自動門防夾裝置的研究與探索

李文萱?孫雪雁?李朋

摘要：旋轉(zhuǎn)門集聚各種門體優(yōu)點于一身，但旋轉(zhuǎn)門在使用過程中仍然存在一定的弊端。對于自動旋轉(zhuǎn)的自動門無法根據(jù)門扇之間用戶的實際行走速度來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度，可能會導(dǎo)致用戶與前門扇發(fā)生碰撞或夾住，不僅降低了旋轉(zhuǎn)門在使用過程中的安全性，而且阻礙了旋轉(zhuǎn)門的智能化發(fā)展。本文提出了一種止停旋轉(zhuǎn)門的設(shè)計，包含五大模塊的設(shè)計研究，通過相關(guān)分析證明了它的可行性。

關(guān)鍵詞：防夾;碰撞;自動門;安全性

引言

二十世紀建筑上開始出現(xiàn)了自動門的應(yīng)用，隨著電子、電氣等技術(shù)的快速發(fā)展，自動門在其它各行各業(yè)也開始出現(xiàn)。慢慢的出現(xiàn)了各種非接觸式的感應(yīng)自動門，自動門的出現(xiàn)給各色上班人群帶來很大的便利，同時也豐富了人們的日常生活。但是自動門的出現(xiàn)也隨之帶來了一些安全方面的缺陷，有的是設(shè)計尺寸方面的問題，有的是軟硬件方面的問題。伴隨而來的就是各地偶有出現(xiàn)自動門事故發(fā)生，尤其出現(xiàn)在老人和小孩身上。老人行動緩慢，小孩活潑好動，自動門會出現(xiàn)夾人的事件。

1 防夾自動門研究的意義

自動門是各種信號控制自動啟閉出入口以及具備運行裝置、感應(yīng)裝置及門體部件的總稱。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，自動門因其外形美觀、使用方便、有利于建筑節(jié)能等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于酒店、機場、購物中心、銀行、寫字樓等大中型公共場所的出入口。自動門不僅為建筑物增添了亮麗、時尚，同時還具有節(jié)能、防塵、隔絕噪音等優(yōu)良特性。自動門種類較多，包括折疊門、旋轉(zhuǎn)門、推拉門、平開門等。其中旋轉(zhuǎn)門是“最危險”的自動門，據(jù)不完全統(tǒng)計，在目前發(fā)生的自動門事故中，有90%以上的嚴重事故發(fā)生于旋轉(zhuǎn)自動門。

旋轉(zhuǎn)門其寬敞和高格調(diào)的設(shè)計營造出奢華的氣氛，堪稱建筑物的點睛之筆。旋轉(zhuǎn)門增強了抗風性、減少了空調(diào)能源消耗，是隔離氣流和節(jié)能的最佳選擇。旋轉(zhuǎn)自動門感應(yīng)區(qū)域和高度有限，有通過電機帶動自動旋轉(zhuǎn)的、有靠人力推動旋轉(zhuǎn)的。旋轉(zhuǎn)門的移動門扇和地面、門框之間有幾厘米的縫隙，門扇轉(zhuǎn)動具有慣性，很容易發(fā)生夾卷事故。因此在通過旋轉(zhuǎn)門的時候身體不要靠近或者去摸門縫，也不要突然停下，以免發(fā)生碰撞。很多小朋友覺得旋轉(zhuǎn)門不停轉(zhuǎn)圈很好玩，把它當作玩具來玩。

2 一種止停旋轉(zhuǎn)門防夾的研究

2.1研究的總體構(gòu)成

本研究包含五大模塊：信息采集模塊、轉(zhuǎn)速采集模塊、行走計算模塊、轉(zhuǎn)動計算模塊和智能調(diào)控模塊。

（1）信息采集模塊：用于采集前門扇和后門扇之間的用戶的位置、行走速度，以及前門扇與用戶的位置間的第一距離L1、后門扇與用戶的位置間的第二距離L2;

（2）轉(zhuǎn)速采集模塊：用于采集旋轉(zhuǎn)門的轉(zhuǎn)動速度;

（3）行走計算模塊：用于基于所述行走速度計算用戶在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的行走距離S;

（4）轉(zhuǎn)動計算模塊：用于基于所述轉(zhuǎn)動速度計算前門扇在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的第一轉(zhuǎn)動距離S1和后門扇在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的第二轉(zhuǎn)動距離S2;

（5）智能調(diào)控模塊：用于基于所述行走距離S和第一距離L1與第一轉(zhuǎn)動距離S1、第二距離L2和第二轉(zhuǎn)動距離S2與行走距離S的比較結(jié)果調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)門的啟停。

2.2研究的總體思路

本設(shè)計中，通過采集上述前門扇與用戶的位置間的第一距離L1以及后門扇與用戶的位置間的第二距離L2，有利于在后續(xù)計算過程中通過上述數(shù)據(jù)來判斷用戶是否會與前后兩個門扇之間發(fā)生碰撞，提高判斷結(jié)果的有效性。

本實施方式中，所述智能調(diào)控模塊具體用于：

基于所述行走距離S和第一距離L1與第一轉(zhuǎn)動距離S1、第二距離L2和第二轉(zhuǎn)動距離S2與行走距離S的大小比較結(jié)果調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)門的啟停;

當S-L1≥aS1時，表明用戶在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的行走距離大于用戶和前門扇之間的距離與前門扇在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的轉(zhuǎn)動距離之和，即用戶的實際行走速度大于旋轉(zhuǎn)門的實際旋轉(zhuǎn)速度，為防止用戶與前門扇之間發(fā)生碰撞，此時智能調(diào)控模塊將旋轉(zhuǎn)門調(diào)節(jié)至停止狀態(tài);

或，當S2-L2≥bS時，表明后門扇在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的轉(zhuǎn)動距離大于后門扇和用戶之間的距離與用戶在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的行走距離之和，即后門的實際旋轉(zhuǎn)速度大于用戶的實際行走速度，為防止后門扇與用戶之間發(fā)生碰撞，此時智能調(diào)控模塊將旋轉(zhuǎn)門調(diào)節(jié)至停止狀態(tài);

為提高判斷過程的有效性，本實施方式中引入了參數(shù)a和b，且0<a<1，0<b<1，通過將前門扇在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的第一轉(zhuǎn)動距離S1和用戶在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的行走距離S稍稍降低，能夠提前對是否會發(fā)生碰撞做出預(yù)判，防止用戶與前后兩個門扇之間的距離很小時止停旋轉(zhuǎn)門仍然會造成用戶與前后兩個門扇發(fā)生碰撞的情況，全面提高本系統(tǒng)的可實施性。

在進一步地實施例中，所述信息采集模塊包括第一采集子模塊和第二采集子模塊：

第一采集子模塊從前門扇底邊框上的n個位置獲取前門扇與用戶的位置間的n個距離，并將n個距離中的最大距離作為前門扇與用戶的位置間的第一距離L1;從多個位置采集前門扇與用戶的位置間的距離，有利于提高采集結(jié)果的全面性，且將多個距離中的最大距離作為前門扇與用戶的位置間的第一距離L1，有利于進一步提高判斷結(jié)果的準確性;

第二采集子模塊從后門扇底邊框上的m個位置獲取前門扇與用戶的位置間的m個距離，并將m個距離中的最大距離作為前門扇與用戶的位置間的第二距離L2;從多個位置采集后門扇與用戶的位置間的距離，有利于提高采集結(jié)果的全面性，且將多個距離中的最大距離作為后門扇與用戶的位置間的第二距離L2，有利于進一步提高判斷過程的有效性，而且保證判斷結(jié)果的準確性;其中，n、m均為預(yù)設(shè)值。

本發(fā)明提出的安全止停旋轉(zhuǎn)門系統(tǒng)，能夠在旋轉(zhuǎn)門的使用過程中根據(jù)兩個相鄰門扇之間的用戶的實際行走狀態(tài)來分析在預(yù)設(shè)時間內(nèi)上述用戶是否會與前后兩個門扇之間發(fā)生碰撞，且在分析結(jié)果為是時及時止停旋轉(zhuǎn)門，防止發(fā)生危險情況，不僅提高了旋轉(zhuǎn)門在使用過程中的安全性，而且實現(xiàn)了對旋轉(zhuǎn)門運行過程的智能化調(diào)控。具體地：本發(fā)明首先采集兩個相鄰門扇之間的用戶的實際位置、行走速度以及上述用戶與前后兩個門扇之間的距離，然后根據(jù)用戶的行走速度和旋轉(zhuǎn)門的轉(zhuǎn)動速度計算出預(yù)設(shè)時間內(nèi)用戶的行走距離和前后兩個門扇的轉(zhuǎn)動距離，最后根據(jù)用戶與前后兩個門扇之間的距離、用戶的行走距離、前后兩個門扇的轉(zhuǎn)動距離之間的大小關(guān)系來判斷是否存在用戶與前后兩個門扇之間發(fā)生碰撞的可能性，如此，基于用戶的實際運動狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)門的實際運行狀態(tài)來判斷發(fā)生碰撞的可能性，提高了判斷過程的有效性以及判斷結(jié)果的精確性，從而為調(diào)控旋轉(zhuǎn)門的啟停狀態(tài)提供穩(wěn)定有效的參考依據(jù)，全面保障旋轉(zhuǎn)門的安全運行狀態(tài)。

3 結(jié)束語

本方案提出的安全止停旋轉(zhuǎn)門系統(tǒng)，能夠在旋轉(zhuǎn)門的使用過程中根據(jù)兩個相鄰門扇之間的用戶的實際行走狀態(tài)來分析在預(yù)設(shè)時間內(nèi)上述用戶是否會與前后兩個門扇之間發(fā)生碰撞，且在分析結(jié)果為是時及時止停旋轉(zhuǎn)門，防止發(fā)生危險情況，不僅提高了旋轉(zhuǎn)門在使用過程中的安全性，而且實現(xiàn)了對旋轉(zhuǎn)門運行過程的智能化調(diào)控。提高了判斷過程的有效性以及判斷結(jié)果的精確性，從而為調(diào)控旋轉(zhuǎn)門的啟停狀態(tài)提供穩(wěn)定有效的參考依據(jù)，全面保障旋轉(zhuǎn)門的安全運行狀態(tài)。

參考文獻：

[1]王蕊，王孝國，張孝元.基于PLC的自動門控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].輕工科技，2016，32（05）：86-87.

[2]曹楓，包強進，李樂樂.淺談PLC的自動門控制系統(tǒng)的重要性和發(fā)展意義[J/OL].當代教育實踐與教學(xué)研究：1-3[2018-01-17].

[3]張蕾.基于PLC與MCGS的自動門監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2017，36（02）：37-40.

基金項目：安徽省高校優(yōu)秀青年人才支持計劃重點項目：基于全方位安全監(jiān)測的自動門防夾系統(tǒng)的研究，項目編號：gxyqZD2020068。

安徽省省級質(zhì)量工程項目：《工廠電氣控制技術(shù)》精品線下開放課程，項目編號：2019kfkc222。