一种回环式数据传输的景观照明控制系统及其工作方法

摘要

本发明属于景观照明系统技术领域，公开了一种回环式数据传输的景观照明控制系统，包括控制器和若干个分控器；控制器包括第一千兆网口和第二千兆网口；分控器之间采用手挽手级联，分控器与控制器形成回环式通信；每个分控器包括第一网口和第二网口，分控器包括正向传输模式和反向传输模式，正向传输模式时，第一网口作为数据接收接口，第二网口作为数据发送接口；反向传输模式时，第二网口作为数据接收接口，第一网口作为数据发送接口。第一网口和第二网口均集成数据发送和数据接收功能，为控制器与分控器的可靠通信提供了技术支持；控制器的双网口进行同一视频数据包的同步输出，为系统回环式设计进行数据正向/反向互补传输提供支持。

说明书

技术领域

本发明属于景观照明系统技术领域，涉及一种回环式数据传输的景观照明控制系统及其工作方法。

背景技术

由于景观照明，灯光阵列在楼体立面安装，灯光阵列范围大，分控器安装分散，这种露天分散安装方式，使分控器长期处于恶劣的工作环境中，引起网络连接的异常现象常常发生，造成灯光阵列运行故障；另一方面，由于分控器在立面墙分散安装维修维护难度大，难于及时快速进行故障处理，给用户到来了大的经济损失。

具体地，如图1所示，大型景观照明系统有控制器、分控器以及灯光阵列组成，控制器将解码的视频信号打包并通过千兆以太网下发至分控器；分控器根据IP地址，接收控制器分发给本机的数据包，解析并按照DMX512协议将数据再发给灯具，实现花样及视频的显示。

系统采用分布式系统，控制器和分控器采用级联方式，控制器通过数据流方式不断分发数据，才能维持灯光阵列的视频图像的连续变化。一但某一分控器故障，或者某一位置的线路故障，视频数据包无法传输到下一级，后续的分控器无法获得视频更新数据包，就会发生灯光阵列显示异常。由于在景观照明系统应用中，灯光阵列在楼体立面安装，灯光阵列范围大，分控器安装分散，网络走线距离比较长，这种分散露天安装方式，使分控器工作环境恶劣，造成网络连接的异常的现象常常发生，给用户到来了维修和维护的压力。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种回环式数据传输的景观照明控制系统及其工作方法，解决了目前分控器某一网口接触不良造成的数据包无法下发至后续分控器，从而导致后期维护压力大的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种回环式数据传输的景观照明控制系统，包括控制器和若干个分控器；

控制器采用双千兆网口结构，包括第一千兆网口和第二千兆网口；

第一千兆网口与第一级分控器相连，分控器之间采用手挽手级联，最后一级分控器与第二千兆网口相连，形成回环式通信；

每个分控器包括第一网口和第二网口，第一网口和第二网口均集成数据发送和数据接收功能；

分控器用于检测通信线上控制器发送的数据包的存在与否，并根据检测结果进行分控器输入网口和输出网口的对倒切换；

分控器包括正向传输模式和反向传输模式，正向传输模式时，第一网口作为数据接收接口，第二网口作为数据发送接口；反向传输模式时，第二网口作为数据接收接口，第一网口作为数据发送接口。

进一步，分控器内置有FPGA芯片和收发器，FPGA芯片通过两个收发器分别连接第一网口和第二网口，FPGA芯片用于接收网口数据并解析；收发器用于获取第一网口的网线连接状态，当第一网口的网线连接正常时，分控器采用正向传输模式；当第一网口的网线连接异常时，分控器采用反向传输模式。

进一步，分控器上设有RS485接口，FPGA芯片的输出端通过RS485总线连接灯具。

进一步，正向传输模式优先于反向传输模式。

进一步，收发器的型号为B50612。

进一步，FPGA芯片的型号为XC6SLX45T。

本发明还公开了所述的一种回环式数据传输的景观照明控制系统的工作方法，包括以下过程：

控制器将解码的视频信号打包，并在第一千兆网口和第二千兆网口上同时输出；

当某分控器监测到其对应的第一网口的网线连接正常时，第一网口作为数据接收接口，第二网口作为数据发送接口；当该分控器解析数据包的IP和该分控器的IP一致时，将解析的数据发送给灯具；当解析数据包的IP和当前的IP不一致时，将数据包通过第二网口转发到下一级分控器；

当某分控器监测到其对应的第一网口的网线连接异常时，第二网口作为数据接收接口，第一网口作为数据发送接口；当该分控器解析数据包的IP和该分控器的IP一致时，将解析的数据发送给灯具；当解析数据包的IP和当前的IP不一致时，将数据包通过第一网口转发到下一级分控器。

进一步，分控器内置有FPGA芯片和收发器，当FPGA芯片解析数据包的IP和当前分控器的IP一致时，将解析的数据发送给灯具；当解析数据包的IP和当前的IP不一致时，将数据包通过另一网口转发到下一级分控器；

收发器获取第一网口的网线连接状态，当第一网口的网线连接正常时，分控器采用正向传输模式；当第一网口的网线连接异常时，分控器采用反向传输模式。

进一步，分控器上设有RS485接口，FPGA芯片将解析的数据按照DMX512协议的数据格式并通过RS485总线发送给灯具。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开了一种回环式数据传输的景观照明控制系统，包括控制器和若干个分控器；每个分控器包括第一网口和第二网口，第一网口和第二网口均集成数据发送和数据接收功能；分控器网口设计实现接收和发送数据网口双向对倒的功能，当第一网口连接中断，第二网口作为数据接收网口，从另一方向传输保证分控器的正常接收，为景观照明控制器与分控器的可靠通信提供了技术支持；控制器包括第一千兆网口和第二千兆网口，第一千兆网口与第一级分控器相连，分控器之间采用手挽手级联，最后一级分控器与第二千兆网口相连，形成回环式通信；控制器采用双千兆网口结构，通过双千兆网口进行同一视频数据包的同步输出，为系统回环式设计进行数据正向/反向互补传输提供支持。本发明的系统级联的回环式设计，以及系统数据正向传输/反向传输互补，实现数据可靠性传输。

附图说明

图1为传统的景观照明控制系统的原理框图；

图2为本发明景观照明控制系统正常工作情况下视频数据传输图；

图3为本发明景观照明控制系统异常工作情况下视频数据传输图；

图4为本发明的分控器的结构示意图；

图5为分控器的两种工作模式，图(a)为正向传输模式，图(b)为正向传输模式；

图6为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图2所示，本发明公开了一种回环式数据传输的景观照明控制系统，包括控制器和若干个分控器；控制器采用双千兆网口结构，包括第一千兆网口和第二千兆网口，2个网口同步输出解码后的视频数据包；第一千兆网口与第一级分控器相连，分控器之间采用手挽手级联，最后一级分控器与第二千兆网口相连，形成回环式通信；每个分控器包括第一网口和第二网口，第一网口和第二网口均集成数据发送和数据接收功能。

分控器包括正向传输模式和反向传输模式，正向传输模式时，第一网口作为数据接收接口，第二网口作为数据发送接口；反向传输模式时，第二网口作为数据接收接口，第一网口作为数据发送接口。

如图4所示，分控器内置有FPGA芯片和收发器PHY，分控器上设有RS485接口，FPGA芯片通过两个收发器分别连接第一网口和第二网口，FPGA芯片的输出端通过RS485总线连接灯具。

FPGA芯片用于接收网口数据并解析；当FPGA芯片解析数据包的IP和当前分控器的IP一致时，将解析的数据按照DMX512协议的数据格式并通过RS485总线发送给灯具；当解析数据包的IP和当前的IP不一致时，将数据包通过另一网口转发到下一级分控器；收发器用于获取第一网口的网线连接状态，当第一网口的网线连接正常时，分控器采用正向传输模式；当第一网口的网线连接异常时，分控器采用反向传输模式。

如图5所示，分控器有两种工作模式，并约定正向传输模式优先于反向传输模式。

如图5(a)所示，正向传输模式：由第一网口接收视频数据包，并将视频数据转发至第二网口；

如图5(b)所示，反向传输模式：由第二网口接收视频数据包，并将视频数据转发至第一网口；

正常情况下，分控器工作于正向传输模式，由第一网口接收视频数据包，并将视频数据转发至第二网口；异常情况下，由第二网口接收视频数据包，并转发至第一网口。

分控器上电后，首先进入正向传输模式。在正向工作模式下，分控器通过第一网口接收视频数据包，分控器通过第一网口的收发器PHY获取网线连接状态，如果在给定时间内未接收到视频数据包，则进入反向传输模式；在反向传输模式下，若分控器检测第一网口能正常接收视频数据包，则进入正向传输模式。

异常模式是指：

(1)通过收发器PHY获取第一网口网线连接状态，如果显示未连接，则进入异常状态；

(2)第二网口能正常接收到视频数据包，而第一网口不能。

如图6所示，所述的一种回环式数据传输的景观照明控制系统的工作方法，包括以下过程：

控制器将解码的视频信号打包，并在第一千兆网口和第二千兆网口上同时输出；

当某分控器监测到其对应的第一网口的网线连接正常时，第一网口作为数据接收接口，第二网口作为数据发送接口；当该分控器解析数据包的IP和该分控器的IP一致时，将解析的数据发送给灯具；当解析数据包的IP和当前的IP不一致时，将数据包通过第二网口转发到下一级分控器；

当某分控器监测到其对应的第一网口的网线连接异常时，第二网口作为数据接收接口，第一网口作为数据发送接口；当该分控器解析数据包的IP和该分控器的IP一致时，将解析的数据发送给灯具；当解析数据包的IP和当前的IP不一致时，将数据包通过第一网口转发到下一级分控器。

正常情况下视频数据包传输方向如图2所示，由控制器第一千兆网口输出，经过第一级分控器的第一网口输入，第二网口输出，依次传输到分控器n的第一网口，实现每个分控器正常接收视频数据，这就是所谓正向传输模式；如图3所示，在分控器i和分控器i+1之间的网线出现故障时，分控器i+1到分控器n都无法通过第一网口接收视频数据，此时分控器i+1到分控器n自动切换到反向传输模式，即从分控器n的第二网口接收视频数据包，从第一网口输出视频数据包，即第i+1到第n个分控器进入反向传输模式。这样就保证了即使第i和第i+1分控器之间的线路故障并不影响系统的正常工作。

采取了本发明提供的方式对原有的景观照明控制系统进行了重新设计并应用于实际中取得了成功，其故障率下降了60％以上。

本发明的主要的改进集中在：

控制器千兆网口由1个改进为2个，并具有完全相同的结构，并同时输出相同的视频信号；

分控器的FPGA代码进行了重新设计，改变了原来单向视频数据包的传输方式，可以根据检测网口视频数据的存在与否进行视频传输方向的切换。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。