专利名称：：具有自检功能的消防应急照明电源的制作方法
技术领域：
：本发明涉及电源领域，尤其涉及一种具有自检功能的消防应急照明电源。
背景技术：
：随着经济规模的迅速增长，大型、高层公共建筑的数量也快速增加，建筑火灾及其它自然灾害造成的损失也呈不断增加的趋势。消防应急照明和疏散指示系统，能够在灾害发生的第一时间发挥作用，对人员的逃生、疏散及早期救灾都是至关重要的[l]。目前建筑物中大量采用的是自带电源的独立型消防应急照明与疏散指示系统。在该系统中，电源电池寿命是有限的，一般为两到三年，随着使用时间的增长，电池的容量逐渐下降，甚至失效。为了保证电池的正常工作，消防应急照明电源一般都提供手动检测功能，需要人工逐一进行检查，费时费工，而且，更换电池的费用居高不下，因此，故障常常不能被及时发现和及时排除。一旦发生灾害，照明与疏散指示系统不能正常工作，或照明持续时间达不到规定的标准[2]，给人员疏散与救灾工作带来严重隐患。而保证消防应急照明与疏散指示系统的正常工作是十分必要的，对防灾、减灾具有重要的实际意义[3]。可见，目前的应急照明电源存在着不能实时检测电源状态并发现故障的问题，导致在应急使用中无法保证正常使用的缺点，无法满足消防应急的实际需要，存在着安全隐患。
发明内容本发明的目的在于针对目前已有的应急照明电源不能实时检测电源状态并发现故障，不能进行自动报警或者提示，从而无法保证应急照明系统正常工作的不足，提供一种能够实时检测电源的工作状态，及时发现故障并报警的应急照明电源。数字电源技术是采用数字信息来管理电源系统及电源的整体运作的新型电源控制技术[4]。通过数字电源管理器(DPM)，利用数字信号实现与电源的通信，以完成监控和管理加电、测序、负载分配和平衡、故障情况、热交换、保养问题和其他任务。本发明利用数字电源技术解决已有应急照明电源的不足，提供一种能够完成实时检测和报警功能的应急照明电源。本发明所提供的消防应急照明电源，包括微控制器(MCU)、开关电源电路、逆变器电路、电池充电控制电路、电池组、微控制器电源电路、键盘与指示电路，和可选的网络接口电路。所述的微控制器是电源控制的核心，通过多路I/O口与上述各组成部分依次连接。所述的微控制器的I/O口分别与所述的开关电源电路的远程开/关控制端和主电检测端相连，与所述的电池充电控制电路的控制端相连，与所述的逆变器电路的逆变控制端和负载检测端相连。所述的微控制器的模拟量输入端与所述的电池组的电压采样端相连。所述的微控制器电源电路将所述的开关电源电路的输出，经直流电压调整电路降压后，为所述的微控制器及其外围电路提供电源。所述的微控制器通过1/0口连接所述的键盘与指示电路，和所述的可选的网络接口电路。由上述连接，所述的微控制器可以通过其I/O口对应急照明电源的工作状态进行自动监测与实时控制，利用所述的微控制器中的实时时钟(RTC)，完成年、月的长时间精确定时，实现对电池的定时自动检测。所述的微控制器中的模数转换器(ADC)用来对电池电压进行跟踪监测，实现对电池充电过程的智能管理，达到延长电池寿命的目的。所述的微控制器根据检测结果，给出状态指示，对故障进行声光报警。所述微控制器，采用微控制器实现，或者采用单片机实现，或者微处理器实现，或者数字信号处理器实现，或者嵌入式计算机实现，或者用现场可编程逻辑器件实现的微控制器实现。所述微控制器，采用单个微控制器实现，或者采用多个微控制器实现，多个微控制器之间的通讯方式为I2C总线，或者CAN总线，或者LIN总线，或者USB方式，或者IEEE1394方式，或者RS232方式，或者RS422方式，或者RS485方式。所述可选的网络接口电路，采用局域网络接口电路，或者CAN总线接口电路，或者LIN总线接口电路，或者二总线接口电路，或者Profibus总线接口电路，或者P-NET总线接口电路，或者FFHSE总线接口电路，或者WorldFIP总线接口电路，或者Interbus总线接口电路，或者Lonworks总线接口电路，或者HART总线接口电路，或者DeviceNet总线接口电路，或者CC-Link总线接口电路，或者USB接口电路，或者IEEE1394接口电路，或者RS232接口电路，或者RS422接口电路，或者RS485接口电路。本发明的具体工作过程如下当电源进入到市电供电状态(主电状态)时，微控制器对主电状态进行检测，如果确定是主电状态，通过继电器转换开关，使灯具切换到市电供电状态。同时，微控制器对负载状态进行实时检测，当负载发生故障时，发出报警。利用微控制器内部的模数转换器(ADC)监视电池电压，当电池电压低于阈值时启动快速充电过程。电池充满电时电池电压会下降，根据这一特性，当微控制器检测到AU<0时，快速充电停止，转而进行涓充(C/10)。电源进入主电状态时，定时开始。利用微控制器内的实时时钟(RTC)，经分频获得秒、分、时、日、月、年时标。当定时时间到'一个月'时，在微控制器控制下，切断主电供电，启动逆变，照明灯具由逆变电路供电，电池放电。如果在正常放电条件下，电池放电维持30分钟以上，可判定电池容量满足要求，否则判定电池容量不足，进行声光报警。工作人员根据报警情况，及时更换电池。当定时时间满'一年'时，电池放电应达到90分钟以上。电源还设有手动检测功能，通过手动按钮随时进行电池容量的检测，放电时间可根据消防部门的要求进行调整。当微控制器检测到无主电时，在微控制器的控制下启动逆变，通过继电器转换开关，照明灯具切换到由逆变器供电状态。该状态一直持续到电池放电终止或主电恢复。电源的各种工作状态，通过指示灯加以指示。本发明在传统的开关电源中引入微控制器，利用微控制器的丰富资源，实现对应急照明电源运行状态的自动监测、控制与状态指示，对故障状态进行声光报警，对电池容量的定期检测，及对电池充电过程的智能控制，从而做到对故障及时发现、及时维护，确保应急照明电源保持正常的运行状态。本发明与现有技术相比具有如下优点及效果(1)可以定时自动对电池的容量进行检测，实时监测负载故障，及时发现电源的隐串确保电源正常运行。(2)实现了电池智能管理，可以延长电池使用寿命，降低了电源的运行成本。(3)通过网络接口，可实时了解电源的运行情况，提高工作效率。图1本发明具有自检功能的消防应急照明电源的组成框图。图2具有自检功能的消防应急照明电源的状态图。图3具有自检功能的消防应急照明电源的主程序框图。图1中1开关电源电路2电池充电控制电路3电池组4微控制器5微控制器电源电路6键盘与指示电路7逆变器电路8照明灯具9可选的网络接口电路具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。本发明具有自检功能的消防应急照明电源的组成框图如图1所示，主要包括微控制器(4)、开关电源电路(1)、逆变器电路(7)、电池充电控制电路(2)、电池组(3)、微控制器电源电路(5)、键盘与指示电路(6)，和可选的网络接口电路(9)，并依次电气连接。本发明实施方式中的主要器件选型如下微控制器采用P89LPC915FN，集成开关电源控制器采用T0P255YN，光电藕合器采用TLP521，电压比较器采用LM393，功率M0S三极管采用STP50N06，转换继电器采用OMRONG2R-1A12VDC。利用上述装置实现本发明方法的实施步骤是所采用的开关电源的功率主要取决于对电池快速充电时所需的功率，同时还要考虑给微控制器和开关电源控制器的供电需求。选择带启/停控制的开关电源控制器，通过微控制器的I/0口(经光藕隔离)控制开关电源的启停。开关电源的启停控制电路应能保证在开始接入市电或微控制器不工作时，开关电源能正常启动工作。通过200V稳压二极管和电阻分压网络，再经光藕隔离和电平转换接到微控制器的I/O口上，以获得主电的供电状态。逆变器是一个自激振荡电路，通过I/O口控制启振，1/0口同时驱动继电器实现主电/逆变切换。由于灯具负载的电流全部通过驱动MOSFET，其在沟道上产生的电压降，通过比较器输出一高电平，当无负载时，驱动MOSFET沟道无电流流过，电压降为0，比较器输出低电平。电池充电控制电路由三极管恒流电路组成，通过微控制器的1/0控制充电电流。电池电压通过电阻分压接入微控制器内的A/D转换器的模拟量输入接口，用于采样电池电压。微控制器是控制核心，它必须具备的资源统计在表1中。开关电源的输出或电池电压，通过LDO转换为5V或3.3V为微控制器提供工作电源。表1微控制器资源统计<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在上述硬件电路的基础上，通过程序设计实现电源的功能。图2是电源的五种工作状态及其转换关系示意图。电源处理程序完成的功能包括状态检测及转换控制，电池电压检测与充电管理，定时测试管理，负载检测和键盘处理等。主程序框图如图3所示。程序中的参数可根据标准和功能要求调整，升级非常方便。参考文献[1]郑苇.浅议大型公共建筑消防应急照明电源设计技术规范的改进.今日科苑2009年第15期，p.149[2]GB17945-2000消防应急灯具[3]汪礼苗.消防应急照明系统质量与安全.消防技术与产品信息.2009年第5期，p.44-47[4]Li皿eaBrush.TrendsinDigitalPowerManagement:PowerConverterandSystemDemandCharacteristics.Proc.TwentiethAnnualIEEEAppliedPowerElectronicsConferenceandExposition,2005.p.163—16权利要求一种具有自检功能的消防应急照明电源，包括微控制器(4)、开关电源电路(1)、逆变器电路(7)、电池充电控制电路(2)、电池组(3)、微控制器电源电路(5)、键盘与指示电路(6)，和可选的网络接口电路(9)；其特征在于所述的微控制器(4)是电源控制的核心，通过多路I/O口与上述各组成部分依次连接；所述的微控制器(4)的I/O口分别与所述的开关电源电路(1)的远程开/关控制端和主电检测端相连，与所述的电池充电控制电路(2)的控制端相连，与所述的逆变器电路(7)的逆变控制端和负载检测端相连；所述的微控制器(4)的模拟量输入端与所述的电池组(3)的电压采样端相连；所述的微控制器电源电路(5)将所述的开关电源电路(1)的输出，经直流电压调整电路降压后，为所述的微控制器(4)及其外围电路提供电源；所述的微控制器(4)通过I/O口连接所述的键盘与指示电路(6)，和所述的可选的网络接口电路(9)；由前述连接，所述的微控制器(4)可以通过其I/O口对应急照明电源的工作状态进行自动监测与实时控制，利用所述的微控制器(4)中的实时时钟，完成年、月的长时间精确定时，实现对电池的定时自动检测；所述的微控制器(4)中的模数转换器用来对电池电压进行跟踪监测，实现对电池充电过程的智能管理，达到延长电池寿命的目的；所述的微控制器(4)根据检测结果，给出状态指示，对故障进行声光报警。2.根据权利要求1所述的具有自检功能的消防应急照明电源，其特征在于所述微控制器，采用微控制器实现，或者采用单片机实现，或者采用微处理器实现，或者采用数字信号处理器实现，或者采用嵌入式计算机实现，或者用现场可编程逻辑器件实现的微控制器实现。3.根据权利要求1所述的具有自检功能的消防应急照明电源，其特征在于所述微控制器，采用单个微控制器实现，或者采用多个微控制器实现，多个微控制器之间的通讯方式为I2C总线，或者CAN总线，或者LIN总线，或者USB方式，或者IEEE1394方式，或者RS232方式，或者RS422方式，或者RS485方式。4.根据权利要求1所述的具有自检功能的消防应急照明电源，其特征在于所述可选的网络接口电路，采用局域网络接口电路，或者CAN总线接口电路，或者LIN总线接口电路，或者二总线接口电路，或者Profibus总线接口电路，或者P-NET总线接口电路，或者FFHSE总线接口电路，或者WorldFIP总线接口电路，或者Interbus总线接口电路，或者Lonworks总线接口电路，或者HART总线接口电路，或者DeviceNet总线接口电路，或者CC-Link总线接口电路，或者USB接口电路，或者IEEE1394接口电路，或者RS232接口电路，或者RS422接口电路，或者RS485接口电路。全文摘要本发明提供一种具有自检功能的消防应急照明电源。本发明通过将开关电源与微控制器相结合，实现应急照明电源的数字控制。利用微控制器的数字I/O口，实时检测电源的工作状态(主电，逆变)及负载状态，根据这些状态变化，控制状态转换，并进行状态指示和故障报警。利用微控制器的A/D转换器采样电池电压，通过软件实现相应的电池充电算法和电池充电的智能管理。利用微控制器的实时时钟完成精确定时(秒、分、时、日、月、年)，实现对电池自动定时放电检测，可及时发现电池容量不足的隐患。本发明可延长电池使用寿命，及时发现系统故障，最大限度地保障消防应急照明电源工作在正常状态下。本发明可以广泛应用于消防应急照明电源中。文档编号H02H3/04GK101783527SQ20101013191公开日2010年7月21日申请日期2010年3月19日优先权日2010年3月19日发明者周凤永,孙丽,孙玉德,马立勇申请人:哈尔滨工业大学(威海)