高空坠楼紧急保护装置及其工作方法、坠楼紧急保护系统与流程

[0001]
本发明属于机械自动化领域，具体涉及一种高空坠楼紧急保护装置及其工作方法、坠楼紧急保护系统。


背景技术：

[0002]
现有的窗户本身存在较多的安全隐患，而大部分家居系统往往忽视了对人身安全的保护，尤其是缺乏针对儿童的人身安全设计的家居设置，如当儿童进入潜在危险的区域，例如阳台、窗户、楼梯、厨房等，没有警报和防护装置，儿童坠楼等意外时有发生。


技术实现要素：

[0003]
本发明提供了一种高空坠楼紧急保护装置及其工作方法、坠楼紧急保护系统。
[0004]
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高空坠楼紧急保护装置，包括：主控制模块；检测模块，与主控制模块相连，适于检测下落体；接护机构，与主控制模块相连，用于接护下落体；弹出机构，与主控制模块相连，用于弹出接护机构；呼救模块，与主控制模块相连，适于发出呼救信号；当检测模块到检测下落体时，所述主控制模块控制弹出机构将接护机构弹出墙体，以接护下落体，同时控制呼救模块发出呼救信号。
[0005]
进一步，所述弹出机构包括：安装于墙体外侧的安装架、位于安装架上的至少一组安装臂、位于各安装臂内的电动伸缩杆；所述接护机构安装在两个电动伸缩杆之间；所述主控制模块适于控制电动伸缩杆伸出安装臂，以使接护机构弹出墙体。
[0006]
进一步，所述电动伸缩杆包括：内管、外管、套设在外管上的圆柱螺旋弹簧、固定在外管上的磁性卡片、位于安装架上的电吸磁铁；所述主控制模块适于关闭电吸磁铁，电吸磁铁与磁性卡片之间的磁吸力消失，磁性卡片在圆柱螺旋弹簧的压缩弹力下弹出，以带动外管沿安装臂伸出。
[0007]
进一步，所述高空坠楼紧急保护装置还包括：位于安装架与墙体之间的减震机构；所述减震机构包括：固定于安装架上的上盖板、固定于墙体外侧的下盖板，位于上、下盖板之间的腰鼓型弹簧；当接护机构接护下落体时，上盖板下压腰鼓型弹簧，以通过腰鼓型弹簧的压缩弹力起到缓冲作用。
[0008]
进一步，所述接护机构包括：充气泵、安装在两电动伸缩杆上的弹性纤维布、位于弹性纤维布内部的充气垫；当接护机构接护下落体时，所述充气泵对充气垫进行充气，以缓冲下落体。
[0009]
进一步，所述检测模块包括：位于接护机构上方的光电门模块和\或压力传感模块；所述光电门模块、压力传感模块均与接护机构保留一定高度，以预留接护机构弹出墙体的时间；当光电门模块和\或压力传感模块检测到下落体时，所述主控制模块控制弹出机构将接护机构弹出墙体，以接护下落体；所述高空坠楼紧急保护装置还包括自动复位机构；所述自动复位机构包括至少两个复位电机；所述复位电机通过复位绳索分别与两个磁性卡片相连；当光电门模块、压力传感模块检测到下落体不存在时，所述主控制模块控制复位电机
拉动磁性卡片复位，同时开启电吸磁铁，吸附磁性卡片。
[0010]
进一步，所述呼救模块包括：扬声器；当接护机构接护下落体时，所述主控制模块控制扬声器进行语音报警，并通过无线通讯模块将报警信息发送至使用终端。
[0011]
进一步，所述高空坠楼紧急保护装置还包括偏转机构；所述偏转机构包括：固定于墙体上的至少两个高扭矩电机；所述高扭矩电机适于通过偏转绳索与安装架相连；所述安装架通过鱼眼轴承安装在墙体外侧；当接护机构接护下落体后，所述高扭矩电机拉动安装架向上偏转，以使接护机构的外侧向上倾斜。
[0012]
第二方面，本发明还提供了一种高空坠楼紧急保护装置的工作方法，当检测模块到检测下落体时，所述高空坠楼紧急保护装置的主控制模块控制弹出机构将接护机构弹出墙体，以接护下落体，同时控制呼救模块发出呼救信号。
[0013]
第三方面，本发明还提供了一种高空坠楼紧急保护系统，包括：如前所述的高空坠楼紧急保护装置、云服务器、使用终端；当接护机构接护下落体时，所述主控制模块适于将通过云服务器将报警信息发送至使用终端。
[0014]
本发明的有益效果是，本发明的高空坠楼紧急保护装置及其工作方法、坠楼紧急保护系统，利用检测模块到检测下落体，然后通过主控制模块控制弹出机构将接护机构弹出墙体，以接护下落体，同时控制呼救模块发出呼救信号，解决了儿童处于窗台位置容易造成的高发性儿童坠楼事件。
[0015]
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0016]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]
图1是本发明的高空坠楼紧急保护装置的原理框图；
[0019]
图2是本发明的接护机构的主视图；
[0020]
图3是本发明的高空坠楼紧急保护装置的右视图；
[0021]
图4是本发明的高空坠楼紧急保护装置的工作流程图；
[0022]
图中：
[0023]
安装架1，安装臂100，电动伸缩杆110，圆柱螺旋弹簧120，磁性卡片130，电吸磁铁140，减震机构150；
[0024]
接护机构2，弹性纤维布210，充气垫220，充气泵230；
[0025]
主控制模块3；
[0026]
检测模块4，压力传感模块410，压力传感器411，lcd1602显示屏412，校零开关413，光电门模块420；
[0027]
呼救模块5，zigbee模块510，路由器520、串口转以太网模块hr911105a 530，gsm模块540，扬声器550；
[0028]
偏转机构6，高扭矩电机610、偏转绳锁620；
[0029]
自动复位机构7，复位按键710、复位电机驱动模块720、复位电机730、复位绳锁740。
具体实施方式
[0030]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
实施例1
[0032]
见图1、图2，本实施例1提供了一种高空坠楼紧急保护装置，包括：主控制模块3；检测模块4，与主控制模块相连，适于检测下落体；接护机构2，与主控制模块3相连，用于接护下落体；弹出机构1，与主控制模块3相连，用于弹出接护机构2；呼救模块5，与主控制模块3相连，适于发出呼救信号；当检测模块4到检测下落体时，所述主控制模块3控制弹出机构1将接护机构3弹出墙体，以接护下落体，同时控制呼救模块5发出呼救信号。
[0033]
可选的，所述主控制模块可以为stm32，控制各个模块或机构的数据传输。
[0034]
可选的，所述下落体例如但不限于人体、动物体、物品等。当要识别人体或动物体时，可以在检测模块中加入红外传感器。
[0035]
作为弹出机构的一种可选的实施方式。
[0036]
见图2，所述弹出机构1包括：安装于墙体外侧的安装架100、位于安装架上的至少一组安装臂101、位于各安装臂101内的电动伸缩杆110；所述接护机构安装在两个电动伸缩杆之间；所述主控制模块适于控制电动伸缩杆伸出安装臂，以使接护机构弹出墙体。
[0037]
可选的，见图2，所述电动伸缩杆110包括：内管、外管、套设在外管上的圆柱螺旋弹簧120、固定在外管上的磁性卡片130、位于安装架100上的电吸磁铁140；所述主控制模块适于关闭电吸磁铁，电吸磁铁与磁性卡片之间的磁吸力消失，磁性卡片在圆柱螺旋弹簧的压缩弹力下弹出，以带动外管沿安装臂伸出。
[0038]
具体的，所述磁性卡片为白口铸铁材质，固定于外管底部，在安装臂上设置有滑槽，磁性卡片可在滑槽中滑动。当检测模块未检测到下落体时，磁性卡片被电吸磁铁吸引，压缩圆柱螺旋弹簧，使圆柱螺旋弹簧形成压缩弹力；当检测模块检测到下落体时，主控制模块关闭电吸磁铁，电吸磁铁与磁性卡片之间的磁吸力消失，磁性卡片在圆柱螺旋弹簧的压缩弹力下弹出，以带动外管沿安装臂伸出，使接护机构弹出墙体。
[0039]
本实施方式的弹出机构通过电磁吸力压缩圆柱螺旋弹簧，然后工通过圆柱螺旋弹簧的压缩弹力下弹出接护机构，相当于借助电磁吸力诱发机械弹出，相较于其他方式的弹出机构，尤其是直接通过电驱动的弹出机构，具有瞬间爆发、弹出速度快、性能稳定的优点。同时断电触发的方式也相对稳定，安全，可以避免电路连接不良带来的安全隐患。
[0040]
作为减震机构的一种可选的实施方式。
[0041]
见图2，所述高空坠楼紧急保护装置还包括：位于安装架与墙体之间的减震机构
150；所述减震机构150包括：固定于安装架上的上盖板、固定于墙体外侧的下盖板(上下盖板被安装架遮挡，未显示)，位于上、下盖板之间的腰鼓型弹簧；当接护机构接护下落体时，上盖板下压腰鼓型弹簧，以通过腰鼓型弹簧的压缩弹力起到缓冲作用。尤其是下落体的下落速度较快时，很容易对接护机构产生较大的冲击力，导致安装架与墙体之间产生压力，通过腰鼓型弹簧的反向压缩弹力，可以抵消一部分冲击力，同时冲击力越大，反向压缩弹力也越大，可以起到明显的减震效果。
[0042]
作为接护机构的一种可选的实施方式。
[0043]
见图3，所述接护机构2包括：充气泵230、安装在两电动伸缩杆上的弹性纤维布210、位于弹性纤维布210内部的充气垫220；当接护机构接护下落体时，所述充气泵230对充气垫220进行充气，以缓冲下落体。
[0044]
可选的，弹性纤维布为中空封闭式结构，用于儿童掉落的接护，其内设置有充气垫，通过充气泵进行充气，以缓冲下落体。
[0045]
作为检测模块的一种可选的实施方式。
[0046]
见图2，所述检测模块4包括：位于接护机构2上方的光电门模块420和\或压力传感模块410；所述光电门模块420、压力传感模块410均与接护机构保留一定高度，以预留接护机构弹出墙体的时间；当光电门模块和\或压力传感模块检测到下落体时，所述主控制模块控制弹出机构将接护机构弹出墙体，以接护下落体。
[0047]
具体的，所述压力传感模块包括hx711、垫片、位于垫片下方的压力传感器411、lcd1602显示屏412、校零开关413；所述垫片可以安装在窗台或阳台等位置或其护栏上，所述压力传感模块hx711使用通道a，对sck进行25个脉冲，由dout口输出，适用于检测儿童到达压力传感器上的压力值；所述lcd1602显示屏用于显示压力传感器的压力值；所述校零开关适用于对压力传感器的压力值进行校零。
[0048]
作为自动复位机构的一种可选的实施方式。
[0049]
见图2，所述高空坠楼紧急保护装置还包括自动复位机构7；所述自动复位机构7包括至少两个复位电机730；所述复位电机730通过复位绳索740分别与两个磁性卡片130相连；当光电门模块、压力传感模块检测到下落体不存在时，所述主控制模块通过控制复位电机驱动模块720控制复位电机730拉动磁性卡片130复位，同时开启电吸磁铁140，吸附磁性卡片130。当然，本案中也可以针对自动复位机构7设置相应的复位按键710，通过触发复位按键710，使主控制模块控制控制复位电机730工作。
[0050]
作为呼救模块的一种可选的实施方式。
[0051]
见图2，所述呼救模块5包括：扬声器550；当接护机构接护下落体时，所述主控制模块控制扬声器进行语音报警，并通过无线通讯模块将报警信息发送至使用终端。
[0052]
具体的，所述呼救模块还包括：zigbee模块510、路由器520、串口转以太网模块hr911105a 530、gsm模块540；
[0053]
所述zigbee模块适用于根据压力传感器以及光电门模块传输给主控制模块的数据，通过zigbee点对点传输a端发送数据，zigbee点对点传输b端接收数据，zigbee点对点传输b端通过串口传输数据给所述串口转以太网模块hr911105a,串口转以太网模块hr911105a连上路由器，通过dhcp协议获得自身设备ip，将串口转以太网模块hr911105a作为tcpclient客户端发送数据给设定服务器默认网络端口。服务器作为tcp传输模式下
tcpserver服务器端持续监控串口转以太网模块hr911105a设定相应网络端口获取数据，通过at指令将数据显示于网页，同时给微信或qq发送警报信息；所述gsm模块适用于根据压力传感器以及光电门模块传输给主控制模块的数据，通过at指令进行通话发送信息；所述扬声器(或语音模块)使用isd1820芯片适用于根据压力传感器以及光电门传输给主控制模块的数据，进行语音提醒。
[0054]
作为偏转机构的一种可选的实施方式。
[0055]
见图2，所述高空坠楼紧急保护装置还包括偏转机构6；所述偏转机构6包括：固定于墙体上的至少两个高扭矩电机610；所述高扭矩电机适于通过偏转绳索620与安装架100相连；所述安装架100通过鱼眼轴承安装在墙体外侧且与墙体保证一定的运动间隙；当接护机构接护下落体后，所述高扭矩电机拉动安装架向上偏转，以使接护机构的外侧向上倾斜。
[0056]
在本案中，结合图1、图2和图3，高空坠楼紧急保护装置的具体工作过程如下：
[0057]
校零开关对压力传感器的压力值进行校零；当儿童处于窗台上的垫片时，所述压力传感模块hx711使用通道a，对sck进行25个脉冲，由dout口输出，适用于检测儿童到达压力传感器上的压力值；所述主控制模块3电性连接ad/da模块，所述ad/da模块适于将压力传感器411检测获得的模拟信号转化为数字信号后输送至主控制模块；并在lcd1602显示屏412上显示压力传感器411的压力值；此时光电门模块也检测到儿童存在，然后发送至主控制模块。主控制模块控制电吸磁铁140断电；圆柱螺旋弹簧120带动电动伸缩杆110以及弹性纤维布210弹出，与此同时充气垫230进行充气，然后主控制模块控制高扭矩电机610通过偏转绳锁620拉动接护机构2向上偏转，以防止儿童滑出。此时，所述zigbee模块510适用于根据压力传感器411以及光电门模块420传输给主控制模块的数据，通过zigbee点对点传输a端发送数据，zigbee点对点传输b端接收数据，zigbee点对点传输b端通过串口传输数据给所述串口转以太网模块hr911105a530,串口转以太网模块hr911105a530连上路由器520，通过dhcp协议获得自身设备ip，将串口转以太网模块hr911105a530作为tcpclient客户端发送数据给设定服务器默认网络端口。服务器作为tcp传输模式下tcpserver服务器端持续监控串口转以太网模块hr911105a530设定相应网络端口获取数据，通过at指令将数据显示于网页，同时给微信或qq发送警报信息；所述gsm模块540根据压力传感器411以及光电门420传输给主控制模块的数据，通过at指令进行通话发送信息；以及语音模块使用isd1820芯片，可以根据压力传感器411以及光电门模块420传输给主控制模块的数据，进行语音提醒。当儿童被救下后，可以手动按下复位按键710，主控制模块通过复位电机驱动模块720控制复位电机730进行工作，复位电机730通过复位绳锁740拉动磁性卡片130回到初始位置，将接护机构2复位，然后校零开关413对压力传感器411的压力值进行校零，以备下次使用。
[0058]
实施例2
[0059]
在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种高空坠楼紧急保护装置的工作方法，当检测模块到检测下落体时，所述高空坠楼紧急保护装置的主控制模块控制弹出机构将接护机构弹出墙体，以接护下落体，同时控制呼救模块发出呼救信号。
[0060]
实施例3
[0061]
在实施例1的基础上，本实施例3提供了一种高空坠楼紧急保护系统，包括：如前所述的高空坠楼紧急保护装置、云服务器、使用终端；当接护机构接护下落体时，所述主控制模块适于将通过云服务器将报警信息发送至使用终端。
[0062]
综上所述，本发明的高空坠楼紧急保护装置及其工作方法、坠楼紧急保护系统包括安装架、与安装架相连的接护机构、主控制模块、与主控制模相连的检测模块、呼救模块、偏转机构、自动复位机构；通过检测模块中的校零开关对压力传感器进行校零，通过压力传感器与光电门模块双重检测方式检测儿童是否到达窗台，若压力传感器模块与光电门模块同时触发，主控制模块控制电吸磁铁断电，圆柱螺旋弹簧带动电动伸缩杆以及弹性纤维布弹出，与此同时充气垫进行充气以缓冲弹性纤维布的接护冲击力，然后通过偏转机构带动弹性纤维布向上偏转，防止儿童滑出，最后通过ziggbe模块、gsm模块与语音模块对监护人打电话以及发送信息，同时发出提示语音，及时通知家长。当儿童被救护后，可以人工按下复位按键，通过自动复位机构让高空坠楼紧急保护装置的所有部件回到初始状态。有效解决了儿童处于窗台位置容易造成的高发性儿童坠楼事件，具有性能稳定、安全系数高、救护及时等优点。
[0063]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。