專利名稱：一種智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及公共場所中升降機領(lǐng)域，特別是一種智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在日常生活的場所中有樓梯等地勢有明顯的差異的地方，這給殘疾人的出行帶來了極大的不方便。我國殘疾人數(shù)量多、分布廣，并且老年人數(shù)量快速增加，對于這些特殊群體，首先要解決的就是他們的基本生活問題，而對他們來說最貼切的生活問題就是出行，所以人們設想制作升降機解決這一現(xiàn)實問題。在國外升降機產(chǎn)品技術(shù)比較成熟，種類分得很細，如可推式升降機的升降動力源就有電動式、液壓式和手卷式等?？赏粕禉C還可以進行折疊和拆裝，節(jié)省空間。國際上關(guān)于此類產(chǎn)品早在1998年已經(jīng)制定了 IS015535 :1998的國際標準。不過日前在國內(nèi)外，同類作品的所謂控制都采用按鍵控制或者近距離遙控，無法對設施進行遠程控制，也就無法達到對設施進行實時跟蹤、人機交互等需求，不夠人性化，對設施的維修及升降機安全性方面的考慮也都略顯不足，雖然這種設施的出現(xiàn)為一些特殊群體的出行帶來福音，但卻因操作繁瑣、功能不完善等原因?qū)е铝嗽O施的使用率低并且維護困難，從而喪失了其本應具有的意義。國內(nèi)盡管在自主開發(fā)研究同類殘障設施上有所進展，如TRE-52型輪椅電動爬樓車、SL型電動升降平臺等等，但產(chǎn)品多智能化程度低、無創(chuàng)新開發(fā)點，沒有競爭力，無法達到我國國情所需。

實用新型內(nèi)容為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型提供了一種智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)，其可以自動識別、自動處理、實現(xiàn)遠程控制，并且可以限重、限位，充滿人性化的設計及考慮，可以更好的為特殊群體服務。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為—種智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)，主要由主控制板組成，所述主控制板包括一主機單片機，與其雙向通信連接的第一從機單片機、第二從機單片機、第三從機單片機，以及與主機單片機相連用于識別用戶的身份，并在測控系統(tǒng)界面顯示用戶信息的身份識別模塊；與主機單片機相連的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊；與主機單片機相連用于提供穩(wěn)定工作電源的電源模塊；與第一從機單片機、第二從機單片機相連分別用于驅(qū)動升降機平臺和升降機踏板的電機驅(qū)動模塊，所述主控制板還包括一重量檢測模塊，其與所述第三從機單片機通信連接，所述重量檢測模塊主要包括重量傳感器和A/D轉(zhuǎn)換芯片。進一步地，所述智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)還包括一通信板，所述通信板通過所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與主控制板無線通信連接，其主要包括無線通信模塊和用戶系統(tǒng)，其中所述無線通信模塊和用戶系統(tǒng)采用接口方式直接連接。進一步地，與所述第一從機單片機相連的還有一接近開關(guān)模塊，其由分別位于升降機踏板上的接近開關(guān)和位于升降機運動導軌起始端、末端的金屬觸發(fā)端組成。進一步地，與所述第二從機單片機相連的還有一電流檢測模塊，其由一電流傳感器芯片組成。進一步地，與所述主機單片機相連的還有一報警模塊。本實用新型的有益效果是本產(chǎn)品可以做到自動RFID身份識別，工作人員能更好的對使用者進行服務和應對一些突發(fā)緊急情況；自動處理升降服務，避免了由于不會使用等原因造成設施的使用率低的情況，同時也減少了人力資源的浪費和工作人員的工作量；重量檢測模塊和接近開關(guān)模塊等的設計增加了對于重量、位置等的檢測，確保使用者在使用過程中的安全；此外，通過手持的移動設施和筆記本上的軟件平臺可以遠程控制升降機的展開、停止等狀態(tài)，還能實時跟蹤升降機的運行情況，其獨特性充分體現(xiàn)在了人性化的設計上，可見本產(chǎn)品能幫助殘障人事共享社會的發(fā)展成果，更好的體現(xiàn)和諧社會，以及智慧城市對每一個社會人士的關(guān)懷和必要性。
以下結(jié)合附圖及具體實施方式
對本實用新型作進一步說明，附

圖1是本實用新型的系統(tǒng)硬件總體框圖；附圖2是本實用新型具體實施例升降機運作流程圖；附圖3是本實用新型具體實施例硬件實物示意圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖1，本實用新型的系統(tǒng)硬件總體框圖，本實用新型主要由兩大部分組成主控制板I和通信板2。為了提高控制系統(tǒng)的性能以及運行效率，本實用新型在設計上采用了主從機模式進行控制，由I塊單片機及3塊從機組成。與主機單片機3相連的有身份識別模塊15、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊16、電源模塊17及報警模塊18，而與3個從機單片機相連的分別為接近開關(guān)模塊12、電流檢測模塊13、重量檢測模塊14以及因需要分別驅(qū)動升降機平臺和升降機踏板而與第一從機單片機31，第二從機單片機32相連的電機驅(qū)動模塊11。I塊STC12C5A0S2單片機作為主機單片機3，通過控制從機去驅(qū)動相關(guān)功能實現(xiàn)整個升降機系統(tǒng)的流程，也負責RFID身份識別，同時作為單片機端與PC機端及ARM端的通訊樞紐，第一從機單片機31為STC89C52負責限重，第二從機單片機32為STC12C5A0S2負責直流電機進行踏板驅(qū)動，同時負責步進電機的電流檢測，第三從機單片機33為STC12C5ALE60S2負責步進電機對升降機進行驅(qū)動。三塊從機分工明確，統(tǒng)一由主機控制，大大提高了整個系統(tǒng)的性能。因為智能無障礙樓梯升降機的服務對象是殘疾人，為避免非殘疾人亂使用的現(xiàn)象，更好地服務殘疾人，此處采用了 RFID進行身份識別構(gòu)成一個身份識別模塊15，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工作人員親自采用鑰匙開啟方式，只要RFID身份識別正確，即可啟動整個升降機系統(tǒng)，用戶所持IC卡存有使用者的卡號、姓名、性別等相關(guān)用戶資料，刷卡成功后，主機單片機3將卡號發(fā)到監(jiān)控臺的PC機人機交互界面，PC機會獲取并顯示用戶信息，工作人員隨時可以獲取用戶的信息，方便管理。在無線數(shù)據(jù)傳輸模塊16方面，這里采用了無線數(shù)據(jù)SM42模塊，實現(xiàn)單片機端與PC機端及ARM端之間的數(shù)據(jù)傳輸。SM42半雙工無線通信，實時收發(fā)通信，完善的通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)實時通信，可靠傳輸離距>400m (BER=IO /9600bps)。12dbm發(fā)射功率，GFSK調(diào)制方式，采用高效前向糾錯信道編碼技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)抗突發(fā)干擾和隨機干擾的能力，在信道誤碼率為10-3時，可得到實際誤碼率10-5 10-6。在電源模塊17的選取上，為了使系統(tǒng)的運作更加穩(wěn)定，特別是步進電機的驅(qū)動，因此采用了現(xiàn)成的24V大功率開關(guān)電源及系統(tǒng)電源電路，系統(tǒng)的電壓比較多，分別有24V、12V、5V、3. 3V，12V通過線性穩(wěn)壓芯片LM7812從24V降壓得到；5V則是通過LM2940從LM7812的12V電壓再降壓得到；最后的3. 3V是通過LM1117從5V降壓得到。因為在現(xiàn)實生活中，往往會發(fā)生供電突然中斷的情況，因此這里還設計了備用電源電路。正常情況下系統(tǒng)采用的是開關(guān)電源的電壓，一旦出現(xiàn)突然斷電的情況，就會通過一個24V的繼電器，自動的切換到備用電源，保證系統(tǒng)的繼續(xù)正常運行。考慮到移動平臺是在載重環(huán)境下進行的，而電動機是升降機系統(tǒng)的直接動力來源，整個系統(tǒng)性能的好壞與電動機的性能優(yōu)劣緊密相關(guān)。有軌式升降機要求電動機低轉(zhuǎn)速、大扭矩、波動小、轉(zhuǎn)動慣量小、質(zhì)量輕、可靠性高、易控制等性能，因此一般選用混合式步進電動機，本實用新型采用了兩相混合式步進電機，而踏板是在空載情況下進行折疊與展開，對電機的扭矩要求一般即可，為方便控制，同時也出于機械因素考慮，本實用新型采用了12V直流電機。兩相混合式步進電機作為整個平臺的動力裝置，安裝在升降機運動導軌頂端，由第一從機單片機31所控制負責驅(qū)動升降機上下運動；12V直流電機安裝在升降機踏板內(nèi)，由第二從機單片機32所控制負責驅(qū)動踏板折疊與展開，如此構(gòu)成電機驅(qū)動模塊11。出于安全性及設施維護方面考量，本實用新型設計了重量檢測模塊14、電流檢測模塊13、接近開關(guān)模塊12、報警模塊18。其中重量檢測模塊14安置于升降機踏板上，主要應用的器件有懸臂梁傳感器和A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711。我們把HX711芯片轉(zhuǎn)換成的電壓信號輸入到主控制板的單片機上進行處理并做出判斷，如果正常就可以繼續(xù)使用升降平臺，否則就會鎖死平臺，并且通過報警模塊18發(fā)出報警。電流監(jiān)測模塊13 :該模塊的核心是霍爾電流傳感器ACS712芯片。當芯片串聯(lián)在電路中時，因為電流的流過會產(chǎn)生一個磁場，霍爾元件根據(jù)磁場感應出一個線性的電壓信號，經(jīng)過內(nèi)部的放大、濾波、與斬波電路，輸出一個電壓信號。我們就把輸出的電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過單片機的處理，判斷電流是否在正常范圍內(nèi)，一旦超出便通過報警模塊18
立即報警。接近開關(guān)模塊12此處用的是滬豐牌的LJ12A3-4-Z型號接近開關(guān)，屬于電感式三線NPN常開型的接近開關(guān)。在導軌的起始端和末都安裝金屬觸發(fā)端，升降平臺走到末端時因傳感器內(nèi)部產(chǎn)生的磁場渦流而會有一個感應信號傳遞給主控制板1，從而使平臺停止運動，除此之外，本模塊還可以記錄平臺整個運行的時間，一旦超出正常范圍也會通過報警模塊18發(fā)出報警。本實用新型與主控制板I上眾多功能對應的另一大設計是通信板2。參照圖1，通信板2主要由無線通信模塊21和用戶系統(tǒng)22兩部分組成。其中無線通信模塊21為SM42及MAX232組成的通信模塊，SM42型微功率無線數(shù)傳模塊是一款具有高性價比，高速率，高接收靈敏度集成RF無線模塊，通過轉(zhuǎn)串口的方式，無線通信模塊21可以提供標準RS-232、RS485和UART (TTL電平)3種接口方式，可與用戶系統(tǒng)22 (計算機、用戶的RS-485設施、單片機或其他UART器件)直接連接使用，從而實現(xiàn)遠程對升降平臺進行控制、監(jiān)控等操作，并且方便快捷地從PC機或者手持移動設施上了解到平臺的運行情況，或測試出升降機的運行情況。附圖2所示是本實用新型具體實施例升降機運作流程圖，附圖3所示是本實用新型具體實施例硬件實物示意圖，結(jié)合其可以更好的理解上述內(nèi)容。參照附圖2，初始狀態(tài)下，升降機的踏板處于折疊狀態(tài)，當使用者刷卡身份驗證成功后，系統(tǒng)將自動啟動，此時踏板展開，位于踏板處的重量檢測模塊14也會開始進行重量檢測。如果符合條件，保護桿便會放下，隨后升降機開始上升。而位于導軌上的接近開關(guān)模塊12和電流檢測模塊13主要用于升降過程中的系統(tǒng)保護，每隔一段時間，系統(tǒng)都會獲取電流狀態(tài)、供電狀態(tài)及升降機位置，直到升降機到達安全位置，使用者下車，踏板折疊起，隨后升降機復位。此之間任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)不滿足條件的問題，系統(tǒng)都會通過報警模塊18發(fā)出警報。在附圖3所示的最優(yōu)實施例中，本實用新型正處于工作狀態(tài)，踏板展開、保護桿放下、升降機正沿導軌運動在空中，而導軌則安置在墻內(nèi)，整個升降機系統(tǒng)由分別位于導軌頂端和升降機踏板內(nèi)的兩臺電機驅(qū)動，其最大的特色即在于可以對踏板上的使用者進行重量檢測，起到同時安全保護乘客及升降機的作用。此外，上面提及遠程控制及人機交互的內(nèi)容，本實用新型基于多臺升降機集成管理與監(jiān)控，利用C++開發(fā)了一個人機交互界面，主要分為用戶信息區(qū)、升降機操作區(qū)、升降機狀態(tài)區(qū)三大界面區(qū)域。用戶信息區(qū)工作人員可以獲取使用過升降機的用戶信息，例如卡號、姓名、性別等。升降機操作區(qū)能實時遠程操作升降機所有動作及檢測功能，例如上升、下降、踏板展開與折疊、電流檢測、載重檢測等。升降機狀態(tài)區(qū)無論升降機是否處于服務狀態(tài)，人機交互界面都會顯示升降機的相關(guān)狀態(tài)，同時具有報警功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)異常，相應的狀態(tài)欄會顯示紅色進行報警，同時彈出一個對話框進行提示，例如使用狀態(tài)、踏板狀態(tài)、電流狀態(tài)、載重狀態(tài)、供電狀態(tài)等。本實用新型不僅在智能化、人性化、安全性方面有長足的進步，而且對于設施本身的使用壽命及維護方面的考慮，都體現(xiàn)出了其價值及帶給社會的意義。最后需要提到的是，盡管已經(jīng)參照本實用新型的具體實施例顯示和描述了本實用新型的基本情況，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當理解，以上所述僅為本實用新型的優(yōu)先實施方式，只要以基本相同手段實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案都應屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)，主要由主控制板(1)組成，所述主控制板(1)包括一主機單片機(3)，與其雙向通信連接的第一從機單片機(31)、第二從機單片機(32)、第三從機單片機(33)，以及 與主機單片機(3)相連用于識別用戶的身份，并在測控系統(tǒng)界面顯示用戶信息的身份識別模塊(15); 與主機單片機(3)相連的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(16)； 與主機單片機(3)相連用于提供穩(wěn)定工作電源的電源模塊(17); 與第一從機單片機(31)、第二從機單片機(32)相連分別用于驅(qū)動升降機平臺和升降機踏板的電機驅(qū)動模塊(11)， 其特征在于所述主控制板(1)還包括一重量檢測模塊(14)，其與所述第三從機單片機(33)通信連接，所述重量檢測模塊(14)主要包括重量傳感器和A/D轉(zhuǎn)換芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)，其特征在于所述智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)還包括一通信板(2)，所述通信板(2)通過所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(16)與主控制板(I)無線通信連接，其主要包括無線通信模塊(21)和用戶系統(tǒng)(22)，其中所述無線通信模塊(21)和用戶系統(tǒng)(22)采用接口方式直接連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)，其特征在于與所述第一從機單片機(31)相連的還有一接近開關(guān)模塊(12)，其由分別位于升降機踏板上的接近開關(guān)和位于升降機運動導軌起始端、末端的金屬觸發(fā)端組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)，其特征在于與所述第二從機單片機(32)相連的還有一電流檢測模塊(13)，其由一電流傳感器芯片組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的一種智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)，其特征在于與所述主機單片機(3)相連的還有一報警模塊(18)。
專利摘要本實用新型公開了一種智能無障礙樓梯升降系統(tǒng)，主要由主控制板組成，所述主控制板包括一主機單片機，與其雙向通信連接的第一從機單片機、第二從機單片機、第三從機單片機，以及與主機單片機相連身份識別模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源模塊；與第一從機單片機、第二從機單片機相連分別用于驅(qū)動升降機平臺和升降機踏板的電機驅(qū)動模塊，所述主控制板還包括一重量檢測模塊，其與所述第三從機單片機通信連接，所述重量檢測模塊主要包括重量傳感器和A/D轉(zhuǎn)換芯片。本實用新型不僅在智能化、人性化、安全性方面有長足的進步，而且對于設施本身的使用壽命及維護方面的考慮，都體現(xiàn)出了其價值及帶給社會的意義。
文檔編號B66B5/00GK202897731SQ20122058753
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者黃輝, 戴清海, 李盛發(fā), 唐灝, 莫綺玲 申請人:五邑大學