利用供電線(xiàn)通訊實(shí)施的LED照明控制

1　引言

　　LED照明設備能容易提供豐富鮮艷的色彩，即同樣的燈泡能給出暖白光、冷白光或光譜中的任意色彩，CFL燈目前卻不能做到。LED 設備還可通過(guò)通信功能智能地執行診斷和自動(dòng)功能執行更好的控制?？紤]到所有照明設備都要連接供電線(xiàn)將電轉換成光，所以許多制造商均轉向將供電線(xiàn)通信 （PLC： Powerline Communication） 接口作為主要的通信與控制鏈接。

　　2　電力線(xiàn)通訊

　　眾所周知，供電線(xiàn)是在全球建起的最大的銅質(zhì)基礎設施。房間或者辦公室的每一個(gè)角落都有電源插座，形成了一個(gè)全封閉的網(wǎng)絡(luò )；任何信息的鏈接通訊，從基本的顏色、亮度到更復雜的信息，如背景（不同設備預設的色彩圖案）和幻變（不同彩色間的轉化過(guò)渡），不再需要新的線(xiàn)路。另外，按照先進(jìn)燈具設備研發(fā)與源自用戶(hù)的抽象綁定機制，便可構建某種PLC使能的照明控制網(wǎng)絡(luò )而毋需記存單個(gè)號碼或冒意外將鄰居照明光關(guān)閉的風(fēng)險。

　　供電線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )采用的是具有高度重置性和可由單個(gè)控制器控制超過(guò)一個(gè)以上設備能力的總線(xiàn)拓撲?？刂破髂芄芾砟硞€(gè)房間，甚至整棟住宅中的所有燈光。此外，這種總線(xiàn)拓撲還能使多個(gè)控制器同時(shí)控制某一個(gè)照明設備。以這種方式，某個(gè)房間里的照明設備就能從另一個(gè)房間控制（例如：臥室能關(guān)閉住宅里的所有燈光）。這種拓撲也能使控制器保持對網(wǎng)絡(luò )中所有設備狀態(tài)的跟蹤，并起到像脊柱一樣擴展性與設備的即插即用，任何新的照明設備，無(wú)論其在何處都能立刻成為網(wǎng)絡(luò )的一部分。

　　圖1為幾種不同照明控制架構的比較。傳統照明系統許可對一盞燈單獨控制，而建立在總線(xiàn)拓撲架構上的標準則能夠實(shí)現多盞燈的獨立控制。注意到盡管數字可尋址照明接口（DALI）和DMX512協(xié)議可以實(shí)現由單個(gè)控制器對多盞燈的獨立控制，但需鋪設額外的控制線(xiàn)路。

圖1 照明控制架構

3　控制器和照明設備的綁定

　　如圖所示，傳統照明應有為獨立控制每盞燈專(zhuān)用的電纜布線(xiàn)，但對總線(xiàn)拓撲而言，此電纜卻由多盞燈所共享，意味著(zhù)控制器發(fā)送的信號能被所有照明設備接收。為了區分不同的燈具設備，控制器需分別與每個(gè)照明設備“綁定”并給于分配一個(gè)唯一的地址。譬如，考慮燈具A分配的地址為1，燈具B分配的地址為2。如果控制器發(fā)送帶有目的地址1的訊息，則這個(gè)訊息只能被燈具A處理，不能被燈具B處理。同樣的，如果發(fā)送的是帶目的地址2的訊息，那么該訊息只能被燈具B處理。

　　老式的系統要求用戶(hù)給每盞燈手動(dòng)分配地址（例如使用雙列直插式開(kāi)關(guān)或旋轉撥盤(pán)），然后在控制器上選擇該地址。不過(guò)，此方法有如下缺點(diǎn)：⑴ 設置花費額外時(shí)間；⑵ 用戶(hù)須仔細為每個(gè)設備分配唯一的地址和 ⑶ 若由單個(gè)控制器控制多盞燈的話(huà)，用戶(hù)必須記住每盞燈的地址數。更復雜的方法是令控制器 （而不是用戶(hù)） 承擔發(fā)現網(wǎng)絡(luò )上的新燈具、 標識網(wǎng)絡(luò )上的可用地址、分配地址和為綁定和控制單個(gè)（或多個(gè)）燈具提供易用的接口。為發(fā)現某個(gè)新燈具正在網(wǎng)絡(luò )中，該燈具需發(fā)送一個(gè)允許訪(fǎng)問(wèn)信號。信號最好通過(guò)廣播方式發(fā)送，以使網(wǎng)絡(luò )中所有的控制器都可知曉新燈具。當某個(gè)控制器收到此信號時(shí)，即能向用戶(hù)通報新燈具可用。用戶(hù)如果決定對該燈具作出控制，控制器則便向此燈具發(fā)送綁定請求信息。該燈具若仍可綁定，將發(fā)送應答信號，否則發(fā)出拒收信號。燈具綁定后，只處理來(lái)自與其綁定控制器地址發(fā)出的消息。

　　還有一個(gè)尚待解決的問(wèn)題是當燈具還未分配地址時(shí)，綁定請求消息如何接收？該問(wèn)題不難通過(guò)給每個(gè)燈具分配唯一的64位地址（類(lèi)似于MAC地址或物理地址）給以解決。于是，當新燈具首次播送其可被訪(fǎng)問(wèn)信息的時(shí)，內中也包含了該唯一的地址信息，而控制器則應能向其發(fā)送直接的綁定信號。

　　由于對正常色彩控制信號的發(fā)送來(lái)說(shuō)， 64位的地址信號乃相當之長(cháng)，故控制器可給與之綁定后的燈具分配較短的8位地址（稱(chēng)之為邏輯地址）。直到未收到響應。為確保新的邏輯地址未被使用，控制器會(huì )在電力線(xiàn)上發(fā)出聲響信號并等待應答。如果控制器接收到應答，則嘗試重新分配新地址，直到應答信號接收不到為止。

　　圖2所示為用戶(hù)決定在兩個(gè)有效燈具間決定選用第一個(gè)燈具綁定的過(guò)程。一旦綁定完成，控制器便開(kāi)始發(fā)送控制該燈具彩色的信息。

圖2 燈具綁定的過(guò)程