CN101709934B

CN101709934B - 一种烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统

Info

Publication number: CN101709934B
Application number: CN2009100435623A
Authority: CN
Inventors: 钟自奇; 钟自超; 钟自友; 钟自敏; 钟自远; 刘勇章; 蔡波; 杨传观
Original assignee: LIUYANG CITY DONGXIN FIREWORKS GROUP CO Ltd
Current assignee: LIUYANG CITY DONGXIN FIREWORKS GROUP CO Ltd
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-06-01
Also published as: CN101709934A

Abstract

本发明公开了一种烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统，其特征在于，所述系统包括信息采集系统(101)，信息控制系统(102)、电控系统(103)、点火系统(104)，所述信息采集系统(101)向所述信息控制系统(102)发送电信号，反映燃放节点的安全状态，所述信息控制系统(102)通过所述电控系统(103)对所述点火系统(104)进行上电、断电控制。本发明的电子示警、电子阻截、红外监控系统都可对点火器实施独立断电控制，解决了大型烟花燃放项目的节点安全防护问题。

Description

一种烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统

技术领域

本发明属于烟花燃放技术领域，具体而言属于烟花综合燃放控制系统的节点监控技术领域。

背景技术

在我国，大型烟花燃放项目已经日益普及，其燃放节点分散，燃放节点分布区域非常庞大，燃放效果适合数万人，甚至数十万人观赏。但是，燃放节点的安全控制问题仍然广泛采用人工模式，非常耗费人力。而且，由于人员信息沟通存在很多障碍，技术手段落后，经常引发各种安全问题。

例如，2008杭州西湖国际烟花大会上，烟花燃放项目负责方总共设置的燃放节点、燃放烟火数量数以万计。烟花燃放以钱江四桥和钱江三桥为界。四桥上游区域设4个燃放节点，四桥和三桥之间的区域设9个燃放节点，三桥上游设4个燃放节点，水上设置6个燃放节点。总计23个燃放节点，绵延达6公里以上。烟花燃放总规模增加到12万发，升空高度90-260m的高空烟花占三分之一，其余为艺术特效造型烟花。

由于燃放节点多，而且分散，为确保烟花燃放安全，2008杭州西湖国际烟花大会的组委会组织公安、交警、海事、公交、旅游、城管、环卫、气象、燃放企业等单位3万多人，成立烟花燃放安全管理工作班子。这样，整个燃放项目，由数万人实施安全控制，成本过于高昂。而且，由于人员众多，信息传递成本过高，导致内部监控难度增大。一旦安全管理人员操作不当，或者存在道德风险，燃放节点的安全问题就会缺乏保障。

2008杭州西湖国际烟花大会的参观群众高达数十万人，部分节点的聚集人群高达数万人，观众密度增大的区域，一旦发生安全事故，后果不堪设想。尤其对于特殊场合的烟花燃放，例如市政广场、奥运鸟巢、天安门广场等区域的烟花燃放，一旦烟花燃放节点被第三人侵入，实施恶意操作，后果也会非常严重。

目前，对烟花燃放节点进行安全控制的信息技术和产品都没有出现，更没有现有技术予以报导。尤其开展对象示警、电子阻截、视频监控三重防护的烟花燃放节点安全控制技术，目前没有出现。本发明在于弥补现有技术的不足，开发适合安全标准要求较高的烟花燃放节点安全保护产品。

发明内容

对烟花燃放节点的电子保护需要解决如下四大问题：

第一，电子示警。自动巡视发现侵入者，发出示警信号，提醒、恫吓其离开烟花燃放节点。

第二，电子阻截。用电子围栏圈定烟花燃放节点，防止侵入者实施破坏。该电子围栏可用电击等措施实施阻截。

第三、红外监控。烟花燃放一般在夜晚进行。采集红外视频信号，由远程终端进行监控，这是烟花燃放节点的电子保护设备应当具备的技术要素之一。

第四，自动断电。发现危险情况，烟花燃放系统应当能够对烟花点火器自动实施断电，避免烟花在危险区域爆炸。

在解决上述四大问题的基础上，本发明公开了电子示警、电子阻截、红外监控三种防护手段中，任一手段侦测到危险状况时，都可对烟花点火器自动断电的技术。本发明中，用于烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统，所述系统包括信息采集系统101，信息控制系统102、电控系统103、点火系统104，所述信息采集系统101向所述信息控制系统102发送电信号，反映燃放节点的安全状态，所述信息控制系统102通过所述电控系统103对所述点火系统104进行上电、断电控制；

所述信息采集系统101包括并行的烟花节点鸣音警示系统201、烟花燃放节点电子围墙系统202、烟花燃放节点红外视频监控系统203，并且所述烟花节点鸣音警示系统201、烟花燃放节点电子围墙系统202、烟花燃放节点红外视频监控系统203中，任一系统反馈的断电信息，可通过所述信息控制系统102和所述电控系统103对所述点火系统104实施断电；

所述烟花节点鸣音警示系统201包括多普勒效应传感器电路、放大电路、电子开关控制电路、单稳态触发器和语音警示电路；

所述多普勒效应传感器电路由天线W、第一至第四电阻器R1～R4、电感器L、第一电容器C1和第一晶体管V1组成；所述放大电路由第二电容器C2、第三电容器C3、第五电阻器R5、第六电阻器R6和第二晶体管V2组成；所述电子开关控制电路由第四电容器C4、检测二极管VD、第七电阻器R7、第八电阻器R8和第三晶体管V3、第四晶体管V4组成；所述单稳态触发器电路由时基集成电路IC、第九电阻器R9和第五电容器C5、第六电容器C6组成；所述语音警示电路由第五晶体管V5、第十电阻器R10、第七电容器C7、第八电容器C8和专用警示器HA组成；

所述烟花燃放节点电子围墙系统202包括电源电路、自激式多谐振荡器和高压发生器电路；

所述烟花燃放节点红外视频监控系统203包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分由视频采集转换模块、视频编码模块、嵌入式微处理器模块组成;所述软件部分由嵌入式操作系统设计,包括视频编码模块、视频服务器模块、数据包发送模块组成。

附图说明

图1是系统整体结构图。

图2是烟花节点鸣音警示电路图。

图3是烟花燃放节点电子围墙电路图。

图4是烟花燃放节点红外视频监控系统结构图。

具体实施方式

依据本发明的内容开发的应用实例是：

开发烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统，使信息采集系统101在多普勒效应音频警示监控设备、电子围栏、红外视频监控设备均反馈安全信号的情况下，向信息控制系统102传递上电信号，信息控制系统102通过电控系统103对点火系统104上电；否则，自动断电。为此，设计多普勒效应音频警示监控设备，使之在有人侵入其监控区域时，反复发出“危险地带，立即退出”的语音警示信号，警示侵入者退出烟花点火、燃放区域。该感应式音频警示电路由多普勒效应传感器电路、放大电路、电子开关控制电路、单稳态触发器和语音警示电路组成，如图2成示。电路中，多普勒效应传感器电路由天线W、电阻器R1～R4、电感器L、电容器C1和晶体管V1组成（V1和R1～R4、L和C1组成自激式振荡器）；放大电路由电容器C2、C3、电阻器R5、R6和晶体管V2组成；电子开关控制电路由电容器C4、检测二极管VD、电阻器R7、R8和晶体管V3、V4组成；单稳态触发器电路由时基集成电路IC、电阻器R9和电容器C5、C6组成；语音警示电路由晶体管V5、电阻器R10、电容器C7、C8和专用警示器HA组成。接通电源开关S，语音警示电路进入警戒状态。多普勒传感器电路振荡工作后，通过天线W向周围空间射出微波信号，有效辐射半径达8m。有人进入该区域内走动时，被人体反射回来的电磁波信号通过天线W使自激振荡器的信号幅度及频率相应地发生变化，从而导致C3两端电压发生波动。

人体越靠近W，电压波动的幅度会越大；人体移动越快，电压波动的频率越高。C3两端的波动电压经V2放大及VD检波后使V3和V4瞬间导通，在IC的2脚产生低电平触发信号，使单稳态触发器翻转，由稳态变为暂稳态，IC的3脚输出高电平，V5导通，HA通电后反复发出响亮的“危险地带，立即退出”警示声。延时警示25s，单稳态触发器恢复为稳态，IC的3脚又变为低电平，V5截止，HA停止发声。

其中，R1～R10均选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器。C1和C2均选用高频瓷介电容器；C3～C5和C7、C8均选用耐压值为16V的铝电解电容器；C6选用涤纶电容器或独石电容器。VD选用1N4148型硅开关二极管。V1选用3DG56或3DG80型超高频硅NPN晶体管；V2和V4选用S9013或S9014、3DG6、3DG8型硅NPN昌体管；V3选用S9012或S9015、3CD21型硅PNP晶体管；V5选用塑封的DD03或3DD15型硅NPN低频大功率晶体管。IC选用NE555型时基集成电路。L用Ф0.51mm的高强度漆包线绕5匝，制成Ф5mm的空心线圈（每匝音距为1mm）。HA选用LQ46-88D型专用大功率语音警示扬声器。GB使用12V叠层电池或直流稳压电源。S选用单极拨动式开关。W使用拉杆天线，使用时调节W的长度，使R2两端电压为0.45V以上。

多普勒效应音频警示监控设备在报警状态下，向信息采集系统101反馈烟花点火器断电信号；在安全状态下，向信息采集系统101反馈烟花点火器上电信号。

为确保一些关键燃放节点不被侵入，本实施例还配置电围栏控制电路，采用交、直流两用电源供电，它能周期性地产生低电流的脉冲高压电（电流低于300mA），对侵入者可产生威慑作用。该电围栏控制电路由电源电路、自激式多谐振荡器和高压发生器电路组成，如图3所示。其中，电源电路由熔断器FU、电源变压器T1、整流桥堆UR、滤波电容器C1、蓄电池GB的电源开关S1、S2组成；自激式多谐振荡器电路由昌体管V1、V2、电阻器R1、R2、二极管VD1、VD2和振荡升压变压器T2组成；高压发生器电路由晶闸管VT、双向触发二极管VD3、电阻器R3、R4、电容器C2、C3和升压脉冲变压器T3组成。

采用直流电源供电时，将S1和S2接通，自激式多谐振荡器振荡工作，通过T2将6V直流电压变换成振幅约60V的方波电压。该方波电压经UR整流及C1滤波后，通过R3和R4分别对C3和C2充电。当C3上电压达到双向触发二极管VD3的转折电压时，VD3导通，C3经VD3对晶闸管VT的门极放电，使VT受触发而导通。VT导通后，C2上存储的电荷经VT和T3快速放电，在T3的二次绕组上产生脉冲高压。当C2的放电电流逐渐减小至一定值时，VT截止，C2和C3又开始充电，进入下一个工作周期。

T3的一端接插入地下的金属棒上，另一端用Ф1∽Ф3mm左右裸金属将需要保护的烟花燃放场所圈绕几圈。当侵入者触及到此电围栏时，便会遭受电击。

使用交流电源时，应将S1和S2关闭（使自激式多谐振荡器停止工作），交流220V电压经T1降压、UR整流及C1滤波后，通过R3和R4分别对C3和C4充电，产生脉冲高压的工作过程与用直流电源时相同。R1和R2均选用1/4W金属膜电阻器；R3和R4均选用1/2W金属膜电阻器。C1选用耐压值为160V的铝电解电容器；C2选用耐压值为250V的CBB电容器；C3选用耐压值为63V的独石电容器或涤纶电容器。VD1和VD2均选用1N4007型硅整流二极管。UR选用1A、400V的整流桥堆。V1和V2均选用3DK4B型硅开关晶体管；VD3选用DB3或2CTS型双向触发二极管。VT选用3A、400V的晶闸管。T1用16mm×20mm的E形硅钢片制作：一次绕组用Ф0.11mm的漆包线绕2200匝；二次绕组用Ф0.28mm的漆包线绕520匝（使二次绕组的输出电压为55V）。T2用E6磁心制作，一次绕组用Ф0.28mm的漆包线绕360匝，中间处抽头；二次绕组用Ф0.11mm的漆包线绕2200匝。T3用12in或14in黑白电视机的行输出变压器代替。S1和S2均选用单极式拨动开关。

电围栏控制电路在工作状态下，向信息采集系统101反馈烟花点火器断电信号；在伺服状态下，向信息采集系统101反馈烟花点火器上电信号。

为确保烟花燃放节点的安全，本实施例还配置嵌入式网络视频服务器。嵌入式网络视频服务器由硬件部分和软件部分组成。硬件部分由视频采集转换模块、视频编码模块、嵌入式微处理器模块组成;软件部分采用嵌入式操作系统设计,包括视频编码模块、视频服务器模块、数据包发送模块。如图4所示，系统设计为:前端的DH-IR08红外视频信号采集终端获取红外视频信息,经过FPGA模块EP3SE50的转化,将摄像终端采集并输出的并行信号转化成串行信号,传送给专用的视频编码芯片ME6400,ME6400压缩编码后得到MPEG-4视频流,将此视频流进行本地存储,并发送给嵌入式处理器ARM1156T2-S,处理器根据相应的网络传输协议,对数据流进行封装,并通过网络发送到监视终端。嵌入式网络视频服务器发现危险状况，向信息采集系统101反馈烟花点火器断电信号；在安全状态下，向信息采集系统101反馈烟花点火器上电信号。

Claims

1.一种烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统，其特征在于，所述系统包括信息采集系统(101)，信息控制系统(102)、电控系统(103)、点火系统(104)，所述信息采集系统(101)向所述信息控制系统(102)发送电信号，反映燃放节点的安全状态，所述信息控制系统(102)通过所述电控系统(103)对所述点火系统(104)进行上电、断电控制。

2.根据权利要求1所述的烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统，其特征在于，所述信息采集系统(101)包括并行的烟花节点鸣音警示系统(201)、烟花燃放节点电子围墙系统(202)、烟花燃放节点红外视频监控系统(203)，并且所述烟花节点鸣音警示系统(201)、烟花燃放节点电子围墙系统(202)、烟花燃放节点红外视频监控系统(203)中，任一系统反馈的断电信息，可通过所述信息控制系统(102)和所述电控系统(103)对所述点火系统(104)实施断电。

3.根据权利要求2所述的烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统，其特征在于，所述烟花节点鸣音警示系统(201)包括多普勒效应传感器电路、放大电路、电子开关控制电路、单稳态触发器和语音警示电路。

4.根据权利要求3所述的烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统，其特征在于，所述多普勒效应传感器电路由天线(w)、第一至第四电阻器(R1)～(R4)、电感器(L)、第一电容器(C1)和第一晶体管(V1)组成；所述放大电路由第二电容器(C2)、第三电容器(C3)、第五电阻器(R5)、第六电阻器(R6)和第二晶体管(V2)组成；所述电子开关控制电路由第四电容器(C4)、检测二极管(VD)、第七电阻器(R7)、第八电阻器(R8)和第三晶体管(V3)、第四晶体管(V4)组成；所述单稳态触发器电路由时基集成电路(IC)、第九电阻器(R9)和第五电容器(C5)、第六电容器(C6)组成；所述语音警示电路由第五晶体管(V5)、第十电阻器(R10)、第七电容器(C7)、第八电容器(C8)和专用警示器(HA)组成。

5.根据权利要求3所述的烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统，其特征在于，所述烟花燃放节点电子围墙系统(202)包括电源电路、自激式多谐振荡器和高压发生器电路。

6.根据权利要求4所述的烟花综合燃放信息控制处理的计算机软件系统，其特征在于，所述烟花燃放节点红外视频监控系统(203)包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分由视频采集转换模块、视频编码模块、嵌入式微处理器模块组成；所述软件部分由嵌入式操作系统设计，包括视频编码模块、视频服务器模块、数据包发送模块组成。