張哲彬

我們知道，門鎖是用來把門鎖住以防止他人打開這個門的設備，它是千家萬戶的安全保障，使用時，需要有配套的鑰匙才能打開。然而隨著盜竊事件的不斷發(fā)生，門鎖的安全性受到了人們的關注，各種防盜門鎖也應用而生。然而，目前市場上的普通防盜門鎖，只是對原普通門鎖的機械構(gòu)造進行了局部改進，盡管增加了一定的安全性，但根本不能實現(xiàn)防盜及報警功能。所以，我設計的這種新型防盜門鎖，有著廣泛的應用前景，可以產(chǎn)生很好的社會效應和經(jīng)濟效益。

一、研究方法

首先筆者通過查閱相關資料、新聞報道，收集和整理了普通門鎖現(xiàn)存的問題及危險因素；其次，對這些問題進行科學分析，找出解決這些問題的科學理論方法；再次，理論結(jié)合實際，借助現(xiàn)代化技術手段（傳感器）實現(xiàn)這些功能；最后，制作出帶有防盜報警、遺忘提醒等多功能的產(chǎn)品模型，并進入試用。研究方法流程（如圖1）。

筆者經(jīng)過查詢資料得可知，目前普通門鎖還欠缺的部分有：①如果有人在門外長時間站立，準備撬門而入，普通門鎖無法報警；②鑰匙經(jīng)常遺忘在門上，使偷盜者有可乘之機；③晚上開門時，沒有光源，無法確定鎖孔位置。

二、功能分析

通過上述分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，這些問題都是較為普遍存在的，也是需要著手解決的。因此，筆者特地請教了指導老師，咨詢了工程技術人員，對問題進行逐一分析和解決，提出了本項目的基本思路和方案：

1.利用超聲波測距收發(fā)一體模塊，探測門鎖周邊（門外）、近距離（距離已在制作時設定）是否有人。

2.門外有人，系統(tǒng)記錄其停留時間，若超過設定值（時間已在制作時設定），打開門鎖周邊的LED燈和蜂鳴器，啟動報警。

3.通過壓控開關，探知鑰匙是否插入，超過設定時間（門外無人時），打開門鎖周邊的LED燈和蜂鳴器，啟動防遺忘報警，從而提醒使用者。

4.利用光敏電阻感知光亮程度，當門鎖周邊環(huán)境較暗時，打開門鎖周邊的LED燈，啟動照明。

三、科學原理

1.照明模塊

打開電源開關，啟動系統(tǒng)。超聲測距裝置探測近距離（已設定超聲測定距離20cm）是否有人，若有人，光感電路啟動，并自動判斷周圍光照程度，啟動照明模塊工作，鎖孔周圍的LED燈照亮，從而方便使用者將鑰匙插入鎖孔（如圖2）。

2.防盜提醒模塊

打開電源開關，啟動系統(tǒng)。超聲測距裝置探測近距離（已設定超聲測定距離20cm）是否有人，若有人，并停留了一定時間（已設定6秒），此時，若還未打開門鎖或離開（移出測定距離），報警程序立即啟動，開始發(fā)出響聲，從而起到報警提醒和防盜的作用（如圖3）。

3.鑰匙防遺忘模塊

打開電源開關，啟動系統(tǒng)。鑰匙插入鎖孔，壓控開關啟動，同時超聲測距裝置探測近距離（已設定超聲測定距離20cm）是否有人，若長時間無人（已設定6秒），鑰匙防遺忘程序立即啟動，開始發(fā)出報警聲，提醒使用者及時拔走鑰匙，以防遺忘（如圖4）。

四、制作圖紙

如圖5所示，感應式多功能防盜門鎖，包括門鎖主體10、電源20、電路板30、鑰匙孔裝置40、光敏電阻50及蜂鳴器60，所述門鎖主體10正面上設有一個拉手101，反面的電源20、光敏電阻50及蜂鳴器60通過導線和電路板30相連接，門鎖主體10反面的電源20、鑰匙孔裝置40及蜂鳴器60之間通過導線相連接，光敏電阻50位于光敏孔501內(nèi)，鑰匙孔裝置40上設置有一個壓控開關401，鑰匙孔裝置40反面的鑰匙孔402四周分布有四顆LED照明燈502，光敏電阻50與四顆LED照明燈502之間通過導線相連接；門鎖主體10正面設有超聲波測距孔602，蜂鳴器60位于蜂鳴孔601內(nèi)，超聲波測距孔602內(nèi)的超聲波測距裝置與蜂鳴器60之間通過導線相連接。

五、制作過程

1.主要工具

萬用表、電烙鐵、工具鉗、稈錐、膠槍、鋸子等。

2.制作材料

木材、超聲測距裝置、電池、光敏電阻、蜂鳴器、LED燈、壓控開關、導線、門鎖、門把手等。

3.作品結(jié)構(gòu)

由門鎖主體、電源、超聲波測距裝置、集成電路板、壓控開關、光敏電阻及蜂鳴器等部分組成。所有裝置均設置在門體的背面，其中在門體上設置有多個孔，以便光敏電阻探測光亮程度，蜂鳴器向外傳播以及超聲波測距裝置探測近距離是否有人等。

4.制作流程

（1）根據(jù)作品的要求，對木材進行適當裁剪，拼接成一個簡單的房屋形狀，并設計一個大小合適的門。

（2）在門上按作品要求分別挖出門鎖孔、照明孔、光敏電阻孔和發(fā)聲孔等，同時安裝一個門把手。

（3）在電腦上將設置好的距離及時間數(shù)據(jù)通過軟件寫入芯片中，同時根據(jù)作品工作流程編制程序，同樣寫入芯片中。

（4）在門的反面上半部分安裝超聲測距裝置、電池、光敏電阻、LED燈、蜂鳴器等，并用導線連接。

（5）在門的反面下半部分安裝電路板、電池，同時將門鎖安裝在鑰匙孔內(nèi)，并在門鎖的底部安裝壓控開關，用導線按照電路圖連接它們。

（6）效果測試：開機測試，確保所有系統(tǒng)均能正常工作后，使用電烙鐵將線路接頭焊好，并封裝成品。

六、制作成品

1.作品圖片

2.使用說明

（1）主要功能：

感應式多功能防盜門鎖，它具有如下作用：

①開鎖時輔助照明。

②非正常開鎖嫌疑時，發(fā)聲報警，從而防盜。

③鑰匙插入鎖孔時，發(fā)出音樂聲，提醒使用者，防止鑰匙遺忘。

（2）參數(shù)設置：

門鎖安裝前要進行一系列設置后才能投入正常運行。

①報警時間長短設置由單片機控制完成，已設定時間為6秒。

②測定距離設置由HC-SR04超聲測距模塊完成，已設定時間為20cm。

③光照程度設置外部條件，可通過改變光敏電阻完成。

3.使用簡介

（1）當有物體（人）接近本裝置時，光感電路啟動，若環(huán)境較暗時，LED燈照亮，反之LED燈不打開。

（2）若該物體（人）停留一定時間后，還未打開門鎖或離開（移出測定距離），蜂鳴器發(fā)出響聲。

（3）將鑰匙插入鎖孔后，若該物體（人）一定時間不在近距離范圍內(nèi)，蜂鳴器發(fā)出響聲，使用者應及時拔走鑰匙。

4.注意事項

（1）定期更換電池，保證系統(tǒng)能夠正常工作。

（2）故障及相應處理方法：

①系統(tǒng)無法啟動時，應檢查電池是否需要更換；②無法照明時，應檢查LED燈是否損壞；③異常情況時無響聲，應檢查蜂鳴器是否損壞。

七、總結(jié)討論

1.先進性討論

（1）超聲波測距，通過超聲波探測周圍（可設定感知距離）是否有人，并通過時間來確定是否啟動報警。

（2）光敏電阻，通過感光度來確定是否打開照明裝置，從而實現(xiàn)自動點亮照明等。

（3）壓控開關，使得鑰匙長時間停留在鎖孔內(nèi)時，報警并提醒使用者取走鑰匙。

（4）電路板的編程，均可通過電腦提前設置和更新，包括光敏電阻的感光度、超聲測距距離及報警時間等。

（5）通過現(xiàn)有技術集成，有效地將超聲波測距、光敏電阻、壓控開關等結(jié)合在一起，形成一個完整的系統(tǒng)。

2.創(chuàng)新性討論

（1）經(jīng)查新，關于普通防盜門鎖的報道和作品已有，但未見與本項目相同的方案和思路。

（2）本作品在制作后已及時申請了中華人民共和國國家知識產(chǎn)權專利，并取得授權，授權公告號為：CN203285164U，授權日期：2013年11月13日。

3.進一步改進

（1）遠程報警：增加無線通訊功能，使報警裝置與移動終端（戶主手機和公安報警處）連接，實現(xiàn)了遠程報警。

（2）視頻記錄：增加攝像頭裝置，一旦遇到強制破壞門鎖的盜竊行為，可將事件發(fā)生過程直接記錄下來，為公安部門提供破案線索。

（3）記憶功能：增加一個記憶功能，若插入的不是匹配的鑰匙，則也可啟動報警，確保了“技巧”開鎖的情況出現(xiàn)。

（4）最后，還希望在確?，F(xiàn)有功能的基礎上，降低制作成本，使應用范圍更廣，推廣起來更加容易。

八、反思

本項目設計的這種感應式多功能報警門鎖，彌補了現(xiàn)有普通門鎖的缺點，解決了當前存在的問題，包括長時間逗留的嫌疑事件（撬鎖和觀望）、夜間（或環(huán)境較暗）鑰匙無法插入鎖孔，以及由于疏忽忘記拔鑰匙等，從技術上實現(xiàn)了輔助照明、防盜報警、鑰匙遺忘提醒等非常實用的功能，體現(xiàn)出了一定的智能。

本項目從技術上來說，具有一定的先進性、科學性；從使用上來說，操作簡便、實用可靠；從創(chuàng)新上來說，在防盜門鎖領域具有獨創(chuàng)性。