本发明涉及切相通讯控制领域，尤其涉及一种切相传输控制信号精准发送及解析方法、控制系统装置及网关设备。
背景技术：
1、目前市场上led照明产品有线通讯调光控制0-10v、dali、dmx512等都需要布信号控制线，成本高且布线复杂；无线通讯控制wifi、zigbee、蓝牙等协议，布线简单，但产品需要配网，信号受现场环境影响严重，稳定性差。
2、现有有线通讯技术中，有一种plc电力载波的控制方式，通过电力线传输信号，无需信号线，布线简便，能调光调色，单灯单控，但目前成本较高，载波频率高，传输距离短，易受干扰，前端要单独加隔离器，不易施工。上述有线、无线和plc通讯方式都需要配网或者调试动作。
3、市面上对于led灯具的数字化控制，还有一种不需要部署控制线，可直接通过电力线供电及传输数字控制信号进行灯具控制的现有技术，如中国专利cn117279150a公开的技术，灯具控制器、led灯具、控制系统、控制信号发送及接收方法，利用正弦交流电的下降沿缺口传递数据的技术方案，可解决上述问题，但同步波形状态和数据波形状态没有做出明确区分，起始点定义不清，且数据信号没有明确的结束标识，易造成头尾错位，解析错乱，控制异常的现象。
4、现有公开技术中，利用过零脉冲下降沿计时的方式产生切波，但实际使用中必然有外部叠加干扰，干扰会导致过零脉冲的上升沿和下降沿提前或滞后触发，使计算后判断的理论过零点离真实过零中心点产生偏位，偏位后再利用脉冲单边下降沿触发计时的话，将造成过零脉冲后的波形缺口位置偏移，连续多个波形后，偏移位置越来越大，信号转换获取后甚至接连出现两个方波脉冲信号，造成第二单片机解析错乱。
5、综上所述，可见现有公开技术中的方法可以停留在理论上，但在实际应用中不具备可操作性。因此，亟需设计一种以上升沿和下降沿的中心点作为理论计算过零点，并在考虑外部干扰的情况下能够用算法实时修正理论过零点无限接近真实过零点，实现精准触发计时，同时明确定义正弦波形中数据起始和结束的标识，提高解析精确度实现精准控制且具备免调试功能的切相通讯控制器。
技术实现思路
1、发明目的：针对背景技术中指出的问题，本发明公开一种切相传输控制信号精准发送及解析方法、控制系统装置及网关设备，设定一个同步信号作为起始点标志，且设定一个有效识别周期ta，ta周期时间以外至下一个同步信号之间的信号无效，同时以过零脉冲上升沿和下降沿中心点作为理论过零点，针对理论过零点通过循环求平均值的方式不断修正理论过零点的位置，使理论过零点无限接近真实过零点，实现精准触发计时。
2、技术方案：本发明公开一种切相传输控制信号精准发送解析方法，包括如下步骤：
3、通过火线交流电正弦波信号每隔t/2周期产生过零的特性，用硬件触发产生过零脉冲信号zero-pulse；
4、在当前过零脉冲zero-pulse触发产生后立即跟随一个同步信号，所述同步信号通过交流正弦波形的短暂缺失表现为大小不同或位置不同的同步缺；
5、在同步缺往后的有效识别周期ta内，在每个过零脉冲zero-pulse触发产生后，导通(t/2)-tr时间后关断tr时间，使交流电半波的下降沿产生一个与tr时间对应的右缺或者仅产生过零脉冲zero-pulse；
6、在产生同步缺后的有效识别周期ta内，产生了过零脉冲zero-pulse代表第一数字信号，产生了右缺代表第二数字信号，ta周期时间以外至下一个同步信号之间的信号无效。
7、进一步地，所述同步缺的形式如下：
8、当有数据发送时，在当前zero-pulse信号触发后立即关断时间ts1，在交流半波的上升沿产生一个与时间ts1相对应的同步缺。
9、进一步地，所述同步缺的形式如下：
10、当有数据发送时，在当前zero-pulse信号触发后，导通(t/2)-ts2时间后关断时间ts2，ts2＞tr，在交流半波的下降沿产生一个与时间ts2相对应的同步缺。
11、进一步地，所述同步缺的形式如下：
12、当有数据发送时，在当前zero-pulse信号触发后，立即关断时间t/2，使交流正弦波缺失一整个半波作为同步缺信号。
13、进一步地，在触发产生过零脉冲zero-pulse后，还通过循环求平均值的方式不断修正理论过零点的位置，使理论过零点无限接近真实过零点，具体修正过程如下：
14、脉冲上升沿对应til时刻，下降沿对应tir时刻，暂时设定过零脉冲理论过零点为ti，则ti-til＝△til，tir-ti＝△tir；
15、无干扰理想状况下△til＝△tir，设第一个过零脉冲为t0，第一个过零脉冲的上升沿对应的时刻设为t0l，下降沿对应的时刻为t0r，(t0l+t0r)/2即为第一个理论计算过零点t0，每个过零点间隔t/2，第二个理论过零点是t0+t/2，我们设定为t1,以此类推t2；t3……tn；
16、当交流正弦波信号受到谐波干扰后，过零脉冲的上升沿或下降沿会被提前或滞后触发，取△til的平均值△tal＝(△t0l+△t1l+…+△t(n-1)l)/n，取△tir的平均值△tar＝(△t0r+△t1r+……+△t(n-1)r)/n，把t0+(△tar-△tal)/2+n*(t/2)作为第n个的理论过零点；
17、当计算第n+1的理论过零点时，在舍弃△t0l和△t0r数据同时导入△tnl和△tnr数据，依此类推始终保持n个数据取平均值，第n+1个过零点表示为t1+(△tar-△tal)/2+n*(t/2)，或者表示为tn+(△tar-△tal)/2+t/2。
18、本发明还公开一种基于上述切相传输控制信号精准发送解析方法的控制系统，包括切相控制器、驱动器；
19、所述切相控制器输出与所述驱动器输入端连接，切相控制器以及驱动器之间执行如上述切相传输控制信号精准发送解析方法，所述切相控制器产生一个同步信号，在同步信号往后的有效识别周期ta内，使交流电半波的下降沿产生一个与tr时间对应的右缺或者仅产生过零脉冲zero-pulse信号；所述切相控制器输出信号作为驱动器的输入信号，来自所述切相控制器的交流电压波形经过驱动器解析后为需要传递的数字信号，所述驱动器在产生同步缺后的有效识别周期ta内，产生了过零脉冲zero-pulse代表第一数字信号，产生了右缺代表第二数字信号，ta周期时间以外至下一个同步信号之间的信号无效。
20、优选地，所述切相控制器包括输入保护单元、过零检测单元、第一单片机、辅助供电单元、信号及功率传输单元、按键控制单元；所述过零检测单元、辅助供电单元均与输入保护单元连接；所述第一单片机分别与过零检测单元、信号及功率传输单元、辅助供电单元及按键控制单元连接；
21、所述切相控制器输入端通过输入保护单元得到火线交流电正弦波信号，按键控制单元的按键没有按下，第一单片机没有需要发送数据时，信号及功率传输单元持续导通；当按键控制单元的按键按下发送数据时，第一单片机在当前过零脉冲zero-pulse触发产生后立即跟随一个同步信号且所述第一单片机中设置有有效识别周期ta；所述信号及功率传输单元在每个过零脉冲zero-pulse触发产生后，导通(t/2)-tr时间后关断tr时间，使交流电半波的下降沿产生一个与tr时间对应的右缺，或者仅产生过零脉冲zero-pulse；所述辅助供电单元为所述第一单片机供电。
22、优选地，所述驱动器包括第二输入单元、整流降压功率单元、信号执行单元，还包括第二单片机、波形修整单元、信号转换获取单元和电流及地址设定单元，第二单片机与信号转换获取单元和电流及地址设定单元连接，信号执行单元与第二单片机连接；
23、所述切相控制器输出的信号通过第二输入单元及整流单元整流后产生整流波形v_dc，在输入波形遇到缺口时，波形修整单元瞬间拉低v_dc，及时地经过信号转换获取单元产生需要传递的数字信号对应的方波v_sw，所述方波v_sw经第二单片机解析后为需要传递的数字信号；
24、所述第二单片机对所述方波v_sw进行解析，并通过信号执行单元输出；所述第二单片机在解析信号时，当识别到同步脉冲信号后，认为是下一串数据的起始，同步信号不作为数据信号，仅作为数据起始标志，所述同步信号后识别到的过零脉冲，表示接收到的数字信号为第一数字信号；所述同步信号后识别到的tr时间对应的方波脉冲，表示接收到的数字信号为第二数字信号，有效识别周期ta时间以外至下一个同步信号之间的信号无效。
25、本发明还公开一种组合控制装置，包括一个主控和若干个次控，所述主控与各所述次控之间串联连接，每一个次控下面还能再串联不超其功率的下一级控制器，并可继续延展控制更多数量的设备，所述主控和所述次控以及下一级控制器下均连接若干负载，所述负载为驱动器以及驱动器连接的灯具，所述主控与所述次控均为上述切相控制器结构，所述切相控制器的外观结构形式包含但不限于86型面板、导轨式控制盒、4寸至10寸中控屏等。
26、优选地，所述驱动器设置有地址设定单元，其放置一个四位拨码开关，排列组合16个地址码，每个地址码对应控制一个灯具的所有状态，或对应若干个同一地址码的灯具执行同一种指令状态。在实际项目调试过程中，通过提前拨码配对的操作方式，从而真正实现设备场景免调试。
27、本发明还公开一种网关设备，所述主控或次控作为一种网关设备，通过与无线模组或者有线协议knx、can、rs485、232结合，接入各种生态，实现用手机app、电脑端、语音或saas后台进行场景及自动化控制。
28、有益效果：
29、1、本发明取一种数字信号对应过零脉冲信号，过零脉冲在波形中不产生缺口，最大限度保留交流正弦波形的完整度，降低能量损耗。在切相控制器端当有数据传输时先产生一个同步缺作为起始信号，同步缺并不作为数据缺，同时设定一个有效识别周期，一个字符串对应的正弦波传输时间正好是一个有效识别周期，从而保证识别周期外的所有缺口或脉冲都为无效信号，直到下个同步缺的出现，意味着新的字符串传输过来。这样每串数据对应的正弦波信号都有起始和终点，不会把没有数据传输时的过零脉冲误认为是数字信号，前后数据间不会错位，保证了解析的精准度。
30、2、本发明设计的同步信号采用在交流半波的上升沿产生一个与时间ts1相对应的同步缺，交流半波上升沿产生同步信号的优点是缺口可以小一点，损耗比较小。而设计的导通(t/2)-ts2时间后关断时间ts2，ts2＞tr，在交流半波的下降沿产生一个与时间ts2相对应的同步缺，交流半波的下降沿产生同步信号的优点是电流冲击比较小；设计的立即关断t/2时间，使交流正弦波缺失一整个半波作为同步缺信号，缺失一整个交流半波作为同步信号的优点是都在零点导通零点关断，保留完整交流波形，没有能量损耗。
31、3、现有技术中用过零脉冲下降沿计时的方式，首先，由于硬件电路的器件离散性及温度等影响，过零脉冲的上升沿和下降沿到实际过零点的时间会变化，单独用上升沿或下降沿来获取到的过零点不可靠，而取上升沿和下降沿的中心点作为理论计算过零点，会减小硬件离散性和温漂对获取过零点的影响。其次，下降沿触发计时方式在受到外部叠加干扰时，若过零脉冲的下降沿提前或滞后触发，从而计时提前或者延后，导致下一个右缺整体提前或者滞后，以此类推，后面的偏差会越来越大，使第二单片机解析错误，最终控制异常。本发明结合考虑了实际使用中必然存在的干扰因素，以过零脉冲上升沿和下降沿的中心点作为理论计算过零点，用算法实时修正理论过零点的位置，使理论过零点无限接近真实过零点，实现精准触发计时，在即便有外部干扰影响到过零脉冲上升沿和下降沿的提前或滞后触发的情况下，依旧能够保证由过零脉冲和右缺转变成的方波信号位置及个数的绝对精准，从而确保第二单片机数据解析的精确度。
32、4、本发明可利用在信号解析端的设备地址拨码的功能，固定几个常用的情景模式，提前设定完成后，即可实现真正的现场免调试，大大降低了人工成本。
33、5、本发明通过多个切相控制器的组合使用实现大面积精准控制。组合的方式通过主从关系连接，利用这种主从关系无限延展的组合方式，可以成功控制由若干个小区域组成的大面积空间。切相控制器的设备形态包含但不限于开关面板、液晶中控屏、导轨式控制盒等。
34、6、本发明通过把切相控制器与无线模组或者有线协议knx、can、rs485、232等结合，使控制器设备具备网关功能，从而实现手机app、电脑端、语音或saas后台进行远程或自动化控制。
1.一种切相传输控制信号精准发送解析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的切相传输控制信号精准发送解析方法，其特征在于，所述同步缺的形式如下：
3.根据权利要求1所述的切相传输控制信号精准发送解析方法，其特征在于，所述同步缺的形式如下：
4.根据权利要求1所述的切相传输控制信号精准发送解析方法，其特征在于，所述同步缺的形式如下：
5.根据权利要求1至4任一所述的切相传输控制信号精准发送解析方法，其特征在于，在触发产生过零脉冲zero-pulse后，以上升沿和下降沿的中心点作为理论过零点，还通过循环求平均值的方式不断修正理论过零点的位置，使理论过零点无限接近真实过零点，具体修正过程如下：
6.一种基于权利要求1至5任一所述的切相传输控制信号精准发送解析方法的控制系统，其特征在于，包括切相控制器、驱动器；
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述切相控制器包括输入保护单元、过零检测单元、第一单片机、辅助供电单元、信号及功率传输单元、按键控制单元；所述过零检测单元、辅助供电单元均与输入保护单元连接；所述第一单片机分别与过零检测单元、信号及功率传输单元、辅助供电单元及按键控制单元连接；
8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述驱动器包括第二输入单元、整流降压功率单元、信号执行单元，还包括第二单片机、波形修整单元、信号转换获取单元和电流及地址设定单元，第二单片机与信号转换获取单元和电流及地址设定单元连接，信号执行单元与第二单片机连接；
9.一种组合控制装置，其特征在于，包括一个主控和若干个次控，所述主控与各所述次控之间串联连接，每一个次控下面还能再串联不超其功率的下一级控制器，并可继续延展控制更多数量的设备，所述主控和所述次控以及下一级控制器下均连接若干负载，所述负载为驱动器以及驱动器连接的灯具，所述主控与所述次控均为权利要求7中的切相控制器结构。
10.根据权利要求9所述的组合控制装置，其特征在于，所述驱动器设置有地址设定单元，其放置一组拨码开关，排列组合若干个地址码，每个地址码对应控制一个灯具的所有状态，或对应若干个同一地址码的灯具执行同一种指令状态。
11.一种网关设备，其特征在于，所述权利要求9的主控或次控作为一种网关设备，通过与无线模组或者有线协议knx、can、rs485、232结合，接入各种生态，实现用手机app、电脑端、语音或saas后台进行场景及自动化控制。
