一种定位预警智能LED灯的制作方法

本发明涉及灯具技术领域，具体涉及一种定位预警智能LED灯。

背景技术：

矿山井下作业长期以来都是自然条件差、危险系数高，安全工作始终都是矿山企业非常严峻的问题。

当矿山井下存在安全隐患时，需要及时通知井下作业人员，现有技术中常用的预警通知方式主要是电话、喇叭等方式通知，而声音在矿井、隧道内的传输距离是非常有限的，并且为了通知预警，现有技术中还需要铺设专用的通讯设备，因此存在成本高、安装维护不方便等技术缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种定位预警智能LED灯，用于对井下作业人员实时的发送预警通知，具有低成本、易安装维护的特点。

为了达到上述目的，本发明采用这样的如下技术方案：

本发明提供一种定位预警智能LED灯，所述定位预警智能LED灯包括：电力载波通信模块、信号处理模块、发光二极管LED驱动电源、用于显示不同颜色的LED灯，其中，

所述LED驱动电源输出相应电压等级直流电给所述电力载波通信模块和所述信号处理模块，所述信号处理模块控制输出相应电压等级直流电给所述LED灯，所述电力载波通信模块和所述信号处理模块相连接；

所述电力载波通信模块，用于通过电力线从局域电网接收到载波信号，所述载波信号由井上安全预警系统根据当前井下区域的安全等级生成，所述载波信号包括井下作业人员所在的区域位置标识；根据所述载波信号解码得到控制信号，以及将所述控制信号发送给所述信号处理模块；

所述信号处理模块，用于从所述电力载波通信模块接收到所述控制信号；根据所述控制信号判断出所述LED灯中的待点亮的灯珠，所述待点亮的灯珠的显示颜色与所述当前井下区域的安全等级相匹配；向所述LED灯发送点亮信号；

所述LED灯，用于在所述信号处理模块输出的直流电驱动下将所述待点亮的灯珠点亮，所述LED灯中不同灯珠显示不同的颜色，通过所述不同的灯珠指示井下区域的不同安全等级。

采用上述技术方案后，本发明提供的技术方案将有如下优点：

本发明实施例提供的定位预警智能LED灯可以包括：电力载波通信模块、信号处理模块、LED驱动电源、用于显示不同颜色的LED灯。该定位预警智能LED灯采用电力载波通信，可以利用已有的电力线传输载波信号，通过载波信号承载井下作业人员所在的区域位置标识，信号处理模块可以基于该载波信号识别出预警信息，将预警信息加载到每一盏的LED灯上，通过不同颜色预警，将灾情可视化，让井下作业人员无需专业知识，只需识别不同颜色的LED灯珠就可感知该井下区域的安全状况，提高了预警效率和逃生几率，本发明实施例提供的定位预警智能LED灯具有不需要专用线路，减少投资，设备易维护等优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供一种定位预警智能LED灯的组成结构示意图；

图2为本发明实施例提供的LED灯的内部连接关系示意图；

图3为本发明实施例提供的定位预警智能LED灯的应用场景示意图；

图4为本发明实施例提供的石墨烯防爆灯壳的组成部分示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种定位预警智能LED灯，用于对井下作业人员实时的发送预警通知，具有低成本、易安装维护的特点。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本发明的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

为解决现有技术中井下预警需要安装专用设备，铺设专用电缆，投资成本高，不便于维护的缺陷，提出本发明实施例提供的定位预警智能LED灯，以下分别进行详细说明。

本发明定位预警智能LED灯的一个实施例，可应用于矿用井下作业的实施场景中，如图1所示，本发明实施例提供的一种定位预警智能LED灯，可包括：电力载波通信模块、信号处理模块、发光二极管（Light Emitting Diode，LED）驱动电源、用于显示不同颜色的LED灯，其中，

LED驱动电源输出相应电压等级直流电给电力载波通信模块和信号处理模块，信号处理模块控制输出相应电压等级直流电给LED灯，电力载波通信模块和所述信号处理模块相连接；

电力载波通信模块，用于通过电力线从局域电网接收到载波信号，载波信号由井上安全预警系统根据当前井下区域的安全等级生成，载波信号包括井下作业人员所在的区域位置标识；根据载波信号解码得到控制信号，以及将控制信号发送给信号处理模块；

信号处理模块，用于从电力载波通信模块接收到控制信号；根据控制信号判断出LED灯中的待点亮的灯珠，待点亮的灯珠的显示颜色与当前井下区域的安全等级相匹配；向LED灯发送点亮信号；

LED灯，用于在信号处理模块控制输出的直流电驱动下将待点亮的灯珠点亮，LED灯中不同灯珠显示不同的颜色，通过不同的灯珠指示井下区域的不同安全等级。

在本发明实施例中，电力载波通信模块采用电力载波通讯（Power line Communication，PLC）来实现，电力载波通信模块接入到局域电网中，该电力载波通信模块可以和井上安全预警系统进行通信，井上安全预警系统可以从信号处理模块获取到井下作业人员所在的区域位置，根据当前井下区域的安全等级生成载波信号，该载波信号承载有井上安全预警系统所指示的安全等级，并在载波信号中携带井下作业人员所在的区域位置标识，以发出该区域位置标识对应的预警信息。其中，当前井下区域可以是使用定位预警智能LED灯的井下作业人员所在的区域位置。井上安全预警系统可以通过电力线发送载波信号，通过电力线从局域电网接收到载波信号。电力载波通信模块根据载波信号解码得到控制信号，其中对载波信号的解码过程可以由PLC的算法逻辑来控制实现。电力载波通信模块解码得到控制信号之后，将该控制信号发送给信号处理模块。

在本发明实施例中，信号处理模块可以用于对电力载波通信模块发送的控制信号进行解析并执行对LED灯的点亮功能，信号处理模块可以使用LED驱动电源提供的直流电来点亮LED灯，该信号处理模块首先包括一个LED控制信号的解码器，从而解析电力载波通信模块发送的控制信号。该信号处理模块还包括有电子开关，该电子开关分别连接LED灯内的各个灯珠，电子开关可以根据解码器的解析结果来控制点亮哪个或者哪些灯珠。

在本发明实施例中，在LED驱动电源提供的直流电驱动下，LED灯按照信号处理模块发送的信号点亮指令将待点亮的灯珠点亮，该LED灯中不同灯珠显示不同的颜色，通过不同的灯珠指示井下区域的不同安全等级。对于LED灯中所包括的灯珠个数和所显示的颜色都不做限定，具体结合应用场景来确定。

在本发明的一些实施例中，电力载波通信模块发送的控制信号为485串口信号。

其中，电力载波通信模块和信号处理模块之间的通信可以采用485串口信号来实现，不限定的是，电力载波通信模块和信号处理模块之间的通信还可以采用其它方式，比如电力载波通信模块和信号处理模块之间采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PMW)信号。485与PMW信号都可以作为照明控制信号，为使电力载波通信模块能兼容更多种类的设备，故选使用范围更广的485串口信号。

在本发明的一些实施例中，定位预警智能LED灯具有石墨烯防爆灯壳，其中，石墨烯防爆灯壳包括：防爆底座和防爆灯盘，如图4所示，电力载波通信模块、信号处理模块、LED驱动电源、LED灯都固定集成在所述防爆灯座内，LED灯固定在所述防爆灯盘上。其中，矿用灯设备通常由井下作业人员来实现，例如LED灯设备通常穿戴在井下作业人员的头上，灯设备具有石墨烯防爆灯壳，这种防爆灯壳具有重量轻、坚固性强的优点。其中，电力载波通信模块、信号处理模块、LED驱动电源都固定集成在防爆灯壳内的防爆底座上，LED灯固定在防爆灯盘上，其中，以LED灯为圆形灯为例，防爆灯盘可以用内螺纹旋入到防爆灯壳上，若LED灯为方形灯，防爆灯盘可以用螺丝锁固定在防爆灯壳上，例如可以使用4个螺栓锁分别固定防爆灯盘的各个侧面，从而通过LED灯设备的防爆灯壳可以完成上述模块的固定与连接。

在本发明的一些实施例中，定位预警智能LED灯可以采用无线信号实现井下作业人员的定位功能。例如，信号处理模块可以通过ZigBee、无线高保真（Wireless-Fidelity，Wi-Fi）、射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、UWB(Ultra Wideband)、蓝牙等多种无线信号实现定位功能。具体的，信号处理模块，还用于通过无线信号获取井下作业人员所在的区域位置信息；将将区域位置信息发送给电力载波通信模块；

电力载波通信模块，用于从信号处理模块接收区域位置信息；将区域位置信息转换为载波信号并发送给井上安全预警系统。

其中，信号处理模块具体扫描多种无线信号，无线信号由井下作业人员使用的可穿戴设备实时发送，例如井下作业人员可以使用蓝牙手环等无线接收模块，信号处理模块通过无线信号的扫描定位出井下作业人员所在的区域位置。

进一步的，在本发明的一些实施例中，信号处理模块，还用于通过无线信号扫描当前井下区域内的无线信号场强值，根据扫描到的无线信号场强值计算出井下作业人员所在的区域位置；将计算出的井下作业人员所在的区域位置发送给电力载波通信模块；

电力载波通信模块，用于从信号处理模块接收井下作业人员所在的区域位置；将井下作业人员所在的区域位置转换为载波信号并发送给井上安全预警系统。

举例说明如下，当有人佩戴相应无线接收设备，行走在井下巷道顶端的灯下发时，信号处理模块扫描到接收设备的无线信号场强值，计算距离位置，此无线信号可以是ZigBee、Wi-Fi、RFID、UWB、蓝牙。

在本发明的一些实施例中，信号处理模块，还用于通过蓝牙无线信号扫描当前井下区域内的蓝牙定位信息，其中，蓝牙定位信息用于指示井下作业人员所在的区域位置；将扫描到的蓝牙定位信息发送给电力载波通信模块；

电力载波通信模块，用于从信号处理模块接收蓝牙定位信息；将蓝牙定位信息转换为载波信号并发送给井上安全预警系统。

接下来以蓝牙的定位为例进行举例说明，该信号处理模块还可以具有蓝牙网关的功能，井下作业人员可以随身使用蓝牙定位设备，例如可以使用蓝牙手环，信号处理模块可以和该蓝牙手环进行通信，采集来自蓝牙手环的定位信息作为井下作业人员所在的区域位置，信号处理模块将扫描到的蓝牙定位信息发送给电力载波通信模块，再由电力载波通信模块将蓝牙定位信息转换为载波信号并发送给井上安全预警系统，因此井上安全预警系统可以实时为井下作业人员进行定位，以分析井下作业人员所在的区域位置是否存在安全隐患，以便井上安全预警系统发出预警信息。本发明实施例提供的定位预警智能LED灯还具有预警逃生定位功能，决解矿井应急逃生问题。

在本发明的一些实施例中，定位预警智能LED灯所采用的LED灯具体可以是LED三色灯，举例说明如下，如图2所示，该LED灯包括：基板、散热器、第一颜色灯珠、第二颜色灯珠、第三颜色灯珠，其中，散热器、第一颜色灯珠、第二颜色灯珠、第三颜色灯珠分别固定在基板上。

其中，LED灯采用的基板具体可以是铝基板，或者铜基板等。散热器可设置在基板的下方，用于实现热量快速扩散。该LED等内设置有三种不同颜色的灯珠，分别定义为第一颜色灯珠、第二颜色灯珠、第三颜色灯珠，对于LED灯所采用的灯珠颜色，可以结合应用场景来配置，此处不做限定。

进一步的，优先的，在本发明的一些实施例中，如图3所示，第一颜色灯珠包括：白灯灯珠，第二颜色灯珠包括：黄灯灯珠，第三颜色灯珠包括：红灯灯珠；

白灯灯珠，用于在被点亮时指示当前井下区域的安全等级为正常安全状态；

黄灯灯珠，用于在被点亮时指示当前井下区域的相邻井下区域的安全等级为危险状态；

红灯灯珠，用于在被点亮时指示当前井下区域的安全等级为危险状态。

其中，白灯灯珠可用于指示正常照明状态，当前井下区域无危险，红灯灯珠可用于指示有灾情发生，当前井下区域有危险，应立即脱离或不得进入，黄灯灯珠可用于指示临近区域有灾情发生，需向安全位置转移，另外黄灯灯珠还可以通过多灯定向闪烁或条形灯的定向流水闪烁指示逃生方向。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，LED驱动电源，用于通过电力载波通信模块从局域电网输入交流电；向LED灯输出恒流或恒压的直流电。

其中，电力载波通信模块可以输出220伏特交流电（Volt Alternating Current，VAC），例如：220VAC 可以理解为交流电压220伏特，LED驱动电源具体可以是恒压电源或者恒流电源，恒压电源适用于驱动灯珠串联数固定的LED光源，恒流电源用于驱动固定并联数的LED光源。

通过前述实施例的举例说明可知，本发明实施例提供的定位预警智能LED灯可以包括：电力载波通信模块、信号处理模块、LED驱动电源、用于显示不同颜色的LED灯。该定位预警智能LED灯采用电力载波通信，可以利用已有的电力线传输预警信息，将预警信息加载到每一盏的LED灯上，通过不同颜色预警，将灾情可视化，让井下作业人员无需专业知识，只需识别不同颜色的LED灯珠就可感知该井下区域的安全状况，提高了预警效率和逃生几率，本发明实施例提供的定位预警智能LED灯具有不需要专用线路，减少投资，设备易维护等优点。

为便于更好的理解和实施本发明实施例的上述方案，下面举例相应的应用场景来进行具体说明。

本发明实施例设计一种定位预警智能LED灯，将预警信息加载到每一盏LED灯上，通过不同颜色预警，将灾情可视化，让作业人员无需专业知识，只需识别不同颜色的灯就可感知该工作区域的安全状况，提高了预警效率和逃生几率。定位预警智能LED灯自带蓝牙网关，井下作业人员可以佩戴蓝牙手环，行走在定位预警智能LED灯的下方，即可定位。定位预警智能LED灯采用电力载波通信，利用现有的电力线传输信息，即可实现预警逃生定位功能，不需要专用线路，减少投资，系统易维护。

如图3所示，该定位预警智能LED灯中，包括电力载波通信模块、信号处理模块、LED驱动电源、LED三色灯。电力载波通信模块、信号处理模块、LED驱动电源、LED三色灯都内置于防爆灯壳中。

电力载波通信模块与信号处理模块通过485通信连接。

其中，电力载波通信模块与信号处理模块连接，以485通信传输，电力载波通信模块带485信号输出接口，信号处理模块带485信号输入接口，电力载波通信模块输出与信号处理模块的输入相连接。

信号处理模块可以包括蓝牙网关，在蓝牙网关内包括广播模块和电子开关，广播模块输出蓝牙无线信号，以广播方式扫描现场的蓝牙手环信息，并将扫描到的手环信息转为485信号，通过电力载波通信模块转换为载波信号发送出去。

LED三色灯可以包含铝基板、散热器、白灯灯珠、黄灯灯珠、红灯灯珠，和灯珠固定在铝基板上，铝基板安装在散热器上，散热器四周与防爆灯壳连接；LED三色灯的三色灯珠分别连接到信号处理模块。

其中，白灯灯珠的工作电压与红、黄光等单灯珠的工作电压不一致，恒压电源下不同色灯珠串联数量会相互限制，使用恒流电源限制较少且对电路有抗短路保护功能。

LED灯内设置的散热器为外形特殊设计的金属块，通过加大散热面积提供散热效率，不限定的是，对于特殊规格的大功率LED灯也可以使用散热风扇作为散热器，此处不做限定。

LED驱动电源可输入220V的交流电，输出12至24V的直流电或300毫安（ma）至1050ma的电流，输出端连接信号处理模块，信号处理模块的电子开关可调节每路电压、电流，通过恒流或恒压方式点亮LED三色灯。

电力载波通信模块接收到亮点白光或黄光或红光信号时，把信号传给信号处理模块，信号处理模块控制电子开关对应颜色灯珠的电压或电流导通，从而点亮该颜色的灯珠，根据电力载波通信模块给定信号，可以选择白色灯珠、黄色灯珠、红色灯珠中的一路点亮或多路点亮或依次点亮个颜色灯珠。

需要说明的是，在前述实施例中，在环境监控设备监测到异常信息，或人工在服务器发出指令后，服务器会向指定的电力载波通信模块下发灯光模式变更信号，例如井上安全预警系统作为服务端，可以把控制信号通过电力线传输到电力载波通信模块，该电力载波通信模块把载波信号转换成485信号给信号处理模块的解码器，从而控制各个输出端电流输出的大小和频率，达到对LED灯的变灯控制和开关功能，例如根据给定信号选择白色灯珠、黄色灯珠、红色灯珠中的一路或多路导通，实现灯的点亮和颜色切换。从而可以通过LED灯的不同颜色灯珠对井下作业人员进行安全提醒，不需要单独架设任何预警系统，降低预警提醒的成本。另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照上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：其依然可以对上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。