一种智能通风橱系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种智能通风橱系统及其控制方法。所述智能通风橱系统包括通风橱本体、玻璃移门、配重机构、通风阀以及升降驱动机构等，且进一步还包括第一传感器、第二传感器、控制器等。该控制器能够依据第一传感器和第二传感器所监测到的信号，相应控制玻璃移门、通风阀的启闭。本发明的智能通风橱系统通过对玻璃移门的升降驱动机构的结构进行改良，并结合人体接近传感器、力传感器和/或手势识别传感器、红外线距离传感器等，可以实现对玻璃移门启闭状态和通风阀阀板启闭状态的自动控制，为实验人员提供了很好的便利性，并可以杜绝通风橱内气体外泄导致的安全隐患，而且还可以节约能耗，更为安全、环保。

权利要求

1.一种智能通风橱系统的控制方法，所述智能通风橱系统包括：通风橱本体，分别活动安装在通风橱本体前侧、后侧的玻璃移门、配重机构，安装于通风橱本体上的通风阀以及与所述玻璃移门、配重机构连接的升降驱动机构，所述升降驱动机构包括第一减速电机；

其特征在于，所述智能通风橱系统还包括：第一传感器，其至少用于监测靠近通风橱本体的人体；

第二传感器，其至少用于感应人体的手势或者监测人体在玻璃移门上的施力方向以及施力大小和/或施力时间；

第三传感器，其用于监测人体与通风橱本体之间的距离；

控制器，其分别与第一减速电机、第二减速电机、第一传感器、第二传感器、第三传感器连接，并能够依据第一传感器和第二传感器所监测到的信号，相应调节第一减速电机及第二减速电机的工作状态，其中，当人体与通风橱本体之间的距离超过一距离阈值时，所述控制器能够使第一减速电机驱使玻璃移门运行至完全关闭位置；

其中，所述第一减速电机至少用于驱使玻璃移门进行升降动作并在一最高位置和一最低位置之间活动，所述第二减速电机至少用于驱动通风阀的阀板在一完全开启位置和一完全关闭位置之间活动；

并且，所述控制方法包括：

在玻璃移门处于部分或完全关闭状态时，以第一传感器监测是否有人体接近通风橱本体，若是则第一传感器向控制器发送第一人体感应信号，和/或，以第三传感器监测人体与通风橱本体之间的距离是否大于一距离阈值，若否则第三传感器向控制器发送第一人体距离信号；

在控制器接收到第一人体感应信号和/或第一人体距离信号时，以第二传感器感应人体的手势或者监测人体在玻璃移门上的施力方向，若人体的手势为使玻璃移门开启的手势或者人体在玻璃移门上的施力方向为竖直向上，则第二传感器向控制器发送第一控制信号，使控制器控制第一减速电机使玻璃移门开启或开启的幅度增大，同时控制第二减速电机使通风阀的阀板开启或开启的幅度增大；

在玻璃移门处于部分或完全开启状态时，以第一传感器监测是否有人体接近通风橱本体，若否则第一传感器向控制器发送第二人体感应信号，若是则第一传感器向控制器发送第三人体感应信号，和/或，以第三传感器监测人体与通风橱本体之间的距离是否大于一距离阈值，若是则第三传感器向控制器发送第二人体距离信号，在控制器接收到第一人体感应信号和/或第二人体距离信号时，使控制器控制第一减速电机将玻璃移门完全关闭，同时控制第二减速电机将通风阀的阀板部分或完全关闭，在控制器接收到第三人体感应信号时，以第二传感器感应人体的手势或者监测人体在玻璃移门上的施力方向，若人体的手势为使玻璃移门关闭的手势或者人体在玻璃移门上的施力方向为竖直向下，则第二传感器向控制器发送第二控制信号，使控制器控制第一减速电机使玻璃移门关闭或关闭的幅度增大，同时控制第二减速电机使通风阀的阀板关闭或关闭的幅度增大。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述升降驱动机构包括两个以上第一同步轮、两个以上第二同步轮、和同步带；两个以上所述的第一同步轮对称设置在玻璃移门上方，两个以上所述的第二同步轮对称设置在配重机构上方；每一第一同步轮与相应的一第二同步轮之间经一同步带连接，该同步带的两端分别与玻璃移门、配重机构连接，并且相配合的一第一同步轮和一第二同步轮之中的任一者为主动轮并与第一减速电机传动连接，另一者为从动轮。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述第一同步轮、第二同步轮均具有齿轮结构，所述同步带具有与所述齿轮结构配合的齿条机构。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：两个以上所述的第一同步轮之间和/或两个以上所述的第二同步轮之间还经同步连杆相互连接。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述第一传感器包括人体接近传感器。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述第二传感器包括力传感器和/或手势识别传感器。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述第三传感器包括红外线距离传感器。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述智能通风橱系统还包括：第一距离监测机构，用于监测玻璃移门上端与一最高位置之间的距离；

第二距离监测机构，用于监测玻璃移门下端与一最低位置之间的距离；

当所述玻璃移门到达该最高位置处时，玻璃移门完全开启；当所述玻璃移门到达该最低位置处时，玻璃移门完全关闭；

所述第一距离监测机构、第二距离监测机构分别与控制器连接。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述通风阀为蝶阀结构，并包括防腐阀体和阀板，所述第二减速电机安装在所述防腐阀体上。

10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：在控制器接收到第一人体感应信号和/或第一人体距离信号，且第二传感器监测到人体在玻璃移门上的施力方向为竖直向上时，还依据第二传感器所监测到的人体在玻璃移门上的施力大小和/或施力时间，使第二传感器向控制器发送不同的第一控制信号，进而调节玻璃移门和/或通风阀阀板的开启幅度；

和/或，在控制器接收到第三人体感应信号时，且第二传感器监测到人体在玻璃移门上的施力方向为竖直向下时，还依据第二传感器所监测到的人体在玻璃移门上的施力大小和/或施力时间，使第二传感器向控制器发送不同的第二控制信号，进而调节玻璃移门和/或通风阀阀板的关闭幅度。

11.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：在控制器持续接收到第一人体感应信号和/或第二人体距离信号时，还使控制器依据第一人体感应信号和/或第二人体距离信号的持续发送时间，判断无人体接近通风橱本体的第一时间长度或人体与通风橱本体之间的距离超过一距离阈值的第二时间长度，若所述第一时间长度或第二时间长度超过一时间阈值，则使控制器控制第一减速电机将玻璃移门完全关闭，同时控制第二减速电机将通风阀的阀板部分或完全关闭。

说明书

一种智能通风橱系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通风橱，具体涉及一种智能通风橱系统及其控制方法，属于实验室安全技术领域。

背景技术

[0002] 通风橱是实验室中常见的一种局部通风设备，其主要用于防止实验过程中所使用或所产生的有异味或有毒害性的气体污染实验室环境或损伤实验人员的身体健康。一般来
说，现有的通风橱主要由通风橱本体、与通风橱本体配合的玻璃移门、配套的通风设备等组
成。其中，玻璃移门大多是升降式的，其主要是通过缆绳进行升降，并由设置在通风橱本体
上的按钮等控制。该通风橱有结构简单等优点，但使用时不甚便利，例如在实验人员双手均
持有物体时，即无法顺利的控制玻璃移门的启闭，并且还存在安全隐患，例如若实验人员在
离开通风橱时忘记关闭玻璃移门，则往往会使通风橱中的气体外泄，引发事故。另外，现有
的玻璃移门还会因两端缆绳的收卷速度不一致，而遭遇玻璃移门倾斜卡滞的故障。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种智能通风橱系统及其控制方法，以解决现有技术中存在的问题。

[0004] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0005] 本发明的一些实施例提供了一种智能通风橱系统，包括：通风橱本体，分别活动安装在通风橱本体前侧、后侧的玻璃移门、配重机构，安装于通风橱本体上的通风阀以及与所
述玻璃移门、配重机构连接的升降驱动机构，所述升降驱动机构包括第一减速电机；

[0006] 进一步的，所述智能通风橱系统还包括：

[0007] 第一传感器，其至少用于监测靠近通风橱本体的人体；

[0008] 第二传感器，其至少用于感应人体的手势或者监测人体在玻璃移门上的施力方向；

[0009] 控制器，其分别与第一减速电机、第二减速电机、第一传感器、第二传感器连接，并能够依据第一传感器和第二传感器所监测到的信号，相应调节第一减速电机及第二减速电
机的工作状态；

[0010] 其中，所述第一减速电机至少用于驱使玻璃移门进行升降动作并在一最高位置和一最低位置之间活动，所述第二减速电机至少用于驱动通风阀的阀板在一完全开启位置和
一完全关闭位置之间活动。

[0011] 在一些实施方式中，所述升降驱动机构包括两个以上第一同步轮、两个以上第二同步轮、和同步带；所述两个以上第一同步轮对称设置在玻璃移门上方，所述两个以上第二
同步轮对称设置在配重机构上方；每一第一同步轮与相应的一第二同步轮之间经一同步带
连接，该同步带的两端分别与玻璃移门、配重机构连接，并且相配合的一第一同步轮和一第
二同步轮之中的任一者为主动轮并与第一减速电机传动连接，另一者为从动轮。

[0012] 在一些实施方式中，所述第一同步轮、第二同步轮均具有齿轮结构，所述同步带具有与所述齿轮结构配合的齿条机构。

[0013] 在一些实施方式中，所述两个以上第一同步轮之间和/或所述两个以上第二同步轮之间还经同步连杆相互连接。

[0014] 在一些实施方式中，所述第一传感器包括人体接近传感器。

[0015] 在一些实施方式中，所述第二传感器包括力传感器和/或手势识别传感器。

[0016] 在一些实施方式中，所述第二传感器还用于监测人体在玻璃移门上的施力大小和/或施力时间。

[0017] 在一些实施方式中，所述智能通风橱系统还包括：第三传感器，其用于监测人体与通风橱本体之间的距离；所述第三传感器与控制器连接，当人体与通风橱本体之间的距离
超过一距离阈值时，所述控制器能够使第一减速电机驱使玻璃移门运行至完全关闭位置。

[0018] 在一些实施方式中，所述第三传感器包括红外线距离传感器。

[0019] 在一些实施方式中，所述智能通风橱系统还包括：

[0020] 第一距离监测机构，用于监测玻璃移门上端与一最高位置之间的距离；

[0021] 第二距离监测机构，用于监测玻璃移门下端与一最低位置之间的距离；

[0022] 当所述玻璃移门到达该最高位置处时，玻璃移门完全开启；当所述玻璃移门到达该最低位置处时，玻璃移门完全关闭；

[0023] 所述第一距离监测机构、第二距离监测机构分别与控制器连接。

[0024] 在一些实施方式中，所述通风阀为蝶阀结构，并包括防腐阀体和阀板，所述第二减速电机安装在所述防腐阀体上。

[0025] 本发明的一些实施例还提供了所述智能通风橱系统的控制方法，其包括：

[0026] 在玻璃移门处于部分或完全关闭状态时，以第一传感器监测是否有人体接近通风橱本体，若是则第一传感器向控制器发送第一人体感应信号，和/或，以第三传感器监测人
体与通风橱本体之间的距离是否大于一距离阈值，若否则第三传感器向控制器发送第一人
体距离信号；

[0027] 在控制器接收到第一人体感应信号和/或第一人体距离信号时，以第二传感器感应人体的手势或者监测人体在玻璃移门上的施力方向，若人体的手势为使玻璃移门开启的
手势或者人体在玻璃移门上的施力方向为竖直向上，则第二传感器向控制器发送第一控制
信号，使控制器控制第一减速电机使玻璃移门开启或开启的幅度增大，同时控制第二减速
电机使通风阀的阀板开启或开启的幅度增大；

[0028] 在玻璃移门处于部分或完全开启状态时，以第一传感器监测是否有人体接近通风橱本体，若否则第一传感器向控制器发送第二人体感应信号，若是则第一传感器向控制器
发送第三人体感应信号，和/或，以第三传感器监测人体与通风橱本体之间的距离是否大于
一距离阈值，若是则第三传感器向控制器发送第二人体距离信号，

[0029] 在控制器接收到第一人体感应信号和/或第二人体距离信号时，使控制器控制第一减速电机将玻璃移门完全关闭，同时控制第二减速电机将通风阀的阀板部分或完全关
闭，

[0030] 在控制器接收到第三人体感应信号时，以第二传感器感应人体的手势或者监测人体在玻璃移门上的施力方向，若人体的手势为使玻璃移门关闭的手势或者人体在玻璃移门
上的施力方向为竖直向下，则第二传感器向控制器发送第二控制信号，使控制器控制第一
减速电机使玻璃移门关闭或关闭的幅度增大，同时控制第二减速电机使通风阀的阀板关闭
或关闭的幅度增大。

[0031] 在一些实施方式中，所述的控制方法包括：在控制器接收到第一人体感应信号和/或第一人体距离信号，且第二传感器监测到人体在玻璃移门上的施力方向为竖直向上时，
还依据第二传感器所监测到的人体在玻璃移门上的施力大小和/或施力时间，使第二传感
器向控制器发送不同的第一控制信号，进而调节玻璃移门和/或通风阀阀板的开启幅度。

[0032] 在一些实施方式中，所述的控制方法包括：在控制器接收到第三人体感应信号时，且第二传感器监测到人体在玻璃移门上的施力方向为竖直向下时，还依据第二传感器所监
测到的人体在玻璃移门上的施力大小和/或施力时间，使第二传感器向控制器发送不同的
第二控制信号，进而调节玻璃移门和/或通风阀阀板的关闭幅度。

[0033] 在一些实施方式中，所述的控制方法还包括：在控制器持续接收到第一人体感应信号和/或第二人体距离信号时，还使控制器依据第一人体感应信号和/或第二人体距离信
号的持续发送时间，判断无人体接近通风橱本体的第一时间长度或人体与通风橱本体之间
的距离超过一距离阈值的第二时间长度，若所述第一时间长度或第二时间长度超过一时间
阈值，则使控制器控制第一减速电机将玻璃移门完全关闭，同时控制第二减速电机将通风
阀的阀板部分或完全关闭。

[0034] 较之现有技术，本发明的智能通风橱系统通过对玻璃移门的升降驱动机构的结构进行改良，并结合人体接近传感器、力传感器和/或手势识别传感器、红外线距离传感器等，
可以实现对玻璃移门启闭状态和通风阀阀板启闭状态的自动控制，为实验人员提供了很好
的便利性，并可以杜绝通风橱内气体外泄导致的安全隐患，而且还可以节约能耗，更为安
全、环保。

附图说明

[0035] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一
些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0036] 图1是本发明一典型实施例中一种智能通风橱系统控制部分的原理框图；

[0037] 图2是本发明一典型实施例中一种智能通风橱系统的俯视图；

[0038] 图3是本发明一典型实施例中一种智能通风橱系统的剖视图；

[0039] 图4是本发明一典型实施例中一种通风阀的立体图；

[0040] 图5是本发明一典型实施例中一种通风阀的剖视图。

具体实施方式

[0041] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的
描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图
仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似
的部分，因而将省略对它们的重复描述。

[0042] 参阅图1所示，本发明的一个典型实施例提供的一种智能通风橱系统包括：通风橱本体1，分别活动安装在通风橱本体前侧、后侧的玻璃移门2、配重机构3，安装于通风橱本体
上的通风阀4以及与所述玻璃移门、配重机构连接的升降驱动机构，所述升降驱动机构包括
第一减速电机5及与之连接的电机控制器等。

[0043] 进一步的，参阅图2所示，该智能通风橱系统的控制部分包括控制器及与其连接的玻璃移门启闭控制单元、通风阀启闭控制单元、第一传感器、第二传感器、第三传感器、第一
距离监测机构及第二距离监测机构等。

[0044] 其中，该玻璃移门启闭控制单元包括上述升降驱动机构，而该通风阀启闭控制单元包括第二减速电机10及与之连接的电机控制器等。

[0045] 其中，该第一传感器为人体接近传感器，其用于监测靠近通风橱本体的人体。

[0046] 其中，该第二传感器为力传感器或手势识别传感器，其用于感应人体的手势或者监测人体在玻璃移门上的施力方向。

[0047] 进一步的，该第二传感器还用于监测人体在玻璃移门上的施力大小和/或施力时间。

[0048] 其中，该控制器能够依据第一传感器和第二传感器所监测到的信号，相应调节第一减速电机及第二减速电机的工作状态。其中，该第一减速电机5用于驱使玻璃移门2进行
升降动作并在一最高位置和一最低位置之间活动，该第二减速电机10用于驱动通风阀4的
阀板在一完全开启位置和一完全关闭位置之间活动。

[0049] 当所述玻璃移门到达该最高位置处时，玻璃移门完全开启；当所述玻璃移门到达该最低位置处时，玻璃移门完全关闭。

[0050] 其中，该第三传感器可以采用红外线距离传感器或其它非接触式的距离传感器，其用于监测人体与通风橱本体之间的距离。当人体与通风橱本体之间的距离超过一距离阈
值时，所述控制器能够使第一减速电机驱使玻璃移门运行至完全关闭位置。

[0051] 其中，该第一距离监测机构用于监测玻璃移门上端与一最高位置之间的距离，该第二距离监测机构用于监测玻璃移门下端与一最低位置之间的距离。该第一距离监测机
构、第二距离监测机构可以采用接触式或非接触式的各类距离传感器或位移传感器。

[0052] 前述第一传感器、第二传感器、第三传感器、第一距离监测机构及第二距离监测机构均安装在通风橱本体上(图1、图3中未示出)。

[0053] 请继续参阅图1及图3，该升降驱动机构包括两个第一同步轮6、两个第二同步轮7和同步带8。该两个第一同步轮对称设置在玻璃移门上方，该两个第二同步轮对称设置在配
重机构上方；每一第一同步轮与相应的一第二同步轮之间经一同步带连接，该同步带的两
端分别与玻璃移门、配重机构连接，并且其中一个第一同步轮为主动轮并与第一减速电机
传动连接，与之配合的一个第二同步轮则为从动轮。

[0054] 进一步的，该第一同步轮、第二同步轮均具有齿轮结构，该同步带具有与所述齿轮结构配合的齿条机构。其中，该同步带可以为尼龙材质的。

[0055] 进一步的，该两个以上第一同步轮之间还经同步连杆9相互连接，以保证两者的运动同步。

[0056] 通过采用以上升降驱动机构的结构设计，可以使玻璃移门的启闭更为平稳顺畅，杜绝玻璃移门歪斜、偏移等问题。

[0057] 请参阅图4及图5，该通风阀4为蝶阀结构，并包括防腐阀体41、阀板42和阀杆(图中未示出)，该第二减速电机10安装在防腐阀体上41。阀板42活动设置在防腐阀体41内，并通
过阀杆与第二减速电机10的驱动轴传动连接。该防腐阀体41内设置有限位卡槽43等，用于
防止阀板42过度偏转，且当阀板42两端均与限位卡槽43密封配合时，通风阀4为完全关闭状
态。

[0058] 进一步的，该防腐阀体41内还可设置霍尔传感器、位移传感器等，其中可以通过霍尔传感器检测阀杆转动的角速度，阀板转动时，位移传感器检测阀板端部转动位移的距离，
霍尔传感器与位移传感器配合检测，并与第二减速电机的电机控制器等配合，可以实现对
阀板开启幅度的精确调控。

[0059] 本实施例中的该智能通风橱系统的控制方法包括：

[0060] 在玻璃移门处于部分或完全关闭状态时，以第一传感器监测是否有人体接近通风橱本体，若是则第一传感器向控制器发送第一人体感应信号，

[0061] 和/或，以第三传感器监测人体与通风橱本体之间的距离是否大于一距离阈值，若否则第三传感器向控制器发送第一人体距离信号；

[0062] 在控制器接收到第一人体感应信号和/或第一人体距离信号时，以第二传感器感应人体的手势或者监测人体在玻璃移门上的施力方向，若人体的手势为使玻璃移门开启的
手势或者人体在玻璃移门上的施力方向为竖直向上，则第二传感器向控制器发送第一控制
信号，使控制器控制第一减速电机使玻璃移门开启或开启的幅度增大，同时控制第二减速
电机使通风阀的阀板开启或开启的幅度增大；

[0063] 在玻璃移门处于部分或完全开启状态时，以第一传感器监测是否有人体接近通风橱本体，若否则第一传感器向控制器发送第二人体感应信号，若是则第一传感器向控制器
发送第三人体感应信号，

[0064] 和/或，以第三传感器监测人体与通风橱本体之间的距离是否大于一距离阈值，若是则第三传感器向控制器发送第二人体距离信号，

[0065] 在控制器接收到第一人体感应信号和/或第二人体距离信号时，使控制器控制第一减速电机将玻璃移门完全关闭，同时控制第二减速电机将通风阀的阀板部分或完全关
闭，

[0066] 在控制器接收到第三人体感应信号时，以第二传感器感应人体的手势或者监测人体在玻璃移门上的施力方向，若人体的手势为使玻璃移门关闭的手势或者人体在玻璃移门
上的施力方向为竖直向下，则第二传感器向控制器发送第二控制信号，使控制器控制第一
减速电机使玻璃移门关闭或关闭的幅度增大，同时控制第二减速电机使通风阀的阀板关闭
或关闭的幅度增大。

[0067] 通过采用以上的控制方法，可以使智能通风橱系统通过自动监测实验人员的接近或远离，以及实验人员的动作等，自动调整玻璃移门的启闭或其开启幅度，同时相应调整通
风阀的启闭或其中阀板的开启幅度，例如，在实验人员远离通风橱时自动关闭玻璃移门，而
在实验人员接近通风橱并做出开启手势或对玻璃移门向上施力时，使玻璃移门自动开启开
启或增大开启幅度，这对实验人员提供了很好的便利性，并可以节约能耗，降低通风橱中气
体的外泄，安全环保。

[0068] 在本实施例中，在控制器接收到第一人体感应信号和/或第一人体距离信号，且第二传感器监测到人体在玻璃移门上的施力方向为竖直向上时，还依据第二传感器所监测到
的人体在玻璃移门上的施力大小和/或施力时间，使第二传感器向控制器发送不同的第一
控制信号，进而调节玻璃移门和/或通风阀阀板的开启幅度。

[0069] 在本实施例中，在控制器接收到第三人体感应信号时，且第二传感器监测到人体在玻璃移门上的施力方向为竖直向下时，还依据第二传感器所监测到的人体在玻璃移门上
的施力大小和/或施力时间，使第二传感器向控制器发送不同的第二控制信号，进而调节玻
璃移门和/或通风阀阀板的关闭幅度。

[0070] 在本实施例中，在控制器持续接收到第一人体感应信号和/或第二人体距离信号时，还使控制器依据第一人体感应信号和/或第二人体距离信号的持续发送时间，判断无人
体接近通风橱本体的第一时间长度或人体与通风橱本体之间的距离超过一距离阈值的第
二时间长度，若所述第一时间长度或第二时间长度超过一时间阈值，则使控制器控制第一
减速电机将玻璃移门完全关闭，同时控制第二减速电机将通风阀的阀板部分或完全关闭。

[0071] 以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所
描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明
权利要求保护范围的限制。