CN116867033A - 轨道灯系统、及其快速入网方法和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道灯系统、及其快速入网方法和控制方法。本发明的轨道灯系统中，所述控制器定时通过所述数据线将用于查询灯具的设备信息的查询指令信号发送给与所述控制器连接的灯具，接收到该查询指令信号的所述灯具通过所述数据线将包含该灯具的设备信息的数据发送到所述控制器，所述控制器根据接收到的数据对所述灯具的设备信息进行确认，在所述灯具还未入网的情况下，所述控制器将包含该设备信息的数据发送给互联网服务器，所述互联网服务器根据所述灯具的设备信息对所述灯具进行设备认证，在认证通过后，使所述灯具入网。

Description

轨道灯系统、及其快速入网方法和控制方法

技术领域

本申请涉及智能灯具领域，更具体地涉及一种轨道灯系统、及其快速入网方法和控制方法。

背景技术

随着物联网的发展，智能照明在日常生活中随处可见。智能灯具的控制主要是能通过智能灯具内的无线模组(如Wi-Fi、BLE、Zigbee)与网关或路由器连接，继而连接到云端服务器，从而人们能通过移动终端或其他智能设备控制智能灯具。

现有技术的智能灯具的入网由于需要人工操作，一般耗时1分钟左右，快的需要30秒钟，慢的甚至需要数分钟，而绝大部分灯具都是逐一入网，无法做到多个灯具同时入网，所以灯具越多入网耗时越长。随着智能设备增多，无线信道越拥堵，智能设备入网成功率也会降低，有时智能设备需要操作数次才能成功入网。路由器/网关的终端连接数量比较有限，特别是智能轨道灯，一条轨道上会有数十甚至上百个智能灯具，这种问题尤为突出。

因此，智能设备的快速入网已经成为智能照明甚至整个物联网急需解决的难题。

发明内容

发明所要解决的技术问题

目前物联网最常用的无线接入协议是Wi-Fi、BLE、Zigbee这三种。图1是现有最常见的智能轨道灯系统结构图，包括轨道电源、轨道、智能灯具、路由器/网关(以下简称路由器)、移动终端(手机、平板)(以下简称为移动终端)。基本工作原理是，轨道电源为轨道内的智能灯具供电，移动终端通过路由器连接到互联网，再通过对移动终端上的应用程序进行操作，将智能灯具接入到路由器，以实现智能灯具的本地或远程操控。

智能灯具入网流程是，首先移动终端通过应用程序向路由器发送灯具搜索命令，路由器开始搜索灯具，智能灯具接收到搜索命令后向路由器返回灯具的身份信息，并显示在移动终端的应用程序上，然后在应用程序上选择需要入网的灯具开始入网。如果灯具是Wi-Fi协议还需要手动输入路由器Wi-Fi密码。如图2所示，智能灯具开始通过路由器连接到互联网上的服务器，并由服务器确认身份信息。确认身份信息的过程是一个灯具一灯具进行的，入网的速度快慢取决于网络的带宽的大小以及无线环境信道的拥堵情况。

这种智能灯具系统比较合适灯具较少的环境应用，每个智能灯具都能独立与路由器连接，当一个灯具异常时不会影响其他灯具的使用，但当智能灯具较多时，或者无线环境信道拥堵时，这种系统的入网时间会比较长，而且入网成功率变低，还会出现智能灯具掉线，甚至还会导致其他智能设备如智能移动终端，蓝牙耳机等出现网络卡顿、掉线现象，而且过多的智能灯具也会大大加重路由器的网络压力。

现有的智能灯具系统存在以下技术问题：

技术问题1：

如何提高智能轨道灯具的入网速度，实现多灯具一次入网。

技术问题2：

如何减轻路由器的网络压力，提高路由器的工作效率。

技术问题3：

如何降低有线智能轨道灯数据冲突概率。

技术问题4：

如何减少对环境的信道干扰，不影响其它无线设备的使用。

本发明是鉴于以上的问题点而完成的，本发明的目的是提供一种轨道灯系统、轨道灯系统的入网方法以及轨道灯系统的控制方法，其能实现同一轨道内的智能灯具同时入网，具有入网速度快，成功率高，智能灯具即插即用，而且能减少无线网络的信道干扰，减轻网关或路由器的压力，提高其他无线设备网络质量。

解决技术问题的技术方案

根据一个示例性实施例，提供了一种轨道灯系统，所述轨道灯系统，包括：

轨道，该轨道具有数据线；

灯具，该灯具安装在所述轨道上并与所述数据线连接；以及

控制器，该控制器通过所述数据线与所述灯具连接以对所述灯具进行控制，

其中，所述轨道灯系统被配置成使得：

所述控制器定时通过所述数据线将用于查询所述灯具的设备信息的查询指令信号发送给与所述控制器连接的所述灯具；

接收到该查询指令信号的所述灯具通过所述数据线将包含该灯具的设备信息的数据发送到所述控制器；

所述控制器根据接收到的数据对所述灯具的设备信息进行确认，在所述灯具还未入网的情况下，所述控制器将包含该设备信息的数据发送给互联网服务器；

所述互联网服务器根据所述灯具的设备信息对所述灯具进行设备认证，在认证通过后，使所述灯具入网。

较佳地，所述的轨道灯系统中，

所述控制器具有无线模组，所述控制器通过该无线模组进行通信连接，

所述控制器、所述互联网服务器连接至路由器，

所述控制器通过所述路由器将包含所述灯具的设备信息的数据传输到所述互联网服务器、移动终端。

较佳地，所述的轨道灯系统中，

通过移动终端向所述控制器发送入网邀请，

所述控制器在接收到所述入网邀请后将包含所述控制器的设备信息的数据发送到所述互联网服务器，

所述互联网服务器根据所述控制器的设备信息对所述控制器进行设备认证，在认证通过后，使所述控制器入网。

较佳地，所述的轨道灯系统中，

在所述移动终端要对所述灯具进行远程控制的情况下，通过所述移动终端经由所述路由器向所述互联网服务器发送控制信号，所述互联网服务器在接收到该控制信号后向所述控制器发送该控制信号，所述控制器在接收到该控制信号后向对应的灯具发送该控制信号，所述灯具根据接收到的该控制信号进行动作，从而实现对所述灯具的控制。

较佳地，所述的轨道灯系统中，

在移动终端要对所述灯具进行本地控制的情况下，通过所述移动终端向所述控制器发送控制信号，所述控制器在接收到该控制信号后向对应的所述灯具发送该控制信号，所述灯具根据接收到的该控制信号进行动作，从而实现对所述灯具的控制。

较佳地，所述的轨道灯系统中，

所述设备信息中包含所述灯具的类型、地址码、状态。

较佳地，所述的轨道灯系统中，

移动终端通过向所述控制器发送控制信号来控制所述灯具；

所述控制器在接收到该控制信号后，将该控制信号通过所述数据线发送给与所述控制器连接并且已入网的所述灯具；

接收到该控制信号的所述灯具内的MCU模组将控制指令发送给所述灯具内的光源驱动器；

所述光源驱动器从所述MCU模组接收到该控制指令后，以光/色的变化呈现来自所述移动终端的控制。

根据另一个示例性实施例，提供了一种轨道灯系统的入网方法，所述轨道灯系统包括：

轨道，该轨道具有数据线；

灯具，该灯具安装在所述轨道上并与所述数据线连接；以及

控制器，该控制器通过所述数据线与所述灯具连接以对所述灯具进行控制，

该轨道灯系统的入网方法包括：

所述控制器定时通过所述数据线将用于查询所述灯具的设备信息的查询指令信号发送给与所述控制器连接的所述灯具的步骤；

接收到该查询指令信号的所述灯具通过所述数据线将包含该灯具的设备信息的数据发送到所述控制器的步骤；

所述控制器根据接收到的数据对所述灯具的设备信息进行确认，在所述灯具还未入网的情况下，所述控制器将包含该设备信息的数据发送给互联网服务器的步骤；以及

所述互联网服务器根据所述灯具的设备信息对所述灯具进行设备认证，在认证通过后，使所述灯具入网的步骤。

较佳地，所述的轨道灯系统的入网方法包括：

通过移动终端向所述控制器发送入网邀请的步骤；

所述控制器在接收到所述入网邀请后将包含所述控制器的设备信息的数据发送到互联网服务器的步骤；

互联网服务器根据所述控制器的设备信息对所述控制器进行设备认证，在认证通过后，使所述控制器入网的步骤。

较佳地，所述的轨道灯系统的入网方法中，

所述控制器、所述互联网服务器连接至路由器，

所述控制器具有无线模组，所述控制器通过该无线模组进行通信连接，

所述控制器通过所述路由器将包含所述灯具的设备信息的数据传输到所述互联网服务器、移动终端。

较佳地，所述的轨道灯系统的入网方法包括：

在移动终端上设置至少一个灯具分组，并对每个灯具分组设置该灯具分组所需的灯具类型及每种灯具类型所需的灯具数量的步骤；

将所述灯具安装到所述轨道上的步骤；

所述控制器向安装在所述轨道上的所述灯具发送用于查询所述灯具的设备信息的查询指令信号的步骤；

安装在所述轨道上的所述灯具接收到来自所述控制器的所述查询指令信号后，将该灯具的设备信息发送给所述控制器的步骤；

所述控制器接收到该灯具的设备信息后，判断该灯具是否符合所述灯具分组所需的灯具类型，若符合该灯具分组所需的类型则将该灯具纳入该灯具分组的步骤；

当该灯具分组内的各个灯具类型的灯具数量都达到规定数量后，结束该灯具分组的灯具入网的步骤。

较佳地，所述的轨道灯系统的入网方法包括：

多个所述灯具接收到所述查询指令信号后，各个灯具分别生成一个随机数，并根据该随机数的大小依次将该灯具的设备信息发送给所述控制器的步骤。

根据另一个示例性实施例，提供了一种轨道灯系统的控制方法，包括：上述的轨道灯系统的入网方法；以及

移动终端通过向所述控制器发送控制信号来控制所述灯具的步骤；

所述控制器在接收到该控制信号后，将该控制信号通过所述数据线发送给与所述控制器连接并且已入网的所述灯具的步骤；以及

接收到该控制信号的所述灯具内的MCU模组将该控制信号发送给光源驱动器并执行与该控制信号相应的动作的步骤。

较佳地，所述的轨道灯系统的控制方法中，

所述灯具分别具有唯一的地址码，

该轨道灯系统的控制方法包括：

在所述灯具接入所述轨道时，将所述灯具自身的地址码发送给所述控制器的步骤；

所述控制器在查询所述灯具的状态或控制所述灯具时，将控制指令发送给所述灯具，并在发送给所述灯具的所述控制指令中加入该灯具的地址码的步骤；

所述灯具对接收到的所述控制指令中的所述地址码进行判断，在所述地址码与所述灯具自身的地址码一致的情况下，所述灯具执行相应的控制动作或将包含当前自身的灯具状态的信息发送给所述控制器，在所述地址码不一致的情况下，所述灯具不进行动作的步骤。

发明效果

根据本发明的轨道灯系统、轨道灯系统的入网方法以及轨道灯系统的控制方法，能实现同一轨道内的智能灯具同时入网，具有入网速度快，成功率高，智能灯具即插即用，而且能减少无线网络的信道干扰，减轻网关或路由器的压力，提高其他无线设备网络质量的效果。

附图说明

图1是现有技术的轨道灯系统的结构图。

图2是现有技术的智能灯具入网的示意图。

图3是本发明的轨道灯系统的结构图。

图4a是本发明的智能灯具和智能轨道控制器的结构图。

图4b是本发明的智能轨道控制器的功能框图。

图5a是示出本发明的轨道灯系统的数据传输方式的图。

图5b是本发明的控制器的入网流程图。

图5c是本发明的智能灯具的入网流程图。

图6是示出一个房间的智能灯具布置的图。

图7是示出本发明的灯具分组过程的示意图。

图8a是示出本发明的灯具逆向分组配置的数据传输方式的图。

图8b是示出本发明的灯具逆向分组配置的流程图。

图9是示出本发明的有线数据帧格式的图。

图10a是示出本发明的错峰查询技术的数据传输方式的图。

图10b是本发明的错峰查询动作的流程图。

图11a是示出本发明的定向数据查询技术的数据传输方式的图。

图11b是本发明的定向数据查询动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对作为本发明的实施方式进行说明。

实施例1

图3是本发明的轨道灯系统的结构图。轨道灯系统10包括：轨道电源100、智能轨道控制器200(以下简称为控制器200)、轨道300，该轨道300内设置有供电线及数据线、多个智能灯具1、2、3～n、路由器400、移动终端500。

图4a是本发明的智能灯具和智能轨道控制器的结构图。如图4所示，其中智能灯具1具有MCU模组11、光源驱动器12，控制器200包括供电模块201、无线模组202。

在智能灯具中，MCU模组11负责信息的接收与状态的上报；光源驱动器12接收并执行MCU模组11的控制指令，最终以光/色的变化呈现来自移动终端500的控制。

图4b是本发明的智能轨道控制器的功能框图。如图4b所示，控制器200包括：输入模块203、信息收集模块204、处理模块205、判断模块206、存储模块207、以及输出模块208。

输入模块203将输入的数据传输给信息收集模块204。通过输入模块203输入的数据包含智能灯具的类型、地址码、状态等智能灯具的设备信息、来自移动终端的信息、来自互联网服务器的信息等。

信息收集模块204用于收集智能灯具的设备信息、来自移动终端的信息、来自互联网服务器的信息，并将这些信息分别发送给处理模块205、判断模块206、以及存储模块207。

判断模块206用于对接收到的数据进行判断并输出判断结果，例如可以用于判断智能灯具是否已入网、或者判断智能灯具是否符合灯具分组所需的灯具类型等。

处理模块205根据智能灯具的设备信息、移动终端的控制指令、判断模块206的判断结果、来自互联网服务器的信息等，对数据进行处理，并将处理结果发送给输出模块208和存储模块207。

存储模块207用于存储智能灯具的设备信息、控制指令、判断模块206的判断结果、处理模块205的处理结果等数据。

控制器200通过输出模块208将包含控制指令的数据发送给智能灯具，该数据中包含：地址码、功能码、帧ID、数据长度、数据内容、校验码等。控制器200也可以将智能灯具的设备信息等发送给互联网服务器或移动终端。

在控制器200中，供电模块201可以将轨道电源100提供的电压转变为无线模组202适用的电压，并为无线模组202供电。无线模组202通过无线信号与路由器400连接。控制器200通过数据线以有线形式对轨道灯所有灯具管理和控制。

轨道灯系统10的工作原理是：轨道电源100为轨道内的智能灯具及控制器200供电，智能灯具及控制器200开始工作，控制器200的无线模组202通过无线信号连接到路由器400，继而连接到互联网服务器，移动终端500可以本地或者远程控制控制器200，控制器200将控制信号通过数据线传输给轨道300内的智能灯具，智能灯具内的MCU模组11接收到控制信号后，将该控制信号发送给光源驱动器12并执行相应动作；控制器200会定时通过数据线查询智能灯具的状态，智能灯具也会通过数据线上传自身状态，最终把灯具状态更新到互联网服务器及移动终端500上。

图5a是示出本发明的轨道灯系统的数据传输方式的图，图5b是本发明的控制器200的入网流程图，图5c是本发明的智能灯具的入网流程图。

图5a的轨道灯系统的数据传输方式如下：

手机通过路由器连接到互联网，并验证手机的APP的账户信息。

通过手机操控APP，向路由器发送智能轨道控制器入网邀请，路由器与智能轨道控制器进行数据交换，路由器接收到来自手机的智能轨道控制器入网邀请后，向智能轨道控制器发送入网邀请。接收到入网邀请的智能轨道控制器将包含自身的设备信息的数据经由路由器发送到互联网服务器。互联网服务器根据智能轨道控制器的设备信息对智能轨道控制器进行设备认证，若认证通过，使智能轨道控制器入网，并将入网状态回报给手机。

智能轨道控制器定时侦听轨道上的智能灯具的设备状态，并收集安装在轨道上的智能灯具的设备信息。智能轨道控制器根据接收到的数据将智能灯具的设备信息、入网状态和设备状态上报给路由器，并通过路由器将智能灯具的设备信息、入网状态和设备状态上传给手机。若有新的智能灯具加入或者智能灯具移除(智能灯具的热拔插)，将立即上报到路由器并回报到手机的APP上。在智能灯具已入网的情况下，将表示该智能灯具已入网的信息通知给手机。该智能灯具还未入网的情况下，手机将智能灯具入网命令经由路由器，发送给智能轨道控制器，智能轨道控制器将包含该智能灯具的设备信息的数据发送给互联网服务器，互联网服务器根据所述智能灯具的设备信息对智能灯具进行设备认证，在认证通过后，使该智能灯具入网，并将表示入网成功的信息通知给手机。

手机将用于查询智能灯具的设备信息的查询指令信号经由路由器发送给智能轨道控制器，智能轨道控制器通过数据线将查询指令信号发送给智能灯具。接收到该查询指令信号的智能灯具通过数据线将包含该智能灯具的设备信息例如入网状态的数据经由智能轨道控制器和路由器发送到手机。

控制器200的入网流程如下：

步骤S110中，设备上电后，移动终端500通过路由器400连接到互联网，并验证移动终端500的应用程序的账户信息，转移到步骤S120。

步骤S120中，通过移动终端500操控应用程序，向路由器400发送控制器200入网邀请，路由器400与控制器200通过无线信号进行数据交换，路由器400接收到来自移动终端500的控制器200入网邀请后，向控制器200发送入网邀请，转移到步骤S130。

步骤S130中，在接收到入网邀请后控制器200将包含自身的设备信息的数据经由路由器400发送到互联网服务器，转移到步骤S140。

步骤S140中，互联网服务器根据控制器200的设备信息对控制器200进行设备认证，若认证通过，则转移到步骤S150，若认证失败，则转移到步骤S160，将表示认证失败的信息通知给移动终端500，结束本流程。

步骤S150中，使控制器200入网，并将表示入网成功的信息通知给移动终端500，结束本流程。

控制器200通过数据线收集安装在轨道300上的智能灯具的设备信息，并通过路由器400上传安装在轨道300上的智能灯具的设备信息。

智能灯具的入网流程如下：

步骤S210中，控制器200定时通过数据线将用于查询灯具的设备信息的查询指令信号发送给与控制器200连接的智能灯具，转移到步骤S220。

步骤S220中，接收到该查询指令信号的智能灯具通过数据线将包含该灯具的设备信息的数据发送到控制器200，转移到步骤S230。

步骤S230中，控制器200根据接收到的数据对灯具的设备信息进行确认，该灯具还未入网的情况下，转移到步骤S240，在该灯具已入网的情况下，则转移到步骤S250，将表示该灯具已入网的信息通知给移动终端500，结束本流程。

步骤S240中，控制器200将包含该设备信息的数据发送给互联网服务器,转移到步骤S260。

步骤S260中，互联网服务器根据所述灯具的设备信息对灯具进行设备认证，在认证通过后，转移到步骤S270，若认证未通过，则转移到步骤S280，将表示认证失败的信息通知给移动终端500，结束本流程。

步骤S270中，使该灯具入网，并将表示入网成功的信息通知给移动终端500，结束本流程。

控制器200持续侦听安装在轨道300上的智能灯具的状态，若有新的智能灯具加入或者智能灯具移除(智能灯具的热拔插)，将立即上报到路由器400并回报到移动终端500的应用程序上。

上述方法中，使用一个控制器200通过有线方式实现对轨道内多个智能灯具的控制，使得轨道灯系统10中的智能灯具与路由器400之间只有控制器200一个无线网络节点，并且控制器200在传输数据时只占用一个信道，从而减轻路由器的网络压力，减轻环境中无线信道的拥堵，不影响其它无线设备的使用。根据上述方法，使用一个控制器200通过有线方式能实现使安装在轨道上的多个智能灯具同时快速入网。

即插即用免入网配置

传统的无线智能灯具在入网前都要求所有智能灯具通电正常工作后才能进行，与之相比，本发明可以实现智能灯具先入网再正常工作的逆向入网配置。本发明的智能灯具系统中，控制器200是智能灯具与路由器400之间唯一的无线网络节点，控制器200与智能灯具之间通过有线进行数据交换。轨道300通电后，将控制器200接入到轨道300中，此时，轨道300中可以不安装任何智能灯具，用移动终端500将控制器200配置入网即可。当控制器200入网后，再将智能灯具安装到轨道300上，控制器200会定时向轨道300发送设备侦听命令，当发现在轨道300内有新的智能灯具接入时，便将该智能灯具的信息及状态上传到互联网服务器，无需由用户手动地对新安装的智能灯具进行入网配置动作，从而实现逆向入网配置，智能灯具无需手动的入网配置，可以即插即用。

远距离及复杂环境入网

传统的无线智能灯具其网络连接形式主要是星型连接，如Wi-Fi，以及Mesh连接，如蓝牙或Zigbee。当路由器400与智能灯具的距离较远，或者之间有墙体等障碍物阻挡时，传统星型连接的无线智能灯具会由于无线信号弱而无法正常入网。若是Mesh网络的无线智能灯具，则需要最远端的智能灯具与路由器400之间存在网络中继设备，否则同样会出现由于无线信号弱而无法正常入网。本发明使用有线数据传输，适用于室内较远距离应用，智能灯具的入网及控制不受环境因素的影响。

逆向分组配置

在安装灯具时，由于光效设计的需求，往往需要将不同的或者相同的多个灯具组成灯具分组。传统的智能灯具组方法是：首先将智能灯具安装到轨道300上，然后将智能灯具接入到移动终端500及互联网上，再通过移动终端500的应用程序对智能灯具进行控制以确定灯具在轨道300上的位置，最后便可以对指定的智能灯具进行分组。在智能灯具及分组数量较多的情况下，由于移动终端500应用程序无法知道智能灯具在轨道300上的位置，因此会对灯具的分组造成极大的困扰。图6中示出一个房间的灯具布置图。如图6所示，根据光效布置要求，在电视墙上的电视机上方设置有由两个射灯和一个筒灯组成的电视墙灯组，在小桌上方设置有由一个射灯和一个筒灯组成的小桌灯组，在以往的移动终端500应用程序上只会显示3个射灯和2个筒灯，无法区分电视机与小桌上方对应的灯具，因此现有的智能灯具在灯具安装入网后，在光效分组调整时有可能需要将灯具拆卸下重新调整安装位置。

本发明的逆向分组配置能有效解决传统智能灯具分组的问题。如图6所示，要求在电视墙上的电视机上方设置由两个射灯和一个筒灯组成的电视墙灯组，在小桌上方设置由一个射灯和一个筒灯组成的小桌灯组。首先将控制器200安装到轨道300上并使用移动终端500的应用程序对控制器200进行入网配置，然后在应用程序上设定两个分组，分别是用于电视墙的电视墙灯组，包含两个射灯和一个筒灯；以及用于小桌的小桌灯组，包含一个射灯和一个筒灯，这里每个灯具分组包含的灯具可以指定灯具的类型，也可以不指定灯具类型。如图7中的a部分所示，通过移动终端的应用程序建立好两个分组后会显示等待灯具接入，然后将灯具安装到轨道300的指定位置上，移动终端的应用程序便会将指定类型的灯具及灯具数量按顺序登记到电视墙灯组和小桌灯组中，完成两组灯具分组，如图7中的b部分所示。

图8a是示出本发明的灯具逆向分组配置的数据传输方式的图。

图8a的灯具逆向分组配置的数据传输方式如下：

通过手机APP将控制器配置入网；在手机的应用程序上设置灯具分组1、2、…n，并在每个分组上设置每个灯具分组所需的灯具类型及每种灯具类型所需的灯具数量；灯具分组完成后开始等待灯具接入，控制器每隔一定时间向安装在轨道上的灯具发送用于设备搜索的查询指令信号；用户将灯具接入到轨道上的情况下，接入轨道的灯具接收到来自控制器的查询指令信号后，将该灯具的设备信息发送给控制器；在所述控制器接收到该灯具的设备信息后，判断该灯具是否符合该灯具分组所需的灯具类型，若符合该灯具分组所需的类型，将该灯具纳入该灯具分组；判断该灯具分组内的各个灯具类型的灯具数量是否都达到规定数量，若达到规定数量，将该灯具分组内的各个灯具类型的灯具数量都达到规定数量的情况上报给手机；进行下一灯具分组的灯具入网，直至完成最后一个灯具分组。

图8b是逆向分组配置的流程图，逆向分组配置的流程如下：

步骤S300中，将控制器200接入到轨道300并用移动终端500将控制器200配置入网，转移到步骤S310；

步骤S310中，根据环境或光效的需求，在移动终端500的应用程序上设置n个灯具分组，并在每个分组上设置该灯具分组所需的灯具类型及每种灯具类型所需的灯具数量(此时轨道300上并未接入灯具)，转移到步骤S320；

步骤S320中，灯具分组完成后开始等待灯具接入，控制器200每隔一定时间向安装在轨道上的灯具发送用于查询灯具的设备信息的查询指令信号，转移到步骤S330；

步骤S330中，用户根据环境或光效的需求，将灯具安装到轨道上，转移到步骤S340；

步骤S340中，安装在轨道上的灯具接收到来自控制器200的查询指令信号后，将该灯具的设备信息(包含身份信息)发送给控制器200，转移到步骤S350；

步骤S350中，在所述控制器200接收到该灯具的设备信息后，判断该灯具是否符合该灯具分组所需的灯具类型，若符合该灯具分组所需的类型，则转移到步骤S360，如不符合，则返回步骤S320；

步骤S360中，将该灯具纳入该灯具分组并使该灯具类型的灯具数量+1，转移到步骤S370；

步骤S370中，判断该灯具分组内的各个灯具类型的灯具数量是否都达到规定数量，若达到规定数量，则转移到步骤S380，如未达到规定数量，则返回步骤S320；

步骤S380中，将该灯具分组内的各个灯具类型的灯具数量都达到规定数量的情况通知给移动终端，结束该流程。

然后，进行下一灯具分组的灯具入网，将重复以上步骤S310-S380，直至完成最后一个灯具分组。

根据上述方法，通过采用逆向灯具分组技术能简化轨道灯具的分组成组控制。

智能灯具替换

控制器200会定时向轨道300发送灯具查询命令，轨道300内的智能灯具收到查询命令后会上报灯具的设备信息及当前状态，控制器200会记录轨道300内灯具的类型、数量、设备ID及分组信息。当控制器200查询轨道300内灯具状态时，若有灯具经多次查询都未上报状态时，控制器200会认为该灯具丢失或故障，并将信息上传到互联网及移动终端500上，并在应用程序上提示某灯具分组内的某灯具丢失，提醒用户及时对灯具进行检修。

在光效环境设计完成后，在使用过程中若有灯具损坏，会破坏整个光效的设计，此时需要更换同类型灯具以确保光效的完整性。当灯具损坏而无法被控制器200检测到时，控制器200便会记录该灯具的信息，并标记该灯具所在的灯具存在灯具缺失，等待新的灯具接入，同时会上报移动终端500的应用程序提醒用户更换灯具。当控制器200检测到有新的灯具接入时，判断是否与原来缺失的灯具的类型一致，若类型一致便会在应用程序上提示用户是否将该灯具替换原来的灯具。若用户进行选型替换，那么新接入的灯具将直接分配到原来的灯具分组，保证了最初的光效环境设计完整性。

控制器200的灯具连接数量

控制器200与智能灯具之间的有线连接，可以是各种有线协议，如RS-232、RS-485等。控制器200可以连接灯具的数量取决于所选择的有线协议，如RS-485最大连接数量可达256个，数据最高传输速率为10Mbps。有线协议不同，可连接设备的数量也有所不同，可以根据协议或者用户的需求在控制器200上设定最大设备连接数量。

超快速入网功能

控制器200与智能灯具之间是有线连接，一条数据命令用时为t,计算公式为t＝1/Baud×Byte×bit，其中Baud是波特率，Byte是字节数，bit是位数，一个Byte有8个bit。比如，有线数据帧格式如图9所示，共6个字节，设波特率为115200，那么控制器200与灯具之间传输一条数据用时t＝1/115200×6×8≈0.417mS。比如，轨道300内有50个智能灯具需要入网，控制器200向轨道300发送一条搜索命令，轨道300内50个智能灯具平均间隔5mS回复一条信息，则控制器200搜索50个智能灯具用时T＝51×0.417+50×5≈271mS。可见，本发明入网耗时基本上与轨道300内的灯具数量无关，只需考虑包含人工操作的控制器200的入网时间，控制器200的入网时间大致和一个传统灯具的入网时间相等。因此，本发明的轨道灯系统的入网耗时大约是传统无线智能灯具的入网耗时的1/n，n是传统无线智能灯具的数量。与现有技术相比，灯具越多的情况下，本发明的能节省灯具入网时间的优势越明显。

当控制器200向轨道300广播搜索命令时，轨道300内的智能灯具收到搜索命令便会通过数据线上传灯具设备信息及当前状态，因为轨道300内所有智能灯具都是并联连接到数据线上的，所以可能会发生多个智能灯具同时上传信息的情况，数据线上便会产生乱码，导致控制器200无法正常接收来自智能灯具的信息。因此，本发明还提供了一种错峰数据查询技术，能极大程度避免智能灯具同时发送数据的可能。

图10a是错峰查询技术的数据传输图，图10b是错峰查询动作的流程图。轨道300内的智能灯具的数量为n，控制器200向轨道300广播搜索命令，所有智能灯具都会同时接收到搜索命令，当智能灯具接收到来自控制器200的搜索命令后，内部的MCU模组11都会产生一个随机数i，延时i时刻后开始往数据线发送信号上报信息，i最小的智能灯具会首先上报信息，此时其它智能灯具也会收到来自该智能灯具发来的数据，同时在原生成的随机数基础上再延时时间j，然后i+j最小的智能灯具会成为第二个上报信息的智能灯具，已经上报信息的智能灯具将不再处理来自其他智能灯具发来的信息，如此循环直到最后一个智能灯具上报完成。所有智能灯具的信息都会收集到控制器200上，控制器200还会定时向轨道300广播搜索命令，能及时发现新灯具的加入。

i、j的取值与每发送一条数据所需时间t以及控制器200可接最大设备数量有关。比如，设控制器200可最大连接智能灯具的数量k为50，一条数据发送所需时间t为0.417mS，随机数i从0.1mS到400mS之间每间隔0.01mS取值，即i可取值数为40000个，50个智能灯具i几乎不会重复，延时数j的取值应大于t，这里取j＝1mS。当产生的50个随机数都最接近0.1时，那么入网时间最快；当产生的50个随机数都最接近400时，那么入网时间最慢。假设50个随机数都在395.1-400之间，搜索50个智能灯具用时T＝395.1+0.417×51+49＝465.367mS。可见，错峰数据查询技术能极大程度上减少轨道300内数据发送的冲突，同时不影响多灯具的搜索时间。

错峰查询动作的流程如下：

步骤S300中，将控制器200接入到轨道300并用移动终端500将控制器200配置入网，转移到步骤S310；

步骤S310中，根据环境或光效的需求，在移动终端500的应用程序上设置n个灯具分组，并在每个分组上设置该灯具分组所需的灯具类型及每种灯具类型所需的灯具数量(此时轨道300上并未接入灯具)，转移到步骤S320；

步骤S320中，灯具分组完成后开始等待灯具接入，控制器200每隔一定时间向安装在轨道上的灯具发送用于查询灯具的设备信息的查询指令信号，转移到步骤S330；

步骤S330中，用户根据环境或光效的需求，将灯具安装到轨道上，转移到步骤S340；

步骤S340中，安装在轨道上的灯具接收到来自控制器200的查询指令信号后，将该灯具的设备信息(包含身份信息)发送给控制器200，转移到步骤S350；

步骤S350中，所述控制器200接收到该灯具的设备信息后，判断该灯具是否符合该灯具分组所需的灯具类型，若符合该灯具分组所需的类型，则转移到步骤S360，如不符合，则返回步骤S320；

步骤S360中，将该灯具纳入该灯具分组，转移到步骤S370；

步骤S370中，判断该灯具分组内的各个灯具类型的灯具数量是否都达到规定数量，若达到规定数量，则转移到步骤S380，如未达到规定数量，则返回步骤S320；

步骤S380中，将该灯具分组内的各个灯具类型的灯具数量都达到规定数量的情况通知给移动终端，结束该流程。

然后，进行下一灯具分组的灯具入网，重复以上步骤S320-S380，直至完成最后一个灯具分组。

根据上述方法，通过采用错峰数据查询技术减小轨道内多个智能灯具同时发送数据时的数据冲突概率，能提高轨道内的智能灯具的数据交换的准确率和及时率。

定向数据查询技术

图11a是定向数据查询技术的数据传输图，图11b是定向数据查询动作的流程图。轨道300内每个智能灯具都有唯一的地址码，控制器200需要查询或控制某个指定的智能灯具时，只需在发送的数据上加入该灯具的地址即可。如图11a所示，控制器200需要定向查询或控制AT地址的智能灯具，并在下发的数据中加入了AT地址，轨道300内所有灯具都会接收到这条数据信息，但只有地址为AT的智能灯具执行相应的控制动作并回报当前状态，而其它非AT地址的智能灯具则不会对该条数据进行处理，从而实现轨道300内灯具的定向查询及控制。

针对每个智能灯具，会执行下记的定向数据查询动作的流程：

步骤S400中，在灯具接入轨道时，灯具的MCU模组11将灯具自身的地址码发送给控制器200，转移到步骤S410；

步骤S410中，控制器200在查询灯具的状态或控制灯具时，将相应的控制指令发送给灯具，并在该控制指令中加入该灯具的地址码，转移到步骤S420；

步骤S420中，灯具对接收到的所述控制指令中的所述地址码进行判断，在控制指令的地址码与灯具自身的地址码一致的情况下，转移到步骤S430，在控制指令的地址码与灯具自身的地址码不一致的情况下，结束该流程。

步骤S430中，灯具的MCU模组11通过光源驱动器执行相应的控制动作或将包含当前自身的灯具状态的信息发送给控制器200，结束该流程。

错峰数据查询技术用于轨道300内广播搜索智能灯具，用于搜索未入网的灯具，而且产生的随机数有重复概率。

根据上述方法，与错峰数据查询技术相比，定向数据查询技术能进一步减小随机数的重复概率，能更准确快速地实现指定灯具的状态查询及控制，实现对轨道内指定智能灯具进行的独立控制。

综上所述，本发明使用一个控制器管理轨道内的所有智能灯具，因此，多个智能灯具只有一个共同的无线网络节点(即控制器)。本发明的无线网络节点的数量是传统的无线智能灯具的1/n，n是传统无线智能灯具的数量，传统的无线智能灯具系统有n个无线设备与路由器连接，而本发明的一个智能灯具系统内始终只有一个无线设备与路由器连接，由此能极大程度上减轻路由器的网络压力，提高路由器运行效率。由于无线节点的减少，路由器的网络压力和环境中无线信道的拥堵也得到极大的减轻，提高了其他无线设备无线网络质量。

工业上的实用性

本发明的设计方法及设计系统可以用于轨道灯系统。

标号说明

1、2、3、n智能灯具

10轨道灯系统

11MCU模组

12光源驱动器

100轨道电源

200智能轨道控制器/控制器

201供电模块

202无线模组

203输入模块

204信息收集模块

205处理模块

206判断模块

207存储模块

208输出模块

300轨道

400路由器/网关

500移动终端。

Claims (13)

1.一种轨道灯系统，其特征在于，包括：

轨道，该轨道具有数据线；

灯具，该灯具安装在所述轨道上并与所述数据线连接；以及

控制器，该控制器通过所述数据线与所述灯具连接以对所述灯具进行控制，

其中，所述轨道灯系统被配置成使得：

所述控制器定时通过所述数据线将用于查询所述灯具的设备信息的查询指令信号发送给与所述控制器连接的所述灯具；

接收到该查询指令信号的所述灯具通过所述数据线将包含该灯具的设备信息的数据发送到所述控制器；

所述控制器根据接收到的数据对所述灯具的设备信息进行确认，在所述灯具还未入网的情况下，所述控制器将包含该设备信息的数据发送给互联网服务器；

所述互联网服务器根据所述灯具的设备信息对所述灯具进行设备认证，在认证通过后，使所述灯具入网。

2.如权利要求1所述的轨道灯系统，其特征在于，

所述控制器具有无线模组，所述控制器通过该无线模组进行通信连接，

所述控制器、所述互联网服务器连接至路由器，

所述控制器通过所述路由器将包含所述灯具的设备信息的数据传输到所述互联网服务器、移动终端。

3.如权利要求1或2所述的轨道灯系统，其特征在于，

通过移动终端向所述控制器发送入网邀请，

所述控制器在接收到所述入网邀请后将包含所述控制器的设备信息的数据发送到所述互联网服务器，

所述互联网服务器根据所述控制器的设备信息对所述控制器进行设备认证，在认证通过后，使所述控制器入网。

4.如权利要求2所述的轨道灯系统，其特征在于，

在所述移动终端要对所述灯具进行远程控制的情况下，通过所述移动终端经由所述路由器向所述互联网服务器发送控制信号，所述互联网服务器在接收到该控制信号后向所述控制器发送该控制信号，所述控制器在接收到该控制信号后向对应的灯具发送该控制信号，所述灯具根据接收到的该控制信号进行动作，从而实现对所述灯具的控制。

5.如权利要求1所述的轨道灯系统，其特征在于，

在移动终端要对所述灯具进行本地控制的情况下，通过所述移动终端向所述控制器发送控制信号，所述控制器在接收到该控制信号后向对应的所述灯具发送该控制信号，所述灯具根据接收到的该控制信号进行动作，从而实现对所述灯具的控制。

6.如权利要求1所述的轨道灯系统，其特征在于，

移动终端通过向所述控制器发送控制信号来控制所述灯具；

所述控制器在接收到该控制信号后，将该控制信号通过所述数据线发送给与所述控制器连接并且已入网的所述灯具；

接收到该控制信号的所述灯具内的MCU模组将控制指令发送给所述灯具内的光源驱动器；

所述光源驱动器从所述MCU模组接收到该控制指令后，以光/色的变化呈现来自所述移动终端的控制。

7.一种轨道灯系统的入网方法，其特征在于，该轨道灯系统包括：

轨道，该轨道具有数据线；

灯具，该灯具安装在所述轨道上并与所述数据线连接；以及

控制器，该控制器通过所述数据线与所述灯具连接以对所述灯具进行控制，

该轨道灯系统的入网方法包括：

所述控制器定时通过所述数据线将用于查询所述灯具的设备信息的查询指令信号发送给与所述控制器连接的所述灯具的步骤；

接收到该查询指令信号的所述灯具通过所述数据线将包含该灯具的设备信息的数据发送到所述控制器的步骤；

所述控制器根据接收到的数据对所述灯具的设备信息进行确认，在所述灯具还未入网的情况下，所述控制器将包含该设备信息的数据发送给互联网服务器的步骤；以及

所述互联网服务器根据所述灯具的设备信息对所述灯具进行设备认证，在认证通过后，使所述灯具入网的步骤。

8.如权利要求7所述的轨道灯系统的入网方法，其特征在于，包括：

通过移动终端向所述控制器发送入网邀请的步骤；

所述控制器在接收到所述入网邀请后将包含所述控制器的设备信息的数据发送到互联网服务器的步骤；

互联网服务器根据所述控制器的设备信息对所述控制器进行设备认证，在认证通过后，使所述控制器入网的步骤。

9.如权利要求7所述的轨道灯系统的入网方法，其特征在于，

所述控制器、所述互联网服务器连接至路由器，

所述控制器具有无线模组，所述控制器通过该无线模组进行通信连接，

所述控制器通过所述路由器将包含所述灯具的设备信息的数据传输到所述互联网服务器、移动终端。

10.如权利要求7所述的轨道灯系统的入网方法，其特征在于，包括：

在移动终端上设置至少一个灯具分组，并对每个灯具分组设置该灯具分组所需的灯具类型及每种灯具类型所需的灯具数量的步骤；

将所述灯具安装到所述轨道上的步骤；

所述控制器向安装在所述轨道上的所述灯具发送用于查询所述灯具的设备信息的查询指令信号的步骤；

安装在所述轨道上的所述灯具接收到来自所述控制器的所述查询指令信号后，将该灯具的设备信息发送给所述控制器的步骤；

所述控制器接收到该灯具的设备信息后，判断该灯具是否符合所述灯具分组所需的灯具类型，若符合该灯具分组所需的类型则将该灯具纳入该灯具分组的步骤；

当该灯具分组内的各个灯具类型的灯具数量都达到规定数量后，结束该灯具分组的灯具入网的步骤。

11.如权利要求7所述的轨道灯系统的入网方法，其特征在于，包括：

多个所述灯具接收到所述查询指令信号后，各个灯具分别生成一个随机数，并根据该随机数的大小依次将该灯具的设备信息发送给所述控制器的步骤。

12.一种轨道灯系统的控制方法，其特征在于，包括：如权利要求8所述的轨道灯系统的入网方法；以及

移动终端通过向所述控制器发送控制信号来控制所述灯具的步骤；

所述控制器在接收到该控制信号后，将该控制信号通过所述数据线发送给与所述控制器连接并且已入网的所述灯具的步骤；以及

接收到该控制信号的所述灯具内的MCU模组将该控制信号发送给光源驱动器并执行与该控制信号相应的动作的步骤。

13.如权利要求12所述的轨道灯系统的控制方法，其特征在于，

所述灯具分别具有唯一的地址码，

该轨道灯系统的控制方法包括：

在所述灯具接入所述轨道时，将所述灯具自身的地址码发送给所述控制器的步骤；

所述控制器在查询所述灯具的状态或控制所述灯具时，将控制指令发送给所述灯具，并在发送给所述灯具的所述控制指令中加入该灯具的地址码的步骤；

所述灯具对接收到的所述控制指令中的所述地址码进行判断，在所述地址码与所述灯具自身的地址码一致的情况下，所述灯具执行相应的控制动作或将包含当前自身的灯具状态的信息发送给所述控制器，在所述地址码不一致的情况下，所述灯具不进行动作的步骤。