灯光控制信号系统网络技术论文

关键词：职业

灯光控制信号系统网络技术论文篇1：

《汽车电气设备构造与维修》课程“1+X”课证融通体系探索

0引言

2019年1月24日，国务院印发了《国家职业教育改革实施方案》。该《方案》明确指出：职业教育与普通教育是两种不同教育类型，具有同等重要地位。但目前我们国家职业教育仍然面临着体系不完善、标准不健全、产教融合水平不够深入以及人才培养质量参差不齐等诸多问题。为了解决上述问题，培养复合型技术技能人才，《方案》指出，2019年开始启动“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点，即“1+X”证书试点工作。

汽车运用与维修专业是首批参加“1+X”证书试点的专业之一，汽车售后维修服务行业也是当下人才最紧缺行业之一。再加上现代汽车技术进步非常快，电子化、智能化和网络化的程度越来越高，这就更需要学校和企业培养出高质量的汽车电子电气检修人才。

1现状分析

1.1课程之间知识内容的整合度不足，缺乏典型的工作任务

当下汽修专业存在着部分教学内容在课程之间出现相互重叠的现象，比如：汽车点火系统相关的知识内容在《汽车电气设备构造与维修》、《汽车故障诊断技术》以及《汽车发动机电控技术》等专业课程中均有涉及。知识点重复、技能点被分割，这种碎片化的教学不利于学生形成系统的、完整的知识链体系。

重新梳理和整合课程的知识点与技能点，形成各个课程典型工作任务是解决上述问题的有效手段。典型工作任务的来源是在岗位上，但目前各个职业院校产教融合的深度参差不齐，设计的教学工作任务不够典型。

1.2教学手段缺乏创新，在课堂中学生的主体地位不够突出

《汽车电气设备构造与维修》这门课程的实践性很强，教学中学生动手操作的学时要多，但是院校的设备资源是有限的。目前的教学现况是一部分学生在练习，另一部分学生则在边上看，甚至在一旁玩起手机。在常规的教学模式下，学生的主体地位很难得到体现，课堂参与度自然不高，极大降低了课堂效率。

1.3缺乏统一的评价标准和完整、全面的评价方式

该门课程在教学与考核中有着评价标准不统一的怪象。课程标准定一套，实际教学用一套，技能鉴定考一套，高职大赛比一套，用人单位新一套，究竟还有多少套？这也意味着在传统教学中，教师对学生的成绩评定缺乏客观性，影响着用人单位对学生能力的甄别。

2课证融通体系探索

2.1设计思路

根据北京中车行高新技术有限公司职业教育培训评价组织发布的《汽车运用与维修1+X证书制度职业技能等级标准》，汽车电子电气与空调舒适系统技术一中级模块考核分为：电子控制电路检测与维修、起动与充电系统检测维修、电器与控制部件检测与维修以及空调和舒适系统检测维修4个部分。每个部分又细分为5个子任务，一共有20项典型工作任务。

为了避免这些技能点在课程之间出现重复教学、知识点分割的现象，对照汽车运用与维修“1+X”证书职业技能等级标准，对《汽车电气设备构造与维修》这门课程的授课内容进行了梳理、整合和重新构建。其中，汽车点火系统的相关部分知识内容移到《汽车发动机电控技术》这门课程讲授;汽车空调相关知识内容移到《汽车空调系统课程》讲授;汽车电子防盗系统与安全气囊相关知识内容移到《车载网络技术》这门课程讲授。

剩余知识内容重新整合后划分为：汽车电路读识与电路元件检测、汽车电源系统的性能检测与故障排除、汽车起动系统检测与故障排除、汽车照明与信号系统检测与故障排除以及汽车辅助电器检测与故障排除5个教学情景。具体学习目标如下。

2.1.1汽车电路读识与电路元件检测

该部分内容要求学生通过查阅技术资料、电路图，能够找到指定工作电路的熔丝、继电器和执行器的位置;能根据电路图识别各个端子和导线的特征，判断其功用。并要求学生可以利用万用表、试灯、示波器和故障诊断仪等工具对相应电路元件进行诊断、判别。

2.1.2汽车电源系统的性能检测与故障排除

该部分内容要求学生对充电系统的性能有正确的评估判断，能检测蓄电池电压、起动时电压降和瞬时电流以及电源系统充电电压和电流等。并要求学生能完成交流发电机的不解体和解体检测，能完成发电机的拆装与更换。

2.1.3汽车起动系统检测与故障排除

该部分内容要求学生对起动系统的工作原理要精通，能够用听音的方式对起动控制电路是否接入工作有基本判别。能完成起动系统的不解体和解体检测。

2.1.4汽车照明与信号系统检测与故障排除

该部分内容要求学生能根据技术资料查找车内、外灯光和信号电路系统中，开关、熔丝、继电器和灯泡等电路元件的位置，并能使用正确的工具、仪表判断其性能好坏，以及完成更换。

2.1.5汽车辅助电器检测与故障排除

该部分内容要求学生能根据技术资料查找玻璃升降器、电动刮水器和电动座椅等辅助电器设备电路系统中，开关、熔丝、继电器和执行器等电路元件的位置，并能使用正确的工具、仪表判断其性能好坏，以及完成更换。

按上述方式对教学内容进行重新构建后（图1），《汽车电气设备构造与维修》课程的教学和实训内容可以完全覆盖“起动与充电系统检测维修”和“电器与控制部件检测维修”两个考核模块的所有典型工作任务，使得“1+X”证书的考核内容与平时的课堂教学、实训紧密结合起来，达到课证融通、学技并重的效果，为人才培养质量的不断提高打好基础。

2.2教学实施与安排

《汽车电气设备构造与维修》课程的实践性非常强，要提高人才培养的质量，必须要给予充沛的实训学时。但是大多数学校在实训环节中，往往存在着设备资源不足的问题。同一实训任务学生可以利用的设备台套数是非常有限的，一般院校也就只能满足4～6台设备同时使用。而一个班的学生人数通常接近50人，按传统教学模式进行分组实训，每组学生数将达到8～12人。学生多、资源有限，如此安排就意味着学生实际练习的时间将大大减少，学生“闲”的时间多，就容易不自觉地玩起手機，导致课堂效率大大降低，难以保障教学效果。

为了解决上述问题，使学生的技能实训有可靠的保障，我校采用如下教学策略。

2.2.1基础知识课前学

依托手机、电脑等智能终端展开课前预习，教师在网络平台上传微课视频，并让学生完成相关预习作业，培养学生利用碎片时间自主学习的习惯。把“分类”、“结构”、“组成”和“作用”这些基础知识，通过学生自学来完成。

2.2.2核心知识课堂学

通过线上预习后，学生对课程内容有了一定的掌握。课堂教学在安排上要直截了当，直入主题。教学时长要向讲授重点知识和解决难点问题倾斜，在“工作原理”、“诊断思路”和“诊断方法”等核心知识上下足功夫。

2.2.3技能本领动手学

所谓“动手学”，就是尽可能提高学生实训教学的时长，打造一种常规教学和翻转实训相结合的教学模式。常规教学中主要通过教师讲授和示范对核心知识进行讲解，课时要少，内容要精。余下的大量学时进行集中翻转实训，作为“1+X”证书的考核强化培训。如圖2所示，该课程分别在情景3和情景5教学结束后进行集中的翻转实训I，累积学时达到50个，约占总学时的55%。

翻转实训具体应该怎么实施，以“起动与充电系统检测维修”模块为例。该模块有5个工作任务，每个任务4个学时，共20个学时。把50人的班级分成10组，每组5名同学，并按图3方式安排教学。在第一个4学时，1组和2组同时进行“起动电路检测维修”典型工作任务训练，剩下的小组也同时进行着不同工作任务的训练。4个学时过后，各个小组按图中的安排依次轮换，以此类推。20个学时后，所有小组都依次完成了这5个典型工作任务。

这样实施教学的优点在于：第一，教学设备每项任务只需2台套即可开展实训，极大程度缓解了教学设备资源不足的压力，也提高了教学设备的整体利用率;第二，每组学生数大大减少，学生的课堂参与度极大提高，同时成员间也可以在学员、考官和助教之间进行角色互换，培养了自我评价和相互评价的本领。

2.2.4疑难问题反复学

所谓教学难点，是要建立在一定的学情分析之上的。面对不同的学生，教学的难点一定也不尽相同，那么如何准确把握教学难点，因材施教呢？学生的主动提问是一种可靠且便捷的解决方法，通过网络平台搭建起师生相互交流答疑平台，可以快速、准确定位到学生的困惑点，从而有针对性地帮助学生解决难题。

2.3考核与评价

在传统的教学模式中，考试是评价学生学习效果的重要手段。但作为一门实践性很强的专业课程，其过程性评价应该要有充分体现。比如在起动系统的检测中，一名学生在规定时间内没有准确找出故障位置，但是在操作过程中他懂得查阅相应的技术资料，找到了熔丝、继电器等关键电路元件并对其进行检测，只是检测的结果不完全正确，导致其未完成任务。

这样他在相应的技能点上应酌情扣分，而在操作面上应给予他查阅、分析技术资料的相应分数。构建这样细化的评分体系，才能完全把过程性考核融入教学和考核过程中，对学生的综合评价才更加科学、客观和准确。

参照培训评价组织发布的“1+X”证书职业技能等级标准，评分细则应包含6个方面（图4）。为了保证评价的客观性，还应该从自评、互评和师评三个维度考量。

3结束语

打造汽车运用与维修专业书证融通的人才培养模式要从课程改革、课证融通体系的构建开始，《汽车电气设备构造与维修》作为培养汽车电子电器检修人才的关键课程之一，必然要充分与X证书相融合。但是仅仅完成课证融通体系的构建还是远远不够的，真正能使“l+X”证书制度落地的有效举措，还应该从三教改革开始，该课程三教改革究竟如何推进，将另作一番论述。

作者简介：

刘晓丹，本科，助理实验师，研究方向为汽车“1+X”教学改革。

作者：刘晓丹

灯光控制信号系统网络技术论文篇2：

基于DSP的大型焰火燃放控制信号集成系统

大型焰火燃放活动的应用场景一般情况下会有多种形式，例如北京奥运会焰火、2014年APEC焰火、2012年的中部投资贸易博览会焰火等政府举办的大型演出活动，各种地方性庆典活动以及商业演出活动中也会应用到焰火燃放，根据多年参与各种大型焰火燃放活动的经验，在对各种大型焰火活动应用场景的研究中，我们发现一个比较突出的问题，在某一场大型的演出活动中，往往会综合多种演出元素如灯光、激光、焰火、水幕、音乐、LED大屏、视频等进行表演，而不同的演出单元分别有自己独立的演出控制系统以及与之配套的信号控制系统，如何在一场演出活动中对所有表演元素进行统一控制，是目前大型综合演出领域的一个技术难题，为更好的满足演出活动相关演出元素同步控制的技术需求，随着对已有的焰火燃放控制系统的进一步开发和研究发现，一种基于DSP运算平台下的大型焰火燃放控制信号集成系统能很好的解决这个问题。

如何有效的综合所有表演元素，进行统一控制，关键需要解决两个技术难点，第一个难点是，在各表演元素中，每个独立的表演系统都有其自身所具有的一套独立的时间码控制信号来进行控制系统，如灯光系统和水幕系统，一般都是使用标准的DMX512时间码来进行控制，而焰火燃放点火系统则普遍使用FSK或者是SMPTE时间码进行点火控制，在每个不同的表演单元中，这些控制系统是完全独立且无法兼容的;第二个难点是，每个表演元素都有独立的编辑软件和控制系统，在前期的编排设计中，因为各系统的独立性，很容易导致整个演出的编排设计出现表演时间节点的重叠，甚至可能会出现激光、焰火和灯光同时在某个时间节点上进行表演，从而破坏了整个演出的效果，而且在演出过程中，因为存在各个演出单元控制系统的独立性，很容易出现因为各控制单元的本地时间差异所导致的演艺设备控制不同步的问题。

我们研发的这套大型焰火燃放控制信号集成系统，针对上述两个技术难点进行系统的整体设计，通过对各个表演元素的系统研究，我们发现在所有的控制信号中，有模拟信号，也有数字信号，且各个演出单元的系统控制都有一个重要的共性技术，既以时间码为标准来实现对设备动作的可控性，每个演出单元的时间码格式可能不是完全一致，有的使用DMX512信号，有的使用SMPTE信号等，考虑到所有表演元素各系统的不兼容性以及在各独立终端部分的可控性，我们在设计之初，主要通过以下两个方面的设计来解决问题，首先需要解决是多个独立信号的集成控制问题，根据这个思路，我们提出了两种解决方案，这两种方案各有优缺点，第一个方案是我们可以通过对每个通道单独应用A/D（数字/模拟）信号转换的形式来进行统一控制，采用该方法时，对于各演出单元的终端设备（灯具、喷火机等）还需要进行动作的系统控制，所有的控制信号都需要进行重复处理，虽然硬件设备的成本投入比较低，但在对表演单元终端设备控制的过程中容易造成数据丢失或终端设备不可控的情况，这对于演出活动效果来说，就无法提供有效的技术保障，第二个方案则是通过在所有控制系统前端增加一个多通道信号控制系统来进行统一控制，而采用这种方法，则需要研发一个基于DSP平台的技术设备，在进行数模转换的同时，还能将不同控制信号分别发送个各个对应的演出单元控制系统，且完全跟随原有的控制系统编排动作，不会对终端设备动作产生任何不良影响，但因为需要重新开发软硬件平台，需要投入成本比较大;其次，针对第二个技术难点，我们还需要对所有表演元素制定一个统一的时间码编码标准，并以此标准作为所有表演元素编排设计的统一时间节点标准，在演出前将此时间码标准分发到每个不同的表演单元，要求按照该标准进行编排设计和系统功能控制，这样就能有效避免因为分开编排设计导致可能重叠的表演动作。

基于对系统稳定性的考虑，我们最终采用了第二种方案进行系统开发，采用目前通用的安卓系统作为操作系统软件平台，使用DSP（Digital Signal Processing）技术为硬件开发平台，采用自主研发的多通道信号集成控制设备形成一个信号系统控制中心，通过开发一套控制信号集中处理软件，将所有控制信号（无论是模拟信号或者是数字信号）调制成可以被各个演出单元识别和接收的数字信号，利用控制中心的多个通道获取与其相连接的N个演出单元的接口信息，通过网络技术实现同步各个演出单元的时间码同步功能，由该控制中心总控所有的时间码控制信号。因为采用了多个控制通道，每个控制通道都将对应一个单独的演出元素控制单元，每个独立演出元素的控制单元则应当有对应的多媒体控制数据。当演出开始时，所有的控制信号统一由控制中心发送给多通道信号集成控制设备，并由该设备进行解调之后，变成各个演出单元控制系統本身能识别的信号，并发送给各个演出单元终端进行系统控制。针对可能存在演出场景和地点的变化问题，例如有主会场和分会场的不同，控制中心也可以设计为可堆栈的模式，参考了比较先进的CAN—BUS总线系统的结构形式，通过光纤或者无线局域网等网络技术来实现系统同步功能。

为解决各个演出单元可能在演出时间节点的重叠问题，该系统在设计之初，就已经约定了一个统一的时间码编码标准，所有表演元素的编码时间节点都进行了有效的编排设计和时间节点确定，不会出现表演动作重叠或冲突的情况。因为采用了多通道的统一时间码控制技术，由控制中心发送唯一标准的时间码给各个独立通道，在整体控制过程中，控制中心负责通过调制解调控制信号来触发各个独立表演元素启动或停止，通过对所有表演元素的时间码控制信号进行统一分配和控制，从而达到所有演出单元的时间轴统一，在各个演出单元终端设备动作的时间性上达到完全同步。因为控制中心只将统一的时间轴信号发送给各演出单元的控制系统，每个演出单元终端设备的信号控制和动作指令的下达仍然是由各演出单元控制系统独立完成，所以该集中控制系统也不会对各表演元素的控制产生交叉影响，更好的保证了整体演出的可控性。

作者简介：

钟勇（1975.2-），男，汉族，湖南汨罗，本科学历，现就职于浏阳市北极星烟花贸易有限公司，工艺美术师职称，主要从事大型焰火燃放编排设计、现场管理和综合控制工作。

作者：钟勇

灯光控制信号系统网络技术论文篇3：

基于物联网技术的仓库监控系统的设计与实现

摘要：介绍了一种基于新型物联网技术设计与实现的烟草仓库监控系统。该系统利用低能耗的ZigBee无线网络技术构成仓库环境监测网络，实现了对温度、湿度、灯光、通风、门禁、人体移动等的自动监测和控制，同时实现了控制网络和管理网络的集成，有效提升了烟草仓库监控的自动化管理水平。

关键词：物联网；智能仓库；监管系统；ZigBee

中国分类号：TP393文献标识码：A

0引言

现在大部分成烟仓库沿用的传统仓储管理，缺乏自动监控设备，需要值班人员定时用测量仪器到某个区域人工测量，然后将记录抄送给控制室的操作人员，利用人工管理模式来对仓库温湿度、门禁等进行控制。整个过程耗时耗力，容易出现测量疏忽和错误操作，效率低下。因此，烟草仓库自动化监控是必需的。

已有仓库监控系统的通信模式包括有线和无线通信模式。有线通信模式主要基于RS485的串行通信模式和现场总线field bus模式实现，无线模式采用无线局域网络和GPRS的模式实现。

由于烟叶或成烟的特殊性，烟草仓库监控有其特殊需求，其对防火、防潮有非常严格的要求，也即对环境温度、湿度等有严格要求，因此烟草仓库对监控系统的供电模式有特殊需求，必须采用安全供电模式。

烟草仓库监控的目的之一是为了更好的实施管理，因此，烟草仓库监控系统还面临如何与管理网络实现数据共享和集成的问题。此外，烟草仓库和烟草仓库监控系统并不是在烟草仓库设计时整体考虑的，通常烟草仓库监控系统都是后来根据需要新加的，如何有效、快速部署和实施也是烟草仓库监控系统面临的又一问题。

本文以四川省烟草公司某分公司为背景，针对烟草仓库监控的现状和需求，基于先进可行的物联网技术[1]，设计了基于ZigBee来实现监控网络，并且把监控网络和管理网络进行有效集成的烟草仓库监控自动化解决方案，实现了对烟草仓储环境的自动化、智能化、数字化实时监测及控制，提高了烟草仓库管理的现代化水平。

1系统方案

根据物联网模型的3个层次，我们把烟草仓库监控系统划分为3个层次，分别是仓储感知层，物联网网关和仓储监管应用平台。如图1所示。

系统的层次模型根据基于物联网的烟草仓库监控层次模型，结合烟草仓库监控的实际需求，整个系统的体系结构如图2所示。

1.1仓储感知网

仓库管理域基于无线传感网络[2]，由众多的传感器节点[3]、控制节点、汇聚节点组成仓储感知网，与物联网网关层传递感知信息并接收相应命令。

仓储感知网基于无线传感网络，由众多的传感器节点、控制节点和汇聚节点组成。传感器节点从各类传感器采集实时数据，经过数据预处理、编码、成帧后通过通信模块上报；控制节点从汇聚节点接收命令，并对被控设备（如空调、风摹机等）进行控制；汇聚节点负责组建传感器网络，处理其它节点网络加入请求、数据传送请求、路由管理功能，是传感器网络的中枢节点。

在仓储感知网络中，各传感器节点之间通过无线方式通信，所有传感信息通过汇聚节点汇总后通图2烟草仓库监控系统的体系结构图过有线方式传送到物联网网关；无线传感网内部各传感节点之间使用基于IEEE802.15.4的短距离无线通信方式进行数据交互，上层使用ZigBee协议[4]。主要实现的功能有：温湿度采集、温湿度门限设置、温湿度报警、烟雾报警、温湿度日志、温湿度控制、安防、门控制、电源监测、灯光控制与监测等功能。

1.2物联网网关

通信域即物联网网关作为无线传感器网络和应用平台的中继设备，与应用层管理平台通过移动通信网或互联网进行通信，接收烟草物联网管理平台的控制命令，进行分类后向相应的无线传感网发送。

物联网网关[5]硬件可采用高性能的嵌入式平台或通用PC服务器，操作系统采用嵌入式Linux或Windows。网关功能主要有：

1）信息汇总：物联网网关直接与无线传感网的汇聚节点连接，接收每个传感网各个传感/控制节点的传感信息，根据节点类型及信息类型，按对应的应用类型进行分类汇总。

2）信息分发：物联网网关通过移动/互联网直接与烟草物联网管理平台连接，收集的传感信息发送到管理平台。

3）命令中转：烟草物联网管理平台可以对自身管理的传感器/控制节点发送控制命令（如控制空调等），烟草物联网管理平台直接把控制命令发送到物联网网关，物联网网关对命令分析后确定命令的目的节点，然后转发到相应传感网的汇聚节点。

1.3烟草物联网管理平台

应用域即仓储监管应用平台[67]对来自仓储感知网络的传感信息进行分析处理、存储，并把信息实时传递到移动终端或Web终端，实现温湿度检测与控制、烟雾检测与报警、火警检测与报警、电源检测与报警、门禁控制等监管业务内容。

管理平台硬件[8]采用PC服务器，操作系统采用Windows。仓储环境监测监控管理平台功能主要如图3所示。

图3系统应用功能图2系统主要技术及特点

2.1系统组成

本系统包括管理网络和监控网络两大部分，管理网络主要完成实现基于物联网技术的仓库监控相关应用。在管理网络，配置了服务器2台，1台承担数据库服务器，1台为Web服务器。数据库服务器运行WinCC组态软件和SQL 2005数据库系统，Web服务器采用微软IIS服务器。监控网络主要采用基于ZigBee构建，2个仓库分别与PLC实现通信，PLC再与管理网络实现通讯。整个系统组成如图4所示。

2.2传感节点的实现技术

各传感节点采用ZigBee技术实现，见图5。图4烟草仓库监控系统的系统组成图5传感节点实现技术微处理器模块主要采用C8051F340，C8051F340 是Cygnal 公司推出的完全集成的混合信号系统级芯片。该芯片采用CIP51微处理器内核，它集成了控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设部件，包括4个16 位计数器/定时器，2个UART 串口，1个增强型SPI，1个10 位ADC 和1个差分输入多路选择器。ZigBee 无线通信模块采用的核心器件是TI 公司推出的CC2430，该芯片是真正的系统芯片（SOC）CMOS解决方案，它主要集成了ZigBee射频前端、8051MCU内存。温湿度传感器采用瑞士Sensirion公司传感器模块SHT10（SHT11），具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性，湿度精度达到±4.5%（最高可到1.8%），温度精度达到±0.5 ℃（最高可到0.3），满足实际需要。

2.3系统软件实现技术

系统软件主要基于WinCC、SQL 2005数据库系统和微软IIS Web服务器系统架构实现。如图6所示。

图6仓库监控系统软件实现技术对实时数据的访问通过OPC接口实现，对历史数据库通过WinCC OLEDB数据库接口访问实现。利用单点登录与集成技术，实现了控制网络与管理网络的联接。

3系统运行结果

基于WinCC组态的监控网络运行情况，详见图7。该画面展示了烟草仓库A的所有实时信号采集和监控情况，包括温度、湿度、门禁、风机等。

在图8中，利用flash技术展示了仓库实时监控情况。其中：人形符号表示该区域是否有人，雨滴符号表示湿度是否超标报警，温度计符号表示温度是否超标报警，电灯图标表示是否该区域电灯的开关情况。当鼠标移到某个符号上时，即显示当前的实际数据值。

图9则展示了各监控点的历史数据情况。图7仓库实时监控画面图8基于Web的仓库实时监控效果图图9基于Web的监控点历史数据展示4结束语

针对烟草仓库自动化监控的需要，本文给出了一种基于新型物联网技术设计与实现的烟草仓库监控与管理一体化的解决方案，该方案实现了对烟草仓库监控与管理的数字化、自动化和智能化，有效提高了烟草仓库管理的现代化水平。

参考文献：

[1]孙其博，刘杰，黎葬，等.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J]. 北京邮电大学学报，2010，33（3）：19.

[2]王东，张金荣.利用zigbee技术构建无线传感网络[J].重庆大学学报，2006，29（8）：9597.

[3]崔莉，鞠海玲，苗勇，等.传感器网络研究进展[J].计算机研究与发展，2005，42（1）：163174.