CN105208716A - 一种智能消防照明灯 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种智能消防照明灯。本发明包括主控模块、光强检测模块、电源输出及切换模块、灯光驱动模块和无线模块五部分组成。其中，电源输出及切换模块电路包括变压整流滤波电路、稳压电路和电源切换电路。本发明具备无线通信，自适应灯光驱动和充放电检测功能，提高了消防照明灯的智能型和节能性。本发明提出的智能消防照明灯配合上位机可实现用户对消防照明灯的控制，实现对各数据的监控。此外，本发明的硬件成本低廉，可广泛推广应用。

Description

一种智能消防照明灯

技术领域

本发明属于消防照明领域，具体涉及一种具有自适应灯光效果的智能消防照明灯。

背景技术

消防照明灯是工业及民用建筑中必不可少的一部分，作为消防应急设备在建筑物内的人员进行疏散和消防人员进入建筑内的消防救援有着极其重要的作用。随着互联网技术飞速发展、人民生活水平提高，人们防火自救意识也逐渐增强，多功能智能照明系统越来越受到关注。

传统消防应急照明灯大部分是独立式灯具。这类独立式灯具自带电源并且不具备集中控制功能。这种消防照明灯每个都是独立的，不受其他消防照明灯的影响，其供电机制也是独立。此外，每个消防照明灯都带有备用电池，在220V交流电切断的时候，可以切换至蓄电池供电。但是事物具有双面性，也正是由于其运行不受其他照明灯影响，没有反馈与控制机制，日常的维护与修理并不容易，即使某个消防照明灯毁坏了，人们也常常无法及时发现，造成了安全隐患。在灾难发生时，这一隐患很可能导致大量人员伤亡，而且在光线强度较好与较差时，照明灯亮度不变，对电池电量的利用不够合理。

发明内容

本发明的目的在于针对现有应急消防灯技术的不足，设计了一种具有自适应灯光效果的智能消防照明灯。

本发明包括主控模块、光强检测模块、电源输出及切换模块、灯光驱动模块和无线模块，本发明能够根据外界光照强度变化进行自适应灯光控制，并且可以进行无线通信和电池管理。电源输出及切换模块电路包括变压整流滤波电路、稳压电路和电源切换电路，电源切换电路可以实现市电供电与电池供电的切换，在市电供电时还可以对电池进行充电。无线模块用于对电池充放电信息及外界光强信息监控。

本发明具体包括主控与通信电路、整流滤波电路、稳压电路、电源切换电路、灯光驱动电路、和光强检测电路。

主控与通信电路包括主控芯片U1，第十一电阻R11，第十二电阻R12，排阻R13，第十一电容C11，第十二电容C12，第十三电容C13，第十四电容C14，第十五电容C15，按键S1，开关S2，晶振Y1，LED灯DS1，1*4排针JP7，2*5排针JP8。

主控芯片U1的RST脚与电容C11一端、电阻R11的一端以及按键S1的一端连接，电容C11的另一端与按键S1的另一端接电源VCC，电阻R11的另一端接地。主控芯片U1的XTAL2脚与电容C12的一端和晶振Y1的一端连接，主控芯片U1的XTAL1脚与电容C13的一端和晶振Y1的另一端连接，电容C12与电容C11的另一端接地。主控芯片U1的VCC脚和排阻的一端与电容C14的一端和电容C15的一端接电源VCC，电容C14的另一端和电容C15的另一端接地。主控芯片U1的P0口与上拉排阻连接。主控芯片U1的GND脚接地。排针JP8的8个引脚按顺序分别与主控芯片U1的VCC，VCC，P23，P25，P21，P22，P20，P24，GND，GND脚连接。排阵JP7的2，3，4引脚分别与主控芯片U1的P31，P30，GND脚连接，排阵JP7的1引脚与开关S2的一端和发光LED灯DS1的正极连接，开关S2的另一端接电源VCC，发光LED灯DS1的负极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端接地。

整流滤波电路包括由四个二极管D17，D18，D19，D20组成整流桥，两个电解电容C9，C10。

220V交流电经过变压器降压从二极管D18的正极和二极管D19的正极流入，二极管D17的负极与二极管D18的正极连接，二极管D18的负极与二极管D19发负极连接。二极管D20的负极与二极管D19的正极连接，二极管D17的正极与二极管D20的正极连接共同接地。二极管D18的负极与二极管D19发负极与两个电解电容C9，C10的正极连接输出直流电，两个电解电容C9，C10的负极接地。

稳压电路包括稳压芯片U3，第七电阻R7，可变电阻R8，第七电容C7,电解电容C8，稳压二极管D16，电感L1，两个2*1排阵JP5，JP6，2*2排阵JP9。

稳压芯片U3的VIN脚与整流滤波后的输出相连接，稳压芯片U3的ON/OFF脚接地，稳压芯片U3的FB脚与电阻R7的一端，电容C7的一端及可变电阻R8的一端连接，电阻R7的另一端接地，电容C7的另一端和可变电阻R8的另一端与电感L1的一端及电解电容C8的正极相连接并输出稳定电压。电感L1的另一端与稳压二极管D16的负极相连接，排针JP5与稳压二极管D16的正极与电解电容C8的负极接地。排针JP6和排针JP9均与稳定电压输出相连接。

电源切换电路包括第九二极管D9，第十二极管D10，第十一二极管D11，第十二二极管D12，第十三二极管D13，第十四二极管D14，第十五二极管D15，两个三极管Q1,Q2，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第五电容C5，第六电容C6，电池组BT1和一个插针JP4。

直流电经稳压电路转换的12V直流电从三极管Q1的发射极和二极管D9的正极及电阻R1的一端流入，三极管Q1的基极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端及三极管Q2的集电极连接并与主控芯片U1的P11口相连，三极管Q2的发射极接地。二极管D9的负极与二极管D10的正极连接，二极管D10的负极与二极管D11的正极连接，二极管D11的负极与二极管D12的正极连接，二极管D12的负极与二极管D13的正极连接，二极管D13的负极与二极管D14的正极连接，二极管D14的负极与电阻R3及电阻R2的一端连接，电子R3的另一端与三极管Q2的基极连接，电阻R2的另一端接地。电阻R1的另一端与二极管D15的正极相连接，二极管D15的负极与电阻R6和电池BT1正极连接，电池负极接地，电阻R6的另一端与三极管Q1的集电极，电阻R5的另一端，电容C5的一端，电容C6的一端，插针JP4相连接输出12V直流电，电容C5和电容C6的另一端接地。

灯光驱动电路包括驱动芯片U2，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第四二极管D4，第五二极管D5，第六二极管D6，第七二极管D7，第八二极管D8，第一电容C1，第三电容C3，两个电解电容C2，C4。1*10排针JP4，两个1*2排针JP1，JP2，一个插针JP3。

驱动芯片U2的IN1脚与排针JP4的10脚连接，驱动芯片U2的ENA脚与排针JP4的6脚连接，驱动芯片U2的IN2脚与排针JP4的9脚连接，驱动芯片U2的IN3脚与排针JP4的8脚连接，驱动芯片U2的ENB脚与排针JP4的4脚连接，驱动芯片U2的IN4脚与排针JP4的7脚连接，驱动芯片U2的GND脚与排针JP4的1脚连接接地，排针JP4的2，3，5脚连接并接电源VCC，驱动芯片U2的VS脚与排针JP4的插针JP3连接，驱动芯片U2的OUT4脚与排针JP1的1脚和二极管D5的正极连接，驱动芯片U2的OUT3脚与排针JP1的2脚和二极管D6连接，驱动芯片U2的SENB脚与SENA脚接地，驱动芯片U2的OUT2脚与排针JP2的1脚和二极管D7的正极连接，驱动芯片U2的OUT1脚与排针JP2的2脚和二极管D8的正极连接，驱动芯片U2的VSS脚与电解电容C4的正极和电容C3的一端相连并接电源VCC，电解电容C4的负极和电容C3的另一端接地。二极管D1的负极与二极管D5的正极连接，二极管D2的负极与二极管D6的正极连接，二极管D3的负极与二极管D7的正极连接，二极管D4的负极与二极管D8的正极连接，二极管D1，D2，D3，D4的正极接地，二极管D5，D6，D7，D8的负极接插针JP3，插针JP3连接切换电路输出的12V直流电。

光强检测电路包括光敏电阻R9和第十电阻R10。电阻R9的一端接电源VCC，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接并接主控芯片U1的P10脚，电阻R10的另一端接地。

本发明的有益效果：本发明增加了无线通信，自适应灯光驱动和充放电检测，提高消防照明灯的智能型和节能性。本发明配合上位机可实现用户对消防照明灯的控制，实现对各数据的监控。采用本发明能够在发生火灾等危险时，消防照明灯可以自动实现灯光亮度，最大程度利用电池，节约了能源，保证了消防照明灯在标准照明前提下工作更持久，实现自适应灯光控制和远程监控。本发明的硬件成本低廉，可广泛推广应用，推动智能化消防工作发展。

附图说明

图1为本发明系统整体框图；

图2为主控与通信电路电路图；

图3为整流滤波电路图；

图4为稳压电路图；

图5为电源切换电路图；

图6为灯光驱动电路图；

图7为光强检测电路图。

具体实施方式

下面结合附图和各模块构造对本发明做出进一步说明。

本发明提出一种智能消防照明灯的内部控制电路包括主控与通信电路、整流滤波电路、稳压电路、电源切换电路、灯光驱动电路、和光强检测电路，能够实现自适应灯光控制和远程监控。具体实施如下：

如图1所示，一种智能消防照明灯包括主控模块、光强检测模块、电源输出及切换模块、灯光驱动模块和无线模块五部分组成，能够根据外界光照强度变化进行自适应灯光控制，能够对电池充放电计数，实现自适应灯光控制和远程监控。

如图2所示，主控与通信电路包括主控芯片U1，第十一电阻R11，第十二电阻R12，排阻R13，第十一电容C11，第十二电容C12，第十三电容C13，第十四电容C14，第十五电容C15，按键S1，开关S2，晶振Y1，LED灯DS1，1*4排针JP7，2*5排针JP8。

主控芯片U1的RST脚与电容C11一端、电阻R11的一端以及按键S1的一端连接，电容C11的另一端与按键S1的另一端接电源VCC，电阻R11的另一端接地。主控芯片U1的XTAL2脚与电容C12的一端和晶振Y1的一端连接，主控芯片U1的XTAL1脚与电容C13的一端和晶振Y1的另一端连接，电容C12与电容C11的另一端接地。主控芯片U1的VCC脚和排阻的一端与电容C14的一端和电容C15的一端接电源VCC，电容C14的另一端和电容C15的另一端接地。主控芯片U1的P0口与上拉排阻连接。主控芯片U1的GND脚接地。排针JP8的8个引脚按顺序分别与主控芯片U1的VCC，VCC，P23，P25，P21，P22，P20，P24，GND，GND脚连接。排阵JP7的2，3，4引脚分别与主控芯片U1的P31，P30，GND脚连接，排阵JP7的1引脚与开关S2的一端和发光LED灯DS1的正极连接，开关S2的另一端接电源VCC，发光LED灯DS1的负极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端接地。本实施例中所使用的主控芯片U1为STC12C5A60S2单片机。

如图3所示，整流滤波电路包括由四个二极管D17，D18，D19，D20组成整流桥，两个电解电容C9，C10。

220V交流电经过变压器降压从二极管D18的正极和二极管D19的正极流入，二极管D17的负极与二极管D18的正极连接，二极管D18的负极与二极管D19发负极连接。二极管D20的负极与二极管D19的正极连接，二极管D17的正极与二极管D20的正极连接共同接地。二极管D18的负极与二极管D19发负极与两个电解电容C9，C10的正极连接输出直流电，两个电解电容C9，C10的负极接地。

如图4所示，稳压电路包括稳压芯片U3，第七电阻R7，可变电阻R8，第七电容C7,电解电容C8，稳压二极管D16，电感L1，两个2*1排阵JP5，JP6，2*2排阵JP9。

稳压芯片U3的VIN脚与整流滤波后的输出相连接，稳压芯片U3的ON/OFF脚接地，稳压芯片U3的FB脚与电阻R7的一端，电容C7的一端及可变电阻R8的一端连接，电阻R7的另一端接地，电容C7的另一端和可变电阻R8的另一端与电感L1的一端及电解电容C8的正极相连接并输出稳定电压。电感L1的另一端与稳压二极管D16的负极相连接，排针JP5与稳压二极管D16的正极与电解电容C8的负极接地。排针JP6和排针JP9均与稳定电压输出相连接。本实施例中所使用的稳压芯片U3为LM2596。

如图5所示，电源切换电路包括第九二极管D9，第十二极管D10，第十一二极管D11，第十二二极管D12，第十三二极管D13，第十四二极管D14，第十五二极管D15，两个三极管Q1,Q2，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第五电容C5，第六电容C6，电池组BT1,一个插针JP4。

直流电经稳压电路转换的12V直流电从三极管Q1的发射极和二极管D9的正极及电阻R1的一端流入，三极管Q1的基极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端及三极管Q2的集电极连接并与主控芯片U1的P11口相连，三极管Q2的发射极接地。二极管D9的负极与二极管D10的正极连接，二极管D10的负极与二极管D11的正极连接，二极管D11的负极与二极管D12的正极连接，二极管D12的负极与二极管D13的正极连接，二极管D13的负极与二极管D14的正极连接，二极管D14的负极与电阻R3及电阻R2的一端连接，电子R3的另一端与三极管Q2的基极连接，电阻R2的另一端接地。电阻R1的另一端与二极管D15的正极相连接，二极管D15的负极与电阻R6和电池BT1正极连接，电池负极接地，电阻R6的另一端与三极管Q1的集电极，电阻R5的另一端，电容C5的一端，电容C6的一端，插针JP4相连接输出12V直流电，电容C5和电容C6的另一端接地。

如图6所示，灯光驱动电路包括驱动芯片U2，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第四二极管D4，第五二极管D5，第六二极管D6，第七二极管D7，第八二极管D8，第一电容C1，第三电容C3，两个电解电容C2，C4。1*10排针JP4，两个1*2排针JP1，JP2，一个插针JP3。

驱动芯片U2的IN1脚与排针JP4的10脚连接，驱动芯片U2的ENA脚与排针JP4的6脚连接，驱动芯片U2的IN2脚与排针JP4的9脚连接，驱动芯片U2的IN3脚与排针JP4的8脚连接，驱动芯片U2的ENB脚与排针JP4的4脚连接，驱动芯片U2的IN4脚与排针JP4的7脚连接，驱动芯片U2的GND脚与排针JP4的1脚连接接地，排针JP4的2，3，5脚连接并接电源VCC，驱动芯片U2的VS脚与排针JP4的插针JP3连接，驱动芯片U2的OUT4脚与排针JP1的1脚和二极管D5的正极连接，驱动芯片U2的OUT3脚与排针JP1的2脚和二极管D6连接，驱动芯片U2的SENB脚与SENA脚接地，驱动芯片U2的OUT2脚与排针JP2的1脚和二极管D7的正极连接，驱动芯片U2的OUT1脚与排针JP2的2脚和二极管D8的正极连接，驱动芯片U2的VSS脚与电解电容C4的正极和电容C3的一端相连并接电源VCC，电解电容C4的负极和电容C3的另一端接地。二极管D1的负极与二极管D5的正极连接，二极管D2的负极与二极管D6的正极连接，二极管D3的负极与二极管D7的正极连接，二极管D4的负极与二极管D8的正极连接，二极管D1，D2，D3，D4的正极接地，二极管D5，D6，D7，D8的负极接插针JP3，插针JP3连接切换电路输出的12V直流电。本实施例中使用的驱动芯片为L298N。

如图7所示，光强检测电路包括光敏电阻R9和第十电阻R10。电阻R9的一端接电源VCC，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接并接主控芯片U1的P10脚，电阻R10的另一端接地。

该智能消防照明灯工作过程为：智能照明灯可由市电和电池两种方式供电，由市电供电时经过变压器降压、整流滤波、稳压后给照明灯供电及蓄电池充电，当市电断开时由电池供电。单片机通过光强传感器采集到的光强信息处理，产生相应的PWM波控制照明灯灯光变化，实现自适应灯光效果。此外，可以通过检测电压来判断供电状态，并能通过无线通信将光强、供电状态、电池充放电次数等信息传递给上位机，可以实现用户远程监控功能。

Claims (1)

1.一种智能消防照明灯，包括主控模块、光强检测模块、电源输出及切换模块、灯光驱动模块和无线模块，其特征在于：能够根据外界光照强度变化进行自适应灯光控制，并且可以进行无线通信和电池管理；电源输出及切换模块包括变压整流滤波电路、稳压电路和电源切换电路，电源切换电路可以实现市电供电与电池供电的切换，在市电供电时还可以对电池进行充电；无线模块用于对电池充放电信息及外界光强信息监控；

所述主控模块包括主控芯片U1，第十一电阻R11，第十二电阻R12，排阻R13，第十一电容C11，第十二电容C12，第十三电容C13，第十四电容C14，第十五电容C15，按键S1，开关S2，晶振Y1，LED灯DS1，1*4排针JP7，2*5排针JP8；

主控芯片U1的RST脚与电容C11一端、电阻R11的一端以及按键S1的一端连接，电容C11的另一端与按键S1的另一端接电源VCC，电阻R11的另一端接地；主控芯片U1的XTAL2脚与电容C12的一端和晶振Y1的一端连接，主控芯片U1的XTAL1脚与电容C13的一端和晶振Y1的另一端连接，电容C12与电容C11的另一端接地；主控芯片U1的VCC脚和排阻的一端与电容C14的一端和电容C15的一端接电源VCC，电容C14的另一端和电容C15的另一端接地；主控芯片U1的P0口与上拉排阻连接；主控芯片U1的GND脚接地；排针JP8的8个引脚按顺序分别与主控芯片U1的VCC，VCC，P23，P25，P21，P22，P20，P24，GND，GND脚连接；排阵JP7的2，3，4引脚分别与主控芯片U1的P31，P30，GND脚连接，排阵JP7的1引脚与开关S2的一端和发光LED灯DS1的正极连接，开关S2的另一端接电源VCC，发光LED灯DS1的负极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端接地；

整流滤波电路包括由四个二极管D17，D18，D19，D20组成整流桥，两个电解电容C9，C10；

220V交流电经过变压器降压从二极管D18的正极和二极管D19的正极流入，二极管D17的负极与二极管D18的正极连接，二极管D18的负极与二极管D19发负极连接；二极管D20的负极与二极管D19的正极连接，二极管D17的正极与二极管D20的正极连接共同接地；二极管D18的负极与二极管D19发负极与两个电解电容C9，C10的正极连接输出直流电，两个电解电容C9，C10的负极接地；

稳压电路包括稳压芯片U3，第七电阻R7，可变电阻R8，第七电容C7,电解电容C8，稳压二极管D16，电感L1，两个2*1排阵JP5，JP6，2*2排阵JP9；

稳压芯片U3的VIN脚与整流滤波后的输出相连接，稳压芯片U3的ON/OFF脚接地，稳压芯片U3的FB脚与电阻R7的一端，电容C7的一端及可变电阻R8的一端连接，电阻R7的另一端接地，电容C7的另一端和可变电阻R8的另一端与电感L1的一端及电解电容C8的正极相连接并输出稳定电压；电感L1的另一端与稳压二极管D16的负极相连接，排针JP5与稳压二极管D16的正极与电解电容C8的负极接地；排针JP6和排针JP9均与稳定电压输出相连接；

电源切换电路包括第九二极管D9，第十二极管D10，第十一二极管D11，第十二二极管D12，第十三二极管D13，第十四二极管D14，第十五二极管D15，两个三极管Q1,Q2，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第五电容C5，第六电容C6，电池组BT1和一个插针JP4；

直流电经稳压电路转换的12V直流电从三极管Q1的发射极和二极管D9的正极及电阻R1的一端流入，三极管Q1的基极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端及三极管Q2的集电极连接并与主控芯片U1的P11口相连，三极管Q2的发射极接地；二极管D9的负极与二极管D10的正极连接，二极管D10的负极与二极管D11的正极连接，二极管D11的负极与二极管D12的正极连接，二极管D12的负极与二极管D13的正极连接，二极管D13的负极与二极管D14的正极连接，二极管D14的负极与电阻R3及电阻R2的一端连接，电子R3的另一端与三极管Q2的基极连接，电阻R2的另一端接地；电阻R1的另一端与二极管D15的正极相连接，二极管D15的负极与电阻R6和电池BT1正极连接，电池负极接地，电阻R6的另一端与三极管Q1的集电极，电阻R5的另一端，电容C5的一端，电容C6的一端，插针JP4相连接输出12V直流电，电容C5和电容C6的另一端接地；

灯光驱动模块包括驱动芯片U2，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第四二极管D4，第五二极管D5，第六二极管D6，第七二极管D7，第八二极管D8，第一电容C1，第三电容C3，两个电解电容C2，C4；1*10排针JP4，两个1*2排针JP1，JP2，一个插针JP3；

驱动芯片U2的IN1脚与排针JP4的10脚连接，驱动芯片U2的ENA脚与排针JP4的6脚连接，驱动芯片U2的IN2脚与排针JP4的9脚连接，驱动芯片U2的IN3脚与排针JP4的8脚连接，驱动芯片U2的ENB脚与排针JP4的4脚连接，驱动芯片U2的IN4脚与排针JP4的7脚连接，驱动芯片U2的GND脚与排针JP4的1脚连接接地，排针JP4的2，3，5脚连接并接电源VCC，驱动芯片U2的VS脚与排针JP4的插针JP3连接，驱动芯片U2的OUT4脚与排针JP1的1脚和二极管D5的正极连接，驱动芯片U2的OUT3脚与排针JP1的2脚和二极管D6连接，驱动芯片U2的SENB脚与SENA脚接地，驱动芯片U2的OUT2脚与排针JP2的1脚和二极管D7的正极连接，驱动芯片U2的OUT1脚与排针JP2的2脚和二极管D8的正极连接，驱动芯片U2的VSS脚与电解电容C4的正极和电容C3的一端相连并接电源VCC，电解电容C4的负极和电容C3的另一端接地；二极管D1的负极与二极管D5的正极连接，二极管D2的负极与二极管D6的正极连接，二极管D3的负极与二极管D7的正极连接，二极管D4的负极与二极管D8的正极连接，二极管D1，D2，D3，D4的正极接地，二极管D5，D6，D7，D8的负极接插针JP3，插针JP3连接切换电路输出的12V直流电；

光强检测模块包括光敏电阻R9和第十电阻R10；电阻R9的一端接电源VCC，电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接并接主控芯片U1的P10脚，电阻R10的另一端接地。