专利名称：基于电力线通信的消防照明智能监控系统及其实现方法
技术领域：
本发明属于电力线通信技术领域，特别是一种基于电力线通信的消防照明智能监控系统及其实现方法。
背景技术：
近年来，建筑楼宇的结构越来越趋于高层多功能化和复杂化，消防照明监控系统已成为大型楼宇所必需的装置。这种装置在发生火灾等紧急情况时，对于保证人员生命安全至关重要，因此受到各国重视并大力发展。目前国内外生产使用的消防照明监控系统有多种多样，按其工作实现方式划分有独立控制型、集中控制型和子母控制型。国内现有消防照明监控系统以独立控制型为主，由于建筑内的指示灯数量庞大，给管理和维护带来了很大的困难。需要对指示灯的指示状态逐个进行检查才能判断其是否工作正常，对于后备电池供电的检查则更加困难。其反作用是在发生火灾时往往会给大楼的逃生疏散指示带来许多盲区。另一方面，此类应急通道指示灯在紧急情况发生时只能按照事先设定好的方向指引逃生疏散路线，而无法根据实际情况进行实时调整，优化逃生指引路线。目前国内市场上已有少部分产品采用集中控制的方法。但这些产品一般使用双绞线等专用通信线缆作为通信信道构建控制网络，从而增加了建设成本。特别是对于一些已建成的楼宇，在整座建筑内重新铺设线缆困难重重，甚至会破坏建筑已有结构。
发明内容
本发明的目的是设计一套集中控制型消防照明智能监控系统，基于电力线载波通信，使用建筑内普遍已有的电力线作为通信信道构建消防照明设备集中控制网络，从而大大减少了网络布线的成本与难度。本系统能够对建筑设施内消防应急疏散照明灯具进行实时监控，能够根据火灾报警联动信号及灾情现场的具体情况通过计算机选择一条最佳逃生路线，能够使数据传输和电力传输融为一体，实现自由拓扑的总线架构。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案一种基于电力线通信的消防照明智能监控系统，所述系统包括与控制中心连接的基于电力线通信的电力载波集中器以及至少一个基于电力线通信的电力载波采集器，其中，电力载波采集器通过电力线及其通信协议组网，并与电力载波集中器建立通信；所述电力载波采集器与消防照明设备连接。所述电力载波采集器包括单片机、电力载波通讯模块I、状态监控模块、电源模块I;其中单片机与电力载波通讯模块I使用SPI接口连接，状态监控模块与单片机I/O引脚连接；电源模块I分别与电力载波通讯模块I和状态监控模块相连，所述状态监控模块包含电池电量检测电路。所述电力载波集中器包括与S3C2440处理器分别连接的电力载波通讯模块II、视频模块、USB接口、存储装置、硬盘接口 ；另外设有的电源模块II分别与S3C2440处理器、电力载波通信模块II、存储装置、USB接口、视频模块相连。所述消防照明设备包括应急灯或应急通道指示灯或火灾报警器。所述单片机为ATmegal6。所述电力载波通信模块I、电力载波通信模块II为电力载波芯片MI200E载波芯片，所述MI200E载波芯片使用直序扩频调制方式，通信速率I. 6Kbps ;所述S3C2440处理器操作系统采用Iinux操作系统，图形用户界面采用QT⑶I，电力载波芯片MI200E采用Iinux驱动程序。所述基于电力线通信的消防照明智能监控系统的实现方法步骤步骤1)上电自检；步骤2)自检通过后，电力载波采集器加入电力载波网络；步骤3)分别反复对消防照明设备电池电压，设备电路关键位置故障以及火灾报警信号进行监测判断。发现问题，将状态发送至电力载波集中器。电力载波采集器采集消防照明设备电池电压，还采集设备电路关键位置故障以及火灾报警信号状态信息，每隔20秒向电力载波集中器发送采集信息。步骤4)电力载波集中器接收端对发送来的信息数据进行分析判断，当电池电压低于额定工作电压95%的阈值时；电力载波采集器发送电池故障数据包到电力载波集中器，否则转步骤3);若消防照明设备电路关键位置有故障，则显示故障，若有火灾报警则计算最佳逃生路线发送控制信号。所述步骤4具体步骤为I)上电自检；2)建立电力载波网络；3)接收电力载波采集器数据，并定时显示；4)判断是否收到消防照明设备故障数据包，若是，转步骤6)，否则，转步骤3)；5)判断是否收到火灾报警数据包，若是，转步骤7)，否则，转步骤3)；6)显示故障设备，供用户查询；7)计算最佳逃生路线并发送控制信号。所述计算最佳逃生路线采用标准蚁群算法，包括以下步骤I)初始化火灾报警器(6)节点拓扑网导入火灾报警器(6)节点拓扑图，包括相邻火灾报警器路径和距离，监测火灾报警器传输来的信息，若有火警信息，将处于火灾状态的火灾报警器实际位置加入禁忌表；2)设置蚂蚁数量、迭代次数和初始信息素在每个火灾报警器(6)位置放置M个人工蚂蚁，设置迭代次数N，M和N视建筑物规模而定，本实施例设置M = 20，N = 50 ;初始信息素设置为TijQO = 1/|A|, A为路径总数；i为当前节点；j为下一节点，TijQO是每条路经信息素浓度；初始化信息素，每条路径浓度相同；3)设置蚂蚁序号k = O,所走路线长度k_len = O ；4) k = k+1并选择序号为k的蚂蚁；5)判断蚂蚁k是否达到安全出口，若是，转步骤10)，否则，转步骤6)；6)按公式⑴选择下一节点
权利要求
1.一种基于电カ线通信的消防照明智能监控系统，其特征是，所述系统包括与控制中心连接的基于电カ线通信的电カ载波集中器(I)以及至少ー个基于电カ线通信的电カ载波采集器(3)，其中，电カ载波采集器(3)通过电カ线(2)及其通信协议组网，并与电カ载波集中器(I)建立通信；所述电カ载波采集器(3)与消防照明设备连接。
2.如权利要求I所述的基于电カ线通信的消防照明智能监控系统，其特征是，所述电力载波采集器(3)包括单片机(8)、电カ载波通讯模块I (9)、状态监控模块(7)、电源模块I(IO);其中单片机⑶与电カ载波通讯模块I (9)使用SPI接ロ连接，状态监控模块(7)与单片机(8)1/0引脚连接；电源模块1(10)分别与电力载波通讯模块1(9)和状态监控模块(7)相连，所述状态监控模块(7)包含电池电量检测电路。
3.如权利要求I所述的基于电カ线通信的消防照明智能监控系统，其特征是，所述电カ载波集中器(I)包括与S3C2440处理器(11)分别连接的电カ载波通讯模块II (16)、视频模块(14)、USB接ロ(13)、存储装置(15)、硬盘接ロ (12);另外设有的电源模块II (17)分别与S3C2440处理器(11)、电カ载波通信模块II (16)、存储装置(15)、USB接ロ(13)、视频模块(14)相连。
4.如权利要求I所述的基于电カ线通信的消防照明智能监控系统，其特征是，所述消防照明设备包括应急灯(4)或应急通道指示灯(5)或火灾报警器(6)。
5.如权利要求2所述的基于电カ线通信的消防照明智能监控系统，其特征是，所述单片机(8)为 ATmegal6。
6.如权利要求3所述的基于电カ线通信的消防照明智能监控系统，其特征是，所述电カ载波通信模块I (9)、电カ载波通信模块II (16)为电カ载波芯片MI200E载波芯片，所述MI200E载波芯片使用直序扩频调制方式，通信速率I. 6Kbps ;所述S3C2440处理器(11)操作系统采用Iinux操作系统，图形用户界面采用QT⑶I，电カ载波芯片MI200E采用Iinux驱动程序。
7.如权利要求I所述的基于电カ线通信的消防照明智能监控系统的实现方法，其特征是，所述步骤 步骤I)上电自检； 步骤2)自检通过后，电カ载波采集器(3)加入电カ载波网络； 步骤3)分别反复对消防照明设备电池电压，设备电路关键位置故障以及火灾报警信号进行监测判断；发现问题，将状态发送至电カ载波集中器(I)； 电カ载波采集器(3)采集消防照明设备电池电压，还采集设备电路关键位置故障以及火灾报警信号状态信息，每隔20秒向电カ载波集中器发送采集信息； 步骤4)电カ载波集中器(I)接收端对发送来的信息数据进行分析判断，当电池电压低于额定工作电压95%的阈值吋；电カ载波采集器(3)发送电池故障数据包到电カ载波集中器(1)，否则转步骤3);若消防照明设备电路关键位置有故障，则显示故障，若有火灾报警则计算最佳逃生路线发送控制信号。
8.如权利要求7所述的基于电カ线通信的消防照明智能监控系统的实现方法，其特征是，所述步骤4具体步骤为 .1)上电自检； .2)建立电カ载波网络；3)接收电カ载波采集器(3)数据，并定时显示； 4)判断是否收到消防照明设备故障数据包，若是，转步骤6)，否则，转步骤3)； 5)判断是否收到火灾报警数据包，若是，转步骤7)，否则，转步骤3)； 6)显示故障设备，供用户查询； 7)计算最佳逃生路线并发送控制信号。
9.如权利要求7或8所述的基于电カ线通信的消防照明智能监控系统的实现方法，其特征是，所述计算最佳逃生路线采用标准蚁群算法，包括以下步骤 1)初始化火灾报警器(6)节点拓扑网导入火灾报警器(6)节点拓扑图，包括相邻火灾报警器路径和距离，监测火灾报警器传输来的信息，若有火警信息，将处于火灾状态的火灾报警器实际位置加入禁忌表； 2)设置蚂蚁数量、迭代次数和初始信息素在每个火灾报警器(6)位置放置M个人工蚂蚁，设置迭代次数N，M和N视建筑物规模而定，本实施例设置M = 20，N = 50 ;初始信息素设置为TijQO = 1/|A|, A为路径总数；i为当前节点；j为下ー节点，TijQO是姆条路经信息素浓度；初始化信息素，每条路径浓度相同 3)设置蚂蚁序号k= O,所走路线长度k_len = O ； 4)k= k+1并选择序号为k的蚂蚁； 5)判断蚂蚁k是否达到安全出口，若是，转步骤10)，否则，转步骤6)； 6)按公式(I)选择下ー节点 た-1)jeT P1] ニく ΣΓ"(た-1) IeTO,J^t 其中Pu为i到j节点的转移概率，即蚂蚁选择下一节点的转移概率；τ u(k)信息素浓度高的地方转移概率就会大，T为与i相邻的所有节点的集合；1是求和的宗量，区间是Ie TT不为空集，至少要有ー个火灾报警器即I个节点。
7)判断是否选择成功，若是，转步骤8)，否则，转步骤9)； 8)将选择的新节点加入禁忌表，累加长度，并转步骤5) 9)蚂蚁返回起点，放弃该条路径； 10)判断所有蚂蚁是否都到达安全出口，若是，转步骤11)，否则，转步骤4)； 11)设置len_local为当前迭代所得到的最短路径； 12)判断len_local< len_global,若是,转步骤13),否则,转步骤3)； 13)设置全局最优路径len_global= len_local,按公式(I)更新信息素； (1-^)&(ん-1) + _^_， CiJ )为最优路径V的一条弧，(2)、PT^其他 其中P为挥发因子，O彡P彡Ulwl为最优路径总长；14)判断是否达到迭代次数，若是，转步骤15)，否则，转步骤3)； 15)将计算的逃生路线发送给电カ载波采集器(3)，启动通道指示灯工作，指示逃生路线。
全文摘要
本发明公开了一种基于电力线通信的消防照明智能监控系统及其实现方法，其特征是，所述系统包括与控制中心连接的基于电力线通信的电力载波集中器；至少一个基于电力线通信的电力载波采集器，其中，电力载波采集器通过电力线通信协议组网，并与电力载波集中器建立通信；所述电力载波采集器与消防照明设备连接。本发明的有益效果，通过电力线通信方式实现系统安装的方便性，避免在建筑内重新铺设线缆，破坏建筑已有结构。使用电力载波集中器和电力载波采集器协同工作方式提升系统的易用性；具有自动计算指示逃生路线功能，缩短事故响应时间。
文档编号H05B37/03GK102624426SQ201210040098
公开日2012年8月1日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者刘其鹏, 刘子谦, 栗华, 王洪君 申请人:山东大学