CN101064978B - 以划界中继器区隔的电照明分区控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，包括：一总线供应器，与市电连接；至少一个画界中继器，通过二相数字信息传输总线与总线供应器连接，以与上行总线建立联系，同时该画界中继器还需与市电连接；系统控制器，与二相数字信息传输总线连接，该系统控制器与二相数字信息传输总线，形成一传输路径，将系统指令向全系统广播；至少一个区间控制器，与二相数字信息传输总线连接；至少一组灯具控制器，分别与二相数字信息传输总线连接以接收信息指令，并接入市电；该区间控制器、灯具控制器形成区间指令传输路径，以画界中继器为界，区间指令在此路径内有效。

Description

以划界中继器区隔的电照明分区控制系统及控制方法 

技术领域

本发明涉及一种电照明控制系统，包括控制方法及其装置，本发明特别是一种适用于有多个房间或区域，需要各别独立控制的照明控制系统。所谓房间，是指任何供人活动的空间，所谓区域，是指一房间内的部分空间或房间的外围。 

背景技术

随着电子元器件及电子控制技术的进步，电照明工艺，已经发展成功数字化的控制系统，其中以IEC 60929(2003)所规范的数字可寻址灯光接口(Digital AddressableLighting Interface，在欧美简称DALI)最具代表性。这原是一个以萤光灯调光控制为目的的规范，但是由于其可靠、简单、价格合理而逐渐发展成覆盖所有电照明系统的控制系统。尤其是面对世界性的能源与环保问题，节能技术日益重要，可以自动化控制的照明系统，也渐渐成为必要。 

数字化的电照明控制系统，最初都是计算器技术的延伸，利用网络等串行总线传输控制信息进行控制的照明控制系统， 其功能固然很强，但价格却太高而不合理，因而受到限制，仅应用于一些特别用途而无法普及。 

数字可寻址灯光接口系统，是在欧洲发展成功，再逐渐被世界接受。其架构，基本上是由一总线电源供应器、至少一控制器及具备数字可寻址灯光接口的灯具控制器组成。每一数字可寻址灯光接口回路，能控制最多64个独立灯具，在初始设定时，每一灯具控制器均被指定一地址代号。依此地址，系统能够对每一灯具个别下达指令。但是，在实际应用时，灯具宜先分组，将此组别数据存入各灯具的内存中之后，如欧洲专利EP 90100465.6所示，便可直接以组别为对象下达指令。一个回路可以设定最多16个组(0-15)，每一灯具可以同时归属于数个组，但是，这要看实际系统而定，有些产品只允许设定一个组。 

组的运用是非常方便且重要的，例如每一房间至少是一个组，这样，控制器才能对该房间整体进行单独控制，该房间中的控制器亦须预先设定其控制组别，如此才能正确下达指令而不会絮乱。再如一个办公室，假设其包括数个房间及一个会议室。为了符合节能的要求，每一房间必须能单独控制，使能在无人时自动关闭照明或降低亮度。每一房间的灯光若欲单独控制，就必须单独赋予一个组代号，与此房间相关的控制器、传感器也须设定相同的组代号。会议室中的灯光则可能至少需要分成3个组，例如讲台上方、会议桌上方，及两侧壁灯各为一 组，以适应演说、议事、多媒体放映、演示文稿等不同的需要。为方便对每一组灯光直接下达指令，每一房间可装设专用的组控制器，只要按下组控制器的组别按键，该组灯具便会接受指令，当然这些关连性必须经过预先设定，否则控制器与被控制的灯具便无法连系。控制器的分组方法，可参考德国专利DE4327809.4，一般常见的组控制器有4个组别选择键。 

分组完成之后，可以将各组灯光分别调节至适当亮度，形成一整体灯光场景。有些场所，例如多功能会议室，可能需要数个不同的灯光场景以适应不同的需要。为了避免经常调整的困扰，可利用灯光场景控制器，将每一灯光场景相关的组别、亮度等数据预存在内存中，使用时只须按下场景选择键，便可招回原先的设定，常见的灯光场景控制器一般有4个到8个场景键可供选择。 

数字可寻址灯光接口系统的可寻址能力是其特色，整个系统的分组、场景设定、调光都以此为基础。但是，其初始设定分组、设定场景、设定亮度的工作有时会非常繁复，需要专业人员和专用工具才能完成。 

一个数字可寻址灯光接口系统回路，可以有64个控制器，每一控制器都有其个别地址(传感器也是一种控制器)，每一控制器的控制对象均须预先设定。经由实际应用经验显示，一个数字可寻址灯光接口回路，其灯具只能最多分成16个组，实际上经常是不够用的，因而形成一种限制。例如：当 房间数多一点或灯光场景复杂一点时，便无法应付，而必须增加另一个回路。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种以划界中继器区隔的电照明分区控制系统及控制方法，使照明灯具与各种控制器传感器的布局，极富弹性，对于电照明的控制提供了方便性和容易操作性，使照明节能和灯光场景效果的控制更易实现。 

本发明一种以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中包括： 

一总线电源供应器，与市电连接，提供二相数字信息传输总线的直流电压，及限制电流功能； 

至少一个划界中继器，通过二相数字信息传输总线与总线电源供应器连接，以与上行总线建立联系，同时该划界中继器还需与市电连接，以提供下行总线的总线电源； 

系统控制器，与二相数字信息传输总线连接，该系统控制器与二相数字信息传输总线，形成一传输路径，依据系统指令，控制传输信息总线上的电位，将系统指令向全系统广播； 

至少一个区间控制器，与二相数字信息传输总线连接，依据区间指令，控制信息传输线上的电位； 

至少一组灯具控制器，分别与二相数字信息传输总线连接以接收信息指令，并接入市电，以依指令信息控制照明灯； 

该区间控制器、灯具控制器形成区间指令传输路径，以划界中继器为界，区间指令在此路径内有效。 

其中还包括至少一控制传感器，与二相数字信息传输总线连接，依发出的指令控制信息传输线上的电位。 

其中控制传感器是人员传感器或光控传感器或定时器。 

其中灯具控制器包括控制部分和照明灯。 

其中系统控制器和区间控制器的控制指令分为单向系统指令或双向系统指令及区间指令。 

其中控制指令以字节长度或字节内容分组，分为系统指令组和区间指令组。 

其中划界中继器包括一上行总线端、一下行总线端。 

其中划界中继器、系统控制器、区间控制器和其中的传感器具有碰撞识别侦测功能。 

其中的划界中继器，其数字信息处理装置包括译码及寄存内存装置，当接收信号进行中继时，对系统指令进行译码并寄存于内存装置中，在碰撞发生时，其译码与寄存工作亦不中止，并在时间延迟后，进行重发。 

其中数字信息处理装置中的中继控制器，具有起始位后的最高位比对功能，用以辨识系统指令或区间指令。 

本发明一种以划界中继器区隔的电照明分区控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 

启动电源，使系统处于待命状态； 

系统控制器和区间控制器分别向二相数字信息传输总线发送指令，系统控制器发送系统指令，区间控制器发送区间指令； 

划界中继器对系统指令进行中继，对区间指令进行截断； 

灯具控制器对系统指令及区间指令进行接收信号及译码，实现对照明灯的控制。 

其中控制系统的通信协议的控制指令分为单向系统指令或双向系统指令及区间指令。 

其中控制指令以字节长度或字节内容分组，分为系统指令组和区间指令组。 

其中划界中继器包括一上行总线端、一下行总线端。 

其中划界中继器、系统控制器、区间控制器和其中的传感器具有碰撞识别侦测功能。 

其中的划界中继器，其数字信息处理装置包括译码及寄存内存装置，当接收信号进行中继时，对系统指令的译码及寄存 工作与中继功能同时进行，在碰撞发生时，其译码与寄存工作亦不中止，并在时间延迟后，进行重发。 

其中数字信息处理装置中的中继控制器，具有起始位后的最高位比对功能，用以辨识系统指令或区间指令。 

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合具体实施例及附图以进行详细说明，其中： 

图1是本发明的系统结构示意图； 

图2是划界中继器的结构示意图； 

图3是灯具控制器装置的结构示意图； 

图4是通讯协议的系统指令与区间指令波形图，其中图4-1为系统指令波形，图4-2为区间指令波形； 

图5是本发明的实际布建结构示意图。 

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明一种以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中包括： 

一总线电源供应器5，与市电1连接，提供二相数字信息传输总线2的直流电压，及限制电流功能； 

至少一个划界中继器6，通过二相数字信息传输总线2与总线电源供应器5连接，以与上行总线2’建立联系(图2中)，同时该划界中继器6还需与市电1连接，以提供下行总线2”的总线电源；其中划界中继器6包括一上行总线端2’、一下行总线端2”；其中的划界中继器6，其数字信息处理装置61包括译码及寄存内存装置，当接收信号进行中继时，对系统指令进行译码并寄存于内存装置中，在碰撞发生时，其译码与寄存工作亦不中止，并在时间延迟后，进行重发；其中数字信息处理装置61中的中继控制器63，具有起始位后的最高位比对功能，用以辨识系统指令或区间指令； 

参阅图1，系统控制器7，与二相数字信息传输总线2连接，该系统控制器7与二相数字信息传输总线2形成一传输路径9，依据系统指令控制传输信息总线上的电位，将系统指令向全系统广播；其中系统控制器和区间控制器的控制指令分为单向系统指令或双向系统指令及区间指令；其中控制指令以字节长度或字节内容分组； 

至少一个区间控制器8，与二相数字信息传输总线2连接，依据区间指令，控制信息传输线上的电位； 

至少一组灯具控制器3(参阅图3)，其中灯具控制器3包括控制部分和照明灯。该灯具控制器3分别与二相数字信息传输总线2连接以接收信息指令，并接入市电1，以依指令信 息控制照明灯；其中灯具控制器3包括控制部分和照明灯； 

该区间控制器8、灯具控制器3形成区间指令传输路径10，以划界中继器6为界，区间指令在此路径内有效。 

其中还包括一人员活动传感器4，与二相数字信息传输总线2连接，依发出的指令控制信息传输线上的电位。 

其中划界中继器6、系统控制器7、区间控制器8和其中的传感器具有碰撞识别侦测功能。 

本发明一种以划界中继器区隔的电照明分区控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 

启动电源，使系统处于待命状态； 

如图1所示，系统控制器和区间控制器分别向二相数字信息传输总线2发送指令，系统控制器发送系统指令37，区间控制器发送区间指令38；其中划界中继器6、系统控制器7、区间控制器8和其中的传感器具有碰撞识别侦测功能；划界中继器6对系统指令进行中继，对区间指令进行截断； 

如图2所示，该划界中继器6包括一上行总线端2’、一下行总线端2”；其中的划界中继器6，其中的数字信息处理装置61包括译码及寄存内存装置，当接收信号进行中继时，对系统指令的译码及寄存工作与中继功能同时进行，在碰撞发生时，其译码与寄存工作亦不中止，并在时间延迟后，进行重发；其中数字信息处理装置61中的中继控制器63，具有起 始位后的最高位比对功能，用以辨识系统指令或区间指令； 

灯具控制器3对系统指令及区间指令进行接收信号及译码，实现对照明灯的控制。 

其中控制系统的通信协议的控制指令分为单向系统指令或双向系统指令及区间指令，该控制指令以字节长度或字节内容分组，分为系统指令组和区间指令组。 

请再参阅图1，图1是本发明的一实施例的示意图，其由一总线电源供应器5，系统控制器7，区间控制器8，人员活动传感器4及划界中继器6组成。其通信协议，将指令分为系统指令组与区间指令组，如图1中所示，37为系统指令，由二个字节长度组成，38为区间指令，只有一个字节，其实际编码，可如说明书附表1及表2所示。系统指令的最高位为“1”，亦即16进位0x8000以上的2字节均可归入系统指令；区间指令的最高位为“0”，以利分辨。系统控制器7发送的指令为2字节长度的系统指令，指令发送由一起始位辨识，其终止由2个停止位辨识，如图4所示，图4-1为系统指令波形，图4-2为区间指令波形。系统指令的传输路径如图1中的9所示，其可以由a区穿越划界中继器6进入b区。如灯具控制器3中的系统指令37、区间指令38所示，灯具控制器可以接受2字节的系统指令37，亦可接受1字节的区间指令38。区间控制器8及人员侦测传感器4只能发送区间指令，因此其指令无法穿越划界中继器6，不能进入b区，因 而只在所属的区间a区内有效，10是区间指令传输路径，不能穿越划界中继器6。图1中的1是交流市电，2是二相数字信息传输总线。 

附图2是附图1中的划界中继器6的功能说明图，划界中继器6基本上由电源供应器60及数字信息处理器61构成，其电源供应器60包括下行端的总线2”的总线电源68及供电给数字信息处理器61的稳压电源69，其可为如5VDC。总线电源的规格可以比照IEC 60929的数字可寻址灯光接口的电源规范，其为11.5-22.5V，电流小于或等于250毫安。 

62是光隔离装置，上行端总线2’的数字信息经62光隔离器后，进入中继控制器63，63对输入的二相数字信息进行边沿侦测、波形重整、起始位侦测，系统指令或区间指令识别，数码资料再生，并将再生的数码资料储存入移位寄存器64之中。进入中继控制器63的二相数字信息在未译码之前，若识别为区间指令即进行截断，若为系统指令则经一控制闸65以驱动下行总线2”电源68中的开关装置，将信息传输进入b区，此时碰撞识别侦测器66若监测到碰撞状态，控制闸65便被切断，中止进入b区。唯移位寄存器64的储存动作并不停止，直至63测得二个停止位，完成系统指令框的接收后方止，重发控制器67等待一适当时间延迟后，指示中继控制器63进行重发，重发时，寄存器64中的暂存的数码 数据先经二相编码后，进入控制闸65，驱动下行总线2”。上述的碰撞识别侦测和侦得碰撞后先寄存再发送的中继方式，也可设计成双向进行。 

附图3，为附图1中的灯具控制器3的功能说明图。 

光源35可以是萤光灯管，其镇流器34接受脉冲波宽调制(PWM，pulse width modulation)信号，以进行调光。总线上传输的灯光场景控制指令，经光隔离器31进入数字信息处理器32。数字信息处理器对指令进行译码，以进行照明灯的控制动作。36是灯光亮度调光设定装置，例如4位拨码开关。可以预先或现场实时，依据规划，对每一灯具进行设定。4位拨码开关，便可以提供16种设定选择，其设定动作，清楚直接，容易操作，可以在布建时设定，也很容易随时调整。译码装置33，对36设定的数码进行翻译后，输出如波宽调制(PWM)或开关信号至光源驱动器34，以驱动光源35。34可以是镇流器，可以是电子式变压器，也可以是继电器，视光源35及实际需要而定。光源35也可以是白炽灯，高压气体放电灯(HID)，发光二极管…等。 

本发明提出的技术方案，使电照明控制方法，很自然的兼顾全系统控制与分区控制，不需要繁复的设定程序。尤其是其划界中继器装置，可以串联使用，也可以并联使用，如图5所示。使照明灯具与各种控制器传感器的布局，极富弹性，对于电照明的控制提供了方便性和容易操作性，使照明节能和灯光 场景效果的控制更易实现。 

本发明提出一种创新的电照明控制技术方案，此一种创新的技术方案，不以每一灯具个别寻址为控制基础，而以一种划界中继器，将传输控制信息的串行总线划界分隔，自然形成独立区间。其通信协议，将指令分为系统指令与区间指令，系统指令能够穿越划界中继器，区间指令则只在区间内有效，不能越过划界中继器，使系统指令与区间指令各司其责，免除了繁复的设定工作，各区间控制器很自然的在其被划界中继器界定的区间内执行工作。不论是在照明系统布建、维修、扩充及控制方面，都是清楚明确，一目了然。 

为了符合照明控制实际操作的需要与实用性，本发明提出的技术方案是一种直接以房间或区域为控制对象的照明控制系统。其划界中继器装置，将数字信息传输总线区隔为各自独立的分区。系统指令可以穿越该中继器向前传送；区域指令则不能穿越该中继器而被截断，只能在划界中继器界定的区间内有效。各种区间内控制器及传感控制器，如人员侦测器等则被设计成只发送区间指令，由于区间指令无法穿越划界中继器，自然不会干扰其所属区间以外的设施。例如一个房间中的人员侦测器，测得无人员活动而欲关断灯光时，隔壁房间不受影响。 

本发明构思所提出的技术方案，当应用于遥控器装置时，更能突显其方便性。在德国专利DE 4327809.4及欧洲专利EP 91201071中所述及的遥控器，均需对遥控器 进行设定，因此，若有不同房间需要遥控器时，则每一房间的遥控器均需特别设定，彼此不能通用。依据本发明所提出的技术方案，其遥控器则不须设定而无区域限制，可以在任何区间内工作。 

本发明的电照明控制系统的通信协议将指令分为两组，其一为系统指令组，另一为区间指令组。 

对于系统指令，划界中继器将进行中继功能。划界中继器的中继功能可以为单向也可以为双向，对于一般生活空间中的灯具控制而言，单方向中继即可。逆向传输可用以回报故障信息。但是，对小范围的应用而言，灯光是否正常工作是一目了然的事，自动故障侦测并非必要，因此为了降低成本，单向(向前)中继为已足。 

对于区间指令，划界中继器的中继功能将被中止，而实质上形成阻断，因此区间指令将只能在划界中继器为界的局部区域内有效。 

通信协议可用字节长度或字节内容，也可以二者并取加以分类，为便于比较，将以与数字可寻址灯光接口兼容的指令为实施例进行说明，例如本发明的全系统广播指令可定为二字节，第一字节为FF。 

其常用的广播系统指令如表1所示； 

区间指令则可以定为单字节，如表2所示； 

表1：系统指令 

关断	FF00	1111111100000000
			全亮	FF05	1111111100000101
场景1	FF11	1111111100010001
			场景2	FF12	1111111100010010
场景3	FF13	1111111100010011
			场景4	FF14	1111111100010100

表2：区间指令 

关断	00	00000000
			全亮	05	00000101
场景1	11	00010001
			场景2	12	00010010
场景3	13	00010011
			场景4	14	00010100

灯具控制器内具备接收信号、译码及驱动装置以接收并执行指令，实现对照明灯的控制。区间控制器、传感控制器，则以发射区间指令为主，因而其控制作用只限于其所在区间之内，而不须进行设定程序。 

所有能发送指令的装置，均具备碰撞识别侦测功能，当碰撞发生时，低电位优先，高电位退却。 

本发明提出的划界中继器，具备中继与缓冲暂存功能，在碰撞发生时，若划界中继器的中继发送需要退怯，进行中继中 的系统指令信息将被中断，唯其输入端则不受影响，其指令码则继续进行译码并暂存于寄存内存中，等待一适当时间之后再继续重发。 

上述实施例只是本发明设计构思的一种具体化方式，而不是一种限制。 

Claims (13)

1.一种以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中包括：

一总线电源供应器，与市电连接，提供二相数字信息传输总线的直流电压，及限制电流功能；

至少一个划界中继器，通过二相数字信息传输总线与总线电源供应器连接，以与上行总线建立联系，同时该划界中继器还需与市电连接，以提供下行总线的总线电源；

系统控制器，与二相数字信息传输总线连接，该系统控制器与二相数字信息传输总线，形成一传输路径，依据系统指令，控制传输信息总线上的电位，将系统指令向全系统广播；

至少一个区间控制器，与二相数字信息传输总线连接，依据区间指令，控制信息传输线上的电位；

至少一组灯具控制器，分别与二相数字信息传输总线连接以接收信息指令，并接入市电，以依指令信息控制照明灯；

该区间控制器、灯具控制器形成区间指令传输路径，以划界中继器为界，区间指令在此路径内有效。

2.根据权利要求1所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中还包括至少一控制传感器，与二相数字信息传输总线连接，依发出的指令控制信息传输线上的电位。

3.根据权利要求2所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中控制传感器是人员传感器或光控传感器或定时器。

4.根据权利要求1所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中灯具控制器包括控制部分和照明灯。

5.根据权利要求1所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中系统控制器和区间控制器的控制指令分为单向系统指令或双向系统指令。

6.根据权利要求5所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中控制指令以字节长度或字节内容分组。

7.根据权利要求1所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中划界中继器包括一上行总线端、一下行总线端。

8.根据权利要求1所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中划界中继器、系统控制器、区间控制器和其中的传感器具有碰撞识别侦测功能。

9.根据权利要求1所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中的划界中继器，其数字信息处理装置包括译码及寄存内存装置，当接收信号进行中继时，对系统指令进行译码并寄存于内存装置中，在碰撞发生时，其译码与寄存工作亦不中止，并在时间延迟后，进行重发。

10.根据权利要求9所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制系统，其特征在于，其中数字信息处理装置中的中继控制器，具有起始位后的最高位比对功能，用以辨识系统指令或区间指令。

11.一种以划界中继器区隔的电照明分区控制方法，其特征在于，其中的划界中继器，其数字信息处理装置包括译码及寄存内存装置，当接收信号进行中继时，对系统指令的译码及寄存工作与中继功能同时进行，在碰撞发生时，其译码与寄存工作亦不中止，并在时间延迟后，进行重发，包括如下步骤：

启动电源，使系统处于待命状态；

系统控制器和区间控制器分别向二相数字信息传输总线发送指令，系统控制器发送系统指令，区间控制器发送区间指令；

划界中继器对系统指令进行中继，对区间指令进行截断，；

灯具控制器对系统指令及区间指令进行接收信号及译码，实现对照明灯的控制。

12.根据权利要求11所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制方法，其特征在于，其中划界中继器包括一上行总线端、一下行总线端。

13.根据权利要求11所述的以划界中继器区隔的电照明分区控制方法，其特征在于，其中数字信息处理装置中的中继控制器，具有起始位后的最高位比对功能，用以辨识系统指令或区间指令。

Images