CN206713116U - 一种建筑照明故障监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及建筑照明领域，涉及一种建筑照明故障监控系统，对建筑照明灯进行故障检测，并通过CAN总线上传到上位机，由上位机进行监控，当照明灯出现故障时，启动备用灯进行照明，保证人员出入安全。建筑照明故障监控系统的监控节点通过CAN总线连接着上位机，监控节点中的红外探测模块、照度检测模块、故障检测模块、调压模块的输出端连接着主控制器的输入端，主控制器的输出端连接着故障提醒模块、备用照明灯组、照明灯组的输入端，照明灯组连接着故障检测模块，交流电源的输出端连接着备用电源模块、调压模块的输入端，备用电源模块的输出端连接着调压模块的输入端，总线控制器连接着主控制器、总线驱动器，总线驱动器连接着CAN总线。

Description

一种建筑照明故障监控系统

技术领域

本实用新型主要涉及建筑照明领域，更具体地说，涉及一种建筑照明故障监控系统。

背景技术

目前，智能建筑发展迅速，但是多数智能建筑的照明系统仍采用传统的照明控制方式，虽然仍有部分智能建筑采用楼宇自控系统来监控照明，但是只是简单的区域控制、定时开关和预设的场景控制，不但灵活性较差，且缺少对建筑照明的故障监控，因此，提供一种建筑照明故障监控系统，对建筑照明灯进行故障检测，并通过CAN总线上传到上位机，由上位机进行监控，当照明灯出现故障时，启动备用灯进行照明，保证人员出入安全。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种建筑照明故障监控系统，对建筑照明灯进行故障检测，并通过CAN总线上传到上位机，由上位机进行监控，当照明灯出现故障时，启动备用灯进行照明，保证人员出入安全。

为解决上述技术问题，本实用新型一种建筑照明故障监控系统包括监控节点、CAN总线、上位机，主控制器、红外探测模块、照度检测模块、故障提示模块、备用照明灯组、照明灯组、故障检测模块、交流电源、调压模块、备用电源模块、总线控制器、总线驱动器，对建筑照明灯进行故障检测，并通过CAN总线上传到上位机，由上位机进行监控，当照明灯出现故障时，启动备用灯进行照明，保证人员出入安全。

其中，所述监控节点通过CAN总线连接着上位机；所述红外探测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述照度检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着故障提醒模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着备用照明灯组的输入端；所述主控制器的输出端连接着照明灯组的输入端；所述照明灯组连接着故障检测模块；所述故障检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述交流电源的输出端连接着调压模块的输入端；所述调压模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述交流电源的输出端连接着备用电源模块的输入端；所述备用电源模块的输出端连接着调压模块的输入端；所述总线控制器连接着主控制器；所述总线驱动器连接着总线控制器；所述总线驱动器连接着CAN总线。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种建筑照明故障监控系统所述主控制器采用MSP430单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种建筑照明故障监控系统所述照度检测模块采用TSL230B光照强度传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种建筑照明故障监控系统所述红外探测模块采用HN91IL红外传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种建筑照明故障监控系统所述备用电源采用UPS电源。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种建筑照明故障监控系统所述总线控制器采用SJA1000控制器。

控制效果：本实用新型一种建筑照明故障监控系统，对建筑照明灯进行故障检测，并通过CAN总线上传到上位机，由上位机进行监控，当照明灯出现故障时，启动备用灯进行照明，保证人员出入安全。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的控制节点的硬件结构图。

图2为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的总结构图。

图3为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的主控制器的电路图。

图4为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的故障检测模块的电路图。

图5为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的照明灯组的电路图。

图6为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的备用照明灯组的电路图。

图7为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的红外探测模块的电路图。

图8为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的照度检测模块的电路图。

图9为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的故障提示模块的电路图。

图10为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的总线控制器、总线驱动器、CAN总线的电路图。

图11为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的交流电源、调压模块的电路图。

图12为本实用新型一种建筑照明故障监控系统的交流电源、备用电源模块的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，本实施方式所述一种建筑照明故障监控系统包括监控节点、CAN总线、上位机，主控制器、红外探测模块、照度检测模块、故障提示模块、备用照明灯组、照明灯组、故障检测模块、交流电源、调压模块、备用电源模块、总线控制器、总线驱动器，对建筑照明灯进行故障检测，并通过CAN总线上传到上位机，由上位机进行监控，当照明灯出现故障时，启动备用灯进行照明，保证人员出入安全。

其中，所述监控节点通过CAN总线连接着上位机，监控节点将检测到的建筑照明灯的故障信号通过CAN总线传送给上位机，提醒相关人员及时进行处理。

所述红外探测模块的输出端连接着主控制器的输入端，红外探测模块采用HN91IL红外传感器，HN91IL红外传感器已将高灵敏度的热释电红外传感器、放大器、信号处理及输出电路组装在一起制成模块式电路，HN91IL的输出端输出的是一个脉冲宽度大于2s的脉冲信号，其中1脚输出的是正脉冲信号，2脚输出的是负脉冲信号，HN91IL的2脚输出负脉冲信号发送给NE555的2脚，触发工作，平时NE555的3脚输出低电平，当HN91IL2脚输出探测信号的负脉冲信号后，触发NE555组成的单稳态触发器开始工作并翻转，NE555的3脚输出高电平，通过OUT_H传送给主控制器的P1.7引脚，主控制器根据接收的信号的变化可判定是否有人进出，经处理后可发出相应的指令控制照明灯组工作，HN91IL外接的可调电阻R3是用来在电路调整中调节其接收灵敏度。

所述照度检测模块的输出端连接着主控制器的输入端，照度检测模块采用TSL230B光照强度传感器，TSL230B光照强度传感器用于测量环境周围的光线强度，采用先进的LinCMOSTM工艺，主要由多晶硅光电二极管和单片CMOS电流频率集成转换器构成。不需外接元件即可完成高分辨率的光照度/频率转换。可将一定光谱的光转换成电流，再由电流/频率转换器转换成相应的脉冲频率，输出方波或者三角波的频率完全由光照幅度决定，分辨率高，可以直接与主控制器相连，S0、S1为灵敏度控制端，实际上是通过改变器件上方的感光面积来调整灵敏度；S2、S3为满量程选择端；OUT为频率信号输出端，进入主控制器的捕获输入，通过计算两次捕获时间内计数器的数值差，便可以计算出输出频率值，根据频率-能量关系曲线图对照，从而得到光线强度，照度检测模块的S0_T、S1_T、S2_T、S3_T、OUT_T端分别与主控制器的P6.3、P6.4、P6.5、P6.6、P1.1引脚相连接。

所述主控制器的输出端连接着故障提醒模块的输入端，故障提醒模块包括LED指示灯和蜂鸣器，LED指示灯的驱动电流小，因此可以使用主控制器的I/O口进行直接驱动，当检测到照明灯组出现故障时，指示灯LED发红光，故障提醒模块的LED端与主控制器的P2.1引脚相连接，当主控制器的P2.1引脚输出高电平时，LED导通发光；由于蜂鸣器是直流电压驱动器件，只需要给蜂鸣器供上额定的电压就能驱动蜂鸣器发声，蜂鸣器的工作电流比较大，因此主控制器通过NPN三极管将电流放大来驱动蜂鸣器发声，主控制器的P2.2引脚与故障提醒模块的LS1端相连接，通过一个电阻R18接到NPN三极管Q9的基极，电阻R18为限流电阻，防止流过NPN三极管Q9基极电流过大损坏三极管，电阻R17有两个作用，第一个作用是R17相当于NPN三极管Q9基极的下拉电阻，如果LS1输入端悬空，则由于R17的存在能够使NPN三极管Q9保持在可靠的关断状态，第二个作用是R17可提升高电平的门槛电压；C17为电源滤波电容，用于滤除电源高频杂波；电容C18可以在有强干扰环境下，有效的滤除干扰信号，避免蜂鸣器变音和意外发声；主控制器的P2.2引脚向故障提醒模块的LS1端发送高电平时，NPN三极管Q9导通，蜂鸣器进行发声提醒。

所述主控制器的输出端连接着备用照明灯组的输入端，备用照明灯组的JR1、JR2、JR3端分别与主控制器的P1.2、P1.3、P1.4引脚相连接，主控制器得到照明灯组故障反馈的信号时，通过P1.2、P1.3、P1.4引脚产生高电平信号，驱动使备用照明灯组中的继电器K1、K2、K3吸合，使备用照明灯组工作发光。

所述主控制器的输出端连接着照明灯组的输入端，照明灯组的OUT2_G与主控制器的P1.6引脚相连接，当主控制器获得人体红外信号时，主控制器的P1.6引脚输出高电平信号，驱动二极管D1导通，照明灯组工作发光。

所述照明灯组连接着故障检测模块，故障检测模块的LED_1端与照明灯组中的发光二极管LED40、LED41、LED42、LED43的阳极相连接，LED_2、LED_3、LED_4、LED_5分别与照明灯组中的发光二极管LED48、LED49、LED50、LED51的阴极相连接，照明灯组正常发光时，故障检测模块的LED_2、LED_3、LED_4、LED_5端得到高电平，故障检测模块中的二极管D2、D4、D5、D6截止，LED_1端获得高电平信号，故障检测模块中的二极管D3导通，三极管Q1导通，故障检测模块的OUT1_G端输出低电平给主控制器的P1.5引脚。照明灯组中的一颗或多颗LED坏掉时，故障检测模块的LED_2或LED_3或LED_4或LED_5端得到低电平，LED_1端获得高电平信号，二极管D2或D4或D5或D6导通，故障检测模块的OUT1_G端向主控制器的P1.5引脚输出高阻态信号。

所述故障检测模块的输出端连接着主控制器的输入端，故障检测模块的OUT1_G端与主控制器的P1.5引脚相连接，照明灯组正常发光时，故障检测模块的LED_2、LED_3、LED_4、LED_5端得到高电平，故障检测模块中的二极管D2、D4、D5、D6截止，LED_1端获得高电平信号，故障检测模块中的二极管D3导通，三极管Q1导通，故障检测模块的OUT1_G端输出低电平给主控制器的P1.5引脚。照明灯组中的一颗或多颗LED坏掉时，故障检测模块的LED_2或LED_3或LED_4或LED_5端得到低电平，LED_1端获得高电平信号，二极管D2或D4或D5或D6导通，故障检测模块的OUT1_G端向主控制器的P1.5引脚输出高阻态信号，主控制器驱动照明灯组中没坏的LED灯正常发光的同时启动备用照明灯组发光。

所述交流电源的输出端连接着调压模块的输入端，交流电源采用220V家用交流电源，220V交流电传送给调压模块，当有交流电接入后，首先降压为12V，然后进入电桥电路中进行整流，将交流电整流为直流电，直流电通过电容滤波后进入稳压器7812，生成+12V直流电，再经过电容滤波后进入稳压器7812，生成+5V直流电，在电路中增加了一块12V蓄电池，在有220交流电输入时，被充电或者不工作，通过VCC端口给系统供电。

所述调压模块的输出端连接着主控制器的输入端，调压模块用于给系统供电，保证系统正常工作，220V交流电传送给调压模块，当有交流电接入后，首先降压为12V，然后进入电桥电路中进行整流，将交流电整流为直流电，直流电通过电容滤波后进入稳压器7812，生成+12V直流电，再经过电容滤波后进入稳压器7812，生成+5V直流电，在电路中增加了一块12V蓄电池，在有220交流电输入时，被充电或者不工作，通过VCC端口给系统供电。

所述交流电源的输出端连接着备用电源模块的输入端，备用电源模块采用UPS电源，UPS电源电路的工作原理为：常态下，市电220V交流电源通过可调充电器向蓄电池充电，同时自启动继电器K1吸合，R7与VZ1、VZ2对蓄电池+24V电压进行分压采样，采样电压Vo通过R4、VD5加到Q2基极，使Q2处于线性放大状态，Q1、Q3深度饱和，直流控制继电器K吸合，+24V电压通过K、K1送至逆变器V+端，逆变器工作，输出220V正弦波电压，同时自锁继电器K2吸合。当市电220V交流电源断电时，K1断开，初始输入电压+24V不变，K继续吸合，由于K2的自锁作用，+24V仍正常送至逆变器。经一段时间后，电池电压开始下降，Vo跟着下降，Q2导通减弱，V2升高，当其升高至一定值(即使蓄电池电压下降至22V)后，Q1退出饱和进入线性放大，V3迅速下降；V3通过R5反馈至Q2基极，使得V2继续升高，形成一个雪崩过程。Q1、Q3迅速截止，K断开，蓄电池送至逆变器的+24V直流被切断，逆变器停止工作，同时K2断开。逆变器停止工作后，由于蓄电池内电动势的作用，蓄电池很快恢复24V电压，与常态一样，V2、V3饱和，K吸合。但由于此时K1、K2均断开，+24V无法到达逆变器，逆变器不工作，从而保护了蓄电池。只有当市电恢220V交流电源复正常后，K1吸合，逆变器才能工作，此时充电器已向蓄电池充电。调整R7可在市电断电时校准蓄电池电压下限保护起控值，也同时调整市电断电时UPS的最长工作时间。充电器采用24～12V/50A可调充电器，逆变器采用功率500V·A、直流工作电压为24V逆变器，蓄电池采用两个12.80A·h铅蓄电池串接，交流继电器采用220V/10A，直流继电器采用24V/20A。

所述备用电源模块的输出端连接着调压模块的输入端，备用电源模块采用UPS电源，UPS电源输出220V交流电传送给调压模块，当有交流电接入后，首先降压为12V，然后进入电桥电路中进行整流，将交流电整流为直流电，直流电通过电容滤波后进入稳压器7812，生成+12V直流电，再经过电容滤波后进入稳压器7812，生成+5V直流电，在电路中增加了一块12V蓄电池，在有220交流电输入时，被充电或者不工作，通过VCC端口给系统供电。

所述总线控制器连接着主控制器，总线控制器采用SJA1000控制器，主控制器负责SJA1000的初始化，控制SJA1000来实现数据的接收和发送等通讯任务，SJA1000的AD0、AD1、AD2、AD3、AD4、AD5、AD6、AD7端分别连接至主控制器的P4.0、P4.1、P4.2、P4.3、P4.4、P4.5、P4.6、P4.7引脚，CS_J、RD_J、WR_J、ALE_J、INT_J端分别与主控制器的P5.0、P5.1、P5.2、P5.3、P5.4引脚相连接，当P5.0端为低电平时，主控制器选中SJA1000，并通过访问外部RAM地地址区实现P4.0、P4.1、P4.2、P4.3、P4.4、P4.5、P4.6、P4.7端口的读/写操作，从而对SJA1000相应寄存器执行读/写操作。

所述总线驱动器连接着总线控制器，总线控制器采用SJA1000控制器，总线驱动器采用82C250芯片，82C250是总线控制器和物理传输线路之间的接口，它对总线提供差动发送能力，并对总线控制器提供差动接收能力，82C250芯片内部具有限流电路，可以防止输出级对电源、对地或对负载短路，由于采用差动接收方式，因此有较强的抗电磁干扰能力，具有低电流节电待机工作模式，利用82C250可以方便地在总线控制器与驱动器之间建立光电隔离，以实现CAN总线上各节点间的电器隔离。SJA1000的TX0、RX0引脚通过高速光耦6N137与82C250相连，可增强CAN总线节点的抗干扰能力，从而实现总线各节点间电气隔离，高速光耦6N137用于保护SJA1000总线控制器。

所述总线驱动器连接着CAN总线，总线驱动器采用82C250芯片，总线驱动器的CANH、CANL端分别通过R6、R9电阻连接至CAN总线，电阻R6、R9起到限流作用，保护82C250免受过电流冲击，CANH和CANL端与地之间并联两只电容，用于滤除总线上的高频干扰并具有一定的防电磁辐射能力。在2条CAN总线输入端与地之间分别接了1个防雷吉管，当2个输入端与地之间输出瞬变干扰时，防雷击管的放电起到一定的保护作用。82C250的Rs引脚接一直斜率电阻器，其阻值大小可根据总线通信速度适当调整。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述主控制器采用MSP430单片机。所述MSP430单片机的具体型号为MSP430F149，MSP430F149单片机是TI公司推出的超低功耗主控制器，有60KB+256字节FLASH，2KBRAM，包括基本时钟电路、看门狗定时器、带3个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器、带7个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位A/D转换器、2个串行通信接口等模块。是美国德州仪器开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器。称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和主控制器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述照度检测模块采用TSL230B光照强度传感器。所述TSL230B光照强度传感器用于测量环境周围的光线强度。该器件采用先进的LinCMOSTM工艺，主要由多晶硅光电二极管和单片CMOS电流频率集成转换器构成。不需外接元件即可完成高分辨率的光照度/频率转换。可将一定光谱的光转换成电流，再由电流/频率转换器转换成相应的脉冲频率，输出方波或者三角波的频率完全由光照幅度决定，分辨率高，可以直接与主控制器相连，S0、S1为灵敏度控制端，实际上是通过改变器件上方的感光面积来调整灵敏度；S2、S3为满量程选择端；OUT为频率信号输出端，进入主控制器的捕获输入，通过计算两次捕获时间内计数器的数值差，便可以计算出输出频率值，根据频率-能量关系曲线图对照，从而得到光线强度(单位：μW/cm2)。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述红外探测模块采用HN91IL红外传感器。所述HN91IL红外传感器采用新技术和新工艺，已将高灵敏度的热释电红外传感器、放大器、信号处理及输出电路组装在一起制成模块式电路，并加装外壳和引脚，成为具有完整探测功能的模块，它具有从信号接收到控制输出的全部功能，具有良好的抗干扰性能，特别抗电磁波性能十分优良。HN91IL的输出端输出的是一个脉冲宽度大于2s的脉冲信号，其中1脚输出的是正脉冲信号，2脚输出的是负脉冲信号，HN91IL的2脚输出负脉冲信号发送给NE555的2脚，触发工作，平时NE555的3脚输出低电平，当HN91IL2脚输出探测信号的负脉冲信号后，触发NE555组成的单稳态触发器开始工作并翻转，NE555的3脚输出高电平，通过OUT_H传送给主控制器的P1.7引脚，主控制器根据接收的信号的变化可判定是否有人进出，经处理后可发出相应的指令控制照明灯组工作，HN91IL外接的可调电阻R3是用来在电路调整中调节其接收灵敏度。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述备用电源采用UPS电源。所述UPS电源系统由4部分组成：整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时(该变化应满足系统要求)，输出幅度基本不变的整流电压。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述总线控制器采用SJA1000控制器。所述SJA1000控制器是一种独立的总线控制器，用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制，它是PHLIPS半导体PCA82C200总线控制器的替代产品，SJA1000具有BasicCAN和PeliCAN两种工作方式，BasicCAN模式是上电后默认的操作模式，而PeliCAN模式是新的操作模式，它能够处理所有CAN2.0B规范的帧类型，而且它还能提供一些增强功能使SJA1000能应用于更宽的领域。

本实用新型一种建筑照明故障监控系统的工作原理为：本实用新型一种建筑照明故障监控系统，采用市电220V交流电源和备用电源模块的UPS电源给系统供电，保证系统的正常工作，红外探测模块用于检测人体信号，若检测到人体红外信号时，主控制器驱动照明灯组工作，进行照明工作，若检测到没有人时，主控制器控制照明灯组停止工作，照度检测模块用于检测周围环境的光线强度，并传送给主控制器，主控制器进行处理，当检测到的照度值未达到设定值时，且故障检测模块检测到照明灯组中的一个或多个LED灯不工作时，主控制器驱动备用照明灯组工作，惊醒辅助照明，同时主控制器驱动故障提示模块中的红色LED指示灯发光提示，蜂鸣器惊醒发声报警，并将故障信号通过总线控制器、总线驱动器传送给CAN总线，并上传到上位机，提醒相关人员及时进行处理。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种建筑照明故障监控系统，所述建筑照明故障监控系统包括监控节点、CAN总线、上位机，所述监控节点通过CAN总线连接着上位机；其特征在于，所述监控节点包括主控制器、红外探测模块、照度检测模块、故障提示模块、备用照明灯组、照明灯组、故障检测模块、交流电源、调压模块、备用电源模块、总线控制器、总线驱动器，所述红外探测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述照度检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着故障提醒模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着备用照明灯组的输入端；所述主控制器的输出端连接着照明灯组的输入端；所述照明灯组连接着故障检测模块；所述故障检测模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述交流电源的输出端连接着调压模块的输入端；所述调压模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述交流电源的输出端连接着备用电源模块的输入端；所述备用电源模块的输出端连接着调压模块的输入端；所述总线控制器连接着主控制器；所述总线驱动器连接着总线控制器；所述总线驱动器连接着CAN总线。

2.根据权利要求1所述的一种建筑照明故障监控系统，其特征在于：所述主控制器采用MSP430单片机。

3.根据权利要求1所述的一种建筑照明故障监控系统，其特征在于：所述照度检测模块采用TSL230B光照强度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种建筑照明故障监控系统，其特征在于：所述红外探测模块采用HN91IL红外传感器。

5.根据权利要求1所述的一种建筑照明故障监控系统，其特征在于：所述备用电源采用UPS电源。

6.根据权利要求1所述的一种建筑照明故障监控系统，其特征在于：所述总线控制器采用SJA1000控制器。