CN113516836A - 具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃预防检测技术领域，特别涉及一种具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构。其包括窗体框架，还包括设于玻璃板内侧表面的透明导电涂层，及检测系统，检测系统包括检测元件，以及控制器，检测元件将检测到的透明导电涂层变形信号发送至控制器，控制器根据接收到的变形信号进行计算，并将计算结果与预设的安全变形阈值进行比较分析，当检测到透明导电涂层的变形量大于预设的安全变形阈值时，发送报警信号至远程预警系统。本发明可应用于高层建筑、游轮，科考船等环境复杂的场所，可实现在玻璃具有破碎倾向时便发出警报来提醒安防人员的目的，且窗体结构合理，安全可靠，成本低，可大规模工业化生产，值得广泛推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃预防检测技术领域，特别涉及一种具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构。
背景技术
众所周知，玻璃是一种非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料制成。由于其制造成本低廉，并且具有优良的透光性、隔风性被广泛应用于建筑物、游轮、科考船门窗、车窗等领域中。
目前，建筑物、游轮、科考船的门窗等在台风、暴雨等恶劣天气，以及外力撞击(如弓弩、电锯、石头等)破坏下，门窗的玻璃很容易破裂，当玻璃破裂时用户不在门窗旁边，或者玻璃破裂程度较小，用户无法及时发现问题。若不及时对玻璃进行更换，很容易对建筑物、游轮、科考船内的安防产生严重危害。因此，传统的窗体结构存在使用可靠性差的缺点。
玻璃破碎的原因如下：(1)热破裂：热破裂的发生主要是由于温差变化超出了玻璃本身能够抵抗的最大温差，从而导致玻璃破裂。(2)机械破裂：机械破裂的发生主要是玻璃在外力的作用下其弯曲抗拉强度超过其应力承受极限。每种物质由于其本身的物理特性，都能承受不同程度的负荷。承受负荷的同时，由于力的作用，物质就会产生应力。玻璃的应力产生的原因可能是:加热、运动、变形，比如膨胀或弯曲，如果外界的张力大于玻璃的抗拉强度及抗压强度，如张拉应力超过临界值，就会导致玻璃破裂。
近年来，玻璃破碎检测装置层出不穷，大致分为两大类：声控和振动型即分别以检测玻璃破碎声音特征和玻璃破碎受力变化来检测玻璃破碎事件。振动型多利用特定的硬件材质来感知玻璃破碎时产生的振动，需安装在玻璃制品上，安装和使用范围均受限。声控型则主要根据玻璃破碎的声音特征来实现，其可安装在距离玻璃制品一定距离的各个位置上，使用更加灵活。但上述两大类都是对已经破碎的玻璃进行检测，也就是说，玻璃破碎之后检测装置才发出玻璃破碎的信号，如此不仅还是会出现高空坠物情况的发生，且会造成人身安全问题，安全性能低。
如公开号为CN 206876641 U的中国专利，其公开了一种玻璃破碎监测仪，包括声音采集装置、单片机系统、蜂鸣器和指示灯，所述声音采集装置的信号输出端与所述单片机系统的信号输入端连接，所述单片机系统的信号输出端与所述蜂鸣器和所述指示灯连接。以MSP430低功耗MCU为核心，nRF24L01为无线传输模块，将玻璃破碎时所产生的模拟信号经滤波，ADC采样，分析处理后由无线发送到上位机或手机上进行实时显示。公开号为CN207037874 U的中国专利，其公开了一种玻璃破碎监控器，包括易断裂信号丝、信号丝断裂检测反射端、信号丝断裂检测发射端、断裂检测微控制器、数字化控制开关、粘合液喷洒器及电源，易断裂信号丝两端分别连接信号丝断裂检测反射端和信号丝断裂检测发射端，断裂检测微控制器分别与信号丝断裂检测发射端、数字化控制开关及电源相连接，数字化控制开关与粘合液喷洒器相连接。以及公开号为CN 111619511 A的专利，公开了一种玻璃破碎报警提醒装置，涉及车辆防盗报警领域，包括：电阻丝，其用于设置在玻璃表面，电阻丝包括两个引出端；信号采集模块，其包括检测电路和转换电路，检测电路被配置为：使电阻丝的一个引出端接地，并使电阻丝的另一个引出端通过上拉电阻与检测电源相连，转换电路用于对检测电路输出的高电平信号或低电平信号进行转换，在检测电路输出高电平信号时，输出玻璃破碎信号。控制器，其与转换电路相连，用于接收并发送玻璃破碎信号。报警装置，其与转换电路相连，用于在接收到玻璃破碎信号时报警。服务器，其与控制器无线相连，用于在收到玻璃破碎信号时，输出提醒信息。
然而，由于高层建筑、游轮、科考船体的玻璃破碎、脱落引发的伤人事件屡见不鲜，如何预防此类事件出现，如何在玻璃有破碎倾向时发送信息至管理人员来采取应对措施以防止伤人、损物事件的发生，成为了目前急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，可实现在玻璃有破碎倾向时便发送报警信号提醒安保人员，准确性高，安全可靠的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，包括用于固定玻璃板的窗体框架，还包括设置于玻璃板内侧表面的透明导电涂层，以及用于检测玻璃板是否有破碎倾向的检测系统，所述检测系统包括用于实时检测透明导电涂层的检测元件，以及控制器，所述检测元件将检测到的透明导电涂层变形信号发送至控制器，所述控制器根据接收到的变形信号进行计算，并将计算结果与预设的破碎变形阈值进行比较分析，当检测到透明导电涂层的变形量大于预设的破碎变形阈值时，发送报警信号至远程预警系统。
上述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，所述透明导电涂层的形状为从玻璃板表面的中心向四周延伸的圆形。
上述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，所述检测元件均匀分布在窗体框架的内侧，所述检测元件的数量至少为4个，优选为12个。
上述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，所述控制器包括用于计算透明导电涂层变形量的计算模块，用于将计算模块计算得到的变形量与预设破碎变形阈值进行对比、分析的比较模块，用于根据比较模块得到的结果判断是否发出报警信号至远程预警系统的判断模块，以及用于将报警信号输出至远程预警系统的信号输出模块；所述透明导电涂层变形量为检测元件至透明导电涂层初始距离与检测元件实时检测的检测元件至透明导电涂层检测距离之间的差值。
上述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，所述透明导电涂层的覆盖面积至少为玻璃板内侧表面积的30％。
上述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，所述检测元件包括位置传感器，电容式传感器。
上述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，所述的远程预警系统通过无线连接方式与控制器的输出端信号连接，所述远程预警系统包括计算机，智能手机。
上述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，所述的窗体结构还包括用于预设数据信息以及显示参数信息的显示终端。
上述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，所述控制器还包括用于存储检测元件至透明导电涂层初始距离、预设安全阈值、透明导电涂层变形量的存储模块。
上述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，所述控制器为PLC控制器。
本发明具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构的优点是：本发明摒弃传统的玻璃破碎后再提醒安防人员的做法，而采用了在玻璃具有破碎倾向时便发出警报信号来提醒安防人员的新构思，解决了用户无法及时发现问题，很容易对建筑物、游轮、科考船内的安防产生严重危害的问题，提高了传统的窗体结构使用可靠性，达到了防止伤人、损物事件发生的目的。
本发明利用检测信号实现了自动监测，具体通过先在检测系统中预设破碎变形阈值，然后通过检测元件实时监测玻璃板的变形情况并将变形信号实时发送至控制器，控制器将计算得到透明导电涂层变形量与预设安全阈值进行对比、分析，当检测到透明导电涂层的变形量大于预设的破碎变形阈值时，发送报警信号给安保人员，安保人员通过采取应对措施来防止伤人、损物事件的发生，大大提高了安全可靠性能。本发明可应用于高层建筑、游轮，科考船等环境复杂的场所，还可应用在博物馆或在珠宝店等保护贵重物品场所。本发明的窗体结构合理，使用方便，安全可靠，制造成本低，可以做到大规模工业化生产，值得被广泛推广应用。
附图说明
图1为本发明窗体结构剖视结构示意图；
图2为本发明玻璃板结构示意图；
图3为本发明窗体结构立体结构示意图；
图4为本发明检测系统结构框图；
图5为本发明检测系统的检测流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；
如图1、2、3、4所示，一种具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，包括用于固定玻璃板1的窗体框架2，还包括设置于玻璃板1内侧表面的透明导电涂层3，以及用于检测玻璃板1是否有破碎倾向的检测系统。其中，检测系统包括用于实时检测透明导电涂层3的检测元件4，以及控制器，检测元件将检测到的透明导电涂层变形信号发送至控制器，控制器根据接收到的变形信号进行计算，并将计算结果与预设的破碎变形阈值进行比较分析，当检测到透明导电涂层3的变形量大于预设的破碎变形阈值时，发送报警信号至远程预警系统。其中，控制器优选采用环境适应能力高的PLC控制器，延长使用寿命。透明导电涂层优选是功能涂层，特别优选是具有遮阳作用的功能涂层。透明导电涂层通常通过一系列沉积操作获得，这些操作通过真空法，如磁场增强的阴极溅射进行的，且该透明导电涂层的厚度可广泛变化并适应各情况的要求。该透明导电涂层优选具有50纳米至15微米。优选地，该玻璃板是平面的或在一个或多个空间方向上轻微或极大弯曲，该玻璃板可以是无色或有色的。
在本实施例中，透明导电涂层3的形状为从玻璃板1表面的中心向四周延伸的圆形。其中，检测元件4均匀分布在窗体框架2的内侧，检测元件的数量至少为4个，在本实施例中优选设置为12个，即沿透明导电涂层3的周向每30度设置有一个检测元件。
为了实现在玻璃有破碎倾向时便发出报警信号，警示安防人员及时采取应对措施以防止伤人、损物事件发生的目的，本实施例中的控制器包括用于计算透明导电涂层变形量的计算模块，用于将计算模块计算得到的变形量与预设破碎变形阈值进行对比、分析的比较模块，用于根据比较模块得到的结果判断是否发出报警信号至远程预警系统的判断模块，用于存储检测元件至透明导电涂层初始距离、预设安全阈值、透明导电涂层变形量的存储模块，以及用于将报警信号输出至远程预警系统的信号输出模块；所述透明导电涂层变形量为检测元件至透明导电涂层初始距离与检测元件实时检测的检测元件至透明导电涂层检测距离之间的差值。其中，预设的破碎变形阈值是对应于环境而适当设定的。作为规定的破碎变形阈值的设定方法，可以是将基于实验值或经验值而得到的值作为规定的破碎变形阈值而存储于控制器的存储模块中。
为了保证检测元件能够准确检测到透明导电涂层，将透明导电涂层3的覆盖面积至少设置为玻璃板内侧表面积的30％，在本实施例中透明导电涂层的面积为玻璃板1面积的50％。检测元件包括位置传感器，电容式传感器。将位置传感器的信号输出端与控制器的信号输入端进行连接。位置传感器含有能源供应，优先选用电池组、蓄电池、超级电容器、太阳能电池，并优选没有连向外部电源的电线。在本实施例中，检测元件采用检测性能精准、响应速度快的位置传感器。
本实施例中的远程预警系统是通过无线连接方式与控制器的输出端进行信号连接的，具体的，远程预警系统包括计算机，智能手机，即检测系统将分析处理后的信号由无线发送到计算机或手机上进行实时显示。为了方便设置检测元件距离透明导电涂层3初始值，预先设置破碎变形阈值等参数设置信息，所述的窗体结构还包括用于预设数据信息以及显示参数信息的显示终端。
如图5所示，本发明窗体结构的工作原理是：位置传感器将检测到的位置传感器至透明导电涂层的距离数据信息实时发送至控制器，控制器先通过计算检测元件至透明导电涂层初始距离与检测元件实时检测的检测元件至透明导电涂层检测距离之间的差值，得到透明导电涂层的变形量，间接得到玻璃板的变形量；然后将计算得到的变形量与预设破碎变形阈值进行对比、分析，最后根据对比结果判断是否发出报警信号，当检测到透明导电涂层的变形量大于预设的破碎变形阈值时，发出报警信号至计算机或手机来通知安保人员，使得安保人员及时发现问题，并将有破碎倾向的玻璃进行处理，确保安全。本发明通过采用在玻璃具有破碎倾向时便发出警报信号来提醒安防人员的新构思，解决了用户无法及时发现问题，很容易对建筑物、游轮、科考船内的安防产生严重危害的问题，提高了传统的窗体结构使用可靠性，达到了防止伤人、损物事件发生的目的。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修改，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，包括用于固定玻璃板的窗体框架，其特征在于：还包括设置于玻璃板内侧表面的透明导电涂层，以及用于检测玻璃板是否有破碎倾向的检测系统，所述检测系统包括用于实时检测透明导电涂层的检测元件，以及控制器，所述检测元件将检测到的透明导电涂层变形信号发送至控制器，所述控制器根据接收到的变形信号进行计算，并将计算结果与预设的破碎变形阈值进行比较分析，当检测到透明导电涂层的变形量大于预设的破碎变形阈值时，发送报警信号至远程预警系统。
2.根据权利要求1所述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，其特征是：所述透明导电涂层的形状为从玻璃板表面的中心向四周延伸的圆形。
3.根据权利要求1所述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，其特征是：所述检测元件均匀分布在窗体框架的内侧，所述检测元件的数量至少为4个，优选为12个。
4.根据权利要求1所述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，其特征是：所述控制器包括用于计算透明导电涂层变形量的计算模块，用于将计算模块计算得到的变形量与预设破碎变形阈值进行对比、分析的比较模块，用于根据比较模块得到的结果判断是否发出报警信号至远程预警系统的判断模块，以及用于将报警信号输出至远程预警系统的信号输出模块；所述透明导电涂层变形量为检测元件至透明导电涂层初始距离与检测元件实时检测的检测元件至透明导电涂层检测距离之间的差值。
5.根据权利要求2所述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，其特征是：所述透明导电涂层的覆盖面积至少为玻璃板内侧表面积的30％。
6.根据权利要求3所述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，其特征是：所述检测元件包括位置传感器，电容式传感器。
7.根据权利要求1所述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，其特征是：所述的远程预警系统通过无线连接方式与控制器的输出端信号连接，所述远程预警系统包括计算机，智能手机。
8.根据权利要求1所述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，其特征是：所述的窗体结构还包括用于预设数据信息以及显示参数信息的显示终端。
9.根据权利要求4所述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，其特征是：所述控制器还包括用于存储检测元件至透明导电涂层初始距离、预设安全阈值、透明导电涂层变形量的存储模块。
10.根据权利要求1所述的具有玻璃破碎倾向自动监测及远程预警系统的窗体结构，其特征是：所述控制器为PLC控制器。
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