一种新型消除儿童意外风险伤害的旋转自动门的制作方法

本实用新型涉及旋转门领域，特别涉及一种新型消除儿童意外风险伤害的旋转自动门。
背景技术：
：旋转自动门是指两扇或多扇门扇绕中心竖轴转动启闭的人行自动门，一般由固定曲壁、旋转活动翼、华盖、驱动装置、感应装置、控制装置等组成。旋转自动门广泛应用于银行、酒店、政府、企事业单位、智能小区等各个领域，为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩的同时，还具有密闭性好、节能保温、隔绝噪音等功能，对于手拿东西的通行人员来说，十分方便。与此同时，其安全性一直备受各界关注，特别是生活中旋转自动门夹伤儿童事故时常发生，大大引发了人们对旋转自动门使用安全的担心。通过使用拓尔思社会媒体分析云服务系统，以“旋转自动门”“传感器”“夹人”“儿童”“安全”为关键词，将搜集来的数据进行热词分类、话题聚焦、热词排序等智能手段处理，综合考虑数据的关注度、覆盖度和评价度，发现相关媒体报道就有425条，多发生在6岁以下儿童身上。无论何种品牌和外形的旋转自动门，人的安全是首要的，必须将行人的安全保障作为重要问题来对待，这对企业和消费者都具有实际意义。目前，文献报道主要从提醒使用者注意事项的角度提出安全使用旋转自动门的建议，少数提到由于旋转自动门存在盲区导致发现不了儿童，但未说明旋转自动门盲区是如何产生的，以及如何消除盲区降低儿童安全风险的问题，存在着不足，不能满足社会发展的需求。综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种新型消除儿童意外风险伤害的旋转自动门，以解决现有技术的不足。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供一种新型消除儿童意外风险伤害的旋转自动门，设计新颖，可以有效消除旋转自动门识别盲区，提升儿童通过旋转自动门的安全，实用性能优，已解决现有技术的缺陷。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种新型消除儿童意外风险伤害的旋转自动门，包括门框、单片机，门框的中间安装有固定曲臂，固定曲臂的中心处安装旋转活动翼，门框右侧底部安装有第一超声传感器，门框右侧上部安装有第二超声传感器，第一超声传感器距离地面的高度小于儿童下蹲或匍匐在地玩耍的高度，第二超声传感器距离地面的高度等于我国六岁儿童身高的中位数，第一超声传感器、第二超声传感器均连接采集超声雷达信号的单片机，单片机连接驱动执行机构，驱动执行机构包含有串联而成的电磁继电器、急停按钮、电源、电动机。进一步，所述第一超声传感器距离地面的距离为200mm,第二超声传感器距离地面的距离为1200mm。进一步，所述单片机采用atmega单片机，单片机包含有稳压电路、usb转串口电路、指示led，及扩展用的电路插座。本实用新型的有益效果是：创新性:本实用新型通过实地观察和文献调研，分析了现行国家标准和行业标准关于旋转自动门安全传感器设计上的缺陷，结合生活实际有针对性的提出了解决方案，即：在旋转自动门右门框距地面200mm和1200mm高度处分别加装两个超声雷达传感器，不仅可以对通过旋转自动门的成人和儿童进行有效识别，也消除了旋转自动门传感器盲区。低位安装位置选取200mm，主要是考虑最大限度地发现旋转自动门附近有低龄儿童下蹲或匍匐在地玩耍的情况，且压敏传感器也是安装在这个高度；高位安装位置选择1200mm，主要是考虑将保护对象设定为学龄前儿童，我国学龄前儿童身高中位数为1200mm。有效性：本实用新型采用两组超声雷达负责感知，由单片机判定低龄儿童单独过门情形，并由单片机控制继电器动作(作为执行机构)的解决方案。该方案经过实在验证，验证正确率均达到100％，表明上述方案可以有效而且可靠地解决旋转自动门传感器盲区问题。普适性：本实用新型提出并在实验室验证实现的超声雷达解决方案成本投入不超过350元人民币，具有稳定性高、经济性好的特点，适合推广应用。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型：图1为本实用新型的控制原理图；图2为本实用新型的旋转自动门结构图；图3为本实用新型的超声波时序图；图4为超声雷达探测方向与发射距离示意图；图中100-旋转活动翼，110-固定曲臂，120-门框，130-第一超声传感器，140-第二超声传感器，150-单片机，160-电动机，170-电磁继电器，180-急停按钮，190-电源。具体实施方式为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图1、图2所示，一种新型消除儿童意外风险伤害的旋转自动门，包括门框120、单片机150，门框120的中间安装有固定曲臂110，固定曲臂110的中心处安装旋转活动翼100，门框120右侧底部安装有第一超声传感器130，门框120右侧上部安装有第二超声传感器140，第一超声传感器130距离地面的高度小于儿童下蹲或匍匐在地玩耍的高度，第二超声传感器140距离地面的高度等于我国六岁儿童身高的中位数，第一超声传感器130、第二超声传感器140均连接采集超声雷达信号的单片机150，单片机150连接驱动执行机构，驱动执行机构包含有串联而成的电磁继电器170、急停按钮180、电源190、电动机160。单片机150采用atmega单片机，单片机150包含有稳压电路、usb转串口电路、指示led，及扩展用的电路插座。另外本实用新型优先第一超声传感器130距离地面的距离为200mm,第二超声传感器140距离地面的距离为1200mm。本实用新型的传感器均选用超声传感器，超声传感器的基本原理是：用检测到的超声波从发射到被物体反射回来的时间，乘以声音在空气中的传播速度340m/s(换算为0.34mm/μs)，就等于2倍的探测距离。如图3所示，超声雷达io端口trig触发测距，给出至少10us的高电平信号；超声雷达自动发送8个40khz方波，当检测到有信号返回时，通过io端口echo输出一个高电平，高电平持续的时间t就是超声波从发射到返回的时间。因此，测试距离＝t×0.34/2＝0.17t(mm)。本实用新型对两组超声雷达进行了标定，结果表明测距精度为±0.3mm，完全可以满足本实用新型的使用，而且超声传感器为非接触测量，受环境影响比较小，使用场合比较广泛，且成本非常低，几十元就可以买一套。本实用新型采用两组超声雷达和单片机自动控制逻辑算法相结合的技术方案来解决旋转自动门传感器盲区问题。其中，单片机采用的是arduino开源电子开发平台提供的atmega单片机，arduino开发板上除了atmega328最小系统电路外，还包含了稳压电路、usb转串口电路、指示led，以及一些扩展用的电路插座。利用arduino集成开发环境进行编程，完成超声雷达信号采集、控制逻辑运算和驱动执行机构，从而实现弥补旋转自动门传感器盲区缺陷的功能。在旋转自动门驱动执行机构中接入一个电磁继电器，通常情况下保持常闭状态，不影响旋转自动门正常工作。在旋转自动门入口立柱上安装两组超声雷达即第一超声传感器、第二超声传感器，安装位置距离旋转自动门地面的高度分别为1200mm和200mm。选择1200mm作为高位雷达安装位置的考虑是：6岁以下儿童为旋转自动门致意外伤害的高危人群，我国儿童开始接受义务教育的年龄为6岁，根据《中国7岁以下儿童生长发育参照标准》，我国6岁男童身高中位数为1200mm左右。电磁继电器由arduino板单片机编程控制，控制逻辑根据第一超声传感器、第一超声传感器分别探测到的物体到门的距离信号d1和d2来实现。当第一超声传感器探测到物体而同时第二超声传感器没有探测到物体时，就是身高低于1200mm的低龄儿童单独通过时的情况，此时驱动电磁继电器动作(断开)，旋转自动门停止旋转，避免夹伤儿童事故发生。控制逻辑如下：如果第一超声传感器、第二超声传感器都探测到物体，则表明是成人通过，或者是成人陪同儿童一起通过，无安全风险，继电器不动作；如果第一超声传感器、第二超声传感器都没有探测到物体，则表明没人通过，无安全风险，继电器也不动作；如果仅第一超声传感器探测到物体，而第二超声传感器没有探测到物体，则表明是身高1200mm以下儿童单独通过，存在安全风险，继电器动作(断开)，使旋转自动门停止旋转，避免夹伤儿童；同时驱动蜂鸣器发声报警，延时几分钟，以便工作人员闻声而来解除险情。基于arduino集成开发环境ide编写的控制算法程序如下：超声雷达探测方向的确定。如图4所示，在平面直角坐标系中，以原点o为圆心设置一个半径为r的旋转自动门。旋转门开口角度为60°(以y轴为对称轴左右各30°)。一组超声雷达安装在a处，设置超声波发射角度与x轴负方向夹角为α，发出的超声波与y轴交于点d。普通人正常行走速度约为1m/s，跑步速度约为2m/s～5m/s。本实用新型设计的控制系统的响应时间小于0.1s。当出现危险情况(例如幼儿单独通过旋转自动门)时，为确保控制系统在行人进入旋转区域之前能将门及时停止旋转，按照保守原则，超声雷达的探测范围应满足：以最快速度5m/s运动的行人，从被侦测起到抵达旋转区域外缘所需的时间大于等于0.1s，即外圆弧bc的半径为+0.5。b点的坐标为因为b点在直线ad上，所以b点坐标应满足函数g(x)。本实用新型的旋转自动门半径小于1m，按式1～式7进行推导，计算出超声雷达的安装角度为30°。|oa|＝r+0.5.....................................................式1|od|＝tanα×(r+0.5).............................................式2g(x)＝tanα×(x+r+0.5)...........................................式3|oc|＝|ob|＝r+0.1×5＝r+0.5...............................式5α＝0.5236(rad)＝30°..............................................式7式中：o——平面直角坐标系原点r——旋转自动门半径，为1m；|oa|——原点至超声雷达x轴安装位置的距离；|od|——原点至超声波与y轴交点d的距离；g(x)——超声波轨迹；|ad|——超声雷达安装位置a至超声波与y轴交点d的距离；|oc|、|ob|——系统能及时响应的行人到原点的最小距离；α——超声波发射角度。实验验证。大人和儿童分别通过旋转自动门，针对每一种可能的情景，对基于超声雷达和单片机自动控制逻辑算法建立的技术方案各进行实验测试，每种情景测试30次，正确率均达到100％，如表1，证明上述方案可以有效解决旋转自动门传感器识别盲区问题。表1测试情景情景a情景b情景c情景d通过行人成人成人+儿童儿童无人继电器是否动作否否是否测试次数30303030系统响应正确率100％100％100％100％本实用新型通过实地观察和文献调研，分析了现行国家标准和行业标准关于旋转自动门安全传感器设计上的缺陷，结合生活实际有针对性的提出了解决方案，即：在旋转自动门右门框距地面200mm和1200mm高度处分别。加装两个超声雷达传感器，不仅可以对通过旋转自动门的成人和儿童进行有效识别，也消除了旋转自动门传感器盲区。低位安装位置选取200mm，主要是考虑最大限度地发现旋转自动门附近有低龄儿童下蹲或匍匐在地玩耍的情况，且压敏传感器也是安装在这个高度；高位安装位置选择1200mm，主要是考虑将保护对象设定为学龄前儿童，我国学龄前儿童身高中位数为1200mm。本实作新型采用两组超声雷达负责感知，由单片机判定低龄儿童单独过门情形，并由单片机控制继电器动作(作为执行机构)的解决方案。本实用新型提出的超声雷达解决方案成本投入低，具有稳定性高、经济性好的特点，适合推广应用，实用性能优。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。当前第1页12