CN107100516A - 一种自反射防火门模块及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自反射防火门模块及其控制方法，包括总线控制模块、单片机、控制模块、超声波发送装置、超声波接收装置、AD转换模块，其中，总线控制模块连接在防火门控制器并向单片机发送总线控制信号，单片机用于向控制模块传输脉冲信号，控制模块用于向超声波发送装置发出驱动指令，超声波发送装置用于根据驱动指令发射超声波信号，该超声波信号经防火门反射至超声波接收装置。超声波接收装置用于接收超声波信号并将其传输至AD转换模块。AD转换模块用于处理超声波信号并将其返回至单片机，以便单片机确认防火门的动态开、关情况，再经总线控制模块反馈至防火门控制器。本发明具有安装便捷、抗干扰能力强、使用寿命长、损耗低等优点。

Description

一种自反射防火门模块及其实现方法

技术领域

本发明涉及消防技术领域，尤其是一种自反射防火门模块及控制方法。

背景技术

防火门监控系统主要包括防火门监控器、电动闭门器和门磁系统，其主要分为两类：常开式防火门和常闭式防火门，且该两种状态都需要监控。通常情况下，用门磁系统监控防火门的开启与关闭状态，其中，门磁系统的门磁开关包括永磁铁和干簧管，永磁铁用来产生恒定的磁场，干簧管为常开型。通过永磁铁与干簧管的靠近和离开动作信号，门磁开关反馈工作或关闭状态，实现防火门的状态监控。防火门在开启和关闭过程中反复挤压干簧管，其机械寿命有限，需要定期更换，而且永磁铁与干簧管生成装配要求高。

为解决干簧管使用寿命有限和生产装配要求高问题，专利公开号为CN201620788584.8的中国专利公开了一种防火门监控开关，其采用监控开关代替门磁开关，其配置发射器(发光管、接收管)和反射板，利用光信号的反射情况，判断防火门的开闭状态。但是，该方案存在以下两点缺陷：第一，整体实现的结构部分由发射器、反射板组成，只能定性检测防火门的开闭状态，光信号抗干扰能力差，受外界影响容易误动作；第二，发射器与反射板安装存在夹角，对安装人员的安装技术要求较高，安装不便，增加安装成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自反射防火门模块及控制方法，主要解决现有技术中机械使用寿命短、抗干扰能力差、传输距离有限、安装技术要求高、容易产生误差等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自反射防火门模块，包括总线控制模块、单片机、控制模块、超声波发送装置、超声波接收装置、AD转换模块，其中：

总线控制模块，用于连接防火门控制器，并向单片机发送总线控制信号；

单片机，用于预设防火门处于开启状态时的临界值和处理由总线控制模块传输的总线控制信号，并向控制模块传输脉冲信号；

控制模块，用于处理单片机传输的脉冲信号并向超声波发送装置发出驱动指令；

超声波发送装置，用于根据驱动指令发射超声波信号，该超声波信号经防火门反射至超声波接收装置；

超声波接收装置，用于接收超声波信号并将其传输至AD转换模块；

AD转换模块，用于处理超声波信号并将其返回至单片机，以便单片机处理后确认防火门的动态开、关情况，然后经由总线控制模块反馈至防火门控制器。

基于上述模块，本发明还提供了该自反射防火门模块的实现方法，包括以下步骤：

(1)单片机设定防火门处于开启状态时的临界值；同时，总线控制模块将总线控制信号传输至单片机；

(2)单片机接收总线控制信号并进行处理，然后每间隔时间T₁向控制模块发送脉冲信号；

(3)控制模块接收脉冲信号，并驱动超声波发送装置发射超声波信号；

(4)超声波发送装置发射的超声波信号经防火门反射后传播至超声波接收装置，再经AD转换模块进行数模转换后传至单片机；

(5)单片机接收反馈的信号，并按照下列公式计算出防火门的动态开启度L：

式中，T₂为超声波接收装置接收到超声波信号的间隔时间，其为变化量，根据防火门开关状态的变化而变化，V₁为超声波在空气中的传输速度；

(6)单片机计算出防火门的动态开启度后，与预设的临界值进行比较，判断防火门此时的开启度是否大于预设的临界值，是，则确认防火门处于开启状态；否，则确认防火门处于关闭状态；

(7)单片机将防火门的开关状态实时上传至总线控制模块，并反馈至防火门控制器，实现对防火门开、关状态的监控。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用定时发送和采集状态信号，防火门控制器经过总线控制模块传输总线控制信号，单片机定时发送脉冲信号驱动超声波发送装置发送超声波，超声波发送装置发送的超声波经过防火门反射，超声波接收装置收到超声波信号，实现自反射功能，并反馈至单片机，再经总线控制模块上传至防火门控制器；同时，通过设定发送间隔时间，获得接收时间，并在已知的超声波传输速度的前提下，获悉防火门的开启度(动作距离)，然后与预设的临界值进行比较，即可判定该防火门的开启与关闭状态，从而实现防火门实时监控。

(2)本发明采用间隔发射超声波和接收超声波的方式，间隔时间短(可达到微秒级别)，不影响监控防火门开、关状态的准确性；同时，因为是间隔发射，所以还可以实现节能，避免出现连续发射超声波而导致能耗高的问题，可谓一举两得。

(3)本发明采用超声波方式测量防火门的开启度大小，不仅测量准确、抗干扰能力强、传输速度快、响应时间短、传输距离远，而且整套模块的安装不受角度影响，安装方式自由、灵活，安装技术要求低且安装简便。

(4)本发明结构简单、安装便捷、抗干扰能力强、使用寿命长、响应时间短、运行稳定、损耗低，在消防领域具有很高的实用价值和推广价值。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

本发明主要应用在防火门上，实现对防火门开关状态的实时监控，如图1所示，本发明包括总线控制模块、单片机、控制模块、超声波发送装置、超声波接收装置、AD转换模块。

所述的总线控制模块用于连接防火门控制器，并向单片机发送总线控制信号。所述的单片机作为本发明的核心部件之一，其用于预设防火门处于开启状态时的临界值和处理由总线控制模块传输的总线控制信号；同时，该单片机还用于判断防火门的开关状态，并经由总线控制模块反馈至防火门控制器。所述的控制模块用于处理单片机传输的脉冲信号并向超声波发送装置发出驱动指令。所述的超声波发送装置用于根据驱动指令发射超声波信号，该超声波信号经防火门反射至超声波接收装置。所述的超声波接收装置用于接收超声波信号并将其传输至AD转换模块。所述的AD转换模块则用于处理超声波信号并将其返回至单片机，以便单片机处理后确认防火门的动态开、关情况。

本发明采用超声波监控方式，可准确获知不同时段防火门的开、关及开启度大小情况，其具体实现方式包括以下流程步骤：

第一步；单片机设定防火门处于开启状态时的临界值；同时，总线控制模块将总线控制信号传输至单片机；

第二步：单片机接收总线控制信号并进行处理，然后每间隔时间T₁向控制模块发送脉冲信号；

第三步；控制模块接收脉冲信号，并驱动超声波发送装置发射超声波信号；

第四步：超声波发送装置发射的超声波信号经防火门反射后传播至超声波接收装置，再经AD转换模块进行数模转换后传至单片机，超声波接收装置接收到超声波信号的间隔时间为T₂，其为变化量；

第五步：单片机接收反馈的信号，并按照下列公式计算出防火门的动态开启度L：

式中，V₁为超声波在空气中的传输速度；

第六步：单片机计算出防火门的动态开启度后，与预设的临界值进行比较，判断防火门此时的开启度是否大于预设的临界值，是，则确认防火门处于开启状态；否，则确认防火门处于关闭状态；

最后，单片机将防火门的开关状态实时上传至总线控制模块，并反馈至防火门控制器，实现对防火门开、关状态的监控。

以单片机预设的临界值为0.2cm、且每间隔10us向控制模块发送脉冲信号为例，通过检测，可以知晓超声波接收装置接收到超声波信号的间隔时间20us，且结合公知常识可知，超声波在15℃的空气中传播速度340m/s，此时可计算出防火门的开启度为：由于0.17cm<0.2cm，故判定此时的防火门为关闭状态，并知晓其开启度的大小。而随着防火门开启度发生变化时(例如增大)，所检测到的超声波接收装置接收到超声波信号的间隔时间也随之发生变化，从而使得L的数值发生变化，一旦L>0.2cm，即可判定此时的防火门为开启状态，并获知其具体的开启度大小。

本发明通过合理的结构及流程设计，在防火门技术领域中巧妙结合了超声波技术的特性，大幅提高了对防火门开关状态、甚至是具体的开启度大小监控的准确性和精确度，从而增强了监控的时效性。本发明结构简单、操作便捷、成本低廉，不仅很好地代替了现有的门磁开关和发光式防火门监控开关，而且提高了监管人员对防火门安全性的有效监控，为及时作出适当的安全措施提供了重要的保障。因此，与现有技术相比，本发明技术进步十分明显，具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自反射防火门模块，其特征在于，包括总线控制模块、单片机、控制模块、超声波发送装置、超声波接收装置、AD转换模块，其中：

总线控制模块，用于连接防火门控制器，并向单片机发送总线控制信号；

单片机，用于预设防火门处于开启状态时的临界值和处理由总线控制模块传输的总线控制信号，并向控制模块传输脉冲信号；

控制模块，用于处理单片机传输的脉冲信号并向超声波发送装置发出驱动指令；

超声波发送装置，用于根据驱动指令发射超声波信号，该超声波信号经防火门反射至超声波接收装置；

超声波接收装置，用于接收超声波信号并将其传输至AD转换模块；

AD转换模块，用于处理超声波信号并将其返回至单片机，以便单片机处理后确认防火门的动态开、关情况，然后经由总线控制模块反馈至防火门控制器。

2.一种权利要求1所述的防火门模块的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)单片机设定防火门处于开启状态时的临界值；同时，总线控制模块将总线控制信号传输至单片机；

(2)单片机接收总线控制信号并进行处理，然后每间隔时间T₁向控制模块发送脉冲信号；

(3)控制模块接收脉冲信号，并驱动超声波发送装置发射超声波信号；

(4)超声波发送装置发射的超声波信号经防火门反射后传播只超声波接收装置，再经AD转换模块进行数模转换后传至单片机；

(5)单片机接收反馈的信号，并按照下列公式计算出防火门的动态开启度L：

<mrow> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>T</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>V</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow>

式中，T₂为超声波接收装置接收到超声波信号的间隔时间，其为变化量，根据防火门开关状态的变化而变化，V₁为超声波在空气中的传输速度；

(6)单片机计算出防火门的动态开启度后，与预设的临界值进行比较，判断防火门此时的开启度是否大于预设的临界值，是，则确认防火门处于开启状态；否，则确认防火门处于关闭状态；

(7)单片机将防火门的开关状态实时上传至总线控制模块，并反馈至防火门控制器，实现对防火门开、关状态的监控。