一种监测密闭空间是否被破坏的报警器、报警系统及方法

摘要

本发明公开一种监测密闭空间是否被破坏的报警器、报警系统及方法，该报警器包括外壳、位移侦测传感器、电源控制单元、供电电路、无线收发单元、湿度传感器和MCU运算/储存单元;通过无线收发单元，报警器与控制器进行无线双向通讯，这样报警器可以完全安装于密闭空间内部，本发明不会破坏密闭空间原有的密闭性，并且不会影响门窗的开合，同时，通过配合设置有位移侦测传感器和湿度传感器，利用位移侦测传感器监测被保护的密闭空间是否被位移或震动，当发现该密闭空间被位移或震动，立即启动湿度传感器探测新的相对湿度，一方面可减少设备的耗电量，另一方面可有效避免出现误判，可靠性大大提高，从而给使用者的使用带来方便。

说明书

技术领域

本发明涉及报警装置领域技术，尤其是指一种监测密闭空间是否被破坏的报警器、报警系统以及方法。

背景技术

当代的建筑，先进的门、窗、商店橱窗或玻璃采用的是双层/多层玻璃，其内形成密闭空间，能更好地降低热量的传递，达到节能和降噪的目的。

两片或多片玻璃板之间，间隔有填有干燥剂的框条，形成密封空间；密闭空间通常充斥有干燥空气或惰性气体的混合物。商店橱窗、办公楼窗户、办公楼和居民住宅的玻璃门窗常常遭到人为破坏或入侵者损害。双层/多层玻璃门窗是日常生活的一部分，其损坏后的维修、拆卸和更换的成本相当大。

为了保护这类双层/多层密封门窗，目前出现了一些报警系统，该类报警系统通常包括有报警器和控制器，报警器设置于密闭空间内，通过探测密闭空间的绝对湿度或者气压来判断密闭空间是否被破坏，然而，实现绝对湿度或气压探测的过程极其复杂，使得报警系统的制造难度大、成本高，并且从探测原理上来说，密封窗内部的绝对湿度和气压会随着温度变化，导致误报较多；虽然目前出现有探测相对湿度的报警器，然而该种报警器是通过有线方式连接控制器，这些外接的连线可能会破坏密闭空间的密封性，并且影响门窗的开合，使用起来较为不便；此外，目前的报警系统经常会出现误判，可靠性较低，从而给使用者的使用带来不便。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种监测密闭空间是否被破坏的报警器、报警系统以及方法，其能有效解决现有之报警系统制造难度大、成本高、使用不便、容易损坏多层门窗的密封、并且容易出现误判、可靠性低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种监测密闭空间是否被破坏的报警系统，包括有完全安装于密闭空间内部的报警器以及设置于密闭空间外部的控制器，报警器通过无线方式与控制器进行双向通讯；该报警器包括有外壳、位移侦测传感器、电源控制单元、供电电路、无线收发单元、用于探测相对湿度的湿度传感器和MCU运算/储存单元，该位移侦测传感器、电源控制单元、供电电路、无线收发单元、湿度传感器和MCU运算/储存单元均设置于外壳内，该位移侦测传感器、电源控制单元、供电电路、无线收发单元和湿度传感器均与MCU运算/储存单元连接。

优选的，所述控制器包括有信号接收单元、供电单元以及扬声器，供电单元和扬声器均连接信号接收单元，信号接收单元通过无线方式与报警器的无线收发单元进行通讯连接。

优选的，所述报警器的供电电路采用内置电池或太阳能供电。

优选的，所述位移侦测传感器为机械式震动传感器、压电式声波传感器或压力传感器。

优选的，所述外壳为塑料或金属。

一种监测密闭空间是否被破坏的报警器，其完全安装于密闭空间内部，包括有外壳、位移侦测传感器、电源控制单元、供电电路、无线收发单元、用于探测相对湿度的湿度传感器和MCU运算/储存单元，该位移侦测传感器、电源控制单元、供电电路、无线收发单元、湿度传感器和MCU运算/储存单元均设置于外壳内，该位移侦测传感器、电源控制单元、供电电路、无线收发单元和湿度传感器均与MCU运算/储存单元连接。

优选的，所述供电电路采用内置电池或太阳能供电。

优选的，所述位移侦测传感器为机械式震动传感器、压电式声波传感器或压力传感器。

优选的，所述外壳为塑料或金属。

一种监测密闭空间是否被破坏的方法，采用前述的一种监测密闭空间是否被破坏的报警系统并按以下步骤进行：

首先，将报警器完全安装于密闭空间内，将控制器设置于密闭空间外；

然后，位移侦测传感器持续监测被保护的密闭空间是否被位移或震动；当发现该密闭空间被位移或震动，立即启动湿度传感器探测新的相对湿度，并判断是否应该产生报警；判断的方式为以下两种之一：

绝对值判断法：如果目前的湿度读数超过预设的阀值，则产生报警，否则不产生报警；差值判断法：如果目前的湿度读数与此前记录下来的正常读数之间的差异超过预设的阀值，则产生报警，否则不产生报警；在位移侦测传感器持续监测被保护的密闭空间是否被位移或震动的同时，湿度传感器定期探测该密闭空间的相对湿度；如果报警判断采用上述的差值判断法，则报警器必须记录下至少一次的读数，从而知道正常的湿度读数；如果报警判断采用上述的绝对值判断法，则报警器可以不记录湿度读数。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过设置无线收发单元，使得报警器实现与控制器进行无线双向通讯，取代了传统之有线方式，不会破坏密闭空间原有的密闭性，密闭空间的密封性更好，并且不会影响门窗的开合，同时，通过配合设置有位移侦测传感器和湿度传感器，利用移侦测传感器监测被保护的密闭空间是否被位移或震动，当发现该密闭空间被位移或震动，立即启动湿度传感器探测新的相对湿度，一方面可减少设备的耗电量，设备的制造难度小，成本低，另一方面可有效避免出现误判，可靠性大大提高，从而给使用者的使用带来方便。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之较佳实施例的结构框图；

图2是本发明之较佳实施例置于双层密封窗的结构剖面图；

图3是本发明之较佳实施例中报警器的电路原理示意图；

图4是本发明之较佳实施例中报警器的工作流程图。

附图标识说明：

10、报警器                       11、外壳

201、位移侦测传感器              202、湿度传感器

203、MCU运算/储存单元            204、电源控制单元

205、无线收发单元                206、供电电路

20、控制器                       21、信号接收单元

22、供电单元                     23、扬声器

101、玻璃片                      102、框条

103、干燥剂                      104、密闭空间。

具体实施方式

请参照图1至图3所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，本发明中的报警系统包括有完全安装于密闭空间内部的报警器10以及设置于密闭空间外部的控制器20。

该报警器10通过无线方式与控制器20进行双向通讯。该报警器10包括有外壳11、位移侦测传感器201、用于探测相对湿度的湿度传感器202、电源控制单元204、无线收发单元205、供电电路206以及带有内部时钟的MCU运算/储存单元203。该位移侦测传感器201、湿度传感器202、电源控制单元204、无线收发单元205、供电电路206以及MCU运算/储存单元203均设置于外壳11内；该位移侦测传感器201、湿度传感器202、电源控制单元204、无线收发单元205和供电电路206均与MCU运算/储存单元203连接。该外壳11为塑料、金属或其他材质；该位移侦测传感器201为机械式震动传感器、压电式声波传感器、压力传感器或任何其他可以侦测到位移/振动的传感器；该湿度传感器202探测相对湿度，比如是探测相对湿度的电容式湿度传感器（capacitive humidity sensor）；湿度传感器202可以按预设（可更改）的间隔侦测湿度的读数，比如每2小时侦测1次；在某些应用场合，报警器10也可定期向外发送湿度数据；发送的时间间隔可以预设和调整，比如每2小时1次；该供电电路206采用内置电池或太阳能供电，以为无线通讯提供前提条件。

该控制器20可以调整各传感器的运行参数；该控制器20可以接收各传感器发来的湿度读数和报警信息，并进行储存和其他措施，比如通过英特网把信息外送，或点亮警示灯。

该控制器20包括有信号接收单元21、供电单元22以及扬声器23，供电单元22和扬声器23均连接信号接收单元21，信号接收单元21通过无线方式与无线收发单元205进行通讯连接。

该报警器10通常安装于框条102的末端附近，位于窗户的一个角，以便尽可能地隐藏起来。如图2所示的双层密封玻璃门/窗，用于减少建筑物的热量/冷量损失，具有类似结构和用途的，还有三层或更多层的玻璃窗，此类结构的门窗中，两片或多片玻璃之间由框条102间隔开并密封起来，构成一定的密闭空间104，密闭空间104内为空气，或填充特殊气体（比如氩气或氪气）；这种密闭空间104可以降低热量传导，从而减少门窗的热损失/冷损失，这类门窗可以固定在不同种类的门框/窗框上；有的情况下，此类门窗中填充有干燥剂，可以吸收空间内的水份，从而降低空间内的湿度，同时也可以减少结露；相当一部分最新的此类门窗填充氩气或氪气，从而更大程度降低密闭空间104的热量传导；制造过程中抽出空气，按预设的浓度注入惰性气体。某些情况下，一条或多条框条102沿着门窗的内部周界，组合构成一个完整或部分的框架，用以将玻璃片101两两分隔开来；玻璃片101与框条102紧密地粘合在一起，构成密闭空间104，玻璃片101的厚度为4mm，玻璃片101之间间隔14mm～28mm；框条102是全部/部分中空的，框条102内的空腔有时填充有干燥剂103，用以吸收密闭空间104内残留的水气，并避免密封玻璃门窗内部结露，框条102是密封玻璃门窗的重要组成，它很大程度决定该门窗的节能指标，通常框条102为铝制，可以制作成多种形状和尺寸，当然，框条102也可以为其他金属、塑料、复合材料制成。

在此类密闭空间104（多层密闭玻璃门窗，或其他类型的密闭容器）内部，由于与外界空间的隔绝，加上干燥剂和或填充气体的作用，其内部的相对湿度与外界有所区别，当密闭空间104被打破后，该报警器10可以感应到相对湿度的变化，从而产生报警。

虽然在上述说明中，本装置被阐述用于双层密封玻璃门窗中，但是对于其他环境，只要该环境与其外部相比拥有独特的相对湿度特征（比如相对湿度与大气相对湿度不同），本装置也可使用。

一般情况下，该报警器10安装在两条垂直相交的框条102之间，从而与框条102一起共同构成一个完整或部分的框架。这样，在整个密封玻璃门窗中，本发明位于门窗的一个角。此外本发明也可以被直接安装在框条102的表面上。该报警器10也可以通过其他安装方式（比如粘接）固定在密封玻璃窗的内部。

该报警器10通常为矩形，大约130mm x 20 mmx 31mm，这个尺寸仅仅作为例子。 在双层或多层密封玻璃门窗的制造、安装过程中，该报警器10被安装进密封玻璃门窗内，部分/全部被其他构件遮挡，视觉上相对不明显。当然该报警器10也可以做成不同形状，比如针对不规则形状的多层密封门窗，该报警器10可以做成与其轮廓接近的形状，以便更好地安装；该报警器10也可以只有一只固定脚；固定脚从该报警器10的末端延伸出去，采用与门窗轮廓类似的外形，然后插入框条102中，从而把报警器10固定在框条102上。

该报警器10完全安装在密闭空间104内部，一方面不破坏密闭空间104原有的密封性，使得密闭空间104的密封性更好，另一方面不会影响门窗的开合，控制器20安装在门窗外的其他位置，比如和该门窗同一间房内或另一间房内，只要控制器20能保持与报警器10的通讯畅通，控制器20也可以通过扩展，与电脑或其他电子设备，如平板电脑等建立数据连接，再通过有关程序输出告警。

工作时，将该报警器10完全安装于密闭空间104内部，并完成准备后，进入工作状态后的工作流程。

如图4所示，每隔一段时间（间隔可设定，通常2～24小时），湿度传感器202侦测相对湿度读数，并可以将最新一段时间的读数储存在存储单元内，比如，可以存储最近12小时、24小时、1周、1个月、3个月等等以内的湿度读数。MCU运算/储存单元203对当前的相对湿度读数进行判断；如果当前读数小于等于预设的阀值、或当前读数减去读数记录的结果小于等于预先设定的阀值，则等待下一次时间再次侦测；如果当前读数大于预设的阀值、或当前读数减去历史读数的结果大于预先设定的阀值，则MCU运算/储存单元203判断为密封窗泄露，并命令无线收发单元205将泄露报告发送给在外部的控制器20。

这些储存的长期读数，可以用于跟踪监测门窗的状态、可以通过观察一段时间内湿度的变化，分析门窗是否密封完好。对于门窗维护、安防、节能、智能建筑领域有很大作用。比如，如果湿度读数逐渐缓慢变化，则可能是因为该门窗密封遭到破坏或泄漏。

在第301步骤中，位移侦测传感器201监测门窗的位移或振动；如果它没有探测到位移/振动，则一直继续保持监测；如果侦测到位移或振动，则位移侦测传感器201通知MCU运算/储存单元203，启动湿度传感器202，工作流程进入第302步骤，湿度传感器202在设定的时间长度内（通常设定为10～30秒）每隔一段时间（通常设定为4秒）探测一次当前湿度，并进行第303步骤的比较；在第303步骤，MCU运算/储存单元203将当前的湿度读数与存储的读数记录做比较；如果当前读数小于等于预设的阀值、或当前读数减去读数记录的结果小于等于预先设定的阀值，则回到第302步骤继续探测；如果当前读数大于预设的阀值、或当前读数减去历史读数的结果大于预先设定的阀值，则MCU运算/储存单元203判断为破损报警，并命令无线收发单元205将破损警报信息发送给在外部的控制器20。只有当位移侦测传感器201和湿度传感器202都侦测到环境的明显变化的情况下，才会产生破损警报；如果只有一种传感器侦测到变化，则不会产生破损警报，但可能启动另一个传感器进一步核实探测，同时可以发送相关提示信息给控制器20。

该控制器20通过信号接收单元21收到报警信息，从而进行下一步处理；报警发生后，通常扬声器23会发出警示，也可以通过其他途径发出报警提示，比如，控制器20可以通过扩展连接电脑，在电脑上启动一个报警图标，或者扩展通信功能模块，向外发出SMS短信，或者拨打预先设定的电话号码，或者扩展网络连接模块，通过网络将信息发送到远端的服务器和/或APP上。

该报警器10和控制器20是彼此分离开来的，通过无线收发单元205和信号接收单元21进行双向的无线通讯。同样，控制器20通过无线通讯，将信息或指令发送给报警器10；这些信息或指令包括但不限于：设定或更改湿度报警阀值、设定或更改工作流程中的时间参数、设定和更改储存湿度读数的方式、设定和更改无线通讯的内容和机制。同样的，报警器10也可以把位移侦测传感器201和湿度传感器202的信息发送给控制器20，控制器20同样也可以存储这类信息。

在临近环境中可以安放另外的相对湿度传感器，用来探测大气的相对湿度读数，参考这些读数，控制器20可以对报警器10的各种参数设定进行合理调整。

本发明的设计重点是：通过设置无线收发单元，使得报警器实现与控制器进行无线双向通讯，取代了传统之有线方式，不会破坏密闭空间原有的密闭性，密闭空间的密封性更好，并且不会影响门窗的开合，同时，通过配合设置有位移侦测传感器和湿度传感器，利用移侦测传感器监测被保护的密闭空间是否被位移或震动，当发现该密闭空间被位移或震动，立即启动湿度传感器探测新的相对湿度，一方面可减少设备的耗电量，设备的制造难度小，成本低，另一方面可有效避免出现误判，可靠性大大提高，从而给使用者的使用带来方便。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。