一种客车自动开门窗系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种客车自动开门窗系统，包括至少一烟雾感应单元、至少一振动感应单元、控制器、车门驱动机构、车窗驱动机构和按键单元，烟雾感应单元、振动感应单元分别与控制器连接，烟雾感应单元包括依次连接的烟雾传感器、第一信号调理电路和第一A/D转换模块，振动感应单元包括依次连接的振动传感器、第二信号调理电路和第二A/D转换模块，按键单元与控制器的DI接口连接，车门驱动机构、车窗驱动机构分别与控制器的DO接口连接；该客车自动开门窗系统在车内燃烧刚开始的时候，就能进行准确报警，具有自动手动开启车门车窗的功能，为司乘人员在极端情况下逃离客车本体打通了生命通道，具有良好的社会效益和经济效益。
【专利说明】一种客车自动开门窗系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及安全装置领域，尤其涉及的是，一种客车自动开门窗系统。
【背景技术】
[0002]2009年6月5日，川A49567号9路公交车发生燃烧事故，造成27人死亡；2012年8月26日凌晨，一辆满载旅客的双层卧铺客车与一辆运送甲醇的重型罐车发生追尾碰撞，乘客处于熟睡之中，双层卧铺客车空间狭小而且逃生窗口少，无法及时逃脱导致36人死亡，3人受伤；2013年7日18时20分，厦门一辆公交车行驶中突然起火，现场车内拥挤，大量乘客来不及逃脱，结果致47人死亡，34人受伤。
[0003]由此可见，现有客车等公共交通工具的确存在逃生通道不足，智能化不足，反应迟钝等缺点，导致大量致人死亡的事故发生；当前，传感与智能控制技术发展迅速，完全可以利用现用技术搭建一个高效的客车自动开门窗系统。
[0004]当前一些自动砸窗器也能实现砸出生命通道的功能，但是，砸窗器有可能出现碎玻璃误伤乘客；另外，查询相关专利，也有在车内缺氧的情况下，自动开窗的，虽然都是自动开窗，但是其功能不同，而且开窗的触发条件也不同；当前一些自动砸窗器也能实现砸出生命通道的功能，但是，砸窗器有可能出现碎玻璃误伤乘客，可能引起意外伤害，限制了该自动砸窗器的进一步应用；一些专利中提高的自动开窗系统，是车内空气质量不佳或缺氧的情况下，对司乘人员进行开窗换气的，车内起火燃烧的情况下，如果要达到缺氧的标准，则要大火已经烧蚀一段时间，导致已经发生人身伤亡发生；因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新的客车自动开门窗系统。
[0006]为实现上述目的，本实用新型所采用了下述的技术方案:一种客车自动开门窗系统，其特征在于，包括至少一烟雾感应单元、至少一振动感应单元、控制器、车门驱动机构、车窗驱动机构和按键单元，所述烟雾感应单元、振动感应单元分别与控制器连接，所述烟雾感应单元包括烟雾传感器、第一信号调理电路和第一 A/D转换模块，所述烟雾传感器、第一信号调理电路和第一A/D转换模块依次连接，所述第一A/D转换模块与控制器连接；所述振动感应单元包括振动传感器、第二信号调理电路和第二 A/D转换模块，所述振动传感器、第二信号调理电路和第二 A/D转换模块依次连接，所述第二 A/D转换模块与控制器连接；所述按键单元与控制器的DI接口连接，所述车门驱动机构、车窗驱动机构分别与控制器的DO接口连接。
[0007]优选地，所述的客车自动开门窗系统中，所述客车自动开门窗系统还包括声光报警器，所述声光报警器与控制器的DO接口连接。
[0008]优选地，所述的客车自动开门窗系统中，所述客车自动开门窗系统的车窗驱动机构包括限位导向槽、直线电机，车窗玻璃的下端放置在限位导向槽内，车窗玻璃在限位导向槽中移动，所述直线电机的初级固定在车窗玻璃上部的车体上，所述直线电机的次级与车窗玻璃上端固定。
[0009]优选地，所述的客车自动开门窗系统中，所述客车自动开门窗系统的按键单元包括按键开关和控制车窗移动的行程开关，所述按键开关和行程开关分别与控制器的DI接口连接。
[0010]优选地，所述的客车自动开门窗系统中，所述客车自动开门窗系统的烟雾感应单元包括至少三个烟雾传感器，三个烟雾传感器分别安装在客车车身头部、中部、后部三个部分。
[0011]优选地，所述的客车自动开门窗系统中，所述客车自动开门窗系统的振动感应单元包括振动传感器，所述振动传感器为加速度传感器。
[0012]优选地，所述的客车自动开门窗系统中，所述客车自动开门窗系统的控制器为单片机或ARM处理器。
[0013]相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本实用新型以振动传感器、烟雾传感器作为检测单元，以单片机作为控制中心，以直线电机作为开窗执行机构，兼有冗余DO信号端子，以备对现有客车开门机构进行控制，同时，具有手动按钮，以备紧急情况下手动开启门窗，为司乘人员在极端情况下逃离客车本体打通了生命通道，具有良好的社会效益和经济效益，具有很好的市场应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的一个实施例的示意图；
[0015]图2为本实用新型图1实施例的车窗驱动机构示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0017]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“依次连接”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0018]除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的【技术领域】的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。
[0019]如图1、图2所示，本实用新型的一个实施例是，该客车自动开门窗系统，包括至少一烟雾感应单元、至少一振动感应单元、控制器、车门驱动机构、车窗驱动机构和按键单元，所述烟雾感应单元、振动感应单元分别与控制器连接，所述烟雾感应单元包括烟雾传感器、第一信号调理电路和第一 A/D转换模块,所述烟雾传感器、第一信号调理电路和第一 A/D转换模块依次连接，所述第一 A/D转换模块与控制器连接；进一步的，所述客车自动开门窗系统的烟雾感应单元包括至少三个烟雾传感器，三个烟雾传感器分别安装在客车车身头部、中部、后部三个部分。进一步的，所述烟雾传感器为迷宫式颗粒计数式传感器，通过对燃烧烟雾中的颗粒进行计数，从而对早期燃烧进行准确判断；烟雾传感器的信号首先传入第一信号调理电路，烟雾传感器的信号由第一信号调理电路调理过后，送入控制器的A/D转换接口，转换成数字量，该数字量被控制器读取。
[0020]所述振动感应单元包括振动传感器、第二信号调理电路和第二 A/D转换模块，所述振动传感器、第二信号调理电路和第二 A/D转换模块依次连接，所述第二 A/D转换模块与控制器连接；进一步的，所述振动传感器为加速度传感器。进一步的，所述振动传感器为伺服式加速度传感器，伺服式加速度传感器是一种闭环测试系统，具有动态性能好、动态范围大和线性度好等特点，其工作原理，传感器的振动系统由"m-k”系统组成，与一般加速度计相同，但质量m上还接着一个电磁线圈，当基座上有加速度输入时，质量块偏离平衡位置，该位移大小由位移传感器检测出来，经伺服放大器放大后转换为电流输出，该电流流过电磁线圈，在永久磁铁的磁场中产生电磁恢复力，力图使质量块保持在仪表壳体中原来的平衡位置上，所以伺服加速度传感器在闭环状态下工作。由于有反馈作用，增强了抗干扰的能力，提高测量精度，扩大了测量范围，伺服加速度测量技术广泛地应用于惯性导航和惯性制导系统中，在高精度的振动测量和标定中也有应用。振动传感器的信号首先传入第二信号调理电路，振动传感器的信号由第二信号调理电路调理过后，送入控制器的A/D转换接口，转换成数字量，该数字量被控制器读取。
[0021]所述车门驱动机构、车窗驱动机构分别与控制器的DO接口连接；所述控制器的DO接口为控制器自带的输出接口或通过并行接口芯片扩展而得到的输出接口。所述车门驱动机构为客车原有的开关门执行部件，通过DO控制电磁阀换向，从而控制气缸的伸缩，进而控制车门的开关。
[0022]如图2所示，所述车窗驱动机构包括限位导向槽5、直线电机，车窗玻璃3的下端放置在限位导向槽5内，车窗玻璃在限位导向槽中移动，所述直线电机的初级I固定在车窗玻璃上部的车体上，所述直线电机的次级2与车窗玻璃上端固定。进一步的，所述限位导向槽内设有滚子4，减少摩擦力。如，直线电机的初级通电，则直线电机的次级直线移动，进而拖动玻璃窗移动，进而使车窗打开。
[0023]所述按键单元与控制器的DI接口连接，所述控制器的DI接口为控制器自带的输入接口或通过并行接口芯片扩展而得到的输入接口。所述客车自动开门窗系统的按键单元包括按键开关和控制车窗移动的行程开关，所述按键开关和行程开关分别与控制器的DI接口连接。进一步的，所述按键开关包括车窗自复位按键、车窗自锁按键、车门自复位按键、车门自锁按键。或按键开关包括二位、多位选择开关。所述行程开关为在车窗直线电机次级行程范围始端和末端安装的限位开关。通过按键开关可以手动的控制车窗、车门的开合，以防在自动控制系统失灵的极端情况下，仍然可以按下手动按钮，实现紧急开门、开窗。
[0024]优选地，所述的客车自动开门窗系统中，所述客车自动开门窗系统的控制器为单片机或ARM处理器。
[0025]优选地，所述的客车自动开门窗系统中，所述客车自动开门窗系统还包括声光报警器，所述声光报警器与控制器的DO接口连接。所述声光报警器包括蜂鸣器、发光二极管、线路板，蜂鸣器通过线路板与发光二极管连接，声光报警器还包括防爆外壳，防爆外壳包括左壳体、右壳体、指示环、不锈钢外罩、隔爆片，左壳体、右壳体、不锈钢外罩的形状均为圆柱体，左壳体、右壳体、不锈钢外罩上分别设有通孔，左壳体、右壳体、不锈钢外罩从左至右依次固定连接，隔爆片设于不锈钢外罩的端口，指示环设于左壳体与右壳体之间，指示环对准发光二极管，蜂鸣器设于右壳体的内壁上。本实用新型由左壳体、指示环、右壳体、不锈钢外罩以及隔爆片组成防爆外壳，满足现场防爆的要求。
[0026]将该客车自动开门窗系统安装在客车上后，该系统有客车的电源系统供电，当客车启动时，该系统也同时自动启动，由振动传感器来检测客车碰撞信息，由烟雾传感器来检测客车燃烧信息:
[0027]如，客车发生碰撞情况，由振动传感器将采集到的信息传入第二信号调理电路，振动传感器的信号由第二信号调理电路调理过后，送入第二 A/D转换模块，第二信号调理电路将振动传感器的原始信号调理成0-10V范围内的工业通用标准信号，以便第二 A/D转换模块进行采集，第二 A/D转换模块将振动传感器的模拟量信号转换成数字量，该数字量被控制器读取，当该读取值大于系统内预设值时，系统判断已经发生碰撞，并通过控制器的DO接口，接通声光报警器，由声光报警器发出警报，当控制器读取到振动传感器传回的数字量小于系统内预设值时，通过控制器的DO接口，接通车门驱动机构、车窗驱动机构，自动打开汽车的车内、车窗；
[0028]如，客车内部有燃烧发生的情况，由烟雾传感器将采集到的信息传入第一信号调理电路，烟雾传感器的信号由第一信号调理电路调理过后，送入第一 A/D转换模块，第一信号调理电路将烟雾传感器的原始信号调理成0-10V范围内的工业通用标准信号，以便第一A/D转换模块进行采集，第一 A/D转换模块将烟雾传感器的模拟量信号转换成数字量，该数字量被控制器读取，本实施例中，烟雾传感器为迷宫式颗粒计数式传感器，通过对燃烧烟雾中的颗粒进行计数，从而对早期燃烧进行准确判断，当该读取值大于系统内预设值时，系统判断已经发生燃烧，并通过控制器的DO接口，接通声光报警器，由声光报警器发出警报，同时接通车门驱动机构、车窗驱动机构，自动打开汽车的车内、车窗；
[0029]在车门驱动机构和车窗驱动机构通电后，通过DO控制电磁阀换向，从而控制气缸的伸缩，进而控制车门的开关；车窗驱动机构的直线电机的初级通电，则直线电机的次级直线移动，进而拖动玻璃窗移动，进而使车窗打开；
[0030]在警报解除后，想要关闭门窗必须手动按键才能重新关闭，以保证其安全性；当该系统的自动控制功能失灵的极端情况下，可按下手动按钮，实现紧急开门、开窗，持续按下按钮3秒以上，则车窗和车门打开，进一步的，手动打开车窗和车门的按键时间可调，使用者可根据自身实际使用情况进行调整，此处不做限定。
[0031]该系统以振动传感器、烟雾传感器作为检测单元，以单片机或其他控制器作为控制中心，以直线电机作为开窗执行机构，兼有冗余DO信号端子，以备对现有客车开门机构进行控制，同时，具有手动按钮，以备紧急情况下手动开启门窗。该系统在客车发生碰撞或客车内部有燃烧发生的情况下，能够自动打开汽车的车内、车窗。同时，该系统自带手动按钮，以防在自动控制系统失灵的极端情况下，仍然可以按下手动按钮，实现紧急开门、开窗。该系统中碰撞通过振动传感器来检测，燃烧通过烟雾传感器来检测，传感器的信号经过调理，进而通过单片机进行采集，当采集到的信号超过一定的阈值后，即认为危险发生，然后通过单片机控制系统的DO接口，作为开门、开窗的通断信号，进而控制执行部件见车门或车窗打开。该系统中，车窗的执行部件采用直线电机驱动，充分利用直线电机直线运动高速无摩擦的特点，使得车窗迅速打开；为司乘人员在极端情况下逃离客车本体打通了生命通道，具有良好的社会效益和经济效益。
[0032]本系统的工作流程是这样的，烟雾传感器和振动传感器的信号经过信号调理电路调理，调理过后的信号送入控制器的A/D转换接口，转换成数字量，该数字量被控制器读取；该读取值大于系统软件设置的阈值时，系统判断已经发生碰撞或车内着火，并通过控制器的DO接口，输出开关量信号,进而控制声光报警器报警，同时车内及车窗打开。
[0033]本实用新型中，烟雾传感器为迷宫式颗粒计数式传感器，通过对燃烧烟雾中的颗粒进行计数，从而对早期燃烧进行准确判断；
[0034]振动传感器为加速度传感器；
[0035]信号调理电路将烟雾传感器和振动传感器的原始信号调理成0-10V范围内的工业通用标准信号，以便AD转换模块进行采集；
[0036]A/D转换模块将传感器的模拟量信号转换成数字量，以便控制器读取；
[0037]控制器为单片机或ARM等嵌入式芯片及在该芯片的基础上添加特殊接口电路的集成芯片；
[0038]DI接口指控制器自带的输入接口或通过并行接口芯片扩展而得到的输入接口 ；
[0039]DO接口指控制器自带的输出接口或通过并行接口芯片扩展而得到的输出接口 ；
[0040]按键开关指各种自复位、自锁按钮或二位、多位选择开关；
[0041]行程开关指在电动车窗直线电机次级行程范围始端和末端安装的限位开关；
[0042]车窗由直线电机作为执行部件，通电时直线电机的次级移动实现电动车窗的开启或关闭。
[0043]车门作为客车原有的开关门执行部件，通过DO控制电磁阀换向，从而控制气缸的伸缩，进而控制车门的开关。
[0044]本系统所具有的优点时，系统检测到一定浓度的烟雾后，电动车窗和车门自动打开。系统检测到剧烈振动后，待振动平静后，电动车窗和车门自动打开。系统带手动打开按钮，持续按下此按钮3秒以上，则电动车窗和车门打开。系统在自动打开后，需要手动按键才能重新关闭，以保证其安全性。烟雾或碰撞危险发生时，系统通过蜂鸣器进行声光报警。系统中的主要部件电动车窗，采用直线电机作为驱动部件，执行速度快，为司乘人员逃生赢得了时间。
[0045]系统中烟雾传感器多点分布，电动车窗在车身中部、后部多点分布，单点烟雾超阈值，则所有的电动车窗及车门都打开。与自动砸窗器相比，砸窗器有可能出现碎玻璃误伤乘客，而且砸窗后需要对窗户进行维修，存在维修费用，是破坏性的，而且，自动砸窗器没有传感器，无法根据现场烟雾情况自动砸窗，需要按下砸窗按钮；而本发明是非破坏性的，对车窗车体无破坏，对乘客无伤害，系统自动传感器，根据现场烟雾或碰撞情况自动开窗，反应敏捷；与车内缺氧自动开窗系统相比，缺氧需要氧气有限供应的环境，即环境是密封的，而燃烧早期烟雾阶段是不会缺氧的，而且对行驶在道路上的客车，通风情况极好，即使熊熊大火也不会出现车内缺氧，必然导致开门延迟，延误了逃生的时间。而本发明是通过检测烟雾浓度而自动开门窗的，检测更直接有效，系统反应更迅速。
[0046]本产品是对乘客生命进行保护的，其价值无法用金钱衡量。2013年7日18时20分，厦门一辆公交车行驶中突然起火，现场车内拥挤，大量乘客来不及逃脱，结果致47人死亡，34人受伤。该公交车为前门上车，中门下车结构，假设该公交车在车中门对侧车体上安装I个电动车窗，在车后部两侧安装2台电动车窗，在起火的瞬间通过多点分布的烟雾传感器检测到烟雾超标，车窗及时打开，按照现场2个车门逃生34人计算，则5个车门(窗)可逃生85人，实际上当车上乘客共有81人，S卩，除离起火点最近的3-5名乘客外，其他乘客完全可以从容逃生。
[0047]需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种客车自动开门窗系统，其特征在于，包括至少一烟雾感应单元、至少一振动感应单元、控制器、车门驱动机构、车窗驱动机构和按键单元， 所述烟雾感应单元、振动感应单元分别与控制器连接，所述烟雾感应单元包括烟雾传感器、第一信号调理电路和第一 A/D转换模块,所述烟雾传感器、第一信号调理电路和第一A/D转换模块依次连接，所述第一 A/D转换模块与控制器连接； 所述振动感应单元包括振动传感器、第二信号调理电路和第二 A/D转换模块，所述振动传感器、第二信号调理电路和第二 A/D转换模块依次连接，所述第二 A/D转换模块与控制器连接； 所述按键单元与控制器的DI接口连接，所述车门驱动机构、车窗驱动机构分别与控制器的DO接口连接。
2.根据权利要求1所述的客车自动开门窗系统，其特征在于，所述客车自动开门窗系统还包括声光报警器，所述声光报警器与控制器的DO接口连接。
3.根据权利要求2所述的客车自动开门窗系统，其特征在于，所述客车自动开门窗系统的车窗驱动机构包括限位导向槽、直线电机，车窗玻璃的下端放置在限位导向槽内，车窗玻璃在限位导向槽中移动，所述直线电机的初级固定在车窗玻璃上部的车体上，所述直线电机的次级与车窗玻璃上端固定。
4.根据权利要求3所述的客车自动开门窗系统，其特征在于，所述客车自动开门窗系统的按键单元包括按键开关和控制车窗移动的行程开关，所述按键开关和行程开关分别与控制器的DI接口连接。
5.根据权利要求4所述的客车自动开门窗系统，其特征在于，所述客车自动开门窗系统的烟雾感应单元包括至少三个烟雾传感器，三个烟雾传感器分别安装在客车车身头部、中部、后部三个部分。
6.根据权利要求5所述的客车自动开门窗系统，其特征在于，所述客车自动开门窗系统的振动感应单元包括振动传感器，所述振动传感器为加速度传感器。
7.根据权利要求6所述的客车自动开门窗系统，其特征在于，所述客车自动开门窗系统的控制器为单片机或ARM处理器。
【文档编号】E05B15/10GK203547257SQ201320695793
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】罗书克, 张元敏, 王红玲, 白政民 申请人:许昌学院