專利名稱：一種煙花綜合燃放信息控制處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙花燃放技術(shù)領(lǐng)域，具體而言屬于煙花綜合燃放控制系統(tǒng)的節(jié)點監(jiān)控
技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在我國，大型煙花燃放項目已經(jīng)日益普及，其燃放節(jié)點分散，燃放節(jié)點分布區(qū)域非常龐大，燃放效果適合數(shù)萬人，甚至數(shù)十萬人觀賞。但是，燃放節(jié)點的安全控制問題仍然廣泛采用人工模式，非常耗費人力。而且，由于人員信息溝通存在很多障礙，技術(shù)手段落后，經(jīng)常引發(fā)各種安全問題。 例如，2008杭州西湖國際煙花大會上，煙花燃放項目負責方總共設(shè)置的燃放節(jié)點、燃放煙火數(shù)量數(shù)以萬計。煙花燃放以錢江四橋和錢江三橋為界。四橋上游區(qū)域設(shè)4個燃放節(jié)點，四橋和三橋之間的區(qū)域設(shè)9個燃放節(jié)點，三橋上游設(shè)4個燃放節(jié)點，水上設(shè)置6個燃放節(jié)點?？傆?3個燃放節(jié)點，綿延達6公里以上。煙花燃放總規(guī)模增加到12萬發(fā)，升空高度90-260m的高空煙花占三分之一，其余為藝術(shù)特效造型煙花。 由于燃放節(jié)點多，而且分散，為確保煙花燃放安全，2008杭州西湖國際煙花大會的組委會組織公安、交警、海事、公交、旅游、城管、環(huán)衛(wèi)、氣象、燃放企業(yè)等單位3萬多人，成立煙花燃放安全管理工作班子。這樣，整個燃放項目，由數(shù)萬人實施安全控制，成本過于高昂。而且，由于人員眾多，信息傳遞成本過高，導(dǎo)致內(nèi)部監(jiān)控難度增大。 一旦安全管理人員操作不當，或者存在道德風險，燃放節(jié)點的安全問題就會缺乏保障。 2008杭州西湖國際煙花大會的參觀群眾高達數(shù)十萬人，部分節(jié)點的聚集人群高達數(shù)萬人，觀眾密度增大的區(qū)域， 一旦發(fā)生安全事故，后果不堪設(shè)想。尤其對于特殊場合的煙花燃放，例如市政廣場、奧運鳥巢、天安門廣場等區(qū)域的煙花燃放，一旦煙花燃放節(jié)點被第三人侵入，實施惡意操作，后果也會非常嚴重。 目前，對煙花燃放節(jié)點進行安全控制的信息技術(shù)和產(chǎn)品都沒有出現(xiàn)，更沒有現(xiàn)有技術(shù)予以報導(dǎo)。尤其開展對象示警、電子阻截、視頻監(jiān)控三重防護的煙花燃放節(jié)點安全控制技術(shù)，目前沒有出現(xiàn)。本發(fā)明在于彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，開發(fā)適合安全標準要求較高的煙花燃放節(jié)點安全保護產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
對煙花燃放節(jié)點的電子保護需要解決如下四大問題 第一，電子示警。自動巡視發(fā)現(xiàn)侵入者，發(fā)出示警信號，提醒、恫嚇其離開煙花燃放節(jié)點。 第二，電子阻截。用電子圍欄圈定煙花燃放節(jié)點，防止侵入者實施破壞。該電子圍欄可用電擊等措施實施阻截。 第三、紅外監(jiān)控。煙花燃放一般在夜晚進行。采集紅外視頻信號，由遠程終端進行監(jiān)控，這是煙花燃放節(jié)點的電子保護設(shè)備應(yīng)當具備的技術(shù)要素之一。
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第四，自動斷電。發(fā)現(xiàn)危險情況，煙花燃放系統(tǒng)應(yīng)當能夠?qū)熁c火器自動實施斷電，避免煙花在危險區(qū)域爆炸。 在解決上述四大問題的基礎(chǔ)上，本發(fā)明公開了電子示警、電子阻截、紅外監(jiān)控三種防護手段中，任一手段偵測到危險狀況時，都可對煙花點火器自動斷電的技術(shù)。本發(fā)明中，用于煙花綜合燃放信息控制處理的計算機軟件系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括信息采集系統(tǒng)101，信息控制系統(tǒng)102、電控系統(tǒng)103、點火系統(tǒng)104，所述信息采集系統(tǒng)101向所述信息控制系統(tǒng)102發(fā)送電信號，反映燃放節(jié)點的安全狀態(tài)，所述信息控制系統(tǒng)102通過所述電控系統(tǒng)103對所述點火系統(tǒng)104進行上電、斷電控制； 所述信息采集系統(tǒng)101包括并行的煙花節(jié)點鳴音警示系統(tǒng)201、煙花燃放節(jié)點電子圍墻系統(tǒng)202、煙花燃放節(jié)點紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)203，并且所述煙花節(jié)點鳴音警示系統(tǒng)201、煙花燃放節(jié)點電子圍墻系統(tǒng)202、煙花燃放節(jié)點紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)203中，任一系統(tǒng)反饋的斷電信息，可通過所述信息控制系統(tǒng)102和所述電控系統(tǒng)103對所述點火系統(tǒng)104實施斷電； 所述煙花節(jié)點鳴音警示系統(tǒng)201包括多普勒效應(yīng)傳感器電路、放大電路、電子開關(guān)控制電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和語音警示電路； 所述多普勒效應(yīng)傳感器電路由天線W、電阻器R1 R4、電感器L、電容器C1和晶體管VI組成；所述放大電路由電容器C2、 C3、電阻器R5、 R6和晶體管V2組成；所述電子開關(guān)控制電路由電容器C4、檢測二極管VD、電阻器R7、 R8和晶體管V3、 V4組成；所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路由時基集成電路IC、電阻器R9和電容器C5、C6組成；所述語音警示電路由晶體管V5、電阻器RIO、電容器C7、 C8和專用警示器HA組成； 所述煙花燃放節(jié)點電子圍墻系統(tǒng)202包括電源電路、自激式多諧振蕩器和高壓發(fā)生器電路； 所述煙花燃放節(jié)點紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)203包括硬件部分和軟件部分，所述硬件部分由視頻采集轉(zhuǎn)換模塊、視頻編碼模塊、嵌入式微處理器模塊組成；所述軟件部分由嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計，包括視頻編碼模塊、視頻服務(wù)器模塊、數(shù)據(jù)包發(fā)送模塊組成。


圖l是系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖。 圖2是煙花節(jié)點鳴音警示電路圖。 圖3是煙花燃放節(jié)點電子圍墻電路圖。 圖4是煙花燃放節(jié)點紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
依據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容開發(fā)的應(yīng)用實例是 開發(fā)煙花綜合燃放信息控制處理的計算機軟件系統(tǒng)，使信息采集系統(tǒng)101在多普
勒效應(yīng)音頻警示監(jiān)控設(shè)備、電子圍欄、紅外視頻監(jiān)控設(shè)備均反饋安全信號的情況下，向信息控制系統(tǒng)102傳遞上電信號，信息控制系統(tǒng)102通過電控系統(tǒng)103對點火系統(tǒng)104上電；否則，自動斷電。為此，設(shè)計多普勒效應(yīng)音頻警示監(jiān)控設(shè)備，使之在有人侵入其監(jiān)控區(qū)域時，反復(fù)發(fā)出"危險地帶，立即退出"的語音警示信號，警示侵入者退出煙花點火、燃放區(qū)域。該感
4應(yīng)式音頻警示電路由多普勒效應(yīng)傳感器電路、放大電路、電子開關(guān)控制電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和語音警示電路組成，如圖2成示。電路中，多普勒效應(yīng)傳感器電路由天線W、電阻器R1 R4、電感器L、電容器Cl和晶體管VI組成(VI和Rl R4、 L和Cl組成自激式振蕩器)；放大電路由電容器C2、C3、電阻器R5、R6和晶體管V2組成；電子開關(guān)控制電路由電容器C4、檢測二極管VD、電阻器R7、 R8和晶體管V3、 V4組成；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路由時基集成電路IC、電阻器R9和電容器C5、 C6組成；語音警示電路由晶體管V5、電阻器R10、電容器C7、 C8和專用警示器HA組成。接通電源開關(guān)S，語音警示電路進入警戒狀態(tài)。多普勒傳感器電路振蕩工作后，通過天線W向周圍空間射出微波信號，有效輻射半徑達8m。有人進入該區(qū)域內(nèi)走動時，被人體反射回來的電磁波信號通過天線W使自激振蕩器的信號幅度及頻率相應(yīng)地發(fā)生變化，從而導(dǎo)致C3兩端電壓發(fā)生波動。 人體越靠近W，電壓波動的幅度會越大；人體移動越快，電壓波動的頻率越高。C3兩端的波動電壓經(jīng)V2放大及VD檢波后使V3和V4瞬間導(dǎo)通，在IC的2腳產(chǎn)生低電平觸發(fā)信號，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，由穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀悍€(wěn)態(tài)，IC的3腳輸出高電平，V5導(dǎo)通，HA通電后反復(fù)發(fā)出響亮的"危險地帶，立即退出"警示聲。延時警示25s，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器恢復(fù)為穩(wěn)態(tài)，IC的3腳又變?yōu)榈碗娖?，V5截止，HA停止發(fā)聲。 其中，R1 R10均選用1/4W金屬膜電阻器或碳膜電阻器。C1和C2均選用高頻瓷介電容器；C3 C5和C7、 C8均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器；C6選用滌綸電容器或獨石電容器。VD選用1N4148型硅開關(guān)二極管。VI選用3DG56或3DG80型超高頻硅NPN晶體管；V2和V4選用S9013或S9014、3DG6、3DG8型硅NPN昌體管；V3選用S9012或S9015、3CD21型硅PNP晶體管；V5選用塑封的DD03或3DD15型硅NPN低頻大功率晶體管。IC選用NE555型時基集成電路。L用OO. 51mm的高強度漆包線繞5匝，制成①5mm的空心線圈(每匝音距為lmm) 。 HA選用LQ46-88D型專用大功率語音警示揚聲器。GB使用12V疊層電池或直流穩(wěn)壓電源。S選用單極撥動式開關(guān)。W使用拉桿天線，使用時調(diào)節(jié)W的長度，使R2兩端電壓為O. 45V以上。 多普勒效應(yīng)音頻警示監(jiān)控設(shè)備在報警狀態(tài)下，向信息采集系統(tǒng)101反饋煙花點火器斷電信號；在安全狀態(tài)下，向信息采集系統(tǒng)101反饋煙花點火器上電信號。
為確保一些關(guān)鍵燃放節(jié)點不被侵入，本實施例還配置電圍欄控制電路，采用交、直流兩用電源供電，它能周期性地產(chǎn)生低電流的脈沖高壓電(電流低于300mA)，對侵入者可產(chǎn)生威懾作用。該電圍欄控制電路由電源電路、自激式多諧振蕩器和高壓發(fā)生器電路組成，如圖3所示。其中，電源電路由熔斷器FU、電源變壓器T1 、整流橋堆UR、濾波電容器Cl 、蓄電池GB的電源開關(guān)S1、S2組成；自激式多諧振蕩器電路由昌體管V1、V2、電阻器R1、R2、二極管VD1、VD2和振蕩升壓變壓器T2組成；高壓發(fā)生器電路由晶閘管VT、雙向觸發(fā)二極管VD3、電阻器R3、 R4、電容器C2、 C3和升壓脈沖變壓器T3組成。 采用直流電源供電時，將S1和S2接通，自激式多諧振蕩器振蕩工作，通過T2將6V直流電壓變換成振幅約60V的方波電壓。該方波電壓經(jīng)UR整流及Cl濾波后，通過R3和R4分別對C3和C2充電。當C3上電壓達到雙向觸發(fā)二極管VD3的轉(zhuǎn)折電壓時，VD3導(dǎo)通，C3經(jīng)VD3對晶閘管VT的門極放電，使VT受觸發(fā)而導(dǎo)通。VT導(dǎo)通后，C2上存儲的電荷經(jīng)VT和T3快速放電，在T3的二次繞組上產(chǎn)生脈沖高壓。當C2的放電電流逐漸減小至一定值時，VT截止，C2和C3又開始充電，進入下一個工作周期。
T3的一端接插入地下的金屬棒上，另一端用①1 w①3mm左右裸金屬將需要保護 的煙花燃放場所圈繞幾圈。當侵入者觸及到此電圍欄時，便會遭受電擊。
使用交流電源時，應(yīng)將Sl和S2關(guān)閉(使自激式多諧振蕩器停止工作)，交流220V 電壓經(jīng)Tl降壓、UR整流及Cl濾波后，通過R3和R4分別對C3和C4充電，產(chǎn)生脈沖高壓的 工作過程與用直流電源時相同。Rl和R2均選用1/4W金屬膜電阻器；R3和R4均選用1/2W 金屬膜電阻器。Cl選用耐壓值為160V的鋁電解電容器；C2選用耐壓值為250V的CBB電容 器；C3選用耐壓值為63V的獨石電容器或滌綸電容器。VD1和VD2均選用1N4007型硅整流 二極管。UR選用1A、400V的整流橋堆。VI和V2均選用3DK4B型硅開關(guān)晶體管；VD3選用 DB3或2CTS型雙向觸發(fā)二極管。VT選用3A、400V的晶閘管。Tl用16mmX20mm的E形硅鋼 片制作一次繞組用0 0. llmm的漆包線繞2200匝；二次繞組用0 0. 28mm的漆包線繞520 匝(使二次繞組的輸出電壓為55V) 。 T2用E6磁心制作， 一次繞組用0 0. 28mm的漆包線繞 360匝，中間處抽頭；二次繞組用0 0. llmm的漆包線繞2200匝。T3用12in或14in黑白電 視機的行輸出變壓器代替。Sl和S2均選用單極式撥動開關(guān)。 電圍欄控制電路在工作狀態(tài)下，向信息采集系統(tǒng)101反饋煙花點火器斷電信號； 在伺服狀態(tài)下，向信息采集系統(tǒng)101反饋煙花點火器上電信號。 為確保煙花燃放節(jié)點的安全，本實施例還配置嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。嵌入式網(wǎng) 絡(luò)視頻服務(wù)器由硬件部分和軟件部分組成。硬件部分由視頻采集轉(zhuǎn)換模塊、視頻編碼模塊、 嵌入式微處理器模塊組成；軟件部分采用嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計，包括視頻編碼模塊、視頻服 務(wù)器模塊、數(shù)據(jù)包發(fā)送模塊。如圖4所示，系統(tǒng)設(shè)計為前端的DH-IR08紅外視頻信號采集 終端獲取紅外視頻信息，經(jīng)過FPGA模塊EP3SE50的轉(zhuǎn)化，將攝像終端采集并輸出的并行信 號轉(zhuǎn)化成串行信號，傳送給專用的視頻編碼芯片ME6400，ME6400壓縮編碼后得到MPEG-4視 頻流，將此視頻流進行本地存儲，并發(fā)送給嵌入式處理器ARM1156T2-S，處理器根據(jù)相應(yīng)的 網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，對數(shù)據(jù)流進行封裝，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)視終端。嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器發(fā) 現(xiàn)危險狀況，向信息采集系統(tǒng)101反饋煙花點火器斷電信號；在安全狀態(tài)下，向信息采集系 統(tǒng)101反饋煙花點火器上電信號。
權(quán)利要求
一種煙花綜合燃放信息控制處理的計算機軟件系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括信息采集系統(tǒng)(101)，信息控制系統(tǒng)(102)、電控系統(tǒng)(103)、點火系統(tǒng)(104)，所述信息采集系統(tǒng)(101)向所述信息控制系統(tǒng)(102)發(fā)送電信號，反映燃放節(jié)點的安全狀態(tài)，所述信息控制系統(tǒng)(102)通過所述電控系統(tǒng)(103)對所述點火系統(tǒng)(104)進行上電、斷電控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙花綜合燃放信息控制處理的計算機軟件系統(tǒng)，其特征在于，所述信息采集系統(tǒng)(101)包括并行的煙花節(jié)點鳴音警示系統(tǒng)(201)、煙花燃放節(jié)點電子圍墻系統(tǒng)(202)、煙花燃放節(jié)點紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)(203)，并且所述煙花節(jié)點鳴音警示系統(tǒng)(201)、煙花燃放節(jié)點電子圍墻系統(tǒng)(202)、煙花燃放節(jié)點紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)(203)中，任一系統(tǒng)反饋的斷電信息，可通過所述信息控制系統(tǒng)(102)和所述電控系統(tǒng)(103)對所述點火系統(tǒng)(104)實施斷電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙花綜合燃放信息控制處理的計算機軟件系統(tǒng)，其特征在于，所述煙花節(jié)點鳴音警示系統(tǒng)(201)包括多普勒效應(yīng)傳感器電路、放大電路、電子開關(guān)控制電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和語音警示電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙花綜合燃放信息控制處理的計算機軟件系統(tǒng)，其特征在于，所述多普勒效應(yīng)傳感器電路由天線W、電阻器Rl R4、電感器L、電容器Cl和晶體管VI組成；所述放大電路由電容器C2、C3、電阻器R5、R6和晶體管V2組成；所述電子開關(guān)控制電路由電容器C4、檢測二極管VD、電阻器R7、 R8和晶體管V3、 V4組成；所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路由時基集成電路IC、電阻器R9和電容器C5、 C6組成；所述語音警示電路由晶體管V5、電阻器RIO、電容器C7、 C8和專用警示器HA組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙花綜合燃放信息控制處理的計算機軟件系統(tǒng)，其特征在于，所述煙花燃放節(jié)點電子圍墻系統(tǒng)(202)包括電源電路、自激式多諧振蕩器和高壓發(fā)生器電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的煙花綜合燃放信息控制處理的計算機軟件系統(tǒng)，其特征在于，所述煙花燃放節(jié)點紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)(203)包括硬件部分和軟件部分，所述硬件部分由視頻采集轉(zhuǎn)換模塊、視頻編碼模塊、嵌入式微處理器模塊組成；所述軟件部分由嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計，包括視頻編碼模塊、視頻服務(wù)器模塊、數(shù)據(jù)包發(fā)送模塊組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煙花綜合燃放信息控制處理的計算機軟件系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括信息采集系統(tǒng)101，信息控制系統(tǒng)102、電控系統(tǒng)103、點火系統(tǒng)104，所述信息采集系統(tǒng)101向所述信息控制系統(tǒng)102發(fā)送電信號，反映燃放節(jié)點的安全狀態(tài)，所述信息控制系統(tǒng)102通過所述電控系統(tǒng)103對所述點火系統(tǒng)104進行上電、斷電控制。本發(fā)明的電子示警、電子阻截、紅外監(jiān)控系統(tǒng)都可對點火器實施獨立斷電控制，解決了大型煙花燃放項目的節(jié)點安全防護問題。
文檔編號G05B19/418GK101709934SQ20091004356
公開日2010年5月19日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者劉勇章, 楊傳觀, 蔡波, 鐘自友, 鐘自奇, 鐘自敏, 鐘自超, 鐘自遠 申請人:瀏陽市東信煙花集團有限公司