基于传感器的防儿童坠楼安全窗的制作方法
【专利摘要】基于传感器的防儿童坠楼安全窗，属于安全防护领域，本实用新型为解决现有的高层窗帘防护装置不能实现智能化远程控制、难逃生的问题。本实用新型方案：卷帘窗设置控制部，所述控制部包括n套传感器节点和簇首节点；每个卷帘窗配置一套传感器节点，每个传感器节点控制卷帘窗的开关；每套传感器节点均与簇首节点之间进行无线通信；簇首节点通过手机告知监护人。在儿童接近窗户时检测出其可能出现的危险信号，同时传感器节点控制关闭窗户，自动规避潜儿童坠楼的危险，从而有效保障年幼儿童的人身安全。同时，簇首节点控制GPRS通信模块拨打家长的手机，实现远程自动寻呼报警。
【专利说明】基于传感器的防儿童坠楼安全窗
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及基于传感器的防儿童坠楼安全窗，属于安全防护领域。
【背景技术】
[0002]随着生活节奏的加快与工作压力的不断增加，父母无法时刻陪在孩子身边，尤其是在城市，高层的居民住宅小区，窗户边存在的隐患一次次引发公众对安全的思考。儿童坠楼事件频发，每一起都令人心痛，而防护设施不到位是主因。目前，虽然市面上已存在智能窗系统，但其主要功能集中在防盗、防劫、防雨等方面，并没有专门针对于监测与保障家中儿童人身安全的窗户。但是孩子的安全是更多在外上班工作的父母所关心的，因此一种新型的智能防儿童坠楼窗成为智能居家与安全保障的发展趋势。
[0003]现有技术主要采用以下方法:
[0004]第一种是安装传统的防盗网、隐形网，防盗网、隐形网安装于窗户、阳台外围，提供防护、防盗、防坠物等安全保障的建筑安防产品，具有组装迅速，安装方便，安全度高等优点，但会影响家庭装修的美观性，而且传统的防盗网不能及时解决逃生问题，往往导致悲剧的发生。所以一些小区不允许高层住户安装防盗网，一些家庭装修时也没有采用这种防护措施。
[0005]第二种安装限位锁，主要是通过将窗户的开启间隙宽度不超过15厘米，人不能从玻璃窗外直接进入窗内，并且能防止小孩跌出窗外。但没有解决传统防盗网难逃生的问题，而且增加了关窗的复杂程度，缺少智能性。
[0006]综上所述，当前的窗帘防护技术均有自己的优缺点，窗户的防护措施主要是安装防盗网、隐形网或限位锁，从保护儿童安全、防盗、易于紧急逃生等方面均未达到理想的防护效果。为了满足每个家庭不同的需求，真正实现智能检测和自动控制，让窗户不再成为儿童的安全隐患，需要一种能综合考虑人员接近窗户的种种可能，能准确捕捉孩子有爬窗坠楼趋势的危险信号的装置。
【发明内容】
[0007]本实用新型目的是为了解决现有的高层窗帘防护装置不能实现智能化远程控制、难逃生的问题，提供了一种基于传感器的防儿童坠楼安全窗。
[0008]本实用新型所述基于传感器的防儿童坠楼安全窗，卷帘窗设置控制部，所述控制部包括η套传感器节点和簇首节点；
[0009]每个卷帘窗配置一套传感器节点，每个传感器节点控制卷帘窗的开关；
[0010]每套传感器节点均与簇首节点之间进行无线通信；
[0011 ] 簇首节点通过手机告知监护人。
[0012]本实用新型的优点:本发明通过与无线传感器节点连接的红外探测器、薄膜压力传感器，在儿童接近窗户时检测出其可能出现的危险信号，同时无线传感器网络节点控制电动防护装置关闭窗户，自动规避潜儿童坠楼的危险，从而有效保障年幼儿童的人身安全。同时，无线传感器根节点控制GPRS通信模块拨打家长的手机，家长可以第一时间得知家中发现的情况，实现远程自动寻呼报警。本设计初衷改善了传统产品对于防儿童坠楼这个方面的功能，保护一个孩子，保护一个家。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型所述基于传感器的防儿童坠楼安全窗的控制原理图；
[0014]图2是传感器节点的原理框图；
[0015]图3是簇首节点的原理框图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于传感器的防儿童坠楼安全窗，卷帘窗设置控制部，所述控制部包括η套传感器节点I和簇首节点2 ；
[0017]每个卷帘窗配置一套传感器节点1，每个传感器节点I控制卷帘窗的开关；
[0018]每套传感器节点I均与簇首节点2之间进行无线通信；
[0019]簇首节点2通过手机告知监护人。
[0020]【具体实施方式】二:下面结合图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一的进一步限定，传感器节点I包括节点处理器101、红外探测器102、薄膜压力传感器103、节点射频通信模块104、节点存储器105、节点显示器106和卷帘窗执行机构107 ；
[0021]红外探测器102设置在卷帘窗内墙上，红外探测器102的红外信号输出端与节点处理器101的红外信号输入端相连；
[0022]薄膜压力传感器103设置卷帘窗所在阳台的入口地面上，薄膜压力传感器103的压力信号输出端与节点处理器101的压力信号输入端相连；
[0023]节点处理器101的数据传输端与节点存储器105的数据传输端相连；
[0024]节点处理器101的显示信号传输端与节点显示器106的显示信号传输端相连；
[0025]节点处理器101的数据指令通过节点射频通信模块104无线发射出去；
[0026]节点处理器101的卷帘指令输出端与卷帘窗执行机构107的始能端相连。
[0027]节点处理器101采用型号为MSP430的单片机来实现。
[0028]薄膜压力传感器103负责卷帘窗的远距离监测，红外探测器102负责卷帘窗的近距离监测。
[0029]节点射频通信模块104采用型号为CC2520射频芯片。CC2520是一款符合ΙΕΕΕ802.15.4/Zigbee兼容2.4G射频收发器，DSSS技术具有极强的抗干扰性；内置收发射频开关；硬件MAC加密(AES-128);支持数字RSSI/LQI，在业界处于领先水平。
[0030]红外探测器102采用热释电红外传感器。热释电红外传感器采用金属外壳封装，顶部开有窗口，窗口处的滤光片用于滤去无用的红外线，让有用的红外线进入窗口。当人体红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高，使其极化强度降低，表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷。红外探测器102安装于窗户上方，用于产生儿童靠近窗户的探测信号。
[0031]薄膜压力传感器103采用压电效应较强的聚合物薄膜，当在膜厚方向加直流高压电场极化后，就可以成为具有压电性能的高分子薄膜。这种薄膜具有可挠性，并容易制成大面积压电元件，灵敏度高，输入压力变化范围小等特点，便于安装于窗台下，用于产生探测儿童攀爬窗户信号。
[0032]为了满足用户各种需求，可将热释电红外传感器102探测信号和薄膜压力传感器103探测信号进行综合处理，来产生儿童攀爬窗的报警信号。
[0033]卷帘窗执行机构107主要由电机和卷帘式窗户组成。卷帘式窗户机械结构由卷帘、罩壳、导轨等窗帘的各个部分组装起来，组装成一个稳定的窗帘整机械传动结构，使用电机准确控制卷帘的升降。
[0034]【具体实施方式】三:下面结合图3说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一的进一步限定，簇首节点2包括簇首处理器201、簇首射频通信模块202、GPRS通信模块203、高音讯响器204、键盘205、簇首存储器206和簇首显示器207 ；
[0035]键盘205的模式选择输出端与簇首处理器201的模式选择输入端相连；
[0036]簇首处理器201通过簇首射频通信模块202与η个传感器节点I ;
[0037]簇首处理器201的报警短信或电话通过GPRS通信模块203发送给手机；
[0038]簇首处理器201的音频报警信号输出端与高音讯响器204的输入端相连；
[0039]簇首处理器201的数据传输端与簇首存储器206的数据传输端相连；
[0040]簇首处理器201的显示信号传输端与簇首显示器207的显示信号传输端相连。
[0041]簇首处理器201采用型号为MSP430的单片机来实现。
[0042]簇首射频通信模块202采用型号为CC2520射频芯片。
[0043]簇首节点2有三种工作模式:警戒模式、预警模式和安全模式。
[0044]警戒模式:当监护人不在家时，为防止小孩在靠近窗户时发生小孩坠楼危险，装置设置为警戒模式。
[0045]预警模式:当监护人在家时，为防止小孩在监护人视距之外发生小孩坠楼危险，装置设置为预警模式。
[0046]安全模式:当家中无小孩或窗户关闭时，装置设置为安全模式。
[0047]工作原理:
[0048]当装置刚开启时，簇首节点2对各传感器节点I进行巡检，若某个传感器节点I不能反馈相应应答信息给簇首节点2，则簇首节点2会在检测故障发生处后，通过簇首显示器207告知使用者。巡检正常后，没有发生故障，可进行工作模式选择。
[0049]根据用户需求，如果需要能在距离窗户较远的地方就能检测到信号，则选择模式一，装置设置为警戒模式。传感器节点I实时检测薄膜压电传感器102，判断是否有小孩进入警戒范围，如果有则热释电红外传感器产生电平信号，送给相应的传感器节点1，通过无线传输将报警信号传递给簇首节点2，通过簇首节点2的处理，再将控制电机带动卷帘的执行命令通过无线传输传递给电机对应的传感器节点1，从而控制电机带动卷帘关闭，并将该警告信号发送给家长的手机。
[0050]根据用户需求，如果不需要大范围的检测，则选择模式二，装置设置为预警模式。传感器节点I实时检测薄膜压电传感器103，判断是否有小孩攀爬窗台，如果有则由薄膜压电传感器103产生电平信号，通过无线传输将报警信号传递给簇首节点2，通过簇首节点2的处理，再将控制电机带动卷帘的执行命令通过无线传输传递给电机对应的传感器节点1，从而控制电机带动卷帘关闭，同时触发高音讯响器204会发出报警声。
[0051]根据用户需求，当家中无小孩或窗户关闭时，装置设置为安全模式。在该模式下为节电簇首节点2控制各传感器节点I进入休眠工作状态，系统低功耗处于最低状态。
[0052]若需设警时用户通过键盘205手动控制操作界面，节电簇首节点2控制各传感器节点I进入唤醒工作状态，装置重新进入警戒模式或预警模式，循环执行以上步骤。
【权利要求】
1.基于传感器的防儿童坠楼安全窗，其特征在于，卷帘窗设置控制部，所述控制部包括η套传感器节点⑴和簇首节点⑵； 每个卷帘窗配置一套传感器节点(I)，每个传感器节点(I)控制卷帘窗的开关； 每套传感器节点(I)均与簇首节点(2)之间进行无线通信； 簇首节点(2)通过手机告知监护人。
2.根据权利要求1所述基于传感器的防儿童坠楼安全窗，其特征在于，传感器节点(I)包括节点处理器(101)、红外探测器(102)、薄膜压力传感器(103)、节点射频通信模块(104)、节点存储器(105)、节点显示器(106)和卷帘窗执行机构(107)； 红外探测器(102)设置在卷帘窗内墙上，红外探测器(102)的红外信号输出端与节点处理器(101)的红外信号输入端相连； 薄膜压力传感器(103)设置卷帘窗所在阳台的入口地面上，薄膜压力传感器(103)的压力信号输出端与节点处理器(101)的压力信号输入端相连； 节点处理器(101)的数据传输端与节点存储(105)的数据传输端相连； 节点处理器(101)的显示信号传输端与节点显示器(106)的显示信号传输端相连； 节点处理器(101)的数据指令通过节点射频通信模块(104)无线发射出去； 节点处理器(101)的卷帘指令输出端与卷帘窗执行机构(107)的始能端相连。
3.根据权利要求2所述基于传感器的防儿童坠楼安全窗，其特征在于，节点处理器(101)采用型号为MSP430的单片机来实现。
4.根据权利要求2所述基于传感器的防儿童坠楼安全窗，其特征在于，节点射频通信模块(104)采用型号为CC2520射频芯片。
5.根据权利要求2所述基于传感器的防儿童坠楼安全窗，其特征在于，红外探测器(102)采用热释电红外传感器。
6.根据权利要求2所述基于传感器的防儿童坠楼安全窗，其特征在于，簇首节点(2)包括簇首处理器(201)、簇首射频通信模块(202)、GPRS通信模块(203)、高音讯响器(204)、键盘(205)、簇首存储器(206)和簇首显示器(207)； 键盘(205)的模式选择输出端与簇首处理器(201)的模式选择输入端相连； 簇首处理器(201)通过簇首射频通信模块(202)与η个传感器节点(I)； 簇首处理器(201)的报警短信或电话通过GPRS通信模块(203)发送给手机； 簇首处理器(201)的音频报警信号输出端与高音讯响器(204)的输入端相连； 簇首处理器(201)的数据传输端与簇首存储器(206)的数据传输端相连； 簇首处理器(201)的显示信号传输端与簇首显示器(207)的显示信号传输端相连。
7.根据权利要求6所述基于传感器的防儿童坠楼安全窗，其特征在于，簇首处理器(201)采用型号为MSP430的单片机来实现。
8.根据权利要求6所述基于传感器的防儿童坠楼安全窗，其特征在于，簇首射频通信模块(202)采用型号为CC2520射频芯片。
【文档编号】G08B21/02GK203838851SQ201420176223
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】刘嘉新, 邱晋伟, 肖雯, 张倩文, 潘哲, 赵永辉 申请人:东北林业大学