CN109708034A - 一种感知、定位和照明一体化灯具 - Google Patents
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Abstract
一种感知、定位和照明一体化灯具，包括LED模组、光频接收器、热释电感应传感器、处理器模块、通信模块和驱动电路模块；所述光频接收器和处理器模块连接；所述热释电感应传感器和处理器模块连接；所述通信模块与处理器模块连接；所述驱动电路模块用于将外部的交流电转化为直流电，并分别为LED模组、光频接收器、热释电感应传感器、处理器模块和通信模块供电；所述LED模组用于提供照明；所述处理器模块还与驱动电路模块连接。该灯具同时具备感知、定位和照明功能，有助于高效地实现的人员与物品的定位管理及身份识别。
Description
技术领域
本发明涉及一种感知、定位和照明一体化灯具。
背景技术
随着科技的进步，定位管理手段日新月异，室外GPS定位、北斗定位等已经被人们熟知并投入应用。但在舱室内、洞库及地下设施内对人员与物品的定位管理一直是定位与身份识别技术的难题。为了解决诸如舱室内、洞库及地下设施内对人员与物品难以定位的难题，近年来很多研发机构和企业均投入大量的时间去攻克这一难题，基于Wi-Fi、蓝牙、RFID等手段的定位技术不断推出，但是都具有一定的局限与不足之处，且均不能与照明灯具进行有效的结合。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种感知、定位和照明一体化灯具，该灯具同时具备感知、定位和照明功能，有助于高效地实现的人员与物品的定位管理及身份识别。
为了实现上述目的，本发明提供一种感知、定位和照明一体化灯具，包括LED模组、光频接收器、热释电感应传感器、处理器模块、通信模块和驱动电路模块；
所述光频接收器和处理器模块连接，用于接收人员或物品上携带的信息标牌发出的唯一标识码，并将接收到的唯一标识码发送给处理器模块；
所述热释电感应传感器和处理器模块连接，用于感应是否有人经过，并在有人经过时向处理器模块发出有人电信号；
所述通信模块与处理器模块连接，用于建立处理器模块与远端服务器之间的通信连接；
所述驱动电路模块用于将外部的交流电转化为直流电，并分别为光频接收器、热释电感应传感器、处理器模块和通信模块供电；
所述LED模组用于提供照明；
所述处理器模块用于用于在接收到有人电信号后，根据是否能接收到唯一标识码或接收到的唯一识别码是否能与内部存储的识别码相匹配来判定来访人员的合法性，并将判断结果通过通信模块发送给服务器；处理器模块还与驱动电路模块连接，用于通过驱动电路模块对LED模组的供电进行控制。
在该技术方案中，通过使灯具内部设置有热释电感应传感器和光频接收器，能便于灯具采集照明范围内人员信息。热释电感应传感器能通过红外感应的方式识别出是否有人通过，光频接收器能便于接收信息标牌发出的唯一标识码，一体化控制模块不仅能提供供电，且能识别出唯一标识码是否具有合法权限。一体化控制模块通过通信网络与服务器连接，能便于外部的服务器利用设置在舱室内、洞库及地下设施内的灯具对人员进行识别和定位。该灯具在具有照明功能的同时，还具有红外人体感应和定位的联动功能，能有效采集灯具照明范围内的人员信息。该灯具能满足舱室内、洞库及地下设施内实时了解人员位置及身份和查看行动轨迹、以及人员闯入报警的需求。
进一步，为了提高该灯具的集成度，同时，也为了便于安装和维护，还包括壳体、透明灯罩、LED模块支架和接线端子；
所述处理器模块、通信模块和驱动电路模块集成形成一体化控制模块，一体化控制模块安装在壳体内的底部，所述LED模块支架通过设置在壳体中的多个支撑柱定位安装在壳体内的上部，所述LED模组通过连接件安装在LED模组支架的上部；所述透明灯罩设置在LED模组的外部，且透明灯罩的开口端与壳体的开口端固定连接；
所述光频接收器和热释电感应传感器均安装在透明灯罩内部，一体化控制模块通过通信网络与服务器连接。
进一步，为了便于壳体和灯罩的连接与脱离，所述壳体的开口端连接有卡扣，所述透明灯罩的开口端设置有与卡扣相适配的卡槽，透明灯罩的开口端与壳体的开口端通过卡扣与卡槽的配合相互固定连接。
进一步，为了便于壳体的安装固定，所述壳体下端安装有安装支架；为了便于实现进线的密封，所述壳体的一侧设置有至少一个进线孔，所述进线孔中安装有M25填料函。
作为一种优选，所述处理器模块的核心采用STM32F103C8T6；所述接线端子为Wago接线端子。
本发明还提供了一种感知、定位和照明一体化灯具，包括壳体、LED模组、透明灯罩、一体化控制模块、LED模块支架、光频接收器、热释电感应传感器和接线端子；
所述一体化控制模块安装在壳体内的底部，所述LED模块支架通过设置在壳体中的多个支撑柱定位安装在壳体内的上部，所述LED模组通过连接件安装在LED模组支架的上部；所述透明灯罩设置在LED模组的外部，且透明灯罩的开口端与壳体的开口端固定连接；
所述光频接收器和热释电感应传感器均安装在透明灯罩内部，光频接收器、热释电感应传感器、LED模组和接线端子均与一体化控制模块连接；一体化控制模块通过通信网络与服务器连接。
该灯具结构简单、布局合理，且具有光频定位、红外感知及照明一体化功能，可以作为无线光频定位管理系统中的定位基站，从而能便于借助由该灯具组成的灯具网络实现对人员身份进行识别，并进行有效的定位，能便于实现地下空间对人员有效、可靠的识别及定位管理。将该灯具设置在需要对人员定位、不同身份的人员区别管理的舱室与洞库内以及地下设施内部，可便于管理者实现对地下空间中人员与物品的高效的定位管理及身份识别。
进一步，为了便于壳体和灯罩的连接与脱离，所述壳体的开口端连接有卡扣，所述透明灯罩的开口端设置有与卡扣相适配的卡槽，透明灯罩的开口端与壳体的开口端通过卡扣与卡槽的配合相互固定连接。
进一步，所述一体化控制模块包括处理器模块、通信模块和驱动电路模块，所述光频接收器和热释电感应传感器均与处理器模块连接，所述处理器模块分别与通信模块和驱动电路模块连接，所述接线端子与驱动电路模块连接，驱动电路模块分别与光频接收器、热释电感应传感器、处理器模块、通信模块和LED模组连接；所述通信模块为网络传输模块或者PLC通信模块，通过有线与远端的服务器连接。
进一步，为了便于灯具的安装，所述壳体下端安装有安装支架。
进一步，为了便于实现进线的密封，所述壳体的一侧设置有至少一个进线孔，所述进线孔中安装有M25填料函。
本发明中的灯具具有正常的照明、人体感应和无线光频定位的功能，同时，能在定位的同时，直至人员识别的功能，可以作为检测非法入侵的辅助工具，通过该灯具的设置可以不需要布设基站，通过照明灯具即能实现室内的定位功能。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明中驱动电路模块的电路原理图；
图4是本发明中LED模组灯板的电路图；
图5是本发明中处理器模块的核心电路图；
图6是本发明中光频接收器的电路原理图；
图7是本发明中通信模块的电路原理图；
图8是本发明中与处理器模块连接的接口J4的电路原理图。
图中：1、透明灯罩，2、光频接收器，3、热释电感应传感器，4、连接件，5、LED模组，6、LED模组支架，7、一体化控制模块，8、壳体，9、安装支架，10、卡扣，11、M25填料函，12、卡槽，13、进线孔，14、接线端子，15、支撑柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种感知、定位和照明一体化灯具，包括壳体8、LED模组5、透明灯罩1、一体化控制模块7、LED模块支架6、光频接收器2、热释电感应传感器3和接线端子14；
所述一体化控制模块7安装在壳体8内的底部，所述LED模块支架6通过设置在壳体8中的多个支撑柱15定位安装在壳体8内的上部，所述LED模组5通过连接件4安装在LED模组支架6的上部；所述透明灯罩1设置在LED模组5的外部，且透明灯罩1的开口端与壳体8的开口端固定连接；
所述光频接收器2和热释电感应传感器3均安装在透明灯罩1内部，透明灯罩1对应光频接收器2和热释电感应传感器3的位置预留有光频接收器安装接口和热释电感应传感器安装接口，以便于拉大接收面积和接收距离，光频接收器2、热释电感应传感器3、LED模组5和接线端子14均与一体化控制模块7连接；一体化控制模块7通过通信网络与服务器连接。
为了便于壳体和灯罩的连接与脱离，所述壳体8的开口端连接有卡扣8，所述透明灯罩1的开口端设置有与卡扣8相适配的卡槽12，透明灯罩1的开口端与壳体8的开口端通过卡扣8与卡槽12的配合相互固定连接。
所述一体化控制模块7包括处理器模块、通信模块和驱动电路模块，所述光频接收器2和热释电感应传感器3均与处理器模块连接，所述处理器模块分别与通信模块和驱动电路模块连接，所述接线端子14与驱动电路模块连接，驱动电路模块分别与光频接收器2、热释电感应传感器3、处理器模块、通信模块和LED模组5连接，所述通信模块为网络传输模块或者PLC通信模块，通过有线与远端的服务器连接。所述光频接收器2用于接收人员或物品上携带的信息标牌发出的唯一标识码，并将接收到的唯一标识码发送给处理器模块；所述热释电感应传感器3用于感应是否有人经过，并在有人经过时向处理器模块发出有人电信号；所述驱动电路模块用于将交流电转化为直流电，并根据处理器模块的控制分别对光频接收器2、热释电感应传感器3、处理器模块、通信模块和LED模组5进行供电；所述LED模组5用于进行照明；所述处理器模块用于在接收到有人电信号后，将接收到的唯一标识码与内部存储的标识码进行匹配，并在匹配成功后通过通信模块向远端服务器发出人员所在的位置信息，在匹配不成功后通过通信模块向远端服务器发出报警信号；所述接线端子14外接交流220V直流电源，所述驱动电路模块将交流220V交流电转化为36V、0.7A的直流电，以对LED模组5进行供电，转化为12V和5V直流电，以分别对处理器模块、光频接收器2、热释电感应传感器3和通信模块进行供电。当人员从灯下经过时，热释电感应传感器3用于感应是否有人经过，并在有人经过时向处理器模块发出有人电信号，同时，人员携带的信息标牌会发射唯一标识码，光频接收器2在接收到的唯一标识码后发送给处理器模块，处理器模用于对接收到的信息进行采集、解码块，在接收到有人电信号后，且未接收到合法唯一标识码或接收到的唯一标识码与内部存储的标识码不匹配时判断为非法闯入，通过通信模块发出报警信号；在接收到有人电信号后，且接收到的唯一标识码合法后，判断为合法人员，并发出合法信号。处理器模块将判断的信息进行编码后通过通信模块发送给远端的服务器，服务器将人员位置信息和出现时间可以进行存储、显示、管理。如果服务器接收到报警信号，服务器端可以进行声光电报警；
由于接线太长，考虑到信号的完整性以及减少信号在传输过程中受到干扰，作为一种优选，光频接收器2和热释电感应传感器3的信号输出端均使用屏蔽线连接到处理器模块。
作为一种优选，所述通信模块包括网络传输模块和PLC通信模块，当然通信模块也可以只选择网络传输模块和PLC通信模块中的一种。
作为一种优选，LED模组5采用亿光灯珠2835，12串8并96颗LED，单灯功率25W。
作为一种优选，所述壳体8为压铸铝壳。
为了便于安装灯具，所述壳体8下端安装有安装支架9。
为了便于实现进线的密封，所述壳体8的一侧设置有至少一个进线孔13，所述进线孔13中安装有M25填料函11。
作为一种优选，所述处理器模块的核心采用STM32F103C8T6。
作为一种优选，所述接线端子14为Wago接线端子。
作为一种优选，所述连接件4为螺钉。
工作原理如下：
1、如图3所示，90V-277V市电进入灯具经过EMI滤波器后进入整流桥BR1，变压器TR1将高压输入侧和低压输出侧进行电器隔离，U2将TR1变压器的输出侧电压稳定到38V，通过D1、D2快恢复二极管进入滤波电路，用来驱动LED光源，供电电压38V 0.7A。变压器TR1的辅助绕组输出稳定的12V，通过D4快恢复二极管进入滤波电路，输出纹波小于120mV为PLC通信模块进行供电；
2、LED模组5使用灯珠2835，采用串并结合的方式，12串8并96颗LED，考虑PCB成本，使用两条PCB灯条，如图4所示，每条PCB 12串4并48颗灯珠，单灯功率26W；灯具内部除了为LED模组5光源供电还需要为光频接收器2、热释电感应传感器3、通信模块和处理器模块进行供电，变压器TR1辅助绕组输出12V，经过整流滤波输出稳定的12V，为PLC通信模块供电；通过U1将12V稳压到5V，通过U3将5V稳压到3.3V，分别为网络传输模块和处理器模块供电；
3、人员从灯下经过时，如图5所示，MCU STM32F103C8T6GPIO口PB1接收到热释电感应传感器3的信息，为高电平，处理器模块(MCU)识别出有人经过，开始对人员身份信息进行判断，合法人员携带的信息标牌会发射唯一标识码，此时如果光频接收器2接收到唯一标识码，且唯一标识码与内部存储的识别码一致，则判断此人合法，并将接收到的数据脉冲进行解码，通过通信模块或者PLC通信模块发到服务器；如果接收到热释电感应传感器3发出的高电平，延时一定时间U6没有接收到有效数据脉冲，判断为有人非法闯入，如图6所示。处理器模块(MCU)输出报警信号给通信模块或者PLC单元，回传到服务器，服务器端进行声光电报警处理。人员佩戴的信息标牌发射数据间隔时间为500ms，假设单灯具下出现多个人时，为降低服务器的压力，灯具端每隔500ms向服务器发送一次数据，数据内容包括灯具编号和500ms内接收到的所有人员的身份识别码等信息。
处理器模块将解码信息进行编码发送给网络传输模块或者PLC通信模块，通过网线或者电力线传到服务器，由于PLC通信模块对电网要求比较严格，小范围使用可以确保传输效果的稳定，因此设计中将PLC通信模块为主要方式进行设置，需要使用PLC通信模块时将其插到与处理器模块连接的接口J4中即可，如图8所示。PLC通信模块通过串口USART1连接到处理器模块，通过USART1进行数据交互，如图7所示。还可以设置网络传输模块，处理器模块通过SPI口和高性能以太网芯片进行通信，U7以太网芯片内部集成全硬件TCP/IP协议栈、MAC和PHY，处理器模块(MCU)通过SPI协议读写U7以太网芯片的寄存器进行数据交互，J1口为以太网RJ45接口，带有连接指示灯，数据通过网线发送到服务器，服务器将人员位置信息和出现时间进行存储、显示、管理。如果服务器接收到报警信号，服务器端进行声光电报警。
Claims (10)
1.一种感知、定位和照明一体化灯具，包括LED模组(5)，其特征在于，还包括光频接收器(2)、热释电感应传感器(3)、处理器模块、通信模块和驱动电路模块；
所述光频接收器(2)和处理器模块连接，用于接收人员或物品上携带的信息标牌发出的唯一标识码，并将接收到的唯一标识码发送给处理器模块；
所述热释电感应传感器(3)和处理器模块连接，用于感应是否有人经过，并在有人经过时向处理器模块发出有人电信号；
所述通信模块与处理器模块连接，用于建立处理器模块与远端服务器之间的通信连接；
所述驱动电路模块用于将外部的交流电转化为直流电，并分别为光频接收器(2)、热释电感应传感器(3)、处理器模块和通信模块供电；
所述LED模组(5)用于提供照明；
所述处理器模块用于用于在接收到有人电信号后，根据是否能接收到唯一标识码或接收到的唯一识别码是否能与内部存储的识别码相匹配来判定来访人员的合法性，并将判断结果通过通信模块发送给服务器；处理器模块还与驱动电路模块连接，用于通过驱动电路模块对LED模组(5)的供电进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种感知、定位和照明一体化灯具，其特征在于，还包括壳体(8)、透明灯罩(1)、LED模块支架(6)和接线端子(14)；
所述处理器模块、通信模块和驱动电路模块集成形成一体化控制模块(7)，一体化控制模块(7)安装在壳体(8)内的底部，所述LED模块支架(6)通过设置在壳体(8)中的多个支撑柱(15)定位安装在壳体(8)内的上部，所述LED模组(5)通过连接件(4)安装在LED模组支架(6)的上部；所述透明灯罩(1)设置在LED模组(5)的外部，且透明灯罩(1)的开口端与壳体(8)的开口端固定连接；
所述光频接收器(2)和热释电感应传感器(3)均安装在透明灯罩(1)内部，一体化控制模块(7)通过通信网络与服务器连接。
3.根据权利要求2所述的一种感知、定位和照明一体化灯具，其特征在于，所述壳体(8)的开口端连接有卡扣(8)，所述透明灯罩(1)的开口端设置有与卡扣(8)相适配的卡槽(12)，透明灯罩(1)的开口端与壳体(8)的开口端通过卡扣(8)与卡槽(12)的配合相互固定连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种感知、定位和照明一体化灯具，其特征在于，所述壳体(8)下端安装有安装支架(9)；所述壳体(8)的一侧设置有至少一个进线孔(13)，所述进线孔(13)中安装有M25填料函(11)。
5.根据权利要求2或3所述的一种感知、定位和照明一体化灯具，其特征在于，所述处理器模块的核心采用STM32F103C8T6；所述接线端子(14)为Wago接线端子。
6.一种感知、定位和照明一体化灯具，包括壳体(8)、LED模组(5)和透明灯罩(1)，其特征在于，还包括一体化控制模块(7)、LED模块支架(6)、光频接收器(2)、热释电感应传感器(3)和接线端子(14)；
所述一体化控制模块(7)安装在壳体(8)内的底部，所述LED模块支架(6)通过设置在壳体(8)中的多个支撑柱(15)定位安装在壳体(8)内的上部，所述LED模组(5)通过连接件(4)安装在LED模组支架(6)的上部；所述透明灯罩(1)设置在LED模组(5)的外部，且透明灯罩(1)的开口端与壳体(8)的开口端固定连接；
所述光频接收器(2)和热释电感应传感器(3)均安装在透明灯罩(1)内部，光频接收器(2)、热释电感应传感器(3)、LED模组(5)和接线端子(14)均与一体化控制模块(7)连接；一体化控制模块(7)通过通信网络与服务器连接。
7.根据权利要求6所述的一种感知、定位和照明一体化灯具，其特征在于，所述壳体(8)的开口端连接有卡扣(8)，所述透明灯罩(1)的开口端设置有与卡扣(8)相适配的卡槽(12)，透明灯罩(1)的开口端与壳体(8)的开口端通过卡扣(8)与卡槽(12)的配合相互固定连接。
8.根据权利要求6或7所述的一种感知、定位和照明一体化灯具，其特征在于，所述一体化控制模块(7)包括处理器模块、通信模块和驱动电路模块，所述光频接收器(2)和热释电感应传感器(3)均与处理器模块连接，所述处理器模块分别与通信模块和驱动电路模块连接，所述接线端子(14)与驱动电路模块连接，驱动电路模块分别与光频接收器(2)、热释电感应传感器(3)、处理器模块、通信模块和LED模组(5)连接；所述通信模块为网络传输模块或者PLC通信模块，通过有线与远端的服务器连接。
9.根据权利要求8所述的一种感知、定位和照明一体化灯具，其特征在于，所述壳体(8)下端安装有安装支架(9)。
10.根据权利要求9所述的一种感知、定位和照明一体化灯具，其特征在于，所述壳体(8)的一侧设置有至少一个进线孔(13)，所述进线孔(13)中安装有M25填料函(11)。
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