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    • 专利摘要:
    本实用新型公开了一种隧道灯，其为沿隧道延伸方向布置于隧道中的隧道灯组中的一个，并用于隧道照明；述隧道灯包括彼此信号连接的RFID读取模块和无线通信模块；所述RFID读取模块读取RFID标签并将其读取到的标签信息通过所述无线通信模块发送给所述隧道灯组中的其他隧道灯。本实用新型提供的隧道灯，在既有照明功能的基础上还具有RFID读取功能且能够自组网，从而适于基于该隧道灯在隧道内通过RFID技术实现人员定位。
    公开号:CN214332509U
    申请号:CN202120182271.9U
    申请日:2021-01-22
    公开日:2021-10-01
    发明作者:吴裕星；陈培坤；张海生；凌罡
    申请人:Silicon Field Technology Co ltd；
    IPC主号:F21S9-02
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及隧道照明和通信技术领域，具体涉及一种隧道灯。
    [n0002] 隧道内常常发生需要施工或施救的情况，由于隧道较长且具有较强的通信屏蔽效果，因而难以对隧道中的车辆或人员进行定位。
    [n0003] 业内提出了使用RFID技术在隧道中定位的构想，其主要通过装设于隧道内的RFID读头读取位于通信距离内的车辆或人员所携带的RFID标签来实现。然而在实际实施时，由于隧道较长，因而在RFID读头的布置位置、供电、初次安装后的初始配网，以及与服务器的通信等方面均存在较大的困难。
    [n0004] 本实用新型的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种隧道灯，其在既有照明功能的基础上还具有RFID读取功能且能够自组网，从而为在隧道内通过RFID技术实现车辆或人员定位提供物质基础。
    [n0005] 为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种隧道灯，其为沿隧道延伸方向布置于隧道中的隧道灯组中的一个，并用于隧道照明；所述隧道灯包括彼此信号连接的RFID读取模块和无线通信模块；所述RFID读取模块读取RFID标签并将其读取到的标签信息通过所述无线通信模块发送给所述隧道灯组中的其他隧道灯。
    [n0006] 进一步的，所述隧道灯还具有被配置为RFID标签的灯标签；所述RFID读取模块读取所述隧道灯组中的其他隧道灯的灯标签，以测量该RFID读取模块所对应的隧道灯与该其他隧道灯的距离。
    [n0007] 进一步的，所述RFID读取模块被配置为具有RFID读取功能和RFID发送功能的RFID收发模块；所述隧道灯的RFID收发模块读取其他所述隧道灯组中的其他隧道灯的RFID收发模块，以测量该隧道灯与该其他隧道灯的距离。
    [n0008] 进一步的，所述RFID读取模块读取隧道中车辆或人员所携带的RFID标签，以定位该车辆或人员在隧道中的位置。
    [n0009] 进一步的，所述隧道灯通过所述无线通信模块接收所述隧道灯组中的其他隧道灯发出的所述标签信息。
    [n0010] 进一步的，所述无线通信模块通过LoRa无线通信协议与所述隧道灯组中的其他隧道灯建立无线信号连接；所述RFID读取模块和无线通信模块通过SPI通信协议建立信号连接。
    [n0011] 进一步的，所述RFID读取模块包括型号为nRF51822的RFID射频芯片，所述无线通信模块包括型号为SX1280的LoRa通信芯片；所述RFID射频芯片的第14引脚、第15引脚、第16引脚、第17引脚、第18引脚、第19引脚和第20引脚分别连接所述LoRa通信芯片的第6引脚、第5引脚、第4引脚、第3引脚、第9引脚、第10引脚和第11引脚，以使所述RFID读取模块与无线通信模块通过SPI通信协议建立信号连接。
    [n0012] 进一步的，所述隧道灯包括用于照明的灯体，所述灯体受交流市电供电；所述隧道灯还具有用于为所述RFID射频芯片和LoRa通信芯片供电的低压供电模块，其包括：整流降压单元，其将所述交流市电整流降压并转换为第一直流电压；电池，其输出第二直流电压；充电单元，其连接所述整流单元的输出端并为所述电池充电；供电切换单元，其输入端连接所述整流降压单元和所述电池并切换输出所述第一直流电压和第二直流电压；降压稳压单元，其输入端连接所述供电切换单元的输出端以将所述第一直流电压或第二直流电压降压为第三直流电压，并以第三直流电压为所述RFID射频芯片和LoRa通信芯片供电。
    [n0013] 进一步的，所述整流降压单元包括型号为AP05N07-Zero的整流芯片，其第1引脚和第2引脚分别接入所述交流市电的零线和火线，其第3引脚输出所述第一直流电压，其第4引脚接地；所述充电单元包括型号为CN3163的充电管理芯片，其第4引脚连接所述整流降压单元的输出端以接入所述第一直流电压，其第5引脚连接所述电池以为其充电；所述供电切换单元在所述交流市电正常供电和交流市电掉电时分别输出所述第一直流电压和第二直流电压，其包括：第一输入端、第二输入端、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第二电阻R2、第三电阻R3、第一MOS管Q1和供电切换输出端；所述第一输入端接入所述第一直流电压，并经过彼此同向并联的所述第一二极管VD1和第二二极管VD2连接所述供电切换输出端；其中，所述第一二极管VD1和第二二极管VD2的阳极均连接所述第一输入端，所述第一二极管VD1和第二二极管VD2的阴极均连接所述供电切换输出端；所述第二输入端接入所述第二直流电压，并经过所述第一MOS管Q1连接所述供电切换输出端；所述第二电阻R2与第三电阻R3串联，所述第二电阻R2远离第三电阻R3的一端接地，所述第三电阻R3远离第二电阻R2的一端接入所述第一直流电压；所述第一MOS管Q1的第1引脚连接所述第二电阻R2与第三电阻R3的公共点，其第3引脚连接所述第二输入端，其第2引脚连接所述供电切换单元的输出端；所述降压稳压单元包括型号为MCP1700T_3302的降压稳压芯片，其第3引脚连接所述供电切换单元的输出端，其第1引脚接地，其第2引脚构成其输出端并输出所述第三直流电压。
    [n0014] 相较于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
    [n0015] (1)本实用新型的隧道灯，除既有的照明功能外，还包括彼此信号连接的RFID读取模块和无线通信模块，使得该隧道灯构成了具有无线通信功能的RFID读头。因而，不仅可以参照已有的隧道照明布置方案实现RFID读头的快速布置，还可以通过与其他隧道灯无线通信实现各隧道灯的自组网，从而适于将各隧道灯配置为逐次传递地与服务器通信的方式来简化隧道灯与服务器的通信难度，为在隧道内通过RFID技术实现车辆或人员定位提供物质基础。
    [n0016] (2)本实用新型的隧道灯，还具有被配置为RFID标签的灯标签，因而具有RFID发射功能。如此一来，可通过该隧道灯读取其他隧道灯的灯标签来实现各隧道灯间的测距和自动排序，便于初次安装后的初始配网。
    [n0017] (3)本实用新型的隧道灯，通过读取隧道中车辆或人员所携带的RFID标签，可以定位该车辆或人员在隧道中的位置。
    [n0018] (4)本实用新型的隧道灯，通过无线通信模块接收其他隧道灯发出的标签信息，从而实现了各隧道灯的双向无线通信。
    [n0019] (5)本实用新型的隧道灯，无线通信模块通过LoRa无线通信协议与其他隧道灯建立无线信号连接，通信稳定且传输距离远，适应于在既有隧道灯的间隔距离内通信。
    [n0020] (6)本实用新型的隧道灯，RFID读取模块和无线通信模块以有线连接的方式通过SPI通信协议建立信号连接，通信稳定。
    [n0021] (7)本实用新型的隧道灯，低压供电模块可接入交流市电并将其转换为适于为RFID射频芯片和LoRa通信芯片供电的第三直流电压，因而RFID读取模块和无线通信模块可与隧道灯的灯体共用供电电源，供电结构较为简单。
    [n0022] 进一步的，低压供电模块还包括电池和供电切换单元，可以切换市电供电和电池供电两种供电模式，使得RFID射频芯片和LoRa通信芯片的供电来源更为多样化，也更为稳定。
    [n0023] (8)本实用新型的隧道灯，供电切换单元通过二极管、电阻、MOS管等简单元器件实现了对交流市电的掉电检测，并在交流市电掉电时切换输出第二直流电压从而切换至电池供电模式，实现了交流市电掉电时隧道灯的RFID读取模块和无线通信模块的供电和工作不受影响，稳定性好。
    [n0024] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
    [n0025] 图1为本实用新型实施例隧道灯的结构框架示意图；
    [n0026] 图2为本实用新型实施例RFID读取模块的电路图；
    [n0027] 图3为本实用新型实施例无线通信模块的电路图；
    [n0028] 图4为本实用新型实施例隧道灯的低压供电模块的结构框架示意图；
    [n0029] 图5为本实用新型实施例整流降压单元的电路图；
    [n0030] 图6为本实用新型实施例充电单元的电路图；
    [n0031] 图7为本实用新型实施例供电切换单元的电路图；
    [n0032] 图8为本实用新型实施例降压稳压单元的电路图。
    [n0033] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本实用新型实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
    [n0034] 本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
    [n0035] 本实用新型的权利要求书、说明书中，除非另有明确限定，如使用“连接”，均指代电连接。
    [n0036] 本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
    [n0037] 本实用新型实施例提供一种隧道灯，其装设于隧道内并包括接入了交流市电并用于隧道照明的灯体。不言而喻的，在隧道内可以装设多个所述的隧道灯，以构成沿隧道延伸方向布置的隧道灯组，所述隧道灯为该隧道灯组中的一个。此外，可以理解的是，由于本实用新型隧道灯的主要改进不在于灯体和其机械结构，因而本文不对这些部分进行赘述，也不对其进行限定。
    [n0038] 参照图1，为便于在隧道内基于RFID技术进行人员定位，本实用新型实施例的隧道灯具有被配置为RFID标签的灯标签，并包括RFID读取模块、无线通信模块和低压供电模块。所述RFID读取模块和无线通信模块彼此信号连接。所述RFID读取模块读取RFID标签并将其读取到的标签信息通过所述无线通信模块发送给所述隧道灯组中的其他隧道灯。
    [n0039] 可以看出，本实用新型实施例的隧道灯，除既有的照明功能外，还包括彼此信号连接的RFID读取模块和无线通信模块，使得该隧道灯构成了具有无线通信功能的RFID读头。因而，不仅可以参照已有的隧道照明布置方案实现RFID读头的快速布置，还可以通过与其他隧道灯无线通信实现各隧道灯的自组网，从而适于将各隧道灯配置为逐次传递地与服务器通信的方式来简化隧道灯与服务器的通信难度，为在隧道内通过RFID技术实现车辆或人员定位提供物质基础。
    [n0040] 进一步的，所述RFID读取模块可以读取所述隧道灯组中的其他隧道灯的灯标签，以测量该RFID读取模块所对应的隧道灯与该其他隧道灯的距离。本实施例中，由于隧道灯还具有灯标签，因而具有RFID发射功能。如此一来，可通过该隧道灯读取其他隧道灯的灯标签来实现各隧道灯间的测距和自动排序，无需手动配网，便于初次安装后的初始配网。在其他实施例中，所述RFID读取模块还可以被配置为具有RFID读取功能和RFID发送功能的RFID收发模块。所述隧道灯的RFID收发模块读取其他所述隧道灯组中的其他隧道灯的RFID收发模块，以测量该隧道灯与该其他隧道灯的距离。
    [n0041] 进一步的，所述RFID读取模块可以读取隧道中车辆或人员所携带的外部RFID标签以定位该车辆或人员在隧道中的位置。
    [n0042] 参照图2，所述RFID读取模块用于读取隧道人员所携带的RFID标签的标签信息。具体的，所述RFID读取模块包括型号为nRF51822的RFID射频芯片。不言而喻的，所述RFID读取模块还包括RFID天线以及其他外围器件，但其并非本实用新型的关键，因而不再赘述，本领域技术人员参照图2进行实施即可。
    [n0043] 参照图3，所述无线通讯模块与RFID读取模块通过SPI通信协议建立信号连接，所述无线通讯模块还通过LoRa无线通信协议与其他隧道灯建立无线信号连接，以将RFID读取模块所读取到的标签信息通过发送给其他隧道灯。不言而喻的，所述无线通信模块也用于接收其他隧道灯发出的所述标签信息，以实现各隧道灯的双向无线通信。具体而言，所述无线通讯模块包括型号为SX1280的LoRa通信芯片，所述RFID射频芯片的第14引脚、第15引脚、第16引脚、第17引脚、第18引脚、第19引脚和第20引脚分别连接所述LoRa通信芯片的第6引脚、第5引脚、第4引脚、第3引脚、第9引脚、第10引脚和第11引脚，以使所述RFID读取模块与无线通信模块通过SPI通信协议建立信号连接。本实施例中，所述RFID读取模块和无线通信模块以有线连接的方式通过SPI通信协议建立信号连接，通信稳定，而无线通信模块通过LoRa无线通信协议与其他隧道灯建立无线信号连接，通信稳定且传输距离远，适应于在既有隧道灯的间隔距离内通信。
    [n0044] 参照图4，所述低压供电模块接入交流市电，并用于为所述RFID射频芯片和LoRa通信芯片供电。具体的，所述低压供电模块包括整流降压单元、电池、充电单元、供电切换单元和降压稳压单元。所述整流降压单元将所述交流市电整流降压并转换为第一直流电压。所述电池输出第二直流电压。所述充电单元连接所述整流单元的输出端并为所述电池充电。所述供电切换单元的输入端连接所述整流降压单元和所述电池并切换输出所述第一直流电压和第二直流电压。所述降压稳压单元的输入端连接所述供电切换单元的输出端以将所述第一直流电压或第二直流电压降压为第三直流电压，并以第三直流电压为所述RFID射频芯片和LoRa通信芯片供电。本实施例中，所述第一直流电压、第二直流电压和第三直流电压分别为5V、3.7V和3.3V。因此，本实施例的隧道灯，低压供电模块可接入交流市电并将其转换为适于为RFID射频芯片和LoRa通信芯片供电的第三直流电压，因而RFID读取模块和无线通信模块可与隧道灯的灯体共用供电电源，供电结构较为简单。进一步的，低压供电模块还包括电池和供电切换单元，可以切换市电供电和电池供电两种供电模式，使得RFID射频芯片和LoRa通信芯片的供电来源更为多样化，也更为稳定。
    [n0045] 参照图5，所述整流降压单元包括型号为AP05N07-Zero的整流芯片，其第1引脚和第2引脚分别接入所述交流市电的零线和火线，其第3引脚输出所述第一直流电压，其第4引脚接地。
    [n0046] 参照图6，所述充电单元包括型号为CN3163的充电管理芯片，其第4引脚连接所述整流降压单元的输出端以接入所述第一直流电压，其第5引脚连接所述电池以为其充电。
    [n0047] 参照图7，所述供电切换单元在所述交流市电正常供电和交流市电掉电时分别输出所述第一直流电压和第二直流电压，其包括：第一输入端、第二输入端、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第二电阻R2、第三电阻R3、第一MOS管Q1和供电切换输出端。具体而言，所述第一输入端接入所述第一直流电压，并经过彼此同向并联的所述第一二极管VD1和第二二极管VD2连接所述供电切换输出端；其中，所述第一二极管VD1和第二二极管VD2的阳极均连接所述第一输入端，所述第一二极管VD1和第二二极管VD2的阴极均连接所述供电切换输出端。所述第二输入端接入所述第二直流电压，并经过所述第一MOS管Q1连接所述供电切换输出端。所述第二电阻R2与第三电阻R3串联，所述第二电阻R2远离第三电阻R3的一端接地，所述第三电阻R3远离第二电阻R2的一端接入所述第一直流电压。所述第一MOS管Q1的第1引脚连接所述第二电阻R2与第三电阻R3的公共点，其第3引脚连接所述第二输入端，其第2引脚连接所述供电切换单元的输出端。所述供电切换单元的具体切换过程如下：当市电正常时，第一MOS管Q1的第1引脚为高电平，第一MOS管Q1不导通，供电切换单元输出第一直流电压。当市电掉电时，第一MOS管Q1的第1引脚为低电平，第一MOS管Q1导通，供电切换单元输出第二直流电压。本实施例的隧道灯，供电切换单元通过二极管、电阻、MOS管等简单元器件实现了对交流市电的掉电检测，并在交流市电掉电时切换输出第二直流电压从而切换至电池供电模式，实现了交流市电掉电时隧道灯的RFID读取模块和无线通信模块的供电和工作不受影响，稳定性好。
    [n0048] 参照图8，所述降压稳压单元包括型号为MCP1700T_3302的降压稳压芯片，其第3引脚连接所述供电切换单元的输出端，其第1引脚接地，其第2引脚构成其输出端并输出所述第三直流电压。
    [n0049] 上述说明书和实施例的描述，用于解释本实用新型保护范围，但并不构成对本实用新型保护范围的限定。通过本实用新型或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本实用新型实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
    权利要求:
    Claims (9)
    [0001] 1.一种隧道灯，其为沿隧道延伸方向布置于隧道中的隧道灯组中的一个，并用于隧道照明；其特征在于：所述隧道灯包括彼此信号连接的RFID读取模块和无线通信模块；所述RFID读取模块读取RFID标签并将其读取到的标签信息通过所述无线通信模块发送给所述隧道灯组中的其他隧道灯。
    [0002] 2.如权利要求1所述的隧道灯，其特征在于：所述隧道灯还具有被配置为RFID标签的灯标签；
    所述RFID读取模块读取所述隧道灯组中的其他隧道灯的灯标签，以测量该RFID读取模块所对应的隧道灯与该其他隧道灯的距离。
    [0003] 3.如权利要求1所述的隧道灯，其特征在于：所述RFID读取模块被配置为具有RFID读取功能和RFID发送功能的RFID收发模块；
    所述隧道灯的RFID收发模块读取其他所述隧道灯组中的其他隧道灯的RFID收发模块，以测量该隧道灯与该其他隧道灯的距离。
    [0004] 4.如权利要求1所述的隧道灯，其特征在于：所述RFID读取模块读取隧道中车辆或人员所携带的RFID标签，以定位该车辆或人员在隧道中的位置。
    [0005] 5.如权利要求2或3或4所述的隧道灯，其特征在于：所述隧道灯通过所述无线通信模块接收所述隧道灯组中的其他隧道灯发出的所述标签信息。
    [0006] 6.如权利要求5所述的隧道灯，其特征在于：所述无线通信模块通过LoRa无线通信协议与所述隧道灯组中的其他隧道灯建立无线信号连接；所述RFID读取模块和无线通信模块通过SPI通信协议建立信号连接。
    [0007] 7.如权利要求6所述的隧道灯，其特征在于：所述RFID读取模块包括型号为nRF51822的RFID射频芯片，所述无线通信模块包括型号为SX1280的LoRa通信芯片；
    所述RFID射频芯片的第14引脚、第15引脚、第16引脚、第17引脚、第18引脚、第19引脚和第20引脚分别连接所述LoRa通信芯片的第6引脚、第5引脚、第4引脚、第3引脚、第9引脚、第10引脚和第11引脚，以使所述RFID读取模块与无线通信模块通过SPI通信协议建立信号连接。
    [0008] 8.如权利要求7所述的隧道灯，其特征在于：所述隧道灯包括用于照明的灯体，所述灯体受交流市电供电；
    所述隧道灯还具有用于为所述RFID射频芯片和LoRa通信芯片供电的低压供电模块，其包括：
    整流降压单元，其将所述交流市电整流降压并转换为第一直流电压；
    电池，其输出第二直流电压；
    充电单元，其连接所述整流降压单元的输出端并为所述电池充电；
    供电切换单元，其输入端连接所述整流降压单元和所述电池并切换输出所述第一直流电压和第二直流电压；
    降压稳压单元，其输入端连接所述供电切换单元的输出端以将所述第一直流电压或第二直流电压降压为第三直流电压，并以第三直流电压为所述RFID射频芯片和LoRa通信芯片供电。
    [0009] 9.如权利要求8所述的隧道灯，其特征在于：
    所述整流降压单元包括型号为AP05N07-Zero的整流芯片，其第1引脚和第2引脚分别接入所述交流市电的零线和火线，其第3引脚输出所述第一直流电压，其第4引脚接地；
    所述充电单元包括型号为CN3163的充电管理芯片，其第4引脚连接所述整流降压单元的输出端以接入所述第一直流电压，其第5引脚连接所述电池以为其充电；
    所述供电切换单元在所述交流市电正常供电和交流市电掉电时分别输出所述第一直流电压和第二直流电压，其包括：第一输入端、第二输入端、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第二电阻R2、第三电阻R3、第一MOS管Q1和供电切换输出端；所述第一输入端接入所述第一直流电压，并经过彼此同向并联的所述第一二极管VD1和第二二极管VD2连接所述供电切换输出端；其中，所述第一二极管VD1和第二二极管VD2的阳极均连接所述第一输入端，所述第一二极管VD1和第二二极管VD2的阴极均连接所述供电切换输出端；所述第二输入端接入所述第二直流电压，并经过所述第一MOS管Q1连接所述供电切换输出端；所述第二电阻R2与第三电阻R3串联，所述第二电阻R2远离第三电阻R3的一端接地，所述第三电阻R3远离第二电阻R2的一端接入所述第一直流电压；所述第一MOS管Q1的第1引脚连接所述第二电阻R2与第三电阻R3的公共点，其第3引脚连接所述第二输入端，其第2引脚连接所述供电切换单元的输出端；
    所述降压稳压单元包括型号为MCP1700T_3302的降压稳压芯片，其第3引脚连接所述供电切换单元的输出端，其第1引脚接地，其第2引脚构成其输出端并输出所述第三直流电压。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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