／协议灯光控制网络

3．7．3　TCP／IP协议灯光控制网络

1）TCP／IP灯光控制网络系统概述

进入21世纪以来，由于网络技术的普及和成熟，灯光控制系统中应用TCP／IP网络技术已成了一种明显的趋势，在近期国内外的一些剧场、电视演播室的改造和新建的项目，以及城市亮化工程和主题公园的灯光控制中采用网络技术的案例已非常普遍。

配备了TCP／IP协议网络接口的灯光设备统称为网络灯光设备或称为网络化灯光设备。配备TCP／IP网络接口的目的是使灯光设备可以与网络上的其他设备双向地传送数据。在传统的DMX控制系统中，灯光控制设备的主要作用是安全和可靠地发出、接收或传输DMX控制信号。在网络灯光控制系统中，网络灯光设备除了要保证DMX控制信号的稳定可靠传输以外，还要同时可靠地发送和接收其他多种通信信号，如设备工作情况电气参数、状态设置指令、出错警告等。换句话说，DMX设备是一种单向控制设备，而网络灯光设备是一种双向控制设备。网络灯光设备通过一个双向的网络接口，一方面控制其他设备，另一方面又可以接收其他设备的设置或控制，或者在接收其他设备控制的同时，又可以发出一些有用的状态信息。

常用的网络灯光设备有:网络灯光控制台、网络调光器、网络配电柜、网络直通开关柜、网络DMX解码／编码器、灯光网络服务器、灯光网络工作站、无线个人数字助理（PDA）灯光系统信息终端和无线流动监控工作站等。

TCP／IP灯光控制网络系统与传统的DMX控制系统比较，在以下几个方面显示明显的优势:

（1）网络控制:比DMX控制系统更可靠、更灵活和更方便地控制灯光系统设备。

（2）简化布线:一条光纤（网线）传输所有控制、设置和监测信号，节省布线费用。

（3）远程设置:所有网络灯光设备可以接受网络远程设置、调用，大大减轻灯光师的劳动强度。

（4）网络监测:非常方便监测整个灯光控制系统的实时运行状态（包括设备状态和人的操作记录），把可能的事故尽早扑灭。

（5）网络数据:自动记录和开发利用整个灯光控制系统的使用历史资料。

（6）多网合一:TCP／IP平台非常方便与剧场、电视演播室等相关的控制、管理系统平台扩展和连接，实现“多网合一、资源共享”的管理模式。

2）半网络化灯光控制系统布线方案

与传统的DMX布线方案相比，半网络化灯光控制系统布线方案把从控制室到设备层与调光器室之间较长距离的信号传输，用网络传输方式代替传统的DMX传输方式，如图3．28所示。

从各网络控制台输出的TCP／IP网络信号直接输入网络集线器（Hub），非网络控制台的DMX信号经DMX网络编码器转换成TCP／IP网络信号后输入Hub。从网络Hub输出的TCP／IP网络信号分为两条支路:一条TCP／IP网络信号支路从控制室传输到调光器室，在那里TCP／IP网络信号通过网络DMX解码器转换成标准的DMX 512信号以驱动调光器；另一条TCP／IP网络信号支路包括电脑灯、换色器及其他智能灯具的控制信号，在灯桥或设备层上的DMX解码器转换成DMX信号，然后通过DMX信号分配器和放大器将DMX信号分配到每一条吊杆、舞台的面光、侧光、耳光区或其他灯位控制点。

图3．28　半网络化灯光控制系统布线方案示意图

3）最简单的全网络灯光控制系统解决方案

图3．29是一个最简单的TCP／IP全网络剧场／演播室灯光控制系统布线方案（简称为全网络方案）示意图。

全网络方案的最大特点是从控制台到所有的灯光设备全部采用TCP／IP网络信号线传输。在全网络方案中，传统的DMX信号分配器和放大器己被多路网络集线器取代，分配到吊杆和各个灯位上的多路DMX信号线被一条网线所取代，TCP／IP网络信号在吊杆和各个灯位上可以直接连接带TCP／IP网络信号接口的网络灯光设备，也可由网络DMX解码器转换成DMX信号以控制电脑灯、换色器等DMX灯光设备。

图3．29　TCP／IP全网络灯光控制系统布线方案示意图

4）最新的TCP／IP全光纤网络解决方案

全光纤网络布线方案是近年来兴起的比较先进的舞台、演播室和主题公园大型项目灯光控制系统网络解决方案，它支持从系统总控室到现场控制室、从现场控制室到灯光吊杆和各个灯位全部使用光纤作为信号双向传输的（百兆／千兆级）“信息高速公路”。目前国内外已开始有剧场、电视台和大型主题公园相继选用。与全网络（网线）布线方案相比，全光纤网络布线方案有更长的传输距离、更高的速度、更宽的通频带、更好的抗干扰性能和传输特性以及接口性能，是目前性价比最高的网络解决方案。

图3．30是一个典型的用全光纤网络布线方案构成的多个剧场电视演播室联网灯光控制总系统示意图，这种结构已在国内多个剧场和电视演播室灯光控制工程中使用。

文件总服务器通过光纤或网线接入各个剧场、电视演播室控制室网络工作站。一方面，通过软件系统的配合实现对每个剧场、演播室网络系统所有设备工作情况的监测、设置、记录和故障预警功能；另一方面，文件总服务器充当灯光网络系统路由器的作用，按用户的设定和规划交换不同的剧场、电视演播室网络系统之间的控制和监测信息，允许不同的用户按一定的权限浏览、查询、打印有关系统的各种信息。

图3．30　TCP／IP全光纤网络灯光控制系统布线方案示意图

通用分组无线电业务（GPRS）信息终端器通过网线接入文件总服务器，两者在相关应用软件的配合下实现电视台个性化信息定制平台功能。各种预警、管理相关手机短信按权限和需要发送到相应使用者的手机上。

灯光控制室网络工作站一方面为控制室的灯光控制台、文件服务器和无线PDA灯光系统信息终端等设备提供DMX、RJ45和无线网络信号接入的接口，另一方面通过光纤与调光室网络工作站和设备层网络工作站交换控制和监控信息。

调光室网络工作站由若干通道的DMX解码器（DMX节点）、环形光纤网络交换机、无线网络节点（AP）、RJ45网络交换机和不间断电源构成。它的主要任务是与调光器室内的固定、流动网络调光器、网络直通开关柜、网络配电柜和网络监视摄像头的网在灯光系统信息终端络接入。

固定式、流动式网络调光器通过光纤或网线接入调光室网络工作站，一方面接收调光网络DMX信号的控制，另一方面通过光纤或网线反馈调光器的各种工作参数，如每回路电流、电压、温度、亮度和开关状态等。

网络配电柜通过光纤接入调光室网络工作站，定时向服务器报告系统安全用电的具体情况，如总电流、电压、功率、功率因数、用电量（kW·h）等。

全光纤网络的一个明显的特点是支持光纤到吊杆和灯，因此，在演出区中大量的吊杆、吊笼和设备层的主要控制点及灯位上都安装了DMX光纤解码器，支持非网络化的灯光设备（如电脑灯、换色器、数字灯等）接入网络。全光纤网络方案中，在每个剧场、电视演播室的设备层、调光室等区域安装若干个网络摄像头，以监视某些关键工作点的视频图像，这些网络摄像头可以非常方便地用网线接入每个网络工作站的RJ45接口，通过网络视频软件，可以非常方便地在每个剧场、电视演播室的控制室文件服务器、灯光网络总服务器或其他监控电脑上看到不同的监视网络图像。

随着网络灯光设备技术的进一步成熟，应用TCP／IP灯光控制网络的工程案例逐步增加。由于国际上许多灯光设备厂商和有关技术标准组织近年来的共同努力，灯光控制系统正在逐步实现所有灯光设备之间的双向高速数据传送。TCP／IP网络灯光控制系统正在向人们展示它美好的应用前景。