專利名稱：利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燈具控制方法，特別是涉及一種利用交互式LED燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法。
背景技術：
LED光源作為一種新興的節(jié)能型光源，越來越受到人們的重視，現(xiàn)代的LED燈光已經(jīng)完全超出了功能性照明的范疇，逐漸衍生出集藝術性、觀賞性、娛樂性為一體的景觀燈光分支系統(tǒng)，特別是一些大型場合的人機互動的交互式景觀燈光系統(tǒng)，更是體現(xiàn)了景觀燈光的藝術性、觀賞性、娛樂性的完美結(jié)合，交互式的燈光控制系統(tǒng)也是景觀燈光控制中最為復雜的一種。通常簡單的交互式控制系統(tǒng)均采用自主感應變化的方式，即傳感器采集的信號反饋給燈具本身產(chǎn)生變化，這種系統(tǒng)變化效果單一，不能形成整體的聯(lián)動效果。另一種是將傳感器和燈光變化分開控制，分別由傳感器陣列網(wǎng)絡和燈光變化控制網(wǎng)絡組成，服務器不斷向傳感器采集數(shù)據(jù)，然后根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)控制對應位置或相關位置的燈光變化，這種控制方式能夠產(chǎn)生豐富的聯(lián)動效果，但是，這種控制系統(tǒng)的兩個網(wǎng)絡通常采用RS485總線形式，由于總線上有多個傳感器向服務器返回數(shù)據(jù)，為了防止RS485總線產(chǎn)生總線競爭問題，通常從傳感器陣列向服務器反饋數(shù)據(jù)的方式是被動的，即由服務器采用查詢方式讀取的被動方式，在每次輪詢數(shù)據(jù)時，傳感器都會有些延遲響應時間，加上服務器的查詢指令時間，如果傳感器越多，這些時間累計越長，造成輪詢周期長，整體效果反映遲鈍，同時，這樣也會大大降低服務器處理數(shù)據(jù)的能力和效率。同時，RS485總線線纜芯數(shù)多，施工不便，而且，在燈具或傳感器數(shù)量多、線路長的情況下不能采用過高的波特率通訊， 這就進一步降低了處理數(shù)據(jù)的能力，控制的實時性大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術交互式燈光變化效果單一或者整體效果反應遲鈍、控制實時性較差的缺陷，提供一種傳感器陣列主動上傳的數(shù)據(jù)的利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法。本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的—種利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法，其特點在于，該總線包括控制燈具的控制通道和采集信號反饋給服務器的傳感器通道，該控制通道包括控制信號線， 該傳感器通道包括反饋數(shù)據(jù)的信號線，多個燈具通過該控制信號線和該反饋數(shù)據(jù)的信號線首尾相接，該多個燈具通過該總線與服務器相連，該利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法包括以下步驟S1 傳感器通道采集數(shù)據(jù)并主動將該數(shù)據(jù)向該服務器反饋；S2 服務器按傳感器反饋的數(shù)據(jù)向各燈具發(fā)送控制命令。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)的通信幀格式包括識別碼、協(xié)議號、報文長度、報文內(nèi)容和校驗和。優(yōu)選地，步驟S1還包括以下步驟Sn、將該多個燈具設置為多個主動反饋點，設置該多個燈具組成的燈具回路中最后一個燈具為主動節(jié)點，將其作為傳感器通道反饋數(shù)據(jù)的首個主動反饋點；S12、該主動節(jié)點按固定頻率向服務器方向發(fā)送該節(jié)點傳感器采集的數(shù)據(jù)包；S13、該主動節(jié)點之前的各個節(jié)點逐次在該數(shù)據(jù)包的尾部追加各個節(jié)點傳感器采集的數(shù)據(jù)包以形成所有節(jié)點的傳感器采集的完整反饋數(shù)據(jù)包；S14、隨著節(jié)點的逐次傳遞該完整反饋數(shù)據(jù)包被送達至該服務器。優(yōu)選地，該數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包括地址數(shù)據(jù)和亮度數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，步驟&還包括以下步驟S21、服務器根據(jù)收到的完整反饋數(shù)據(jù)包向燈具回路的第一個節(jié)點發(fā)送控制數(shù)據(jù)包；S22、該第一個節(jié)點判斷地址數(shù)據(jù)是否等于該節(jié)點的本機地址，若是，進入步驟Sm ； 若否，進入步驟S23、按照該控制數(shù)據(jù)包中對應該本機地址的亮度數(shù)據(jù)刷新該節(jié)點的燈具；S24、將該控制數(shù)據(jù)包傳遞至下一個節(jié)點，繼續(xù)判斷該節(jié)點的地址數(shù)據(jù)是否等于該節(jié)點的本機地址，若是，進入步驟、；若否，繼續(xù)執(zhí)行步驟S24，直至該控制數(shù)據(jù)包傳遞到最后一個節(jié)點。優(yōu)選地，步驟&還包括以下步驟中的一種或多種傳感器誤差置零的步驟、設置傳感器采集值幅度的步驟、設置燈具脫機自由模式的步驟、采集原始數(shù)據(jù)的步驟、保存設置參數(shù)的步驟。本發(fā)明的積極進步效果在于傳感器通道和燈具控制通道均采用一種單線通訊接口傳遞的方式，傳感器陣列采用主動上傳的方式，即不會產(chǎn)生總線沖突，又大大降低了服務器的工作量和延時瓶頸，并且可以用較高的速率進行通訊，確保了交互式應用的實時性性能。


圖1為本發(fā)明的交互式LED燈光控制總線的使用示意圖。圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信幀的格式示意圖。圖3為本發(fā)明的服務器向燈具發(fā)送控制命令的流程圖。圖4為本發(fā)明的傳感器向服務器反饋采集數(shù)據(jù)的流程圖。圖5為本發(fā)明的較佳實施例的應用示意圖。圖6為本發(fā)明的較佳實施例的數(shù)據(jù)信號走向示意圖。圖7為本發(fā)明的較佳實施例中LED的應用現(xiàn)場布局圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案。一種利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法，該總線包括控制燈具的控制通道和采集信號反饋給服務器的傳感器通道，參考圖1，該控制通道包括控制信號線101，該傳感器通道包括反饋數(shù)據(jù)的信號線102，多個燈具104、105、106通過該控制信號線101和該反饋數(shù)據(jù)的信號線102首尾相接，該多個燈具通過該總線與服務器100相連，該利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法包括以下步驟=S1 傳感器通道采集數(shù)據(jù)并主動將該數(shù)據(jù)向該服務器反饋J2 服務器按傳感器反饋的數(shù)據(jù)向各燈具發(fā)送控制命令。該總線還包括參考地線103，本發(fā)明中的信號線數(shù)量少，而且采用信號接力方式傳遞，每次接力信號都重新得到整形和放大，因此能夠驅(qū)動較多節(jié)點，通過專用的收發(fā)通訊協(xié)議，可以實時的接收傳感器陣列反饋的數(shù)據(jù)并做出燈光控制響應。通訊協(xié)議分成兩部分，第一部分是燈光控制通道協(xié)議，另一部分是傳感器采集通道通訊協(xié)議。每個燈具具有傳感器和MCU(微控制單元)控制芯片，該傳感器采集數(shù)據(jù)后由該MCU控制芯片處理，將其轉(zhuǎn)換成一定格式后向服務器方向傳輸數(shù)據(jù)。具體地，所述數(shù)據(jù)的通信幀格式包括識別碼、協(xié)議號、報文長度、報文內(nèi)容和校驗和。參考圖2， 識別碼200 用于識別報頭的一串特殊的字節(jié)序列，由9個字節(jié)組成。協(xié)議號201 用于區(qū)分不同操作功能的代碼標識，長度為1個字節(jié)。報文長度202 用于表示后面報文長度的字節(jié)數(shù)，長度為2個字節(jié)。報文203:正式傳輸?shù)膱笪臄?shù)據(jù)流，字節(jié)數(shù)不定，視具體情況而定。校驗和204 用于檢查報文校驗累加和的參數(shù)，長度為1個字節(jié)。其中識別碼200、協(xié)議號201、 報文長度202三項都是報頭的一部分，報文203、校驗和204才是真正的報文。優(yōu)選地，步驟S1還包括以下步驟Sn、將該多個燈具設置為多個主動反饋點，設置該多個燈具組成的燈具回路中最后一個燈具為主動節(jié)點，將其作為傳感器通道反饋數(shù)據(jù)的首個主動反饋點；S12、該主動節(jié)點按固定頻率向服務器方向發(fā)送該節(jié)點傳感器采集的數(shù)據(jù)包；S13、該主動節(jié)點之前的各個節(jié)點逐次在該數(shù)據(jù)包的尾部追加各個節(jié)點傳感器采集的數(shù)據(jù)包以形成所有節(jié)點的傳感器采集的完整反饋數(shù)據(jù)包；S14、隨著節(jié)點的逐次傳遞該完整反饋數(shù)據(jù)包被送達至該服務器。這樣傳遞的數(shù)據(jù)包隨著節(jié)點的向前傳遞越來越長，最終完整的反饋數(shù)據(jù)包全部送達服務器。優(yōu)選地，該數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包括地址數(shù)據(jù)和亮度數(shù)據(jù)。步驟&還包括以下步驟S21、服務器根據(jù)收到的完整反饋數(shù)據(jù)包向燈具回路的第一個節(jié)點發(fā)送控制數(shù)據(jù)包；S22、該第一個節(jié)點判斷地址數(shù)據(jù)是否等于該節(jié)點的本機地址，若是，進入步驟；若否， 進入步驟S24 ；S23、按照該控制數(shù)據(jù)包中對應該本機地址的亮度數(shù)據(jù)刷新該節(jié)點的燈具；s24、 將該控制數(shù)據(jù)包傳遞至下一個節(jié)點，繼續(xù)判斷該節(jié)點的地址數(shù)據(jù)是否等于該節(jié)點的本機地址，若是，進入步驟Sm ；若否，繼續(xù)執(zhí)行步驟&4，直至該控制數(shù)據(jù)包傳遞到最后一個節(jié)點。步驟&還包括以下步驟中的一種或多種傳感器誤差置零的步驟、設置傳感器采集值幅度的步驟、設置燈具脫機自由模式的步驟、采集原始數(shù)據(jù)的步驟、保存設置參數(shù)的步馬聚ο參考圖4，詳細說明傳感器通道向服務器反饋采集數(shù)據(jù)時的通訊規(guī)則，其流程參見圖4如下所述步驟401 已設置的首個主動反饋節(jié)點的傳感器采集數(shù)據(jù)，MCU接收該采集的數(shù)據(jù)將其轉(zhuǎn)換為約定的通信幀格式，即如圖2所示的通信幀格式，并向服務器方向轉(zhuǎn)發(fā)識別碼和協(xié)議號，參考圖1，若設置回路的最后一個燈具為首個主動反饋節(jié)點，即燈m06為首個反饋節(jié)點，那么向服務器方向傳遞數(shù)據(jù)的步驟為燈N將數(shù)據(jù)傳送給燈N-I，燈N-I再將數(shù)據(jù)傳送給燈N-2，以此類推，逐次傳遞直到燈1，最后將完整數(shù)據(jù)包傳送至服務器。
步驟402 首個主動反饋節(jié)點之前的反饋節(jié)點中的MCU判斷協(xié)議號是否為0x80，如果是，則執(zhí)行步驟403，若否，則跳轉(zhuǎn)到步驟401重新開始。具體來說，為燈N-I的MCU執(zhí)行判斷步驟，即只有約定通信幀格式的數(shù)據(jù)才會被傳遞，以免收到其他數(shù)據(jù)流的影響。步驟403 首個主動反饋節(jié)點之前的反饋節(jié)點中的MCU(即燈N_1的MCU)接收數(shù)據(jù)長度的數(shù)據(jù)，在此數(shù)據(jù)長度定義為兩個字節(jié)。步驟404 將接收到的數(shù)據(jù)長度值加1，因為后面要追加一個本機(即N-1)采集的數(shù)據(jù)，然后將該更新的數(shù)據(jù)長度的數(shù)據(jù)向上級，也就是再前一個反饋節(jié)點(燈N-幻轉(zhuǎn)發(fā)。步驟405 首個主動反饋節(jié)點之前的反饋節(jié)點中的MCU(即燈N_1的MCU)接收前級(即燈N)反饋的傳感器采集的數(shù)據(jù)包，然后向上級，也就是再前一個反饋節(jié)點(燈N-2) 轉(zhuǎn)發(fā)。步驟406 首個主動反饋節(jié)點之前的反饋節(jié)點中的MCU(即燈N_1的MCU)接收完前級(即燈N)反饋的傳感器采集的數(shù)據(jù)包后，在該數(shù)據(jù)包的尾部追加本機(即燈N-1)采集的數(shù)據(jù)，然后向上級，也就是再前一個反饋節(jié)點(燈N-2)轉(zhuǎn)發(fā)。步驟407 首個主動反饋節(jié)點之前的反饋節(jié)點中的MCU(即燈N_1的MCU)接收校驗和，并將其加上本機(即燈N-1)追加的采集數(shù)據(jù)值再加1，然后向上級，也就是再前一個反饋節(jié)點(燈N-2)轉(zhuǎn)發(fā)。步驟408 結(jié)束本次流程。這樣，按照從燈N到燈1的順序?qū)⑺袀鞲衅魍ǖ啦杉臄?shù)據(jù)依次形成完整的數(shù)據(jù)包并將該數(shù)據(jù)包傳送至服務器。根據(jù)傳感器采集所得的數(shù)據(jù)，服務器通過總線對燈光進行控制，如圖3，步驟如下步驟301 回路中的第一個燈具，即燈1接收服務器發(fā)送的控制命令數(shù)據(jù)包，并向下一個燈具，即燈2轉(zhuǎn)發(fā)報頭內(nèi)容。步驟302 檢查校驗和是否正確，正確轉(zhuǎn)步驟303，不正確跳轉(zhuǎn)到步驟301。步驟303 燈1中的MCU判斷接收到的協(xié)議號，根據(jù)協(xié)議號分別處理不同的分支流程塊；如果協(xié)議號等于0，則處理步驟304亮度數(shù)據(jù)處理流程；如果協(xié)議號等于1，則處理步驟305設置地址處理流程；如果協(xié)議號等于2，則處理步驟306傳感器誤差置零流程；如果協(xié)議號等于3，則處理步驟307設置傳感器采集值幅度流程；如果協(xié)議號等于4，則處理步驟 308設置燈具脫機自由模式流程；如果協(xié)議號等于5，則處理設置主動節(jié)點流程；如果協(xié)議號等于6，則處理步驟310采集原始數(shù)據(jù)流程；如果協(xié)議號等于OxfT，則處理步驟311保存設置參數(shù)流程；如果協(xié)議號等于其他值，則處理步驟312，不做任何處理并跳轉(zhuǎn)到步驟301。步驟304 亮度處理流程，如果地址數(shù)據(jù)等于本機地址，則將收到的亮度數(shù)據(jù)刷新 LED燈，否則不刷新處理。步驟305 設置地址處理流程，首先將接收到的地址數(shù)據(jù)加1后發(fā)送出去，然后再將未加1的地址數(shù)據(jù)保存作為本機地址。步驟306 傳感器誤差置零流程，將傳感器當前采集值作為零點基數(shù)，用于抵消各個燈具影響傳感器采樣值的外殼自重等不定因素。步驟307 設置傳感器采集值幅度流程，給燈具設置一個脫機運行時能夠觸發(fā)燈光響應動作的傳感器采集值幅度。步驟308 設置燈具脫機自由模式流程，設置燈具進入脫機運行模式，此時不需要服務器聯(lián)動控制，但是脫機運行只能以單個燈具作為感應個體，不能擴散到周邊相鄰的其他燈具聯(lián)動。步驟309 設置主動節(jié)點流程，此流程設置某個節(jié)點為傳感器反饋數(shù)據(jù)的首個主動反饋點，通常設置一個回路最后一個節(jié)點為主動反饋節(jié)點，該節(jié)點按照固定的頻率向服務器方向發(fā)送傳感器采集值，其后的節(jié)點逐次才數(shù)據(jù)包尾部追加自己的數(shù)據(jù)，這樣傳遞的數(shù)據(jù)包隨著節(jié)點的向前傳遞越來越長，最終完整的反饋數(shù)據(jù)包全部送達服務器。步驟310 采集原始數(shù)據(jù)流程，設置燈具傳感器采集未加處理的原始數(shù)據(jù)，供設備調(diào)試用O步驟311 保存設置參數(shù)流程，將服務器對燈具節(jié)點設置的參數(shù)保存到燈具內(nèi)部微處理器的存儲器中，作為上電后的默認工作配置參數(shù)。步驟312 不做處理，此流程不做任何處理，直接跳轉(zhuǎn)到步驟301。應用實施例如圖5所示，以重力傳感器和光磚燈為例，說明本發(fā)明的較佳實施例。圖5圖示了交互式重力感應光磚燈的內(nèi)部電路構(gòu)成，由燈光控制部分500和傳感器采集處理部分501 組成，其中燈光控制部分500由微處理器502、LED光磚燈503、燈光控制信號輸入線504、燈光控制信號輸出線505組成；傳感器采集處理部分501由重力傳感器508、差分放大器509、 微處理器502、傳感器采集信號輸入線507、傳感器采集信號輸出線506組成。參考圖6和圖7，當采用圖5所示的結(jié)構(gòu)時，數(shù)據(jù)信號走向如下所述，當人站在感應光磚燈上時，重力傳感器508受到壓力變形，產(chǎn)生微弱電信號，通過差分放大器509放大后， 經(jīng)微處理器A/D轉(zhuǎn)換采集信號，然后在適當?shù)臅r候插入到傳感器采集信號輸入輸出線上的數(shù)據(jù)流中傳向服務器600(見圖6)，服務器根據(jù)數(shù)據(jù)流中對應位置的數(shù)據(jù)，判斷對應位置燈具有人踩壓，立即通過燈光控制信號線向燈具發(fā)送燈光變化效果，控制該區(qū)域燈光隨著壓力大小做出相應燈光變化，完成交互響應的過程。由于傳感器采集信號通道和燈光控制信號通道是全雙工的，互相各不影響，因此可以非常迅速的采集傳感器數(shù)據(jù)并作出燈光變化反應，使人感到很自然、有趣。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法，其特征在于，該總線包括控制燈具的控制通道和采集信號反饋給服務器的傳感器通道，該控制通道包括控制信號線，該傳感器通道包括反饋數(shù)據(jù)的信號線，多個燈具通過該控制信號線和該反饋數(shù)據(jù)的信號線首尾相接，該多個燈具通過該總線與服務器相連，該利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法包括以下步驟51傳感器通道采集數(shù)據(jù)并主動將該數(shù)據(jù)向該服務器反饋；52服務器按傳感器反饋的數(shù)據(jù)向各燈具發(fā)送控制命令。
2.如權利要求1所述的利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)的通信幀格式包括識別碼、協(xié)議號、報文長度、報文內(nèi)容和校驗和。
3.如權利要求1所述的利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法，其特征在于， 步驟S1還包括以下步驟Sn、將該多個燈具設置為多個主動反饋點，設置該多個燈具組成的燈具回路中最后一個燈具為主動節(jié)點，將其作為傳感器通道反饋數(shù)據(jù)的首個主動反饋點；512、該主動節(jié)點按固定頻率向服務器方向發(fā)送該節(jié)點傳感器采集的數(shù)據(jù)包；513、該主動節(jié)點之前的各個節(jié)點逐次在該數(shù)據(jù)包的尾部追加各個節(jié)點傳感器采集的數(shù)據(jù)包以形成所有節(jié)點的傳感器采集的完整反饋數(shù)據(jù)包；514、隨著節(jié)點的逐次傳遞該完整反饋數(shù)據(jù)包被送達至該服務器。
4.如權利要求3所述的利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法，其特征在于， 該數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包括地址數(shù)據(jù)和亮度數(shù)據(jù)。
5.如權利要求4所述的利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法，其特征在于， 步驟&還包括以下步驟521、服務器根據(jù)收到的完整反饋數(shù)據(jù)包向燈具回路的第一個節(jié)點發(fā)送控制數(shù)據(jù)包；522、該第一個節(jié)點判斷地址數(shù)據(jù)是否等于該節(jié)點的本機地址，若是，進入步驟若否，進入步驟523、按照該控制數(shù)據(jù)包中對應該本機地址的亮度數(shù)據(jù)刷新該節(jié)點的燈具；524、將該控制數(shù)據(jù)包傳遞至下一個節(jié)點，繼續(xù)判斷該節(jié)點的地址數(shù)據(jù)是否等于該節(jié)點的本機地址，若是，進入步驟Sm ；若否，繼續(xù)執(zhí)行步驟&4，直至該控制數(shù)據(jù)包傳遞到最后一個節(jié)點。
6.如權利要求1所述的利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法，其特征在于， 步驟&還包括以下步驟中的一種或多種傳感器誤差置零的步驟、設置傳感器采集值幅度的步驟、設置燈具脫機自由模式的步驟、采集原始數(shù)據(jù)的步驟、保存設置參數(shù)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法，該總線包括控制燈具的控制通道和采集信號反饋給服務器的傳感器通道，該控制通道包括控制信號線，該傳感器通道包括反饋數(shù)據(jù)的信號線，多個燈具通過該控制信號線和該反饋數(shù)據(jù)的信號線首尾相接，該多個燈具通過該總線與服務器相連，該利用交互式燈光控制總線實現(xiàn)的燈具控制方法包括以下步驟S1傳感器通道采集數(shù)據(jù)并主動將該數(shù)據(jù)向該服務器反饋；S2服務器按傳感器反饋的數(shù)據(jù)向各燈具發(fā)送控制命令。傳感器通道和燈具控制通道均采用單線通訊接口傳遞的方式，傳感器通道主動上傳，即不會產(chǎn)生總線沖突，又大大降低了服務器的工作量和延時瓶頸，確保了交互式應用的實時性性能。
文檔編號H05B37/02GK102281664SQ201010201240
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權日2010年6月13日
發(fā)明者劉群 申請人:上海廣茂達光藝科技股份有限公司