專利名稱：一種具有抗地震功能的電插鎖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎖具，尤其是涉及一種具有抗地震功能的電插鎖。
背景技術(shù)：
鎖具的發(fā)展一直備受人們的重視，傳統(tǒng)的鎖具的發(fā)展主要集中在如何加固結(jié)構(gòu)，安全防盜上。很少考慮到地震發(fā)生、墻體塌陷等極端情況時(shí)，鎖不能及時(shí)打開，導(dǎo)致安全門容易被卡住，人員無法逃生等問題。尤其是近年來，全球地震頻發(fā)，因門鎖不能及時(shí)打開，導(dǎo)致安全門被卡住，人員來不及迅速逃生的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，怎樣讓鎖具既牢固防盜，又能在發(fā)生地震時(shí)及時(shí)將門打開就顯得尤為重要。到目前為止，國內(nèi)外也提出過一些改進(jìn)的技術(shù)和思路，其中，中國專利95223181. 6公開一種防地震門，該防地震門的門邊框的外平面與門框架的內(nèi)平面中至少有一平面除鉸鏈一側(cè)外為斜面，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，門只能向開門方向移動(dòng)，使門容易打開。但同時(shí)安裝這種鎖具的門智能程度不高，不能在地震發(fā)生時(shí)自動(dòng)感測(cè)得到，并將門打開。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅可在地震發(fā)生時(shí)根據(jù)地震等級(jí)迅速做出反應(yīng)，從而保證安全門不會(huì)被卡住，而且具有防盜門的牢固性和防盜性的具有抗地震功能的電插鎖。本發(fā)明設(shè)有振動(dòng)信息采集單元、智能處理單元、雙舌式執(zhí)行單元和電源；智能處理單元輸入端接振動(dòng)信息采集單元的振動(dòng)信息輸出端，智能處理單元輸出端接雙舌式執(zhí)行單元，電源分別與振動(dòng)信息采集單元、智能處理單元和雙舌式執(zhí)行單元電連接。所述振動(dòng)信息采集單元可設(shè)有至少2個(gè)傳感器，所述傳感器設(shè)在門鎖、門框和墻體內(nèi)。所述傳感器可采用加速度傳感器或角速度傳感器等。所述智能處理單元可設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、模式識(shí)別模塊、地震強(qiáng)度編碼模塊和微控制器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端接振動(dòng)信息采集單元的振動(dòng)信息輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接模式識(shí)別模塊輸入端，模式識(shí)別模塊的輸出端接地震強(qiáng)度編碼模塊輸入端，地震強(qiáng)度編碼模塊輸出端接微控制器輸入端，微控制器的控制信號(hào)輸出端接雙舌式執(zhí)行單兀。所述微控制器可采用單片機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等。所述雙舌式執(zhí)行單元可設(shè)有主鎖舌、副鎖舌、繼電器和支撐架。主鎖舌和副鎖舌分別固定在支撐架的兩個(gè)側(cè)面，主鎖舌和副鎖舌互相垂直，繼電器設(shè)在支撐架內(nèi)，繼電器與微控制器的控制信號(hào)輸出端電連接。 所述電源可采用220V交流電或電池組等。 本發(fā)明融機(jī)械、電子為一體，不僅可以對(duì)振動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，而且可以在破壞性地震發(fā)生時(shí)向雙舌式執(zhí)行單元發(fā)出指令，開鎖開門，從而避免安全門被卡住。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。在圖1中，各標(biāo)記為A為智能處理單元，101為振動(dòng)信息采集單元，102為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，103為模式識(shí)別模塊，104為地震強(qiáng)度編碼模塊，105為微控制器，106為雙舌式執(zhí)行單元，107為電源。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的安全門、電插鎖主體及振動(dòng)傳感器的位置分布圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的電插鎖的電源線、電插鎖主體、副鎖舌和主鎖舌的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的副鎖舌彈出時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置、主鎖舌的鎖舌槽和鎖舌殼主體的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的電路原理圖。在圖2 5中，各標(biāo)記為1為第1振動(dòng)傳感器，2為安全門鉸鏈，3為門框，4為門扇，5為第2振動(dòng)傳感器，6為電插鎖主體的外殼(內(nèi)部包含單片機(jī)或DSP、振動(dòng)信息采集單元、雙舌式執(zhí)行單元、振動(dòng)傳感器等)，7為鎖舌殼，8為電插鎖的電源線，9為電插鎖主體，10為副鎖舌，11為主鎖舌，12為副鎖舌彈出時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置，13為主鎖舌的鎖舌槽，14為鎖舌殼主體，15為ADXL203型模擬二維MEMS加速度傳感器，16為TCL08;34型A/D轉(zhuǎn)換器，17為MSP430微處理器，18為HK4100電磁繼電器，19為CN3052型充電電路，20為鋰離子充電電池。
具體實(shí)施例方式參見圖1 3，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有振動(dòng)信息采集單元101、智能處理單元A、雙舌式執(zhí)行單元106和電源107。所述智能處理單元A設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊102、模式識(shí)別模塊103、地震強(qiáng)度編碼模塊104和微控制器105，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊102的輸入端接振動(dòng)信息采集單元101的振動(dòng)信息輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊102的輸出端接模式識(shí)別模塊103輸入端，模式識(shí)別模塊103的輸出端接地震強(qiáng)度編碼模塊104輸入端，地震強(qiáng)度編碼模塊104輸出端接微控制器105輸入端，微控制器105的控制信號(hào)輸出端接雙舌式執(zhí)行單元106。電源107分別與振動(dòng)信息采集單元101、智能處理單元A和雙舌式執(zhí)行單元106電連接。所述振動(dòng)信息采集單元設(shè)有2個(gè)傳感器(第1傳感器1和第2傳感器幻，分別設(shè)在墻體和門扇4內(nèi)。2個(gè)傳感器采用ADXL203型模擬二維MEMS加速度傳感器。所述雙舌式執(zhí)行單元106設(shè)有主鎖舌11、副鎖舌10、繼電器(在圖中未畫出)和支撐架。主鎖舌11和副鎖舌10分別固定在支撐架的兩個(gè)側(cè)面，主鎖舌11和副鎖舌10互相垂直，繼電器設(shè)在支撐架內(nèi)，繼電器與微控制器的控制信號(hào)輸出端電連接。所述電源可采用220V交流電或電池組等。所述微控制器可采用單片機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等。以下給出具體實(shí)施例1.門框或門框外墻體內(nèi)設(shè)置安裝點(diǎn)，安裝一個(gè)振動(dòng)傳感器，同時(shí)電插鎖內(nèi)也安裝一個(gè)同類功能的振動(dòng)傳感器，具有抗地震功能的電插鎖通過這兩個(gè)振動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)，并經(jīng)由信號(hào)采集與調(diào)制模塊將其輸出給智能處理單元(如單片機(jī)，DSP等)作相應(yīng)判斷處理。其中，兩個(gè)傳感器的安裝姿態(tài)要保持相同，都采用豎直安放的方式。
上述放置兩個(gè)傳感器的優(yōu)點(diǎn)主要有一，位置上兩個(gè)傳感器分開，分別安裝在不同位置，可檢測(cè)到振動(dòng)信號(hào)的差別，并通過這一差別來判斷這種振動(dòng)是由正常開關(guān)門引起的還是由地震引起的。二，兩個(gè)傳感器的安裝姿態(tài)保持相同，可以減少因擺放差異帶來的檢測(cè)誤差。同時(shí)由于地震發(fā)生時(shí)首先是豎直振動(dòng)波然后是橫向振動(dòng)波，因此采用豎直安放的方式可以更快更準(zhǔn)確的檢測(cè)到地震的強(qiáng)度。2.智能處理單元是此具有抗地震功能電插鎖的技術(shù)核心單元。調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)智能處理單元做互相關(guān)性大小的運(yùn)算處理后可以得出信號(hào)序列的能量，進(jìn)而通過能量求出不同信號(hào)序列的相關(guān)性評(píng)價(jià)，從而對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度做出一個(gè)評(píng)估。再根據(jù)評(píng)估值與閾值的比較可判斷出是否發(fā)出指令，控制雙舌式執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)動(dòng)作。其中，振動(dòng)傳感器的輸出經(jīng)過采集與調(diào)制后分別用X(k)和Y(k)表示，其中k= 1，2......⑴?，F(xiàn)利用互相關(guān)性的原理，對(duì)信號(hào)序列X(k)和Y(k)作如下分析1)用移動(dòng)窗取離散序列分別為X(i，i+1......i+N-1)和Y(i，i+1......i+N-1)，
其中N為移動(dòng)窗的長(zhǎng)度。2)計(jì)算上述序列的振動(dòng)能量Ex (i) =X2(i)，Ey(i) =Y2(i)
1 N 3)求取兩序列的相關(guān)性評(píng)價(jià)A(O = -Σ[^2 + J) ·^2 -·/+)]
iv ；=14)由以上步驟求出信號(hào)相關(guān)性系數(shù)后，再比較這個(gè)信號(hào)相關(guān)性系數(shù)R(i)與閾值盤上設(shè)定的閾值S的大小當(dāng)R(i) < δ時(shí)，說明振動(dòng)不是由地震引起或地震的強(qiáng)度不大，忽略，雙舌式執(zhí)行機(jī)構(gòu)不執(zhí)行動(dòng)作。當(dāng)R(i) > δ時(shí)，說明發(fā)生強(qiáng)烈地震，智能處理單元向雙舌式執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，開鎖開門。智能處理單元中信號(hào)相關(guān)性計(jì)算非常關(guān)鍵，正是由它來對(duì)地震強(qiáng)度進(jìn)行智能識(shí)別，同時(shí)排除其他振動(dòng)的干擾。例如，當(dāng)正常開關(guān)門或是樓道里有人走動(dòng)抑或是發(fā)生小地震時(shí)，都會(huì)有信號(hào)性關(guān)性的變化，但在這些情況下，信號(hào)相關(guān)性評(píng)價(jià)R(i)都很小，達(dá)不到閾值，因此都不會(huì)引起開門開鎖。只有當(dāng)發(fā)生破壞性地震時(shí)，才會(huì)導(dǎo)致信號(hào)相關(guān)性評(píng)價(jià)R(i)達(dá)到閾值，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)動(dòng)作。因此本發(fā)明具有精度高，可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。另外，上述閾值盤為一個(gè)數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系表盤，即信號(hào)相關(guān)性R(i)與地震強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同的信號(hào)相關(guān)性R(i)對(duì)應(yīng)不同的地震強(qiáng)度。人們可以通過設(shè)定閾值盤上的閾值來設(shè)定開鎖開門的對(duì)應(yīng)地震強(qiáng)度。一旦設(shè)定好之后，當(dāng)?shù)卣饛?qiáng)度達(dá)到閾值盤上設(shè)定值時(shí)，智能處理中心即發(fā)出開鎖信號(hào)，確保主鎖舌縮回，副鎖舌彈出，將門頂開。3.雙舌式執(zhí)行機(jī)構(gòu)為具有抗地震功能電插鎖的機(jī)械主體部分，它可以有兩個(gè)鎖舌，一個(gè)主鎖舌一個(gè)副鎖舌，其中主鎖舌即為鎖門的鎖舌，有電彈出，斷電縮回；副鎖舌在主鎖舌的相鄰面上，通常情況下都是處在縮回狀態(tài)，只有當(dāng)發(fā)生強(qiáng)烈地震，收到智能處理單元的開門信號(hào)后才會(huì)彈出，將門頂開。雙舌式執(zhí)行機(jī)構(gòu)和智能處理單元以及振動(dòng)傳感器都是集成在一起的，由家用電源供電。當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，按消防要求，樓內(nèi)要斷電，此時(shí)，智能處理單元以及振動(dòng)傳感器、雙舌式執(zhí)行機(jī)構(gòu)等暫時(shí)由海量電容或電池供電，以確保智能處理單元發(fā)送出的信號(hào)能夠有效控制鎖舌順利完成相應(yīng)的動(dòng)作。本實(shí)施例中，雙舌式執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩個(gè)鎖舌的動(dòng)作并不是同時(shí)進(jìn)行的，中間有一個(gè)短暫的時(shí)間間隔，即主鎖舌先縮回，待延時(shí)02 1.0s之后，副鎖舌再彈出，這樣做可以避免由于副鎖舌彈出過快，而將還未完全彈出的主鎖舌卡在鎖槽內(nèi)的情況，從而保證了具有抗地震功能電插鎖的可靠性。圖5給出本發(fā)明實(shí)施例的電路原理圖，在圖5中，標(biāo)記15為ADXL203型模擬二維MEMS加速度傳感器，16為TCL08;34型A/D轉(zhuǎn)換器，17為MSP430微處理器，18為HK4100電磁繼電器，19為CN3052型充電電路，20為鋰離子充電電池。以下給出本發(fā)明的工作過程振動(dòng)信息采集單元用于采集振動(dòng)信息，振動(dòng)信息采集單元也可設(shè)有至少3個(gè)傳感器，所述傳感器設(shè)在門鎖、門框和墻體內(nèi)，所述傳感器可以實(shí)時(shí)感測(cè)振動(dòng)，并將信息輸出到智能處理單元。智能處理單元用于對(duì)振動(dòng)信息采集單元輸出的信號(hào)做模式識(shí)別處理，并編碼成相應(yīng)的地震等級(jí)，然后根據(jù)地震等級(jí)，發(fā)出指令控制雙舌式執(zhí)行單元做出相應(yīng)動(dòng)作，所述智能處理單元設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、模式識(shí)別模塊、地震強(qiáng)度編碼模塊和微控制器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸出到模式識(shí)別模塊，所述模式識(shí)別模塊通過對(duì)多個(gè)信號(hào)作互相關(guān)性運(yùn)算，求出信號(hào)序列的能量，進(jìn)而得出不同信號(hào)序列的相關(guān)性評(píng)價(jià)，然后再根據(jù)信號(hào)序列的相關(guān)性評(píng)價(jià)得出振動(dòng)強(qiáng)度的一個(gè)評(píng)估值，若信號(hào)序列的相關(guān)性評(píng)價(jià)高，則說明振動(dòng)強(qiáng)烈；若信號(hào)序列的相關(guān)性評(píng)價(jià)低，則說明振動(dòng)微弱。所述地震強(qiáng)度編碼模塊根據(jù)地震的強(qiáng)度不同，編碼不同的地震等級(jí)，并設(shè)定相應(yīng)閾值，具體為一閾值盤，它是一個(gè)數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系表盤，即信號(hào)相關(guān)性R(i)與地震強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同的信號(hào)相關(guān)性R(i)對(duì)應(yīng)不同的地震強(qiáng)度，人們可以通過設(shè)定閾值盤上的閾值來設(shè)定開鎖開門的對(duì)應(yīng)地震強(qiáng)度。所述微控制模塊用于信號(hào)處理和指令發(fā)送，當(dāng)評(píng)估值達(dá)到閾值時(shí)，微控制器發(fā)出指令，控制雙舌式執(zhí)行單元做出相應(yīng)動(dòng)作，包括主鎖舌縮回和副鎖舌彈出等；當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度評(píng)估值沒有達(dá)到閾值時(shí)，不做相應(yīng)動(dòng)作。雙舌式執(zhí)行單元——用于鎖門和緊急情況下將門頂開。通常情況下，該機(jī)構(gòu)和普通電插鎖類似，只有在地震等緊急情況發(fā)生時(shí)才會(huì)根據(jù)指令自動(dòng)開鎖，同時(shí)將門頂開。此機(jī)構(gòu)可以由兩個(gè)鎖舌、繼電器和支撐架等組成。其中兩個(gè)鎖舌分為一個(gè)主鎖舌和一個(gè)副鎖舌，主鎖舌用于鎖門，副鎖舌用于將門頂開。主鎖舌和副鎖舌都受到智能處理單元的控制。其中，副鎖舌通常情況下都是縮回的，只有在發(fā)生強(qiáng)烈地震，收到開門信號(hào)時(shí)才會(huì)彈出。電源——用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)提供電源，可以是220V交流電也可以是電池組。通過多個(gè)分別安裝在門扇和門框(或墻體)上的振動(dòng)傳感器采集振動(dòng)信號(hào)并作數(shù)字化處理，然后傳給智能處理單元做出判斷，當(dāng)智能處理單元發(fā)出開鎖信號(hào)時(shí)，雙舌式執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)動(dòng)作，開鎖并將門頂開。
權(quán)利要求
1.一種具有抗地震功能的電插鎖，其特征在于設(shè)有振動(dòng)信息采集單元、智能處理單元、 雙舌式執(zhí)行單元和電源；智能處理單元輸入端接振動(dòng)信息采集單元的振動(dòng)信息輸出端，智能處理單元輸出端接雙舌式執(zhí)行單元，電源分別與振動(dòng)信息采集單元、智能處理單元和雙舌式執(zhí)行單元電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特征在于所述振動(dòng)信息采集單元設(shè)有至少2個(gè)傳感器，所述傳感器設(shè)在門鎖、門框和墻體內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特征在于所述傳感器采用加速度傳感器或角速度傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特征在于所述智能處理單元設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、模式識(shí)別模塊、地震強(qiáng)度編碼模塊和微控制器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端接振動(dòng)信息采集單元的振動(dòng)信息輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接模式識(shí)別模塊輸入端，模式識(shí)別模塊的輸出端接地震強(qiáng)度編碼模塊輸入端，地震強(qiáng)度編碼模塊輸出端接微控制器輸入端，微控制器的控制信號(hào)輸出端接雙舌式執(zhí)行單元。
5.如權(quán)利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特征在于所述微控制器采用單片機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器。
6.如權(quán)利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特征在于所述雙舌式執(zhí)行單元設(shè)有主鎖舌、副鎖舌、繼電器和支撐架，主鎖舌和副鎖舌分別固定在支撐架的兩個(gè)側(cè)面， 主鎖舌和副鎖舌互相垂直，繼電器設(shè)在支撐架內(nèi)，繼電器與微控制器的控制信號(hào)輸出端電連接。
7.如權(quán)利要求1所述的一種具有抗地震功能的電插鎖，其特征在于所述電源采用220V 交流電或電池組。
全文摘要
一種具有抗地震功能的電插鎖，涉及一種鎖具。提供一種不僅可在地震發(fā)生時(shí)根據(jù)地震等級(jí)迅速做出反應(yīng)，從而保證安全門不會(huì)被卡住，而且具有防盜門的牢固性和防盜性的具有抗地震功能的電插鎖。設(shè)有振動(dòng)信息采集單元、智能處理單元、雙舌式執(zhí)行單元和電源；智能處理單元輸入端接振動(dòng)信息采集單元的振動(dòng)信息輸出端，智能處理單元輸出端接雙舌式執(zhí)行單元，電源分別與振動(dòng)信息采集單元、智能處理單元和雙舌式執(zhí)行單元電連接。融機(jī)械、電子為一體，不僅可以對(duì)振動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，而且可以在破壞性地震發(fā)生時(shí)向雙舌式執(zhí)行單元發(fā)出指令，開鎖開門，從而避免安全門被卡住。
文檔編號(hào)E05B63/14GK102561820SQ201210032449
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者吳德會(huì), 孫寶康, 張忠遠(yuǎn), 張海榮, 王曉紅 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)