CN109076681B - 用于互连照明装置的控制器 - Google Patents

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Abstract

一种联网的照明装置系统包含中央控制器和一组照明装置。每一照明装置可包含器具控制器、一个或多个照明模块和通信接口。所述中央控制器接收数据包且经由环形拓扑将其发送到所述照明装置。所述照明装置可经由所述环形拓扑彼此连接，或一组路由器可在所述环形拓扑中连接，其中每一路由器控制一个或多个连接的照明装置。所述中央控制器和/或所述器具控制器可各自将数据包从一个协议转译成不同协议。所述不同协议可以是与联网装置的本地系统兼容的协议，和/或与将使用所述数据包以根据来自所述中央控制器的命令进行致动的所述照明装置兼容的协议。

Description

用于互连照明装置的控制器
背景技术
本专利申请要求(1)2016年3月8日提交的标题为“用于在照明装置系统中通信和控制的路由器拓扑(Router Topology for Communication and Control in a System ofIllumination Devices)”的第62/304,998号美国临时专利申请；以及(2)2016年9月16日提交的标题为“用于互连照明装置的控制器(Controllers for Interconnected LightingDevices)”的第62/395,520号美国临时专利申请的优先权。每一优先权申请的公开以全文引用的方式并入本文中。
背景技术
包含受一个或多个中心控制器控制的许多灯具的照明系统可以各种配置使用。还可使用许多不同控制器。通常，来自不同制造商(或甚至来自相同制造商)的不同照明和控制装置可能使用不同的通信标准。因此，当替换或升级系统时，照明系统所有者必须改变整个系统或返回原始制造商(或兼容来源)以替换组件，以便使中央控制器能够与系统中的所有照明装置通信。这限制了消费者升级现有照明系统的选项。
本公开描述涉及提高不同类型的照明装置在共同控制的系统中的使用能力和/或使用各种类型的控制器来控制各种照明装置的方法和系统。
发明内容
联网的照明装置系统包含中央控制器和一组照明装置。每一照明装置包含器具控制器、一个或多个照明模块和通信接口，且配置成从中央控制器接收数据包，从数据包提取数据有效负载且将有效负载转译成与照明装置兼容的协议，且使用转译的有效负载实行装置的照明模块的命令。每一器具控制器还可使用其通信接口发送意图用于其它照明装置的数据包。可沿着将照明装置连接到彼此且连接到中央控制器的一组串行通信链路进行发送。。
在实施例中，照明系统包含配置成产生用于控制照明装置的命令的控制器装置，和通信连接到控制器装置的一组路由器。每一路由器包含一个或多个输入端口，其中的每一个具有相关联的通信协议。系统还包含处理装置和编程指令，所述编程指令配置成致使处理装置从输入端口中的一个接收命令，确定对应于待受命令控制的照明装置的输出端口，且使用对应于待受命令控制的照明装置的协议将命令导引到所确定的输出端口。系统还包含一个或多个照明装置，其经由路由器的输出端口通信连接到路由器中的每一个。
任选地，路由器可在环形拓扑中通信连接到彼此且连接到控制器装置。如果如此，那么路由器中的至少一个可包含配置成使路由器从外部传感器或从连接的照明装置接收遥测数据且将遥测数据导引到环形拓扑中的至少一个其它路由器或控制器装置的编程指令。路由器中的至少一个可包含配置成从控制器装置接收命令且将命令导引到至少其连接的照明装置的编程指令。路由器中的至少一个还可包含配置成从环形拓扑中的一个或多个其它路由器接收遥测数据且使用遥测数据控制其连接的照明装置中的一个或多个的编程指令。在一些实施例中，环形拓扑可包括光纤通信链路，其中光纤通信链路中的每一个使路由器中的两个，或路由器中的一个与控制器装置连接。
任选地，控制器装置可沿着第一通信路径和第二通信路径在环形拓扑中连接。当环形拓扑的路由器或通信链路中出现故障时，控制器可检测故障，识别故障的位置，以及沿着第一通信路径或第二通信路径经由一个或多个路由器将未来命令导引到系统中的所选照明装置。
任选地，每一路由器可包含电力中断检测输入。如果如此，那么编程指令可配置成在检测到电力中断事件之后更改导引到输出端口的命令。还任选地，路由器中的至少一些可具有为以太网端口的一个或多个输入端口，以及包括DMX-RDM网关的一个或多个输出端口。
任选地，控制器装置可包含处理器和含有编程指令的存储器装置，所述编程指令配置成致使所述处理器接收一组数据包，其中数据包包括用于照明装置中的一个或多个的命令且根据与对其导引命令的一个或多个照明装置不兼容的第一通信协议进行编码。处理器可从所述组中的数据包中的每一个提取有效负载，将有效负载从第一通信协议转译成与照明装置兼容的第二通信协议以得到一组转译的包，且经由路由装置中的一个或多个将转译的包发射到对其导引命令的一个或多个照明装置，使得对其导引命令的照明装置将根据有效负载致动。
在替代实施例中，用于控制一组照明装置的系统包含一组照明装置、配置成产生控制照明装置的命令的控制器装置，和通信连接到控制器装置的一组路由器。每一路由器包含输出端口，其中的至少一些通信连接到照明装置中的一个或多个。路由器在环形拓扑中通信连接到彼此且连接到控制器装置。每一路由器包含配置成使路由器从外部传感器或从连接的照明装置接收遥测数据且将遥测数据导引到环形拓扑中的其它路由器中的至少一个。每一路由器还包含配置成从所述控制接口装置接收所述命令且将所述命令导引到其连接的照明装置中的至少一个的编程指令。
任选地，控制器可沿着第一通信路径和第二通信路径在环形拓扑中连接。当环形拓扑的路由器或通信链路中出现故障时，控制接口可检测故障，识别故障的位置，以及沿着第一通信路径或第二通信路径经由一个或多个路由器将未来命令导引到系统中的所选照明装置。任选地，环形拓扑可包含光纤通信链路，其中的每一个将路由器中的两个连接到彼此或将路由器中的一个连接到控制接口装置。
在另一替代实施例中，照明系统包含一组照明装置，其在环形拓扑中通信连接到彼此。控制器装置还在环形拓扑中通信连接到照明装置。控制器包含处理器和含有编程指令的存储器装置，所述编程指令配置成致使所述处理器接收一组数据包，从所述组中的数据包中的每一个提取有效负载，且将有效负载从第一通信协议转译成第二通信协议，以得到一组转译的包。数据包包含用于照明装置中的一个或多个的命令且根据与对其导引命令的一个或多个照明装置不兼容的第一通信协议进行编码。控制器的过程将经由路由装置中的一个或多个将转译的包发射到对其导引命令的一个或多个照明装置，使得对其导引命令的照明装置将根据命令致动。
任选地，照明装置中的至少一个包含器具控制器、一个或多个照明模块、通信接口和含有编程指令的存储器。在接收到转译的包之后，器具控制器可检查接收到的转译的包的报头以识别对其导引接收到的转译的包的一个或多个目的地照明装置。如果识别的一个或多个目的地装置包含其中器具控制器是组件的照明装置，那么器具控制器可使照明装置的照明模块采取动作。如果识别的一个或多个目的地装置包含系统中的一个或多个其它照明装置，那么器具控制器可使通信接口将接收到的转译的包发送到系统中的下一照明装置。任选地在接收到转译的包之后，如果转译的包的第二通信协议不是与器具控制器的相关联的照明装置兼容的协议，那么器具控制器可从转译的数据包提取有效负载，进一步将有效负载从第二通信协议转译成适合于器具控制器的相关联的照明装置的第三通信协议，以得到另一转译的包，且使用另一转译的包以使得器具控制器的相关联的照明装置根据命令致动。
任选地，在上文所列的实施例中的任一个中，第一通信协议可包含第一以太网协议、光纤通道协议或无线通信协议，且第二通信协议可包含第二以太网协议、DMX或I2C。
任选地，环形拓扑可包含多个串行通信链路、其中的每一个将照明装置中的一个的通信接口连接到照明装置中的另一个的通信接口，或连接到中央控制器的通信接口，以在多个照明装置与中央控制器之间提供数据传输。
在又一替代实施例中，照明装置的系统包含中央控制器，所述中央控制器包括处理器、存储编程指令的存储器装置和通信接口。系统还包含照明装置，其中的每一个包括器具控制器、一个或多个照明模块和通信接口。系统还包含串行通信链路，其中的每一个将照明装置中的一个的通信接口连接到照明装置中的另一个的通信接口，或连接到中央控制器的通信接口，以在多个照明装置与中央控制器之间提供数据包传输。照明装置中的至少一个可包含器具控制器、一个或多个照明模块、通信接口和含有编程指令的存储器。指令配置成致使器具控制器在接收到数据包之后，检查接收到的数据包的报头以识别对其导引数据包的一个或多个目的地照明装置。如果识别的一个或多个目的地装置包含其中器具控制器是组件的照明装置，那么器具控制器可使照明装置的照明模块采取动作。如果识别的一个或多个目的地装置包含系统中的一个或多个其它照明装置，那么器具控制器可使通信接口将数据包发送到系统中的下一照明装置。在接收到使用与器具控制器的相关联的照明装置不兼容的通信协议的数据包之后，器具控制器可从转译的数据包提取有效负载，将有效负载转译成适合于器具控制器的相关联的照明装置的第二通信协议，以得到转译的包，且使用转译的包以使得器具控制器的相关联的照明装置致动。
附图说明
图1说明照明装置的网络的实例，其中器具控制器和中央控制器用以控制由装置的网络射出的光
图2说明可与照明装置的网络一起使用的照明装置的实例。
图3是图2的照明装置的展开图，其中说明了某些控制组件。
图4说明中央控制器和一组器具控制器的各种组件的实例，以及它们可如何彼此互连以提供照明装置的网络。
图5说明中央控制器可如何将数据从标准以太网协议转译成与照明装置兼容的专有以太网协议的过程。
图6说明现场可编程门阵列可如何实施逻辑，或处理装置可如何充当协议转移模块以将数据从第一协议转译成与一个或多个照明装置兼容的替代协议的过程。
图7说明使用一组路由器来与一组照明装置通信的拓扑。
图8说明可用于本文中所描述的系统的各种实施例的路由器的各种组件。
图9说明可包含在一个或多个电子装置中的各种硬件组件。
具体实施方式
除非上下文以其它方式清楚地指明，否则如本文中所使用，单数形式“一”和“所述”包含复数个参考物。除非另外定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。如本文中所使用，术语“包括”意指“包含但不限于”。
在本文中，术语“照明装置”、“灯具”、“照明器”和“照亮装置”可互换地用于指包含光辐射源的装置，光辐射源例如一个或多个发光二极管(LED)、灯泡、紫外光或红外源，或其它光辐射源。在本文中所公开的实施例中，由照明装置射出的光辐射包含可见光。照明装置将还包含外壳、用于将电力从电力供应器递送到装置的光辐射源的一个或多个电组件，和任选地控制电路。
在本文中，术语“通信链路”和“通信路径”意指有线或无线路径，第一装置经由所述有线或无线路径发送通信信号到一个或多个其它装置和/或从一个或多个其它装置接收通信信号如果装置能够经由通信链路发送和/或接收数据，那么装置是“通信连接的”。“电子通信”是指经由一个或多个电子装置之间的一个或多个信号传输数据，无论是通过有线还是无线网络，还是通过一个或多个中间装置直接或间接地传输数据。
在本文中，术语“控制器”和“控制器装置”意指配置成命令或以其它方式管理一个或多个其它装置的操作的电子装置或装置的系统。举例来说，器具控制器是配置成管理器具控制器通信地链接到的一个或多个灯器具的操作的控制器。控制器将通常包含处理装置，且其还将包含或可访问含有编程指令的存储器装置，所述编程指令配置成致使控制器的处理器管理连接的一个或多个装置的操作。
在本文中，术语“存储器”和“存储器装置”各自指存储有计算机可读数据、编程指令或两者的非暂时性装置。除非另外特别说明，否则术语“存储器”和“存储器装置”旨在包含单个装置实施例，其中多个存储器装置一起或共同存储一组数据或指令的实施例，以及此类装置内的一个或多个个别分区。
在本文中，术语“处理器”和“处理装置”是指配置成实行编程指令的电子装置(例如控制器)的硬件组件。除非另有明确说明，否则单数术语“处理器”或“处理设备”旨在包含单个处理装置实施例和其中多个处理设备一起或共同执行过程的实施例两者。
“计算装置”或“电子装置”是指具有处理器的电子装置，以及可访问存储器装置的存储器和/或通信装置。电子装置的通信装置可包含例如短程无线通信接口，例如发射器、近场通信(NFC)或射频识别符(RFID)标签或BluetoothTM低能(BLE)接收器(具有降低的发射功率)、处理器和非暂时性计算机可读存储器。存储器将含有或接收编程指令，所述编程指令在由处理器执行时将致使电子装置根据编程指令执行一个或多个操作。电子装置的实例包含：个人计算机、服务器、大型机、虚拟机、容器、游戏系统、电视，和移动电子装置，例如智能手机、可穿戴虚拟现实装置、例如智能手表和智能眼镜等联网的可穿戴物，个人数字助理、平板电脑、笔记本电脑、媒体播放器等等。电子装置还可包含可以物联网布置通信的电气设备和其它装置，例如智能恒温器、家庭控制器装置、语音激活的数字家庭助理、连接的灯泡和其它装置。在客户端-服务器布置中，客户端装置和服务器是电子装置，其中服务器含有客户端装置经由一个或多个通信网络中的一个或多个通信链路访问的指令和/或数据。在虚拟机布置中，服务器可以是电子装置，且每一虚拟机或容器也可被视为电子装置。在下文的论述中，为简洁起见，客户端装置、服务器装置、虚拟机或容器可简称为“装置”。将在图9的上下文中在下文中论述可包含在电子装置中的额外元件。
图1说明照明系统，在其中任何数目的照明装置10a、10b、10c位于环境中的各种位置，例如体育场、圆形剧场、音乐厅、户外露天剧场或其它娱乐设施中的墙壁、天花板、桅杆、塔或其它支撑结构，或其它位置。每一照亮装置可包含任何数目的照明模块，其包含LED，且在各种实施例中，数个LED足以提供高强度LED装置。每一照亮装置可包含或连接到器具控制器110(a)、110(b)、110(c)，其包含布线和电路以为一个或多个灯供应电力和/或控制信号。器具控制器可以是包含照亮装置的控制电路的各种组件的外部装置或整体装置。
每一器具控制器110(a)、110(b)、110(c)可包含从一个或多个发射器接收无线信号的接收器和将任何器具相关数据发送到一个或多个接收器，例如到中央控制器的发射器。为了发送和接收无线地发射的信息，照亮装置也可包含接收器和/或发射器。灯具和器具控制器还可经由有线连接从一个或多个外部源接收信号和/或将信号发送到一个或多个外部源。为了接收或发送有线信息，每一器具控制器可包含用于经由有线连接，例如以太网缆线接收或发送数据和/或电力的一个或多个端口。产生和发送有线或无线信号的外部源可包含在一个或多个中央控制器装置102中或在与中央控制器装置102通信的一个或多个远程控制器装置108中。将在下文的图4的论述中开始更详细地描述此实施例。出于此论述的目的，“中央控制器”或“中央控制器装置”是经由一个或多个通信链路与多于一个器具控制器电子通信的控制器，使得中央控制器可指导多个照明装置的操作。远程控制器是额外控制器，其为中央控制器提供用于管理照明装置的操作的命令。
每一中央控制器装置102可包含可选的用户输入、存储在一个或多个非暂时性存储器装置上的编程指令、处理器或电路，以及通信接口，例如通信端口和/或用于将命令信号发射到各种照明装置的发射器。举例来说，用户输入可包含打开过关闭环境的某一区的某些灯的输入，在此状况下中央控制器装置将产生和发送具有编码数据的信号，所述编码数据指导区的照明装置打开和关闭。用户输入还可包含一个或多个区和/或灯的亮度等级调整，或设计成以各种亮度等级设置各种照明装置的场景。每一用户输入命令将使用户接口装置发送信号，其包含指示哪个照亮装置应由信号操作的数据。当器具控制器检测到意图用于其照亮装置的信号时，其将使其照亮装置实行对应于控制信号的命令。实例命令和控制技术在授予Casper等人的标题为“对高强度LED照明系统的可选的基于区的控制(Selectable,zone-based control for high intensity LED illumination system)”的第9,189,996号美国专利中描述，所述美国专利的公开以全文引用的方式并入本文中。
此外，任何数目的外部光传感器105a到105n可位于环境中的一个或多个位置，例如体育场运动场；室内或室外音乐会场所的舞台；或圆形剧场中的球场、地板或溜冰场，以检测光的强度。外部光传感器可包含将状态信息和/或命令发送到照亮装置控制器和/或接口装置中的任一个或全部的发射器。举例来说，特定照亮装置的器具控制器110c可编程成检测来自特定传感器105a的信号，所述特定传感器105a位于控制器的对应照明装置10c导引光的区域中。传感器可感测其附近的光强度、色温和/或显色指数(CRI)，且将强度数据发射到装置控制器110c。如果局部强度数据具有小于阈值的值，那么器具控制器110c可编程成增加照明装置10c的亮度，或者如果局部强度数据具有大于阈值的值，那么器具控制器110c可以减小照明装置10c的亮度器具控制器可实现此种操作的一种方式是通过增加或减小“开”信号的频率，所述信号通过脉冲宽度调制(PWM)使LED打开和关闭。增加和/或减小亮度的其它方式也是可能的。替代地，传感器105a本身可包含编程和电子器件，其使传感器向器具控制器110c发送命令，例如如果局部强度小于阈值水平，那么“增加亮度”命令，或者如果局部强度大于阈值水平，那么“降低亮度”命令。
预期描述LED模块和控制系统和方法的本公开的部分可包含各种类型的装置。举例来说，LED模块、控制系统和控制方法可包含在于2014年11月13日由Nolan等人发布的标题为“高强度发光二极管照明器总成(High intensity light emitting diode luminaireassembly)”的第US2014/0334149号美国专利申请公开中所公开的那些，所述美国专利申请公开中的公开以全文引用的方式并入本文中。图2中示出另一实例。如图2中所示出，照明装置200包含包覆灯具的各种组件的外壳201。外壳201包含开口，其中其上附接有各种LED的衬底形成LED模块203。每一LED模块定位成远离器具射出光。任何数目个LED模块，例如一个、两个、三个、五个或更多个LED模块可以任何配置定位于开口内。各种导线和/或电子装置，和用于LED的镜片可安装在每一模块的衬底上。
装置的外壳201可包含充当用于耗散由LED产生的热量的散热器的主体部分。主体/散热器可由铝和/或其它金属、塑料或其它材料形成，且其在外部上可包含任何数目个翅片，以增大其将接触周围冷却介质(通常为空气)的表面区域。因此，主体部分可具有碗状形状，衬底203可合适在碗状部分的开口内，且来自LED的热量可从阵列中抽出且经由碗状部分的外部上的翅片耗散。
虽然LED模块定位于主体的一侧处，但是主体的相对侧可包含或连接到电力供应器205。电力供应器205可包含电池、太阳能板或从外部和/或其它内部源接收电力的电路。电力供应器的外部外壳还可包含翅片以帮助耗散来自电力供应器205的热量。电源线可定位在主体内以将电力从电力供应器导引到LED。外壳可任选地通过一个或多个连接器208附接到支撑结构，例如基底或安装轭207。如所示出，连接器可包含轴，外壳和/或支撑结构可围绕所述轴旋转以使照明装置能够定位成以所需角导引光。
如图3的分解视图中所示出，定位在LED模块下且在LED模块与电力供应器324之间的表面332可包含电路板，所述电路板包含器具控制器342，其可用于本文中所描述的实施例中。表面332可充当接口板，其包含例如电线或导电迹线等用于在电力供应器324的电组件与器具控制器342之间提供电接触的一个或多个导线。在其它实施例中，器具控制器可定位于照明装置的其它组件内或上。
图4说明中央控制器401和多个灯具控制器431a…431n可如何经由有线连接在彼此之间传输数据和/或电力信号以形成照明装置的网络的实例。中央控制器401包含处理器403和通信接口，所述通信接口包含路由器或交换机402，所述交换机402具有配置成接纳以太网和/或光纤缆线的一个或多个以太网端口或光纤连接器。可使用其它类型的缆线和连接器，但出于本公开的目的，以太网和光纤缆线和连接器将用作实例。每一器具控制器431n还包含处理器433n，且在有线连接实施例中，具有至少两个端口的交换机402n，所述端口各自配置成接纳以太网或光纤缆线。利用上文所描述的端口作为起点和终点，中央控制器401经由通信链路411连接，所述通信链路411在此状况下是以太网或光纤缆线，以形成到器具控制器431a中的至少一个的串行连接。每一器具控制器(例如，431a)类似地经由串行通信链路412、413(在此实施例中，以太网或光纤缆线)以菊花链配置连接到至少一个其它器具控制器(例如，431b)。以此方式，链431a中的第一器具控制器根据环形拓扑连接到中央控制器401和下一器具控制器。下一器具控制器431b连接到先前器具控制器431a和链中的下一器具控制器，直到最终器具控制器431n达到为止。最终器具控制器431n还可经由串行通信链路416连接到中央控制器，如图4中所示出。以此方式，中央控制器401可经由各种通信链路将命令发送到照明装置的器具控制器中的每一个，且中央控制器401可经由各种通信链路从照明装置的器具控制器中的每一个接收数据。在一些实施例中，通信可在围绕由装置和通信链路形成的回路的单方向上；在其它实施例中，通信可围绕通信链路在顺时针和逆时针方向上是双向的。
在无线实施例中，可建立菊花链格式，每一照明装置的发射器无线地发送数据包，且识别数据，所述数据识别链中的下一个照明装置。以此方式，用于链中任何特定照明装置的器具控制器可识别意图用于其的数据包，且器具控制器可接收那些包且将那些包转译成适合于命令器具控制器的照明装置实施各种动作的通信协议。
照明装置(例如，431n)中的任一个可连接到一个或多个外部装置451，例如相机或计算装置。此连接可以是经由通过以太网或其它类型的交换机432n的有线连接，如图4中所示出，或其可以是经由例如Wi-Fi接收器434n等无线接收器或例如配置成经由BluetoothTM低能或其它通信协议接收信号的接收器等近场通信接收器435n的无线连接。
每一互连缆线包含用以在联网装置之间传输数据的一条或多条电线。在一些实施例(例如包含以太网缆线或USB缆线的那些)中，缆线还可包含用以在联网装置之间传输电力的一条或多条电线。举例来说，以太网缆线可包含八条电线。在使用以太网缆线的实施例中，每一缆线中的一对电线可用于在联网装置之间传输直流电(DC)，而其余对中的一些或全部将用以传输数据。USB缆线还可用以在装置之间传输数据和电力。
每一器具控制器431a…431n将包含从照明装置所连接到的外部电源或电池接收电力的电力输入。然而，如果到任何照明装置的电力失效，那么照明装置的器具控制器可经由以太网缆线或任何其它专用传输介质切换到从外部电源获得的DC电力。每一器具控制器可包含优先开关，其编程成在检测到装置的主要电源的故障之后切换到外部电源，且当电力再次变得可用时切换回到主要电源。以此方式，备用电源可经由装置的以太网端口(或其它电力输送端口)供每一照明装置的器具控制器使用，且个别装置的器具控制器当中断主电源时且在中断主电源的情况下将只能切换到备用电源。备用电源无需足以为整个照明装置供电，而是仅需要足以在这些装置的器具控制器的电力中断时为一个或多个装置的器具控制器供电。
如上所述，中央控制器401还可经由到例如光纤网络441等网络的通信接口通信地连接到远程控制器(在图4中未示出)。
每一照明装置将具有相关联的地址，例如因特网协议地址。当将控制数据发送到照明装置时，中央控制器可指明将供所有装置、一组装置，或个别装置使用的数据。当每一装置接收数据时，其器具控制器可检查数据以确定数据是否既定用于所述器具控制器。替代地，中央控制器可配置成呈“直通”模式，其中其将任何接收到的数据直接地转送到照明装置，以供任何进一步处理。可进行此操作的一种方式是中央控制器可使一个或多个装置地址与每一组数据相关联。举例来说，中央控制器可发送开始数据信号、一个或多个装置地址和控制数据组。如果装置(基于开始信号后的装置地址)检测到数据组既定用于所述装置，那么其可接收和应用所述数据，直到接收到停止命令为止。每一装置还将经由以太网或光纤缆线将数据传递到网络中的下一互连装置。
任选地，照明装置中的一个或多个可在将数据流传递到下一装置之前将数据添加到数据流。举例来说，任何照明装置431b可从一个或多个外部或内部传感器接收数据，如上文所描述。装置可将其地址附加到数据流，使得数据传递通过链中的所有照明装置且链中的最终装置431n将数据传递到中央控制器401上。
当外部装置451(例如相机)连接到任何照明装置的以太网交换机时，外部装置还可具有相关联的地址，且中央控制器401可使用外部装置的地址和上文所描述的有线网络将数据发送到外部装置。类似地，任何外部装置451附接到的器具控制器431n可仅经由数据流将数据从外部装置发送到中央控制器401，正如其可处理如上文所描述任何其它数据一般。
图4中所示出的若干通信链路标记有可用于跨链路发射数据的通信协议。那些标签仅借助于实例；其它通信协议可与所示出的链路中的任一个或全部一起使用。此外，在各个实施例中，中央控制器401可包含编程，其配置成将从第一协议接收的控制数据转译成与中央控制器将对其发送命令的照明装置兼容的第二协议。以此方式，中央控制器401充当照明装置与一个或多个外部装置或系统之间的通用协议网关。举例来说，中央控制器401可转译在以太网协议中从远程控制器接收的数据，和/或其可转译在无线协议(例如BluetoothTM低能)中接收的数据，和/或其可转译在光纤通道协议中接收的数据，和/或其可转译其经由其它协议接收的数据，将上述数据转译成与照亮装置的通信协议兼容的通信协议，所述照亮装置的通信协议例如I2C或美国国家标准协会(“ANSI”)“娱乐技术—USITT DMX512-A-用于控制照明设备和配件的异步串行数字数据传输标准(Entertainment Technology-USITTDMX512-A-Asynchronous Serial Digital Data Transmission Standard forControlling Lighting Equipment and Accessories)”，通常被称为DMX512或简称为DMX，中描述的所述通信协议。本文将使用术语“DMX”指DMX512标准，和其各种变化、修正和替代，包含可与本公开中所描述的过程一致的任何未来修正或替代。
举例来说，中央控制器可将含于标准以太网包中的应用程序特定数据提取和处理成专有以太网协议，即与中心控制器的连接的照明装置兼容的非标准协议。如果网络中的多个装置使用不同通信协议，那么中央控制器还可将数据从装置中的第一装置转译回成可由需要访问数据包的其它照明装置理解的协议。中央控制器还可将接收到的数据包转译成可由远程控制器理解的协议。
借助于实例，参看图5，其中第一以太网协议(例如，标准协议)被称作“协议(A)”且用于一个或多个连接的照明装置的第二以太网协议(例如，专有协议)被称作“协议(B)”，如果中央控制器接收到标准以太网包(步骤501)，那么其可通过移除以太网报头和报尾(其可含有目的地和源地址)来从包提取有效负载。有效负载将包含应用程序特定的(例如，标准以太网)协议帧，其包括应用程序特定的数据、应用程序特定的协议报头和报尾，以及来自以太网包的帧校验序列(步骤502)。中央控制器可接着从以太网帧提取应用程序特定的数据(步骤503)。
如果以太网包报头或报尾和/或应用程序特定的协议报头或报尾包含指示包既定用于特定照明装置的目的地地址，那么中央控制器可将所述应用特定的数据转译成与照明装置兼容的协议，且使用转译的包命令照明装置的LED模块(参见图6)。替代地或另外，如果报头或报尾包含目的地地址，所述目的地地址包含网络中的一个或多个其它照明装置，那么中央控制器可将所述应用特定的数据(和任选地照明装置捕获或生成的其它数据)插入到具有对应于协议B的报头和报尾的协议B帧中(步骤504)。中央控制器可接着添加以太网包报头和报尾(步骤505)且其可经由串行通信链路将此包传递到适当照明装置。
应用程序特定的数据转译处理可由主处理器或中央控制器的现场可编程门阵列(FPGA)处置。如果在以太网帧中转送应用程序特定的数据，那么可利用处理器。否则，如果数据需要在时序相关协议(例如，DMX)中转送，那么应用程序特定的数据转译可在中央控制器的FPGA逻辑中发生。参看图6，中心控制器的处理器可实行编程指令码以从接收到的包提取第一协议的数据帧(步骤601)，将包的报头和报尾留在后面。处理器可接着从帧提取应用程序特定的数据(步骤602)且通过串行或并行接口将其转送到FPGA逻辑(步骤603)。数据在FPGA域内缓冲之后FPGA将在其门阵列逻辑实施中处置时序相关通信协议处理，从而添加用于照明装置的协议(例如，DMX)的适当报头(步骤604)。协议特定的包将随后从FPGA串流传输到用于硬件层处理的串行接口PHY模块(例如，RS-485驱动器模块)。此过程可由如上文所描述的中央控制器的现场可编程门阵列(FPGA)中或在由充当协议转译模块的处理装置实施的编程指令中实施的逻辑执行，所述协议转译模块执行上文所描述的步骤，包含接收以太网包601，移除以太网报头和报尾602，从包603提取应用程序特定的数据，以及将DMX(或适合其它照明装置的协议)报头和报尾添加到萃取的数据，以创建用于将对其导引包的照明装置的适合装置的包604。
在各个实施例中，中央控制器将具有存储器装置以收集和保存来自中央控制器，来自照明装置或来自中央控制器和照明装置两者的任何诊断系统数据。系统可在各种事件，例如如果出现严重的系统故障之后使用此数据进行分析。此存储器还可用于任何参数和配置存储的目的。
图7说明系统可如何包含数个路由器101a…101n，所述数个路由器101a…101n通信地连接于控制器装置202(例如图1中的控制器装置102)之间，所述控制器装置202充当环形拓扑中各种照明装置或照明装置组的接口装置。路由器可经由一个或多个有线通信路径112，使用导线，例如以太网缆线、光纤缆线、以太网和光纤与以太网-光纤转换器的组合或可在接口装置与路由器之间携载信号的任何其它导电结构通信地串联连接到彼此以形成如所示出的环。以此方式，并非照明装置在如图4中的环形拓扑中直接连接到彼此，而是路由器可连接到彼此，且每一路由器可用以控制多组照明装置。任选地，每一路由器还可包含用于经由无线通信协议接收控制信号的接收器117。路由器的环经由例如上文所描述的那些有线路径、例如一个或多个发射器和接收器的无线通信系统或有线和无线系统的组合通信连接到接口装置202。每一路由器101a…101n配置成从接口装置202接收照明控制命令且将命令递送到其通信连接到的照明控制器。每一路由器101a…101n还能够从其对应的照明控制器接收遥测数据(例如从外部照明传感器接收到的数据，或由连接的照明装置提供的数据)且使所述数据再调谐到接口装置或到另一监测系统。
路由器101a…101n中的每一个经由有线通信链路与邻近路由器共享其从外部传感器接收到的遥测数据、其从监测其自身的参数产生的遥测数据以及其从接口装置202接收到的控制信号中的一些或全部。路由器101a…101n中的每一个将具有唯一识别码。每一路由器可使其接收或生成的遥测数据与其唯一识别路由器码相关联，使得当数据传递通过环回到接口装置202时，接口装置202可使用路由器码来识别数据来源的路由器。类似地，接口装置可使导引到特定目标路由器的命令与目标路由器的唯一路由器码相关联。当命令传递通过环到目标路由器时，目标路由器可使用所述路由器码确定命令既定用于所述路由器，而其它路由器将使用所述路由器码确定其不是路由器将实施的码。系统还可使用组码来识别组或路由器。因此，命令可具有与单个路由器相关联的单个码，与多个路由器相关联的多个码，或与两个或多于两个路由器相关联的一组码。
如果环中出现故障，例如任何两个路由器之间的通信链路出现故障或路由器自身出现故障(例如，机械故障、脱机或其它不可操作性)，那么接口装置202仍可接收遥测数据且通过跨两个通信路径113、114发送信号到两个路由器101a、101c来将命令发送到所有路由器。接口装置可定期或在命令之后通过跨第一通信路径113发送校验信号且等待校验信号经由第二通信路径114传回来测试环的完整性。如果接口装置202在第二通信路径114上接收到校验信号，那么可假定环是完整的。如果接口装置202未在第二通信路径114上接收到校验信号，那么可假定环已破裂。接口装置还可通过检测其在每一路径上接收的遥测数据和使用遥测数据的相关联路由器识别能够将数据沿着每一通信路径发送到接口装置202的路由器来确定故障的位置。举例来说，如果接口装置沿着通信路径113从第一组路由器(此处，路由器101a)接收数据且沿着通信路径114从第二组路由器(此处，路由器101b到101n)接收数据，那么可假定第一组与第二组之间(在此实例中，路由器101a与101b之间)的通信链路中出现故障。
图8说明路由器装置101的实例框图。路由器装置能够接收照明控制数据，且经由多个类型的介质传回遥测和其它数据，且使用多个通信协议中的任一个，包含但不限于：
●铜质10/100/1000以太网(也称为1000Base-T或GigE)介质
○流式传输架构控制网络(sACN或E1.31)协议
○Art-Net协议
○流式传输远程装置管理(RDM)(例如，E1.33)协议
●单模光纤或多模光纤，例如光纤100/1000以太网(经由SFP—小封装可插拔—收发器来适用各种单模和多模光纤标准)
○流式传输架构控制网络(sACN或E1.31)协议
○Art-Net协议
○流式传输RDM(例如，E1.33)协议
●RS-485
○DMX(即，任何数字复用协议，例如DMX-512A)
○RDM DMX(即，用远程装置管理增强的DMX，有时被称为DMX-RDM单端口网关)
●无线/射频(RF)
○DMX
○RDM DMX
在各种实施例中可使用其它介质和通信协议，例如RS422、RS232、RS423等等。
参看图8，每一路由器装置101可包含可配置的输出，使得其可适于与其一起使用的介质和通信协议。路由器包含例如内部电池的电源133和/或用于连接到外部电源的插头。路由器包含任何数目个输入/输出信号收发器，例如以太网和/或光纤缆线端口129，其是小封装可插拔(SFP)融合器133、无线接收器或其它输入装置的部分。SFP融合器的每一端口可与转换在任一方向上行进的信号的并行到串行媒体独立接口(MII)转换器135通信，所述转换器例如用于转换器135的SFP融合器侧上的信号的串行千兆位媒体独立接口(SGMII)和转换器135的以太网交换机141侧上的降低的千兆位媒体独立接口(RGMII)。
路由器包含可编程逻辑和处理装置121(例如微处理器或现场可编程门阵列)，其可编程成和用以经由分离器123将信号配置和导引到独立于其它输出端口的输出端口125a…125n中的每一个。输出端口中的每一个可配置成从任何范围输出传入的DMX、RDM或其它数据(因为所有以太网协议均允许多个DMX范围)。输出端口中的每一个可配置成从传入的DMX数据流中的任一点开始其输出(即其可对传入的流进行字节移位以有效地改变下游灯具的地址)。输出端口配置可经由具有RDM功能的输入端口127a…127n中的任一个(例如，铜或光纤以太网、RS-485或RF)。完成输出端口中的每一个可与彼此且与输入端口中的每一个电隔离。
路由器装置可具有获取指示建筑物中已发生电力中断情况的输入131的能力。装置可通过在其输出中的每一个上输出预定(或其它适当)DMX等级来响应此输入。
装置可包含全功能以太网交换机141，且因此可用于路由照明数据和通用以太网数据流(在圆形剧场和体育场中用于记分板、带状灯、雾和焰火效果、声音、传感器数据)。所包含的以太网交换机141可利用快速生成树协议。当多个路由器配置到如图7中所示出的环形拓扑中时，网络的物理层可在任何一个位置破裂，且网络能够通过将数据再路由到受影响的节点辅助输入来围绕此破裂处愈合。
图9描绘可包含在上文所描述的电子装置中的任一个，例如电子装置或控制器装置中的硬件的框图。总线900充当使硬件的其它所示组件互连的信息高速公路。总线可以是系统的元件之间的物理连接，或系统的各种元件经由其共享数据的有线或无线通信系统。处理器905是执行实行程序所需的计算和逻辑操作的系统的处理装置。处理器905，单独或与图9中所公开的其它元件中的一个或多个一起为处理装置、计算装置或处理器(在本文内使用此类术语时)的实例。处理装置可以是物理处理装置、含于另一处理装置内的虚拟装置，或包含于处理装置内的容器。
存储器装置910是硬件元件或硬件元件的片段，在所述硬件元件上可存储编程指令、数据或两者。只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)连同云存储服务一起构成存储器装置的实例。
任选显示接口930可准许信息以音频、视觉、图形或字母数字格式显示在显示器835上。与例如印刷装置等外部装置的通信可使用例如通信端口或天线等各种通信装置940进行。通信装置940可通信连接到通信网络，例如因特网或内联网。
硬件还可包含用户输入接口945，其允许接收来自例如键盘或小键盘950等输入装置或例如鼠标、触摸板、触摸屏、遥控器、指向装置、视频输入装置和/或麦克风等其它输入装置955的数据。还可从例如数码相机或视频相机等图像捕获装置920接收数据。可包含位置传感器960和/或运动传感器970以检测装置的位置和移动。运动传感器970的实例包含陀螺仪或加速度计。位置传感器960的实例，例如从外部GPS网络接收位置数据的全球定位系统(GPS)传感器装置。
上文所描述的特征和功能，以及替代方案可组合到许多其它不同系统或应用程序中。本领域的技术人员可进行各种替代、修改、变化或改进，其中的每一个还意图由所公开的实施例涵盖。

Claims (15)

1.一种照明系统，其包括
控制器装置，其包括处理器和存储器装置，并配置成产生用于控制照明装置的命令；
多个路由器，其通信连接到所述控制器装置，其中每一路由器包括：
一个或多个输入端口，其中的每一个具有相关联的通信协议，
处理装置和存储器，和
一个或多个输出端口；以及
一个或多个照明装置，其经由所述路由器的输出端口通信连接到所述路由器中的每一个；
其中所述控制器装置的存储器装置包含编程指令，其配置成致使所述控制器装置的处理器在接收到包括用于所述照明装置中的一个或多个的命令的一组数据包且这组数据包是根据与对其导引所述命令的照明装置不兼容的第一通信协议编码时，执行下列操作：
从所述组中的所述数据包中的每一个提取有效负载；
将所述有效负载从所述第一通信协议转译成第二通信协议以得到一组转译的包，其中第二通信协议与对其导引所述命令的所述照明装置兼容；以及
经由所述路由器中的一个或多个将所述转译的包发射到对其导引所述命令的所述照明装置，使得对其导引所述命令的所述照明装置将根据所述有效负载致动；以及
其中所述路由器中至少一个的存储器包括编程指令，其配置成使所述路由器的处理装置从所述输入端口中的一个接收命令，确定对应于待受该命令控制的照明装置的输出端口，且使用对应于待受该命令控制的所述照明装置的协议将所述命令导引到所述所确定的输出端口。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述路由器在环形拓扑中通信连接到彼此且连接到所述控制器装置；并且
所述路由器中的至少一个还包含配置成使所述路由器从外部传感器或从连接的照明装置接收遥测数据，且将所述遥测数据导引到所述环形拓扑中的至少一个其它路由器或所述控制器装置的编程指令。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述路由器中的至少一个还包含配置成从所述环形拓扑中的一个或多个其它路由器接收遥测数据，且使用所述遥测数据来控制其连接的照明装置中的一个或多个的编程指令。
4.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述控制器装置沿着第一通信路径和第二通信路径在环形拓扑中连接；且
当所述环形拓扑的路由器或通信链路出现故障时，所述控制器配置成检测所述故障，识别所述故障的位置，并沿着所述第一通信路径或所述第二通信路径经由一个或多个路由器将未来命令导引到所述系统中的所选照明装置。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述环形拓扑包括多个光纤通信链路，其中所述光纤通信链路中的每一个使所述路由器中的两个或所述路由器中的一个与所述控制器装置连接。
6.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述路由器中的至少一些进一步包括电力中断检测输入；且
所述编程指令配置成在通过所述电力中断检测输入中的任一个检测到电力中断事件之后更改所述命令。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，对于所述路由器中的至少一些：
所述一个或多个输入端口包括以太网端口；且
所述输出端口包括DMX-RDM网关。
8.一种照明系统，其包括
多个照明装置，其在环形拓扑中通信连接到彼此；以及
控制器装置，其也在所述环形拓扑中通信连接到所述照明装置，其中所述控制器装置包括：
处理器，以及
含有编程指令的存储器装置，所述编程指令配置成致使所述处理器：
接收一组数据包，其中所述数据包包括用于所述照明装置中的一个或多个的命令且根据第一通信协议进行编码，所述第一通信协议与对其导引所述命令的照明装置不兼容；
从所述组中的所述数据包中的每一个提取有效负载；
将所述有效负载从所述第一通信协议转译成第二通信协议以得到一组转译的包，其中第二通信协议与对其导引所述命令的所述照明装置兼容；以及
经由路由装置中的一个或多个将所述转译的包发射到对其导引所述命令的照明装置，使得对其导引所述命令的所述照明装置将根据所述有效负载致动。
9.根据权利要求8所述的照明系统，其中所述照明装置中的至少一个包括：
器具控制器；
一个或多个照明模块；
通信接口；以及
含有编程指令的存储器，所述编程指令配置成致使所述器具控制器：
在接收到转译的包之后，检查所述接收到的转译的包的报头，以识别对其导引所述接收到的转译的包的一个或多个目的地照明装置，
如果所述识别的一个或多个目的地装置包含其中所述器具控制器是组件的所述照明装置，那么使所述照明装置的所述照明模块采取动作，且
如果所述识别的一个或多个目的地装置包含所述系统中的一个或多个其它照明装置，那么使所述通信接口将所述接收到的转译的包发送到所述系统中的下一照明装置。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述器具控制器的所述编程指令还配置成在接收到转译的包之后，如果所述转译的包的所述第二通信协议不是与所述器具控制器的相关联的照明装置兼容的协议，那么：
从所述转译的数据包中提取所述有效负载；
进一步将所述有效负载从所述第二通信协议转译成适合于所述器具控制器的相关联的照明装置的第三通信协议，以得到另一转译的包；以及
使用所述另一转译的包，以使得所述器具控制器的相关联的照明装置根据所述命令致动。
11.根据权利要求10所述的系统，其中：
所述第一通信协议包括第一以太网协议、光纤通道协议或无线通信协议；且
所述第二通信协议包括第二以太网协议、DMX或I2C。
12.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述第一通信协议包括以太网协议、光纤通道协议或无线通信协议；且
所述第二通信协议包括DMX或I2C。
13.根据权利要求8所述的系统，其中所述环形拓扑包括多个串行通信链路，其中的每一个将所述照明装置中的一个的通信接口连接到所述照明装置中的另一个的通信接口，或连接到中央控制器的通信接口，以在所述多个照明装置与所述中央控制器之间提供数据传输。
14.一种照明装置的系统，所述系统包括：
中央控制器，其包括：
处理器，
存储编程指令的存储器装置，以及
通信接口；
多个照明装置，其中的每一个包括器具控制器、一个或多个照明模块、通信接口和包含致使器具控制器执行下列操作的编程指令的存储器：在接收到数据包之后，如果数据包使用与所述器具控制器的相关联的照明装置不兼容的通信协议，那么：
从转译的数据包中提取有效负载；
将所述有效负载转译到适合于所述器具控制器的相关联的照明装置的第二通信协议以得到转译的包；并且
使用所述转译的包以使得所述器具控制器的相关联的照明装置致动；
多个串行通信链路，其中的每一个将所述照明装置中的一个的通信接口连接到所述照明装置中的另一个的通信接口，或连接到所述中央控制器的所述通信接口，以在所述多个照明装置与所述中央控制器之间提供数据包传输。
15.根据权利要求14所述的系统，其中至少一个照明装置的存储器还包括配置成致使该照明装置的器具控制器执行下列操作的编程指令：
在接收到数据包之后，检查所述接收到的数据包的报头以识别对其导引所述数据包的一个或多个目的地照明装置，
如果所述识别的一个或多个目的地装置包含其中所述器具控制器是组件的所述照明装置，那么使所述照明装置的所述照明模块采取动作；且
如果所述识别的一个或多个目的地装置包含所述系统中的一个或多个其它照明装置，那么使所述通信接口将所述数据包发送到所述系统中的下一照明装置。
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