灯光控制网络系统的安全监控与管理
1 导言
近年来,由于网络技术的成熟与发展,全国各地新建和改建的电视中心、大剧场、体育馆和科技馆等大型项目，纷纷在其舞台、电视演播室的灯光控制系统中采用以太网络控制技术。灯光控制技术跃上了一个崭新的平台。
在新的灯光控制网络系统中，网线、光纤代替了传统的DMX信号线成为系统的主干信号网络，双向的TCP/IP以太网络通信协议将逐步取代单向的DMX-512信号协议成为系统的主流通讯平台协议。人们已认识到,TCP/IP灯光控制网络通讯平台是未来唯一可以将舞台机械网络系统、电视演播室吊挂网络系统、现场指挥网络系统、环境灯光控制网络系统和办公室网络系统等与演出活动相关的网络系统联接的最理想的网络平台。
几年前,在网络技术引进影视、舞台灯光控制系统的初期阶段,人们应用网络技术解决了多路DMX控制信号安全传输及控制台冗余同步热备份控制等问题，从而认识到灯光控制网络在简化系统的布线和控制可靠性提高方面的强大优越性。
今天，随着TCP/IP灯光控制网络的建立和网络灯光设备技术的进一步成熟，灯光控制系统内任意灯光设备之间己逐步实现了的双向高速数据传送，在保证控制信号可靠传输的基础上，人们开始把目光转移到对灯光网络的应用所带来的与系统管理与营运相关的多项增值服务上。
本文所论述的系统运行状况安全监测及灯光设备网络化管理是灯光控制网络最主要的增值服务之一。结合国内、外影视、舞台行业的实际应用情况，笔者就灯光网络系统中设备网络化管理的各类数据采集，运行资料数据库的建立及开发应用等方面提出一些具体的要求，并对目前一些灯光网络数据采集和处理的一些典型解决方案做出一些评价意见，供业界人士参考。
2灯光网络数据采集对设备的要求
为了实现网络化管理的各类数据采集，系统的最基本要求是每个接入系统的灯光设备必须具备TCP/IP网络接口，以便网络系统的双向通讯。具有TCP/IP网络接口的灯光设备又称为网络灯光设备。灯光设备的完全网络化需要生产厂商的庞大的开发投入和这些厂商之间良好的互相合作关系。国际上著名的美国ESTA组织ACN协议和欧洲ARTNET网络控制协议将为网络灯光设备的信号协议标准化奠定了良好的基础。以下是对一些主要网络灯光设备的一些基本技术要求。
A 网络调光器
调光器是网络化管理的关键设备。网络调光器是在传统的DMX调光器的基础上增加了TCP/IP网络接口，它除了接受多个设备的网络DMX信号控制以外还必须能够向网络系统报告三相电流和三相电压、风机运行状态以及各回路灯光电气参数（如输出电流、电压、温度和开关量等）的实时数据，以便监测整个系统的实时运行状态。另一方面它必须可以接受远程网络设备的设置及控制。
B 网络调光台
C 网络配电柜
网络配电柜是在传统的配电柜的基础上加上了监控网络接口。网络配电柜可以向网络系统报告其运行过程中的电气参数（如三相电流和三相电压、中性线电流、功率因数、温度和开关状态等）的实时数据。这些技术数据非常方便用来监测整个系统的安全用电情况，这些技术数据记录在系统监控服务器的数据库中，产生一系列的技术图表或技术报告，便于分析整个系统的安全用电历史。
D 网络开关柜
网络开关柜在传统多路开关柜手动控制的基础上增加了网络控制和监测接口。网络开关柜可以接受网络中网络开关控制台的控制信号，同时向网络系统报告其运行过程中各回路电流、电压和开关状态等实时数据，方便用来控制和监测整个系统各种效果灯具的运行情况。
E 网络DMX节点及网络工作站
网络节点及网络工作站是网络系统信号的枢纽，它的工作状态必须接受多个监测设备的监控，同时可以接受如IP地址、DMX通道及起始地址等远程设置。
F 网络视频摄像头
网络视频摄像头具有TCP/IP网络接口，除了可以接受远程网络控制(如云台控制)和IP地址设置等以外，还把模拟视频信号转换成网络视频信号，使远程的网络监控设备可以随时观察到工作现场的实际情况，并在发生紧急情况时自动启动数据库记录程序，录下事件的全过程。
G 网络智能灯具
传统的电脑灯具没有TCP/IP网络接口，但目前已有多家欧洲和美国的厂商开始生产网络电脑灯等网络智能灯具，这种新型的电脑灯具除了可以接受远程网络控制和IP地址等设置以外，还可以将其运行的很多重要的机、电参数如颜色、位置、角度等向网络系统报告，方便用来监测整个系统各种智能效果灯具的运行情况。
H 其它网络灯光相关设备
传统的灯光相关设备如换色器、烟机、泡泡机、喷泉和舞台机械等目前一般只有DMX接口，采用网络解码器连接后便能接入灯光控制网络。现在也有一些厂家开始对这类设备进行网络接口改造，相信不久的将来我们会看到更多的网络化灯光相关设备的诞生。
３处理灯光网络设备数据的设备和软件系统
目前国内、外已有不少厂商为了满足用户各种灯光网络相关的业务需求，成功地开发了多种类型的硬件和软件系统来处理灯光网络设备的不同的数据。
A 专用硬件数据处理设备
在灯光网络应用初期，很多厂商采用专用网络硬件的方法开发出多种网络灯光专用的设备来处理灯光网络数据。这类设备实际上是针对某一具体功能要求而开发的专用计算机，常见的数据处理设备有:为监测调光器工作参数的调光柜返错、报告设备 (Dimmer Information) 、为监系统中多个测网络调光台操作界面的视频监控设备(Video Link) 和保存网络中所有网络调光台演出资料文件的服务器(File Server) 等。这类数据处理设备的优点是功能丰富且针对性强，缺点是” 专机专用” ，灵活性差且成本较高。
B 灯光网络设备数据处理专用软件
近年来，国内、外不少厂商开发出多种专用的灯光网络数据处理软件，与专用硬件设备最大的不同之处是:这种软件可以在普通的PC上安装，每个软件针对一个特定的数据处理功能。例如为监测多个网络调光台操作界面的Video Link视频监控软件、为设置、监测灯光网络设备的Network Administration管理软件和为离线编辑、热备份调光控制的调光台离线编辑器Offline Editor软件等。一个软件可是国内外以安装在一台或多台计算机上供若干人使用，也可以把几个不同功能的网络数据处理软件装在同一台计算机上形成多功能的监测数据处理中心。专用的灯光网络数据处理软件具有安装方便、使用灵活和成本较低的优点。
C 具有IE浏览器功能系统文件服务器
IE浏览器灯光系统服务器是国内厂商率先最新开发成功的一种新型灯光网络数据处理报告系统解决方案，它标志着我国灯光控制厂商己在灯光控制网络数据处理方面正走向世界前列。灯光系统服务器负责对所有的网络灯光设备进行监控，管理。所有用户要求对网络中的灯光设备进行查看、设置和申请获得数据分析报告等操作都是通过普通计算机已有的通用IE浏览器对服务器进行访问，不需要安装专用的软件和硬件，具有系统组成灵活，功能全面，易于安装、升级更新等优点。用户的操作方法与浏览任何一个网站一样。灯光系统总服务器应具有下列一些基本功能：
１)使用权限: 每个用户使用需要输入用户名和密码，不同的用户具有不同的使用权限。使用者的数目根据系统中信号的流量进行控制，保证现场演出的可靠性（没有限制）。
２)地理限制:使用者没有地理位置的限制，可以从地球的另一边看到自己网络中的灯光设备，实现了远程设备诊断、管理。
3) IE浏览器:使用通用IE浏览器软件，能够看到灯光网络中任何一个设备当前的状态。如DMX节点当前的状态、错误情况、设置、网络调光台的操作界面和网络调光柜的状态等。
4) 视频信号处理:在网络中可以调用不同的网络摄像头看到不同工作地点的实际情景。
5) 远程在线设置:使用者根据不同的权限，无需到工作现场，便可对网络中的网络灯光设备进行远程在线设置。
6) 远程设备诊断:厂家可以通过灯光系统服务器对网络灯光设备实现远程设备诊断，及时地为用户服务。
7) 设备管理数据库:灯光系统服务器具有以下数据库的功能:
*人工记录:所有网络灯光设备的使用历史：包括购买、安装情况、维修记录、使用记录等。
*自动记录:所有设备的实时使用情况，如某个设备开机时间、关机时间、使用者代码，运行时产生的各种电气参数等，相当于网络灯光设备的“黑匣子” 。
4 灯光控制网络报告和预警系统
由于互联网、局域网和电讯技术的成熟和高速发展，目前，灯光控制网络已可以采用多种形式的人机对话预警和报告界面，一旦灯光控制网络发生任何异常情况，系统将以最快的速度和最适当的方式通知用户。用户可根据本单位的投资额及工作环境需求等因素选择最适合的网络报告和预警系统。
１、局域网/互联网报告和预警系统:
IE浏览器报告和预警系统适合在局域网内部和互联网远程浏览，它有信息量大，画面清晰、直观，速度快等优点。IE浏览器报告和预警系统采用一般PC作为信息终端，不需要安装专用软件，因此它是投资小效果好的系统方案。IE浏览器预警界面可选择屏幕闪动、弹出界面或同时声音提示等方式。
２、掌上电脑无线局域网报告和预警系统;
掌上电脑无线局域网报告和预警界面适合在工作场所的流动性使用，一般使用时同时把无线调光软件装入掌上电脑，一机多用。它最大的优点是方便，缺点是距离较短(150米)、界面信息量较小且传输速度较慢。预警界面可选择屏幕闪动、弹出界面或同时声音提示等。
３、GPRS短信报告和预警系统:
GPRS短信报告和预警系统是灯光网络产品开发商和移动电话公司合作的一种新的灯光控制网络信息系统。系统报告或预警信息用手机短信的形式由移动公司转发到用户的手机上。GPRS短信预警系统最大的优点是打破了地域和时间的限制，并且一次性投入较小(普通手机便可作信息终端)。缺点是需一定的运营成本(信息费) 且目前常有转发时间滞后现象。
5 灯光网络系统安全性实时监控的基本要求
A 控制信号的可靠性
网络灯光控制系统的首要任务是保证演出活动的绝对可靠性。网络灯光系统在实时监控可靠性方面有多种有力的手段。
１、实时网络DMX信号的监测及报警: 从网络控制台、网络节点到网络调光柜，网络DMX信号的监测是头等重要的大事。以下任一情况发生，网络灯光系统将发出警报，并为维修人员指引准确的故障点及原因。
主调光台信号失效
备份调光台信号失效
网络调光柜DMX信号失效
DMX网络节点信号失效……
２、紧急支援措施: 一旦系统发生上述故障，网络灯光控制系统有以下一些有效的支援措施使事故的影响减至最小。
通过网络远程设置调用其它网络调光台支援
使用网络调光台离线编辑器支援
使用无线掌上网络调光台支援
通过网络调光器的备份场进行控制
B 用电安全监控
网络灯光控制系统的另一个重要任务是对安全用电的监测。灯光设备是剧场、演播室的主要用电设备。因此安全用电的监测关系到演出的成功与否。在以下不正常情况发生时网络灯光控制系统应发出相应的警报或提示。
１、某配电柜电源输入缺相或三相不平衡
２、某配电柜相线电流超过额定值
３、某配电柜中性线电流超过额定值
４、某配电柜相功率因数低于过额定值
５、系统总负载超过额定值
６、用户指定的某种用电指标超过额定范围
C 其它现场安全性监控
１、对网络调光器的监控: 通过IE浏览器可在网络的任何地点监测网络调光器的主要电气参数如输入电流、电压、风机状态以及各回路输出电流、电压、温度、开关等，当发生超载、超温、空气开关断路或其它形式用户认定的故障时，网络系统将发出适当的提示和警告。
２、对网络调光台的监控: 重大演出时，技术负责人可通过IE浏览器监测灯光师对网络调光台操作界面的情况，发现异常情况及时通知灯光师更正。
３、网络开关柜的监控: 通过IE浏览器可监测网络开关柜的各回路输出电流、电压、开关状态等，当发生某回路失控或其它形式用户认定的故障时，网络系统将发出适当的提示和警告。
４、用网络摄像头监控: 重要灯光工作现场可设置一个网络摄像头，技术负责人监视现场的情况，发现异常情况可及时采取有效纠正措施。6 灯光网络系统数据库应用的基本要求
从通用性和数据二次开发的角度出发，演播室、剧场网络灯光控制系统文件服务器的综合数据库应建立在国际著名的通用数据库工具(如SQL Server)基础上，数据采集主要来自人工输入和系统巡测的自动记录。
综合数据库真实记录了系统运行设备管理等方面的大量真实资料。它是用户的宝贵财富，它的价值随着时间的推移变得越来越高。它不仅在保证演出的可靠正常进行方面为技术部门提供重要技术支持历史数据，而且为用户单位的安全用电、物资管理、人事管理、设计等相关部门提供重要的决策依据。
综合数据库的开发和应用是厂商为用户提供的增值服务的重要组成部分。针对新的管理要求使用者将不断提出对系统提出新的增值服务，厂商为了满足这些新的增值服务将不断延伸它的服务。这种亲密无间的合作过程创造一种厂商与用户之间全新的合作关系，它将促灯光控制系统综合数据库的开发和应用成为一个可以持续发展和不断升级、完善的售后服务过程。
A 综合数据库在用电安全方面的开发应用
１、总用电情况分析报告:
分别以年、月、日、小时为时间段分析用电总功率、总用电量、功率因数变化曲线。分析报告将给安全用电部门、业务部门和设计部门在决策时(如在选择电力变压器方案时)带来非常重要有的参考价值。
２、某配电柜用电情况分析报告:
分别以年、月、日、小时为时间段分析三相电流、电压及中性线电流变化曲线。
３、某次用电事故分析; 分析事故发生前后数据库中记录的所有设备的运作情况包括自动记录的摄像信息等，这些资料对分析事故有非常重要的参考价值。
４、提供消防部门的数据分析报告; 用户单位的消防安全管理部门将通过专门提供的网络接口得到一些与其业务有紧密相关的数据分析，例如每年剧场、演播室用电高峰分布情况分析报告。
B 控制设备管理
１、设备使用寿命的预警: 如某灯泡的使用时间累计将到使用寿命时系统将发出预警信号。
２、每个设备的出错或故障历史记录:
３、集中管理系统中所有设备，记录所有灯光设备的历史：包括购买情况、厂家信息、保修状态等
４、记录每个设备的维修历史
５、统计数据;给出设备的使用率、技术分析表或技术报告等统计数据
６、使用者权限;根据使用者不同的权限，可以对网络中的控制设备进行设置。
７、设备的使用情况;自动记录所有设备的使用情况，如某个设备开机时间、关机时间、操作者等信息
８、使用的历史;对于某些网络调光台记录其使用的历史，如每次按的健、操作时间等。
C 人员管理
１、资历信息;记录每个人员的特长、资历等信息。
２、自动记录:每个人员对设备操作的历史，使用时间，方便对人员的考核与工作评审。
３、演出重演;可以将每个人员对网络调光台的使用或某场演出的实际过程加以记录，并且根据需要可以重演在灯光师某某场演出使用网络调光台的过程。
４、专家数据库;记录有国内外知名专家的情况，方便选择专家进行必要的咨询
D 演出数据的管理
１、记录演出控制程序;记录网络调光台任意一场演出的所有控制程序
２、调入演出控制程序;允许任意网络调光台调入数据库中的以前保存的演出控制程序
３、经典演出控制程序;数据库中可以包括一些经典演出的网络控制台的演出控制程序。
４、制作人信息;数据库中包括每个控制程序的制作人等信息。
E 演出场所的管理及国际标准化
１、CAD建模;对于每个固定演出场所，采用CAD的方法建模。包括吊杆、truss架、幕布、灯具位置等。
２、提供模型电子数据;任何单位来此场所演出，只需要提供出建好的模型的电子数据，对方就能够有身临其境的效果。
６ 案例评价:深圳电视中心网络灯光控制工程
正在施工中的深圳电视中心灯光控制工程采用了由8个演播室灯光控制局域网互联构成中心总控室的“全光纤灯光控制网络系统”方案，并采用了多种综合监测技术。
深圳电视中心坚持“保证绝对安全、可靠的演播活动了是灯光控制系统之根本”的网络系统设计规划原则，采用了12级网络DMX优先级，首先保证灯光控制信号流的畅通，其它大量的设置、监测、访问和反馈信号数据流，经过系统的技术规划，按优先级别放行流通。系统还采用了 “灯光系统总服务器” 和“IE浏览器管理软件” 来管理电视中心灯光系统的所有信息。系统按权限和优先顺序处理各种需要访问者的请求。
深圳电视中心选择了专业的计算机网络公司和灯光厂商共同合作承揽灯光控制网络工程，即由网络公司负责网络规划和软件设计，设备生产与由专业调光设备厂商负责，另外厂商与公司将在安装、调试和日后系统升级等方面长期合作，做到双方优势互补。这对于国内目前计划新建或改建的许多城市电视中心来说，不失为一个典型的参考案例。
