CN107370792A - 一种dali扩展***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DALI扩展***及控制方法,在每一个DALI***中增加网关,通过网关之间基于发布/订阅的消息传输模型实现多个DALI***之间的组网,形成一个扩展的DALI***。并通过网关以消息的形式获取其他DALI***发出的命令,解析后实现对本DALI***中相关控制装置的控制,从而实现多个DALI***之间的互操作。该方法有效的解决了DALI***灯具容量受限、控制规模较小的问题,对进一步拓展DALI***的应用范围具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于照明控制领域,具体涉及一种DALI扩展***及控制方法。
背景技术
随着信息技术与网络技术的快速发展,照明控制***更加朝着智能化,便捷化、易操作的方向发展。DALI(Digital Addressable Lighting Interface,数字化可寻址调光接口)***以其简洁的布线方式、节点设备的接入与移除操作简单等特点,被广泛的应用在照明控制领域。DALI协议规定每个DALI***最多能够连接64个控制装置,每个控制装置拥有一个唯一的短地址,并且最多可设置16个逻辑组地址和16种场景。控制设备可以以单播、组播、广播的方式对控制装置进行控制。
然而,由于传统的DALI照明***最多可接入64个可寻址设备,制约了DALI照明***的应用范围,在很多场合下无法满足现场照明的需要。利用网络通信中的发布/订阅的消息传输模型实现多个DALI***之间的通信,从而实现处于不同区域的DALI***组网,扩大DALI***的规模,能够有效的解决DALI***灯具容量受限、控制规模较小的问题。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种DALI扩展***及控制方法,通过发布/订阅模型实现多DALI***组网以及DALI***之间的信息交互,实现***扩展。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种DALI扩展***,包括MQTT服务器、DALI网关和DALI***;每一个DALI***的DALI总线上与一个DALI网关连接,DALI网关通过网关之间的组网将不同空间的多个DALI***组成一个网络,并通过MQTT服务器的消息推送功能,形成一个扩展的DALI***,用于多个DALI***之间的互操作。
所述的DALI网关通过主题订阅与消息发布的消息传输形式,通过MQTT服务器建立与多个DALI***之间的关联性,进行多个DALI***的组网和***的扩展。
所述的DALI***包括多个控制设备和多个控制装置,控制设备用于发送指令信息到DALI总线上以传递用户行为或传感器的控制指令;控制装置通过从DALI总线上接收控制设备发送的控制指令,并对控制命令进行解析,实现对LED灯具的控制。
各网关接收到DALI***中控制设备发送的指令时,将指令转换为MQTT消息发布到MQTT服务器,MQTT服务器根据主题号将消息推送到相应的网关上。
扩展***中的每个DALI网关都以与自身ID相关的唯一数据传输通道进行消息的发布。
所述的DALI网关包括Wi-Fi模块电路、DALI通信接口电路、控制器以及电源电路;
Wi-Fi模块,用于DALI网关与MQTT服务器之间数据传输;
DALI通信接口电路,用于TTL电平与DALI协议规定的电平之间的转换;
控制器,用于DALI协议栈与TCP/IP协议栈的移植、MQTT协议与DALI协议的转换、参数存储;
电源电路,用于给DALI网关的硬件提供电能。
所述的MQTT服务器用于接受来自DALI网关的网络连接,接收DALI网关发布的消息,处理DALI网关主题订阅和取消订阅的请求,根据主题订阅推送消息到相应DALI网关。
一种基于DALI扩展***的控制方法,包括以下步骤:
在每一个DALI***中增加DALI网关,通过DALI网关之间的组网将多个DALI***组成一个扩展的DALI***,通过MQTT服务器的消息推送功能;并通过DALI网关获取其他DALI***发出的命令,解析后实现对本DALI***中控制装置的控制,从而进行多个DALI***之间的互操作。
一个DALI***通过网关获取其他DALI***发出的命令,解析后对本DALI***中控制装置控制,进行多个DALI***之间的互操作;各网关接收到DALI***中控制设备发送的指令时,将指令转换为MQTT消息发布到MQTT服务器,MQTT服务器根据主题号将消息推送到相应的网关上。
MQTT服务器接受来自DALI网关的网络连接,接收DALI网关发布的消息,处理DALI网关主题订阅和取消订阅的请求,根据主题订阅推送消息到相应DALI网关。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:
本发明的DALI扩展***主要由MQTT服务器、DALI网关、控制设备及控制装置四部分组成。在每一个DALI***中增加网关,通过网关之间的组网将多个DALI***组成一个网络,形成一个扩展的DALI***。并通过网关获取其他DALI***发出的命令,解析后实现对本DALI***中控制装置的控制,从而实现多个DALI***之间的互操作。本发明实现了一种DALI扩展***及控制方法。
进一步,通过实现主题订阅与消息发布的消息传输形式,建立DALI***之间的关联性,从而实现多个DALI***的组网和***的扩展。
本发明的控制方法是一种基于MQTT协议的发布/订阅模型的多DALI扩展***互操作控制的实现方法。通过在每一个DALI***中增加网关将多个DALI***组成一个网络,形成一个扩展的DALI***。通过建立不同区域的网关之间的关联关系实现DALI***之间的数据交互,从而实现多个DALI***之间的互操作。该方法有效的解决了DALI***灯具容量受限、控制规模较小的问题。
进一步,通过订阅/发布模型实现多DALI***组网以及DALI***之间的信息交互,实现***扩展。DALI网关之间不用建立直接的TCP连接,而是通过建立在消息代理机制中的主题作为中介互相通信,实现了发布者和订阅者之间的松耦合,使DALI***具有可扩展性,可以支持更为动态的网络拓扑结构。
附图说明
图1为DALI扩展***结构示意图。
图2为DALI扩展***互操作控制示意图。
图3为DALI网关硬件结构图。
具体实施方式
为了更加清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
本发明一种DALI扩展***及控制方法,是利用发布/订阅的消息传输模型实现不同区域的DALI***之间的信息交互。具体实现部分由DALI网关、MQTT服务器和原有DALI***组成。通过在原有DALI***的DALI总线上挂接DALI网关,DALI网关以发布/订阅的方式实现不同空间的多个DALI***的组网,并通过MQTT服务器的消息推送功能,实现多个DALI***之间的互操作。
其中,DALI网关的硬件电路主要由Wi-Fi模块电路、DALI通信接口电路、控制器以及电源电路组成。DALI网关的Wi-Fi模块是建立DALI网关与MQTT服务器之间数据传输的链路层和物理层的传输通道。DALI网关的DALI通信接口电路主要完成单片机的TTL电平与DALI协议规定的标准电平之间的转换。DALI网关的控制器主要完成DALI协议栈与TCP/IP协议栈的移植、MQTT客户端的实现以及MQTT协议与DALI协议的转换、参数存储等功能。MQTT服务器是发布消息客户端和订阅消息客户端的中介,它可以接受来自客户端的网络连接,接收客户端发布的消息,处理客户端主题订阅和取消订阅的请求,根据主题订阅推送消息到相应客户端。
原有DALI***主要由控制设备和控制装置组成。控制设备用于发送指令信息到DALI总线上以传递用户行为或传感器的控制指令;控制装置通过从DALI总线上接收控制设备发送的控制指令,并对控制命令进行解析,实现对LED灯具的控制。在每一个DALI***中增加网关,通过网关之间的组网将多个DALI***组成一个网络,形成一个扩展的DALI***。并通过网关获取其他DALI***发出的命令,解析后实现对本DALI***中控制装置的控制,从而实现多个DALI***之间的互操作。
MQTT协议是发布/订阅模型的实现方法之一,本发明采用其作为发布/订阅的具体实现方式。MQTT采用客户端-服务器架构,客户端可以通过订阅感兴趣的消息主题来接收其它客户端发布的消息。服务器作为发布者和订阅者的中介,根据主题订阅推送消息到相应的客户端。各网关作为MQTT通信的客户端,接收到***中控制设备发送的指令时,将指令转换为MQTT消息发布到MQTT服务器,服务器根据主题号将消息推送到相应的网关上。
参照附图1,一种DALI扩展***,其具体实现部分主要由DALI控制设备、DALI控制装置、DALI网关和MQTT服务器组成。控制设备作为DALI***的输入设备,是跨***控制的控制端;控制装置作为DALI***中灯具的驱动端,是照明控制的具体执行者;MQTT服务器维护一个主题订阅表,记录哪些客户端订阅了哪些主题,当有消息发布时,服务器提取消息的主题,对照主题订阅表,查看哪些客户端订阅了此类主题,最后将消息推送给目标客户端;DALI网关直接挂接在DALI总线上,通过接收DALI总线上控制设备发送的DALI指令,并将DALI指令转换为MQTT消息发布到MQTT服务器,经MQTT服务器推送后实现对目标被控对象的控制。
参照附图2,扩展***中的每个DALI网关都以与自身ID相关的唯一私有主题<device_ID>/d2d进行消息的发布,该主题为网关与网关之间的数据传输通道。例如DALI***2和DALI***3中的控制装置要接收DALI***1中的控制设备的控制,只需要DALI***2、3中的网关订阅DALI***1中网关发布消息的主题号。当***1中的控制设备发送DALI指令时,***1中的网关以<D1>/d2d为主题,将该指令以消息的形式发布到MQTT服务器,MQTT服务器根据主题号将该消息推送到***2、3中的网关,***2、3中的网关接收到消息解析后发送到自身所在***的DALI总线上,实现对***2、3中相应控制装置的控制。
参照附图3,DALI网关的设计主要包括硬件和软件两部分的实现。
硬件实现主要包括DALI通信接口电路、Wi-Fi通信模块、控制器以及电源电路等。
(1)DALI通信接口电路主要完成单片机的TTL电平信号与DALI总线协议电平的转换。
(2)Wi-Fi网络模块用于建立DALI网关与MQTT服务器之间数据链路层的通信通道。
(3)控制器主要完成DALI协议栈和TCP/IP协议栈的移植、MQTT客户端的实现、MQTT协议与DALI协议的转换以及参数存储等功能。
DALI网关的软件架构由硬件驱动层、协议层和应用层组成。DALI通信模块的硬件驱动层包括DALI接口底层驱动,协议层主要完成DALI指令的发送及解析、冲突检测、指令优先级配置等功能。Wi-Fi模块的硬件驱动层包括Wi-Fi芯片驱动,协议层为实现一种精简的TCP/IP协议栈,对传统的TCP/IP协议栈进行了适当裁剪,经裁剪后的协议栈包括数据链路层ARP协议、网络层的ICMP协议与IP协议、传输层的TCP协议与UDP协议。DALI应用进程和MQTT应用进程间的通信完成数据解析及转换等功能。
以上,仅为本发明的较佳实施例,并非仅限于本发明的实施范围,凡依本发明范围的内容所做的等效变化和修饰,都应为本发明的技术范畴。
Claims (9)
1.一种DALI扩展***,其特征在于,包括MQTT服务器、DALI网关和DALI***;每一个DALI***的DALI总线上与一个DALI网关连接,DALI网关通过网关之间的组网将不同空间的多个DALI***组成一个网络,并通过MQTT服务器的消息推送功能,形成一个扩展的DALI***,用于多个DALI***之间的互操作。
2.根据权利要求1所述的DALI扩展***,其特征在于:所述的DALI网关通过主题订阅与消息发布的消息传输形式,通过MQTT服务器建立与多个DALI***之间的关联性,进行多个DALI***的组网和***的扩展。
3.根据权利要求1所述的DALI扩展***,其特征在于:所述的DALI***包括多个控制设备和多个控制装置,控制设备用于发送指令信息到DALI总线上以传递用户行为或传感器的控制指令;控制装置通过从DALI总线上接收控制设备发送的控制指令,并对控制命令进行解析,实现对LED灯具的控制。
4.根据权利要求3所述的DALI扩展***,其特征在于:各网关接收到DALI***中控制设备发送的指令时,将指令转换为MQTT消息发布到MQTT服务器,MQTT服务器根据主题号将消息推送到相应的网关上。
5.根据权利要求1所述的DALI扩展***,其特征在于:扩展***中的每个DALI网关都以与自身ID相关的唯一数据传输通道进行消息的发布。
6.根据权利要求1所述的DALI扩展***,其特征在于:所述的DALI网关包括Wi-Fi模块电路、DALI通信接口电路、控制器以及电源电路;
Wi-Fi模块,用于DALI网关与MQTT服务器之间数据传输;
DALI通信接口电路,用于TTL电平与DALI协议规定的电平之间的转换;
控制器,用于DALI协议栈与TCP/IP协议栈的移植、MQTT协议与DALI协议的转换、参数存储;
电源电路,用于给DALI网关的硬件提供电能。
7.根据权利要求1所述的DALI扩展***,其特征在于:所述的MQTT服务器用于接受来自DALI网关的网络连接,接收DALI网关发布的消息,处理DALI网关主题订阅和取消订阅的请求,根据主题订阅推送消息到相应DALI网关。
8.一种基于DALI扩展***的控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
在每一个DALI***中增加DALI网关,通过DALI网关之间的组网将多个DALI***组成一个扩展的DALI***,通过MQTT服务器的消息推送功能;并通过DALI网关获取其他DALI***发出的命令,解析后实现对本DALI***中控制装置的控制,从而进行多个DALI***之间的互操作。
9.根据权利要求8所述的基于DALI扩展***的控制方法,其特征在于:一个DALI***通过网关获取其他DALI***发出的命令,解析后对本DALI***中控制装置控制,进行多个DALI***之间的互操作;各网关接收到DALI***中控制设备发送的指令时,将指令转换为MQTT消息发布到MQTT服务器,MQTT服务器根据主题号将消息推送到相应的网关上。
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