CN201904945U - 一种led景观灯控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了LED景观灯控制系统，包括一个或一组LED灯具、与其对应耦合连接的至少一个DMX512解码器、主控无线发送器和无线解码器，其中，主控无线发送器，与无线解码器耦合连接，将节目数据按自定义的传输协议进行打包，通过ZigBee无线传输通道发送到无线解码器；无线解码器，与DMX512解码器耦合连接，接收节目数据并按传输协议进行解析后，将得到的节目数据按DMX512协议进行打包，通过有线传输通道发送到DMX512解码器；DMX512解码器，接收节目数据并按DMX512协议进行解析，再根据得到的节目数据控制LED灯具展示节目。本方案通过整合DMX512和ZigBee完成对LED灯具的控制。
Description
技术领域
本实用新型属于景观照明领域，涉及一种LED(发光二极管)景观灯控制系统，具体涉及一种基于Zigbee技术与DMX512协议的LED景观灯控制系统。
背景技术
DMX512协议最先是由USITT(美国剧院技术协会)发展成为从控制台用标准数字接口控制调光器的方式，现在已经越来越多地应用在多通道的LED景观灯的控制系统中。但是传统的单纯基于DMX512的多通道的LED景观灯的控制系统，其信号传输主要是利用有线网络传输，依赖于RS485接口方式的双绞线，这就导致其在布线使用上灵活性大打折扣，而且在需要跨越建筑物或桥梁传输时，布线难度极大。
ZigBee(紫蜂)技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，其特点就是低复杂度、自组织、低功耗、低成本，其非常适合为串口终端设备增加无线通讯的能力，可用于自动控制和远程控制领域，而其网络功能和无线控制优势也能令照明管理效率得以提升，因此现在也用于LED景观灯的控制系统。但是由于ZigBee网络内传感器节点时钟需要同步，控制系统的多传感器信息融合时，上位机需要知道每个原始数据是何时采集的，采样的触发要求每个节点有统一的时钟，因此，单纯使用ZigBee建立无线LED景观灯的控制系统，其传输数据的实时性不易保证且控制可靠性较低，由此很可能造成LED灯具实际展示出的灯光效果与所希望展示的灯光效果不符合。
现今现有技术中尚未提出一种通过整合DMX512协议和ZigBee技术以获得两种技术的优势的LED景观灯的控制系统，并且为了获得此LED景观灯的控制系统，如何对接DMX512协议侧和ZigBee网络侧以及如何完成两种不同技术间的协议转换也是必须解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种LED景观灯控制系统，通过整合DMX512协议和ZigBee技术以获得两种技术的优势来完成对LED景观灯的控制。
为了解决上述技术问题，本实用新型揭示了一种发光二极管LED景观灯控制系统，包括一个或一组LED灯具和与其对应耦合连接的至少一个DMX512解码器，还包括：主控无线发送器和无线解码器，其中，所述主控无线发送器，与所述无线解码器耦合连接，将意图展示的节目的节目数据按自定义的传输协议进行打包，通过紫蜂ZigBee无线传输通道发送到所述无线解码器；所述无线解码器，还与所述DMX512解码器耦合连接，接收所述节目数据并按所述传输协议对所述节目数据进行解析后，将得到的所述节目数据按DMX512协议进行打包，通过有线传输通道发送到相应的DMX512解码器；所述DMX512解码器，接收所述节目数据并按DMX512协议进行解析后，再根据得到的所述节目数据控制所述LED灯具展示所述节目。
进一步地，所述主控无线发送器，还包括：一级主控模块、存储模块及ZigBee发送模块，其中，所述ZigBee发送模块，通过ZigBee无线传输通道，将经过打包的所述节目数据发送到无线解码器；所述存储模块，预存所述LED灯具展示的各节目的节目数据；所述一级主控模块，分别与所述ZigBee发送模块、存储模块耦合连接，从所述存储模块中读取所述节目的节目数据，按所述自定义的传输协议进行打包后发送至ZigBee发送模块。
进一步地，所述主控无线发送器，还包括：输入模块，与所述一级主控模块耦合连接，采集用户通过按键输入的节目选择信息及节目确认信息并发送至所述一级主控模块；所述一级主控模块根据所述节目选择信息判断用户所要展示的一节目，在检测到节目确认信息后从所述存储模块中读取所述节目的节目数据。
进一步地，所述主控无线发送器，还包括：显示模块，与所述一级主控模块耦合连接，用于显示节目的显示信息；所述存储模块，预存所述LED灯具展示的各节目的显示信息；所述一级主控模块，根据所述节目选择信息判断用户所要展示的一节目，在检测到节目确认信息后，由所述存储模块中读取所述节目的显示信息并发送至显示模块。
进一步地，所述无线解码器，还包括：缓存模块、二级主控模块和ZigBee接收模块，其中，所述ZigBee接收模块，与所述二级主控模块、ZigBee发送模块耦合连接，用于接收所述ZigBee发送模块发来的经所述传输协议打包的节目数据，并通知所述二级主控模块；所述二级主控模块，还与所述缓存模块耦合连接，按所述自定义的传输协议对所述节目数据解析后并进行校验，在校验正确后将解析后得到的节目数据保存在所述缓存模块中；所述缓存模块，用于缓存解析后得到的节目数据。
进一步地，所述无线解码器，还包括：有线发送模块，通过RS485有线传输通道将经DMX512协议打包的节目数据发送出去；所述二级主控模块，与所述有线发送模块耦合连接，由所述缓存模块读取解析后得到的节目数据按DMX512协议进行打包，并发送到所述有线发送模块。
进一步地，所述DMX512解码器，包括：三级主控模块及有线接收模块，其中，所述有线接收模块，与所述三级主控模块、有线发送模块耦合连接，接收所述有线发送模块通过RS485有线传输通道发来的节目数据，并发送到所述三级主控模块；所述三级主控模块，按DMX512协议将经过打包的节目数据解析后得到节目数据。
进一步地，所述DMX512解码器，包括：地址设置模块及LED驱动模块，其中，所述地址设置模块，与所述三级主控模块耦合连接，用于通过拨码开关为其所在的DMX512解码器设定地址信息并通知所述三级主控模块；所述三级主控模块，还与所述LED驱动模块耦合连接，由解析后得到的节目数据中接收符合自己地址信息的节目数据并发送到所述LED驱动模块；所述LED驱动模块，根据符合自己地址信息的节目数据来控制所述LED灯具展示所述节目。
与现有的方案相比，本实用新型所获得的技术效果：
与传统的基于RS485传输的景观灯控制系统相比，由于整合了ZigBee网络，本实用新型的景观灯控制系统的系统布线少，可实现跨越建筑物或桥梁传输，从而实现了不同建筑物的同时控制方案。
而且施工方便简洁，便于维修，避免了有线传输纷繁复杂的布线系统，极大减少了人力物力的投入。
另外，组装灵活，在有跨越的地方加入主控无线发送器和无线解码器，其他短距离的地方仍可采用有线方式，这样，加入无线传输后的景观照明系统无论是在成本还是施工便捷度上都具有极大的优势。
附图说明
图1是本实用新型的景观灯控制系统的结构示意图；
图2是图1中的主控无线发送器的结构示意图；
图3是图1中的无线解码器的结构示意图；
图4是DMX512协议的时序的示意图；
图5是图1中的DMX512解码器的结构示意图。
具体实施方式
以下将配合图式及实例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本实用新型的核心构思在于：在传统的基于有线DMX512协议的景观灯控制系统中整合ZigBee网络，使ZigBee网络的传输数据平滑发送至DMX512协议侧，这样处于远端的管理方可以通过无线网络结合有线网络的方式完成控制。
由于2.4GHz频段的ZigBee网络的数据传输速率等同于DMX512协议的数据传输速率，250KB/S，这使得无线ZigBee数据传输和有线DMX512数据传输速率吻合，数据传输流畅。在两个建筑物无法跨越的情况下利用ZigBee网络解决了布线的瓶颈；同时结合DMX512协议对LED灯具进行高效控制。
本实用新型的景观灯控制系统的核心是主控无线发送器和一个或多个无线解码器，每个无线解码器可以控制多路DMX512解码器，主控无线发送器与无线解码器之间采用无线方式通信，基于ZigBee网络传输，通信协议采用自定义的自组织网络协议。
主控无线发送器至少包括人机交互接口(如输入模块和显示模块)和无线通信模块(如ZigBee发送模块)，其根据意图展示的节目(节目包括：希望LED灯具展示的灯光效果)读取SD卡中的节目数据(节目数据包括：此灯光效果下LED灯具显示的颜色和亮度)，依据上述自组织网络协议通过ZigBee无线网络向无线解码器发送操作指令和各种节目的节目数据。
无线解码器至少包括无线通信模块(如ZigBee接收模块)和有线传输模块和缓存模块，其通过ZigBee无线网络接收节目数据，存入缓存模块，根据节目数据产生DMX512信号，再通过有线传输方式将DMX512信号发送到DMX512解码器，由DMX512解码器调整LED景观灯以展示绚烂的灯光效果。
具体实施工作方式如下：
如图1所示，为一种LED景观灯控制系统的结构示意图，包括：主控无线发送器1、无线解码器2、至少一个DMX512解码器3和与DMX512解码器3对应耦合连接的一个或一组LED灯具4；
主控无线发送器1，与所述无线解码器2耦合连接，读取意图展示的一节目的节目数据，将所述节目数据按自定义的传输协议进行打包，通过2.4GHz频段的ZigBee无线传输通道发送到无线解码器2。
无线解码器2，还与所述DMX512解码器3耦合连接，接收通过ZigBee无线传输通道发来的节目数据，并按所述传输协议对接收到的节目数据进行解析，判断所述节目数据是否正确，如正确，则将所述节目数据缓存，完成此步操作后，主控单元再将节目数据进行整理，从缓存中将节目数据读出，按标准的DMX512协议进行打包处理，通过RS485有线传输通道发送到相应的DMX512解码器3；
DMX512解码器3，接收所述节目数据并按DMX512协议解码，来控制LED灯具4展示所述节目、显示相应的颜色。
需要说明的是，DMX512解码器3为多个时，多个DMX512解码器为并联关系，DMX512解码器接收来自无线解码器2的经DMX512打包的节目数据，并对所述节目数据进行处理，接收符合自己地址信息的节目数据，将不符合自己地址信息的节目数据丢弃掉。每个DMX512解码器根据自己接收到的相应的节目数据来控制相应LED灯具4显示的颜色和亮度，达到整体多彩变换的灯光效果。
以下对主控无线发送器进行详细说明。
主控无线发送器1首先采集用户通过按键输入的节目选择信息及节目确认信息，根据节目选择信息判断所要展示的一节目(所述节目即为LED灯具将要展示的节目)，如检测到节目确认信息，则说明该节目的展示指令已被确认，在LCD显示屏上显示该节目的显示信息，并将该节目的节目数据读取出来，按自定义的传输协议打包通过ZigBee网络发送给无线解码器2，至此完成一帧的节目数据的发送，如需发送多个节目，即节目数据多于一帧，则重复展示上述操作，直到节目数据全部发送完成。
下面为自定义的传输协议
| 项目 | 包头 | 协议码 | 负载长度 | 数据 | 校验 |
| 字节数 | 1 | 3 | 所发送的数据长度 | 0～512个数据 | XOR |
主控无线发送器1向无线解码器2发送的节目数据要按上述协议规定进行发送，而无线解码器2也要按此协议规定进行节目数据的接收。
如图2所示，为图1中的主控无线发送器的结构示意图，其中虚线箭头表示供电电流，实线箭头表示信号流向，包括：一级一级主控模块10、存储模块12、ZigBee发送模块11及其他功能模块(如输入模块13、显示模块14、用于为各模块供电的电源管理模块15等)；
输入模块13，与所述一级主控模块10耦合连接，采集用户通过按键输入的节目选择信息及节目确认信息并发送至一级主控模块10；
存储模块12，预存LED灯具4展示的各节目的节目数据、显示信息，在实践中，存储模块12可以由SD卡实现；
ZigBee发送模块11，通过2.4GHz频段的ZigBee无线传输通道，将经过打包的所述节目数据发送到无线解码器2；
显示模块14，用于显示节目的显示信息；
一级主控模块10，分别与所述ZigBee发送模块11、存储模块12、显示模块14耦合连接，根据所述节目选择信息判断用户所要展示的一节目，在检测到节目确认信息后，由所述存储模块12中读取所述节目的显示信息发送至显示模块14，并从存储模块12中读取预存的所述节目的节目数据，按自定义的传输协议进行打包后发送至ZigBee发送模块11。
以下对无线解码器进行详细说明。
无线解码器2根据上述自定义的传输协议，通过ZigBee无线网络接收发来的节目数据，解析后并进行XOR校验，如正确，则将所接收的节目数据缓冲存储，完成此步操作后，主控单元再将节目数据进行整理，将节目数据读出，按DMX512协议打包，通过RS485有线传输通道发送出去。
DMX512协议时序如图4所述，其中1——信号，2——复位后标记，3——字段，4——起始位，5——最低数据位，6——最高数据位，7——停止位，8——停止位，9——字段之间的占(空闲)，10——复位前标记，11——复位信号间的间隔，12——复位序列，13——DMX512数据包，14——起始码(字段0)，15——字段1，16——字段n(最大为512)。
如图3所示，为图1中的无线解码器的结构示意图，其中虚线箭头表示供电电流，实线箭头表示信号流向，包括：二级主控模块20、ZigBee接收模块21、有线发送模块22、和缓存模块24及其他功能模块(如用于为各模块供电的电源管理模块23等)；
ZigBee接收模块21，与所述二级主控模块20、主控无线发送器1的ZigBee发送模块11耦合连接，用于接收ZigBee发送模块11通过ZigBee无线传输通道发来的经所述传输协议打包的节目数据，并通知所述二级主控模块20；
二级主控模块20，还与所述缓存模块24、有线发送模块22耦合连接，按上述自定义的传输协议对所述经过打包的节目数据解析后得到节目数据并进行XOR校验，如果校验正确，说明所述节目数据传输正确，将解析后得到的节目数据保存在所述缓存模块24中；经过一预设的时长后，由缓存模块24中读取所述节目数据按DMX512协议进行打包，并通知所述有线发送模块22；
有线发送模块22，通过RS485有线传输通道将经DMX512协议打包的节目数据发送出去；
缓存模块24，缓存解析后得到的节目数据。
以下对DMX512解码器进行详细说明。
DMX512解码器3首先通过拨码开关设定好自己的地址信息。解码器首先将拨码开关显示的地址信息读取到三级主控模块内部，然后从RS485有线传输通道接收到DMX512打包后的节目数据，将所述节目数据解析，接收其中符合自己地址的节目数据并发送到LED驱动模块，来控制LED灯具展示各种灯光效果色彩的显示和变换。
如图5所示，为图1中的DMX512解码器的结构示意图，其中虚线箭头表示供电电流，实线箭头表示信号流向，包括：三级主控模块30、有线接收模块31、地址设置模块32、LED驱动模块33及其他功能模块(如用于为各模块供电的电源管理模块34等)；
地址设置模块32，与所述三级主控模块30耦合连接，用于供维护人员预先通过4-9位的拨码开关为其所在的DMX512解码器设定地址信息并通知所述三级主控模块30；
有线接收模块31，与所述三级主控模块30、无线解码器2的有线发送模块22耦合连接，接收有线发送模块22发来的经DMX512协议打包的节目数据，并通知所述三级主控模块30；
三级主控模块30，还与所述LED驱动模块33耦合连接，按DMX512协议将经过打包的节目数据解析后得到节目数据，按所述地址信息接收所述节目数据中符合自己地址信息的节目数据并发送到所述LED驱动模块33；
LED驱动模块33，根据符合自己地址信息的节目数据来控制相应的LED灯具展示各种灯光效果的显示和变换。
本实用新型所述的耦合连接指以信号传递为基础的连接方式，通过耦合连接来描述连接关系时，在具体说明中如有明确指出耦合连接通过有线方式或无线方式连接则为相应连接方式，如其不明确指出则耦合连接默认包括一切连接方式。
上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种发光二极管LED景观灯控制系统，包括一个或一组LED灯具和与其对应耦合连接的至少一个DMX512解码器，其特征在于，还包括：主控无线发送器和无线解码器，其中，所述主控无线发送器，与所述无线解码器耦合连接，将意图展示的节目的节目数据按自定义的传输协议进行打包，通过紫蜂ZigBee无线传输通道发送到所述无线解码器；所述无线解码器，还与所述DMX512解码器耦合连接，接收所述节目数据并按所述传输协议对所述节目数据进行解析后，将得到的所述节目数据按DMX512协议进行打包，通过有线传输通道发送到相应的DMX512解码器；所述DMX512解码器，接收所述节目数据并按DMX512协议进行解析后，再根据得到的所述节目数据控制所述LED灯具展示所述节目。
2.如权利要求1所述的LED景观灯控制系统，其特征在于，所述主控无线发送器，还包括：一级主控模块、存储模块及ZigBee发送模块，其中，所述ZigBee发送模块，通过ZigBee无线传输通道，将经过打包的所述节目数据发送到无线解码器；所述存储模块，预存所述LED灯具展示的各节目的节目数据；所述一级主控模块，分别与所述ZigBee发送模块、存储模块耦合连接，从所述存储模块中读取所述节目的节目数据，按所述自定义的传输协议进行打包后发送至ZigBee发送模块。
3.如权利要求2所述的LED景观灯控制系统，其特征在于，所述主控无线发送器，还包括：输入模块，与所述一级主控模块耦合连接，采集用户通过按键输入的节目选择信息及节目确认信息并发送至所述一级主控模块；所述一级主控模块根据所述节目选择信息判断用户所要展示的一节目，在检测到节目确认信息后从所述存储模块中读取所述节目的节目数据。
4.如权利要求3所述的LED景观灯控制系统，其特征在于，所述主控无线发送器，还包括：显示模块，与所述一级主控模块耦合连接，用于显示节目的显示信息；所述存储模块，预存所述LED灯具展示的各节目的显示信息；所述一级主控模块，根据所述节目选择信息判断用户所要展示的一节目，在检测到节目确认信息后，由所述存储模块中读取所述节目的显示信息并发送至显示模块。
5.如权利要求2所述的LED景观灯控制系统，其特征在于，所述无线解码器，还包括：缓存模块、二级主控模块和ZigBee接收模块，其中，所述ZigBee接收模块，与所述二级主控模块、ZigBee发送模块耦合连接，用于接收所述ZigBee发送模块发来的经所述传输协议打包的节目数据，并通知所述二级主控模块；所述二级主控模块，还与所述缓存模块耦合连接，按所述自定义的传输协议对所述节目数据解析后并进行校验，在校验正确后将解析后得到的节目数据保存在所述缓存模块中；所述缓存模块，用于缓存解析后得到的节目数据。
6.如权利要求5所述的LED景观灯控制系统，其特征在于，所述无线解码器，还包括：有线发送模块，通过RS485有线传输通道将经DMX512协议打包的节目数据发送出去；所述二级主控模块，与所述有线发送模块耦合连接，由所述缓存模块读取解析后得到的节目数据按DMX512协议进行打包，并发送到所述有线发送模块。
7.如权利要求6所述的LED景观灯控制系统，其特征在于，所述DMX512解码器，包括：三级主控模块及有线接收模块，其中，所述有线接收模块，与所述三级主控模块、有线发送模块耦合连接，接收所述有线发送模块通过RS485有线传输通道发来的节目数据，并发送到所述三级主控模块；所述三级主控模块，按DMX512协议将经过打包的节目数据解析后得到节目数据。
8.如权利要求7所述的LED景观灯控制系统，其特征在于，所述DMX512解码器，包括：地址设置模块及LED驱动模块，其中，所述地址设置模块，与所述三级主控模块耦合连接，用于通过拨码开关为其所在的DMX512解码器设定地址信息并通知所述三级主控模块；所述三级主控模块，还与所述LED驱动模块耦合连接，由解析后得到的节目数据中接收符合自己地址信息的节目数据并发送到所述LED驱动模块；所述LED驱动模块，根据符合自己地址信息的节目数据来控制所述LED灯具展示所述节目。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING LAMPEARL PHOTOELECTRIC ENERGY SAVING TECHN Free format text: FORMER OWNER: BEIJING LAMPOWER PHOTOELECTRIC CO., LTD. Effective date: 20111219 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100176 CHAOYANG, BEIJING TO: 100025 CHAOYANG, BEIJING |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20111219 Address after: 2000 business center 100 No. 100025 Beijing Chaoyang District City eight Zhuang Xili No. 1 building 15 layer Patentee after: Beijing Langport photoelectric energy saving Technology Co., Ltd. Address before: 100176, No. two, No. 28, Hai Lu, Beijing economic and Technological Development Zone, Beijing Patentee before: Beijing Lampearl Photoelectric Co.,Ltd. |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110720 Termination date: 20131103 |