专利名称：基于可见光通信的led灯入侵报警器的制作方法
技术领域：
本发明涉及安防领域，尤其涉及一种基于可见光通信的LED灯入侵报警器。
背景技术：
无线光通信技术又称可见光通讯，其通过LED光源的高频率闪烁来进行通信，有光代表1，无光代表0，其传输速率高达每秒上千兆。无线光通信通过可见光来进行数据传输，与微波技术相比，有相当丰富的频谱资源，是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同时可见光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，不必担心通信内容被人窃取；无线光通信的设备灵活便捷，且成本很低，适合大规模普及应用。入侵报警系统作为个人或公共财产最可靠、最有效的保护系统，在国内外都得到 了广泛的应用。大部分的政府部门、金融部门及商业单位均安装使用入侵报警系统。实际使用效果表明，安装使用入侵报警系统能有效减少入屋盗窃、抢劫等罪案的发生，保障人生及财产安全。入侵探测器作为入侵报警系统的入侵检测设备，其可靠性具有重大意义。目前，现有的入侵探测器包括红外入侵探测器、微波入侵探测器、超声波入侵探测器、振动入侵探测器、磁开关入侵探测器和被动红外入侵探测器等。现有的所述探测器有一个共同点就是都是隐藏的探测装置，且无论是主动还是被动的探测器，其只能起到探测作用，且对恶劣气候环境的适应性差，容易被干扰，因气候环境所产生的误报警几率多，且容易失效，从而影响整个入侵报警系统的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的不足，提出一种基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其可靠性较好，不易被发现和干扰，隐蔽性及安全性极佳。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其包括LED灯及光信号接收器；所述LED灯为LED装饰灯或照明灯，并用于向所述光信号接收器发射含有信息的光信号；所述光信号接收器用于接收所述光信号，并将所述光信号转换成电信号传送给监控报警系统。进一步地，所述LED灯包括微处理器模块及光信号发射模块，所述微处理器模块用于固化发射信息，并根据所述发射信息控制所述光信号发射模块发射含有所述发射信息的光信号。进一步地，所述光信号发射模块包括驱动单元及发光单元，所述驱动单元用于驱动所述发光单元。进一步地，所述LED灯还包括码型变换模块，所述码型变换模块用于将所述微处理器模块输出的NRZ码的数字信号变换成CMI码的数字信号。进一步地，所述码型变换模块包括采样电路、判决电路、翻转电路、反相电路、开关电路及合成电路，所述采样电路、判决电路及翻转电路顺秩电连接，所述反相电路、开关电路及合成电路顺秩电连接；所述采样电路与所述微处理器模块电连接，所述采样电路及反相电路均与位同步信号输入点电连接，所述开关电路与所述判决电路电连接，所述合成电路与所述翻转电路电连接。进一步地，所述微处理器模块设置有用于对输出的信息进行编码以及加密的微处理器，所述微处理器是单片机、FPGA或DSP。进一步地，所述微处理器电连接有Micro USB接口。进一步地，所述光信号接收器包括光信号接收模块及译码模块，所述光信号接收 模块用于将LED灯发射过来的光信号转换成电信号；所述译码模块用于将光信号接收模块传过来的CMI码的数字信号译成NRZ码的数字信号。进一步地，所述译码模块包括高低位分离电路及译码运算电路，所述高低位分离电路用于将接收到的CMI码的高低位进行分离，所述译码运算电路用于对所述CMI码分离后的高低位进行同或运算。进一步地，所述光信号接收器还包括均衡整形模块，所述均衡整形模块用于对光信号接收模块输出的信号进行消除码间干扰并纠正脉冲波形。综上所述，本发明基于可见光通信的LED灯入侵报警器利用可见光通信进行主动探测，因而不易被干扰，可靠性较好；其除了具有普通的入侵探测功能之外，利用可见光特性，可以制作成各种LED装饰灯或LED照明灯等，因而不易被发现，隐蔽性及安全性极佳。
图I是本发明LED灯一种实施例的原理框图。图2是图I所示本发明码型变换模块的原理框图。图3是本发明光信号接收器一种实施例的原理框图。图4是图3所示本发明光信号接收模块的原理框图。图5是图3所示本发明均衡整形模块的原理框图。图6是图3所示本发明译码模块的原理框图。图7是本发明与中央安防监控系统配合形成入侵报警系统的原理框图。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述请参阅图I及图7，本发明公开了一种基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其包括LED灯I及光信号接收器2，所述LED灯I包括电源模块11、微处理器模块12、码型变换模块13及光信号发射模块14,所述电源模块11与所述微处理器模块12、码型变换模块13及光信号发射模块14电连接，并用于为所述微处理器模块12、码型变换模块13及光信号发射模块14供电。所述电源模块11还可用于与220V的交流电连接，并通过所述交流电为所述LED灯I供电。所述微处理器模块12设置有用于对输出的信息进行编码以及加密的微处理器及与所述微处理器电连接的串口及Micro USB接口，所述微处理器可以是单片机、FPGA或DSP，在本实施例中，所述微处理器是单片机，发射信息固化在所述单片机内，所述单片机根据所述开锁密码输出码型是NRZ码的数字信号，所述串口用于发送所述NRZ码的数字信号至所述码型变换模块13。所述Micro USB接口可根据用户的需要，从USB主机下载发射信息至所述微处理器内。请参阅图2，所述码型变换模块13用于将所述NRZ码的数字信号变换成CMI码的数字信号。CMI (coded mark inversion,传号反转码)码是一种1B2B码(一位信息码，二位码元)，即将传过来的一位码字用两位码字来表示。当传过来“0”码时，编码输出固定的“01”码；当传过来的是“I”码时，编码输出“00”或者“11”码，并且交替出现。在本实施例中，所述码型变换模块13主要是通过对NRZ码的采样，当NRZ码是I时，输出CMI码的11，当NRZ码是0时，输出码型01。所述码型变换模块13包括采样电路131、判决电路132、翻转电路133、反相电路134、开关电路135及合成电路136，所述采样电路131、判决电路132及翻转电路133依秩电连接，所述反相电路134、开关电路135及合成电路136依秩电连接；所述采样电路131与所述微处理器模块12电连接，所述采样电路131及反相电路134均与位同步信号BS输入 点电连接，所述开关电路135与所述判决电路132电连接，所述合成电路136与所述翻转电路133电连接。所述码型变换模块13形成的CMI码从所述合成电路136输出。通过所述码型变换模块13将所述NRZ码的数字信号变换成CMI码的数字信号，所述CMI码具有以下优点(1)不存在直流分量，且低频分量较小；(2)信息码流中具有很强的时钟分量，便于从信号中提取时钟信息；(3)具有一定的纠错能力。因而，可降低信号传输的误码率。所述光信号发射模块14是基于LED (发光二极管)的信号发射模块，其用于根据所述码型变换模块13输出的信号发射含有信息的光信号，其包括驱动单元141及发光单元142，所述驱动单元141用于根据所述码型变换模块13输出的信号驱动所述发光单元142不断闪灭。所述发光单元142可以是能发出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等彩色光中一种或混合颜色的彩色发光光源。在本实施例中，所述发光单元142发出的光为用于照明的白光，其在驱动单元141的驱动下不断进行高速的闪灭，形成代表0和I信号的光信号，因而本发明在通信的同时还可提供照明。发光二级管是半导体发光光源，不仅亮度高、可靠性高、能量损耗低、尺寸小、绿色环保，更具有调制性能好、响应灵敏度高等优点。本发明的所述LED灯可设计成各种便于悬挂的形状，以更进一步作装饰用。请参阅图3及图4，所述光信号接收器2包括光信号接收模块21、均衡整形模块22及译码模块23。所述光信号接收模块21用于将LED灯发射过来的光信号转换成电信号。所述光信号接收模块21包括光电探测器211、信号放大器212及带通滤波器213，所述光电探测器211及所述带通滤波器213均分别与所述信号放大器212电连接。所述信号放大器212是跨阻放大器。请参阅图5，所述均衡整形模块22用于对光信号接收模块21输出的信号进行消除码间干扰并纠正脉冲波形，其包括相互电连接的运算放大器221及比较器222，所述运算放大器221的输入端及所述比较器222的一输入端均与所述光信号接收模块21的信号放大器212输出端电连接，所述比较器222的输出端与所述译码模块23电连接。请参阅图6，所述译码模块23用于将光信号接收模块21经整形后传过来的CMI码的数字信号译成NRZ码的数字信号，其包括高低位分离电路231及译码运算电路232，所述高低位分离电路231用于将接收到的CMI码的高低位进行分离，所述译码运算电路232用于对所述CMI码分离后的高低位进行同或运算。
所述高低位分离电路231设置有若干D触发器，所述D触发器设置有数据输入端D，时钟输入端CLK、反相置位端SD及数据输出端Q。输入的CMI码在时钟CP的作用下被各个D触发器锁存。当时钟CP下降沿达到时(此时对应第一位CMI码的中点时刻)，经过反相器成为上升沿，此刻D触发器输出第一位CMI码的值，并处于保存状态，实现对第一位CMI码值的锁存。经过一个CMI码元宽度时间，时钟CP的上升沿到达(此时对应第二位CMI码中点时刻)，D触发器输出第二位的CMI码值，与此同时，第一位被锁存的CMI码进入第二个D触发器，从而实现两个CMI码的分离。所述译码运算电路232包括一个异或门和一个D触发器，其中，异或门分别接码位分离电路的第一、第二位CMI码输出，NRZ为译码输出。由CMI译码原理可知，只要将CMI码的第一、第二位进行同或运算，就得其对应的NRZ码，所 以，本实施例将CMI码第一、第二位先经过异或门再做反相运算，即得译码输出。本发明与监控报警系统电连接，便形成入侵报警系统。在本实施例中，若干所述LED灯I及若干与中央安防监控系统3电连接的光信号接收器2便可形成入侵报警系统(如图7所示)，其用在各种会场、展厅等类似环境时隐蔽性极好，且由于光的直线传播性，其信号不易被不法分子干扰。该入侵报警系统工作原理如下LED灯I通过高频闪烁的灯光将特定的信息发给相应的信号接收器2，每个信号接收器2在工作时有三种工作状态I、正常接收LED光信号状态；2、LED光信号丢失状态；3、较短时间丢失信号状态。每个信号接收器2会时刻返回自己的状态给安防监控系统3，而中央安防监控系统3根据相应接收器的状态来判断是否有入侵，并发出警报。假设在正常工作状态下，所述LED灯I给所述信号接收器2发射的信息是“101101”。当所有信号接收器2均处于正常状态时(状态1)，即所述信号接收器2接收到的信息均为“101101”，则一切正常，不必发出警报；当少数(个数小于设定值)的信号接收器2处于信号丢失状态时(状态2)，即所述信号接收器2接收到的信息不是“101101”，则发出故障警报，请求排除相应故障或屏蔽此接收器；当某个信号处于短时间信号丢失状态(状态3)时，即所述信号接收器2接收到的信息不是“101101”，系统认为是其他外界干扰情况(例如昆虫阻挡灯光等)，不予发出警报；而当多个信号处于短时信号丢失状态(状态3)或者多个(个数大于设定值)信号接收器处于信号丢失状态时(状态2)，则发出紧急入侵警报。综上所述，本发明基于可见光通信的LED灯入侵报警器利用可见光通信进行主动探测，因而不易被干扰，可靠性较好；其除了具有普通的入侵探测功能之外，利用可见光特性，可以制作成各种LED装饰灯或LED照明灯等，因而不易被发现，隐蔽性及安全性极佳。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，例如，所述LED灯I制成LED装饰灯、LED照明灯以外的各种灯，通过电力线直接传输发射信息到现有的LED灯1，所述信号接收器2仅包括光电探测器等，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其特征在于包括LED灯及光信号接收器；所述LED灯为LED装饰灯或照明灯，并用于向所述光信号接收器发射含有信息的光信号；所述光信号接收器用于接收所述光信号，并将所述光信号转换成电信号传送给监控报警系统。
2.根据权利要求I所述的基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其特征在于所述LED灯包括微处理器模块及光信号发射模块，所述微处理器模块用于固化发射信息，并根据所述发射信息控制所述光信号发射模块发射含有所述发射信息的光信号。
3.根据权利要求2所述的基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其特征在于所述光信号发射模块包括驱动单元及发光单元，所述驱动单元用于驱动所述发光单元。
4.根据权利要求I或2或3所述的基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其特征在于所述LED灯还包括码型变换模块，所述码型变换模块用于将所述微处理器模块输出的NRZ码的数字信号变换成CMI码的数字信号。
5.根据权利要求4所述的基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其特征在于所述码型变换模块包括采样电路、判决电路、翻转电路、反相电路、开关电路及合成电路，所述采样电路、判决电路及翻转电路顺秩电连接，所述反相电路、开关电路及合成电路顺秩电连接；所述采样电路与所述微处理器模块电连接，所述采样电路及反相电路均与位同步信号输入点电连接，所述开关电路与所述判决电路电连接，所述合成电路与所述翻转电路电连接。
6.根据权利要求5所述的基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其特征在于所述微处理器模块设置有用于对输出的信息进行编码以及加密的微处理器，所述微处理器是单片机、FPGA 或 DSP。
7.根据权利要求6所述的基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其特征在于所述微处理器电连接有Micro USB接口。
8.根据权利要求I或2或3所述的基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其特征在于所述光信号接收器包括光信号接收模块及译码模块，所述光信号接收模块用于将LED灯发射过来的光信号转换成电信号；所述译码模块用于将光信号接收模块传过来的CMI码的数字信号译成NRZ码的数字信号。
9.根据权利要求8所述的基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其特征在于所述译码模块包括高低位分离电路及译码运算电路，所述高低位分离电路用于将接收到的CMI码的高低位进行分离，所述译码运算电路用于对所述CMI码分离后的高低位进行同或运算。
10.根据权利要求9所述的基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其特征在于所述光信号接收器还包括均衡整形模块，所述均衡整形模块用于对光信号接收模块输出的信号进行消除码间干扰并纠正脉冲波形。
全文摘要
本发明涉及一种基于可见光通信的LED灯入侵报警器，其包括LED灯及光信号接收器。所述LED灯为LED装饰灯或照明灯等，并用于向所述光信号接收器发射含有信息的光信号；所述光信号接收器用于接收所述光信号，并将所述光信号转换成电信号传送给监控报警系统。本发明利用可见光通信进行主动探测，因而不易被干扰，可靠性较好；其除了具有普通的入侵探测功能之外，利用可见光特性，可以制作成各种LED装饰灯或LED照明灯等，因而不易被发现，隐蔽性及安全性极佳。
文档编号G08B13/18GK102722951SQ20121017398
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者刘敏, 刘若鹏, 孙文超, 栾琳 申请人:深圳光启创新技术有限公司