CN101349140B - 用于确定作用于百叶窗上的风的影响的方法 - Google Patents

Abstract

一种确定具有传感器装置(231)的百叶窗(1)等上的风的影响的方法，该传感器装置用于在第一测量方向(X₁)和第二测量方向(Y₁)上测量风的影响，这两个方向不同，该方法包括以下步骤：从传感器装置收集表示在第一测量方向上百叶窗等上的风的影响的第一信号；从传感器装置收集表示在第二测量方向上百叶窗等上的风的影响的第二信号；该方法还包括步骤：处理这些信号，以提供表示风的影响并且不依赖于由两个方向所确定的平面上的传感器装置的朝向的二级信号，以便获得与传感器的朝向无关的均匀的传感器检测灵敏度。

Description

用于确定作用于百叶窗上的风的影响的方法

技术领域

本发明涉及一种确定作用于百叶窗或类似装置上的风的影响的方法以及一种保护百叶窗或类似装置免受风的影响的装置。

背景技术

制造商试图保护百叶窗免受风的影响。实际中，当风吹过的时候，百叶窗的布帘会对风产生很大的抵抗力，从而对百叶窗的结构施加很大的压力。百叶窗就会因此而损坏。需要指出的是，当压力基本上垂直地施加在展开布帘的表面时，百叶窗遭到的破坏会更加严重。进一步说，从安全的角度考虑，百叶窗必须牢固地固定在其所安装的建筑物的结构上。EN13561标准进一步规定，该描施必须强制执行。

应此要求，已有的解决方法包括测量可移动部件的振动，也就是臂，或者更通常地负载杆。当测量到的振动超过某一阈值时，该阈值是通过安装者设定的，对控制百叶窗的致动器发出收回指令，致动器然后使窗的布帘绕着卷轴卷起来，并且使臂收回。

振动通常是通过可移动部件在一个方向上的加速度来测量的。因此，申请US2006/0113936公开了一种压电型的单向振动传感器。该类型的传感器有先进的检测灵敏度。该传感器的朝向对系统的检测灵敏度是有影响的。所以，如果检测的方向平行于展开的布帘表面，那么风对结构产生的垂直方向的压力就几乎检测不到，而百叶窗还是可能受到损坏。为了避免这个问题，需设置较小的检测阈值。在这样的实施例中，当依据传感器检测方向挤压结构时，传感器可能使布帘执行不必要的收回。

文献DE19840418公开了一种特殊的百叶窗结构，其中以圆形方式导引屏。百叶窗结构具有传感器，该传感器用于测量作用在屏上的风的作用。该传感器包括包括用于测量切向和径向上的加速度的装置，接着通过滤波处理获得的信号。

专利US3956932公开了一种用于确定风向的传感器。它包括一方面通过加热装置加热并且另一方面通过风冷却的部件。通过确定它们的温度，就可以确定那个部件受风的影响最大，并因此确定风向。

专利US4615214公开了一种带有压电部件的风速计，它包括以空间布置的多个压电元件。根据来自所述部件的输出信号可以确定哪个部件是受风影响最大的，并因此确定风向。

最后，文献EP1077378公开了一种百叶窗，包括该百叶窗包括确定风情况的传感器，列出了不同可用的传感器技术。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于确定风的影响的方法，避免上面提到的缺陷，并且改进现有技术已知的方法。具体地，本发明提出了一种用于确定风的影响的方法，使其能够消除对传感器的安装限制，尤其是对传感器朝向的限制，以获得与论传感器的朝向无关的均匀的传感器检测灵敏度。本发明也涉及一种为了确定对后者的风的影响而被设计成固定至百叶窗等的检测装置。

在第一实施例中，通过权利要求1限定依据本发明的确定方法。

通过权利要求2限定变形方法。

在第二实施例中，通过权利要求3限定依据本发明的确定方法。

通过从属权要求4-7限定不同的变形实施例。

通过权利要求8限定依据本发明的检测装置。

通过权要求9限定一个实施例。

根据本发明，通过权利要求10限定一种保护百叶窗或类似装置免受风的影响的装置。

通过权利要求11和12限定实施例。

附图说明

阅读下面的描述可以更好地理解本发明，对应附图，以单独的例子给出说明。

-附图1是带有臂的百叶窗的图，结合依据本发明的保护装置的实施例；

-附图2描述了表示现有技术的检测装置的检测原理，图示了百叶窗在平面P位置的横截面；

-附图3、4和5根据示意图和流程图描述了实施根据本发明的确定方法的第一实施例的检测装置的检测原理；

-附图6、7和8根据示意图和流程图描述了实施根据本发明的确定方法的第二实施例的检测装置的检测原理；

-附图9是依据本发明的检测装置的实施例。

具体实施方式

如附图1中所述，带有臂的百叶窗1包括安装在建筑结构上的支撑2，由马达11驱动的卷筒3，布帘4绕卷在其上，负载杆5通过铰接臂连接到支撑2上。

铰接臂包括两节6、7，第一节的一端绕着第一轴8铰接在支撑2上，另一端绕着第二轴9铰接在第二节7上。第二节7的另一端绕着第三轴10铰接在负载杆5上。

布帘4的一边固定在卷筒3上，另一边固定在负载杆5上，这样它就可以由驱动机构卷起到卷轴3上或者从卷轴3上展开，例如由电控制单元12控制电源的马达11。在附图1中，布帘处于未卷起状态。

检测装置13设置在负载杆5上，以确定风力对结构的影响。当测量振幅超过了阈值，检测装置会通过无线电向电控制单元12发出用于收回布帘4指令。

有许多方法可用来确定风力的影响。例如，使用可以由具有一个或多个加速计的传感器装置制成。附图2说明了使用这种类型的传感器装置的方法，它可以确定两个互相垂直的方向X₁和Y₁、X₂和Y₂、X₃和Y₃的加速度。该图列出了传感器装置紧固在负载杆5上的三个实施例：水平的，131；垂直的，132；以及45度角方向，133。在第一个实施例中，传感器装置131检测或者测量沿着X₁和Y₁轴加速度。对每个检测轴，已预先设置好阈值X_s和Y_s。只要加速度不超过上述的阈值，即，只要测量结果在灰色的区域中，就不会有信号发送到电控制单元12。但是，只要超过了阈值，收回布帘的指令就会被发送到电控制单元12。同样的原理也适用于其他传感器装置设置的实例中。传感器装置132检测或者测量沿着X₂和Y₂轴的加速度。传感器装置133检测或者测量沿着X₃和Y₃轴的加速度。在这个例子中，传感器装置131、132和133的阈值X_s和Y_s是相同的。X₁和Y₁、X₂和Y₂、X₃和Y₃方向对传感器装置的结构是固有的，需要指出，传感器装置检测或者测量灵敏度取决于它在负载杆上的朝向。即使可以通过改变阈值而使传感器装置131和132获得相同的灵敏度，传感器装置133也不可能在给定的朝向上获得相同的灵敏度。因此带有这样传感器装置的系统是不可能不依赖于其传感器装置的朝向而运行的。

附图9中所示的检测装置13主要包括传感器装置231，逻辑处理单元26和无线电波发射器27。

传感器装置231包括两个加速计20和21。第一加速计20用来检测并测量沿Y₁轴的加速度，第二加速计21用来检测并测量沿X₁轴的加速度。X₁轴和Y₁轴正交。这两个加速计为逻辑处理单元26提供信号。

逻辑处理单元26包括处理来自传感器装置231的信号的信号处理装置22。这使得可提供装置23，以用于比较被设计成与存储器25中预存的一个或多个阈值作比较的第二信号。这种比较装置会提供在生成控制信号24的装置中触发建立控制信号的信号。这个控制信号随后被传送到无线电波发射器27以无线电的形式发送。具体地，检测装置包括控制本发明主题所指的检测方法的逻辑装置，其具体实施例会在下面详述。具体地，这些逻辑装置可以包括一些尤其能在逻辑处理单元中运行的计算机程序。处理传感器装置231提供的信号的处理装置22也可以包括软件装置，比如用来计算第二信号的计算机程序。

下面根据附图4详解本发明所述确定方法的第一实施例。

在第一步骤210中，检测装置13中设定了阈值R_s。它可以是用电位计或者其他类似装置来设置的。阈值存储在存储器25中。

在第二步骤220中，检测装置紧固在负载杆上。该步骤和前一步骤的顺序可以颠倒，但执行上述顺序的操作会更简单。紧固检测装置使得它含有的传感器装置处于附图3中的一个位置上，如传感器装置231和/或232和/或233上的轴X₁、Y₁和/或X₂、Y₂和/或X₃、Y₃平行于(或至少基本上平行)用来确定风的影响的同一平面P。在附图3所示的情形中，该平面P垂直于负载杆5。但是如传感器231、232和233的不同位置所示，传感器装置在该平面P上的朝向并不重要(对于负载杆的轴的朝向)。换句话说，传感器装置的朝向可以设置得与垂直于传感器的两个测量方向的轴成一定角度，而不会影响到表示风的影响的二级信号的确定。因此该信号不依赖于传感器在平面P上的朝向，即，不依赖于它相对于所述垂直轴之间的朝向。因此，传感器可以自由地固定在百叶窗上的一个部位，假设它的测量方向总是保持在同一个平面上。在下文中，假定检测装置包括传感器装置231。

在第三步骤230中，传感器装置231提供信号表示传感器所在的百叶窗上的可移动部件所经历的加速度，在本实例中是负载杆。在本实例中，这些信号表示负载杆所受的加速度在传感器装置中所含的加速计的检测轴X₁和Y₁上的投影(projection)。所获取的信号的瞬时值分别标记为X_a和Y_a。

在第四步骤240中，根据表示所述加速度投影的信号的瞬时值来计算表示检测装置或负载杆经受的加速度的信号的瞬时值。表示所述加速度的合成的矢量标记为A，其瞬时值nA(矢量长度)为： $\mathrm{nA}=\sqrt{X{a}^2+Y{a}^2}$

加速度的合量的瞬时值组成不依赖于传感器装置在平面P上的朝向的表示风的影响的二级信号。

在第五步骤250中，加速度的瞬时值与阈值R_s比较。如果该瞬时值比阈值R_s大，该方法转向第六步骤260。反之，回到步骤230。在重复步骤230之前可以布置延迟。

在第六步骤260中，安全场景(scenario)执行命令被检测装置发送至电控制单元12，然后所述命令被执行。通常该场景是以收回布帘的命令开始的。

附图5表示了这个处理传感器装置的测量结果的原理。加速度矢量A并不触发任何场景，但加速度矢量A’会命令卷起布帘4，箭头末端表示从灰色区域中发出矢量A’。

回到附图3，很明显，不管传感器装置的朝向如何，检测的灵敏度是相同的。检测装置对同一个压力触发安全场景。

根据本发明的确定方法的第二实施例根据附图7详述如下。

在第一步骤310中，检测装置紧固于负载杆上，如步骤220所描述。检测装置的构造与附图3中是相同的。然而这里学习阶段(learning phase)是必须的。

在第二步骤320中，安装者执行配置操作，把具体的OXY参考系，如一个正交参考系，与传感器装置联系起来。这个新的OXY参考系的设置不依赖于传感器装置的检测轴X₁和Y₁，也不依赖于传感器装置的朝向。该参考系被检测装置考虑的事实通过新的OXY参考系和对应于传感器的检测轴(旋转了角度α)的参考系OX₁Y₁之间的关系可以反映出来。

为了定义这个特殊的参考系，需要用到不同的学习方法(learning method)。检测装置可以利用加速计20、21测到的重力作用来检测竖向(例如，负载杆处于展开静止状态)。基于这些测量结果，检测装置就能够定义绝对朝向，并得出一个不论检测装置的朝向如何总是相同的特殊参考系。特殊参考系的轴X可以平行于重力场。

另一种方式是以配置模式设置检测装置，然后安装者通过对负载杆施力使其拉紧。应力轴是通过分析传感器装置上的加速计20、21所提供的信号来确定的。该应力轴构成了特殊参考系的轴X。

第三种方式包括在布帘展开过程或者布帘在一个特殊命令的指引下作来回运动的过程中对特殊参考系的学习。轴X对应于展开轴。还可以有其他方式，特别是安装者通过人/机界面输入检测装置相对于竖向的朝向角。

在第三步骤330中，设置阈值X_s和Y_s。这些值储存在存储器25中。这些值X_s和Y_s分别对应于根据所设置的特殊参考系OXY的每个X、Y轴的不能超出的阈值。可以用电位计或者其他装置来设置。可替代地，阈值可能被用到许多轴上，因而可能就简化了电子手段：无需设置装置。

在第四步骤340中，传感器装置231提供表示检测装置所在的百叶窗上的可移动部件所受的加速度的信号，该情形中，可移动部件为负载杆。在该情形中，这些信号表示了负载杆所受加速度在传感器装置所含加速计的检测轴上的投影，称为X₁和Y₁。所获信号的瞬时值分别标记为X_1a和Y_1a。如前所述，测量是直接基于传感器装置所含的加速计的。

在第五步骤350中，之前获得的测量结果X_1a和Y_1a通过旋转变换被转化到之前定义的特殊参考系OXY，给出X_a和Y_a，表示如下：

X_a＝X_1a×cos(α)+Y_1a×sin(α)

Y_a＝-X_1a×sin(α)+Y_1a×cos(α)

其中，α为X和X₁之间的代数角度。

这些振幅组成二级信号，该信号表示不依赖于传感器装置在平面P上的朝向的风的影响。

可替代地，阈值X_s和Y_s可以转录在直接的测量参考系(OX1Y1)。在该情形中，直接参考系中表示的阈值不是常数，它们相互依赖。

优选地，检测装置可被设置以通过确定适于百叶窗的特殊参考系而获得更高的灵敏度。它的其中一个轴可对应于百叶窗结构上最限制性的轴，该轴方向可以是垂直于布帘展开的方向。对所述的轴来说，阈值可以低一些。

在第六步骤260中，分量X_a与阈值X_s相比较。如果该值X_a大于阈值X_s，本方法转向步骤380。反之，本方法转向步骤370。

在第七步骤370中，分量Y_a与阈值Y_s相比较。如果该值Y_a大于阈值Y_s，进程转到步骤380。反之，回到步骤340。在重复步骤340之前可以实施延迟。自然地，步骤360和370的顺序可以颠倒。

在第八步骤380中，安全场景执行命令由检测装置发送到电控制单元12，然后被执行。基本上，场景是以收回布帘的命令开始的。

附图8表示了处理传感器装置的测量结果的原理。加速度矢量A并不触发任何场景，而加速度矢量A’命令卷起布帘4，箭头末端表示了从灰色区域中发出矢量A’。

回到附图6，现在很明显，不管传感器装置的朝向如何，检测灵敏度总是一样的。检测装置对同一个应力触发安全场景。实际上，该方法可以提供二级信号，该信号表示不依赖于传感器装置在平面P上的朝向的风的影响。具体地，该二级信号可以是在平面P上测到的加速度合量的强度，或者是在平面P上测到的加速度合量的强度和方向，或者在平面P上测到的加速度合量的分量。

不管选用哪个实施例，最好先根据几个测量结果的平均值确认一个结果。这可以避免错误的测量结果。为了执行安全场景，检测装置基于表示可移动部件的加速度的振幅，其可以是它的绝对加速度、加速度的变量、速度或其变化、位置或其变化，或任何其他能够反映风力对布帘作用的信息。检测装置优选有自主电源，优选通过无线电向电控制单元12发出安全命令。如前所述，由传感器装置提供的大量信号和振幅在检测装置中被处理，但也可以简单地由电控制单元12来处理。最后，更有益的是用一个传感器装置在三个轴上检测加速度，如正交坐标轴。通过这种方式，百叶窗得到更强的保护。以上的功能原理以同样的方式实施。

使用一个可以沿三个轴检测加速度的传感器比只能在两个方向测量的传感器要更先进，因为二级信号不管传感器的朝向如何都是相同的，因此没有必要放置传感器以保持其在同一平面内的测量方向。因此，第二信号不依赖于传感器的空间方位，往百叶窗的部件上固定传感器就很容易了。

在本申请中，“为测量风的影响而选的平面”显然意思是，当使用有两个测量方向的传感器时，使用者想测量风的影响的所在平面。为了在这个平面上测量风力的影响，要求传感器的测量方向必须平行于或者与所述平面共面。在附图3和附图6中，该平面垂直于负载杆，测量方向是共面的。

具有两个测量方向的传感器测量风的影响的测量平面与传感器安装在受风的影响的窗子的可移动部件上有关。因此，对于传感器的一个位置来说，后者根据它的两个测量方向的朝向测量风的影响。该平面是由这两个方向来定义的。它或者平行于或者与该两个方向共面。如果两个测量方向共面，则由这两个方向所形成的平面对应于测量风的影响的传感器的测量平面。如果两个测量方向不共面，则可以形成一个平行于这两个方向的平面。它对应于测量风的影响的传感器的测量平面。

要考虑到，具有与测量风的影响的面平行的平面的传感器，在同一个平面上测量风力的影响。因此，具有不同测量方向的许多传感器可以有测量风的影响的同一个平面。

“在测量平面内的传感器的朝向”意味着该传感器可以在不同的位置，只要两个测量方向总是与选定的测量平面平行或共面。

所以，当使用者选择一个平面来测量风的影响的时候，该平面与传感器在百叶窗的可动部件上的紧固有关，该传感器可以处在不同的位置，以便在选定的平面内测量风的影响。因而传感器所测到的风的影响可以不依赖于它在它的测量平面内的朝向。

Claims (12)

1.一种确定具有传感器装置(231)的百叶窗(1)上的风的影响的方法，该传感器装置用于在第一测量方向(X₁)和第二测量方向(Y₁)上测量风的影响，这两个方向不同，该方法包括以下步骤：

从传感器装置收集表示在第一测量方向上作用在百叶窗上的风的影响的第一信号；

从传感器装置收集表示在第二测量方向上作用在百叶窗上的风的影响的第二信号；

该方法还包括步骤：

处理这些信号，以提供表示风的影响并且不依赖于由两个方向所确定的平面上的传感器装置的朝向的二级信号，以便获得与传感器的朝向无关的均匀的传感器检测灵敏度。

2.如权利要求1所述的方法，包括定位传感器装置的初始步骤，只要第一和第二测量方向平行于选定用来测量风的影响的平面，则传感器装置的朝向不重要。

3.一种用于确定具有传感器装置(231)的百叶窗(1)上的风的影响的方法，该传感器装置用于测量在第一测量方向上、在第二测量方向上和在第三测量方向上风的影响，三个方向彼此不同，该方法包括以下步骤：

从传感器装置收集表示在第一测量方向上作用在百叶窗上的风的影响的第一信号；

从传感器装置收集表示在第二测量方向上作用在百叶窗上的风的影响的第二信号；

该方法还包括下面的步骤：

从传感器装置收集表示在第三测量方向上作用在百叶窗上的风的影响的第三信号；

处理这些信号，以提供表示风的影响并且不依赖于传感器装置的朝向的二级信号，以便获得与传感器的朝向无关的均匀的传感器检测灵敏度。

4.如权利要求3所述的方法，包括定位传感器装置的初始步骤，传感器装置在空间中的朝向不重要。 

5.根据前述任一权利要求所述的方法，其中二级信号是表示在不同方向上风的影响的信号的合量的强度，或者是表示在不同方向上风的影响的信号的合量的强度和方向。

6.如权利要求1到4中任一项所述的方法，包括确定对于百叶窗特定的轴(X，Y)的初始步骤，并且其中二级信号包括表示沿着这些特定轴的风的影响的信号的合量的分量。

7.如权利要求6所述的方法，其中初始确定步骤包括在百叶窗上施加机械动作的子步骤，传感器装置确定该动作的方向的子步骤，以及为了限定对百叶窗特定的一个轴而使用该方向的子步骤。

8.一种被设计成固定在百叶窗(1)上的检测装置(13)，包括测量在至少第一测量方向(X₁)和第二测量方向(Y₁)上风的影响的传感器装置(231)，上述两个方向不同，该检测装置包括用于实施上述任一个权利要求中所述的方法的物理装置(231、20、21、22、23、24、25、26)和软件。

9.如权利要求8所述的检测装置(13)，其中传感器装置包括至少一个加速计(20、21)。

10.一种用于保护百叶窗的保护设备，包括如权利要求8或9中所述的检测装置(13)。

11.如权利要求10所述的保护设备，其中在检测装置或者电控制单元(12)中处理信号。

12.如权利要求10或11所述的保护设备，包括当二级信号或二级信号的一个分量超过预先设置的阈值时发出使百叶窗收回的指令的装置(27、12)。 

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