一种无线感应防夹节能电动通风柜及其控制方法与流程

本发明涉及实验设备，尤其是一种无线感应防夹节能电动通风柜及其控制方法。

背景技术：

1、通风柜是实验室中用于排出实验过程中产生的有毒、有害、腐蚀性气体或粉尘的关键安全防护设备，用以保护实验操作人员的人身安全。随着实验室自动化和智能化水平的不断提高，传统的手动提拉式视窗门正逐步被由电机驱动升降的电动门（或称电动视窗）所取代。电动门能够实现快速响应与随走随停，极大地提高了实验操作的便捷性。

2、为了防止电动门在自动下降关闭的过程中夹伤操作人员的手臂或压迫台面上的实验器具，通常需要在电动门底部安装防夹感应传感器。然而，现有的电动通风柜在防夹感应系统的实现及整体流道结构上存在以下严重不足：

3、1、有线供电及传输线路易发生卡阻与折断：传统的防夹传感器通常采用有线连接方式，随电动门升降移动的信号线和电源线需要借助拖链进行防护，或者采用弹簧伸缩线。由于通风柜导轨内部空间极为狭小，且实验室环境中常年存在酸碱腐蚀性气体，拖链或弹簧线在长期频繁拉伸和弯折后极易发生机械疲劳断裂，或在导轨槽内发生卡阻挂扯。这不仅会导致电动门升降受阻、产生异响甚至损坏传动机构，还会引发防夹信号传输中断，造成严重的致命安全隐患。

4、2、无线续航困难与传感器易受损：若简单地将防夹传感器改为无线电池供电，虽然免去了拖链，但需要频繁人工更换电池，维护成本高；一旦电池电量耗尽而未及时发现，防夹功能将彻底失效。同时，传统传感器通常直接外露安装在电动门底部外侧，极易受到实验过程中酸碱液体的溅射腐蚀、化学烟雾侵蚀或物理碰撞而损坏。

5、3、无线信号抗干扰与安全冗余不足：实验室环境中存在众多的电磁干扰源，普通的无线防夹系统在信号受到强干扰丢失或电池突然断电时，无法做出“安全失效（fail-safe）”响应。如果在电动门下降过程中无线通信中断，控制系统可能无法识别障碍物而控制电动门继续下压，带来极大的安全风险。

6、4、内部流道阻力大与暖通能耗居高不下：在传统的通风柜流道结构中，用于引导柜内气流的竖向导流板和斜导流板在相交处大多采用直角折线或硬质折角形式连接。当气流流经拐角区域时，因流动方向发生剧烈突变极易导致气流发生边界层分离，产生大量的乱流和涡流死区，大大增加了排气风道内的阻力，降低了气流流通效率。为了维持安全的面风速，传统做法往往是通过增大风机功率强行排气，这不仅大幅增加了风机电耗，更导致实验室大量的温控空气（经空调加热或冷却后的空气）被迅速抽走并排出室外，进而导致实验室维护室温的暖通系统（hvac）功耗剧增。此外，传统电动门关闭后，缺乏与排风机系统的高效低功耗协同联动机制，无法在确保安全的前提下进一步降低排风能耗。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无线感应防夹节能电动通风柜及其控制方法，以解决现有电动通风柜防夹传感器随门移动的线缆易发生卡阻折断、传感器外露易受腐蚀损坏、无线防夹缺乏故障安全冗余与电池自动续航能力，以及通风柜内部流道阻力大导致排气效率低下，且缺乏门机协同节能机制造成实验室暖通系统及风机功耗剧增的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种无线感应防夹节能电动通风柜，包括：柜体，所述柜体内设置有操作台面，所述柜体的后部设置有柜体背板，所述柜体的前侧开设有面向操作人员的操作口，所述操作口的左右两侧垂直设置有用于引导和固定的导轨；

4、导流板组件，设置于所述柜体内部，与所述柜体背板之间形成高效排气风道；

5、电动门系统，包括升降设置于所述导轨内的电动门、固定设置于所述电动门上的齿条、以及设置于所述柜体上且带有齿轮的动力部，所述齿轮与所述齿条啮合以驱动所述电动门沿所述导轨升降；

6、无线红外防夹组件，包括分别设置于所述电动门下端面左右两侧的红外发射部和红外接收部，所述红外发射部与所述红外接收部分别隐藏于所述操作口两侧的导轨内部；

7、所述红外发射部内设有第一可充电蓄电池和第一无线充电接收端；

8、所述红外接收部内设有第二可充电蓄电池、第二无线充电接收端、微处理器以及无线信号发射部；

9、无线充电发射组件，包括分别设置于左右两侧导轨底部下限位处的两个无线充电发射端；当所述电动门下降至最低封闭位置时，两个所述无线充电发射端分别与所述第一无线充电接收端、第二无线充电接收端正对耦合，以分别对所述第一可充电蓄电池和第二可充电蓄电池进行无线充电；

10、控制部，与所述动力部电连接，且与所述无线信号发射部进行无线通信。

11、进一步设置，所述无线信号发射部被配置为以预设时间间隔向所述控制部持续发送心跳包信号；

12、在所述电动门下行关闭过程中，当所述红外接收部未接收到所述红外发射部发出的红外光束，或者所述控制部在超出预设阈值时间内未接收到所述心跳包信号时，所述控制部均判定为存在安全异常，并控制所述动力部停止工作且驱动所述齿轮反转预设角度，以使所述电动门停止下行并向上回滚预设距离。

13、进一步设置，所述柜体的操作口下方的柜体下缘设置有架空的导流翼，所述柜体下缘与所述导流翼之间设置有过风通道；

14、当所述电动门下行至最低封闭位置时，所述电动门的下端面与所述导流翼的上表面形成阻流缝隙，外部补给空气经所述过风通道平贴所述操作台面吹向所述高效排气风道。

15、进一步设置，所述导流板组件包括设置于所述柜体背板前方的竖向导流板以及设置于所述竖向导流板上方且呈斜向上倾斜状的斜导流板；

16、所述竖向导流板与所述斜导流板之间通过弧形连接件连接，所述弧形连接件的内侧和外侧均为圆弧形，以使所述竖向导流板和所述斜导流板的相交处呈弧形过渡；

17、其中，所述竖向导流板和所述斜导流板分别插入所述弧形连接件内完成固定连接。

18、进一步设置，所述竖向导流板包括下竖向导流板和上竖向导流板，所述下竖向导流板与所述柜体背板之间的距离小于所述上竖向导流板与所述柜体背板之间的距离；插入所述弧形连接件下端的为所述上竖向导流板。

19、进一步设置，所述下竖向导流板与所述操作台面之间设置有下进风槽；

20、所述下竖向导流板与所述上竖向导流板之间设置有中进风槽；

21、所述斜导流板上开设有两个以上上进风槽孔。

22、进一步设置，所述弧形连接件内部设有空腔，所述空腔内设置有灯带，所述灯带配置为向所述操作台面提供斜上方的照明。

23、进一步设置，所述高效排气风道上方的空腔为集风区，所述集风区上方设置有拢风罩，所述拢风罩的斜面和竖直面之间为圆弧面过渡。

24、一种无线感应防夹节能电动通风柜的控制方法，包括以下步骤：

25、步骤s1：控制部接收关闭指令，控制动力部驱动齿轮与齿条啮合，带动电动门沿导轨下行关闭；

26、步骤s2：在下行过程中，隐藏于两侧导轨内部的红外发射部和红外接收部进行跨门光束检测，红外接收部内的微处理器通过无线信号发射部向所述控制部循环发送带有红外状态信息的心跳包信号；

27、步骤s3：所述控制部判断是否满足以下任一触发条件：

28、条件a：心跳包信号指示红外光束被遮挡；

29、条件b：所述控制部连续未收到心跳包信号的时间超过预设时间阈值t；

30、步骤s4：若满足条件a或条件b，控制部判定存在安全风险，立即控制所述动力部制动停止，并控制所述动力部反向旋转，带动所述电动门向上回滚上升预设距离后悬停；

31、步骤s5：若不满足条件a且不满足条件b，则电动门继续下行，直至完全关闭降至最低位置；此时左右两侧的无线充电接收端分别与对应的无线充电发射端正对耦合，对第一可充电蓄电池和第二可充电蓄电池同步进行无线充电，微处理器检测到开始充电后通过无线信号发射部发送指令给控制部，控制部调低抽风机的功率在极低排风量下即可维持高安全性的面风速。

32、本发明通过在柜体两侧导轨内部隐蔽设置双侧自带独立电池与无线充电接收端的红外防夹组件，在导轨底部设置无线充电发射端，结合基于心跳包协议的无线防夹回滚控制、由齿轮齿条驱动的电动门系统，以及包含弧形连接件、过风通道和门机联动低功耗控制的节能导流结构的技术方案提供了一种无线感应防夹节能电动通风柜及其控制方法，解决了传统电动通风柜防夹线缆易卡阻折断、传感器易受腐蚀损坏、无线传输缺乏安全冗余与电池自动续航能力，以及通风柜排气阻力大且暖通系统与风机功耗高的问题。