基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警设备的制作方法

技术要求

1.一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能防控装置，包括

用户端, 智能手机、Pc电脑或平板电脑;

桥接电路，用于连接用户端USB接口和光收发电路，接受或发射自计算机USB数据信号进行变换处理的信号；

光发射机，将经过USB接口电路处理过的信号进行编码调制，调制过的信号再经过放大后送去调制光源；

光接收机，通过光学天线把发送端发送来的光脉冲信号会聚到光电检测器 PIN，将接收的光信号转换成电信;

中央处理器，以及同中央处理器相连接的声强检测电路和电动警报电路组成，其特征在于：在所述的电动警报电路上还连接有喷淋泵启动电路。

2.根据权利要求1所述的一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警装置，其特征在

于：所述光发射机包括光源和驱动器以及辅助电路；所述辅助电路包括光监测器、无光报警电路、自动功率控制电路和自动温度控制电路；使用时，电信号输入到驱动器，所述驱动器与光源连接，自动温度控制电路调控光源温度。

3.根据权利要求1所述的一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警装置，其特征在

于：所述光接收机电路包括光电探测器、放大电路和信号处理电路，所述信号处理电路包括低噪前置放大器、主放大器、均衡器、AGC电路；使用时，所述经强度调制的数字光信号，光电检测器在接收端采用直接检测方式接收光信号，低噪前置放大器、主放大器、均衡器构成光接收机的线性通道，AGC电路连接主放大器和均衡器之间，完成光/电转换，把光信号放大到判决再生电路所需的信号电平。

4.根据权利要求1所述的一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警装置，其特征在

于：在所述的中央处理器上还连接有人机接口电路。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警装置，

其特征在于：所述光监测器设置在光源照射范围内，并与无光报警电路连接，所述光监测器与一自动功率控制电路连接后与驱动器构成反馈电路。

技术说明书

一种基于室内 LED 可见光通信 lifi 技术的智能预警装置技术领域

本技术涉及自喷控制领域，具体的说，是一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警装置。背景技术

火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的历史是相伴相生的，人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律，尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害。

在当今多数容易出现火灾的场所，都会安装消防系统，以及火灾自动喷淋系统，但是，现在的消防系统报警单元都比较单一，反应慢、传播速度效率低、只是存在火灾报警功能，而不能达到同步控制启动喷淋泵的要求。

可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，传播速度快、预警敏锐。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的远程适时、节能、预警防控系统，不需要电线连接，因而具有广泛的开发前景。技术内容

本技术的目的在于提供一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警装置，结构简单，设计合理，采用数字信号处理技术进行多种数据处理，并利用电动警报电路进行报警的同时控制喷淋泵启动电路进行喷淋泵的启动，以便能够及时的向喷淋系统提供水源达到自动喷淋的目的。

本技术通过下述技术方案实现：一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警装置，包括用户端, 智能手机、Pc电脑或平板电脑上的管理软件;

桥接电路，用于连接用户端USB接口和光收发电路，接受或发射自计算机USB数据信号进行变换处理的信号；

光发射机，将经过USB接口电路处理过的信号进行编码调制，调制过的信号再经过放大后送去调制光源；

光接收机，通过光学天线把发送端发送来的光脉冲信号会聚到光电检测器 PIN，将接收的光信号转换成电信;

所述光发射机包括光源和驱动器以及辅助电路；所述辅助电路包括光监测器、无光报警电路、自动功率控制电路和自动温度控制电路；使用时，电信号输入到驱动器，所述驱动器与光源连接，自动温度控制电路调控光源温度，所述光监测器设置在光源照射范围内，并与无光报警电路连接，所述光监测器与一自动功率控制电路连接后与驱动器构成反馈电路；

所述光接收机电路包括光电探测器、放大电路和信号处理电路，所述信号处理电路包括低噪前置放大器、主放大器、均衡器、AGC电路；使用时，所述经强度调制的数字光信号，光电检测器在接收端采用直接检测方式接收光信号，低噪前置放大器、主放大器、均衡器构成光接收机的线性通道，AGC电路连接主放大器和均衡器之间，完成光/电转换，把光信号放大到判决再生电路所需的信号电平

中央处理器，以及同中央处理器相连接的声强检测电路和电动警报电路组成，其特征在于：在所述的电动警报电路上还连接有喷淋泵启动电路。其工作原理及作用：

经现场光接收机将处理过的烟雾信息、光强度信息、温度变化信息等信息流而得到的对应电平信号，通过与现场传感源相连接的中央处理器进行接收、处理和分析，得出现场出现火灾这一状况，用户端根据烟雾信息、光强度信息、温度变化信息等信息流大数据进行预警分析，出现紧急状况给中央处理器发出指令，中央处理器将光发射机发出一条电动报警指令到电动警报电路，触发电动警报电路上的发声装置进行报警，在此同时，电动警报电路将传输一个模拟信号到喷淋泵启动电路上的操动机构，通过操动机构控制喷淋泵启动，从而达到对喷淋系统提供水源，以便喷淋系统进行自动喷淋的目的；声强检测电路同步监测现场音量，当监测出现场的报警声以外的声音大于报警声后将会通过中央处理器发出一条加强报警声的指令到电动警报电路，使得电动警报电路的发声设备加大音量的输出。

为更好的实现本技术，在所述的中央处理器上还连接有语音电路和电声警报电路，所述的语音电路连接电声警报电路。在使用时，中央处理器将发出一条启动语音电路的指令，储存在语音电路内的语音信息将通过电声警报电路上的发声设备进行语音警报，提醒现场的人员进行安全有序的撤离，同时中央处理器将监测出电声警报电路的地址码，快速得出此电声警报电路的确切位置，以便发出语音提示，此处的安全通道分布情况，让此处区域内的人员能够快速、有序、准确的撤往安全地带。

为更好的实现本技术，在所述的中央处理器上还连接有声光报警器。中央处理器在分析处理现场发生火灾后，还同时将发送一条指令到设置在现场的声光报警器上，声光报警器用声光的形式提醒所在区域内的人员此处已经发生火灾，此处人员发现声光报警器特定的声光后就将会快速的撤离此处，已达到自己的生命不被威胁。

为更好的实现本技术，在所述的中央处理器上还连接有GPRS通信电路。中央处理器同时发出一条含有何时、何地发生何种级别的火灾信息通过GPRS通信电路进行消防联动的传输，使得消防部门、现场负责人、周边邻居能够及时的知晓此处发生火警，从而能够提供必要的抢险措施、帮助措施、管理措施和避险措施。

为更好的实现本技术，在所述的中央处理器上还连接有人机接口电路。设置于人机接口电路内部的键盘、显示屏，将可视化的将诸如声音强度，火灾现场位置等信息显示出来，并且能通过键盘输入进行本装置的相应调节，使本装置长期处于最优工作状态。为更好的实现本技术，中央处理器采用TMS570LS1114微控制器。

TMS570LS1114器件是一款高性能汽车级安全系统微控制器系列。此安全架构包括：以锁

步模式运行的双核CPU，CPU和存储器内置自检(BIST)逻辑，闪存和数据SRAM上的

ECC，外设存储器的奇偶校验，外设I/O上的回路功能。

TMS570LS1114器件集成了ARM Cortex-R4F浮点CPU，此CPU 提供一个高效1.66DMIPS/MHz，并且具有能够以高达180MHz运行的配置，从而提供高达298DMIPS。此器

件支持字不变大端序[BE32]格式。

TMS570LS1114器件具有1MB集成闪存和128KB数据RAM，此配置具有单个位纠错和双位

纠错功能。这个器件上的闪存存储器是一个由64位宽数据总线接口实现的非易失性、电可擦除并且可编程的存储器。为了实现所有读取、编程和擦除操作，此闪存运行在一个

3.3V电源输入上（与I/O电源一样的电平）。当处于管线模式中时，闪存可在高达180MHz

的系统时钟频率下运行。SRAM在整个支持的频率范围内支持字节、半子、字和双字模式的单周期读取和写入访问。

TMS570LS1114器件特有针对基于实时控制的外设，其中包括2个下一代高端定时器(N2HET)时序协处理器，此协处理器具有多达44 个I/O端子，7个支持多达14个输出的增强

型脉宽调制器(ePWM)模块，6个增强型捕捉(eCAP)模块，2个增强型正交编码器脉冲

(eQEP)模块，以及2个支持多达24个输入的12位模数转换器(ADC)。

技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本技术结构简单，设计合理，硬件电路小巧，使用便捷，工作性能良好；节能、环保、反应敏锐；计算机之间实现点对点的双向无线光通信，保证电路的工作稳定性；即使高电压输出时出现电压飘移现象，只要信号仍然保持平衡，此电路引起的交叉干扰也相对较小；对于存在容易产生寄生现象的前级电路的情况下，鉴于该电路共模增益较低，所以它对前级引入寄生振荡的可能性很小。采用数字信号处理技术进行多种数据处理，并利用电动警报电路进行报警的同时控制喷淋泵启动电路进行喷淋泵的启动，以便能够及时的向喷淋系统提供水源达到自动喷淋的目的。本技术能够通过电声警报提醒火灾现场的安全通道分布情况，以及何处为安全地带，并提醒火灾现场人员进行有序的撤离现场，避免因恐慌而出现混乱，造成不应出现的事故。本技术通过GPRS通信电路进行消防联动的传输，使得消防部门、现场负责人、周边邻居能够及时的知晓此处发生火警，从而能够提供必要的抢险措施、帮助措施、管理措施和避险措施；同时设置有用于人机交互的人机接口电路，以便人与机器之间进行相应的对话。本技术所述的数字信号处理高性能、低功耗的数字信号处理芯片，内部集成多种元件，能够快速、高效、准确的对数据进行处理分析。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本技术进行进一步详细介绍，但本技术的实施方式不限于此。实施例1：

一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警装置，一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警装置，结构简单，设计合理，采用数字信号处理技术进行多种数据处理，并利用电动警报电路进行报警的同时控制喷淋泵启动电路进行喷淋泵的启动，以便能够及时的向喷淋系统提供水源达到自动喷淋的目的。

本技术通过下述技术方案实现：一种基于室内LED可见光通信lifi技术的智能预警装置，包括用户端, 智能手机、Pc电脑或平板电脑上的管理软件;

桥接电路，用于连接用户端USB接口和光收发电路，接受或发射自计算机USB数据信号进行变换处理的信号；

光发射机，将经过USB接口电路处理过的信号进行编码调制，调制过的信号再经过放大后送去调制光源；

光接收机，通过光学天线把发送端发送来的光脉冲信号会聚到光电检测器 PIN，将接收的光信号转换成电信;

所述光发射机包括光源和驱动器以及辅助电路；所述辅助电路包括光监测器、无光报警电路、自动功率控制电路和自动温度控制电路；使用时，电信号输入到驱动器，所述驱动器与光源连接，自动温度控制电路调控光源温度，所述光监测器设置在光源照射范围内，并与无光报警电路连接，所述光监测器与一自动功率控制电路连接后与驱动器构成反馈电路；

所述光接收机电路包括光电探测器、放大电路和信号处理电路，所述信号处理电路包括低噪前置放大器、主放大器、均衡器、AGC电路；使用时，所述经强度调制的数字光信号，光电检测器在接收端采用直接检测方式接收光信号，低噪前置放大器、主放大器、均衡器构成光接收机的线性通道，AGC电路连接主放大器和均衡器之间，完成光/电转换，把光信号放大到判决再生电路所需的信号电平

中央处理器，以及同中央处理器相连接的声强检测电路和电动警报电路组成，其特征在于：在所述的电动警报电路上还连接有喷淋泵启动电路。其工作原理及作用：

经现场光接收机将处理过的烟雾信息、光强度信息、温度变化信息等信息流而得到的对应电平信号，通过与现场传感源相连接的中央处理器进行接收、处理和分析，得出现场出现火灾这一状况，用户端根据烟雾信息、光强度信息、温度变化信息等信息流大数据进行预警分析，出现紧急状况给中央处理器发出指令，中央处理器将光发射机发出一条电动报警指令到电动警报电路，触发电动警报电路上的发声装置进行报警，在此同时，电动警报电路将传输一个模拟信号到喷淋泵启动电路上的操动机构，通过操动机构控制喷淋泵启动，从而达到对喷淋系统提供水源，以便喷淋系统进行自动喷淋的目的；声强检测电路同步监测现场音量，当监测出现场的报警声以外的声音大于报警声后将会通过中央处理器发出一条加强报警声的指令到电动警报电路，使得电动警报电路的发声设备加大音量的输出。

为更好的实现本技术，在所述的中央处理器上还连接有语音电路和电声警报电路，所述的语音电路连接电声警报电路。在使用时，中央处理器将发出一条启动语音电路的指令，储存在语音电路内的语音信息将通过电声警报电路上的发声设备进行语音警报，提醒现场的人员进行安全有序的撤离，同时中央处理器将监测出电声警报电路的地址码，快速得出此电声警报电路的确切位置，以便发出语音提示，此处的安全通道分布情况，让此处区域内的人员能够快速、有序、准确的撤往安全地带。

桥接电路：连接计算机USB接口和光收发电路，将来自计算机USB数据信号进行变换处理成适合发射电路调制的信号，同时将接收电路送来的信号进行变化处理成USB数据信号送给计算机，实现高速率的无线双工通信。

光发射机：将经过USB接口电路处理过的信号进行编码调制，调制过的信 号再经过放大后送去调制光源一一可见光LED，使其发出被编码电信号调制的可见光光脉冲信号（这个过程称之为电光转换，即E/O转换），最后经光学天线发射到大气信道中。

光接收机：通过光学天线把发送端发送来的光脉冲信号会聚到光电检测器 PIN，将接收的光信号转换成电信号（这个过程称之为光电转换，即O/E转换），转换过来的微弱电信号经过放大解调后送给USB接口电路。

所述光发射机包括光源和驱动器以及辅助电路。所述辅助电路包括光监测器、无光报警电路、自动功率控制电路(APC)和自动温度控制电路(ATC)；使用时，电信号输入到驱动器，所述驱动器与光源连接，自动温度控制电路调控光源温度，所述光监测器设置在光源照射范围内，并与无光报警电路连接，所述光监测器与一自动功率控制电路连接后与驱动器构成反馈电路。

优选地，所述光源工作波段为红光650nm，与绿光和蓝光相比较，红光在大气信道中传输时，在对背景噪声中的荧光和紫外线的抵抗能力上具有一定的优势。

优选地，所述发射机电路中采用650nm的红光发光二极管（LED）作为发射机的光源。用于室内的便携无线光传输设备，光源必须满足以下几个基本的要求：满足人眼安全要求；调制速率满足设计要求（≥10Mb/s）；使用寿命长；价格低，降低成本。 所述LED驱动电路采用差分电路。

所述光接收机电路包括光电探测器、放大电路和信号处理电路，对于强度调制的数字光信号，在接收端采用直接检测方式时，主要由光电检测器、 低噪前置放大器、主放大器、AGC电路等构成光接收机的线性通道，以完成光/电转换，把信号放大到判决电路所需的信号电平。

在光通信系统中，接收机的作用是把接收到光信号转变为电信号。首先由光电探测器(可以是PIN光电二极管，也可以是PAD雪崩光电二极管)将光发射机送出的经信道传输后的微弱的光信号转变为电信号。光电探测器的输出信号电流很小，必须由低噪声、宽频带的前置放大器进行放大。光电探测器和前置放大器构成光接收机前端，其噪声性能将是决定接收灵敏度的主要因家。主放大器、均衡器及AGC电路对信号进行高增益的放大并对信号进行补偿、整形，以提高信噪比、减少误码率，使输出的脉冲适合判决的要求。所述低噪前置放大器为宽带、低噪声放大器，因为电路工作速率比较高，优选为，LNA采用跨阻放大器。

Iin为光电探测器的光生电流，Ay为理想放大器。其中的负反馈网络Rf 检测到输出端电压

并以电流的形式反馈到输入端。这种形式的放大器一方面保证了其具有较小的输入阻抗，从而可以最大幅度地摄取光电探测器产生的光电流；另一方面，具有很好的带负载的能力。它是一种通过反馈电阻Rf 给放大器输入端提供负反馈的高增益高阻抗放大器，基本上是一个电流-电压转换器，噪声低、频带宽和动态范围大。本技术结构简单，设计合理，采用数字信号处理技术进行多种数据处理，并利用电动警报电路进行报警的同时控制喷淋泵启动电路进行喷淋泵的启动，以便能够及时的向喷淋系统提供水源达到自动喷淋的目的。

本技术结构简单，设计合理，硬件电路小巧，使用便捷，工作性能良好；节能、环保、反应敏锐；计算机之间实现点对点的双向无线光通信，保证电路的工作稳定性；即使高电压输出时出现电压飘移现象，只要信号仍然保持平衡，此电路引起的交叉干扰也相对较小；对于存在容易产生寄生现象的前级电路的情况下，鉴于该电路共模增益较低，所以它对前级引入寄生振荡的可能性很小。采用数字信号处理技术进行多种数据处理，并利用电动警报电路进行报警的同时控制喷淋泵启动电路进行喷淋泵的启动，以便能够及时的向喷淋系统提供水源达到自动喷淋的目的。本技术能够通过电声警报提醒火灾现场的安全通道分布情况，以及何处为安全地带，并提醒火灾现场人员进行有序的撤离现场，避免因恐慌而出现混乱，造成不应出现的事故。本技术通过GPRS通信电路进行消防联动的传输，使得消防部门、现场负责人、周边邻居能够及时的知晓此处发生火警，从而能够提供必要的抢险措施、帮助措施、管理措施和避险措施；同时设置有用于人机交互的人机接口电路，以便人与机器之间进行相应的对话。本技术所述的数字信号处理高性能、低功耗的数字信号处理芯片，内部集成多种元件，能够快速、高效、准确的对数据进行处理分析。

以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。