CN1317684C - 家用智能地震安全机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种家用智能地震安全机，包括由开关型稳压电源供电的传感器电路、数据处理电路和报警电路，传感器电路包括震动检测探头和声音检测探头，数据处理电路包括震动信号比较放大器、声音信号比较放大器、与震动信号比较放大器、声音信号比较放大器构成电连接的组合逻辑状态处理器、与组合逻辑状态处理器构成电连接的微处理器，报警电路接在微处理器的输出端口上。使用这种家用智能地震安全机，不但当强烈地震发生时，家庭成员通过报警信号在瞬间便得知地震发生、立即采取必要的保护措施进行逃生、主动抗震自救，避免被动挨砸，并能发出求救信号，而且在室内的一氧化碳浓度超标或煤气泄露时，通过报警信号及时发现，及早排除险情。

Description

家用智能地震安全机

技术领域

本发明涉及一种地震报警器，更具体说是一种家用智能地震安全机。

背景技术

地震是人类难以抗御的自然灾害，严重地威胁着人类的生命和财产安全，全球每年发生具有破坏性作用的5级以上地震在一千次左右，7级以上强烈地震有十几次。目前，全世界对地震的预测、预报，仍处于探索阶段，尚未完全掌握地震孕育和发生的自然规律，因此，我国目前对地震的预测和发布方式是：在有可能发生地震的断裂带上设置地震检测台站，每个地震检测台站周围布设有多个观测点，用专用的仪器设备采集诸如地电磁、地磁场、地应力、地水位、地声、地气、地位移等现场数据，地震检测台站对这些现场数据归纳处理后，传送到国家地震数据处理中心进行处理，如发现某地区有可能发生4级以上地震或已经发生4级以上地震，报国家地震主管部门，由国家地震主管部门发布地震预报或地震信息、并组织抗震救灾。

上述的地震预测和发布方式，由于管理机制的原因和对地震预测预报的技术难题尚未突破，对地震以天为量度的短临预报，准确率极低，不到千分之一，因此，处于地震多发区的广大人民群众，即便是正在发生强烈地震，因缺少适合于家庭使用的地震报警器，也往往不会立刻就意识到强烈地震的发生，从而导致行动迟缓，不能做到就地躲藏、主动逃生和抗震自救，因此增大了地震造成的人员伤亡。

另外，随着人们物质文化水平的不断提高，对家庭的安全意识也日趋增强，因此，诸如各种类型的电子门锁、门禁报警、煤气报警等电子产品也相继问世，但还缺少适用于家庭的地震报警装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种在强烈地震发生时家庭成员具有主动抗震自救能力的家用智能地震安全机。

为了实现上述的目的，所提供的家用智能地震安全机，包括由开关型稳压电源供电的传感器电路、数据处理电路和报警电路，其结构特点是传感器电路包括震动检测探头和声音检测探头，数据处理电路包括震动信号比较放大器、声音信号比较放大器、组合逻辑状态处理器和微处理器，其中的组合逻辑状态处理器内部包含有与门、或非门，震动检测探头的输出端与震动信号比较放大器的反向输入端连接，声音检测探头的输出端与声音信号比较放大器的反向输入端连接，震动信号比较放大器的输出端与组合逻辑状态处理器内的第一与门的一个输入端连接，声音信号比较放大器的输出端与组合逻辑状态处理器内的第二与门的一个输入端连接，该两个与门的另一个输入端与地之间分别接有自检按键，该两个与门分别有两路输出，第一与门的第一路输出与第一或非门的一个输入端连接，第二与门的第一路输出与第二或非门的一个输入端连接，第一或非门和第二或非门的另一个输入端与工作电源之间接有复位按键，第一与门和第二与门的第二路输出分别与第三或非门的两个输入端连接，第一或非门、第二或非门和第三或非门的输出端与微处理器的对应输入端口连接，报警电路接在微处理器的输出端口上。

上述的报警电路包括闪光报警电路和声音报警电路，闪光报警电路中的发光二极管接在微处理器对应的输出端口与地之间，声音报警电路包括接在微处理器对应的输出端口上的音乐集成块，在音乐集成块的输出端接有以扬声器为负载的放大器。

报警电路还包括求救信号发射器，该求救信号发射器包括由微处理器的对应输出端输出的调频信号调制的载波震荡器。

为了扩大功能，上述的家用智能地震安全机，在传感器电路中还包括一氧化碳检测探头和煤气检测探头，数据处理电路中还包括一氧化碳信号比较放大器和煤气信号比较放大器，一氧化碳检测探头接在一氧化碳信号比较放大器的反向输入端，煤气检测探头接在煤气信号比较放大器的反向输入端，一氧化碳信号比较放大器的输出端与组合逻辑状态处理器内的第三与门的一个输入端连接，煤气信号比较放大器的输出端与组合逻辑状态处理器内的第四与门的一个输入端连接，该两个与门的另一个输入端与地之间分别接有自检按键，该两个与门分别有两路输出，第三与门的第一路输出与第四或非门的一个输入端连接，第四与门的第一路输出与第五或非门的一个输入端连接，第四或非门和第五或非门的另一个输入端与复位按键连接，第三与门和第四与门的第二路输出分别与第六或非门的两个输入端连接，第四或非门、第五或非门和第六或非门的输出端与微处理器的对应输入端口连接。

上述的家用智能地震安全机，在开关型稳压电源中，用光电耦合器进行反馈稳压，使主电路与市交流电隔离，具有更高的安全性。开关型稳压电源由于选用的是通用的电路结构，因此不再细述。为了保证在停电时仪器正常工作，还设有备用电源电路，备用电源电路包括蓄电池和继电器，继电器的线圈绕组接在开关型稳压电源的一组输出与地之间，继电器的常开触点端与开关型稳压电源的同组输出连接，继电器的常闭触点端接有两路，其中一路与开关型稳压电源中的三端集成稳压器的输入端连接，另一路与应急照明灯串联后接地，继电器的公共端与蓄电池的正极连接。

使用时，将家用智能地震安全机放置在室内稳定处，接通电源后，将主机开关、扬声器开关和应急照明灯开关接通，使仪器进入守侯状态。

本发明所提供的家用智能地震安全机，用震动检测探头、声音检测探头、一氧化碳检测探头和煤气检测探头，分别对房间产生的震动及声音、一氧化碳浓度超标、煤气或液化气泄露进行检测。四个检测探头连续的取样信号随时送到所对应的信号比较放大器中处理，将有用信号送到组合逻辑状态处理器中进行逻辑状态处理，经组合逻辑状态处理器处理后的各种信号，送入微处理器进行状态和节点的归纳、比较、推理等步骤的软件处理，使之具有了智能化，当判断有4.5级以上地震发生、室内一氧化碳浓度超标或煤气、液化气泄露险情时，微处理器便输出与所发生的险情相对应的控制信号，使报警电路工作，按照发生地震是发出警笛声和黄色发光二极管闪烁发光、一氧化碳浓度超标是发出救护车笛声和红色发光二极管闪烁发光、煤气或液化气泄露是发出消防车笛声和绿色发光二极管闪烁发光的设定，发出声音报警和闪光报警。报警后可通过按动复位按键使报警状态解除。当任何一种险情报警50秒后，报警状态不解除，求救信号发射器便以98MHz的载波向外发射1000Hz的求救信号，同时黄色发光二极管、红色发光二极管和绿色发光二极管一齐常亮发光。地震往往造成市交流电停电，备用电源电路立即向主电路供电、应急照明灯亮。

通过上面的叙述便知，在家庭中使用这种家用智能地震安全机，不但当强烈地震发生时，家庭成员通过报警信号在瞬间便得知地震发生、利用从报警信号发出到房屋倒塌还有20秒左右的滞后时间，迅速采取必要的保护措施进行逃生、主动抗震自救，避免被动挨砸，克服了传统防震预报方式的不足，而且在室内的一氧化碳浓度超标或煤气、液化气泄露时，通过报警信号及时发现，及早排除险情。对地震发生后掩埋在废墟中的人来说，可借助该家用智能地震安全机，向外发出无线电求救信号，为施救人员尽快救护创造了条件。

附图说明

本发明的实施例结合附图加以说明，其中：

图1是实施例所述的家用智能地震安全机的主电路和备用电源电路的电路结构原理图；

图2是家用智能地震安全机的开关型稳压电源的电路结构原理图；

图3是组合逻辑状态处理器集成块内的逻辑原理图。

在图2中：U0为三端集成稳压器，IC1为开关电源集成块，IC2为光电耦合器。在图1中：ZD为震动检测探头，MC为声音检测探头，DS1为煤气检测探头，DS2为一氧化碳检测探头，构成U1的U1A、U1B、U1C和U1D分别为震动信号比较放大器、声音信号比较放大器、煤气信号比较放大器和一氧化碳信号比较放大器，IC3为组合逻辑状态处理器，IC4为微处理器，IC5为音乐集成块，T为复位按键，T1、T1、T3和T4为自检按键，SPK为扬声器，AN为天线，K1为继电器，LAMP为应急照明灯，BT为蓄电池，S1、S2和S3分别为主电路开关、应急照明灯开关和扬声器开关，LED1、LED2、LED3和LED4为发光二极管。在图3中：1A、2A、3A和4A分别为第一与门、第二与门、第三与门和第四与门，1CA、2CA、3CA、4CA、5CA和6CA分别为第一或非门、第二或非门、第三或非门、第四或非门、第五或非门和第六或非门，1DA为非门。

具体实施方式

参照附图，实施例所述的家用智能地震安全机，包括由开关型稳压电源供电的传感器电路、数据处理电路和报警电路，传感器电路包括震动检测探头ZD、声音检测探头MC、一氧化碳检测探头DS2和煤气检测探头DS1，数据处理电路包括震动信号比较放大器U1A、声音信号比较放大器U1B、一氧化碳信号比较放大器U1D、煤气信号比较放大器U1C、组合逻辑状态处理器IC3和微处理器IC4，其中的组合逻辑状态处理器IC3内部包含有与门、或非门，震动检测探头ZD的输出端与震动信号比较放大器U1A的反向输入端连接，声音检测探头MC的输出端与声音信号比较放大器U1B的反向输入端连接，震动信号比较放大器U1A的输出端与组合逻辑状态处理器IC3内的第一与门1A的一个输入端连接，声音信号比较放大器U1B的输出端与组合逻辑状态处理器IC3内的第二与门2A的一个输入端连接，该两个与门1A和2A的另一个输入端与地之间分别接有自检按键T1和T2，该两个与门1A和2A分别有两路输出，第一与门1A的第一路输出与第一或非门1CA的一个输入端连接，第二与门2A的第一路输出与第二或非门2CA的一个输入端连接，第一或非门1CA和第二或非门2CA的另一个输入端与工作电源之间接有复位按键T，第一与门1A和第二与门2A的第二路输出分别与第三或非门3CA的两个输入端连接，一氧化碳检测探头DS2接在一氧化碳信号比较放大器U1D的反向输入端，煤气检测探头DS1接在煤气信号比较放大器U1C的反向输入端，一氧化碳信号比较放大器U1D的输出端与组合逻辑状态处理器IC3内的第三与门3A的一个输入端连接，煤气信号比较放大器U1C的输出端与组合逻辑状态处理器IC3内的第四与门4A的一个输入端连接，该两个与门3A和4A的另一个输入端与地之间分别接有自检按键T3和T4，该两个与门3A和4A分别有两路输出，第三与门3A的第一路输出与第四或非门4CA的一个输入端连接，第四与门4A的第一路输出与第五或非门5CA的一个输入端连接，第四或非门4CA和第五或非门5CA的另一个输入端与复位按键T连接，第三与门3A和第四与门4A的第二路输出分别与第六或非门6CA的两个输入端连接，第一或非门1CA、第二或非门2CA、第三或非门3CA、第四或非门4CA、第五或非门5CA和第六或非门6CA的输出端与微处理器IC4的对应输入端口连接，报警电路接在微处理器IC4的输出端口上。报警电路包括闪光报警电路、声音报警电路和求救信号发射器，闪光报警电路中的发光二极管LED2、LED3、LED4接在微处理器IC4对应的输出端口与地之间，声音报警电路包括接在微处理器IC4对应的输出端口上的音乐集成块IC5，在音乐集成块IC5的输出端接有以扬声器SPK为负载的放大器Q10，求救信号发射器包括由微处理器IC4的对应输出端输出的调频信号调制的载波震荡器Q5、Q6，备用电源电路包括蓄电池BT和继电器K1，继电器K1的线圈绕组接在开关型稳压电源的13伏输出端与地之间，继电器K1的常开触点端与开关型稳压电源的13伏输出端连接，继电器K1的常闭触点端接有两路，其中一路与开关型稳压电源中的三端集成稳压器U0的输入端连接，另一路与应急照明灯LAMP串联后接地，继电器K1的公共端与蓄电池BT的正极连接。

在本实施例中，震动检测探头ZD选用ND-1型，该探头内包含有固态传感元件、信号整形放大及输出电路、检测控制电路，固态传感元件集震动与位移全方位检测于一体，具有灵敏度高、功耗小、抗干扰能力强的特点，其主要性能参数是：工作电压为3V-6V、静态电流≤300μA、灵敏度≤0.1g、检测方向为全方位、工作温度为-30℃-70℃。声音检测探头MC选用通用的驻极体话筒。一氧化碳检测探头DS2选用TP-2型，该探头由二氧化锡多晶体和添加剂混合烧结而成，具有微珠式结构电导震荡响应，具有很好的选择性和环境适应能力，其主要性能参数是：工作电压为3.5V-6.5V、静态功耗≤13mW、环境温度为-10℃-50℃、相对湿度≤95％、初期稳定时间≤20分钟、检测浓度范围为100PPm-2000PPm。煤气检测探头DS1选用TP-1.1A型，该探头采用纳米级二氧化锡进行半导体掺杂，以微珠结构制成的可燃气体传感器，对甲烷检测灵敏度高，其主要性能参数是：工作电压为6V、负载电阻为51Ω、、静态功耗≤15mW、工作温度为-10℃-70℃、初期稳定时间≤20分钟、检测浓度范围为150PPm-2000PPm。

本实施例所述的家用智能地震安全机的工作原理是：开关型稳压电源由U0输出6伏直流电压给主机供电，发光二极管LED1点亮；13伏的直流电压使继电器K1的线圈绕组中有电流流过，继电器K1的常开触点闭合，给蓄电池BT充电；在市交流电停电时，继电器K1的常闭触点闭合，蓄电池BT通过二极管D9给三端集成稳压器U0供电，U0输出6伏向主机供电，保证仪器正常工作，同时应急照明灯LAMP亮。主机在接通电源进入守侯状态后，当有震动发生时，震动检测探头ZD会将微弱的震动信号转换为电信号由3脚输出，送入到U1的4脚，在U1内部进行比较放大后，确定是否输出震动信号，当需要输出震动信号时，U1通过2脚输出低电平到组合逻辑状态处理器IC3的1脚；地震时发出的声音信号被声音检测探头MC检测到，通过Q3放大后，送入U1的6脚，在U1内部进行比较放大后，将声音信号由U1的1脚输出，送入组合逻辑状态处理器IC3的2脚；组合逻辑状态处理器IC3对1脚和2脚输入的震动信号和声音信号经内部的逻辑电路进行处理，处理后输出信号由19脚、18脚、17脚分别送给微处理器IC4的2脚、3脚、6脚。同理，在一氧化碳检测探头DS2或煤气检测探头DS1检测到室内一氧化碳浓度超标或发生煤气泄露时，将分别把检测到的信号送入U1的10脚或8脚，在U1内部进行比较放大后，将信号送入组合逻辑状态处理器IC3的3脚或4脚，经IC3的内部逻辑电路进行处理，处理后输出信号由16脚、15脚、14脚分别送给微处理器IC4的7脚、8脚、9脚。IC3内部逻辑电路的具体处理是：四个与门1A、2A、3A、4A的一个输入端分别通过IC3的5、6、7、8脚接到各自的自检按键T1、T2、T3、T4上，平时为高电平，进行自检时按下自检按键，输入低电平进行自检；四个或非门1CA、2CA、4CA、5CA在复位按键T按下时被关闭，均输出“0”电平，不接受任何险情信号输入；在正常状态，IC3的9脚为低电平，当有震动信号输入到IC3的1脚时，1A输出低电平“0”，通过1CA变换为高电平“1”，从19脚输出到IC4的2脚；同理，当有声音信号输入到IC3的2脚时，2A输出低电平“0”，通过2CA变换为高电平“1”，从17脚输出到IC4的6脚；当室内一氧化碳浓度超标的信号输入到IC3的3脚时，3A输出低电平“0”，通过4CA变换为高电平“1”，从16脚输出到IC3的7脚；当室内有煤气泄露信号输入到IC3的4脚时，4A输出低电平“0”，通过5CA变换为高电平“1”，从14脚输出到IC4的9脚；当既有震动信号输入又有声音信号输入时，3CA输出高电平“1”，由IC3的18脚输出到IC4的3脚；当既有一氧化碳浓度超标信号输入又有煤气泄露信号输入时，6CA输出高电平“1”，由IC3的15脚输出到IC4的8脚；主机防误报的自动校验信号由IC3的11脚输入，经非门1DA变为高电平“1”，从13脚输出到IC4的11脚。微处理器IC4对输入的信号进行查询、判断，确定有破坏性地震发生时，由12脚输出地震报警光控制信号，使发光二极管LED2发出闪烁频率为1Hz的黄色光报警信号，同时13脚和14脚输出高电平“1”，使音乐集成块IC5产生警车的笛声信号，经放大器Q10放大后，推动扬声器SPK发出报警声，当持续发出的报警信号不能被解除时，微处理器IC4的18脚和19脚将发出控制信号，使震荡器Q5、Q6工作，产生载频为98MHz、调频为1000MHz的求救信号，由天线AN发射出去；当微处理器IC4通过查询、判断确定有一氧化碳浓度超标险情时，从15脚输出光控制信号，使发光二极管LED3发出红色的光报警信号，同时13脚输出高电平“1”、14脚输出低电平“0”，使音乐集成块IC5产生救护车笛声信号，经放大器Q10放大后，推动扬声器SPK发出报警声；当微处理器IC4通过查询、判断确定有煤气泄露险情发生时，从16脚输出光控制信号，使发光二极管LED4发出绿色的光报警信号，同时从13脚、14脚、17脚输出控制信号，使音乐集成块IC5产生消防车笛声信号，经放大器Q10放大后，推动扬声器SPK发出报警声；无论在哪种报警信号有效时，只要报警状态持续50秒不被解除，声音报警信号就会停止，黄、红、绿三个发光二极管一直发光，主机处于重复检索状态，3分钟后，若险情输入信号持续存在，扬声器SPK再次发出声音报警信号，通过微处理器IC4对信号状态和节点进行归纳处理，如此循环3次后，主机则处于不能人为复位，主机处在声光报警状态，震荡器Q5、Q6工作，发射求救信号。为了克服主机自身产生的误报，当只有光报警信号输出而没有声音报警信号输出的情况出现3秒钟后，组合逻辑状态处理器IC3把该状态信号处理后，送入微处理器IC4，微处理器IC4将此信号与各检测探头检测的信号进行比较，当确定没有险情发生时，微处理器IC4会立即进行误报处理，使主机自动恢复到正常守侯状态。

Claims (5)

1、一种家用智能地震安全机，包括由开关型稳压电源供电的传感器电路、数据处理电路和报警电路，其特征是传感器电路包括震动检测探头(ZD)和声音检测探头(MC)，数据处理电路包括震动信号比较放大器(U1A)、声音信号比较放大器(U1B)、组合逻辑状态处理器(IC3)和微处理器(IC4)，其中的组合逻辑状态处理器(IC3)内部包含有与门、或非门，震动检测探头(ZD)的输出端与震动信号比较放大器(U1A)的反向输入端连接，声音检测探头(MC)的输出端与声音信号比较放大器(U1B)的反向输入端连接，震动信号比较放大器(U1A)的输出端与组合逻辑状态处理器(IC3)内的第一与门(1A)的一个输入端连接，声音信号比较放大器(U1B)的输出端与组合逻辑状态处理器(IC3)内的第二与门(2A)的一个输入端连接，该两个与门(1A)和(2A)的另一个输入端与地之间分别接有自检按键(T1)和(T2)，该两个与门(1A)和(2A)分别有两路输出，第一与门(1A)的第一路输出与第一或非门(1CA)的一个输入端连接，第二与门(2A)的第一路输出与第二或非门(2CA)的一个输入端连接，第一或非门(1CA)和第二或非门(2CA)的另一个输入端与工作电源之间接有复位按键(T)，第一与门(1A)和第二与门(2A)的第二路输出分别与第三或非门(3CA)的两个输入端连接，第一或非门(1CA)、第二或非门(2CA)和第三或非门(3CA)的输出端与微处理器(IC4)的对应输入端口连接，报警电路接在微处理器(IC4)的输出端口上。

2、根据权利要求1所述的家用智能地震安全机，其特征是报警电路包括闪光报警电路和声音报警电路，闪光报警电路中的发光二极管(LED2、LED3、LED4)接在微处理器(IC4)对应的输出端口与地之间，声音报警电路包括接 在微处理器(IC4)对应的输出端口上的音乐集成块(IC5)，在音乐集成块(IC5)的输出端接有以扬声器(SPK)为负载的放大器(Q10)。

3、根据权利要求1或2所述的家用智能地震安全机，其特征是报警电路还包括求救信号发射器，该求救信号发射器包括由微处理器(IC4)的对应输出端输出的调频信号调制的载波震荡器(Q5、Q6)。

4、根据权利要求1或2所述的家用智能地震安全机，其特征是在传感器电路中还包括一氧化碳检测探头(DS2)和煤气检测探头(DS1)，数据处理电路中还包括一氧化碳信号比较放大器(U1D)和煤气信号比较放大器(U1C)，一氧化碳检测探头(DS2)接在一氧化碳信号比较放大器(U1D)的反向输入端，煤气检测探头(DS1)接在煤气信号比较放大器(U1C)的反向输入端，一氧化碳信号比较放大器(U1D)的输出端与组合逻辑状态处理器(IC3)内的第三与门(3A)的一个输入端连接，煤气信号比较放大器(U1C)的输出端与组合逻辑状态处理器(IC3)内的第四与门(4A)的一个输入端连接，该两个与门(3A、4A)的另一个输入端与地之间分别接有自检按键(T3、T4)，该两个与门(3A、4A)分别有两路输出，第三与门(3A)的第一路输出与第四或非门(4CA)的一个输入端连接，第四与门(4A)的第一路输出与第五或非门(5CA)的一个输入端连接，第四或非门(4CA)和第五或非门(5CA)的另一个输入端与复位按键(T)连接，第三与门(3A)和第四与门(4A)的第二路输出分别与第六或非门(6CA)的两个输入端连接，第四或非门(4CA)、第五或非门(5CA)和第六或非门(6CA)的输出端与微处理器(IC4)的对应输入端口连接。

5、根据权利要求1或2所述的家用智能地震安全机，其特征是还设有备用电源电路，备用电源电路包括蓄电池(BT)和继电器(K1)，继电器(K1)的线圈绕组接在开关型稳压电源的一组输出与地之间，继电器(K1)的常开触点端与开关型稳压电源的同组输出连接，继电器(K1)的常闭触点端接有两路，其中一路与开关型稳压电源中的三端集成稳压器(U0)的输入端连接，另一路与应急照明灯(LAMP)串联后接地，继电器(K1)的公共端与蓄电池(BT)的正极连接。

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