CN109441305A - 一种紫外传递窗控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外传递窗控制系统，包括：蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗，所述紫外传递窗包括窗体和安装在所述窗体内的紫外灯；其中，所述蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗顺次连接；所述蓝牙模块获取来自智能终端的开关请求并发送给所述控制器，所述控制器根据所述开关请求生成开关信号，并将所述开关信号发送给所述继电器，所述继电器根据所述开关信号控制所述紫外灯通电或者断电。通过上述技术方案，可实现对紫外传递窗的远程控制，提高使用紫外传递窗的工作效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及传递窗技术领域，尤其涉及一种紫外传递窗控制系统。
背景技术
在生物、医学相关实验室中，传递实验用品时必须要经过紫外线传递窗进行消毒，从而保证传递进来的实验物品的洁净程度，一方面可以防止实验用品对实验造成细菌干扰，带来一些不确定的变量，影响实验结果，另外一方面也可以防止实验用品携带的细菌进入无菌实验室造成交叉感染，对实验动物的身体健康造成威胁。
紫外传递窗的消毒过程时间较长，实验人员在此过程中通常会处理其他的工作，如果没有及时关闭紫外传递窗，会导致大量的资源消耗，并且可能给实验室中其他人造成安全隐患。但现有的紫外传递窗都需要实验人员手动开启或关闭，无法实现远程控制，如果每次都要实验人员亲自手动开启或关闭，给实验人员的工作造成极大的不便，降低工作效率。
发明内容
本发明提供了一种紫外传递窗控制系统，以实现对紫外传递窗的远程控制，提高使用紫外传递窗的工作效率。
本发明提供的紫外传递窗控制系统，包括：蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗，所述紫外传递窗包括窗体和安装在所述窗体内的紫外灯；其中，所述蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗顺次连接；所述蓝牙模块获取来自智能终端的开关请求并发送给所述控制器，所述控制器根据所述开关请求生成开关信号，并将所述开关信号发送给所述继电器，所述继电器根据所述开关信号控制所述紫外灯通电或者断电。
进一步的，所述紫外传递窗控制系统还包括：记录模块和分类模块，所述记录模块和所述分类模块分别与所述控制器连接；所述记录模块记录紫外传递窗的开启次数和开启时间，所述分类模块采用聚类算法对所述开启次数和开启时间进行分类。
进一步的，所述紫外传递窗控制系统还包括：第一电源模块和第二电源模块；所述第一电源模块与所述控制器的电源端相连，所述第二电源模块与所述继电器的电源端相连。
进一步的，所述第一电源模块的输入为220V交流电，输出为5V直流电；所述第二电源模块的输入为5V直流电，输出为3.3V直流电。
进一步的，所述紫外传递窗控制系统还包括光电耦合器，所述光电耦合器连接在所述控制器与所述继电器之间。
进一步的，所述紫外传递窗控制系统还包括定时器，所述定时器与所述控制器相连，所述开关请求为定时请求时，所述控制器从所述定时器获取定时信息，并根据所述开关请求和定时信息生成定时开关信号。
进一步的，所述蓝牙模块还获取来自智能终端的验证请求并发送给所述控制器，验证成功，则所述控制器允许所述蓝牙模块与所述智能终端的连接；验证失败，则所述控制器断开所述蓝牙模块与所述智能终端的连接。
进一步的，所述控制器为蓝牙低功耗系统级芯片nRF51822。
本发明公开了一种紫外传递窗控制系统，包括：蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗，所述紫外传递窗包括窗体和安装在所述窗体内的紫外灯；其中，所述蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗顺次连接；所述蓝牙模块获取来自智能终端的开关请求并发送给所述控制器，所述控制器根据所述开关请求生成开关信号，并将所述开关信号发送给所述继电器，所述继电器根据所述开关信号控制所述紫外灯通电或者断电。通过上述技术方案，可实现对紫外传递窗的远程控制，提高使用紫外传递窗的工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例一中的一种紫外传递窗控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例二中的一种紫外传递窗控制系统的结构示意图；
图3为本发明实施例二中的一种紫外传递窗控制系统的光电耦合器的结构示意图；
图4为本发明实施例二的一种紫外传递窗控制系统控制紫外传递窗的实现流程图；
图5为本发明实施例二中的一种紫外传递窗控制系统的智能终端控制界面的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种紫外传递窗控制系统100的结构示意图。本实施例适用于对紫外传递窗的开关进行远程控制的情况。
参考图1，紫外传递窗140控制系统100包括：蓝牙模块110、控制器120、继电器130和紫外传递窗140，紫外传递窗140包括窗体141和安装在所述窗体141内的紫外灯142；其中，蓝牙模块110、控制器120、继电器130和紫外传递窗140顺次连接；蓝牙模块110获取来自智能终端的开关请求并发送给控制器120，控制器120根据所述开关请求生成开关信号，并将开关信号发送给继电器130，继电器130根据所述开关信号控制紫外灯142通电或者断电。
具体的，蓝牙模块110获取来自智能终端的开关请求。其中，智能终端可以为手机、PC等任意支持蓝牙功能的终端，智能终端中安装有可通过蓝牙连接至紫外传递窗140并对其进行控制的应用程序。智能终端通过该应用程序，基于蓝牙技术向蓝牙模块110传输开关请求。开关请求具体指控制紫外传递窗140中的紫外灯142通电或断电的请求。蓝牙模块110获取来自智能终端的开关请求后，将开关请求发送给控制器120，控制器120根据开关请求通过继电器130控制紫外传递窗140的开关。
控制器120可以为单片机、系统级芯片(System on Chip，SoC)等可编程的控制器件，将程序烧录至控制器120后，控制器120可接收蓝牙模块110发送的开关请求并生成开关信号发送至继电器130，进而控制继电器130的开关以及控制蓝牙模块110与智能终端之间的数据传输。
紫外传递窗140为生物、医学相关实验室中，传递实验用品时必须要经过的消毒设备，包括窗体141和安装在所述窗体141内的紫外灯142，窗体141通常设有电子或机械联锁装置，内部配置有紫外灯142用于实验杀菌。将实验用品放入窗体141后，开启紫外灯142，利用紫外线照射实验用品进行杀菌消毒，从而保证传递进来的实验物品的洁净程度。控制紫外传递窗140的开关是指控制紫外灯142的通电与断电。
继电器130是一种电控制器件，可实现控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。本实施例中，控制器120通过继电器130与紫外传递窗140连接，组成控制线路，控制器120将开关信号发送至继电器130，可控制继电器130触点的开关状态，从而控制紫外灯142的通电和断电，实现自动控制紫外传递窗140的开关，无需实验人员手动开启或关闭，可实现自动化运行。
示例性的，实验人员可使用智能终端通过蓝牙技术与紫外传递窗140连接，然后通过智能终端上的应用程序输入命令，形成开关请求并通过蓝牙模块110发送至控制器120，其中，输入命令具体可以为按下开启按键或和关闭按键。控制器120一方面控制蓝牙模块110与智能终端进行数据通信，另一方面根据蓝牙模块110发送的开关请求生成开关信号并发送至继电器130，通过继电器130控制紫外传递窗140的开关。
本发明公开了一种紫外传递窗控制系统，包括：蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗，所述紫外传递窗包括窗体和安装在所述窗体内的紫外灯；其中，所述蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗顺次连接；所述蓝牙模块获取来自智能终端的开关请求并发送给所述控制器，所述控制器根据所述开关请求生成开关信号，并将所述开关信号发送给所述继电器，所述继电器根据所述开关信号控制所述紫外灯通电或者断电。通过上述技术方案，可实现对紫外传递窗的远程控制，无需手动开关，提高使用紫外传递窗的工作效率。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种紫外传递窗控制系统100的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述任意实施例。
参考图2，在上述实施例的基础上，紫外传递窗控制系统100还包括：记录模块101和分类模块102，所述记录模块101和所述分类模块102分别与所述控制器120连接；所述记录模块101记录紫外传递窗140的开启次数和开启时间，所述分类模块102采用聚类算法对所述开启次数和开启时间进行分类。
具体的，每次开启紫外传递窗140之后，利用记录模块101中的数字电路可记录或更新紫外传递窗140的开启次数和开启时间；然后利用分类模块102采用聚类算法可对记录模块101所记录的数据进行分类。具体为：把开启次数和开启时间按照一定的区间分为若干类，例如，第一类为10:00:00至12:00:00的时间段，该时间段内开启次数为5次；第二类为12:00:00至14:00:00的时间段，该时间段内的开启次数为2次等。根据分类结果可以分析该紫外传递窗140的开启时间主要集中在什么时间段，各时间段内该紫外传递窗140的开启次数为几次，从而反映出紫外传递窗140的使用情况。
进一步的，记录模块101记录的数据以及分类模块102的分类结果可通过表格或条形图、柱状图等形式推送给智能终端，展示给实验人员。实验人员掌握这些分析结果，可以对实验时间作出合理安排，避免由于紫外传递窗140正在使用而耽误当前的实验，而在无人使用时造成实验设施的浪费；同时也可根据紫外传递窗140的使用情况调整实验资源的配送比重，避免出现实验资源匮乏的状况。紫外传递窗控制系统100通过记录和更新使用数据，可为实验人员对紫外传递窗140的开关控制提供依据，进一步提高实验人员的实验效率。
进一步的，所述分类模块102采用ISODATA算法对记录的数据进行分类。ISODATA算法是一种聚类算法，其使用归并与分裂的机制，当某两类聚类中心距离小于某一阈值时，可将它们合并为一类，当某类标准差大于某一阈值或其样本数目超过某一阈值时，将其分裂为两类。分类模块102采用ISODATA算法，设定初始聚类中心，相当于划分时间段，将紫外传递窗140的开启次数和开启时间的相关数据归类到对应的时间段内，以得到较为理想的分类结果。
需要说明的是，记录模块101每天都会记录开启次数和开启时间的数据，其数据量较大，分类模块102采用ISODATA算法可对每天产生的相关数据进行迭代更新，综合大量的数据更准确地分析出紫外传递窗140的使用情况，进而提高实验人员的实验效率。
进一步的，紫外传递窗控制系统100还包括：第一电源模块150和第二电源模块160；所述第一电源模块150与所述控制器120的电源端相连，所述第二电源模块160与所述继电器130的电源端相连。
具体的，第一电源模块150用于为控制器120供电，第二电源模块160用于为继电器130供电。
进一步的，第一电源模块150的输入为220V交流电，输出为5V直流电；第二电源模块160的输入为5V直流电，输出为3.3V直流电。
具体的，实验室内通用的电源是标准市电，即220V交流电，而控制器120的工作电压较低，需要将标准市电转换为低压直流电后再为控制器120供电。第一电源模块150实际为将高压交流电转换为低压直流电的降压模块。本实施例设定第一电源模块150的输入为220V交流电，输出为5V直流电，为控制器120提供5V的工作电压；设定第二电源模块160的输入为5V直流电，输出为3.3V直流电，为继电器提供3.3V的工作电压。需要说明的是，在实际应用中，第一电源模块150、第二电源模块160的输入和输出可根据不同控制器120的工作参数进行调整。
可选的，由于控制器120的工作电压和第二电源模块160的直流电输入相等，因此，第二电源模块160的输入可由控制器120来提供，即将第二电源模块160的输入端与控制器120的电压输出端连接，使控制器120的5V电压通过第二电源模块160进行直流降压，从而为继电器130提供3.3V的电源。
进一步的，紫外传递窗控制系统100还包括光电耦合器170，光电耦合器170连接在控制器120与继电器130之间。
具体的，图3为本发明实施例二中的一种紫外传递窗控制系统100的光电耦合器170的结构示意图。在控制器120与继电器130之间连接光电耦合器，能够起到保护电路、抑制电信号的干扰的作用。参考图3，光电耦合器170的输入端1连接至外接电源VCC(图未示)，输入端2连接控制器120(图未示)，输出端3连接继电器130，输出端4接地。当控制器120向光电耦合器170输入高电平时，光电耦合器170中的发光二极管不亮，光电三极管截止，继电器130的触点不吸合；当控制器120向光电耦合器170输入低电平时，光电耦合器170中的发光二极管点亮，光电三极管导通，继电器130的一端被接地，继电器130吸合。通过控制继电器130的触点状态可实现控制紫外灯142的开关。
采用光电耦合器170的优势在于，光电耦合器170的输入信号与输出信号分别属于两个独立的电路，输入信号由电到光，再由光到电的形式传递到输出电路，使输入和输出之间没有任何的电气连接关系，以此实现输入信号的隔离传递，具有更加稳定的电器特性，抑制电信号的干扰，提高对紫外灯142控制的可靠性。
进一步的，紫外传递窗控制系统100还包括定时器180，定时器180与控制器120相连，开关请求为定时请求时，控制器120从定时器180获取定时信息，并根据开关请求和定时信息生成定时开关信号。
具体的，定时器180与控制器120连接，可辅助控制器120控制继电器130开关的时间。示例性的，当实验人员通过智能终端的应用程序选择定时开关的功能时，可输入预设的定时时间，此时形成的开关请求包括了定时信息，即为定时请求。该定时请求通过蓝牙模块110传输至控制器120，定时器180读取并处理该定时请求中的定时信息，控制器120根据开关请求和定时信息生成定时开关信号。根据该定时开关信号，定时器180进行计时，当到达预设的时间时，控制器120控制继电器130的吸合，从而实现定时关闭紫外传递窗140的功能。
进一步的，蓝牙模块110还获取来自智能终端的验证请求并发送给控制器120，验证成功，则控制器120允许蓝牙模块110与智能终端的连接；验证失败，则控制器120断开蓝牙模块110与智能终端的连接。
具体的，在智能终端连接至紫外传递窗140时，为了避免非实验人员对紫外传递窗140进行控制和出现误操作等情况，需要先对智能终端进行验证。对智能终端进行验证包括：实验人员需要在智能终端输入与该控制器120相匹配的验证字符、密码，或者该智能终端必须具备控制器120已识别并验证过的终端的标识信息。蓝牙模块110将来自智能终端的验证请求发送给控制器120，有控制器120进行验证，验证成功，则控制器120允许蓝牙模块110与智能终端连接并进行数据通信，以使该智能终端能够继续发送开关请求或定时请求以控制紫外传递窗140；验证失败，则控制器120断开蓝牙模块110与智能终端的连接，使该智能终端无法控制紫外传递窗140。
本实施例在智能终端连接紫外传递窗140时先通过验证字符、输入密码、判断智能终端的标识信息等方式来判断是否允许智能终端与蓝牙模块110进行连接，增加了密码保护机制，能够保护实验装置，防止非实验人员误操作，造成对实验的一些不必要的影响，从而保证操作的合法性及实验的安全性。
进一步的，控制器120为蓝牙低功耗系统级芯片nRF51822。
具体的，nRF51822是一种灵活性高的多协议系统级芯片，利用其低功耗、传输性能优的特点，将其用于紫外传递窗控制系统，可将蓝牙通信的实际传输距离扩展为50米，同时保证通信质量。实验人员可在50米的范围内对紫外传递窗140进行远程开关控制，无需手动开启，利于提高工作效率。此外，nRF51822芯片的电流为270uA，深度睡眠的情况下功耗为0.3uA。将nRF51822芯片作为控制器120，可通过较小的功率实现对紫外传递窗140的控制，从而降低功耗，节约电能。
可选的，利用nRF51822中的定时电路，可实现上述实施例中定时器180的功能。nRF51822有两种时钟源：高频时钟HFCLK和低频时钟LFCLK，在实际应用中，nRF51822可根据实际情况自动切换时钟源，进一步节省功耗。
本实施例提供的紫外传递窗控制系统，包括：蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗，所述紫外传递窗包括窗体和安装在所述窗体内的紫外灯，通过上述技术方案，可实现对紫外传递窗的远程控制，无需手动开关，提高使用紫外传递窗的工作效率；通过在控制器和继电器之间设置光电耦合器，以实现抑制电信号的干扰，提高对紫外灯控制的可靠性；通过设置定时器，以实现控制紫外传递窗的定时开关，进一步提高工作效率；通过将nRF51822作为控制器，可保证远程控制的通信质量并进一步节省能耗。
在上述实施例的基础上，图4为本发明实施例二中的一种紫外传递窗控制系统控制紫外传递窗的实现流程图。本实施例对紫外传递窗控制系统的实现过程进行描述，未在本实施例中描述的技术细节可参见上述任意实施例。
参考图4，当智能终端发出验证请求时，本实施例的紫外传递窗控制系统100开始执行其功能。具体的，当实验人员尝试通过蓝牙模块110连接并控制紫外传递窗140时，通过智能终端上的应用程序发出验证请求，例如实验人员打开手机蓝牙，并启动控制紫外传递窗140的应用程序，搜索到该紫外传递窗控制系统100中的控制器120的名称，通过蓝牙模块110向控制器120发出验证请求。发出验证请求时，实验人员需要输入匹配的验证字符或者密码。
控制器120接收到验证请求后，验证其中的验证字符、密码是否正确，如果通过验证，则控制器120允许智能终端通过蓝牙模块110进行连接并进行数据通信，如果未通过验证，则控制器断开蓝牙模块与智能终端的连接，继续等待验证请求。
控制器120与智能终端连接成功后，通过蓝牙模块110接收来自智能终端的开关请求，并分析该开关请求是否为定时请求。如果该开关请求为定时请求，控制器120根据开关请求和定时信息生成定时开关信号，定时器180开始计时，当到达预设的时间时，控制器120通过控制继电器130的触点状态以实现定时开启或定时关闭紫外传递窗140。如果不是定时请求，则控制器120直接根据开关信号通过继电器130控制紫外传递窗140的开关。示例性的，当实验人员在智能终端上选择开启或关闭功能时，紫外传递窗控制系统100可实现开启或关闭紫外传递窗140；当选择定时开启或定时关闭功能时，用户可输入预设的时间，如“20分钟”，则紫外传递窗控制系统100可实现在20分钟后定时开启紫外传递窗140。
开启紫外传递窗140之后，记录模块101记录或更新紫外传递窗140的开启次数和开启时间，并利用分类模块102对记录模块101所记录的数据进行分类，记录模块101记录的数据以及分类模块102的分类结果可通过表格或条形图、柱状图等形式推送给智能终端，展示给实验人员，以向实验人员提供对实验时间和实验资源进行分配的依据。
图5为本发明实施例二中的一种紫外传递窗控制系统的智能终端控制界面的示意图。如图5所示，实验人员可使用智能终端通过无线蓝牙与紫外传递窗连接，验证成功后可通过智能终端应用程序的按键进行控制，当按下开启按键的时候，开启紫外传递窗；当按下关闭按键的时候，关闭紫外传递窗；当按下定时开启或定时关闭按键时,在输入框中输入需要定时的时间，可以实现定时开启或定时关闭紫外传递窗的功能；当按下查看使用数据的按键时，可以查看紫外传递窗140的开启次数、开启时间以及分类结果，便于对实验时间和实验资源进行安排和分配，提高实验效率。
需要说明的是，当实验人员通过蓝牙模块110连接并控制紫外传递窗140之前，需要先输入匹配的验证字符或者密码，通过智能终端上的应用程序发出验证请求。此密码保护机制，能够很好的保护实验装置，防止外来人员误操作，造成对实验的一些不必要的影响。
本实施例提供的紫外传递窗控制系统，包括：蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗，所述紫外传递窗包括窗体和安装在所述窗体内的紫外灯，可实现对紫外传递窗的远程控制，无需手动开关，提高使用紫外传递窗的工作效率；通过在控制器和继电器之间设置光电耦合器，以实现抑制电信号的干扰，提高对紫外灯控制的可靠性；通过设置定时器，以实现控制紫外传递窗的定时开关，进一步提高工作效率；通过将nRF51822作为控制器，可保证远程控制的通信质量并进一步节省能耗。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种紫外传递窗控制系统，其特征在于，包括：蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗，所述紫外传递窗包括窗体和安装在所述窗体内的紫外灯；其中，所述蓝牙模块、控制器、继电器和紫外传递窗顺次连接；所述蓝牙模块获取来自智能终端的开关请求并发送给所述控制器，所述控制器根据所述开关请求生成开关信号，并将所述开关信号发送给所述继电器，所述继电器根据所述开关信号控制所述紫外灯通电或者断电。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：记录模块和分类模块，所述记录模块和所述分类模块分别与所述控制器连接；所述记录模块记录紫外传递窗的开启次数和开启时间，所述分类模块采用聚类算法对所述开启次数和开启时间进行分类。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：第一电源模块和第二电源模块；所述第一电源模块与所述控制器的电源端相连，所述第二电源模块与所述继电器的电源端相连。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述第一电源模块的输入为220V交流电，输出为5V直流电；所述第二电源模块的输入为5V直流电，输出为3.3V直流电。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括光电耦合器，所述光电耦合器连接在所述控制器与所述继电器之间。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括定时器，所述定时器与所述控制器相连，所述开关请求为定时请求时，所述控制器从所述定时器获取定时信息，并根据所述开关请求和定时信息生成定时开关信号。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述蓝牙模块还获取来自智能终端的验证请求并发送给所述控制器，验证成功，则所述控制器允许所述蓝牙模块与所述智能终端的连接；验证失败，则所述控制器断开所述蓝牙模块与所述智能终端的连接。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器为蓝牙低功耗系统级芯片nRF51822。
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