绿色照明应急LED两用灯具的研制
本文关键词：绿色照明应急LED两用灯具的研制
【摘要】：随着我国城镇化的不断推进,高层建筑和智能建筑发展迅猛,消防问题也随之而来,深受重视。消防应急灯作为一项消防联动设备在民用住宅中已成为重要的组成部分。而安装消防应急灯的场所通常也需要楼道灯,两种灯具的照度要求不同,对供电电源的要求也不同,在目前实际工程应用中,一般采用以下两种控制方式:一是采用两套完全独立的系统,各自完成各自的功能,互相之间没有关联。但是投资大,资源浪费,而且在一个狭小的空间内采用两套灯具也不美观;二是采用一套系统完成两种功能,可以采用灯具自带蓄电池,或是由集中设置的蓄电池组统一供电,即EPS(应急电源)供电系统。由于是合用灯具,灯具功率按照正常照明要求配置,则蓄电池容量不得已地提高了10倍,投资增大。另外,以上两种方式都需要外配消防电源监控系统来监测蓄电池的电压情况,但目前无法实现统一监控管理,而且不能充分发挥蓄电池在非火灾事故时的功效。针对上述问题,本研究把消防应急照明灯与楼道灯相结合,设计出一种绿色照明应急LED两用灯具,并由这些灯具组成分布式楼道灯具控制系统。该控制系统由上位机(控制器)和自带蓄电池的灯具组成,灯具内配置单片机控制模块,上位机和灯具之间的数据通信方式采用CAN总线技术。该系统不仅可以实现日常楼道照明功能,还可以在异常断电等情况下实现应急照明功能,改变了传统灯光照明系统功能单一的缺陷,有效的丰富了楼道灯光照明系统的功能。而且灯具内配有电压采集电路,通过CAN总线将检测到的信息上传给上位机,实现消防电源电压监控的功能。本研究根据灯具系统的设计需求、功能实现、硬件功耗以及性能等多方面考虑,选定微控制器模块、LED驱动芯片、红外传感器和CAN控制器等芯片。并在此基础上设计MCU主控电路,LED驱动电路、交直流电源切换电路、蓄电池充电电路、红外感应电路、电压采集电路等。本研究完成下位机控制系统的软件部分设计,实现上、下位机CAN总线的通信功能。下位机控制程序可以实现微处理器对红外传感器、电压检测电路等获取数据的处理功能,并且根据上位机的控制指令,利用PWM调光技术可以实现对LED灯的亮度调节。不仅如此,通过CAN总线可以完成上、下位机之间的数据传输和控制功能。人机交互界面基于Microsoft Visual Basic 6.0开发软件和Access2013数据库开发完成,方便人为控制和实时监控系统状态,提高工作效率。该操作界面具备数据库存储、实时监测、远程控制和控制方式选择等功能,且可以实现系统故障状态下的报警监控。最后通过对系统进行功能测试表明,本文设计的绿色照明应急LED两用灯具及其分布式控制系统是可行的,整个系统运行稳定,满足设计要求。
【关键词】：照明 消防应急灯 CAN总线 控制系统
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU113.668
【目录】：
- 摘要6-8
- Abstract8-12
- 第一章 绪论12-18
- 1.1 课题研究背景及意义12-14
- 1.2 国内外研究现状及分析14-15
- 1.3 主要研究内容15-16
- 1.4 论文组织结构16-18
- 第二章 绿色照明两用灯具总体设计方案18-30
- 2.1 系统需求分析18-20
- 2.1.1 灯具内硬件设计要求19
- 2.1.2 软件设计要求19-20
- 2.2 通信系统传输方案的选择20-23
- 2.2.1 通信方式的比较20-22
- 2.2.2 CAN总线的优势22-23
- 2.3 灯具总体设计结构23-29
- 2.3.1 下位机系统硬件的选择24-28
- 2.3.2 CAN总线芯片的选择28-29
- 2.4 本章小结29-30
- 第三章 灯具的硬件设计30-43
- 3.1 主控芯片电路设计30-33
- 3.1.1 MCU最小系统31
- 3.1.2 供电电路设计31-32
- 3.1.3 复位电路32
- 3.1.4 晶振电路32-33
- 3.2 外围芯片电路设计33-39
- 3.2.1 LED驱动电路设计33-35
- 3.2.2 蓄电池充电电路设计35
- 3.2.3 电源切换电路设计35-36
- 3.2.4 红外感应电路设计36-38
- 3.2.5 电压采集电路设计38-39
- 3.3 CAN总线驱动电路设计39-42
- 3.3.1 下位机CAN总线驱动电路39-41
- 3.3.2 上位机CAN总线驱动电路41-42
- 3.4 本章小结42-43
- 第四章 下位机系统软件设计43-54
- 4.1 下位机软件开发环境43-44
- 4.2 下位机控制程序设计44-47
- 4.3 CAN总线通信的实现47-53
- 4.3.1 初始化47-51
- 4.3.2 信息发送与接收51-53
- 4.4 本章小结53-54
- 第五章 上层控制系统设计与实现54-63
- 5.1 上位机与CAN总线通信实现54-55
- 5.2 上层控制系统的实现55-62
- 5.2.1 图形用户界面(GUI)程序设计55-59
- 5.2.2 系统功能测试59-62
- 5.3 本章小结62-63
- 结论63-64
- 参考文献64-68
- 攻读学位期间发表的学术论文68-69
- 致谢69
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，本文编号：865065
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