一種具有抗地震功能的電插鎖的製作方法

2023-06-30 08:33:06 1

專利名稱：一種具有抗地震功能的電插鎖的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鎖具，尤其是涉及一種具有抗地震功能的電插鎖。
背景技術：
鎖具的發展一直備受人們的重視，傳統的鎖具的發展主要集中在如何加固結構，安全防盜上。很少考慮到地震發生、牆體塌陷等極端情況時，鎖不能及時打開，導致安全門容易被卡住，人員無法逃生等問題。尤其是近年來，全球地震頻發，因門鎖不能及時打開，導致安全門被卡住，人員來不及迅速逃生的現象時有發生。因此，怎樣讓鎖具既牢固防盜，又能在發生地震時及時將門打開就顯得尤為重要。到目前為止，國內外也提出過一些改進的技術和思路，其中，中國專利95223181. 6公開一種防地震門，該防地震門的門邊框的外平面與門框架的內平面中至少有一平面除鉸鏈一側外為斜面，當地震發生時，門只能向開門方向移動，使門容易打開。但同時安裝這種鎖具的門智能程度不高，不能在地震發生時自動感測得到，並將門打開。

發明內容
本發明的目的在於提供一種不僅可在地震發生時根據地震等級迅速做出反應，從而保證安全門不會被卡住，而且具有防盜門的牢固性和防盜性的具有抗地震功能的電插鎖。本發明設有振動信息採集單元、智能處理單元、雙舌式執行單元和電源；智能處理單元輸入端接振動信息採集單元的振動信息輸出端，智能處理單元輸出端接雙舌式執行單元，電源分別與振動信息採集單元、智能處理單元和雙舌式執行單元電連接。所述振動信息採集單元可設有至少2個傳感器，所述傳感器設在門鎖、門框和牆體內。所述傳感器可採用加速度傳感器或角速度傳感器等。所述智能處理單元可設有模數轉換模塊、模式識別模塊、地震強度編碼模塊和微控制器，所述模數轉換模塊的輸入端接振動信息採集單元的振動信息輸出端，模數轉換模塊的輸出端接模式識別模塊輸入端，模式識別模塊的輸出端接地震強度編碼模塊輸入端，地震強度編碼模塊輸出端接微控制器輸入端，微控制器的控制信號輸出端接雙舌式執行單兀。所述微控制器可採用單片機或數位訊號處理器(DSP)等。所述雙舌式執行單元可設有主鎖舌、副鎖舌、繼電器和支撐架。主鎖舌和副鎖舌分別固定在支撐架的兩個側面，主鎖舌和副鎖舌互相垂直，繼電器設在支撐架內，繼電器與微控制器的控制信號輸出端電連接。 所述電源可採用220V交流電或電池組等。 本發明融機械、電子為一體，不僅可以對振動進行實時檢測，而且可以在破壞性地震發生時向雙舌式執行單元發出指令，開鎖開門，從而避免安全門被卡住。


圖1為本發明實施例的結構組成框圖。在圖1中，各標記為A為智能處理單元，101為振動信息採集單元，102為模數轉換模塊，103為模式識別模塊，104為地震強度編碼模塊，105為微控制器，106為雙舌式執行單元，107為電源。圖2為本發明實施例的安全門、電插鎖主體及振動傳感器的位置分布圖。圖3為本發明實施例的電插鎖的電源線、電插鎖主體、副鎖舌和主鎖舌的結構組成示意圖。圖4為本發明實施例的副鎖舌彈出時所對應的位置、主鎖舌的鎖舌槽和鎖舌殼主體的結構組成示意圖。圖5為本發明實施例的電路原理圖。在圖2 5中，各標記為1為第1振動傳感器，2為安全門鉸鏈，3為門框，4為門扇，5為第2振動傳感器，6為電插鎖主體的外殼(內部包含單片機或DSP、振動信息採集單元、雙舌式執行單元、振動傳感器等)，7為鎖舌殼，8為電插鎖的電源線，9為電插鎖主體，10為副鎖舌，11為主鎖舌，12為副鎖舌彈出時所對應的位置，13為主鎖舌的鎖舌槽，14為鎖舌殼主體，15為ADXL203型模擬二維MEMS加速度傳感器，16為TCL08;34型A/D轉換器，17為MSP430微處理器，18為HK4100電磁繼電器，19為CN3052型充電電路，20為鋰離子充電電池。
具體實施例方式參見圖1 3，本發明實施例設有振動信息採集單元101、智能處理單元A、雙舌式執行單元106和電源107。所述智能處理單元A設有模數轉換模塊102、模式識別模塊103、地震強度編碼模塊104和微控制器105，所述模數轉換模塊102的輸入端接振動信息採集單元101的振動信息輸出端，模數轉換模塊102的輸出端接模式識別模塊103輸入端，模式識別模塊103的輸出端接地震強度編碼模塊104輸入端，地震強度編碼模塊104輸出端接微控制器105輸入端，微控制器105的控制信號輸出端接雙舌式執行單元106。電源107分別與振動信息採集單元101、智能處理單元A和雙舌式執行單元106電連接。所述振動信息採集單元設有2個傳感器(第1傳感器1和第2傳感器幻，分別設在牆體和門扇4內。2個傳感器採用ADXL203型模擬二維MEMS加速度傳感器。所述雙舌式執行單元106設有主鎖舌11、副鎖舌10、繼電器(在圖中未畫出)和支撐架。主鎖舌11和副鎖舌10分別固定在支撐架的兩個側面，主鎖舌11和副鎖舌10互相垂直，繼電器設在支撐架內，繼電器與微控制器的控制信號輸出端電連接。所述電源可採用220V交流電或電池組等。所述微控制器可採用單片機或數位訊號處理器(DSP)等。以下給出具體實施例1.門框或門框外牆體內設置安裝點，安裝一個振動傳感器，同時電插鎖內也安裝一個同類功能的振動傳感器，具有抗地震功能的電插鎖通過這兩個振動傳感器實時檢測振動信號，並經由信號採集與調製模塊將其輸出給智能處理單元(如單片機，DSP等)作相應判斷處理。其中，兩個傳感器的安裝姿態要保持相同，都採用豎直安放的方式。
上述放置兩個傳感器的優點主要有一，位置上兩個傳感器分開，分別安裝在不同位置，可檢測到振動信號的差別，並通過這一差別來判斷這種振動是由正常開關門引起的還是由地震引起的。二，兩個傳感器的安裝姿態保持相同，可以減少因擺放差異帶來的檢測誤差。同時由於地震發生時首先是豎直振動波然後是橫向振動波，因此採用豎直安放的方式可以更快更準確的檢測到地震的強度。2.智能處理單元是此具有抗地震功能電插鎖的技術核心單元。調製後的信號經智能處理單元做互相關性大小的運算處理後可以得出信號序列的能量，進而通過能量求出不同信號序列的相關性評價，從而對振動強度做出一個評估。再根據評估值與閾值的比較可判斷出是否發出指令，控制雙舌式執行機構做出相應動作。其中，振動傳感器的輸出經過採集與調製後分別用X(k)和Y(k)表示，其中k= 1，2......⑴。現利用互相關性的原理，對信號序列X(k)和Y(k)作如下分析1)用移動窗取離散序列分別為X(i，i+1......i+N-1)和Y(i，i+1......i+N-1)，
其中N為移動窗的長度。2)計算上述序列的振動能量Ex (i) =X2(i)，Ey(i) =Y2(i)
1 N 3)求取兩序列的相關性評價A(O = -Σ[^2 + J) ·^2 -·/+)]
iv ；=14)由以上步驟求出信號相關性係數後，再比較這個信號相關性係數R(i)與閾值盤上設定的閾值S的大小當R(i) δ時，說明發生強烈地震，智能處理單元向雙舌式執行機構發出指令，開鎖開門。智能處理單元中信號相關性計算非常關鍵，正是由它來對地震強度進行智能識別，同時排除其他振動的幹擾。例如，當正常開關門或是樓道裡有人走動抑或是發生小地震時，都會有信號性關性的變化，但在這些情況下，信號相關性評價R(i)都很小，達不到閾值，因此都不會引起開門開鎖。只有當發生破壞性地震時，才會導致信號相關性評價R(i)達到閾值，從而實現相應動作。因此本發明具有精度高，可靠性好的優點。另外，上述閾值盤為一個數值對應關係錶盤，即信號相關性R(i)與地震強度的對應關係，不同的信號相關性R(i)對應不同的地震強度。人們可以通過設定閾值盤上的閾值來設定開鎖開門的對應地震強度。一旦設定好之後，當地震強度達到閾值盤上設定值時，智能處理中心即發出開鎖信號，確保主鎖舌縮回，副鎖舌彈出，將門頂開。3.雙舌式執行機構為具有抗地震功能電插鎖的機械主體部分，它可以有兩個鎖舌，一個主鎖舌一個副鎖舌，其中主鎖舌即為鎖門的鎖舌，有電彈出，斷電縮回；副鎖舌在主鎖舌的相鄰面上，通常情況下都是處在縮回狀態，只有當發生強烈地震，收到智能處理單元的開門信號後才會彈出，將門頂開。雙舌式執行機構和智能處理單元以及振動傳感器都是集成在一起的，由家用電源供電。當發生地震時，按消防要求，樓內要斷電，此時，智能處理單元以及振動傳感器、雙舌式執行機構等暫時由海量電容或電池供電，以確保智能處理單元發送出的信號能夠有效控制鎖舌順利完成相應的動作。本實施例中，雙舌式執行機構兩個鎖舌的動作並不是同時進行的，中間有一個短暫的時間間隔，即主鎖舌先縮回，待延時02 1.0s之後，副鎖舌再彈出，這樣做可以避免由於副鎖舌彈出過快，而將還未完全彈出的主鎖舌卡在鎖槽內的情況，從而保證了具有抗地震功能電插鎖的可靠性。圖5給出本發明實施例的電路原理圖，在圖5中，標記15為ADXL203型模擬二維MEMS加速度傳感器，16為TCL08;34型A/D轉換器，17為MSP430微處理器，18為HK4100電磁繼電器，19為CN3052型充電電路，20為鋰離子充電電池。以下給出本發明的工作過程振動信息採集單元用於採集振動信息，振動信息採集單元也可設有至少3個傳感器，所述傳感器設在門鎖、門框和牆體內，所述傳感器可以實時感測振動，並將信息輸出到智能處理單元。智能處理單元用於對振動信息採集單元輸出的信號做模式識別處理，並編碼成相應的地震等級，然後根據地震等級，發出指令控制雙舌式執行單元做出相應動作，所述智能處理單元設有模數轉換模塊、模式識別模塊、地震強度編碼模塊和微控制器，所述模數轉換模塊用於將傳感器的模擬信號轉換成數位訊號，並輸出到模式識別模塊，所述模式識別模塊通過對多個信號作互相關性運算，求出信號序列的能量，進而得出不同信號序列的相關性評價，然後再根據信號序列的相關性評價得出振動強度的一個評估值，若信號序列的相關性評價高，則說明振動強烈；若信號序列的相關性評價低，則說明振動微弱。所述地震強度編碼模塊根據地震的強度不同，編碼不同的地震等級，並設定相應閾值，具體為一閾值盤，它是一個數值對應關係錶盤，即信號相關性R(i)與地震強度的對應關係，不同的信號相關性R(i)對應不同的地震強度，人們可以通過設定閾值盤上的閾值來設定開鎖開門的對應地震強度。所述微控制模塊用於信號處理和指令發送，當評估值達到閾值時，微控制器發出指令，控制雙舌式執行單元做出相應動作，包括主鎖舌縮回和副鎖舌彈出等；當振動強度評估值沒有達到閾值時，不做相應動作。雙舌式執行單元——用於鎖門和緊急情況下將門頂開。通常情況下，該機構和普通電插鎖類似，只有在地震等緊急情況發生時才會根據指令自動開鎖，同時將門頂開。此機構可以由兩個鎖舌、繼電器和支撐架等組成。其中兩個鎖舌分為一個主鎖舌和一個副鎖舌，主鎖舌用於鎖門，副鎖舌用於將門頂開。主鎖舌和副鎖舌都受到智能處理單元的控制。其中，副鎖舌通常情況下都是縮回的，只有在發生強烈地震，收到開門信號時才會彈出。電源——用於對整個系統提供電源，可以是220V交流電也可以是電池組。通過多個分別安裝在門扇和門框(或牆體)上的振動傳感器採集振動信號並作數位化處理，然後傳給智能處理單元做出判斷，當智能處理單元發出開鎖信號時，雙舌式執行機構做出相應動作，開鎖並將門頂開。
權利要求
1.一種具有抗地震功能的電插鎖，其特徵在於設有振動信息採集單元、智能處理單元、 雙舌式執行單元和電源；智能處理單元輸入端接振動信息採集單元的振動信息輸出端，智能處理單元輸出端接雙舌式執行單元，電源分別與振動信息採集單元、智能處理單元和雙舌式執行單元電連接。
2.如權利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特徵在於所述振動信息採集單元設有至少2個傳感器，所述傳感器設在門鎖、門框和牆體內。
3.如權利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特徵在於所述傳感器採用加速度傳感器或角速度傳感器。
4.如權利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特徵在於所述智能處理單元設有模數轉換模塊、模式識別模塊、地震強度編碼模塊和微控制器，所述模數轉換模塊的輸入端接振動信息採集單元的振動信息輸出端，模數轉換模塊的輸出端接模式識別模塊輸入端，模式識別模塊的輸出端接地震強度編碼模塊輸入端，地震強度編碼模塊輸出端接微控制器輸入端，微控制器的控制信號輸出端接雙舌式執行單元。
5.如權利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特徵在於所述微控制器採用單片機或數位訊號處理器。
6.如權利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特徵在於所述雙舌式執行單元設有主鎖舌、副鎖舌、繼電器和支撐架，主鎖舌和副鎖舌分別固定在支撐架的兩個側面， 主鎖舌和副鎖舌互相垂直，繼電器設在支撐架內，繼電器與微控制器的控制信號輸出端電連接。
7.如權利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特徵在於所述電源採用220V 交流電或電池組。
全文摘要
一種具有抗地震功能的電插鎖，涉及一種鎖具。提供一種不僅可在地震發生時根據地震等級迅速做出反應，從而保證安全門不會被卡住，而且具有防盜門的牢固性和防盜性的具有抗地震功能的電插鎖。設有振動信息採集單元、智能處理單元、雙舌式執行單元和電源；智能處理單元輸入端接振動信息採集單元的振動信息輸出端，智能處理單元輸出端接雙舌式執行單元，電源分別與振動信息採集單元、智能處理單元和雙舌式執行單元電連接。融機械、電子為一體，不僅可以對振動進行實時檢測，而且可以在破壞性地震發生時向雙舌式執行單元發出指令，開鎖開門，從而避免安全門被卡住。
文檔編號E05B63/14GK102561820SQ201210032449
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月14日 優先權日2012年2月14日
發明者吳德會, 孫寶康, 張忠遠, 張海榮, 王曉紅 申請人:廈門大學