戶外景觀LED控制系統(tǒng)的4個技術(shù)限制及解決方案
一份出色的LED控制系統(tǒng)方案,應(yīng)在實現(xiàn)LED控制系統(tǒng)的項目要求的基礎(chǔ)上,控制系統(tǒng)方案應(yīng)更多的為控制系統(tǒng)的靈活調(diào)整、數(shù)據(jù)備份及拓展延伸等方面做出考慮。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201808/386926.htm在LED控制系統(tǒng)方案設(shè)計方面,我們要考慮2個大方向的問題:
1、技術(shù)局限:LED控制系統(tǒng)各個部分的性能參數(shù)及限制因素;
2、解決方案,針對項目功能要求進行相應(yīng)的方案設(shè)計。
技術(shù)局限
一、通訊傳輸局限性
通訊傳輸主要體現(xiàn)在如下幾個方面:
(1)控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸
目前市面大部分控制器之間數(shù)據(jù)傳輸采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,線材選用一般不低于超五類雙絞線。按照標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),單根網(wǎng)線的線距不超過100米。
然而在現(xiàn)場應(yīng)用中常常遭遇控制器之間超出100米線距的情況,如遇到該情況,一般采用光纖傳輸?shù)慕鉀Q方案。目前光纖技術(shù)已經(jīng)十分成熟,且綜合造價費用甚至比網(wǎng)線還要低一些。在景觀亮化項目上多采用單模光纖傳輸,線距可達15Km。
一般在小型控制系統(tǒng)上,每臺控制器上皆插有SD存儲卡,故不會采用網(wǎng)線進行動畫數(shù)據(jù)上的傳輸,而是通過RS232/485之類協(xié)議進行同步幀的傳輸。線距一般在150米左右。當(dāng)然也會有一些控制器針對該部分進行技術(shù)攻關(guān),如MR-502控制系統(tǒng)的同步線可達1.2Km。
(2)GPS同步的信號探頭的線距
目前GPS同步應(yīng)用在戶外景觀領(lǐng)域已經(jīng)十分普及,一般情況GPS探頭采用PS/2接口與控制器相接,線距一般在2米左右,探頭通過吸鐵貼合于金屬防雨箱頂部。
然而在現(xiàn)場存在一些特殊情況,導(dǎo)致該線距達不到實際要求及該地區(qū)GPS信號強度較弱,故按照以往的應(yīng)用都是通過增加延長線并嘗試不同的探頭置放位置來解決,在現(xiàn)場應(yīng)用中十分繁瑣復(fù)雜。
但是小小的困難是難以阻擋技術(shù)發(fā)展的碾壓,目前就已經(jīng)出現(xiàn)了GPS無線信號放大轉(zhuǎn)發(fā)器,如MR-G2AFS無線GPS放大轉(zhuǎn)發(fā)器,通過GPS增強信號接收器來接收GPS同步信號,標(biāo)配30米數(shù)據(jù)線,通過無線模塊轉(zhuǎn)發(fā)于GPS同步主控器端,以達到GPS同步信號的強度與精度。
(3)控制系統(tǒng)通訊數(shù)據(jù)的無線傳輸
在工程實施過程中,會遇到現(xiàn)場不存在通訊數(shù)據(jù)線材鋪設(shè)的條件,如樓宇之間無法鋪設(shè)光纖與網(wǎng)線,再如特殊景觀建筑物(如摩天輪)等情況,是無法采用有線方式進行數(shù)據(jù)傳輸。
那么無線方式傳輸大量數(shù)據(jù)就成為技術(shù)屏障,目前可采用電信級大功率無線網(wǎng)橋來解決該問題,如科訊Commsen無線設(shè)備,一般通過大功率無線網(wǎng)橋可實現(xiàn)3-10Km的無線傳輸。當(dāng)然無線傳輸距離越大,其無線網(wǎng)橋功率要求越大,同時相對于傳輸數(shù)據(jù)量亦會相應(yīng)減少一部分。
二、驅(qū)動信號傳輸局限性
在控制系統(tǒng)應(yīng)用中,常會遇到客戶咨詢,控制器到燈具的驅(qū)動信號傳輸距離有多少這一類的問題,答案是具體情況,具體分析,具體解決。情況有二:
(1)SPI串行驅(qū)動方式
在SPI串行驅(qū)動方式中,驅(qū)動芯片采用TTL電平信號傳輸數(shù)據(jù)。一般控制器至首燈之間的距離在
40-60米之間。如超過此距離,一般可加設(shè)差分板,將TTL電平信號轉(zhuǎn)化為差分信號進行傳輸,至首燈前在轉(zhuǎn)換為TTL電平信號來控制燈具,一般距離可達150米。
(2)DMX512雙線并行驅(qū)動方式(標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議)
在DMX512雙線并行驅(qū)動方式上,驅(qū)動芯片采用DMX512差分信號進行傳輸,一般控制器至首燈之間的距離可達100米。如超過此距離,一般可加設(shè)DMX512中繼器,安裝于首燈前可將DMX512重新驅(qū)動,一般距離達到150-200米。
三、不同系統(tǒng)聯(lián)控的局限性
目前在項目需求上出現(xiàn)越來越多不同系統(tǒng)聯(lián)控的要求,主要集中于兩方面:不同廠家的戶外景觀LED控制系統(tǒng)聯(lián)控,以及不同類型的控制系統(tǒng)聯(lián)控的要求。
在一般意義來上講,不同廠家的戶外景觀LED控制系統(tǒng)是不可能聯(lián)控的。因為針對每一個廠家的控制系統(tǒng)其內(nèi)部的通訊協(xié)議皆為首要核心技術(shù),一般情況是難以開放彼此核心協(xié)議。那么只能夠在相對技術(shù)保護的情況下,開放出一些類型協(xié)議提供給上一級聯(lián)控端。
而不同類型的控制系統(tǒng)聯(lián)控,如音樂噴泉與LED控制系統(tǒng)聯(lián)控,LED大屏幕與LED控制系統(tǒng)聯(lián)控,舞臺燈光系統(tǒng)與LED控制系統(tǒng)聯(lián)控等多種聯(lián)控模式
技術(shù)解決方法如下:
(1)采用DVI輸出方式
針對每一家控制系統(tǒng)采用DVI屏幕截取的輸出方式,如MR-MC01 DVI主控器,那么在上一級聯(lián)控即可不安裝其自身的上位機軟件,僅需要在聯(lián)控端計算機上預(yù)留屏幕截取的位置播放所需視頻即可。
該解決方式可解決不同廠家的戶外景觀LED控制系統(tǒng)聯(lián)控的問題,以及LED大屏幕與LED控制系統(tǒng)聯(lián)控的問題。
(2)采用UDP、RS232、DMX512等協(xié)議指令,由控制系統(tǒng)廠家提供給上一級聯(lián)控端,聯(lián)控端按照要求的協(xié)議指令,即可用第三方聯(lián)控端設(shè)備對LED控制系統(tǒng)進行控制,如場景切換、亮度調(diào)整、播放速度等技術(shù)參數(shù)。
四、成像點密度的局限性
成像點密度通俗來講即為像素點分辨率,是單位面積內(nèi)像素點的數(shù)量,是LED燈具顯示效果的重要參數(shù)。兩點成線,三點成面,一般來講完整顯示一個漢字,至少16個像素點的高度(不可低于12像素點)。
目前項目上很多LED洗墻燈與線性燈,1米燈管一般即為1-2像素點,點密度比較低,那么這樣大功率的燈具適用于重視光效的泛光照明,不能夠用來顯示動畫視頻。
該部分內(nèi)容實為LED景觀亮化的常識性知識點,但是在很多項目上常常遇到犯此錯誤的從業(yè)技術(shù)人員,不可不察也。
解決方案
面對層出不窮的項目要求,技術(shù)解決方案也在日新月異的變化之中,今天我們來講一下特殊的技術(shù)方案。
一、移動端上位機
在常規(guī)控制上,一般上位機都是采用計算機來進行控制,其優(yōu)點在于技術(shù)成熟、應(yīng)用普及。其缺點在于計算機體積較大,不利于移動,人機交互體驗平庸無奇。
如在展廳、展館等應(yīng)用領(lǐng)域上,采用計算機來進行控制,展示力度不夠,那么移動端上位機技術(shù)即應(yīng)運而生。
MR-Android控制系統(tǒng)基于Android移動終端設(shè)備為控制系統(tǒng)上位機,通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)TCP/IP與UDP協(xié)議,連接MR-208系列控制器,實現(xiàn)對LED燈具的有效控制。
MR-Android控制系統(tǒng)的架構(gòu)組成,如下:
1、AnyTouch軟件,基于安裝Android系統(tǒng)的移動終端設(shè)備,如手機、平板電腦等;
2、無線路由器,支持Wi-Fi通訊的無線路由器,具備Rj-45的LAN端口;
3、MR-208系列控制器,型號細(xì)分為MR-208A/D/DW等,支持SPI串行驅(qū)動芯片、DMX512驅(qū)動芯片及具備自動編址的DMX512驅(qū)動芯片;
4、軟件終端可導(dǎo)入工程布線圖,支持對控制器編號,端口及點位的設(shè)置;
5、AnyTouch軟件可導(dǎo)入動畫素材,如AVI、MP4等多種視頻格式;
6、AnyTouch軟件支持調(diào)色盤、觸摸筆劃等多種Touch方式,實時對LED燈具的實時控制。
二、RS232第三方設(shè)備對LED控制系統(tǒng)進行控制
在LED戶外景觀亮化工程中,采用具備RS232接口的第三方集控設(shè)備,對LED控制系統(tǒng)與其他類型控制系統(tǒng)進行聯(lián)控。
故LED控制系統(tǒng)為實現(xiàn)此功能,需在第三方控制設(shè)備與LED控制系統(tǒng)之間加設(shè)RS232-TCP轉(zhuǎn)換器,將其協(xié)議進行轉(zhuǎn)換。
MR-R2TCP轉(zhuǎn)換器將RS232協(xié)議指令轉(zhuǎn)換為TCP/IP協(xié)議指令,支持動畫片段選擇,動畫播放速度、燈具整體亮度調(diào)整以及燈具白平衡調(diào)整。
三、DMX512燈控臺對LED控制系統(tǒng)進行控制
目前舞臺燈光項目,以及部分LED戶外景觀項目中,可見采用DMX512控制臺來對LED燈具進行聯(lián)控等,如采用DMX512燈控臺對舞臺燈光系統(tǒng)進行控制的同時,再控制大量的LED景觀照明的燈具。
因需要大量的DMX512通道,DMX512控臺通道滿足不了要求,只能選用LED控制系統(tǒng)進行直接控制,再由DMX512燈控臺來控制LED控制系統(tǒng)。故DMX512控制臺與LED控制系統(tǒng)之間需加設(shè)一臺MR-D2TCP轉(zhuǎn)換器。
MR-D2TCP轉(zhuǎn)換器將DMX512協(xié)議指令轉(zhuǎn)換為TCP/IP協(xié)議指令,支持動畫片段選擇,動畫播放速度、燈具整體亮度調(diào)整以及燈具白平衡調(diào)整。
其方案拓?fù)淙缦拢?/p>
四、雙機熱備應(yīng)用
雙機熱備指基于Active-Active方式的上位機端的運行備份。上位機的故障可能由各種原因引起,如設(shè)備故障、操作系統(tǒng)故障、軟件系統(tǒng)故障等等。
從實際經(jīng)驗上看,除非是簡單地重啟上位機(可能隱患仍然存在),否則往往需要幾個小時以上。而如果技術(shù)人員不在現(xiàn)場,則恢復(fù)運行的時間就更長了。
而對于一些重大項目而言,用戶是很難忍受這樣長時間的運行中斷的。因此,就需要通過雙機熱備,來避免長時間的控制系統(tǒng)運行中斷,保證系統(tǒng)長期、可靠的服務(wù)。
在戶外景觀控制系統(tǒng)中,上位機(或脫機主控)作為控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲及發(fā)送端,工作狀態(tài)的要求十分嚴(yán)格,而常規(guī)控制系統(tǒng)中上位機常常僅選用單臺。當(dāng)上位機出現(xiàn)故障的時候,控制系統(tǒng)即會出現(xiàn)整體癱瘓的情況。
而”雙機熱備“功能在戶外景觀控制系統(tǒng)的應(yīng)用十分罕見(尤其在國內(nèi)控制系統(tǒng)中),且造價十分昂貴,即便采用了雙機結(jié)構(gòu),僅僅達到備用機的作用,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到雙機熱備的功能要求。
MR-雙機熱備控制系統(tǒng),可應(yīng)用于聯(lián)機控制系統(tǒng)與脫機控制系統(tǒng),其控制系統(tǒng)架構(gòu)如下:
聯(lián)機系統(tǒng)雙機熱備架構(gòu)圖
脫機系統(tǒng)雙機熱備架構(gòu)圖
五、環(huán)境光控系統(tǒng)的應(yīng)用
LED照明的優(yōu)勢即為節(jié)能環(huán)保照明,而在環(huán)境光控領(lǐng)域就突出體現(xiàn)了LED控制系統(tǒng)不僅僅是作為編播效果控制,同時也具備了節(jié)能環(huán)保的突出特點。
環(huán)境光控通過采集環(huán)境光照的強度,通過環(huán)境光控制器來實時控制LED燈具顯示的亮度值。
如在剛?cè)胍沟臅r候環(huán)境光照強,燈具即顯示亮度高,以便效果醒目突出,而在深夜時,環(huán)境光照弱,燈具即顯示亮度低,以便達到節(jié)能環(huán)保的目的。同時亮度的強弱變化范圍可自定義設(shè)置。
六、LED燈具智能檢測
若論在LED景觀照明領(lǐng)域,2015最熱捧的技術(shù)是什么?那么很多人都會想到LED燈具的智能檢測功能。
LED燈具的智能檢測主要集中于如下幾方面進行檢測:
(1)燈具各通道所消耗的電流值;
(2)燈具所消耗的電壓值;
(3)燈具的核心溫度;
(4)燈具的運行時間;
(5)燈具制造信息;
在DMX512控制系統(tǒng)中,根據(jù)DMX512控制系統(tǒng)傳輸調(diào)光控制數(shù)據(jù),實現(xiàn)調(diào)光控制。應(yīng)用系統(tǒng)中控制數(shù)據(jù)不間斷地從控制器發(fā)出,經(jīng)由數(shù)據(jù)總線單向傳輸至LED燈具。
由于DMX512協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)沒有明確定義通訊的逆向傳輸,用戶不能通過控制系統(tǒng)檢測LED燈具的工作狀態(tài)。為實現(xiàn)讓用戶能通過控制系統(tǒng),實時監(jiān)控LED燈具工作狀態(tài),RDM(遠(yuǎn)程設(shè)備管理)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運而生。
因此,RDM與DMX512是緊密關(guān)聯(lián)的,其主要作用是實現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備管理,實現(xiàn)這個作用的物理傳輸平臺是基于DMX512系統(tǒng)架構(gòu)。
MR控制系統(tǒng)為實現(xiàn)用戶對LED燈具的實時監(jiān)控的應(yīng)用需求,在DMX512控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上推出RDM應(yīng)用功能,通過RDM控制系統(tǒng)實現(xiàn)針對LED燈具工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。
MR控制系統(tǒng)針對RDM燈具檢測功能,其中包括電壓、電流及溫度的自動檢測功能。
在RDM控制系統(tǒng)的應(yīng)用方案中,包含上位機軟件、控制器、解碼芯片、電壓檢測電路、電流檢測電路及溫度檢測檢測電流等必要組成部分。
本次我們概述了戶外景觀LED控制系統(tǒng)的方案設(shè)計中常遇到的技術(shù)局限及一些解決方案,面對如山如海的控制系統(tǒng)方案,視為滄海之一粟,希望更多的用戶、同行能夠更多的交流與溝通。
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