CN108961656A - 一种具有可见光通信系统的应急灯设备及其控制方法 - Google Patents

一种具有可见光通信系统的应急灯设备及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种具有可见光通信系统的应急灯设备及其控制方法，包括应急灯设备，应急灯设备包含有烟雾浓度处理单元、超宽带雷达模块、微处理器、电源模块、可见光通信模块、光源模块和亮度调节单元，电源模块分别与烟雾浓度处理单元、超宽带雷达模块、微处理器、可见光通信模块、光源模块和亮度调节单元电性连接，烟雾浓度处理单元和超宽带雷达模块分别与微处理器的输入端电性连接，亮度调节单元和可见光通信模块分别与微处理器的输出端电性连接；本发明能够有效克服现有技术所存在的消防应急灯使用时不能根据烟雾浓度调节亮度以及无法准确获知楼层人员是否全部安全撤离的缺陷。

Description

一种具有可见光通信系统的应急灯设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种具有可见光通信系统的应急灯设备及其控制方法。
背景技术
目前，可见光通信作为一种新兴的无线通信技术，其巨大的频谱带宽、兼具照明和通信、应用场景多样化以及能进行高速通信的优点正受到越来越多的瞩目，国际上对可见光通信技术的研究也日趋完善，可见光通信技术已越来越多的出现在我们的日常生活中。
应急灯设备作为消防设备，在火灾或其他消防事故发生时，通过照明灯为被困人员指明安全通道，应用极为广泛。
发生火灾时，楼道电源被切断，四处浓烟较大，可见度低，此时，消防应急灯可以自动开灯，实现在电源被切断情况下的照明，消防应急灯还可以指示消防逃生通道位置。然而，室内人员在紧急情况下，无法得知身边的同事或工作人员是否已安全撤离，并且消防应急灯的亮度不会因烟雾的浓度作适当的调整，导致撤离不及时或撤离方向不清晰等情况的发生。
因此，急需设计一种具有可见光通信系统的应急灯设备，通过可见光通信与室内定位技术相结合，更加便捷地引导人员撤离以及协助搜救人员进行救援。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种具有可见光通信系统的应急灯设备及其控制方法，能够有效克服现有技术所存在的消防应急灯使用时不能根据烟雾浓度调节亮度以及无法准确获知楼层人员是否全部安全撤离的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种具有可见光通信系统的应急灯设备及其控制方法，包括应急灯设备，所述应急灯设备包含有烟雾浓度处理单元、超宽带雷达模块、微处理器、电源模块、可见光通信模块、光源模块和亮度调节单元，所述电源模块分别与烟雾浓度处理单元、超宽带雷达模块、微处理器、可见光通信模块、光源模块和亮度调节单元电性连接，所述烟雾浓度处理单元和超宽带雷达模块分别与微处理器的输入端电性连接，所述亮度调节单元和可见光通信模块分别与微处理器的输出端电性连接，所述光源模块分别与亮度调节单元和可见光通信模块之间电性连接。
优选地，所述烟雾浓度处理单元包括烟雾浓度传感器、烟雾浓度采集模块和烟雾浓度对比模块，所述烟雾浓度传感器将探测到的信息传输至微处理器中，由微处理器进行处理；
所述烟雾浓度采集模块用于采集过道中的烟雾，并对采集到的烟雾进行浓度鉴定；所述烟雾浓度对比模块用于将采集到的浓度值与浓度设定值进行比对，并将比对后的信息输送至微处理器中，微处理器通过亮度调节单元对应急灯的亮度进行调节。
优选地，所述微处理器通过无线发射装置将烟雾浓度传感器探测的信息传送至管理平台，通过管理平台进行报警求救。
优选地，所述超宽带雷达模块包括超宽带基站、人体目标检测模块和定位测距模块，所述超宽带基站包括UWB发射机和UWB接收机；
所述UWB发射机和UWB接收机用于发射和接收无线信号，所述人体目标检测模块利用接收到的信号进行目标检测，所述定位测距模块用于对前后发射接收的信号进行特征提取并处理，并将各模块检测到的信息一并发送至微处理器中。
优选地，所述可见光通信模块电性连接有可见光通信终端，所述可见光通信终端包括可见光收发终端、信息发送单元、信息显示单元和信息播报单元；
所述可见光收发终端用于接收或发送光信号，并将接收到的光信号转化为电信号，或将待发送的电信号转化为光信号，所述信息发送单元用于信息的编辑和发送，所述信息显示单元和信息播报单元通过显示屏和播放器将接收到的电信号转换成音频信号进行播放显示。
优选地，所述电源模块包括市电单元、储电单元和自动切换单元，所述市电单元为储电单元和用电设备供电，当市电单元无法供电时自动切换单元自动将供电系统切换至储电单元，并利用储电单元进行短时间的供电。
优选地，所述应急灯设备的内腔设有平层传感器，所述平层传感器用于定位楼层编号，且平层传感器与微处理器电性连接。
优选地，所述步骤包括：
S1：当发生消防事故需要撤离时，市电单元被切断，自动切换单元自动切换至储电单元继续对应急灯设备进行供电；
S2：一方面，烟雾浓度处理单元中的烟雾浓度传感器将采集到的烟雾浓度信息输送至微处理器中，微处理器利用无线发射装置将信息发送至管理平台进行求救，平层传感器将楼层编号一并由微处理器发送至管理平台，方便调查并展开救援；
S3：另一方面，烟雾浓度采集模块将采集到的烟雾浓度值输送至烟雾浓度对比模块中进行比对，通过鉴定浓度值并将结果由微处理器传输至亮度调节单元中，以便于对应急灯的亮度进行适当调节，增强浓雾中应急灯的可见度，有利于指引人员撤离；
S4：在进行上述步骤的同时，超宽带雷达模块通过室内定位技术持续对相应楼层中的人员进行定位排查，利用UWB发射机和UWB接收机发射和接收无线信号后使用人体目标检测模块和定位测距模块对信号进行检测以及对目标进行定位测距；
S5：搜救人员到达现场后利用可见光通信终端与应急灯设备中的可见光通信模块进行通信，将超宽带雷达模块中检测的信息传输至可见光通信终端，搜救人员利用信息显示单元或信息播报单元提取信息，并通过信息发送单元反馈应答，应答信号再次通过超宽带雷达模块与被困人员进行通信，确定被困人员情况，有利于救援情况的展开。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种具有可见光通信系统的应急灯设备及其控制方法采用多种功能相结合的方式设计出一种新型应急灯设备及其控制方法，摒弃了目前消防应急灯使用时不能根据烟雾浓度调节亮度以及无法准确获知楼层人员是否全部安全撤离的情况，本发明的有益效果：
1、通过烟雾浓度传感器将测得的信息由微处理器和无线发射装置发射至管理平台，并通过平层传感器将楼层信息一并发送，利用管理平台进行救援协助；
2、烟雾浓度采集模块和烟雾浓度对比模块相结合，测得烟雾浓度值后通过亮度调节单元适当调节光源模块亮度值，使被困人员能够及时撤离；
3、超宽带雷达模块通过超宽带基站发射或接受无线信号，并通过人体目标检测模块和定位测距模块及时掌握楼层人员撤离情况以及未撤离人员位置信息；
4、搜救人员通过可见光通信终端与可见光通信模块进行信号传输，及时了解超宽带雷达模块中测得的信息并通过信息发送单元反馈应答，与被困人员取得联系并展开救援。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明应急灯设备模块图；
图2为图1烟雾浓度处理单元模块图；
图3为图1超宽带雷达模块结构图；
图4为图1可见光通信模块结构图；
图中：
1、应急灯设备；2、烟雾浓度处理单元；3、超宽带雷达模块；4、微处理器；5、电源模块；6、可见光通信模块；7、光源模块；8、亮度调节单元；9、可见光通信终端；10、可见光收发终端；11、信息发送单元；12、信息显示单元；13、信息播报单元；201、烟雾浓度传感器；202、烟雾浓度采集模块；203、烟雾浓度对比模块；301、超宽带基站；302、人体目标检测模块；303、定位测距模块；3011、UWB发射机；3012、UWB接收机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种具有可见光通信系统的应急灯设备及其控制方法，如图1-4所示，包括应急灯设备1，应急灯设备1包含有烟雾浓度处理单元2、超宽带雷达模块3、微处理器4、电源模块5、可见光通信模块6、光源模块7和亮度调节单元8，电源模块5分别与烟雾浓度处理单元2、超宽带雷达模块3、微处理器4、可见光通信模块6、光源模块7和亮度调节单元8电性连接，烟雾浓度处理单元2和超宽带雷达模块3分别与微处理器4的输入端电性连接，亮度调节单元8和可见光通信模块6分别与微处理器4的输出端电性连接，光源模块7分别与亮度调节单元8和可见光通信模块6之间电性连接；
烟雾浓度处理单元2包括烟雾浓度传感器201、烟雾浓度采集模块202和烟雾浓度对比模块203，烟雾浓度传感器201将探测到的信息传输至微处理器4中，由微处理器4进行处理；
烟雾浓度采集模块202用于采集过道中的烟雾，并对采集到的烟雾进行浓度鉴定；烟雾浓度对比模块203用于将采集到的浓度值与浓度设定值进行比对，并将比对后的信息输送至微处理器4中，微处理器4通过亮度调节单元8对应急灯的亮度进行调节；
微处理器4通过无线发射装置将烟雾浓度传感器201探测的信息传送至管理平台，通过管理平台进行报警求救；
超宽带雷达模块3包括超宽带基站301、人体目标检测模块302和定位测距模块303，超宽带基站301包括UWB发射机3011和UWB接收机3012；
UWB发射机3011和UWB接收机3012用于发射和接收无线信号，人体目标检测模块302利用接收到的信号进行目标检测，定位测距模块303用于对前后发射接收的信号进行特征提取并处理，并将各模块检测到的信息一并发送至微处理器4中；
可见光通信模块6电性连接有可见光通信终端9，可见光通信终端9包括可见光收发终端10、信息发送单元11、信息显示单元12和信息播报单元13；
可见光收发终端10用于接收或发送光信号，并将接收到的光信号转化为电信号，或将待发送的电信号转化为光信号，信息发送单元11用于信息的编辑和发送，信息显示单元12和信息播报单元13通过显示屏和播放器将接收到的电信号转换成音频信号进行播放显示；
电源模块5包括市电单元、储电单元和自动切换单元，市电单元为储电单元和用电设备供电，当市电单元无法供电时自动切换单元自动将供电系统切换至储电单元，并利用储电单元进行短时间的供电；
应急灯设备1的内腔设有平层传感器，平层传感器用于定位楼层编号，且平层传感器与微处理器4电性连接。
其步骤包括：
S1：当发生消防事故需要撤离时，市电单元被切断，自动切换单元自动切换至储电单元继续对应急灯设备进行供电；
S2：一方面，烟雾浓度处理单元2中的烟雾浓度传感器201将采集到的烟雾浓度信息输送至微处理器4中，微处理器4利用无线发射装置将信息发送至管理平台进行求救，平层传感器将楼层编号一并由微处理器4发送至管理平台，方便调查并展开救援；
S3：另一方面，烟雾浓度采集模块202将采集到的烟雾浓度值输送至烟雾浓度对比模块203中进行比对，通过鉴定浓度值并将结果由微处理器4传输至亮度调节单元8中，以便于对应急灯的亮度进行适当调节，增强浓雾中应急灯的可见度，有利于指引人员撤离；
S4：在进行上述步骤的同时，超宽带雷达模块3通过室内定位技术持续对相应楼层中的人员进行定位排查，利用UWB发射机3011和UWB接收机3012发射和接收无线信号后使用人体目标检测模块302和定位测距模块303对信号进行检测以及对目标进行定位测距；
S5：搜救人员到达现场后利用可见光通信终端9与应急灯设备1中的可见光通信模块6进行通信，将超宽带雷达模块3中检测的信息传输至可见光通信终端9，搜救人员利用信息显示单元12或信息播报单元13提取信息，并通过信息发送单元11反馈应答，应答信号再次通过超宽带雷达模块3与被困人员进行通信，确定被困人员情况，有利于救援情况的展开。
本发明所提供的一种具有可见光通信系统的应急灯设备及其控制方法采用多种功能相结合的方式设计出一种新型应急灯设备及其控制方法，摒弃了目前消防应急灯使用时不能根据烟雾浓度调节亮度以及无法准确获知楼层人员是否全部安全撤离的情况，本发明的有益效果：
1、通过烟雾浓度传感器将测得的信息由微处理器和无线发射装置发射至管理平台，并通过平层传感器将楼层信息一并发送，利用管理平台进行救援协助；
2、烟雾浓度采集模块和烟雾浓度对比模块相结合，测得烟雾浓度值后通过亮度调节单元适当调节光源模块亮度值，使被困人员能够及时撤离；
3、超宽带雷达模块通过超宽带基站发射或接受无线信号，并通过人体目标检测模块和定位测距模块及时掌握楼层人员撤离情况以及未撤离人员位置信息；
4、搜救人员通过可见光通信终端与可见光通信模块进行信号传输，及时了解超宽带雷达模块中测得的信息并通过信息发送单元反馈应答，与被困人员取得联系并展开救援。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种具有可见光通信系统的应急灯设备，其特征在于：包括应急灯设备(1)，所述应急灯设备(1)包含有烟雾浓度处理单元(2)、超宽带雷达模块(3)、微处理器(4)、电源模块(5)、可见光通信模块(6)、光源模块(7)和亮度调节单元(8)，所述电源模块(5)分别与烟雾浓度处理单元(2)、超宽带雷达模块(3)、微处理器(4)、可见光通信模块(6)、光源模块(7)和亮度调节单元(8)电性连接，所述烟雾浓度处理单元(2)和超宽带雷达模块(3)分别与微处理器(4)的输入端电性连接，所述亮度调节单元(8)和可见光通信模块(6)分别与微处理器(4)的输出端电性连接，所述光源模块(7)分别与亮度调节单元(8)和可见光通信模块(6)之间电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有可见光通信系统的应急灯设备，其特征在于：所述烟雾浓度处理单元(2)包括烟雾浓度传感器(201)、烟雾浓度采集模块(202)和烟雾浓度对比模块(203)，所述烟雾浓度传感器(201)将探测到的信息传输至微处理器(4)中，由微处理器(4)进行处理；
所述烟雾浓度采集模块(202)用于采集过道中的烟雾，并对采集到的烟雾进行浓度鉴定；所述烟雾浓度对比模块(203)用于将采集到的浓度值与浓度设定值进行比对，并将比对后的信息输送至微处理器(4)中，微处理器(4)通过亮度调节单元(8)对应急灯的亮度进行调节。
3.根据权利要求2所述的一种具有可见光通信系统的应急灯设备，其特征在于：所述微处理器(4)通过无线发射装置将烟雾浓度传感器(201)探测的信息传送至管理平台，通过管理平台进行报警求救。
4.根据权利要求1所述的一种具有可见光通信系统的应急灯设备，其特征在于：所述超宽带雷达模块(3)包括超宽带基站(301)、人体目标检测模块(302)和定位测距模块(303)，所述超宽带基站(301)包括UWB发射机(3011)和UWB接收机(3012)；
所述UWB发射机(3011)和UWB接收机(3012)用于发射和接收无线信号，所述人体目标检测模块(302)利用接收到的信号进行目标检测，所述定位测距模块(303)用于对前后发射接收的信号进行特征提取并处理，并将各模块检测到的信息一并发送至微处理器(4)中。
5.根据权利要求1所述的一种具有可见光通信系统的应急灯设备，其特征在于：所述可见光通信模块(6)电性连接有可见光通信终端(9)，所述可见光通信终端(9)包括可见光收发终端(10)、信息发送单元(11)、信息显示单元(12)和信息播报单元(13)；
所述可见光收发终端(10)用于接收或发送光信号，并将接收到的光信号转化为电信号，或将待发送的电信号转化为光信号，所述信息发送单元(11)用于信息的编辑和发送，所述信息显示单元(12)和信息播报单元(13)通过显示屏和播放器将接收到的电信号转换成音频信号进行播放显示。
6.根据权利要求1所述的一种具有可见光通信系统的应急灯设备，其特征在于：所述电源模块(5)包括市电单元、储电单元和自动切换单元，所述市电单元为储电单元和用电设备供电，当市电单元无法供电时自动切换单元自动将供电系统切换至储电单元，并利用储电单元进行短时间的供电。
7.根据权利要求1所述的一种具有可见光通信系统的应急灯设备，其特征在于：所述应急灯设备(1)的内腔设有平层传感器，所述平层传感器用于定位楼层编号，且平层传感器与微处理器(4)电性连接。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种具有可见光通信系统的应急灯设备的控制方法，其步骤包括：
S1：当发生消防事故需要撤离时，市电单元被切断，自动切换单元自动切换至储电单元继续对应急灯设备进行供电；
S2：一方面，烟雾浓度处理单元(2)中的烟雾浓度传感器(201)将采集到的烟雾浓度信息输送至微处理器(4)中，微处理器(4)利用无线发射装置将信息发送至管理平台进行求救，平层传感器将楼层编号一并由微处理器(4)发送至管理平台，方便调查并展开救援；
S3：另一方面，烟雾浓度采集模块(202)将采集到的烟雾浓度值输送至烟雾浓度对比模块(203)中进行比对，通过鉴定浓度值并将结果由微处理器(4)传输至亮度调节单元(8)中，以便于对应急灯的亮度进行适当调节，增强浓雾中应急灯的可见度，有利于指引人员撤离；
S4：在进行上述步骤的同时，超宽带雷达模块(3)通过室内定位技术持续对相应楼层中的人员进行定位排查，利用UWB发射机(3011)和UWB接收机(3012)发射和接收无线信号后使用人体目标检测模块(302)和定位测距模块(303)对信号进行检测以及对目标进行定位测距；
S5：搜救人员到达现场后利用可见光通信终端(9)与应急灯设备(1)中的可见光通信模块(6)进行通信，将超宽带雷达模块(3)中检测的信息传输至可见光通信终端(9)，搜救人员利用信息显示单元(12)或信息播报单元(13)提取信息，并通过信息发送单元(11)反馈应答，应答信号再次通过超宽带雷达模块(3)与被困人员进行通信，确定被困人员情况，有利于救援情况的展开。
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