本發(fā)明涉及消防技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種自反射防火門(mén)模塊及控制方法。
背景技術(shù)：
防火門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括防火門(mén)監(jiān)控器、電動(dòng)閉門(mén)器和門(mén)磁系統(tǒng)，其主要分為兩類(lèi)：常開(kāi)式防火門(mén)和常閉式防火門(mén)，且該兩種狀態(tài)都需要監(jiān)控。通常情況下，用門(mén)磁系統(tǒng)監(jiān)控防火門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉狀態(tài)，其中，門(mén)磁系統(tǒng)的門(mén)磁開(kāi)關(guān)包括永磁鐵和干簧管，永磁鐵用來(lái)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，干簧管為常開(kāi)型。通過(guò)永磁鐵與干簧管的靠近和離開(kāi)動(dòng)作信號(hào)，門(mén)磁開(kāi)關(guān)反饋工作或關(guān)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)防火門(mén)的狀態(tài)監(jiān)控。防火門(mén)在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中反復(fù)擠壓干簧管，其機(jī)械壽命有限，需要定期更換，而且永磁鐵與干簧管生成裝配要求高。
為解決干簧管使用壽命有限和生產(chǎn)裝配要求高問(wèn)題，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為cn201620788584.8的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種防火門(mén)監(jiān)控開(kāi)關(guān)，其采用監(jiān)控開(kāi)關(guān)代替門(mén)磁開(kāi)關(guān)，其配置發(fā)射器(發(fā)光管、接收管)和反射板，利用光信號(hào)的反射情況，判斷防火門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)。但是，該方案存在以下兩點(diǎn)缺陷：第一，整體實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)部分由發(fā)射器、反射板組成，只能定性檢測(cè)防火門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)，光信號(hào)抗干擾能力差，受外界影響容易誤動(dòng)作；第二，發(fā)射器與反射板安裝存在夾角，對(duì)安裝人員的安裝技術(shù)要求較高，安裝不便，增加安裝成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種自反射防火門(mén)模塊及控制方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械使用壽命短、抗干擾能力差、傳輸距離有限、安裝技術(shù)要求高、容易產(chǎn)生誤差等問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種自反射防火門(mén)模塊，包括總線控制模塊、單片機(jī)、控制模塊、超聲波發(fā)送裝置、超聲波接收裝置、ad轉(zhuǎn)換模塊，其中：
總線控制模塊，用于連接防火門(mén)控制器，并向單片機(jī)發(fā)送總線控制信號(hào)；
單片機(jī)，用于預(yù)設(shè)防火門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)的臨界值和處理由總線控制模塊傳輸?shù)目偩€控制信號(hào)，并向控制模塊傳輸脈沖信號(hào)；
控制模塊，用于處理單片機(jī)傳輸?shù)拿}沖信號(hào)并向超聲波發(fā)送裝置發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令；
超聲波發(fā)送裝置，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)指令發(fā)射超聲波信號(hào)，該超聲波信號(hào)經(jīng)防火門(mén)反射至超聲波接收裝置；
超聲波接收裝置，用于接收超聲波信號(hào)并將其傳輸至ad轉(zhuǎn)換模塊；
ad轉(zhuǎn)換模塊，用于處理超聲波信號(hào)并將其返回至單片機(jī)，以便單片機(jī)處理后確認(rèn)防火門(mén)的動(dòng)態(tài)開(kāi)、關(guān)情況，然后經(jīng)由總線控制模塊反饋至防火門(mén)控制器。
基于上述模塊，本發(fā)明還提供了該自反射防火門(mén)模塊的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：
(1)單片機(jī)設(shè)定防火門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)的臨界值；同時(shí)，總線控制模塊將總線控制信號(hào)傳輸至單片機(jī)；
(2)單片機(jī)接收總線控制信號(hào)并進(jìn)行處理，然后每間隔時(shí)間t1向控制模塊發(fā)送脈沖信號(hào)；
(3)控制模塊接收脈沖信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送裝置發(fā)射超聲波信號(hào)；
(4)超聲波發(fā)送裝置發(fā)射的超聲波信號(hào)經(jīng)防火門(mén)反射后傳播至超聲波接收裝置，再經(jīng)ad轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后傳至單片機(jī)；
(5)單片機(jī)接收反饋的信號(hào)，并按照下列公式計(jì)算出防火門(mén)的動(dòng)態(tài)開(kāi)啟度l：
式中，t2為超聲波接收裝置接收到超聲波信號(hào)的間隔時(shí)間，其為變化量，根據(jù)防火門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的變化而變化，v1為超聲波在空氣中的傳輸速度；
(6)單片機(jī)計(jì)算出防火門(mén)的動(dòng)態(tài)開(kāi)啟度后，與預(yù)設(shè)的臨界值進(jìn)行比較，判斷防火門(mén)此時(shí)的開(kāi)啟度是否大于預(yù)設(shè)的臨界值，是，則確認(rèn)防火門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)；否，則確認(rèn)防火門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)；
(7)單片機(jī)將防火門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)時(shí)上傳至總線控制模塊，并反饋至防火門(mén)控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門(mén)開(kāi)、關(guān)狀態(tài)的監(jiān)控。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明采用定時(shí)發(fā)送和采集狀態(tài)信號(hào)，防火門(mén)控制器經(jīng)過(guò)總線控制模塊傳輸總線控制信號(hào)，單片機(jī)定時(shí)發(fā)送脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送裝置發(fā)送超聲波，超聲波發(fā)送裝置發(fā)送的超聲波經(jīng)過(guò)防火門(mén)反射，超聲波接收裝置收到超聲波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自反射功能，并反饋至單片機(jī)，再經(jīng)總線控制模塊上傳至防火門(mén)控制器；同時(shí)，通過(guò)設(shè)定發(fā)送間隔時(shí)間，獲得接收時(shí)間，并在已知的超聲波傳輸速度的前提下，獲悉防火門(mén)的開(kāi)啟度(動(dòng)作距離)，然后與預(yù)設(shè)的臨界值進(jìn)行比較，即可判定該防火門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)防火門(mén)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
(2)本發(fā)明采用間隔發(fā)射超聲波和接收超聲波的方式，間隔時(shí)間短(可達(dá)到微秒級(jí)別)，不影響監(jiān)控防火門(mén)開(kāi)、關(guān)狀態(tài)的準(zhǔn)確性；同時(shí)，因?yàn)槭情g隔發(fā)射，所以還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，避免出現(xiàn)連續(xù)發(fā)射超聲波而導(dǎo)致能耗高的問(wèn)題，可謂一舉兩得。
(3)本發(fā)明采用超聲波方式測(cè)量防火門(mén)的開(kāi)啟度大小，不僅測(cè)量準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速度快、響應(yīng)時(shí)間短、傳輸距離遠(yuǎn)，而且整套模塊的安裝不受角度影響，安裝方式自由、靈活，安裝技術(shù)要求低且安裝簡(jiǎn)便。
(4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝便捷、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)時(shí)間短、運(yùn)行穩(wěn)定、損耗低，在消防領(lǐng)域具有很高的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
實(shí)施例
本發(fā)明主要應(yīng)用在防火門(mén)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如圖1所示，本發(fā)明包括總線控制模塊、單片機(jī)、控制模塊、超聲波發(fā)送裝置、超聲波接收裝置、ad轉(zhuǎn)換模塊。
所述的總線控制模塊用于連接防火門(mén)控制器，并向單片機(jī)發(fā)送總線控制信號(hào)。所述的單片機(jī)作為本發(fā)明的核心部件之一，其用于預(yù)設(shè)防火門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)的臨界值和處理由總線控制模塊傳輸?shù)目偩€控制信號(hào)；同時(shí)，該單片機(jī)還用于判斷防火門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并經(jīng)由總線控制模塊反饋至防火門(mén)控制器。所述的控制模塊用于處理單片機(jī)傳輸?shù)拿}沖信號(hào)并向超聲波發(fā)送裝置發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令。所述的超聲波發(fā)送裝置用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)指令發(fā)射超聲波信號(hào)，該超聲波信號(hào)經(jīng)防火門(mén)反射至超聲波接收裝置。所述的超聲波接收裝置用于接收超聲波信號(hào)并將其傳輸至ad轉(zhuǎn)換模塊。所述的ad轉(zhuǎn)換模塊則用于處理超聲波信號(hào)并將其返回至單片機(jī)，以便單片機(jī)處理后確認(rèn)防火門(mén)的動(dòng)態(tài)開(kāi)、關(guān)情況。
本發(fā)明采用超聲波監(jiān)控方式，可準(zhǔn)確獲知不同時(shí)段防火門(mén)的開(kāi)、關(guān)及開(kāi)啟度大小情況，其具體實(shí)現(xiàn)方式包括以下流程步驟：
第一步；單片機(jī)設(shè)定防火門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)的臨界值；同時(shí)，總線控制模塊將總線控制信號(hào)傳輸至單片機(jī)；
第二步：?jiǎn)纹瑱C(jī)接收總線控制信號(hào)并進(jìn)行處理，然后每間隔時(shí)間t1向控制模塊發(fā)送脈沖信號(hào)；
第三步；控制模塊接收脈沖信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送裝置發(fā)射超聲波信號(hào)；
第四步：超聲波發(fā)送裝置發(fā)射的超聲波信號(hào)經(jīng)防火門(mén)反射后傳播至超聲波接收裝置，再經(jīng)ad轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后傳至單片機(jī)，超聲波接收裝置接收到超聲波信號(hào)的間隔時(shí)間為t2，其為變化量；
第五步：?jiǎn)纹瑱C(jī)接收反饋的信號(hào)，并按照下列公式計(jì)算出防火門(mén)的動(dòng)態(tài)開(kāi)啟度l：
式中，v1為超聲波在空氣中的傳輸速度；
第六步：?jiǎn)纹瑱C(jī)計(jì)算出防火門(mén)的動(dòng)態(tài)開(kāi)啟度后，與預(yù)設(shè)的臨界值進(jìn)行比較，判斷防火門(mén)此時(shí)的開(kāi)啟度是否大于預(yù)設(shè)的臨界值，是，則確認(rèn)防火門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)；否，則確認(rèn)防火門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)；
最后，單片機(jī)將防火門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)時(shí)上傳至總線控制模塊，并反饋至防火門(mén)控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門(mén)開(kāi)、關(guān)狀態(tài)的監(jiān)控。
以單片機(jī)預(yù)設(shè)的臨界值為0.2cm、且每間隔10us向控制模塊發(fā)送脈沖信號(hào)為例，通過(guò)檢測(cè)，可以知曉超聲波接收裝置接收到超聲波信號(hào)的間隔時(shí)間20us，且結(jié)合公知常識(shí)可知，超聲波在15℃的空氣中傳播速度340m/s，此時(shí)可計(jì)算出防火門(mén)的開(kāi)啟度為：
本發(fā)明通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)及流程設(shè)計(jì)，在防火門(mén)技術(shù)領(lǐng)域中巧妙結(jié)合了超聲波技術(shù)的特性，大幅提高了對(duì)防火門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、甚至是具體的開(kāi)啟度大小監(jiān)控的準(zhǔn)確性和精確度，從而增強(qiáng)了監(jiān)控的時(shí)效性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷、成本低廉，不僅很好地代替了現(xiàn)有的門(mén)磁開(kāi)關(guān)和發(fā)光式防火門(mén)監(jiān)控開(kāi)關(guān)，而且提高了監(jiān)管人員對(duì)防火門(mén)安全性的有效監(jiān)控，為及時(shí)作出適當(dāng)?shù)陌踩胧┨峁┝酥匾谋Ｕ稀Ｒ虼?，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)進(jìn)步十分明顯，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，但凡采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非創(chuàng)造性勞動(dòng)而作出的變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。