号转发器进行通信，信号转发器则通过LAN连接于上位机设备，上位机设备同时连接有路由器，且上位机设备通过DMX与控台进行通信，路由器通过WLAN与移动设备控制器进行通信。
a)移动设备控制器(如图2所示)，该移动设备控制器包括有：移动信号接收模块、移动信号发送模块、移动授权模块及移动控制模块。
其功能包括：
i.可通过TCP/IP协议主动或被动授权，其协议经由移动信号发送模块和移动信号发送模块接收和发送，并交由移动授权模块判别和处理授权信息。
ii.根据使用者操作而触发控制信号并通过TCP/IP协议发送控制信号到上位机设备，当使用者操作时，会触发移动控制模块，并交由移动信号发送模块和移动信号发送模块接收和发送控制数据。
b)一般的灯光控制台(简称控台)，其功能在于根据使用者操作而触发灯光控制信号(RDM，DMX，Artnet，sACN，RDMnet)到上位机设备。
c)有线及无线的路由器。
d)上位机设备，如图3所示，上位机设备包括有：上位机信号接收模块、上位机信号发送模块、上位机授权模块、上位机控制模块、上位机图型计算模块及信号强度计算模块。其功能包括：
i.上位机授权模块处理外部控制的授权，经由移动信号接收模块，移动信号发送模块，上位机信号接收模块，上位机信号发送模块的互相接收和发送授权信号而达成系统授权。
ii.上位机控制模块根据使用者操作或外部控制，经由上位机图型计算模块处理图型数据，计算图型中每个点的RGB分量转换为点数据。
iii.根据终端设备回报的无线信号强度，由信号强度计算模块修正点数据。
iv.上位机信号接收模块，上位机信号发送模块，通过TCP/IP协议把点数据送到信号转发器。
e)信号转发器，如图4所示，信号转发器包括有：信号转发器网络桥接模块、信号转发器单片机和信号转发器无线单元。其功能包括：
i.由信号转发器网络桥接模块接收上位机设备的TCP/IP协议，从而交由信号转发器单片机运算，再交由信号转发器无线单元发出无线信号(433无线信号，2.4G无线信号，5.8G无线信号，802.11信号，802.15信号)发送到终端设备.
ii.接收终端设备的无线信号，转为TCP/IP协议信号发送到上位机设备.
f)终端设备，如图5所示，终端设备包括有：终端设备无线单元、终端设备单片机和终端设备感观单元，其功能包括：
i.由终端设备无线单元接收无线信号，从而把信号交由终端设备单片机计算，触发终端设备感观单元作出感观反应.终端设备感观单元可以为最少一色的发光单元，或最少一个发声单元，或最少一个震动单元.
ii.由终端设备无线单元回报无线信号强度。
一种控制方法，该方法包括如下步骤：
101、移动设备控制器与上位机设备进行授权；
102、完成授权后，上位机设备处理控制图型数据，计算图型中每个点的RGB分量，并将RGB分量转换为点数据；
103、上位机设备获取终端设备的信号强度，然后根据终端设备的无线信号强度修正点数据；
104、信号转发器将数据打包，然后发送无线信号到终端设备；
105、终端设备接收及触发终端设备感观单元。
步骤101中，授权流程包括主动要求授权及被动授权，其中
a)移动设备主动授权流程如图6所示，为：
当使用移动设备时，使用者的触模，点选，拖拉，摇晃等人机动作会触发移动控制模块，若选择了主动授权选项，移动控制模块会让移动授权模块产生授权请求并依赖移动信号发送模块对上位机设备发出授权请求信号；而当上位机信号接收模块收到授权请求后，会把这信号交由上位机授权模块判别是否接受其请求，不管接受请求与否，都会通过上位机信号发送模块进行回答，当移动信号接收模块收到这回答后，会交由移动授权模块让使用者知道授权是否成功。
b)移动设备被动授权流程如图7所示，为：
当使用上位机设备时，使用者可以经过上位机控制模块点选授权选项，进而触发上位机授权模块产生授权信号，这授权信号会经由上位机信号发送模块对外发送，而移动信号接收模块收到这授权信号时会触发自身的移动授权模块判别是否接受这授权，并由移动信号发送模块回应至上位机信号接收模块，最后由上位机授权模块完成授权流程。
上位机设备还可以通过灯光控制台完成授权流程，如图8所示，具体的灯光控制台授权流程为：
当使用上位机设备时，使用者可以经过上位机控制模块点选授权选项，进而触发上位机授权模块产生授权信号，这授权信号会经由上位机信号发送模块对控台发送，而控台则判别并回应授权信号到上位机信号接收模块，最后由上位机授权模块完成授权流程。
如图9所示，步骤102中，上位机设备处理控制及发送图型数据具体流程为：
上位机设备对图型的输出控制会有三个不同的输入，分别为移动设备、灯光控制台及上位机设备，但最后都会交由上位机控制模块去处理；
对于：
1)移动设备会先经由移动控制模块接收使用者的操作，继而触发控制信号由移动信号发送模块送至上位机信号接收模块，最后交由上位机控制模块；
2)灯光控制台，上位机信号接收模块接收灯光控制台的信号，最后交由上位机控制模块；
3)使用者直接使用其人机界面，进而触发上位机控制模块；所有的操作最后都是经由上位机控制模块所处理，继而由上位机控制模块控制上位机图型计算模块计算每个终端设备的颜色分量，再经由上位机信号发送模块发送颜色信号到信号转发器的信号转发器网络桥接模块。
步骤103中，上位机设备信号强度计算流程如图10所示，上位机设备会定时触发上位机控制模块，要求上位机信号发送模块发出读取信号强度指令，这指令会经信号转发器传到每一个终端设备；而终端设备会根据本身的信号强度回覆这指令，最后回应至上位机信号接收模块，然后根据终端设备的无线信号强度修正点数据。
如图11所示，信号转发器由TCP/IP转发无线信号流程为：信号转发器网络桥接模块收到任何上位机设备的信号后，会交由信号转发器单片机重新打包成无线信号，经由信号转发器无线单元发送无线信号到终端设备。
如图12所示，信号转发器由无线信号转发TCP/IP流程为：信号转发器转发无线信号后，再交由信号转发器单片机将信号重新打包成TCP/IP信号，经由信号转发器网络桥接模块发送信号到上位机设备。
如图13所示，终端设备接收及触发终端设备感观单元的流程为：
上位机设备发出感观信号经信号转发器转为无线信号，终端设备无线单元接收无线信号，然后把无线信号交由终端设备单片机进行计算，并触发终端设备感观单元作出感观反应。
终端设备还向上位机设备回报无线信号强度，如图14所示，终端设备回报无线信号强度流程为：当上位机设备发出读取信号强度指令时，这指令会经由信号转发器传送至终端设备无线单元，终端设备无线单元会把这指令传送到终端设备单片机并计算，再由这指令触发终端设备无线单元将无线信号发送到信号转发器，而信号转发器把无线信号传到上位机设备。
由此，本发明所实现的控制系统和控制方法，能够通过移动设备控制器、灯光控制台、信号转发器及终端设备的结合，准确可靠地实现对灯光的控制，有效解决了灯光布控的问题，且布控效率高。
该控制系统及控制方法易于实现，对灯光的控制准确可靠，且成本低廉。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种控制系统，其特征在于该系统包括有：
a)移动设备控制器，可通过TCP/IP协议主动或被动授权，并根据使用者操作而触发灯光控制信号并通过TCP/IP协议发送控制信号到上位机设备；
b)灯光控制台，其功能在于根据使用者操作而触发灯光控制信号到上位机设备；
c)路由器，可为有线或无线路由器；
d)上位机设备，其能够达成系统授权，将灯光的控制信号转换为点数据，并把点数据送到信号转发器；
e)信号转发器，其接收上位机设备的控制信号，并发出无线信号发送给终端设备，接收终端设备的无线信号，转为TCP/IP协议信号发送到上位机设备；
f)终端设备，接收无线信号，对此作为控制动作，并回报无线信号强度；
所述终端设备通过无线网络与信号转发器进行通信，信号转发器则通过LAN连接于上位机设备，上位机设备同时连接有路由器，且上位机设备通过DMX与灯光控制台进行通信，路由器通过WLAN与移动设备控制器进行通信。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述移动设备控制器包括有：移动信号接收模块、移动信号发送模块、移动授权模块及移动控制模块；所述TCP/IP协议信号经由移动信号接收模块和移动信号发送模块进行接收和发送，并交由移动授权模块判别和处理授权信息；当使用者操作时，会触发移动控制模块，产生灯光控制信号交由移动信号接收模块和移动信号发送模块接收和发送控制数据。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述上位机设备包括有：上位机信号接收模块、上位机信号发送模块、上位机授权模块、上位机控制模块、上位机图型计算模块及信号强度计算模块；其中，上位机授权模块处理外部控制的授权，经由移动信号接收模块、移动信号发送模块、上位机信号接收模块、上位机信号发送模块的互相接收和发送授权信号而达成系统授权。
4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于上位机控制模块根据使用者操作或外部控制，经由上位机图型计算模块处理图型数据，计算图型中每个点的RGB分量，并将RGB分量转换为点数据；然后根据终端设备的无线信号强度，由信号强度计算模块修正点数据，以准确传输点数据，避免数据的丢失和遗漏，最大可能地提高数据传输的准确性和可靠性。
5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述信号转发器包括有：信号转发器网络桥接模块、信号转发器单片机和信号转发器无线单元，由信号转发器网络桥接模块接收上位机设备的控制信号，从而交由信号转发器单片机进行运算，再将运算结果交由信号转发器无线单元发出无线信号发送给终端设备。
6.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述终端设备包括有：终端设备无线单元、终端设备单片机和终端设备感观单元，所述终端设备无线单元接收无线信号，然后把无线信号交由终端设备单片机进行计算，并触发终端设备感观单元作出感观反应。
7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于所述终端设备感观单元可以为至少一色的发光单元，或至少一个发声单元，或至少一个震动单元。
8.一种控制方法，其特征在于该方法采用权利要求1所述的控制系统，包括如下步骤：
101、移动设备控制器与上位机设备进行授权；
102、完成授权后，上位机设备处理控制图型数据，计算图型中每个点的RGB分量，并将RGB分量转换为点数据；
上位机设备对图型的输出控制会有三个不同的输入，分别为移动设备、灯光控制台及上位机设备，但最后都会交由上位机控制模块去处理；
对于：
1)移动设备，会先经由移动控制模块接收使用者的操作，继而触发控制信号由移动信号发送模块送至上位机信号接收模块，最后交由上位机控制模块；
2)灯光控制台，上位机信号接收模块接收灯光控制台的信号，最后交由上位机控制模块；
3)使用者直接使用其人机界面，进而触发上位机控制模块；所有的操作最后都是经由上位机控制模块所处理，继而由上位机控制模块控制上位机图型计算模块计算每个终端设备的颜色分量，再经由上位机信号发送模块发送颜色信号到信号转发器的信号转发器网络桥接模块；
103、上位机设备获取终端设备的信号强度，然后根据终端设备的无线信号强度修正点数据；上位机设备会定时触发上位机控制模块，要求上位机信号发送模块发出读取信号强度指令，指令会经信号转发器传到每一个终端设备；而终端设备会根据本身的信号强度回覆这指令，最后回应至上位机信号接收模块，然后根据终端设备的无线信号强度修正点数据；
104、信号转发器将数据打包，然后发送无线信号到终端设备；
信号转发器网络桥接模块收到任何上位机设备的信号后，会交由信号转发器单片机重新打包成无线信号，经由信号转发器无线单元发送无线信号到终端设备；
信号转发器转发无线信号后，再交由信号转发器单片机将信号重新打包成TCP/IP信号，经由信号转发器网络桥接模块发送信号到上位机设备；
105、终端设备接收及触发终端设备感观单元：上位机设备发出感观信号经信号转发器转为无线信号，终端设备无线单元接收无线信号，然后把无线信号交由终端设备单片机进行计算，并触发终端设备感观单元作出感观反应。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于所述终端设备还向上位机设备回报无线信号强度，所述回报无线信号强度流程为：当上位机设备发出读取信号强度指令时，这指令会经由信号转发器传送至终端设备无线单元，终端设备无线单元会把这指令传送到终端设备单片机并计算，再由这指令触发终端设备无线单元将无线信号发送到信号转发器，而信号转发器把无线信号传到上位机设备。
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| CN201710210535.5A CN107454133B (zh) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | 一种控制系统及控制方法 |
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