(2) 主干光纤网络
设计的主干网络是指大剧场各个网络交换机,如大剧场灯控制室、调光器室、
设备层等的控制联系网络。主干网络由于线路长、传输数据多,特采用单模光纤的千兆以太网络系统。
目前,很多的网络系统设计概念已相当完整,各自都具备计算机网络系统,系统之间的主干连接,考虑传输距离和信号质量以及系统今后的扩展,通过光纤收发器,将信号源转换为光信号进行传输,由于采用了基于多模光纤的千兆以太网技术,整体网络的扩展和连接相对比较简单。主干光纤网络,能完全兼容大剧场的网络系统。这样一来,既节省了投资又使资源得到合理利用,使整个系统功能十分完善,只要将光纤信号直接接入大剧场的网络光纤收发机,便可以利用计算机网络资源,实现大剧场内网络资源共享,灯光系统、音响系统、视频系统、计算机系统都可实现文件的共享,同时通过计算机网络实现与国际互联网INTERNET的连接,方便系统在网上简易实现系统升级和设备的远程诊断维护。
(3) 灯光网络控制
系统以太网/DMX灯光网络,灯光网络控制系统,是指用网络传输和监测灯光控制信息的系统。整个控制系统,严格遵循TCP/IP通讯协议和USITT DMX512/1990 。灯光控制系统成星型分布,各信号集中于各自的灯光网络交换机,通过集线器分布以太网节点,数据传输介质采用超5类以太网信号线,DMX信号由连接网络交换机中的SN110网络节点提供,每个SN110上有LCD液晶显示,用来提供信息指示及两个DMX接口,每个接口能利用网络配接软件或浏览器加以设置。可从大剧场的中央计算机或任何无线场景遥控器上,完成所有SN110的设置工序,电源直接由网线从网络中提供 (国际最新标准IEEE 802.3af) 。 所有手提型的网络单元,均可直接利用插件的网络接口连接并通电工作,通过Strand SN1XX NODE网络节点,实现以太网控制信号与DMX信号的相互转换并合理分布于大剧场各DMX信号节点。灯光网络配置具备专用的网络配置软件,能对网络中各个信息节点,统一配置、修改,网络中具备以太网DMX控制、无线遥控、有线遥控并能接入场灯控制系统以及环境照明控制系统。
此次设计所采用的技术,全面引进了由斯全德公司--最早开发又不断完善,目前处于世界领先地位之一的Strand ShowNET技术。包括了最新的无线网络系统,最新发表的工作电源于网络线材中游走等,来提供控制系统的灵活性,它将灯光控制系统完全溶入了网络系统,并进行了无缝整合,对灯光控制技术进行了系统地整合和扩充,使得灯光网络控制更加简便易行,应用ShowNET TCP/IP协议和软件给灯光控制带来了技术革新的最新成果 。
大剧场中的灯光网络控制设备,均可由该系统统一进行控制,没有任何信号的兼容问题,应用了强大的Strand ShowNET Configuration网络配置编辑软件,通过人性化的界面使系统实现任意放置,数据还能从任一特定的区域更新,SN1XX 节点避免了从一个网点运行到另一个网点去更新系统的繁琐。该软件能通过设定来分配指派所有的以太网选址、信息、IP、网关、多点传送、组合、分支网络信息到每个网点。可以说Strand ShowNET是对传统的DMX512的重大的技术革新,是灯光控制系统的一次质的飞跃,它彻底解决了上千回路大型剧院或多功能剧场,回路分布和多调光台控制同一组调光柜与数控设备等一系列、单一应用DMX512网络所无法实现的技术难题 。
为了保障系统运行的可靠性和稳定性,在每个中心控制室使用不间断电源(UPS电源),这里使用的是美国APC公司的UPS电源产品,这种UPS电源属在线式(ON-LINE)系统,它可以为负载提供稳频、稳压、不间断高质量纯正弦波交流电,该系统能有效地克服由外电网直接供电所引起的常见电源质量问题,如电压过高、过低、电压突变或瞬间尖波、电源线上杂波干扰、电力供应中断或瞬间断电等,从而保证网络设备的正常运行,防止电脑及数据处理系统内的数据丢失。UPS不间断电源是特别为各种微电脑网络,小型电脑工作站和精密电子仪器设计的,运行极为可靠,还可增加电池组延长后备供电时间,以满足在断电情况下,仍获得长时间供电的特殊需要 。
(4)网络布线
此次设计对于网络布线、接线以及接线盒的工艺处理方面都要求非常细致,在所有网络中,使用了美国AMP公司系列带锁接插件,所有网络设备的生产和架设都符合国际工业标准。其中的外购部份更是选用业界领先的产品,如"IMC"、"3M"、"3Com"等有效增强系统的高水平及稳定性,接线盒中包括了各个回路的强电输出部分和信号传输,弱电接口部分由于采用了国际先进的生产工艺,消除了其它信号的干扰问题,线材接插件均符合国际电气认证,线材均经阻燃处理,线与接插件的连接均要求使用焊接技术处理,彻底杜绝接插件中的打火现象。总体布线根据大剧场的建筑结构以及线路的布置标准,合理布局,统一规划充分显示出大剧场现代化、自动化灯光控制系统的先进性灵活性和稳定性。
大剧场灯光网络控制遵循TCP/IP网络协议及USITT DMX512/1990,整体控制采用以太网系统,采用超五类双绞线传输TCP/IP、DMX512等数字信号,每个以太网接口均采用金属接线头保护。
(5)系统硬件与软件
调光台为整个系统的枢纽中心,此次设计使用的是Strand 550i电脑调光台, 定义的模式可为主控台、备份台及遥控台三种。主控台为整个网络之首,连接了斯全德"SHOWNETTM"以太网网络和SN系列网站后,2048路DMX输出可以增加到8192路(16个DMX单元);以控制整个系统备份台,以网络架构与主控台连接,并利用完全跟踪备份(Full Tracking Backup)模式,对主控台进行学习,即主备调光台并行处理,在任一台调光台上按键,则另一调光台马上学习,演出时同步输出信号。这种完全跟踪、备份与传统的双机热备份操作(即先在主机上编程再通过磁盘纪录后再考贝到备份台中, 一旦演出中途故障,便需要从备份台中紧急操作调出程序)的模式相比较,具有更大的时效性与安全性。备控台也可以为主控台的分控台,在大型演出中往往可通过分工来处理, 如主控台为传统灯控制,备控台为换色器等控制,也可设定功能扩展等。
此设计方案运用STRAND 550i电脑调光台作为主调光台和另一台STRAND 550i电脑调光台作为辅助调光台,两台调光台互为联网后在互为备份的同时,还可选用另一台STRAND 550i或300电脑调光台作为完全跟踪、备份台。在两台550i控制台之间提供备份工作,当备份550i电脑调光台自动确认"主机"身份的控制台失效时,备份550i或300电脑调光台会自动确认接管,直至另一控制台上线并"Login" 设置成为另一"主机" 或"遥控" 的角色,此时一个全功能的控制平台已准备就绪,网络的接替和控制权的转换为全自动化。
另外550i控制台当然也可以设置成备份角色,为其它控台服务。调光台与调光台之间互为学习,互为完全跟踪备份,确保信号输出稳定畅通 。
通过网络节点可在大剧场观众席建立灯光控制站点和监控界面,完全实现大剧场灯光的多点控制、多人控制、遥控和监控。这种具有国际先进水平的高度灵活性灯光控制系统,充分体现了大剧场舞台灯光现代化管理理念与新式灯光操作管理模式,大大节省装台与布光所用的时间,也给节目编排时,导演与灯光师在现场的声音和视觉交流,带来变革性的便利。 DMX/以太网络调光系统是新一代高速网络与智能数字调光设备的集成,是目前最为理想的舞台灯光控制系统,它既可以传输DMX512信号,也可以传输以太网络信号,并综合了两者的优点。以太网(Ethernet)具有1GT比特/秒数据传输速率,较低误码率、数据传输的质量高、资源共享提供强大的通信手段、远程信息访问、易于建立维护和扩展等技术特点。
在功率输出、电网防污染等方面,提供了STRAND新近研发成果 EC21智能型大型立柜,它是在全球性广泛应用的CD80SV硅柜基础上开发的更为先进的智能型调光立柜。该立柜主体本身就是一个完整的网络;可接手提式遥控;具有99个后备场;其最大特点是能自动对电网的谐波作出分析以调节最佳的触发角位置,保证输人电压90-240V范围内,输出电压误差小于1V,解决了演出中电压不稳而产生的调光不均及灯光闪烁现象;具备目前国际最先进的SST正弦波技术,不仅直通/调光回路可互换,正弦波/调光回路也可互换;控制反应时间快达16毫秒;可允许三相交叉配接和三相输入修正;具有DMX优先配置功能,可实现DMX完全配接;触发精度16比特4000级;标准耐冲值高达100,000AIC;全负载状态报告;磁环抗干扰能力也为国际同行中最强(可达635uS/230V)。
在灯光网络数字调光系统中,应用的软件是目前在斯全德调光台上广为使用的软件有Genius Pro Tracker、 Communique、 NetworkerReporter 、Server 、ShowNET、 Configuration等不同的软件,在整个网络系统中的功能各异 。
① Genius Pro为整个系统或单机的操作系统(O/S),所有其他的功能也都围绕它而存在,这套软件能处理6000光路(Channe)、l8192硅路(Dimmer)、2000场(Cue) 、1000组(Group) 、2000宏(Macros)、 600×99效果步30效果演出3000时间码(SMPTE)等功能除了在调光台中应用外,还可装进PC机运用以作为脱机编辑或PC机备份。
② Tracker为换色器或电脑灯控制之用,广义上说是为控制所有接收DMX讯号而起动的器材,由于利用全新的属性观念来操作,使得在操作过程中更为直观,这是目前世界上其它同类产品所无法比拟的。
③ Communique为调光台对外界讯号连接的界面,如模拟输入触发SMPTEMidi及宏触发等 。
④ Networker为单机对网络间沟通的桥梁,目前以1GT比特/秒的速度稳定运行,居国际较高水平。
⑤ Server为所有控制台内编程的集中地,即每个控制台,可通过Server而达到资源共享的目的
⑥ ShowNET 、Configuration担负全系统DMX地址码的分配工作,其强大的功能可把一段通用的(Univeres)512回路里的任何回路,跟其他段的任何回路合并组成另一新段。这是其他厂商DMX分配手段力所不能及的。
⑦ ShowNET的最新版本ShowNET Pro更把原来的处理能力从16段提升到32段,即32×512=16384个DMX地址码,这32段隐藏于我们叫"NETslot"的网络配接带上,每一路可以自由搭配或定义成输出/输入,以任何一个SN110网络节点工作站中的任何一个接口中体现。
⑧ ShowNET 、Configuration软件为斯全德灯光公司全球最早开发应用,采用国际通用TCP/IP通信协议,符合将来灯光网络协议(ACN协议)的国际标准,支持USITT DMX512/1990协议。可利用PC视窗人机介面,而遥控设定所有SN110网络节点工作站的输入/输出,状态及监控。这种国际同行中独有的监测/控制可以同时进行的功能,给灯光监控管理带来国际领先的技术手段 。
⑨ Reporter Pro软件用来检查调光柜系统图画界面,在Windows XP界面运行监控调光柜每路工作状态、设计登陆密码,防止被盗用、通过密码限制使用权限、直接控制每一路可控硅、可以配置调光柜的配置、地址、线性等同时它还可以报告以下内容:短路状态、是否超温、超负载、负载(瓦特数-W)、记录负载偏离情况、无负载/断电器断开、闸流器失效、硅模组错误,真正有效监控网络信息。
四. 线缆选择方式
大剧场演出灯光数据分配系统设计多个灯光网络交换机,分别座落在灯光控制室、调光硅室、舞台上场门及设备层方便监控维护及操作。各个地点以灯光控制室网络交换机为中心以双环型接法向其它几个地点网络交换机连接,连接材料特选用8心(四对)125uM光纤电缆及超五类线缆。使大剧场中心机房到其它网络接点的距离,都能很好地控制在100米左右的范围,符合超五类线缆以太网络接点间的传输要求。
此次设计的灯光控制采用以太网承载DMX网络的形式,既安全、高效、满足需求,又为将来大剧场灯光网络系统升级、换代、扩容与新技术发展打下良好的基础。
五. 接点标签
所有接点均应配有标签,其内容应明确如下:
(1) 字体清晰可读,字体颜色、大小一致。
(2) 标签为永久固定形式。
(3) DMX 接点注明是为DMX512系统专用的。
(4) 标签上注明同网络集线器配接的编号。
(5) 标签注明接点可连接的网络线的最长距离。
六. 网络设备机柜配置
(1)机柜配置
﹡ 大剧场内DMX512接点在设备柜内的对应接口;
﹡ 大剧场内以太网络RJ45接点在设备柜内的对应接口;
﹡ 光纤集线器;
﹡ 以太网络集线器;
﹡ DMX512信号隔离分配放大器;
﹡ 以太网络/DMX512信号转换工作器;
﹡ UPS--不间断电源。
﹡ 机柜结构要求
﹡ 标准的19英寸机柜,前、后门带锁,高度是U的倍数;
﹡ DMX、以太网和电源等不同的设备均有隔离层;
﹡ 机柜具有良好的通风、散热设施;
﹡ 机柜安放位置在其前面保留1米距离作为工作空间,后面保留有0.9米距离作为工作空间;
﹡ 对内置设备应配备标签,内容简练、准确、易懂。
(2)网络机柜功能
﹡ 以太网络/DMX512信号转换工作器,工作电压应为220V;DMX512信号隔离分配放大器应符合DMX512/1990标准;每台设有8个输出接口,输出各自隔离;为日后升级,数量上考虑了20%左右的富余量;跳线考虑了25%左右的富余量。
﹡ 光纤集线器采用19英寸机架式安装;输出接口在机柜前方。以太网络集线器同样采取19英寸机架式安装,RJ45接口在机柜前方;10/100Mbps自动切换;
﹡ 集线器输出接口的数量,为实际输出接点数量并留有25%左右的富余量;
﹡ 每柜内配备一个处在工作状态下的备用网络集线器;
﹡ 所有回到集线器的线缆均有标签,明确注明线缆所连接的具体位置。
﹡ 机柜电源及不间断电源
﹡ 机柜电源配备一个总开关(交流220V);
﹡ 电源功率已考虑为机柜总负载至少一倍的富余量;
﹡ 电源输出接口已考虑50%的富余量;
﹡ 输出接口线缆均明确注明线缆所连接的具体位置;
﹡ 每个机柜配备独立UPS-不间断电源,19英寸机架式安装。
﹡ 不间断电源保证断电后,至少可以维持机柜内所有设备的电源正常运转3小时,同时考虑了50%左右的富余量。
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