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摘 要：随着物联网技术快速发展，并在很多行业领域普及，在实际技术应用中大大提高了工作效率，节省了人工成本。 本文设计了一个基于云平台的远程调光系统，通过该平台统一接入部署在全国各处的舞台灯光系统，实现远程视频监控、远程灯光调试、编程和故障排除等功能，最终为用户解决因专业知识欠缺无法远程运维舞台灯光系统的难题。
关键词：物联网 ；云平台 ；远程调光
Design of Remote Dimming System Based on Cloud Platform
LIU Nianlin
(Sichuan Hushan Electric Appliance Co., Ltd., Mianyang Sichuan 621000)
【Abstract】： With the rapid development of the Internet of Things technology and its popularity in many industries, work efficiency has been greatly improved in actual technical applications, and labor costs have been saved. This paper designs a remote dimming system based on cloud platform, through this platform unified access to stage lighting systems deployed throughout the country, realize functions such as remote video monitoring, remote lighting debugging, programming and troubleshooting, etc, finally for users to solve the problem of remote operation and maintenance of stage lighting system due to lack of professional knowledge.
【Key words】： Internet of Things;cloud platform;remote dimming
0 引言
传统舞台灯光调光方式为由灯光控制台、舞台灯具 和周边设备组成本地局域网，由人员操作控制台进行现 场调光。这种现场调光方式直观便捷，但对公司分布在 全国各地的舞台灯光，需要市场人员不定时到现场进行 灯光编程、灯光调试和故障排除，因此需要巨大的人力 和资金投入。为了解决该问题，设计基于云平台的远程 调光系统，通过该系统统一接入部署在全国各处的舞台 灯光系统，实现远程视频监控、远程灯光调试、编程和 设备数据实时采集、故障排除等功能。
1 系统设计方案
本系统利用 TCP 和 MQTT 协议，实现舞台网关硬 件设备、客户端、云服务器端之间信息交互的功能。云 服务器中的网关服务负责统一接入各地舞台灯光系统的 网关，并和舞台侧网关之间进行数据透传，接收调光台的调光协议数据，转发到远端网关 , 实现远程调光功 能，同时，系统还能通过舞台网关将舞台设备的状态信 息实时采集并回传到客户端，实现设备状态的实时感知 和故障预警 [1-2]。系统整体框架如图 1 所示 ：
系统主要模块如 ：（1）网关服务 ：统一接入各地 舞台灯光系统的网关，和舞台侧网关之间进行数据透 传 ；（2）系统客户端 ：展示各地舞台系统设备列表及舞 台设备的状态信息，对舞台现场进行视频监控 ；接收调 光台的调光协议数据，转发到网关服务器 ；（3）数据库 服务 ：统一存储各地舞台系统设备信息 ；（4）音视频服 务 ：接收网关推送的视频流，响应平台客户端请求推送视频流 ；（5）网关设备 ：负责将舞台灯光系统接入到综 合平台 ；接收调光发送的调光数据，转换为标准 Art- Net 协议数据转发给 Art-Net/DMX512 转换器 ；接收综 合平台发送的视频采集请求，从摄像头拉取视频流并发送给综合平台 RTMP 服务器。
2 系统主要硬件设计
硬件系统主要由 A64 主控芯片、路由模块、USB 转rs485 模块、摄像头、调光控台以及各种灯具组成 。系统硬件结构设计如图 2 所示 ：
2.1 主控芯片
A64 主控芯片基于 ARM 架构，能进行高速运算，能够与其他模块通信实现本地调光、远程调光、摄像头 数据传输、灯具数据传输等多种功能。用户通过 PC 端 登录客户端与主控芯片通信，从而实现对远程调光、设 备控制、数据状态显示。
2.2 路由模块
具有普通路由功能，WAN1、WAN2、WAN3、WAN4 口连接设备内部工业电脑、摄像头、调光控台，通 LAN 口连接外部网络，实现外部数据交换。通过电脑的软件 实现本地调光或者远程调光，远程调光时，可以查看摄 像头实时画面辅助调光，也可以参看灯具的参数与状态。
2.3 USB 转 rs485 模块
设备内部主控芯片接收到调光数据后，通过 USB 转 rs485 模块下发给灯具，也通过该模块读取灯具的参 数与状态并上报到云平台。该模块使用了 USB 转串口 芯片、隔离式 RS485 收发器、隔离电源模块等组成。
3 系统软件设计
3.1 软件总体架构设计
本系统软件设计采用 C/S 结构来构建软件系统，软 件系统主要由客户端、数据库服务、音视频服务、网 关服务组成，其中网关服务是整个系统软件的核心模块。后台服务程序和数据库通过容器化部署技术部署在 Docker 容器中，容器使用沙箱机制，服务程序与服务 程序、服务程序与数据库互相隔离，并通过端口映射到 服务器网络端口与外界进行通信 [5]。系统软件结构图如 图 3 所示 ：
3.2 客户端设计
系统客户端采用 Qt Creator 框架实现用户的可视化交互，当客户发起请求时，则使用 TCP 通信将数据传输到后端服务器，通过服务器对数据的处理，最后到达 MySQL 数据库 ；再通过 MySQL 数据库往回进行对用户的响应。客户端的功能主要有用户登录、舞台设备展示、舞台音视频可视对讲、调光数据接收与转发。
3.3 数据库服务设计
系统的数据库采用 MySQL 数据库，支持所有的操作系统平台，支持大数据量集群设计。
3.4 云服务器数据处理
（1）系统音视频服务接收舞台网关连接的摄像头推 送的音视频流 (RTMP/FLV/H264&AAC)， 向系统客户 端推送。（2）系统网关服务模块是系统服务数据处理的 模块，通过网关服务实现云端数据与本地网关设备之间的交互。网关服务架构设计如图 4 所示 ：
网关服务模块主要功能如 ：（1）通过 MQTT 服务 程序完成网关服务与硬件端的信息交互功能，实现各地 舞台灯光系统的网关统一接入，接收网关注册信息，检 测网关是否在线以及舞台设备的状态信息回传 ；（2）接 收调光服务器发送的舞台灯具调光数据，转发到指定舞 台灯光系统的网关，同时将网关的反馈信息返回给调光 服务器 ；（3）统一存储、管理和维护各地舞台灯光系统 设备信息，为平台客户端提供后台数据服务 ；（4）接收 客户端转发的 Art-Net 协议数据，封装为私有舞台灯具 调光协议数据发送给舞台网关。
4 结论
基于云平台的远程调光系统利用物联云控技术，通 过公网接入分布在全国各地的舞台灯光系统设备，解析 并转发调光信号，实现调光台对各地舞台灯光系统进行 远程调光、调试，能够采集舞台灯光系统音视频数据， 实时监控舞台灯光系统现场情况 ；同时能够采集舞台灯 光系统的各种状态信息，实现设备状态的实时感知和主 动预警。通过该系统能够远程协助客户进行舞台灯光秀 编程、灯光调试及故障排除，解决客户因专业知识欠缺 无法运维舞台系统的难题，降低了人工成本。
参考文献
[1] 周向军.基于物联网的智慧电源管理系统设计与应用[J].长 春大学学报,2021(4):27-32.
[2] 方中纯,赵江鹏.基于Flume和HDFS的大数据采集系统的 研究与实现[J].内蒙古科技大学学报,2018(3):255-259.
[3] 田敬波.LPWA物联网技术发展研究[J].通信技术,2017(8): 1747-1751.
[4] 程宝平.面向智能物联网的多媒体通信关键技术研究与应用 [J].电信工程技术与标准化,2021(4):1-7.
[5] 潘宇,张叶茂,莫淑贤.基于云平台的物联网停车场管理系统设计[J].软件工程,2021(4):51-54+46.
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