专利名称：监测气压变化的安全报警装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种安全报警装置，具体地说，本发明涉及监测压力变化的安全报警装置及其方法，其能够监测室内发生的变化，特别是由外物侵入引起的气压变化，并能够立即向用户通报侵入的发生以使用户及时采取应对措施，因而给用户提供更安全的生活环境。
背景技术：
图1是说明现有技术的安全报警装置的配置的示意框图。
如图1中所示，典型的安全报警装置包括一监测在周围环境中的任何意外变化的位置传感器11、一用于放大通过位置传感器11监测得到的电信号的放大器12，及一按照由放大器12放大的信号向用户通报环境中的变化的报警装置13。
参照图1，对前述安全报警系统的运作进行描述。使用光波，如红外线的位置传感器11被安装在指定位置上，且该传感器11在未识别的物体通过指定位置时监测该物体的运动，监测得到的信号由放大器12放大，报警装置13被放大的信号激活或者其它指定的报警装置被外部电源启动。
但是，上述的安全报警装置只能在指定区域中位置传感器的监测范围内对未识别物体的移动进行监测，因此，为覆盖更大的范围，必须在不同的地方添加多个位置传感器，在安装该系统时要有相当可观的资金花费。
另外，一旦该装置被安装以后，就很难从其初始位置进行移动，这使用户在使用时有所不便。
如上所述，只有当外部物体进入位置传感器11的监测区域，在确认该物体后才可能发出警报。因此，当用户需要覆盖预定的安全保障区域时，不可避免地要安装多个安全报警装置。
现有技术的使用位置传感器的安全报警装置还有另一个问题，就是它会对任何在监测范围内的人发出警报，即使可能是房屋的主人。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种响应压力变化的安全报警装置及其方法，它对经常发生在家里的室内气压的变化作出反应。
为了获得上述目的，提供有一种安全报警装置，包括一传感器单元，用于电力检测外来目标侵入产生的室内压力变化；一放大单元，用于放大对应于所述传感器单元检测到的室内压力变化的电信号；一单片处理器，用于确定所述放大单元传送来的电信号是否是由外来目标侵入造成的；一切换单元，用于调整所述单片处理器的工作状态；和一报警单元，用于在所述单片处理器确定压力变化是由外来目标侵入造成的情况下，通知用户目标侵入。
最好是使用电容传声器作为传感器单元。而且，单片处理器最好包括一仅能通过低频信号的低通滤波器，所述的低频信号相似于开门时对应的通过放大单元的信号。
本发明的另一实施例提供了一种安全报警装置，包括一传感器单元，用于电力检测当门打开时室内压力的变化；一放大单元，用于放大对应于所述传感器单元检测到的室内压力变化的电信号；一低通滤波器，只用于通过弱电信号，所述弱电信号相似于通过所述放大单元的其它电信号中的、当门打开时室内压力变化产生的低频电信号；一单片处理器，用于确定所述放大单元传送来的低频电信号是否是由开门造成的低频信号；一切换单元，用于调整所述单片处理器的工作状态；一报警单元，用于在所述单片处理器确定低频信号是由外来目标侵入造成的情况下，向用户通知目标侵入；和一传输单元，用于在所述单片处理器证实低频信号是由外来目标侵入造成的情况下，通过有线和/或无线电话通知用户受到入侵。
所述单片处理器最好包括一数字频率滤波器，仅限于通过和经过所述低通滤波器的其它低频电信号中更精确地相似于开门产生的频率的频率。
更理想的是，所述单片处理器包括一数字静噪滤波器，用于产生开/关信号，使包含在强噪音中的低频可以被适当地忽略，该数字静噪滤波器形成在所述放大单元之后的一个支路上。
本发明另外提供了一种安全报警方法，包括以下步骤通过传感器单元的电信号检测室内压力的变化；将传感器单元检测到的电信号转换成放大的模拟信号；以低带宽对放大的模拟信号进行低通滤波；通过周期性地对所述模拟信号进行采样，将低通模拟信号转换成数字化采样值；和如果在一段时间内输入的采样值小于参考值，则发出报警声音或者通过有线和/或无线电话通知远程用户。
理想的是，用户能随意地指定参考值，或者从报警步骤的早期输入的至少两个采样值中取最小的值能作为参考值。
另外，最好包括一带通滤波步骤，该步骤紧跟在低通滤波步骤之后，用于通过大量的由开门产生的频率。理想的是，所述带通滤波通过的频率范围宽，例如4～12Hz和/或14～25Hz。
另一方面，所述报警步骤最好包括进一步的滤除数字噪音的步骤，以便于可以通过产生一开信号，在转换步骤中输出的一模拟信号周期内的波形中，选择在一段时间内模拟信号的最大值小于参考值的模拟信号，从而忽略强噪音中的处于低频的电信号，以便在强噪音中的低频的电信号被忽略。
本发明的上述目的、特征和优点在下面结合附图的详细说明中会变得更清楚明白。在附图中图1为说明按照现有技术的安全报警装置组成的示意图；图2为按照本发明的第一优选实施例的对压力变化发生响应的安全报警装置组成的示意图；图3为说明图2中单片处理器和相邻电路的详细资料的工作原理图。
图4为说明按照本发明的对压力变化发生响应的安全报警方法的操作步骤流程图。
图5为说明图4中确定是否发出警报和产生报警信号的步骤的详细流程图。
图6为说明按照本发明的另一优选实施例的安全报警方法步骤的流程图。
图7为说明按照本发明的另一优选实施例指定参考值的步骤的详细流程图。
图8为说明按照本发明的第二优选实施例的安全报警装置的示意图。
图9为说明按照本发明的第三优选实施例的安全报警装置的示意图。
图10为说明被输入到图9中的数字噪声滤波器的波形的示例图。
图11为按照本发明的第四优选实施例的安全报警装置的说明图。
图12为按照图11中的另一优选实施例的安全报警装置的说明图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
虽然发明是参照其特定的优选实施例进行展示和说明的，但本领域技术人员应该理解，可对其进行各种形式和细节上的变化而不脱离所附的权利要求确定的本发明的精神和范围。另外，在这里对众所周知的功能和构造没有进行详细说明，因为不必要的细节会使本发明难以理解。
图2为按照本发明的第一优选实施例的对压力变化发生响应的安全报警装置组成的示意图。
参照图2，本发明的安全报警装置包括一传感器单元20，该传感器单元20监测与通过指定介质传送的压力变化一致的波形并将该波形转换成电信号(优选为电压信号)、一放大单元30，该放大单元30放大与传感器单元20监测到的压力变化一致的电信号、一单片处理器40，该单片处理器40将噪声信号与已通过放大单元30的电信号分离并同时监测只会由外部物体侵入产生的低频信号的压力的变化、一切换单元50，用户可通过该切换单元50调整控制单片处理器40的运行的控制模式、一报警单元60，该报警单元60用于产生经用户控制的单片处理器40处理的警报信号、及一传送单元70，该传送单元70通过有线和/或无线电话向用户通报外部物体的侵入，即使用户在很远的地方。
更详细地说，切换单元50控制灵敏度调整以使单片处理器40运转，从而在压力有一定变化时识别外部物体的侵入，或者发出产生光或声的警报的命令或向传送单元70发出命令。
优选传感器单元20由电容传声器制成，该电容传声器依照振动膜相对于静止位置的位移的不同在电容器的两电极上产生不同的电压，并通过电压变化探测由介质中压力变化传递的特定频率。更优选情况，传感器单元20应能够利用调整由电容传声器产生的电压获得的不同电阻通过硬件调整灵敏度。
优选放大单元30采用多个运算放大器(OP-Amps)放大电信号。
放大单元30包括一应用运算放大器探测电池电压的电池读出电路，因此，由放大单元探测到的电池的状态被传送到单片处理器40。
单片处理器40配备有自身存储器和模/数(A/D)转换器。推荐使用Microchip公司应用8位处理器的PIC16C711或Microchip公司应用12位处理器的PIC16C770作为单片处理器，因为它们体积小，重量轻且价格低。
对于报警单元60，可使用不同的报警设备，如蜂鸣器或灯。
优选传送单元70应包括有线和/或无线传送单元如高频元件(RF元件)以实时向用户通报外部物体的侵入，即使用户在很远的地方。
关于波形，传感器单元20将由介质(特别是空气)传送的信号转换成电信号(优选为电压信号)，而放大单元30将该电信号放大以在该信号的基础上作出更准确的判断。从传感器单元20输出的波形和从放大单元30输出的波形在相应的附图中说明。
下面对在单片处理器40中进行的判断程序进行说明。
单片处理器40包括指定的选择性地允许门打开时产生的特定的低频率信号(后面简称作频率)通过的低通滤波元件，通过低通滤波元件的低频率进入采样程序，如果采样值连续低于参考值，那么其频率被计数，而且在这些计数的基础上，检验输入的低频率的频率。如果输入的低频率被识别为门打开时产生的低频率，那么发出警报信号。
在相应的附图中对单片处理器40中用于监测滤除噪声信号后的低频率的任何压力变化的采样程序也有说明。
图3为按照本发明的对压力变化发生响应的安全报警装置的说明图。
参照图3，单片处理器40以驱动芯片的驱动电路和让外部信号进入的信号线构成，更具体地说，单片处理器40的驱动电路包括产生时钟脉冲的振荡电路单元41、向芯片提供电力的供电单元42、重置芯片操作的重置单元43，及用于设定单片处理器40的运行模式的切换单元50。另外，单片处理器40还包括与报警单元(参见图60中的引用号60)和/或用于传送声音或光形式的警报的传送单元(参见图2中的引用号70)相连的警报线44、或者按照单片处理器40的控制进行有线/无线传送，还有从放大单元(参见图2中的引用号30)接收信号的信号读出线45及探测电池状态的电池读出线46。
另外，单片处理器40具有指定的用于选择性滤除当门打开时产生的其它的噪声且只允许包括特定低频率的低频率信号作用到信号传感的低通滤波元件。
图4为说明按照本发明的对压力变化发生响应的安全报警方法的操作步骤流程图。
如图4中所示，按照本发明的对压力变化发生响应的安全报警装置被激活时，电池读出电路(未显示)和安装在放大单元(参见图2中的引用号30)中的电池读出线45检查电池的状态以保证电池工作正常(ST 100)。
如果电池工作不正常，电池的检查信号通过指定的方式如蜂鸣器或灯通报给用户(ST 101)。提供电池的检查信号的原因是保证即使用户不在场该安全报警系统也能正常工作。
在确认电池处于正常状态后，传感器单元(参见图2中的引用号20)和放大单元(参见图2中的引用号30)监测室内压力的任何变化并将相应的电信号(优选为电压信号)放大，然后，放大的信号通过单片处理器(参见图3中的引用号40)的信号读出线45传送(ST 110)。
通常，前述的电信号为模拟信号。设置在单片处理器40内部的指定的低通滤波器滤除被认为是外部噪声而不是开门时产生的声音的高频电信号，从而使包括门打开时产生的低频信号的低频带频率通过。然后，低频模拟信号进入采样程序并被转换成适用于检查低频信号输入的形式(ST120)。
更特别地在模拟输入信号的采样步骤(ST 120)，模拟信号被输入单片处理器40后，为了只让在门打开时产生的低频率被处理，只有低频带的频率能够通过，因此，产生低频模拟信号，然后低频带的模拟信号被采样以准备进行数字处理。
在模拟输入信号的采样步骤完成后，确定采样的信号，特别是低于参考值的采样信号被连续传送的长度以判断是否有任何外部物体的侵入。更具体地说，在大于或小于参考值的采样值被连续监测到的情况下，它们被确认为表示门已被打开的低频信号，如果需要，用户可按照系统本身特定的工作环境改变参考值。
如上所述，采样值可被用于确定外部物体的侵入，因为当门被未知物体打开时，由于低频率特性，大于或小于该低参考值的电信号在一特定的时间段被连续输入。
当确定门被未知物体从外面打开时，安全报警装置或者发出警报，或者立即向用户通报侵入的发生以使用户采取适当的行动(ST 130)。
图5为说明图4中确定是否发出警报和产生报警信号的步骤的详细流程图。
参照图5，必要的参数变量3(datav)被指定为0，并且指定当信号在一段时间内连续大于或小于参考值时判断门是否被打开的α值(ST 131)，换句话说，变量3(datav)表示采样频率，而α表示用以确定门是否被打开的低频采样值的重复频率的阈值。
另外，α值可通过切换单元(参见图2中的引用号50)进行控制，而且用户需要时还可以调节其灵敏度。
当所有变量被正确输入后，当前采样值(Sn)被读入并被储存在存储器(M)中(ST 132)。
然后，将储存在存储器(M)中的当前采样值(Sn)和参考值相互比较(ST133)，如前所述，如果需要用户可改变参考值。
如果参考值大于当前采样值(Sn)，那么放弃当前采样值(Sn)，并且通过指定变量3(datav)为0，确认采样值低于参考值的情况是否重复发生(ST133a)，然后，只有重复变量(n)被允许加1(ST 138)，并读入下一个当前采样值(Sn)(ST 132)。
换句话说，如果没有被确认为外部物体的侵入，当前采样值被放弃，且另一个被确认为低频率的采样值被重新计算。
但是，如果储存在存储器(M)中的采样值(Sn)小于标准变量值，变量3(datav)加1(ST 134)。
即，低于参考值的采样值的重复频率被储存在变量3(datav)中。
在因为当前采样值(Sn)低于参考值而将变量3(datav)加1后，再判断变量3(datav)是大于还是小于α值(ST 135)。
更具体地说，如果变量3(datav)与α值相等或大于α值，那么采样的频率(即低频率的波长)被认为与打开门产生的波长相等或至少相似。如果不是，安全报警系统确定该频率不足以引发警报，并确认它是从外面或由于系统自身内的其它噪声产生的，因而忽略该当前采样值(Sn)，并接收下一个当前采样值(Sn)(ST 138)。
反复上述程序，最后当变量3(datav)超过α值时，本发明的安全报警系统确认增加的变量3(datav)是由外部物体的侵入或打开门引起的气压降低造成的，那么系统发生警报。其后，用户发觉有外部物体的侵入并采取应对该侵入的适当的行动(ST 136)。
一旦警报开始，下一步是判断是否本发明的安全报警装置还要继续工作。如果需要安全报警装置继续工作，通过重新进行变量3(datav)的指定步骤执行新的操作(ST 141)，而如果不需要安全报警装置继续工作，本发明的控制方法在这一点结束(ST 137)。
下面参照附图对判断是否发出警报的步骤和发出警报的程序(ST 130)进行说明。由打开门产生的低频率与由外部噪声产生的高频率一起进入传感器单元(参见图2中的引用号20)和放大单元(参见图2中的引用号30)并被输入单片处理器(参见图2中的引用号40)，然后，单片处理器40在向其输入的其它低频信号和高频信号中过滤低频率。
另外，在低频率的采样程序之后，如果低于参考值的采样值按一特定频率被连续输入，该采样值被确认为与由打开门产生的频率相等，且安全报警装置发出警报。
在上述情况中，当安全报警装置确认在特定的时间段连续低于参考值的采样值为低频率时，该安全报警装置发出警报，与此相反，也可以按照本发明建立该系统，使采样值在特定的时间段连续高于参考值时被认作由打开门产生的低频率。
图6为按照本发明的另一优选实施例的安全报警方法的流程图。
参照图6，可按照环境情况改变参考值以提高该装置发出警报的可靠性。在图6中所示的步骤与图4中的步骤基本相同，只是另外添加了一个指定参考值的步骤。
更具体地说，本实施例进一步包括采集模拟输入信号(ST 120)和判断是否启动报警部件和发出警报(ST 130)的步骤。为完成以上步骤，在安全报警装置开始工作的时间，单片处理器(参见图2中的引用号40)暂时测量装置周围的噪声，这一步骤不是为了发出警报，而是为了指定去除了噪声中的其它频率的最小值为参考值。
图7为按照本发明的另一优选实施例指定参考值的步骤的详细流程图。
参照图7，按照本发明的另一方面，安全报警装置按照在原先的实施例中进行的相同的程序通过单片处理器(参见图2中的引用号40)接收信号，然后只采集低频率。接着，在作为外部噪音输入的低频率中，其最小值被指定为参考值，这时，假定本发明的安全报警装置只从外部输入噪声，输入的信号是当门仍被关闭时输入的信号。假设噪声中包括报警信号，这一假定对按照本发明的装置的效果没有任何影响，因为它可以立即进行。
参照同一附图，下面对指定参考值的程序进行更直接的说明。
首先，为指定参考值，分别需要采样的最小数目，即，重复频率(m)、变量2(dadah)、重复变量(n)且重复频率(m)应该预先指定。然后，当前采样值(Sn)被连续读入，接着已被读入的多个当前采样值(Sn)进入一系列的程序以指定最小当前采样值。最后，重复频率(m)选出最终变成参考值的单个的当前采样值(Sn)。
更具体地说，为指定在其它的通过安全报警装置的工作输入的采样信号中的最小值作为参考值，首先应该指定多个变量，这些变量包括重复频率(m)、变量2(dadah)和重复变量(n)，这是适当地指定最小值时绝对需要的。更优选的情况，为提高指定参考值的可靠性，重复频率(m)应具有最小值2或大于2。另外，重复变量(n)的初始值应取1(ST 131)。但是，应该注意，这些指定的值可根据用户的情况随时变动。变量2(dadah)和重复变量(n)的详细情况将在后面进行说明。
在指定前述的变量后，起始采样值(So)被储存在变量1(datal)中(ST132)，且当前采样值(Sn)被储存在存储器(M)中(ST 133)。虽然起始采样值(So)可被指定为参考值，但更优选的情况是指定0为参考值。
一旦按照上述程序指定了所有的变量且当前采样值接收良好，变量1(datal)的储存值和储存在存储器(M)中的当前采样值(Sn)被相互进行比较，并开始下一步骤(ST 134)。
经过当前采样值(Sn)与起始采样值(So)的比较步骤(ST 134)，如果当前采样值(Sn)大于起始采样值(So)，当前采样值(Sn)再与变量2(dadah)比较(ST 135)。
如果变量2(dadah)的储存值大于当前采样值(Sn)，用当前采样值(Sn)取代变量2(dadah)的储存值(ST 136)。在下一步骤中，重复变量(n)和初始指定的重复频率(m)相互进行比较，如果重复变量(n)与重复频率(m)相等或大于重复频率(m)，变量1(datal)的当前储存值被认为是最小值，该值最终变成参考值(ST 130)，从而结束指定参考值的步骤。
如果不是，即变量2(dadah)的储存值不大于当前采样值(Sn)，那么反复输入当前采样值(Sn)的步骤(ST 133)以将当前采样值应用到指定参考值的步骤(ST 137)。但是，如果当前采样值(Sn)不大于变量2(dadah)，意味着当前采样值(Sn)取的是介于变量2(dadah)和变量1(datal)之间的值，当前采样值(Sn)被放弃。然后，重复变量(n)和初始重复频率(m)相互进行比较(ST 137)。
这时，如果因为重复变量(n)小于重复频率(m)而反复以上程序，重复变量(n)顺序加1直至重复变量(n)变得与指定的重复频率(m)相等或大于指定的重复频率(m)(ST 139)。在反复后，相应于新的重复变量(n)的新的当前采样值(Sn)被储存在存储器(M)中(ST 133)。
同时，如果当前采样值(Sn)在比较当前采样值(Sn)和变量1(datal)的步骤中被证明小于或等于变量1(datal)，存储器(M)的储存值被保存为变量1(datal)(ST 138)。当将重复变量(n)与重复频率(m)进行比较(ST 137)时，判断是否重复频率(m)已接近了适宜的参考值(ST 139)。
在经过如图7中所示的步骤后，在图中给出的其它各变量中参考值成为变量1(datal)，这时，变量1(datal)是从采样程序采集的采样值的最小值，且该值是判断是否发出警报的步骤及发出警报的步骤(参见图6中的引用号ST 140)中的重要因素。
虽然在本发明中，在图7中的其它值中最小值被选作参考值，但最大值也可被用于同一目的。
在本发明中，如上所述最小值被指定为新的参考值。按照本发明，参考值通过重复的学习功能根据环境改变其自身值，且多个采样值被测试以选择具有最好或最适状态的最小值作为新的标准值。
通过随时间改变参考值，本发明的安全报警装置可只识别低于被认为是由打开门产生的低频率的典型噪声的值，这在最后达到了较佳的结果。
图8为说明按照本发明的第二实施例的安全报警装置的示意图。
如图8中所示，在单片处理器40内部的低通滤波单元被从滤波器分离出来，并被有形地安装到单片处理器40的外部。与图2相似，安装了用于滤除高频信号包括如通过放大单元30的电信号中的噪声的信号的低通滤波器31。另外，在附图中还有信号经过各部件后的可能波形的说明。
特别是，在单片处理器40的一侧显示的说明指定参考值的步骤的波形与前述的图6和图7中的波形相似，即，它说明了指定新的参考值以取代旧的参考值的程序。另外，图8的下部分显示了振幅和小于新参考值的低频信号在特定的时间段被连续采样，且安全报警装置确认该信号为由打开门产生的低频信号。
图9为显示按照本发明的第三优选实施例的安全报警装置的示意图。
参照图9，按照本发明的另一实施例的单片处理器包括数字频率滤波器41，一种只允许与由打开门产生的频率相似的频率通过的带通滤波器。另外，该处理器进一步包括数字噪声滤波器42，该滤波器42通过识别同时包括与由打开门产生的频率相似的低频率和多个高频率，如从外部正常输入的噪声，输出不引发警报的信号。
对数字频率滤波器41的操作进行更详细的说明，考虑到门打开时产生的特别是1-30Hz的频率的事实，数字频率滤波器41阻断了除由打开门产生的频率外的所有波形，因而提高了安全报警装置的工作的可靠性。
更优选的情况是，在由打开门产生的其它低频率中，4-12Hz或14-25Hz的频率可通过，而所有其它的低频率被阻断。
另一方面，对数字噪声滤波器42的操作进行更详细的说明，该滤波器42对于安装在具有许多噪声的场所，例如，靠近建筑工地或街道的报警装置是很有用的，并极大地提高了其工作的可靠性。
一般，对应于噪声中心的频率的振幅随着噪声水平的增加而增大，相似地，与由打开门产生的频率相似的低频率的波形在很大程度上变大。
因此，为使本发明的安全报警装置的性能即使在具有严重噪声的场所也能最大地发挥，该装置应该能够确认由噪声产生的波形为正常的噪声而不会因此发出警报。
图10为说明被输入到图9中的数字噪声滤波器的波形的示例图。具体地说，图10a是显示从不同于门打开时产生的噪声的严重噪声被输入的情况中获得的波形。另一方面，图10b为显示由打开门产生的低频率与装置所在的位置的严重环境噪声混合在一起的情况中获得的波形。
参照图10，虽然图10a中的波形包括了具有低频部分的严重噪声信号，但该低频率不一定产生与打开门频率的振幅一样大的振幅，因此，该波形在参考值周围连续振荡。相反，图10b的波形包括在严重噪声中的低频率和由打开门产生的具有大波长的低频率。
更具体地说，图10b包括(α)间隔，其中由小噪声波形产生的最大值超过了参考值，和(β)间隔，其中小噪声波形的最大值没有超过参考值(V1)。因此，当输入的波形同时具有交替出现的(α)间隔和(β)间隔，这意味着该波形包括与打开门时产生的频率一样的低频率信号。
简言之，当(a)型的波形被输入到数字噪声滤波器42时，尽管相当于由打开门产生的波形的信号被输入到数字频率滤波器41，控制单元43发出关闭信号以阻止装置确认该波形为由打开门产生的信号。
但是，如果(b)型的波形被输入到数字噪声滤波器42时，控制单元43产生启动信号以使装置确认该波形为由打开门产生的信号。
再说一次，上述的程序与图4中所示的判断是否发出警报的步骤和发出警报的步骤(ST 130)基本相似，只是包括了额外的数字噪声滤波处理的步骤。此外，同样的过程也与图6中所示的判断是否发出警报的步骤和发出警报的步骤(ST 140)基本相似，只是包括了进一步的数字噪声滤波的步骤。
图11是按照本发明的第四优选实施例的说明图。大体上，该装置与图2等的装置一致，只是单片处理器采用不同的方法发现门打开时产生的低频信号。
参照图11，本实施例包含同样的监测声波、放大和滤波处理、发出警报和进行传送的步骤。但是，由于单片处理器采用了不同的确认相应于由外部物体的侵入引起的压力变化的低频率信号的方法，因此具有特别之处。
更具体地说，本发明的上述实施例获得了由打开门产生的低频率波形的梯度相对较低的特性的优点。换句话说，低频率波形的电压的梯度(β)逐渐上升，这不同于一般的高频噪声。
现在参照单片处理器右侧的图形，装置对于输入的具有低于指定水平的梯度的波形发出警报，因为它确认该波形与由打开门产生的波形一样。另一方面，在波形具有高于指定水平的梯度的情况下，装置确认该波形只是噪声，而不发出警报。
优选用于测量波形梯度的间隔被设置在位于其一端或者具有波形的最大值或者具有波形的最小值的指定时间段之间的电压梯度的基础上。
图12是按照图11中的另一实施例的安全报警装置的说明图。
在图12中所示的方法和部件大部分与图4中的基本相同，只是模拟输入信号的采样值(参见图4中的引用号ST 120)被模拟输入信号的梯度(ST220)取代。因此，确认梯度小于指定值是由于打开或关闭门引起的压力变化产生的，装置发出警报。
上述通过测量频率梯度发出警报的方法可通过指定恒定的参考值(参见图6中的引用号ST 130)更精确地完成，更具体地说，被指定的参考值是被认作在安全报警装置正常工作之前产生的噪声的高频率的梯度。
另外，可应用数字频率滤波器(参见图9中的引用号40)和数字噪声滤波器(参见图9中的引用号42)以增加本发明的精确度，因而过滤包括在噪声中的低频率。
还有另一方法，模拟输入信号的采样和测量模拟信号的梯度可同时或分别应用以增加或降低安全报警方法的可靠性。
在同时应用模拟输入信号的采样和测量模拟信号的梯度的情况下，用户可通过用切换单元(参见图2或11中的引用号40)调整报警方式更方便地使用该装置。对于这种具有两种报警方式的装置，用户可以使该装置在两种方式中的一种确认外部的未识别或未授权物体的侵入时发出警报，因而增加了该安全报警装置的可靠性。
工业实用性本发明提供了对压力变化发生响应的安全报警装置，其特征是采用单片处理器而使整体尺寸变小。
本发明的安全报警装置包括指定的滤波器配置，通过简单地确认当侵入者打开门时产生的特定的低频率以更准确地确认外部未识别物体的侵入。
本发明的安全报警装置可被附加到很多种类的物体上，包括室内的特定位置以监测物体的侵入，或者在手提式电话或电视内。因此，该装置内部不需要额外的设备，它也可被设置到用户想要的任何地方。特别是，按照本发明的安全报警装置可以包括使装置更轻便的独立的电池单元以使其可被附加到玩具或其它的便携物品上，因此，用户可在任何地方方便地使用该装置。
按照本发明，安全报警装置和其方法发出警报以通过有线和/或无线传送系统向在远处的用户通报外部物体的侵入，帮助用户应对该侵入的行动。
另外，本发明的安全报警装置可具有多种多样的用法，包括发出关灯警报的装置，该装置与报警信号相联系以向内部的居住者通报外部物体的侵入，或者按照针对侵入的报警信号操纵磁带录音机以找出侵入者。
另外，如果室内门被遮蔽装置如墙包围，本发明的装置可不管该装置安装的位置而检查是否已有侵入。
同时，本发明的安全报警装置与现有技术的使用位置传感器的系统相反，对于报警信号装置是非常有用的，因为它只读入由门打开产生的低频波形。因此，在本发明的安全报警装置被设置在室内的指定位置时，用户可在该装置保护的指定范围内自由地移动。
权利要求
1.一种响应压力变化的安全报警装置，该装置包括一传感器单元，用于电力检测外来目标侵入产生的室内压力变化；一放大单元，用于放大对应于所述传感器单元检测到的室内压力变化的电信号；一单片处理器，用于确定所述放大单元传送来的电信号是否是由外来目标侵入造成的；一切换单元，用于调整所述单片处理器的工作状态；和一报警单元，用于在所述单片处理器确定压力变化是由外来目标侵入造成的情况下，向用户通知目标侵入。
2.权利要求1的装置，其特征在于，所述传感器单元使用一电容传声器。
3.权利要求1的装置，进一步还包括一传输单元，用于使用有线和/或无线传输向用户通知基于室内压力变化由单片处理器检测到的外来目标的侵入。
4.权利要求1的装置，其特征在于，所述单片处理器包括一只能使低频信号通过的低通滤波器，所述低频信号和通过所述放大单元的其它信号中开门产生的频率相似。
5.一种响应压力变化的安全报警装置，该装置被附在一玩具上，把它作为一种便携式的报警装置使用。
6.一种响应压力变化的安全报警装置，该装置包括一传感器单元，用于电力检测门打开时室内压力的变化；一放大单元，用于放大对应于所述传感器单元检测到的室内压力变化的电信号；一低通滤波器，只用于通过弱电信号，所述弱电信号相似于通过所述放大单元的其它电信号中的、当门打开时室内压力变化产生的低频电信号；一单片处理器，用于确定所述放大单元传送来的低频电信号是否是由开门造成的低频信号；一切换单元，用于调整所述单片处理器的工作状态；一报警单元，用于在所述单片处理器确定低频信号是由外来目标侵入造成的情况下，向用户通知目标侵入；和一传输单元，用于在所述单片处理器证实低频信号是由外来目标侵入造成的情况下，通过有线和/或无线电话通知用户受到入侵。
7.权利要求6的装置，其特征在于，所述单片处理器进一步还包括一数字频率滤波器，只通过和经过所述低通滤波器的其它低频电信号中更精确地相似于开门产生的频率的频率。
8.权利要求6的装置，进一步还包括一数字静噪滤波器，用于产生开/关信号，使包含在强噪音中的低频可以被适当地忽略，该数字静噪滤波器形成在所述放大单元之后的一个支路上。
9.权利要求6的装置，其特征在于，所述切换单元调整所述单片处理器的频率灵敏度。
10.权利要求6的装置，其特征在于，所述切换单元决定是否向所述传输单元或者所述报警单元发送信号。
11.一种安全报警方法，包括以下步骤通过传感器单元的电信号检测室内压力的变化；将传感器单元检测到的电信号转换成放大的模拟信号；对放大的模拟信号进行低通滤波，使低带宽通过；通过周期性地对所述模拟信号进行采样，将低通模拟信号转换成数字化采样值；和如果在一段时间内输入的采样值小于参考值，则发出报警声音或者通过有线和/或无线电话通知远程用户。
12.权利要求11的方法，其特征在于，所述参考值由用户随意指定。
13.权利要求11的方法，其特征在于，所述参考值从报警步骤的早期输入的至少两个采样值中取最小的值。
14.权利要求11的方法，进一步还包括紧跟在低通滤波步骤之后的用于通过大量的由开门产生的频率的带通滤波步骤。
15.权利要求14的方法，其特征在于，数字频率滤波器被用于进行带通滤波。
16.权利要求14的方法，其特征在于，所述带通滤波通过从4Hz到12Hz和/或从14Hz到25Hz的宽范围的低频。
17.权利要求11的方法，进一步还包括数字静噪滤波步骤，通过产生一开(on)信号，在转换步骤中输出的模拟信号的一周期内的其它波形中，选择在一段时间内模拟信号的最大值小于参考值的模拟信号，从而忽略强噪音中的处于低频的电信号。
18.一种安全报警方法，包括以下步骤通过传感器单元的电信号检测室内压力的变化；将传感器单元检测到的电信号转换成放大的模拟信号；对放大的模拟信号进行低通滤波，由低带宽通过；通过周期性地对所述模拟信号进行采样，将低通模拟信号转换成数字化采样值；带通滤波直接由开门产生的1～30Hz频率；和如果在一段时间内输入的采样值小于参考值，则发出报警声音或者通过有线和/或无线电话通知远程用户。
19.一种安全报警方法，包括以下步骤通过传感器单元的电信号检测室内压力的变化；将传感器单元检测到的电信号转换成放大的模拟信号；对放大的模拟信号进行低通滤波，由低带宽通过；测量低通模拟信号的梯度；和如果在一段时间内输入的采样值小于参考值，则发出报警声音或者通过有线和/或无线电话通知远程用户。
20.权利要求19的方法，其特征在于，所述梯度在具有波形最大值或波形最小值为一端的间隔内进行测量。
全文摘要
本发明的一种安全报警装置通过使用安装在其内部的一传感器单元检测室内压力变化并将该变化转换成带有多种频率的电信号(更具体地说是电压信号)，特别是感应在其它转换的电信号中的由开门产生的低频。然后，当对应于该低频的电信号结果弄清楚是外来目标侵入引起的时，该装置立即发出报警声音以向远程用户通知该侵入。根据该安全报警装置及其方法，外来目标侵入被感应为低频电信号，并且向用户通知侵入以提请注意安全。
文档编号G08B13/16GK1518728SQ02807439
公开日2004年8月4日 申请日期2002年2月28日 优先权日2001年3月27日
发明者金舜镛, 韩星秀 申请人:全舜镛