自动门防夹装置的研究与探索

李文萱 孙雪雁 李朋

摘要：旋转门集聚各种门体优点于一身，但旋转门在使用過程中仍然存在一定的弊端。对于自动旋转的自动门无法根据门扇之间用户的实际行走速度来调节旋转速度，可能会导致用户与前门扇发生碰撞或夹住，不仅降低了旋转门在使用过程中的安全性，而且阻碍了旋转门的智能化发展。本文提出了一种止停旋转门的设计，包含五大模块的设计研究，通过相关分析证明了它的可行性。

关键词：防夹;碰撞;自动门;安全性

引言

二十世纪建筑上开始出现了自动门的应用，随着电子、电气等技术的快速发展，自动门在其它各行各业也开始出现。慢慢的出现了各种非接触式的感应自动门，自动门的出现给各色上班人群带来很大的便利，同时也丰富了人们的日常生活。但是自动门的出现也随之带来了一些安全方面的缺陷，有的是设计尺寸方面的问题，有的是软硬件方面的问题。伴随而来的就是各地偶有出现自动门事故发生，尤其出现在老人和小孩身上。老人行动缓慢，小孩活泼好动，自动门会出现夹人的事件。

1 防夹自动门研究的意义

自动门是各种信号控制自动启闭出入口以及具备运行装置、感应装置及门体部件的总称。随着现代化技术的发展，自动门因其外形美观、使用方便、有利于建筑节能等优点被广泛应用于酒店、机场、购物中心、银行、写字楼等大中型公共场所的出入口。自动门不仅为建筑物增添了亮丽、时尚，同时还具有节能、防尘、隔绝噪音等优良特性。自动门种类较多，包括折叠门、旋转门、推拉门、平开门等。其中旋转门是“最危险”的自动门，据不完全统计，在目前发生的自动门事故中，有90%以上的严重事故发生于旋转自动门。

旋转门其宽敞和高格调的设计营造出奢华的气氛，堪称建筑物的点睛之笔。旋转门增强了抗风性、减少了空调能源消耗，是隔离气流和节能的最佳选择。旋转自动门感应区域和高度有限，有通过电机带动自动旋转的、有靠人力推动旋转的。旋转门的移动门扇和地面、门框之间有几厘米的缝隙，门扇转动具有惯性，很容易发生夹卷事故。因此在通过旋转门的时候身体不要靠近或者去摸门缝，也不要突然停下，以免发生碰撞。很多小朋友觉得旋转门不停转圈很好玩，把它当作玩具来玩。

2 一种止停旋转门防夹的研究

2.1研究的总体构成

本研究包含五大模块：信息采集模块、转速采集模块、行走计算模块、转动计算模块和智能调控模块。

（1）信息采集模块：用于采集前门扇和后门扇之间的用户的位置、行走速度，以及前门扇与用户的位置间的第一距离L1、后门扇与用户的位置间的第二距离L2;

（2）转速采集模块：用于采集旋转门的转动速度;

（3）行走计算模块：用于基于所述行走速度计算用户在预设时间内的行走距离S;

（4）转动计算模块：用于基于所述转动速度计算前门扇在预设时间内的第一转动距离S1和后门扇在预设时间内的第二转动距离S2;

（5）智能调控模块：用于基于所述行走距离S和第一距离L1与第一转动距离S1、第二距离L2和第二转动距离S2与行走距离S的比较结果调节旋转门的启停。

2.2研究的总体思路

本设计中，通过采集上述前门扇与用户的位置间的第一距离L1以及后门扇与用户的位置间的第二距离L2，有利于在后续计算过程中通过上述数据来判断用户是否会与前后两个门扇之间发生碰撞，提高判断结果的有效性。

本实施方式中，所述智能调控模块具体用于：

基于所述行走距离S和第一距离L1与第一转动距离S1、第二距离L2和第二转动距离S2与行走距离S的大小比较结果调节旋转门的启停;

当S-L1≥aS1时，表明用户在预设时间内的行走距离大于用户和前门扇之间的距离与前门扇在预设时间内的转动距离之和，即用户的实际行走速度大于旋转门的实际旋转速度，为防止用户与前门扇之间发生碰撞，此时智能调控模块将旋转门调节至停止状态;

或，当S2-L2≥bS时，表明后门扇在预设时间内的转动距离大于后门扇和用户之间的距离与用户在预设时间内的行走距离之和，即后门的实际旋转速度大于用户的实际行走速度，为防止后门扇与用户之间发生碰撞，此时智能调控模块将旋转门调节至停止状态;

为提高判断过程的有效性，本实施方式中引入了参数a和b，且0<a<1，0<b<1，通过将前门扇在预设时间内的第一转动距离S1和用户在预设时间内的行走距离S稍稍降低，能够提前对是否会发生碰撞做出预判，防止用户与前后两个门扇之间的距离很小时止停旋转门仍然会造成用户与前后两个门扇发生碰撞的情况，全面提高本系统的可实施性。

在进一步地实施例中，所述信息采集模块包括第一采集子模块和第二采集子模块：

第一采集子模块从前门扇底边框上的n个位置获取前门扇与用户的位置间的n个距离，并将n个距离中的最大距离作为前门扇与用户的位置间的第一距离L1;从多个位置采集前门扇与用户的位置间的距离，有利于提高采集结果的全面性，且将多个距离中的最大距离作为前门扇与用户的位置间的第一距离L1，有利于进一步提高判断结果的准确性;

第二采集子模块从后门扇底边框上的m个位置获取前门扇与用户的位置间的m个距离，并将m个距离中的最大距离作为前门扇与用户的位置间的第二距离L2;从多个位置采集后门扇与用户的位置间的距离，有利于提高采集结果的全面性，且将多个距离中的最大距离作为后门扇与用户的位置间的第二距离L2，有利于进一步提高判断过程的有效性，而且保证判断结果的准确性;其中，n、m均为预设值。

本发明提出的安全止停旋转门系统，能够在旋转门的使用过程中根据两个相邻门扇之间的用户的实际行走状态来分析在预设时间内上述用户是否会与前后两个门扇之间发生碰撞，且在分析结果为是时及时止停旋转门，防止发生危险情况，不仅提高了旋转门在使用过程中的安全性，而且实现了对旋转门运行过程的智能化调控。具体地：本发明首先采集两个相邻门扇之间的用户的实际位置、行走速度以及上述用户与前后两个门扇之间的距离，然后根据用户的行走速度和旋转门的转动速度计算出预设时间内用户的行走距离和前后两个门扇的转动距离，最后根据用户与前后两个门扇之间的距离、用户的行走距离、前后两个门扇的转动距离之间的大小关系来判断是否存在用户与前后两个门扇之间发生碰撞的可能性，如此，基于用户的实际运动状态和旋转门的实际运行状态来判断发生碰撞的可能性，提高了判断过程的有效性以及判断结果的精确性，从而为调控旋转门的启停状态提供稳定有效的参考依据，全面保障旋转门的安全运行状态。

3 结束语

本方案提出的安全止停旋转门系统，能够在旋转门的使用过程中根据两个相邻门扇之间的用户的实际行走状态来分析在预设时间内上述用户是否会与前后两个门扇之间发生碰撞，且在分析结果为是时及时止停旋转门，防止发生危险情况，不仅提高了旋转门在使用过程中的安全性，而且实现了对旋转门运行过程的智能化调控。提高了判断过程的有效性以及判断结果的精确性，从而为调控旋转门的启停状态提供稳定有效的参考依据，全面保障旋转门的安全运行状态。

参考文献：

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[2]曹枫，包强进，李乐乐.浅谈PLC的自动门控制系统的重要性和发展意义[J/OL].当代教育实践与教学研究：1-3[2018-01-17].

[3]张蕾.基于PLC与MCGS的自动门监控系统设计[J].自动化技术与应用，2017，36（02）：37-40.

基金项目：安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目：基于全方位安全监测的自动门防夹系统的研究，项目编号：gxyqZD2020068。

安徽省省级质量工程项目：《工厂电气控制技术》精品线下开放课程，项目编号：2019kfkc222。