一種客車自動開門窗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種客車自動開門窗系統(tǒng)，包括至少一煙霧感應單元、至少一振動感應單元、控制器、車門驅動機構、車窗驅動機構和按鍵單元，煙霧感應單元、振動感應單元分別與控制器連接，煙霧感應單元包括依次連接的煙霧傳感器、第一信號調理電路和第一A/D轉換模塊，振動感應單元包括依次連接的振動傳感器、第二信號調理電路和第二A/D轉換模塊，按鍵單元與控制器的DI接口連接，車門驅動機構、車窗驅動機構分別與控制器的DO接口連接；該客車自動開門窗系統(tǒng)在車內燃燒剛開始的時候，就能進行準確報警，具有自動手動開啟車門車窗的功能，為司乘人員在極端情況下逃離客車本體打通了生命通道，具有良好的社會效益和經濟效益。
【專利說明】一種客車自動開門窗系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及安全裝置領域，尤其涉及的是，一種客車自動開門窗系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]2009年6月5日，川A49567號9路公交車發(fā)生燃燒事故，造成27人死亡；2012年8月26日凌晨，一輛滿載旅客的雙層臥鋪客車與一輛運送甲醇的重型罐車發(fā)生追尾碰撞，乘客處于熟睡之中，雙層臥鋪客車空間狹小而且逃生窗口少，無法及時逃脫導致36人死亡，3人受傷；2013年7日18時20分，廈門一輛公交車行駛中突然起火，現(xiàn)場車內擁擠，大量乘客來不及逃脫，結果致47人死亡，34人受傷。
[0003]由此可見，現(xiàn)有客車等公共交通工具的確存在逃生通道不足，智能化不足，反應遲鈍等缺點，導致大量致人死亡的事故發(fā)生；當前，傳感與智能控制技術發(fā)展迅速，完全可以利用現(xiàn)用技術搭建一個高效的客車自動開門窗系統(tǒng)。
[0004]當前一些自動砸窗器也能實現(xiàn)砸出生命通道的功能，但是，砸窗器有可能出現(xiàn)碎玻璃誤傷乘客；另外，查詢相關專利，也有在車內缺氧的情況下，自動開窗的，雖然都是自動開窗，但是其功能不同，而且開窗的觸發(fā)條件也不同；當前一些自動砸窗器也能實現(xiàn)砸出生命通道的功能，但是，砸窗器有可能出現(xiàn)碎玻璃誤傷乘客，可能引起意外傷害，限制了該自動砸窗器的進一步應用；一些專利中提高的自動開窗系統(tǒng)，是車內空氣質量不佳或缺氧的情況下，對司乘人員進行開窗換氣的，車內起火燃燒的情況下，如果要達到缺氧的標準，則要大火已經燒蝕一段時間，導致已經發(fā)生人身傷亡發(fā)生；因此，現(xiàn)有技術存在缺陷，需要改進。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種新的客車自動開門窗系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用了下述的技術方案:一種客車自動開門窗系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一煙霧感應單元、至少一振動感應單元、控制器、車門驅動機構、車窗驅動機構和按鍵單元，所述煙霧感應單元、振動感應單元分別與控制器連接，所述煙霧感應單元包括煙霧傳感器、第一信號調理電路和第一 A/D轉換模塊，所述煙霧傳感器、第一信號調理電路和第一A/D轉換模塊依次連接，所述第一A/D轉換模塊與控制器連接；所述振動感應單元包括振動傳感器、第二信號調理電路和第二 A/D轉換模塊，所述振動傳感器、第二信號調理電路和第二 A/D轉換模塊依次連接，所述第二 A/D轉換模塊與控制器連接；所述按鍵單元與控制器的DI接口連接，所述車門驅動機構、車窗驅動機構分別與控制器的DO接口連接。
[0007]優(yōu)選地，所述的客車自動開門窗系統(tǒng)中，所述客車自動開門窗系統(tǒng)還包括聲光報警器，所述聲光報警器與控制器的DO接口連接。
[0008]優(yōu)選地，所述的客車自動開門窗系統(tǒng)中，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的車窗驅動機構包括限位導向槽、直線電機，車窗玻璃的下端放置在限位導向槽內，車窗玻璃在限位導向槽中移動，所述直線電機的初級固定在車窗玻璃上部的車體上，所述直線電機的次級與車窗玻璃上端固定。
[0009]優(yōu)選地，所述的客車自動開門窗系統(tǒng)中，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的按鍵單元包括按鍵開關和控制車窗移動的行程開關，所述按鍵開關和行程開關分別與控制器的DI接口連接。
[0010]優(yōu)選地，所述的客車自動開門窗系統(tǒng)中，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的煙霧感應單元包括至少三個煙霧傳感器，三個煙霧傳感器分別安裝在客車車身頭部、中部、后部三個部分。
[0011]優(yōu)選地，所述的客車自動開門窗系統(tǒng)中，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的振動感應單元包括振動傳感器，所述振動傳感器為加速度傳感器。
[0012]優(yōu)選地，所述的客車自動開門窗系統(tǒng)中，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的控制器為單片機或ARM處理器。
[0013]相對于現(xiàn)有技術的有益效果是，采用上述方案，本實用新型以振動傳感器、煙霧傳感器作為檢測單元，以單片機作為控制中心，以直線電機作為開窗執(zhí)行機構，兼有冗余DO信號端子，以備對現(xiàn)有客車開門機構進行控制，同時，具有手動按鈕，以備緊急情況下手動開啟門窗，為司乘人員在極端情況下逃離客車本體打通了生命通道，具有良好的社會效益和經濟效益，具有很好的市場應用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的一個實施例的示意圖；
[0015]圖2為本實用新型圖1實施例的車窗驅動機構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型進行詳細說明。附圖中給出了本實用新型的較佳的實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本說明書所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。
[0017]需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本說明書所使用的術語“依次連接”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。
[0018]除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的【技術領域】的技術人員通常理解的含義相同。本說明書中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是用于限制本實用新型。
[0019]如圖1、圖2所示，本實用新型的一個實施例是，該客車自動開門窗系統(tǒng)，包括至少一煙霧感應單元、至少一振動感應單元、控制器、車門驅動機構、車窗驅動機構和按鍵單元，所述煙霧感應單元、振動感應單元分別與控制器連接，所述煙霧感應單元包括煙霧傳感器、第一信號調理電路和第一 A/D轉換模塊,所述煙霧傳感器、第一信號調理電路和第一 A/D轉換模塊依次連接，所述第一 A/D轉換模塊與控制器連接；進一步的，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的煙霧感應單元包括至少三個煙霧傳感器，三個煙霧傳感器分別安裝在客車車身頭部、中部、后部三個部分。進一步的，所述煙霧傳感器為迷宮式顆粒計數(shù)式傳感器，通過對燃燒煙霧中的顆粒進行計數(shù)，從而對早期燃燒進行準確判斷；煙霧傳感器的信號首先傳入第一信號調理電路，煙霧傳感器的信號由第一信號調理電路調理過后，送入控制器的A/D轉換接口，轉換成數(shù)字量，該數(shù)字量被控制器讀取。
[0020]所述振動感應單元包括振動傳感器、第二信號調理電路和第二 A/D轉換模塊，所述振動傳感器、第二信號調理電路和第二 A/D轉換模塊依次連接，所述第二 A/D轉換模塊與控制器連接；進一步的，所述振動傳感器為加速度傳感器。進一步的，所述振動傳感器為伺服式加速度傳感器，伺服式加速度傳感器是一種閉環(huán)測試系統(tǒng)，具有動態(tài)性能好、動態(tài)范圍大和線性度好等特點，其工作原理，傳感器的振動系統(tǒng)由"m-k”系統(tǒng)組成，與一般加速度計相同，但質量m上還接著一個電磁線圈，當基座上有加速度輸入時，質量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移傳感器檢測出來，經伺服放大器放大后轉換為電流輸出，該電流流過電磁線圈，在永久磁鐵的磁場中產生電磁恢復力，力圖使質量塊保持在儀表殼體中原來的平衡位置上，所以伺服加速度傳感器在閉環(huán)狀態(tài)下工作。由于有反饋作用，增強了抗干擾的能力，提高測量精度，擴大了測量范圍，伺服加速度測量技術廣泛地應用于慣性導航和慣性制導系統(tǒng)中，在高精度的振動測量和標定中也有應用。振動傳感器的信號首先傳入第二信號調理電路，振動傳感器的信號由第二信號調理電路調理過后，送入控制器的A/D轉換接口，轉換成數(shù)字量，該數(shù)字量被控制器讀取。
[0021]所述車門驅動機構、車窗驅動機構分別與控制器的DO接口連接；所述控制器的DO接口為控制器自帶的輸出接口或通過并行接口芯片擴展而得到的輸出接口。所述車門驅動機構為客車原有的開關門執(zhí)行部件，通過DO控制電磁閥換向，從而控制氣缸的伸縮，進而控制車門的開關。
[0022]如圖2所示，所述車窗驅動機構包括限位導向槽5、直線電機，車窗玻璃3的下端放置在限位導向槽5內，車窗玻璃在限位導向槽中移動，所述直線電機的初級I固定在車窗玻璃上部的車體上，所述直線電機的次級2與車窗玻璃上端固定。進一步的，所述限位導向槽內設有滾子4，減少摩擦力。如，直線電機的初級通電，則直線電機的次級直線移動，進而拖動玻璃窗移動，進而使車窗打開。
[0023]所述按鍵單元與控制器的DI接口連接，所述控制器的DI接口為控制器自帶的輸入接口或通過并行接口芯片擴展而得到的輸入接口。所述客車自動開門窗系統(tǒng)的按鍵單元包括按鍵開關和控制車窗移動的行程開關，所述按鍵開關和行程開關分別與控制器的DI接口連接。進一步的，所述按鍵開關包括車窗自復位按鍵、車窗自鎖按鍵、車門自復位按鍵、車門自鎖按鍵?；虬存I開關包括二位、多位選擇開關。所述行程開關為在車窗直線電機次級行程范圍始端和末端安裝的限位開關。通過按鍵開關可以手動的控制車窗、車門的開合，以防在自動控制系統(tǒng)失靈的極端情況下，仍然可以按下手動按鈕，實現(xiàn)緊急開門、開窗。
[0024]優(yōu)選地，所述的客車自動開門窗系統(tǒng)中，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的控制器為單片機或ARM處理器。
[0025]優(yōu)選地，所述的客車自動開門窗系統(tǒng)中，所述客車自動開門窗系統(tǒng)還包括聲光報警器，所述聲光報警器與控制器的DO接口連接。所述聲光報警器包括蜂鳴器、發(fā)光二極管、線路板，蜂鳴器通過線路板與發(fā)光二極管連接，聲光報警器還包括防爆外殼，防爆外殼包括左殼體、右殼體、指示環(huán)、不銹鋼外罩、隔爆片，左殼體、右殼體、不銹鋼外罩的形狀均為圓柱體，左殼體、右殼體、不銹鋼外罩上分別設有通孔，左殼體、右殼體、不銹鋼外罩從左至右依次固定連接，隔爆片設于不銹鋼外罩的端口，指示環(huán)設于左殼體與右殼體之間，指示環(huán)對準發(fā)光二極管，蜂鳴器設于右殼體的內壁上。本實用新型由左殼體、指示環(huán)、右殼體、不銹鋼外罩以及隔爆片組成防爆外殼，滿足現(xiàn)場防爆的要求。
[0026]將該客車自動開門窗系統(tǒng)安裝在客車上后，該系統(tǒng)有客車的電源系統(tǒng)供電，當客車啟動時，該系統(tǒng)也同時自動啟動，由振動傳感器來檢測客車碰撞信息，由煙霧傳感器來檢測客車燃燒信息:
[0027]如，客車發(fā)生碰撞情況，由振動傳感器將采集到的信息傳入第二信號調理電路，振動傳感器的信號由第二信號調理電路調理過后，送入第二 A/D轉換模塊，第二信號調理電路將振動傳感器的原始信號調理成0-10V范圍內的工業(yè)通用標準信號，以便第二 A/D轉換模塊進行采集，第二 A/D轉換模塊將振動傳感器的模擬量信號轉換成數(shù)字量，該數(shù)字量被控制器讀取，當該讀取值大于系統(tǒng)內預設值時，系統(tǒng)判斷已經發(fā)生碰撞，并通過控制器的DO接口，接通聲光報警器，由聲光報警器發(fā)出警報，當控制器讀取到振動傳感器傳回的數(shù)字量小于系統(tǒng)內預設值時，通過控制器的DO接口，接通車門驅動機構、車窗驅動機構，自動打開汽車的車內、車窗；
[0028]如，客車內部有燃燒發(fā)生的情況，由煙霧傳感器將采集到的信息傳入第一信號調理電路，煙霧傳感器的信號由第一信號調理電路調理過后，送入第一 A/D轉換模塊，第一信號調理電路將煙霧傳感器的原始信號調理成0-10V范圍內的工業(yè)通用標準信號，以便第一A/D轉換模塊進行采集，第一 A/D轉換模塊將煙霧傳感器的模擬量信號轉換成數(shù)字量，該數(shù)字量被控制器讀取，本實施例中，煙霧傳感器為迷宮式顆粒計數(shù)式傳感器，通過對燃燒煙霧中的顆粒進行計數(shù)，從而對早期燃燒進行準確判斷，當該讀取值大于系統(tǒng)內預設值時，系統(tǒng)判斷已經發(fā)生燃燒，并通過控制器的DO接口，接通聲光報警器，由聲光報警器發(fā)出警報，同時接通車門驅動機構、車窗驅動機構，自動打開汽車的車內、車窗；
[0029]在車門驅動機構和車窗驅動機構通電后，通過DO控制電磁閥換向，從而控制氣缸的伸縮，進而控制車門的開關；車窗驅動機構的直線電機的初級通電，則直線電機的次級直線移動，進而拖動玻璃窗移動，進而使車窗打開；
[0030]在警報解除后，想要關閉門窗必須手動按鍵才能重新關閉，以保證其安全性；當該系統(tǒng)的自動控制功能失靈的極端情況下，可按下手動按鈕，實現(xiàn)緊急開門、開窗，持續(xù)按下按鈕3秒以上，則車窗和車門打開，進一步的，手動打開車窗和車門的按鍵時間可調，使用者可根據自身實際使用情況進行調整，此處不做限定。
[0031]該系統(tǒng)以振動傳感器、煙霧傳感器作為檢測單元，以單片機或其他控制器作為控制中心，以直線電機作為開窗執(zhí)行機構，兼有冗余DO信號端子，以備對現(xiàn)有客車開門機構進行控制，同時，具有手動按鈕，以備緊急情況下手動開啟門窗。該系統(tǒng)在客車發(fā)生碰撞或客車內部有燃燒發(fā)生的情況下，能夠自動打開汽車的車內、車窗。同時，該系統(tǒng)自帶手動按鈕，以防在自動控制系統(tǒng)失靈的極端情況下，仍然可以按下手動按鈕，實現(xiàn)緊急開門、開窗。該系統(tǒng)中碰撞通過振動傳感器來檢測，燃燒通過煙霧傳感器來檢測，傳感器的信號經過調理，進而通過單片機進行采集，當采集到的信號超過一定的閾值后，即認為危險發(fā)生，然后通過單片機控制系統(tǒng)的DO接口，作為開門、開窗的通斷信號，進而控制執(zhí)行部件見車門或車窗打開。該系統(tǒng)中，車窗的執(zhí)行部件采用直線電機驅動，充分利用直線電機直線運動高速無摩擦的特點，使得車窗迅速打開；為司乘人員在極端情況下逃離客車本體打通了生命通道，具有良好的社會效益和經濟效益。
[0032]本系統(tǒng)的工作流程是這樣的，煙霧傳感器和振動傳感器的信號經過信號調理電路調理，調理過后的信號送入控制器的A/D轉換接口，轉換成數(shù)字量，該數(shù)字量被控制器讀取；該讀取值大于系統(tǒng)軟件設置的閾值時，系統(tǒng)判斷已經發(fā)生碰撞或車內著火，并通過控制器的DO接口，輸出開關量信號,進而控制聲光報警器報警，同時車內及車窗打開。
[0033]本實用新型中，煙霧傳感器為迷宮式顆粒計數(shù)式傳感器，通過對燃燒煙霧中的顆粒進行計數(shù)，從而對早期燃燒進行準確判斷；
[0034]振動傳感器為加速度傳感器；
[0035]信號調理電路將煙霧傳感器和振動傳感器的原始信號調理成0-10V范圍內的工業(yè)通用標準信號，以便AD轉換模塊進行采集；
[0036]A/D轉換模塊將傳感器的模擬量信號轉換成數(shù)字量，以便控制器讀取；
[0037]控制器為單片機或ARM等嵌入式芯片及在該芯片的基礎上添加特殊接口電路的集成芯片；
[0038]DI接口指控制器自帶的輸入接口或通過并行接口芯片擴展而得到的輸入接口 ；
[0039]DO接口指控制器自帶的輸出接口或通過并行接口芯片擴展而得到的輸出接口 ；
[0040]按鍵開關指各種自復位、自鎖按鈕或二位、多位選擇開關；
[0041]行程開關指在電動車窗直線電機次級行程范圍始端和末端安裝的限位開關；
[0042]車窗由直線電機作為執(zhí)行部件，通電時直線電機的次級移動實現(xiàn)電動車窗的開啟或關閉。
[0043]車門作為客車原有的開關門執(zhí)行部件，通過DO控制電磁閥換向，從而控制氣缸的伸縮，進而控制車門的開關。
[0044]本系統(tǒng)所具有的優(yōu)點時，系統(tǒng)檢測到一定濃度的煙霧后，電動車窗和車門自動打開。系統(tǒng)檢測到劇烈振動后，待振動平靜后，電動車窗和車門自動打開。系統(tǒng)帶手動打開按鈕，持續(xù)按下此按鈕3秒以上，則電動車窗和車門打開。系統(tǒng)在自動打開后，需要手動按鍵才能重新關閉，以保證其安全性。煙霧或碰撞危險發(fā)生時，系統(tǒng)通過蜂鳴器進行聲光報警。系統(tǒng)中的主要部件電動車窗，采用直線電機作為驅動部件，執(zhí)行速度快，為司乘人員逃生贏得了時間。
[0045]系統(tǒng)中煙霧傳感器多點分布，電動車窗在車身中部、后部多點分布，單點煙霧超閾值，則所有的電動車窗及車門都打開。與自動砸窗器相比，砸窗器有可能出現(xiàn)碎玻璃誤傷乘客，而且砸窗后需要對窗戶進行維修，存在維修費用，是破壞性的，而且，自動砸窗器沒有傳感器，無法根據現(xiàn)場煙霧情況自動砸窗，需要按下砸窗按鈕；而本發(fā)明是非破壞性的，對車窗車體無破壞，對乘客無傷害，系統(tǒng)自動傳感器，根據現(xiàn)場煙霧或碰撞情況自動開窗，反應敏捷；與車內缺氧自動開窗系統(tǒng)相比，缺氧需要氧氣有限供應的環(huán)境，即環(huán)境是密封的，而燃燒早期煙霧階段是不會缺氧的，而且對行駛在道路上的客車，通風情況極好，即使熊熊大火也不會出現(xiàn)車內缺氧，必然導致開門延遲，延誤了逃生的時間。而本發(fā)明是通過檢測煙霧濃度而自動開門窗的，檢測更直接有效，系統(tǒng)反應更迅速。
[0046]本產品是對乘客生命進行保護的，其價值無法用金錢衡量。2013年7日18時20分，廈門一輛公交車行駛中突然起火，現(xiàn)場車內擁擠，大量乘客來不及逃脫，結果致47人死亡，34人受傷。該公交車為前門上車，中門下車結構，假設該公交車在車中門對側車體上安裝I個電動車窗，在車后部兩側安裝2臺電動車窗，在起火的瞬間通過多點分布的煙霧傳感器檢測到煙霧超標，車窗及時打開，按照現(xiàn)場2個車門逃生34人計算，則5個車門(窗)可逃生85人，實際上當車上乘客共有81人，S卩，除離起火點最近的3-5名乘客外，其他乘客完全可以從容逃生。
[0047]需要說明的是，上述各技術特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實施例，均視為本實用新型說明書記載的范圍；并且，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種客車自動開門窗系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一煙霧感應單元、至少一振動感應單元、控制器、車門驅動機構、車窗驅動機構和按鍵單元， 所述煙霧感應單元、振動感應單元分別與控制器連接，所述煙霧感應單元包括煙霧傳感器、第一信號調理電路和第一 A/D轉換模塊,所述煙霧傳感器、第一信號調理電路和第一A/D轉換模塊依次連接，所述第一 A/D轉換模塊與控制器連接； 所述振動感應單元包括振動傳感器、第二信號調理電路和第二 A/D轉換模塊，所述振動傳感器、第二信號調理電路和第二 A/D轉換模塊依次連接，所述第二 A/D轉換模塊與控制器連接； 所述按鍵單元與控制器的DI接口連接，所述車門驅動機構、車窗驅動機構分別與控制器的DO接口連接。
2.根據權利要求1所述的客車自動開門窗系統(tǒng)，其特征在于，所述客車自動開門窗系統(tǒng)還包括聲光報警器，所述聲光報警器與控制器的DO接口連接。
3.根據權利要求2所述的客車自動開門窗系統(tǒng)，其特征在于，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的車窗驅動機構包括限位導向槽、直線電機，車窗玻璃的下端放置在限位導向槽內，車窗玻璃在限位導向槽中移動，所述直線電機的初級固定在車窗玻璃上部的車體上，所述直線電機的次級與車窗玻璃上端固定。
4.根據權利要求3所述的客車自動開門窗系統(tǒng)，其特征在于，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的按鍵單元包括按鍵開關和控制車窗移動的行程開關，所述按鍵開關和行程開關分別與控制器的DI接口連接。
5.根據權利要求4所述的客車自動開門窗系統(tǒng)，其特征在于，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的煙霧感應單元包括至少三個煙霧傳感器，三個煙霧傳感器分別安裝在客車車身頭部、中部、后部三個部分。
6.根據權利要求5所述的客車自動開門窗系統(tǒng)，其特征在于，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的振動感應單元包括振動傳感器，所述振動傳感器為加速度傳感器。
7.根據權利要求6所述的客車自動開門窗系統(tǒng)，其特征在于，所述客車自動開門窗系統(tǒng)的控制器為單片機或ARM處理器。
【文檔編號】E05B15/10GK203547257SQ201320695793
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權日:2013年11月6日
【發(fā)明者】羅書克, 張元敏, 王紅玲, 白政民 申請人:許昌學院