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CN201610574578.7 基于直流电路的应急照明灯具控制系统

技术领域

本发明属于电学、电通信技术领域,涉及一种应急照明灯具控制系统,具体是一种基于直流电路的应急照明灯具控制系统。

背景技术

当发生紧急情况、火灾和爆炸等突发事件,极易造成人群疏散的混乱,给应急救援带来极大的困难。如若处置不当将会产生巨大的人身财产损失,对社会经济和生活造成重大影响。发生事故时应急照明与疏散指示灯具成为车站区间唯一的照明,应急疏散指示灯大都固定方向导向,指引就近的消防通道,这存在着当指向疏散路线上有火情时将人员引向危险区域的隐患,造成不必要的人员伤亡。直接关系到乘客和工作人员的安全,也是地铁车站内须连续运行的设备和系统维持运行的必要条件。因此,地铁智能化联动控制应急照明疏散系统的设计及研究显得尤为重要。

近来,随着时代的发展和科技进步,智能化控制技术、通信技术、监控技术取得了长足的发展,这些技术在消防应急照明和疏散指示领域得到应用,促进了应急照明和疏散指示行业的发展。GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》对消防应急照明和疏散指示系统的组成及控制方式等做出了较完善的规定:消防应急照明和疏散指示系统按控制方式可分为非集中控制型系统和集中控制型系统,按应急电源的实现方式可分为自带电源型系统和集中电源型系统。其中集中电源集中控制型系统是功能最多、最为智能化的系统,采用集中控制、集中供电、通过网络信息技术、计算机技术和自动控制技术,要求系统能够实现电池、灯具、分配电装置、集中式电源的自动检测、监控与显示等,不仅解决了产品日常维护的难题,而且提高了系统智能化控制程度。

集中电源集中控制型系统中有直流应急供电系统,当应急供电时,直接利用蓄电池的电能给应急灯具及照明供电。当发生紧急情况,应急疏散照明、指示灯的方向导向就显得尤为重要,在智能化控制系统中,应急电源集中控制器通过通讯线发出导向指令,指导人们安全撤离,是关键,如果通信出现问题,存在着指向疏散路线上有火情时将人员引向危险区域的隐患。

目前集中电源集中控制型系统的应急照明供电电压很多场合采用LED或节能灯具,这些灯具的光源的工作电压一般不是AC220V,一般内部都有电源模块,采用整流和开关电源模式,将AC220V变换成光源所需电源。所以,这些灯具可以直接采用类似电压等级的直流电源。所以,灯具在应急时,可以直接采用蓄电池电能作为应急供电电源。应急通信系统一般采用RS485、CAN总线等通信总线进行信息传输,通信总线的安全与可靠直接关系到集中电源集中控制型系统的应急照明灯的正常运行,如果通信总线出现问题,发生紧急情况时,系统将不能正常运行。

发明内容

本发明针对现有技术的不足,提供了一种基于直流电路的应急照明灯具控制系统,直接采用直流电路电信号控制应急照明灯具,降低了应急照明灯具控制的通信成本,提高了信息传输的可靠性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

基于直流电路的应急照明灯具控制系统,包括蓄电池和应急照明灯具组成的应急照明主电路,所述主电路的蓄电池端连接有信号调制单元,所述主电路的应急照明灯具端连接有信号解调单元;

所述的信号调制单元包括

调制控制芯片,用于采集市电电压信息、控制信息和远程通信信息,并进行信息分析形成控制指令,通过通信口产生信号脉冲;

绝缘栅双极型晶体管,根据信号脉冲进行主电路开通与关断,并输出形成含有调制信号的电流;

IGBT驱动电路,用于保证绝缘栅双极型晶体管能够正常工作并同时对其进行保护;

以及调制电源模块,用于将蓄电池电能进行转换并给调制控制芯片和绝缘栅双极型晶体管供电;

所述的调制电源模块和绝缘栅双极型晶体管均连接主电路,所述的调制控制芯片和绝缘栅双极型晶体管均与调制电源模块连接,所述的IGBT驱动电路连接调制控制芯片,所述的绝缘栅双极型晶体管连接IGBT驱动电路;

所述的信号解调单元包括

信号处理模块,用于接收含有调制信号的电流并将调制信号变成低压信号脉冲;

解调控制芯片,用于将信号脉冲转换成数据信息,得到控制指令,并通过I/O口发出控制信号进行应急照明灯具控制;

以及解调电源模块,用于将蓄电池电能进行转换并给解调控制芯片供电;

所述的解调电源模块、信号处理模块和解调控制芯片均连接主电路,所述的信号处理模块连接解调控制芯片,所述的解调控制芯片连接解调电源模块。

进一步地,所述的IGBT驱动电路采用M57962L的驱动保护电路。

进一步地,所述的信号处理模块包括相互串联的限流电阻R3和光耦G,所述的限流电阻R3和光耦G与降压电阻R2并联后,与降压电阻R1串联。

本发明的有益效果:本发明直接通过直流电路电信号控制应急照明灯具,可以作为智能疏散系统的重要补充,应急电源和疏散照明灯具的广播信息传输不要专门通信线,提高了广播信息的可靠性,在对通信要求不高场合,采用这种方式,可以降低系统的通信成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明系统示意图。

图2是本发明调制信号原理图。

图3是本发明信号调制单元电路图。

图4是本发明信号解调单元电路图。

具体实施方式

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,所描述的实施例仅仅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它实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示,本发明提供了一种基于直流电路的应急照明灯具控制系统,包括蓄电池和应急照明灯具组成的应急照明主电路,主电路的蓄电池端连接有信号调制单元,主电路的应急照明灯具端连接有信号解调单元。

蓄电池提供DC220V直流电能,在蓄电池进行应急直流供电时,通过信号调制单元将控制指令制成信号脉冲对蓄电池输出直流电进行调制,蓄电池输出形成含有调制信号的电流,达到既传送电能,又发送信息的目的。

调制信号一般是不同脉宽信号表示的信息,以RS232数据传输为例,每个字节是8位数据,42位数据是6个字节。RS232传输要有1位起始位,8位数据位、1位校验位、1位停止位,也就是说传一个字节要用时11位的时间,6个字节要6*11=66位时间。每位1/9600秒,共用66/9600=0.006875秒。所以,数据信息的脉冲宽度一般都很短,灯具或控制器内的电源模块一般都有整流单元,这些数据信息的脉冲不会影响灯具或控制器内的电源模块的正常工作与输出。

信号调制单元包括用于采集市电电压信息、控制信息和远程通信信息,并进行信息分析形成控制指令,通过通信口产生信号脉冲的调制控制芯片,根据信号脉冲进行主电路开通与关断,并输出形成含有调制信号电流的绝缘栅双极型晶体管(IGBT),用于保证绝缘栅双极型晶体管能够正常工作并同时对其进行保护的IGBT驱动电路,以及用于将蓄电池电能进行转换并给调制控制芯片和绝缘栅双极型晶体管供电的调制电源模块。其中,IGBT驱动电路采用M57962L的驱动保护电路。

调制电源模块和绝缘栅双极型晶体管均连接主电路,调制控制芯片和绝缘栅双极型晶体管均与调制电源模块连接,IGBT驱动电路连接调制控制芯片,绝缘栅双极型晶体管连接IGBT驱动电路。

调制电源模块将蓄电池输出的DC220V直流电分别转换为5V、15V和-5V输出,调制控制芯片的工作电压为5V,绝缘栅双极型晶体管的电压Vcc为15V、Vee为-5V;调制控制芯片采集市电电压信息、控制信息和远程通信信息,并进行信息分析形成控制指令,再通过通信口产生信号脉冲输出到IGBT驱动电路,通信口产生的信号脉冲不能达到绝缘栅双极型晶体管正常工作的条件,通过IGBT驱动电路使绝缘栅双极型晶体管能够正常工作,并同时对其进行保护;绝缘栅双极型晶体管根据信号脉冲进行主电路开通与关断,并输出形成含有调制信号的电流。

信号解调单元,安装在信号接收端(即分配电箱或疏散指示或照明灯具端),将含有调制信号的直流电进行信号解调,达到接收信息的目的。因为通信接口和要求不同,把直流电信号脉冲转换为通信端口适合接口的信号。

信号解调单元包括用于接收含有调制信号的电流并将调制信号变成低压信号脉冲的信号处理模块,用于将信号脉冲转换成数据信息,得到控制指令,并通过I/O口发出控制信号进行应急照明灯具控制的解调控制芯片,以及用于将蓄电池电能进行转换并给解调控制芯片供电的解调电源模块。

其中,信号处理模块包括相互串联的限流电阻R3和光耦G,限流电阻R3和光耦G与降压电阻R2并联后,与降压电阻R1串联。含有调制信号的电流通过降压电阻R1、降压电阻R2和限流电阻R3,将调制信号变成低压信号脉冲,再通过光藕G隔离送至解调控制芯片。

解调电源模块、信号处理模块和解调控制芯片均连接主电路,信号处理模块连接解调控制芯片,解调控制芯片连接解调电源模块。

解调电源模块将蓄电池输出的DC220V直流电转换为5V输出,解调控制芯片的工作电压为5V,信号处理模块接收含有调制信号的电流并将调制信号变成低压信号脉冲输出到解调控制芯片,解调控制芯片将信号脉冲转换成数据信息,得到控制指令,并通过I/O口发出控制信号进行应急照明灯具控制。

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