利用供電線通訊實(shí)施的LED照明控制

1　引言

　　LED照明設(shè)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(shè)備還可通過(guò)通信功能智能地執(zhí)行診斷和自動(dòng)功能執(zhí)行更好的控制?？紤]到所有照明設(shè)備都要連接供電線將電轉(zhuǎn)換成光，所以許多制造商均轉(zhuǎn)向?qū)⒐?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電線">電線通信 （PLC： Powerline Communication） 接口作為主要的通信與控制鏈接。

　　2　電力線通訊

　　眾所周知，供電線是在全球建起的最大的銅質(zhì)基礎(chǔ)設(shè)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(fù)雜的信息，如背景（不同設(shè)備預(yù)設(shè)的色彩圖案）和幻變（不同彩色間的轉(zhuǎn)化過(guò)渡），不再需要新的線路。另外，按照先進(jìn)燈具設(shè)備研發(fā)與源自用戶的抽象綁定機(jī)制，便可構(gòu)建某種PLC使能的照明控制網(wǎng)絡(luò)而毋需記存單個(gè)號(hào)碼或冒意外將鄰居照明光關(guān)閉的風(fēng)險(xiǎn)。

　　供電線網(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(shè)備能力的總線拓?fù)?。控制器能管理某個(gè)房間，甚至整棟住宅中的所有燈光。此外，這種總線拓?fù)溥€能使多個(gè)控制器同時(shí)控制某一個(gè)照明設(shè)備。以這種方式，某個(gè)房間里的照明設(shè)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?fù)湟材苁箍刂破鞅３謱?duì)網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備狀態(tài)的跟蹤，并起到像脊柱一樣擴(kuò)展性與設(shè)備的即插即用，任何新的照明設(shè)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(gòu)的比較。傳統(tǒng)照明系統(tǒng)許可對(duì)一盞燈單獨(dú)控制，而建立在總線拓?fù)浼軜?gòu)上的標(biāo)準(zhǔn)則能夠?qū)崿F(xiàn)多盞燈的獨(dú)立控制。注意到盡管數(shù)字可尋址照明接口（DALI）和DMX512協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)由單個(gè)控制器對(duì)多盞燈的獨(dú)立控制，但需鋪設(shè)額外的控制線路。

圖1 照明控制架構(gòu)

3　控制器和照明設(shè)備的綁定

　　如圖所示，傳統(tǒng)照明應(yīng)有為獨(dú)立控制每盞燈專(zhuān)用的電纜布線，但對(duì)總線拓?fù)涠?，此電纜卻由多盞燈所共享，意味著控制器發(fā)送的信號(hào)能被所有照明設(shè)備接收。為了區(qū)分不同的燈具設(shè)備，控制器需分別與每個(gè)照明設(shè)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(tǒng)要求用戶給每盞燈手動(dòng)分配地址（例如使用雙列直插式開(kāi)關(guān)或旋轉(zhuǎn)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(shè)置花費(fèi)額外時(shí)間；⑵ 用戶須仔細(xì)為每個(gè)設(shè)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，用戶必須記住每盞燈的地址數(shù)。更復(fù)雜的方法是令控制器 （而不是用戶） 承擔(dān)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的新燈具、 標(biāo)識(shí)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(xiàn)某個(gè)新燈具正在網(wǎng)絡(luò)中，該燈具需發(fā)送一個(gè)允許訪問(wèn)信號(hào)。信號(hào)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(dāng)某個(gè)控制器收到此信號(hào)時(shí)，即能向用戶通報(bào)新燈具可用。用戶如果決定對(duì)該燈具作出控制，控制器則便向此燈具發(fā)送綁定請(qǐng)求信息。該燈具若仍可綁定，將發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，否則發(fā)出拒收信號(hào)。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(dāng)燈具還未分配地址時(shí)，綁定請(qǐng)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(dāng)新燈具首次播送其可被訪問(wèn)信息的時(shí)，內(nèi)中也包含了該唯一的地址信息，而控制器則應(yīng)能向其發(fā)送直接的綁定信號(hào)。

　　由于對(duì)正常色彩控制信號(hào)的發(fā)送來(lái)說(shuō)， 64位的地址信號(hào)乃相當(dāng)之長(zhǎng)，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(yīng)。為確保新的邏輯地址未被使用，控制器會(huì)在電力線上發(fā)出聲響信號(hào)并等待應(yīng)答。如果控制器接收到應(yīng)答，則嘗試重新分配新地址，直到應(yīng)答信號(hào)接收不到為止。

　　圖2所示為用戶決定在兩個(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