CN105403105B - 一种防雹增雨高炮控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防雹增雨高炮控制系统，其包括控制装置和执行装置。通过控制装置控制远程遥控高炮上的方位控制单元与射角控制单元，从而控制高炮调整到预定的方位与射角大小，并最终控制高炮发射。提高了作业人员在增雨防雹作业中的安全性，在空域时间急促的情况下，有利于提高作业的效率。数据的远程传输和统计，使指挥中心和各部门能够及时掌握相关作业数据。

Description

一种防雹增雨高炮控制系统

技术领域

本发明涉及远程控制系统，尤其涉及一种防雹增雨高炮控制系统。

背景技术

人工防雹增雨是以云和降水物理为基础的科学技术减灾手段。人工防雹增雨作业涉及多学科、多部门，具有时间性强，专业性、安全性突出，技术要求高等特点。200610042413.1公开了一种人工增雨防雹业务技术系统，其根据雷达回波，利用催化剂扩散模式，自动确定高炮火箭作业参数。无延迟地对作业点进行实时作业指挥的功能。系统采用SqlServer数据库并进行分布式管理。该业务技术系统包括辅助系统、系统数据库管理、主体系统三部分。辅助系统用于信息量的积累和控制。系统数据库管理用于各项数据的汇总和管理。主体系统自动确定高炮火箭作业参数、地市指挥中心与炮点联动传递信息。该系统的安全性和响应速度有待改进。

发明内容

本发明提出了一种防雹增雨高炮控制系统，提高了安全性，具有更快的响应速度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种防雹增雨高炮控制系统，其特征在于包括控制装置和执行装置，所述控制装置包括MCU微控制器、第一通信单元、输入单元以及显示单元，所述MCU微控制器连接至所述第一通信单元、输入单元以及显示单元，所述执行装置包括第二通信单元、电击发控制单元、炮弹发射计数单元、射角检测单元以及方位检测单元，所述第二通信单元的输出端连接至电击发控制单元、炮弹发射计数单元、射角检测单元以及方位检测单元，所述第二通信单元的输入端连接至所述第一通信单元。

在本发明的防雹增雨高炮控制系统中，所述执行装置还包括一电池。

在本发明的防雹增雨高炮控制系统中，该执行装置还包括射角控制单元和方位控制单元，所述电池连接至所述射角控制单元和方位控制单元。

在本发明的防雹增雨高炮控制系统中，所述第二通信单元的输出端还连接至所述射角控制单元和方位控制单元。

在本发明的防雹增雨高炮控制系统中，所述第一通信单元为无线信号收发装置。

在本发明的防雹增雨高炮控制系统中，该防雹增雨高炮控制系统还包括一指挥中心，所述控制装置还包括远程数据传输单元，该远程数据传输单元连接至所述指挥中心。

实施本发明的这种防雹增雨高炮控制系统，具有以下有益效果：通过控制装置控制远程遥控高炮上的方位控制单元（电机系统）与射角控制单元（电机系统），从而控制高炮调整到预定的方位与射角大小，并最终控制高炮发射。提高了作业人员在增雨防雹作业中的安全性，在空域时间急促的情况下，有利于提高作业的效率。数据的远程传输和统计，使指挥中心和各部门能够及时掌握相关作业数据。

附图说明

图1为本发明的这种防雹增雨高炮控制系统的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的技术参数如下：

1、方向转动角度0°~360°。

2、射角0°~85°。

3、位置控制精度1°。

4、根据炮点环境设定禁射区域。

5、电击发控制单元与方向控制单元联动。电击发控制单元动作时方向控制单元一起动作（方向角速度2°/s <v <3°/s）；方向控制单元在调整设定角度动作时，电击发控制单元不动作。

6、采集炮弹发射计数无误差。

7、当炮膛内有滞留物时可通过计数器数据判断炮膛内滞留物的属性。

图1为本发明的控制系统的框体。在本实施例中，采用本发明改造人工影响天气用65式双37高炮控制系统，以不改变装备的原有结构和性能为前提。其主要由主控集成模块、供电电源、方位控制单元、方位检测单元、射角控制单元、射角检测单元、电击发控制单元、炮弹发射计数单元等组成，主控集成模块主要由MCU微控制器、触摸与显示单元、无线接收与发送通讯单元、GPRS远程数据传输等组成。控制系统各部分的主要组成见表1。

表1 控制系统各部分的主要组成

气象高炮控制系统电子组件放置在机箱内，机箱采用高强度铝合金机箱，机箱外形尺寸：约130mm×230mm×300mm（高×宽×长）；面板尺寸：130mm×222mm（高×宽），机箱分为2个面板：前面板和后面板。

设备箱安装于火炮左侧炮手座椅下方。主要功能是完成对高炮方位角、射角、电击发的控制和检测，完成方位角、射角、电击发、炮弹发射计数等数据信息的采集，并上传到高炮控制系统手持显示屏。

本方案采用无线数传电台模块，采用GFSK调制方式，灵敏度高，传输距离远，通讯数率高，内部自动完成通讯协议转换和数据收发控制等特点。

本系统无线数传分两级，第一级将设备箱采集的数据传输到手持机，由手持机对原始数据进行处理，第二级由手持机将相关数据上传至人工影响天气作业的管理部门。

触摸与显示单元主要功能是实现人机用户交互操作，本方案拟采用采用4.3寸TFT真彩液晶屏。触摸与显示单元与设备箱共同构成该控制系统的中枢部分，完成系统的数据采集、处理和作用操控。

通过方位控制单元及方位检测单元、射角控制单元及射角检测单元，实现对高炮方位角、射角的控制及方位角、射角的实时显示和数据上传。

电机控制器功能特点如下：

支持电机电压9V～36V，长时间可持续负载电流8A，最大负载电流10A；

支持单/双电位器、0～5V模拟信号与TTL电平、-5V～+5V差分模拟信号和RS485多种控制方式；

支持PWM调速(调压)、恒转矩调速(稳流)、自测速闭环调速(稳速)、外接测速发电机闭环调速(稳速)多种调速方式；

电机电流PID调节控制，电流控制精度0.1A，最大启动/负载电流、制动(刹车)电流可分别配置；支持电机过载和堵转限流，防止过流损坏电机；支持恒电流制动(刹车)，电机刹车时间短、冲击力小；方向切换过程电流自动控制，迅速而无冲击振动；

支持电机正反转双向调速，可使用两个电位器分别调节电机正反转速度转速；可通过串口预设正/反转速度并存储，通过开关或按钮控制启停和方向；

自带大功率刹车电阻可提供6A持续刹车电流，可大电流频繁刹车或换向；支持扩展刹车电阻；

支持电机正反转限位，可外接两个行程开关分对正反转限位；

支持电机换向频率(转速)自测量及稳速，支持电机堵转检测/堵转限位停转；

支持RS485多机通讯，支持MODBUS-RTU通讯协议，方便多种控制器(如单片机、PC机或PLC)通讯控制，支持通讯中断停机保护；

18kHz的PWM频率，此频率已接近人耳听觉上限，调速时电机无嚣叫声；

极小的PWM死区，仅0.5us，PWM有效范围:0.1%～99.9%；

全部接口ESD防护，适合复杂的环境；

使用超厚铝合金大散热器机壳，散热非常好。

旋变解码器

旋变解码器的注意功能是采集高炮的方位角、射角等实时数据，技术指标如下：

激励频率：10KHz

激励电压：4V有效值

输入电压：2V有效值

通讯接口：RS422

电源电压：9V～36V

外形尺寸：130×85×27

3.3.7数字IO模块

数字IO模块技术指标如下：

12路光电隔离数字量输入，所有输入都是高电平有效

8路光电隔离数字量输出，继电器功率30V，5A

外形体积：145×90×40

方位角、射角数据采集与处理是采用两个传感器分别采集数据，送到处理器进行处理。炮弹发射及弹壳退出数据采集采用两个位移传感器检测后座移动并计数送到处理器进行处理。

为了保证控制系统能够抗振并可靠的工作，在系统结构设计上采取了刚性连接并用导热胶封固，整个箱体通过减振缓冲装置与火炮连接，使整个系统满足相关标准的抗振要求。

本发明在室外作业，工作环境很差，为了保证控制系统能够在这样的环境下可靠的工作，整个系统封装在箱体中，能防止有害的粉尘堆积，能承受任意方向水的喷射，防护等级到达IP55级要求。

本发明的防雹增雨高炮控制系统是根据气象部门人工影响天气需要而研制的，具有安全可靠、保护特性优异、运行安全、维护简便等特点。产品符合相关标准的规定。在产品设计和试制过程中运用了价值工程原理，主要件来指导工作。关键器件选择专业工厂加工制作的产品；其它重要零配件的公差制定、加工工艺以及整体装配工艺的方案制定上进行多角度、多方案的比较和试验，最终选出工艺上先进、经济上合理的最佳方案；从而使所研制的防雹增雨高炮控制系统既有独创性、性能优异，又经济可行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种防雹增雨高炮控制系统，其特征在于包括控制装置、执行装置和指挥中心，所述控制装置包括MCU微控制器、第一通信单元、输入单元以及显示单元，所述MCU微控制器连接至所述第一通信单元、输入单元以及显示单元，所述执行装置包括第二通信单元、电击发控制单元、炮弹发射计数单元、射角检测单元以及方位检测单元，所述第二通信单元的输出端连接至电击发控制单元、炮弹发射计数单元、射角检测单元以及方位检测单元，所述第二通信单元的输入端连接至所述第一通信单元；

所述执行装置还包括射角控制单元和方位控制单元，通过方位控制单元及方位检测单元、射角控制单元及射角检测单元，实现对高炮方位角、射角的控制及方位角、射角的实时显示和数据上传；

所述执行装置还包括一电池，所述电池连接至所述射角控制单元和方位控制单元，所述第一通信单元为无线信号收发装置，所述无线信号收发装置的系统无线数传分两级，第一级将设备箱采集的数据传输到手持机，由所述手持机对原始数据进行处理，第二级由所述手持机将相关数据上传至所述指挥中心。

2.根据权利要求1所述的防雹增雨高炮控制系统，其特征在于，所述第二通信单元的输出端还连接至所述射角控制单元和方位控制单元。

3.根据权利要求1所述的防雹增雨高炮控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括远程数据传输单元，该远程数据传输单元连接至所述指挥中心。