一种基于可见光通信的矿下照明控制系统及实现方法与流程

本发明涉及照明与通讯，具体为一种基于可见光通信的矿下照明控制系统及实现方法。

背景技术：

1、随着时代发展，碳中和、绿色能源的大趋势不可逆，数字化也是大势所趋，矿山数字化、企业数字化、政务数字化和工业数字化等等在当下时代都是不可逆的发展方向，其中通信稳定性、可靠性、减少排放、减少能耗和多技术融合及应用越来越引起大众社会的关注，采用系统智能化控制是最常规的技术手段。

2、目前以往矿下照明都是用传统的普通照明灯，由统一闸刀开关控制，功能单—，开关打开时矿下巷道所有的灯都会全亮，很多没有人经过或者没有人作业的地方，灯光常亮，非常浪费能源，很不符合绿色低碳能源要求，所以目前有采用智能感应灯进行照明，来节约能源，但智能照明灯的造价成本相对普通的照明灯存在造价成本要略高的缺点，导致部分工矿不舍得使用智能照明灯。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于可见光通信的矿下照明控制系统及实现方法，具备智能照明与光通信两用、视距传输控制、高可靠性、节能控制照明和成本低等优点，解决了普通照明灯浪费能源和智能照明灯成本较高的问题。

2、为实现上述智能照明与光通信两用、视距传输控制、高可靠性、节能控制照明和成本低目的，本发明提供如下技术方案：一种基于可见光通信的矿下照明控制系统，包括数据存储保护模块，所述数据存储保护模块连接有应用控制软件模块，所述应用控制软件模块通过有线传输媒介连接有智能照明灯模块和环境采集模块；

3、所述数据存储保护模块，用于对控制数据和传感采集数据进行储存和保护；

4、所述应用控制软件模块，用于系统端在电脑上运行的应用控制软件单元；

5、所述智能照明灯模块，用于智能感应人体进行照明；

6、所述环境采集模块，用于对矿下或使用环境进行湿度、温度和气体环境数据的采集。

7、优选的，所述数据存储保护模块内部的数据包括控制数据和传感采集数据；

8、所述控制数据，包括操作次数统计、操作时间、查询时间等等相关日志数据；

9、所述传感采集数据，是包括采集时间、次数、id和工作状态等等相关信息日志采集及环境数据。

10、优选的，所述应用控制软件模块包括接收协议及数据单元、接收数据处理单元、可视化操作单元、控制指令单元、下发数据处理单元和发送协议及数据单元；

11、所述接收协议及数据单元，用于接收来自所述智能照明灯单元的各种原始信息数据；

12、所述接收数据处理单元，用于对接收到的所述原始信息数据进行解调处理；

13、所述可视化操作单元，用于通过系统的控制功能界面操作，点击生成各种操作指令；

14、所述控制指令单元，用于根据所述操作指令发出控制命令；

15、所述下发数据处理单元，用于对所述控制指令进行调制处理；

16、所述发送协议及数据单元，用于将标准格式的通讯协议和调制处理好的所述控制指令数据发出。

17、优选的，所述接收数据处理单元包括adc电路单元、数据处理器单元和dac单元；

18、所述adc电路单元，用于处理转换可见光接收到的数据和雷达感应到的数据，将其传输给所述数据处理器单元；

19、所述数据处理器单元，对所述adc电路单元的数据进行处理和输出对应的功能或者上传信息数据；

20、所述dac单元，用于将需要控制的信号转换成模拟信号。

21、优选的，所述智能照明灯模块包括数据处理电路单元和发光控制及接收单元；

22、所述数据处理电路单元，用于处理来自所述发光控制及接收单元的数据；

23、所述发光控制及接收单元，用于对照明发光的控制和感应数据的接收。

24、优选的，所述发光控制及接收单元包括驱动控制单元、大功率发光管单元、可见光接收器单元、光信号处理电路单元和人体雷达感应单元；

25、所述驱动控制单元，用于通过dac信号或者pwm来控制电路的导通和截止；

26、所述大功率发光管单元，由多个大功率led发光管串联或者并联组成；

27、所述可见光接收器单元，用于对所述大功率发光管单元光源进行光信号探测和驱动其发光；

28、所述光信号处理电路单元，用于对所述可见光接收器单元探测的光信号进行处理；

29、所述人体雷达感应单元，用于对来往人员进行雷达感应。

30、优选的，所述可见光接收器单元由可见光探测器加第一偏置电压电路组成，当可见光探测器探测到光信号，通过第一偏置电压电路发送到光信号处理电路单元。

31、优选的，所述光信号处理电路单元由第一模拟放大电路、模拟滤波电路和第二偏置电压电路组成，当光信号处理电路单元接收到光信号后，先通过第一模拟放大电路放大信号，再由模拟滤波电路处理后，然后通过第二偏置电压电路发送给所述数据处理电路单元，所述人体雷达感应单元包括雷达芯片电路和第二模拟放大电路组成，通过雷达芯片电路感应人体，再由第二模拟放大电路放大信号，然后发送给所述数据处理电路单元处理。

32、优选的，所述环境采集模块（4）可包括温度感应器、湿度感应器、气体感应器、辐射检测器和地震感应器，来根据不同使用环境选择不同的环境监测组件组合。

33、一种基于可见光通信的矿下照明控制系统的实现方法，具体如下：

34、智能控制照明：当来往人员靠近任意所述智能照明灯模块时，都会被所述人体雷达感应单元感应到，通过所述驱动控制单元对所述大功率发光管单元的灯光全亮控制，并通过所述可见光接收器单元向附近的所述智能照明灯模块发出信号，附近所述智能照明灯模块接收到信号也随之100%全亮控制，同时再发出信号给临近的下一个所述智能照明灯模块，而当下一个所述智能照明灯模块在接收到信号后也随之把灯光控制到90%状态，之后再发出信号；再然后下一个所述智能照明灯模块接收到信号后随之把灯光控制到80%状态，之后再发出信号；如此按10%递减控制逻辑，直到灯光控制在50%半亮状态；

35、可见光无线通信：每个智能照明灯模块在接收到所述应用控制软件模块命令后或者定时向所述应用控制软件模块上报工作状态数据，也可上报所述环境采集模块采用发送来的数据，且通过有线传输媒介或可见光通信直接上传到所述应用控制软件模块，在其所述可视化操作单元上显示出来，并保存至所述数据存储保护模块内。

36、与现有技术相比，本发明提供了一种基于可见光通信的矿下照明控制系统及实现方法，具备以下有益效果：

37、1、该基于可见光通信的矿下照明控制系统及实现方法，通过引入智能传感和控制逻辑机制，采用的普通照明与可见光无线通信技术融合是基于可见光无线通信技术和雷达感应及数字化控制照明技术，多灯联动控制技术组成系统，无电磁辐射的同时，具备视距传输控制特性，使本系统具有较强可靠属性，可解决传统照明系统开启后，在无人巷道、无人作业区照明光常亮问题，同时通过智能传感的人体感应和控制逻辑机制联动控制，在无人巷道和无人作业区控制照明灯在半亮状态，有效实现了能源减排效果，在目前的数字化矿山、数字化企业、碳中和减排有着独特技术优势。

38、2、该基于可见光通信的矿下照明控制系统及实现方法，还可以根据实际情况，直接采用光通信进行传输环境采集数据，相当于把原来的数据采集系统整合，使该系统整体造价成本相对原来照明系统和环境采集系统两套系统的成本比较低很多，且采集到的环境数据更加精确，再加上智能照明控制技术应用，使每盏照明灯只工作在半亮状态，能耗只有传统的一半，在长期的照明工作中，带来了很大的减排效益，可以有效弥补传统单个智能照明灯成本造价高的缺陷，同时也很好解决了矿下多个系统融合问题，既可以通过灯光照明，又可以通过可见光发送信号和接收信号，实现照明和通讯复用的目的。