CN112127737A - 一种窗户智能防坠楼装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种窗户智能防坠楼装置，包括防护网、窗体、侧壳体、压力传感器、开发板、驱动盒以及设置于侧壳体内的防护网控制组件，所述的窗体和侧壳体分别嵌设于墙体内，所述的开发板通过驱动盒与防护网控制组件连接，所述的防护网控制组件与防护网连接，用于控制防护网的开闭，所述的压力传感器设置于窗体下方的窗台上，且与开发板相互连接，当压力传感器的压力大于设定阈值时，控制防护网控制组件打开防护网，与现有技术相比，本发明具有保护快速可靠，提高安全性等优点。

Description

一种窗户智能防坠楼装置
技术领域
本发明涉及智能窗户，尤其是涉及一种窗户智能防坠楼装置。
背景技术
随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高，居民对住宅的功能、质量提出了更高的要求，智能化住宅以其安全舒适、信息通畅、服务完善而深受住户的喜爱，智能住宅已成为现代化住宅的发展趋势。在当前智能家居行业蓬勃发展的社会环境下，智能家居的使用为人们的生活提供方便，深受广大用户的青睐和欢迎。
随着城市高层住宅楼越建越多，儿童坠落悲剧几乎每年都在上演，除了大人疏于看护等主观原因，高层住户窗户缺乏防护栏等安全设施也是一个重要的因素。小孩子比较好动，且缺乏生活经验、认知能力不强，自控能力也差，对危险往往没有概念。一旦成人疏忽或是让非完全能力人独自在家，就很有可能发生坠楼这样的事故。而老年人因为身体健康越来越差，踩在椅子上探出窗口收衣服，中途不慎发生意外的事故也屡见不鲜。
为了防止高层坠楼事件的发生，许多办公用房及酒店等高层建筑舍弃开窗功能，完全依靠中央空调及新风系统进行空气流动控制，然而这些场所往往人流密集，无法有效实现通风，使得室内空气质量差，危害人体健康。
另外据统计，每年约有7万人一氧化碳中毒，如使用不当引起燃气泄漏或燃气热水器燃烧不充分均会产生一氧化碳，一氧化碳无色无味，极易引起中毒。特别是在秋冬季，由于住户室内窗户紧闭，不利于通风，是燃气泄漏与一氧化碳中毒事件的高发期。目前的窗户大都不具备智能的功能，传统家用窗户需要用户到窗边亲手开窗或者关窗。在暴风雨天气，一旦遗忘关窗，或未及时关窗，会造成室内积水，对室内的各种物品，尤其电器等造成严重的损害。对于防火、防贼报警等情况，传统家用窗户也不能做到智能化。
因此亟需设计一种具有防坠楼功能的智能窗户，重点解决高层建筑中，老人小孩不慎坠楼的问题，并可以根据实际情况智能开关窗户，保障生命财产的安全。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高住宅安全的窗户智能防坠楼装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种窗户智能防坠楼装置，包括防护网、窗体、侧壳体、压力传感器、开发板、驱动盒以及设置于侧壳体内的防护网控制组件，所述的窗体和侧壳体分别嵌设于墙体内，所述的开发板通过驱动盒与防护网控制组件连接，所述的防护网控制组件与防护网连接，用于控制防护网的开闭，所述的压力传感器设置于窗体下方的窗台上，且与开发板相互连接，当压力传感器的压力大于设定阈值时，控制防护网控制组件打开防护网。
进一步地，所述的防护网控制组件包括扭臂、扭簧、棘轮扳手以及安装于墙体上与驱动盒连接的电磁锁和通过固定件活动安装于侧壳体内的连接轴，所述的扭簧的一端与固定件连接，另一端与连接轴连接，所述的棘轮扳手通过棘轮套设于连接轴上，所述的扭臂的一端固定套设于连接轴上，另一端表面设有磁性片，且与防护网的一侧连接，所述的防护网的另一侧与墙体固定连接，所述的磁性片与电磁锁相互配合固定扭臂。
进一步地，所述的侧壳体设置两个，分别设置于窗体两侧，所述的电磁锁设置于窗体四角的墙体上，所述的防护网控制组件设置两组，分别设置于两侧的侧壳体内，两侧的扭臂分别与防护网上侧的两角连接，所述的防护网的下侧固定设置于窗体下方的墙体上。
进一步地，所述的连接轴安装于侧壳体的中部。
进一步地，所述的防护网张开的过程包括：
首先所述的电磁锁通过磁性片将扭臂固定于墙体上，所述的扭簧处于扭紧状态；
然后所述的电磁锁释放磁性片，所述的连接轴在扭簧提供的扭力作用下转动，带动扭臂摆动，所述的防护网与扭臂连接的一侧张开，并通过电磁锁和磁性片固定于墙体上；
当压力传感器感受到压力大于设定阈值，即发生有人员从窗内到窗外运动时，通过开发板控制下方的电磁锁打开，在扭簧的作用下，扭臂瞬间向上摆动，带动防护网瞬间张开，在第一时间进行保护，同时扭臂摆动时，朝向室外摆动一个180°的弧度，即使人员已经有一部分超过窗外，也能将人员保护住，提高可靠性。
所述的防护网收拢的过程包括：
首先电磁锁释放磁性片，再扳动棘轮扳手提供与扭簧反向的扭力，通过棘轮带动连接轴反向转动，并带动扭臂反向摆动，所述的防护网收拢；
然后所述的电磁锁通过磁性片将扭臂固定于的墙体上。
更进一步地，所述的防护网设置于室外，其收拢时，所述的扭臂固定于窗体下方墙体的电磁锁上，其张开时，所述的扭臂固定于窗体上方墙体的电磁锁上。
进一步地，该装置还包括上壳体以及分别安装于上壳体上的室内传感器、室外传感器和窗体控制组件，所述的上壳体嵌设于窗体上方的墙体内，所述的室内传感器包括温湿度传感器和烟雾传感器，所述的室外传感器包括雨滴传感器，所述的温湿度传感器、烟雾传感器和雨滴传感器分别与开发板连接，用于控制窗体控制组件，所述的窗体控制组件与窗体连接，用于控制窗体的开闭。
更进一步地，所述的窗体控制组件包括分别设置于上壳体内的电机、齿轮和齿条，所述的电机与驱动盒连接，并与齿轮同轴连接，所述的齿条固定设置于窗体的上窗框上，并与齿轮相互啮合。
室内传感器和室外传感器分别感应室内和室外的环境、空气等变化情况，并控制窗体的闭合，防止出现室内煤气中毒或下雨没人关门的情况发生。
进一步优选地，所述的棘轮扳手设置两个，分别通过棘轮套设于连接轴上，可以防止在使用棘轮扳手将防护网收拢的过程中，防护网发生回弹，在一个棘轮扳手松开时，另一个棘轮扳手可以进行固定，所述的棘轮扳手上设有套杆，所述的窗体上方墙体的电磁锁与墙体之间设置减震降噪海绵，可以有效在防护网张开时进行减震和降噪，所述的侧壳体上还设有朝向室内的柜门，所述的柜门内放置逃生绳和剪刀，当发生紧急状况需要逃生而误触防坠楼装置时，可以用剪刀剪开防护网，并利用逃生绳逃生。
进一步优选地，该装置还包括警示灯、紧急开关和切换开关按钮，所述的警示灯设置于窗体外侧，所述的紧急开关包括保护壳和紧急开关按钮，所述的紧急开关按钮通过开发板与警示灯连接，所述的切换开关按钮通过开发板与电机连接，切换开关按钮用于切换自动控制和手动控制，当手动控制下，窗体控制组件将不受开发板控制。
为了远程控制窗户，实时监控室内状态，本发明还设置了终端app，用户可以通过终端app远程控制开关窗户，并将数据实时传输给终端app，通过终端app实时接受环境信息与警报信息。另外控制窗户的电机拥有自锁功能，在通电状态下无法手动移动窗户，因此为了预防停电的情况发生，窗户配备有太阳能板，可以在停电状态下保证装置的运作。电控方面，本发明利用Arduino IDE进行编程，基于MQTT物联网平台实现用终端app控制窗户，传输数据。电控装置触发的优先级是：防坠楼装置>室内传感器>室外传感器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明的防坠楼装置，可以实现防坠楼功能，通过压力传感器感应是否有人员存在坠楼危险，并通过开发板自动控制打开防护网，通过防护网将快坠楼的人员保护起来；
2)本发明中，当压力传感器感受到压力大于设定阈值，即发生有人员从窗内到窗外运动时，通过开发板控制下方的电磁锁打开，在扭簧的作用下，扭臂瞬间向上摆动，带动防护网瞬间张开，在第一时间进行保护，同时扭臂通过摆动打开防护网，摆动时其朝向室外，即使人员已经有一部分越过窗体到了窗外，也能将人员保护住，提高防坠楼的可靠性和安全性；
3)本发明设置逃生绳和剪刀，当发生紧急状况需要逃生而误触防坠楼装置时，可以用剪刀剪开防护网，并利用逃生绳逃生；
4)本发明中棘轮扳手设置两个，分别通过棘轮套设于连接轴上，可以防止在使用棘轮扳手将防护网收拢的过程中，防护网发生回弹，在一个棘轮扳手松开时，另一个棘轮扳手可以进行固定，且棘轮扳手上设有套杆，方便手握扳手，手动进行防护网的收拢；
5)本发明窗体上方墙体的电磁锁与墙体之间设置减震降噪海绵，可以有效在防护网张开时进行减震和降噪；
6)本发明还设置室内传感器、室外传感器和窗体控制组件，实时检测温度、湿度、空气中CO、CO2的浓度等，实现窗体的自动开关，有效减少住户的生命财产损失。
附图说明
图1为防护网打开时的窗外侧结构示意图；
图2为防护网收拢时的窗外侧结构示意图；
图3为窗内侧结构示意图；
图4为防坠控制单元和窗户开关单元的结构示意图；
图5为下侧电磁开关的结构示意图；
图6为上侧电磁开关的结构示意图；
图7为紧急开关和室内传感器部分的示意图；
图8为窗体控制组件结构示意图；
图9为防护网控制组件结构示意图。
其中，1、上壳体，2、防护网，3、柜门，4、侧壳体，5、窗体，6、防护网控制组件，601、电磁锁，602、扭臂，603、磁性片，604、固定件，605、扭簧，606、连接轴，607、棘轮扳手，7、室内传感器，701、温湿度传感器，702、烟雾传感器，8、紧急开关，801、保护壳，802、紧急开关按钮，9、切换开关按钮，10、压力传感器，11、窗体控制组件，111、电机，112、齿轮，113、齿条，12、驱动盒，13、开发板，14、墙体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-图4所示，本发明提供一种窗户智能防坠楼装置，包括开发板13、驱动盒12，以及防护网2、窗体5、侧壳体4、压力传感器10和设置于侧壳体4内的防护网控制组件6，还包括壳体1以及分别安装于上壳体1上的室内传感器7、室外传感器和窗体控制组件11。
窗体5和侧壳体4分别嵌设于墙体14内，侧壳体4设置两个，分别设置于窗体5两侧，侧壳体4上还设有朝向室内的柜门3，柜门3内放置逃生绳和剪刀，防护网2的下侧固定设置于窗体5下方的墙体14上。
如图4-图6和图9所示，防护网控制组件6设置两组，分别设置于两侧的侧壳体4内，包括扭臂602、扭簧605、棘轮扳手607、电磁锁601和连接轴606，电磁锁601设置于窗体5四角的墙体14上，且窗体5上方墙体14的电磁锁601与墙体14之间设置减震降噪海绵，连接轴606通过固定件604活动安装于侧壳体4的中部，扭簧605的一端与固定件604连接，另一端与连接轴606连接，棘轮扳手607通过棘轮套设于连接轴606上，打开柜门3即可以使用棘轮扳手607，扭臂602的一端固定套设于连接轴606上，另一端表面设有磁性片603，且分别与防护网2上侧的两角连接，磁性片603与电磁锁601相互配合固定扭臂602。
开发板13通过驱动盒12与电磁锁601连接，压力传感器10设置于窗体5下方的窗台上，且与开发板13相互连接。防护网2设置于室外，其收拢时，扭臂602固定于窗体5下方墙体14的电磁锁601上，其张开时，扭臂602固定于窗体5上方墙体14的电磁锁601上。
正常状态下，电磁锁601通过磁性片603将扭臂602固定于墙体14上，扭簧602处于扭紧状态；当压力传感器10的压力大于设定阈值时，即判断有人员从窗内到窗外，存在坠楼危险，此时开发板通过驱动盒12控制下侧的电磁锁601释放磁性片603，然后连接轴606在扭簧605提供的扭力作用下快速转动，带动扭臂602朝向室外迅速向上摆动，从而使防护网2与扭臂602连接的一侧迅速向上张开，并通过上侧的电磁锁601，利用磁性片603将扭臂902和防护网2共同固定于上侧的墙体14上，实现防坠楼保护；
解除危险后，上侧电磁锁601释放磁性片603，再扳动棘轮扳手607提供与扭簧605反向的扭力，通过棘轮带动连接轴606反向转动，并带动扭臂602反向摆动，防护网2收拢，并利用下方电磁锁601，将磁性片603和扭臂602固定于的下侧墙体14上，棘轮扳手607设置两个，分别通过棘轮套设于连接轴606上，可以防止在使用棘轮扳手607将防护网2收拢的过程中，防护网2发生回弹，在一个棘轮扳手607松开时，另一个棘轮扳手607可以进行固定，且棘轮扳手607上设有套杆，方便手握扳手，手动进行防护网2的收拢。
如图8所示，上壳体1嵌设于窗体5上方的墙体14内，室内传感器7包括温湿度传感器701和烟雾传感器702，室外传感器包括雨滴传感器，温湿度传感器701、烟雾传感器702和雨滴传感器分别与开发板13连接，用于控制窗体控制组件11，窗体控制组件11与窗体5连接，用于控制窗体5的开闭。窗体控制组件11包括分别设置于上壳体1内的电机111、齿轮112和齿条113，电机111与驱动盒12连接，并与齿轮112同轴连接，齿条113固定设置于窗体14的上窗框上，并与齿轮112相互啮合。
室内传感器7和室外传感器分别感应室内和室外的环境、空气等变化情况，并控制窗体5的闭合，防止出现室内煤气中毒或下雨没人关门的情况发生。
如图7所示，该装置还包括警示灯、紧急开关8和切换开关按钮9，紧急开关8包括保护壳801和紧急开关按钮802，保护壳801可以很好地保护紧急开关按钮802不被误触，警示灯设置于窗体5外侧，与紧急开关按钮802连接，紧急开关按钮802和切换开关按钮9分别与开发板13连接，切换开关按钮9用于切换自动控制和手动控制，当手动控制下，窗体控制组件11将不受开发板13控制，当有紧急情况发生时，可以按动紧急开关按钮802，窗体5外侧会发出警示灯光并自动报警。
为了远程控制窗户，实时监控室内状态，本发明还设置了终端app，用户可以通过终端app远程控制开关窗户，并将数据实时传输给终端app，通过终端app实时接受环境信息与警报信息。另外控制窗户的电机111拥有自锁功能，在通电状态下无法手动移动窗户，因此为了预防停电的情况发生，窗户配备有太阳能板，可以在停电状态下保证装置的运作。电控方面，本发明利用Arduino IDE进行编程，本实施例中采用型号为NodeMCU-32S控制板，基于MQTT物联网平台实现用终端app控制窗户，传输数据。电控装置触发的优先级是：防坠楼装置>室内传感器>室外传感器。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种窗户智能防坠楼装置，其特征在于，包括防护网(2)、窗体(5)、侧壳体(4)、压力传感器(10)、开发板(13)、驱动盒(12)以及设置于侧壳体(4)内的防护网控制组件(6)，所述的窗体(5)和侧壳体(4)分别嵌设于墙体(14)内，所述的开发板(13)通过驱动盒(12)与防护网控制组件(6)连接，所述的防护网控制组件(6)与防护网(2)连接，用于控制防护网(2)的开闭，所述的压力传感器(10)设置于窗体(5)下方的窗台上，且与开发板(13)相互连接，当压力传感器(10)的压力大于设定阈值时，控制防护网控制组件(6)打开防护网(2)。
2.根据权利要求1所述的一种窗户智能防坠楼装置，其特征在于，所述的防护网控制组件(6)包括扭臂(602)、扭簧(605)、棘轮扳手(607)以及安装于墙体(14)上与驱动盒(12)连接的电磁锁(601)和通过固定件(604)活动安装于侧壳体(4)内的连接轴(606)，所述的扭簧(605)的一端与固定件(604)连接，另一端与连接轴(606)连接，所述的棘轮扳手(607)通过棘轮套设于连接轴(606)上，所述的扭臂(602)的一端固定套设于连接轴(606)上，另一端表面设有磁性片(603)，且与防护网(2)的一侧连接，所述的防护网(2)的另一侧与墙体(14)固定连接，所述的磁性片(603)与电磁锁(601)相互配合固定扭臂(602)。
3.根据权利要求2所述的一种窗户智能防坠楼装置，其特征在于，所述的侧壳体(4)设置两个，分别设置于窗体(5)两侧，所述的电磁锁(601)设置于窗体(5)四角的墙体(14)上，所述的防护网控制组件(6)设置两组，分别设置于两侧的侧壳体(4)内，两侧的扭臂(602)分别与防护网(2)上侧的两角连接，所述的防护网(2)的下侧固定设置于窗体(5)下方的墙体(14)上。
4.根据权利要求3所述的一种窗户智能防坠楼装置，其特征在于，所述的连接轴(606)安装于侧壳体(1)的中部。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种窗户智能防坠楼装置，其特征在于，所述的防护网(2)张开的过程包括：
首先所述的电磁锁(601)通过磁性片(603)将扭臂(602)固定于墙体(14)上，所述的扭簧(602)处于扭紧状态；
然后所述的电磁锁(601)释放磁性片(603)，所述的连接轴(606)在扭簧(605)提供的扭力作用下转动，带动扭臂(602)摆动，所述的防护网(2)与扭臂(602)连接的一侧张开，并通过电磁锁(601)和磁性片(603)固定于墙体(14)上；
所述的防护网(2)收拢的过程包括：
首先电磁锁(601)释放磁性片(603)，再扳动棘轮扳手(607)提供与扭簧(605)反向的扭力，通过棘轮带动连接轴(606)反向转动，并带动扭臂(602)反向摆动，所述的防护网(2)收拢；
然后所述的电磁锁(601)通过磁性片(603)将扭臂(602)固定于的墙体(14)上。
6.根据权利要求5所述的一种窗户智能防坠楼装置，其特征在于，所述的防护网(2)设置于室外，其收拢时，所述的扭臂(602)固定于窗体(5)下方墙体(14)的电磁锁(601)上，其张开时，所述的扭臂(602)固定于窗体(5)上方墙体(14)的电磁锁(601)上。
7.根据权利要求1所述的一种窗户智能防坠楼装置，其特征在于，该装置还包括上壳体(1)以及分别安装于上壳体(1)上的室内传感器(7)、室外传感器和窗体控制组件(11)，所述的上壳体(1)嵌设于窗体(5)上方的墙体(14)内，所述的室内传感器(7)包括温湿度传感器(701)和烟雾传感器(702)，所述的室外传感器包括雨滴传感器，所述的温湿度传感器(701)、烟雾传感器(702)和雨滴传感器分别与开发板(13)连接，用于控制窗体控制组件(11)，所述的窗体控制组件(11)与窗体(5)连接，用于控制窗体(5)的开闭。
8.根据权利要求7所述的一种窗户智能防坠楼装置，其特征在于，所述的窗体控制组件(11)包括分别设置于上壳体(1)内的电机(111)、齿轮(112)和齿条(113)，所述的电机(111)与驱动盒(12)连接，并与齿轮(112)同轴连接，所述的齿条(113)固定设置于窗体(14)的上窗框上，并与齿轮(112)相互啮合。
9.根据权利要求6所述的一种窗户智能防坠楼装置，其特征在于，所述的棘轮扳手(607)设置两个，分别通过棘轮套设于连接轴(606)上，所述的棘轮扳手(607)上设有套杆，所述的窗体(5)上方墙体(14)的电磁锁(601)与墙体(14)之间设置减震降噪海绵，所述的侧壳体(4)上还设有朝向室内的柜门(3)，所述的柜门(3)内放置逃生绳和剪刀。
10.根据权利要求6所述的一种窗户智能防坠楼装置，其特征在于，该装置还包括警示灯、紧急开关(8)和切换开关按钮(9)，所述的警示灯设置于窗体(5)外侧，所述的紧急开关(8)包括保护壳(801)和紧急开关按钮(802)，所述的紧急开关按钮(802)通过开发板(13)与警示灯连接，所述的切换开关按钮(9)通过开发板(13)与电机(111)连接。
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