CN106014096A - 一种生物感应门框及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物感应门框及其使用方法，该门框包括边框、激励导线、感应导线、引线、脉冲信号发生器、三极管、升压变压器、处理器和报警器；其中，所述激励导线安装在边框上，用于形成感应电场，所述感应导线安装在边框上并位于所述感应电场中，用于感应所述人体生物磁场引起感应电场变化的信息，并将感应到的感应电场信息传递至处理器，所述处理器用于接收感应导线感应到的感应电场信息，并根据该信息判断是否需要启动报警器；所述激励导线、感应导线平行装置；本发明提供的生物感应门框能够自行调节工作参数，充分适应外界环境的干扰，排除小动物、非生物、自然气候引起的误报漏报，提高了所述生物感应门框的应用范围及可靠性。

Description

一种生物感应门框及其使用方法
技术领域
本发明涉及生物探测传感器技术领域，尤其涉及一种生物感应门框。
背景技术
生物感应门框在现在的国内外市场中相对于其他防盗感应设备比较少见，其与其他防盗设备，如红外感应等设备相比，具有非接触探测人体生物磁场产生报警信号的物理特性，可靠性高、安全性好等优点，如中国专利CN01107018中记载的一种电子防盗栏及其制作方法，该专利中公开的电子防盗栏是一种生物感应的电子防盗栏，但是该生物感应装置容易受到外界环境的干扰，如小动物、温度、阴雨天气等环境干扰，使工作电压不稳定误触发、而引发报警，另外，其安装受环境限制，如感应线圈、感应电极需采用支架安装，难以满足美观、方便适合门框多样化的使用需求，还有其工作参数需人工调试，工程施工速度受限制，如需要人工调试工作频率和报警电压，难以满足室内外环境稳定可靠和施工快捷、方便的使用需求。
由于上述原因，本发明人对现有的生物感应门框做了深入研究，设计出一种全新的、具有自动适应环境变化自动调整工作参数并可通过辅助装置设置修改工作参数、满足室内外环境稳定可靠、施工方便、快捷，具有感应人体非接触报警功能的生物感应门框。
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种生物感应门框，该门框包括边框、激励导线、感应导线、处理器和报警器；其中，所述激励导线安装在边框上，用于形成感应电场，所述感应导线安装在另外一个边框上并位于所述感应电场中，用于感应所述感应电场，并将感应到的感应电场信息传递至处理器，所述处理器用于接收感应导线感应到的感应电场信息，并根据该信息判断是否需要启动报警器；本发明提供的生物感应门框能够适应室内外环境安装，能够自行调节工作参数，具有非接触感应人体生物磁场产生报警信号，排除小动物、非生物、自然气候及其它干扰引起误报和漏报的物理特性，提高了所述生物感应门框的应用范围及可靠性，从而完成本发明。
具体来说，本发明的目的在于提供一种生物感应门框，其特征在于，该门框包括边框1、激励导线2、感应导线3、处理器4和报警器5；
其中，所述边框1呈矩形或U型，在边框1内有预定的空间，所述激励导线2和感应导线3都安装在边框1内部，即位于所述预定空间内，所述激励导线2用于形成感应电场，
所述感应导线3安装在边框1上并位于所述感应电场中，用于感应所述感应电场，并将感应到的感应电场信息传递至处理器4，
所述处理器4用于接收感应导线3感应到的感应电场信息，并根据该信息判断是否需要启动报警器5。
其中，所述激励导线2和感应导线3都随着边框的形状排布，即优选地排布成矩形或U型，
所述激励导线2和感应导线3都分别与处理器4相连；优选地，所述处理器4和报警器5都分别设置在所述门框内部或外部的一端。
其中，感应导线3将感应到的感应电场信息转化为电压信号，并将该电压信号传递至所述处理器4，
所述处理器4用于接收感应导线3传递出的电压信号，并在该电压信号的电压值大于预定的报警电压值时控制报警器5工作。
其中，所述处理器4还用于根据接收到的电压信号实时控制所述激励导线2形成感应电场的强度，进而使得所述接收到的电压信号的电压值稳定在布防电压范围内。
其中，所述处理器4包括判断模块41和调节模块42，
所述判断模块41中存储有预定的报警电压值、布防电压范围和工作电压值，所述工作电压值落入在所述布防电压范围内；
当所述判断模块41感应到所述电压信号的电压值大于预定的报警电压值时启动报警器5进而发出声光报警信号，
当所述判断模块41感应到所述电压信号的电压值落入在布防电压范围内时，启动调节模块42，
所述调节模块42用于在启动后控制所述激励导线形成感应电场的强度，进而使得所述处理器4接收到的电压信号的电压值基本等于工作电压值。
其中，所述工作电压值是所述生物感应门框自动记录并存储的电压值信息，其记录的过程为：
在所述生物感应门框通电启动时，所述判断模块41接收感应导线3传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值。
其中，所述预定的报警电压值大于所述布防电压范围中的最大值。
其中，所述门框还包括用于为激励导线2供电的电源和用于过滤感应导线传递出的电压信号的滤波器；
优选地，所述门框还包括脉冲信号发生器7、升压变压器、三级管和引线。
其中，所述报警器5包括喇叭51、指示灯52和任选的远程报警部。
所述激励导线2和感应导线3互相平行地设置在边框1内部。
本发明所具有的有益效果包括：
(1)根据本发明提供的生物感应门框能够根据外界环境的变化调整激励导线发出的感应电场的强度，从而使得感应导线生成的电压信号稳定在一个较小的范围内，降低了外界环境对该门框的不良干扰；
(2)根据本发明提供的生物感应门框能够通过感应到的电压值的不同而将人体和小动物区分开，从而排除了因小动物引起的误报，提高了该装置的可靠性。
(3)根据本发明提供的生物感应门框能够以激励导线和感应导线为载体产生的感应电场，形成360度空间范围的虚拟屏障，处理器和报警器将人体影响感应电场产生的信息转化为电信号，从而实现非接触探测或报警。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的整体结构示意图；
图2示出根据本发明一种优选实施方式的处理器结构模块图；
图3示出根据本发明一种优选实施方式的整体结构处理器结构电路图。
附图标号说明：
1-边框
2-激励导线
3-感应导线
4-处理器
41-判断模块
42-调节模块
5-报警器
51-喇叭
52-指示灯
6-门
7-脉冲信号发生器
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
根据本发明提供的生物感应门框，如图1和图2中所示，该门框包括边框1、激励导线2、感应导线3、处理器4和报警器5，其中，所述边框1呈矩形或U型，所述激励导线2、感应导线3、处理器4和报警器5都优选地安装在边框1上，进一步优选地，所述门框内部具有容纳上述激励导线2、感应导线3、处理器4和报警器5的空间，使得从外界只能看到门框，而无法观测到其他构件，提高门框的美观性能，也使得无法从外观上获知该门框具有生物感应防盗功能。如果有必要，也可以在门框上标示出生物感应字样，可以根据用户的实际需要进行设置。
优选地，所述门框的边框可以是矩形，也可以是缺少底面，呈倒U型，可以根据具体情况设置，所述激励导线2和感应导线3都设置在边框内部，所述激励导线2和感应导线3都随着边框的形状排布，即优选地排布成矩形或U型，边框内部具有预定的空间，该预定的空间足够容纳并行设置的述激励导线2和感应导线3，即优选地，在边框内部，虽然述激励导线2和感应导线3不是直线，其延伸方向是随着边框的延伸方向改变而改变的，在所述边框内相邻的两段述激励导线2和感应导线3都是互相平行的。
优选地，所述激励导线2用于在其周围形成感应电场，该感应电场的辐射范围及辐射的形状与所述激励导线的形状有关，优选该感应电场区域，即激励导线产生的感应电场的作用范围，主要是以激励导线为中心并环绕其360度方向向外辐射的电场，该360度方向向外辐射的电场构成了一个虚拟的空间屏障，该空间屏障的延伸区域也是本发明提供的设备的警戒范围，即进入到该区域的生物体会引起感应到的电压值发生变化，进而设备会做出相应反应；本发明中的所述虚拟的空间屏障至少会覆盖整个门框，并且优选地包括门框周围的预定区域。本发明中所述的感应电场是甚低频信号，即所述感应电场是甚低频感应电场，其工作频率为3～30千赫(KHz)，对人体无不良影响。
在一个优选的实施方式中，所述门框可拆卸地安装在墙体上，门框中安装有门6，所述门上优选地安装有玻璃，该门框可以与门是一体化的，也可以是分体加工的。
本发明中所述的感应导线和激励导线并不限于普通导线，其可以是任何能够导电的导体。
在一个优选的实施方式中，所述感应导线3设置在所述感应电场中，用于感应(或采集)所述感应电场的信息，尤其是感应电场的强度信息，将感应到的信息转化为电压信号，并将该电压信号传递至所述处理器4，本发明中对所述感应导线的形状及位置不做特别限制，只要其位于感应电场中，能够感应到感应电场信号即可，本发明中优选地，所述激励导线2和感应导线3平行设置，并且相对位置不变，以使得感应导线3感应到的感应电场强度不易改变，至少不会因为设备本身的原因而改变；由于自然界中的生物体都能产生甚低频感应电场(体液流动造成的)，当人体进入到上述激励导线产生的感应电场内，所述感应导线3感应到的感应电场就会随之变化，通过对变化后感应电场的研究及测算，能够甄别出是否有人入侵或企图入侵到激励导线产生的感应电场范围内，从而能够实现生物感应功能；
所述处理器4用于接收感应导线3传递出的电压信号，并在该电压信号的电压值大于预定的报警电压值时控制报警器工作，即启动报警程序，
所述报警器5用于在处理器4的控制下发出声光报警信号，该信号的持续时间为1s～10s，可以由使用者预先设置或调解。
在一个优选的实施方式中，所述处理器4还用于据接收到的电压信号控制所述激励导线形成感应电场的强度，进而使得所述接收到的电压信号的电压值稳定在预定的布防电压范围内，即为该处理器4具有调节激励导线2周围感应电场强度的功能，其调节的方式一般为调节产生感应电场的电源电压，施加在激励导线上的电压增大，其产生的感应电场强度也会相应增大，反之则减小。
设置具有上述调节感应电场强度功能的处理器的原因在于，本发明提供的生物感应门框的使用时间较长，往往需要具有几年甚至几十年的工作寿命，并且其工作地点往往是在室外，在工作期间外界的环境必然会发生变化，包括温度的改变，空气湿度的改变，光照条件的改变等等，这些都可能会影响所述激励导线2周围感应电场的强度，如果该强度受到外界因素干扰而变动过大，容易引起误报等不良现象的发生。
具体来说，所述处理器4包括判断模块41和调节模块42，
其中，所述判断模块41中存储有预定的报警电压值、布防电压范围和工作电压值，所述工作电压值落入在所述布防电压范围内；
当所述判断模块41感应到所述电压信号的电压值大于预定的报警电压值时启动报警器，
当所述判断模块41感应到所述电压信号的电压值落入在布防电压范围内时，启动调节模块42，
所述报警器5启动后能够发出报警提示音和报警指示光，
所述调节模块42用于在启动后实时控制所述激励导线形成感应电场的强度，进而使得所述处理器4接收到的电压信号的电压值基本等于工作电压值，通过所述调节模块42排除了外界条件对感应电场强度的干扰，从而在不同的外界条件下，处理器4接收到的电压信号的电压值基本恒定，此时如果接收到的电压值发生突变，并且变化后的电压值超出所述布防电压范围，其原因基本就是有生物体进入到激励导线产生的感应电场中，而使得感应导线感应到的感应电场发生突变。
本发明中所述的布防电压范围是一个具有一定电压跨度的数值范围，本发明中优选地，在不同的外界环境下，在没有能够引起报警的生物接近报警设备情况下(没有能够引起报警的生物进入到激励导线产生的感应电场内)，即在该报警装置正常工作的情况下，所述处理器4能够接收到的由感应导线3传递出的电压信号的电压值都落入在所述布防电压范围内，本发明中进一步优选地，所述不同的外界环境包括自然界中常见的雨雪天气、湿热高温天气和寒冷条件等等。即此时接收到的电压值是激励导线产生的感应电场和自然界的感应电场共同作用的结果。
在一个优选的实施方式中，所述预定的报警电压值大于所述布防电压范围中的最大值，仅仅能够改变感应导线3传递出的电压信号的电压值的外界环境是不能使得所述电压信号的电压值上升到预定的报警电压值，即外界的自然环境无法触动报警器；具体来说，在85±2℃的条件下工作两个小时以上时，所述感应导线3传递出的电压信号的电压值小于预定的报警电压值，不能触发报警器；在恒定湿热(40±2)℃、RH(93±2)％的条件下工作48个小时以上时，所述感应导线3传递出的电压信号的电压值小于预定的报警电压值，不能触发报警器。
在一个优选的实施方式中，所述预定的报警电压值与所述布防电压范围中的最大值之间存在预定的差值，该差值用于区分电压的改变是自然环境的因素还是生物体进入到了感应电场范围内，当有生物体进入到激励导线产生的感应电场中，感应导线感应到的感应电场发生突变，进而所述处理器4接收到的电压信号的电压值发生突变，如果是小于1kg的小动物进入到感应电场中时，由于其体积质量较小，其对激励导线产生的感应电场的改变量较小，从而所述处理器4接收到的电压信号的电压值的变动也较小，此时处理器4接收到的电压信号的电压值可能超出布防电压范围，但一定小于预定的报警电压值，不会触发报警。
在一个优选的实施方式中，所述预定的报警电压值与激励导线2上产生感应电场的供电部的电压有关，如果该供电部的电压有所调节，所述预定的报警电压值也会相应调整；所述布防电压范围为0～2V，优选的为0.1～1.5V，更优选为0.2～1V。
在进一步优选的实施方式中，所述预定的报警电压值是激励导线2上产生感应电场的供电部的电压值的50％～80％；所述预定的报警电压值的取值范围是2.5～24V，优选的为3.5～10V；所述激励导线2上产生感应电场的供电部的电压一般为安全电压，优选的取值为5～30V，当所述激励导线2上产生感应电场的供电部的电压为12V时，所述预定的报警电压值为6～9V，优选为6V。
在一个优选的实施方式中，本发明中所述的预定的报警电压值和布防电压范围，都能够在处理器的控制下自行按照预设程序进行调节，也可以通过外接的辅助装置进行人为设定/更改。
在一个优选的实施方式中，工作电压值是所述生物感应门框自动记录并存储的电压值信息，其记录的过程为：在所述生物感应门框通电启动时，所述判断模块41接收感应导线3传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值，上述过程也称之为布防的过程，该布防的过程在每次通电启动时都会启动，其启动时间在10秒以内，即所述生物感应门框能够在启动10秒内进入正常警戒状态。在通电启动时接收到的电压值如果处在所述的布防电压范围内，则正常工作，如果不在该范围内，会发出报警信号，直至接收到的电压信号在所述布防电压范围内，此时可能是设备存在故障或者有生物体处在感应电场区域内。
本发明中所述的感应电场区域，即激励导线产生的感应电场的作用范围，优选地是以激励导线为中心并环绕其360度方向向外辐射的电场，该360度方向向外辐射的电场构成了一个虚拟的空间屏障，该空间屏障的延伸区域也是本发明提供的设备的警戒范围，即进入到该区域的生物体会引起感应到的电压值发生变化，进而做出相应反应。
在一个优选的实施方式中，所述处理器4包括有计时模块，其用于在接收到的电压信号的电压值大于或等于预定的报警电压值时计时，并记录该电压值持续的时间，此时报警器尚未启动工作，如果该大于预定的报警电压值的电压持续时间大于0～5秒，优选的为1～2秒时，本发明中最优选为1s，再启动报警器，进而发出报警信号。
在一个优选的实施方式中，所述门框还包括电源、滤波器、电压放大器和脉冲信号发生器7，所述电源优选为直流电源，可以是蓄电池，所述滤波器用于过滤感应导线传递出的电压信号，即过滤除空间中的杂波，以避免干扰。进一步地，在所述门框中还任选地设置有高压发生器、功率放大电路、变压器、反相器中的一种或多种，其中，所述高压发生器包括有振荡器和三级管。
如图3中所示，本发明提供的生物感应门框中的优选的电路结构，其中该门框包括激励导线2、感应导线3、处理器4、报警器5、脉冲信号发生器7和电压放大器，其中，电压放大器包括三极管、升压变压器、引线等，其中，优选地，上述各个部件之间都通过引线相连。
在一个优选的实施方式中，所述处理器中的调节模块和判断模块都优选地嵌入在单片机中，并由单片机控制，可以是一块集成的单片机也可以是多块单片机的组合，优选地都设置成嵌入式单片机。
在一个优选的实施方式中，所述处理器4上还任选地设置有外接设备的接入端口，所述外接设备可以是外接的输入设备，用于向其中输入初始数据。
在一个优选的实施方式中，所述报警器5包括喇叭51和指示灯52。所述喇叭可以发出滴滴的报警声音，也能发出预存的语言信息，以满足各种应用场合的“语音报警”需求。
在一个优选的实施方式中，所述门框上还设置有摄像机，所述报警模块还包括远程报警部，生物感应门框能够在有生物入侵时控制报警器发出远程报警信息，所述摄像机能够拍摄门框附近影像并生成画面信息，当所述报警器5发出远程报警信息时，所述摄像机也同时传递出其此时拍摄到的画面信息。
优选地，所述生物感应门框、报警器和摄像机都安装在门即其周围区域，所述摄像机可以有一个或多个，可以根据具体情况设置。所述摄像机可以是实时工作的，其内能够存储预定时长的画面信息，也可以将其记录的画面信息实时传输给预定的存储器，以便随时调用；该摄像机还可以处于待机状态，当有需要时，如发出报警信息或者收到指令时迅速启动，从而获得并传出画面信息。
优选地，所述摄像机与生物感应门框相连，并可以受生物感应门框内的处理器控制，进一步优选地，所述报警器与与所述生物感应门框相连。
优选地，所述门框还包括信息接收端，其用于接收所述远程报警信息和画面信息，所述信息接收端可以是电脑处理器，也可以是移动终端，如手机等，可以根据设备的使用环境及应用条件设定；
进一步优选地，所述信息接收端还用于远程控制所述摄像机并获取画面信息，即所述接收端可以在接收到报警信息时同时接收到此时门框附近的画面信息，在任意时间给摄像机发送指令，接收摄像机此时获得的门框附近画面信息，从而增强使得门框的安防功能更加智能化，也能提高其稳定性。
根据本发明提供的生物感应门框，将其等比放大或者缩小还可以制成其他设备，如相框，尤其适用于需要防盗的相框，如在博物馆等展览照片、图画等物品时，将待展览的物品放入到上述相框内，当有人靠近该相框时，即可以报警，在制成相框时，所述激励导线和感应导线的排布方式可以适当调整，如在相框中部设置互相平行的激励导线和感应导线，或者将激励导线和感应导线盘绕在照片或图画的后面，具体情况可以根据相框的大小设定。
根据本发明提供的一种采用生物感应门框的生物感应调节方法、生物感应控制方法、生物感应报警方法，或者一种生物感应门框的使用方法，该方法中，首先给所述生物感应门框供电，激励导线在其周围形成感应电场，感应导线将感应到的感应电场信号转化为电压信号传递给处理器中的判断模块；此过程为门框的启动；
所述判断模块接收感应导线传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值；此过程为门框的布防，一般该过程所用时间少于10秒，
所述处理器继续实时接收感应导线传递出的电压信号，并判断该电压信号是否处在布防电压范围内，如果该信号在布防电压范围内，则通过控制激励导线调节接收到的电压信号，使其电压值基本等于工作电压值；如果该信号值大于预定的报警电压值时，判断有人入侵，控制报警器工作，并发出声光报警信号；如果该信号值不大于所述预定的报警电压值，并且不在所述的布防电压范围内，判断为小动物误触，不做处理。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物感应门框，其特征在于，该门框包括边框(1)、激励导线(2)、感应导线(3)、处理器(4)和报警器(5)；
其中，所述激励导线(2)和感应导线(3)都安装在边框(1)内部，所述激励导线(2)用于形成感应电场，
所述感应导线(3)位于所述感应电场中，用于感应所述感应电场，并将感应到的感应电场信息传递至处理器(4)，
所述激励导线(2)和感应导线(3)都分别与处理器(4)相连；优选地，所述处理器(4)和报警器(5)都分别设置在所述门框内部或外部的一端。
2.根据权利要求1所述的门框，其特征在于，
所述边框(1)呈矩形或U型，所述激励导线(2)和感应导线(3)都随着边框的形状排布，即优选地排布成矩形或U型。
3.根据权利要求1所述的门框，其特征在于，
感应导线(3)将感应到的感应电场信息转化为电压信号，并将该电压信号传递至所述处理器(4)，
所述处理器(4)用于接收感应导线(3)感应到的电压信号，并根据该电压信号判断是否需要启动报警器(5)。
4.根据权利要求1或3所述的门框，其特征在于，
所述处理器(4)在该电压信号的电压值大于预定的报警电压值时控制报警器(5)工作，优选地还用于根据接收到的电压信号实时控制所述激励导线(2)形成感应电场的强度，进而使得所述接收到的电压信号的电压值稳定在布防电压范围内。
5.根据权利要求4所述的门框，其特征在于，
所述处理器(4)包括判断模块(41)和调节模块(42)，
所述判断模块(41)中存储有预定的报警电压值、布防电压范围和工作电压值，所述工作电压值落入在所述布防电压范围内；
当所述判断模块(41)感应到所述电压信号的电压值大于预定的报警电压值时启动报警器(5)进而发出声光报警信号，
当所述判断模块(41)感应到所述电压信号的电压值落入在布防电压范围内时，启动调节模块(42)，
所述调节模块(42)用于在启动后控制所述激励导线形成感应电场的强度，进而使得所述处理器(4)接收到的电压信号的电压值基本等于工作电压值。
6.根据权利要求5所述的门框，其特征在于，
所述工作电压值是所述生物感应门框自动记录并存储的电压值信息，其记录的过程为：
在所述生物感应门框通电启动时，所述判断模块(41)接收感应导线(3)传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值。
7.根据权利要求5所述的生物感应门框，其特征在于，
所述预定的报警电压值大于所述布防电压范围中的最大值。
8.根据权利要求3所述的生物感应门框，其特征在于，
所述门框还包括用于为激励导线(2)供电的电源和用于过滤感应导线传递出的电压信号的滤波器；
优选地，所述门框还包括脉冲信号发生器(7)、升压变压器、三级管和引线。
9.根据权利要求1所述的生物感应门框，其特征在于，
所述报警器(5)包括喇叭(51)、指示灯(52)和任选的远程报警部；
优选地，所述门框上还设置有摄像机和任选的信息接收端。
10.根据权利要求1所述的生物感应门框，其特征在于，
所述门框还可以作为相框使用。
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