CN110905262B - 塔型机械智能表演装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及喷泉设备技术领域，旨在提供塔型机械智能表演装置，其技术方案要点是包括由下至上依次设置的塔座、塔身和塔刹，还包括用于将声音信号转换为电信号输出的拾音器模块，拾音器模块的输出端电性连接有微控制器，微控制器的输入端电性连接有用于将音乐输出至音响设备播放的MP3模块，微控制器的输出端电性连接有用于喷水的喷水模块，喷水模块随MP3模块的高低音喷射预设喷水高度的喷泉。本发明适用于大型建筑广场上或者公园内的喷泉水秀表演。

Description

塔型机械智能表演装置
技术领域
本发明涉及喷泉设备技术领域，更具体地说，它涉及塔型机械智能表演装置。
背景技术
喷泉是一种将水或其他液体经过水泵提供的一定压力后经喷头喷洒出来以供人观赏的装饰装置。为了美化环境，在一些大型建筑广场上或者公园内都设置有人造喷泉，喷泉已经成为人们普遍接受的最为时尚的休闲文艺项目，给生活环境增添了光彩。
但是，由于喷泉设备内的水或者其他液体是通过水泵经喷头喷洒出来的，故喷水的高度是恒定的，难以和现场的音乐协同运作，则所产生的喷泉水秀效果是单调的，视觉效果不够震撼，无法给观众呈现一场视听水秀盛宴。
发明内容
本发明的目的是提供塔型机械智能表演装置，其能根据音乐的高低音临场进行对应喷水高度的喷泉表演，喷水和现场的音乐协同运作，以使喷泉水秀效果灵活丰富，视觉效果震撼，带给观众具有一定美感的视听水秀表演。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：塔型机械智能表演装置，包括由下至上依次设置的塔座、塔身和塔刹，还包括用于将声音信号转换为电信号输出的拾音器模块，所述拾音器模块的输出端电性连接有微控制器，所述微控制器的输入端电性连接有用于将音乐输出至音响设备播放的MP3模块，所述微控制器的输出端电性连接有用于喷水的喷水模块，所述喷水模块随所述MP3模块的高低音喷射预设喷水高度的喷泉。
通过采用上述技术方案，MP3模块将音乐经微控制器输出至音响设备进行播放，同时，拾音器模块从播放的音乐中拾取声音信号并转换为电信号输入至微控制器内，微控制器接收电信号后向喷水模块输入控制信号，使喷水模块随MP3模块的高低音喷射预设喷水高度的喷泉，进而宝塔舞美装置能根据音乐的高低音喷射对应喷水高度的喷泉表演，喷水和现场的音乐协同运作，以使喷泉水秀效果灵活丰富，视觉效果震撼，带给观众具有一定美感的视听水秀表演。
优选的，所述微控制器串口连接有后台，所述后台内设置有用于根据已存储音乐的高低音按正比例输出喷泉的喷水高度的学习模块。
通过采用上述技术方案，后台内设置有学习模块，学习模块根据不同音乐的高低音按正比例计算获得喷泉的喷水高度，并经后台向微控制器输入电信号，以调整喷水模块的喷水效果，使得喷水模块能根据不同音乐的高低音更准确地喷射出对应喷水高度的喷泉，喷水模块随音乐高低音的反应更灵敏。
优选的，所述学习模块包括乐曲库、规律库、训练库和模型库；
所述乐曲库用于存储各种音乐和所述MP3模块内的音乐；
所述规律库根据所述乐曲库存储的音频信息训练学习，统计不同音乐的旋律并生成频谱图，以频谱的数值变化按正比例规律计算出喷泉的喷水高度值变化范围，并存储至所述训练库；
所述训练库根据所述乐曲库新存储的音乐信息不断修正所述规律库生成的喷泉喷水高度规律，并将修正后的规律存储至所述模型库；
所述模型库根据所述拾音器模块输出的电信号和所述训练库修正后的规律，计算所述喷水模块对应的高度值，并生成控制信号经所述后台输入所述微控制器内，控制所述喷水模块的喷水高度值。
通过采用上述技术方案，乐曲库尽可能多地存储音乐，以积累规律库所需的学习素材；规律库根据乐曲库存储的音乐进行反复地训练学习，统计不同音乐的旋律并生成频谱图，以频谱的数值变化按正比例规律获得喷泉的喷水高度值变化范围，再并存储至训练库，以获得喷水模块随音乐的高低音的变化规律；训练库根据乐曲库新存储的音乐信息不断修正规律库生成的喷泉喷水高度规律，并将修正后的规律存储至模型库，以使规律库生成的规律更准确；模型库根据拾音器模块输出的电信号和修正后的规律，计算喷水模块对应的喷水高度值，并生成控制信号经后台输入微控制器内，控制喷水模块动作，进而喷水模块随音乐高低音的变化更灵敏。
优选的，所述微控制器的输入端电性连接有用于远程遥控的红外遥控模块。
通过采用上述技术方案，红外遥控模块用于远程遥控宝塔舞美装置，以更好地控制宝塔舞美装置的喷水模块和MP3模块，操作更方便。
优选的，所述微控制器的输出端电性连接有用于在音乐的高音或者低音时喷火的喷火模块。
通过采用上述技术方案，喷火模块用于在音乐高音或者低音时喷火，在表演时配合喷水和现场的音乐协同运作，使宝塔舞美装置的表演更丰富多彩，使得宝塔舞美装置的表演更多样化，更好地吸引观众。
优选的，所述塔身内设置有摇头灯，所述微控制器的输出端电性连接有用于控制所述摇头灯随音乐的高低音切换不同颜色灯光的彩灯供电模块。
通过采用上述技术方案，彩灯供电模块使摇头灯的灯光颜色随音乐的高低音切换，在表演时配合喷水和现场的音乐协同运作，使宝塔舞美装置的表演更丰富多彩，宝塔舞美装置的表演更多样化，更好地吸引观众。
优选的，所述塔身的侧面均开设有门框，所述门框上均封闭有塔门，所述塔门通过转轴转动连接于所述塔身的侧面上，所述转轴的端部固定有滑轮，所述塔身内安装有使所述滑轮保持初始位置的扭簧，所述滑轮上绕接有吊绳，所述吊绳的末端固定有配重块，所述塔身内设置有用于驱动所述配重块运动的链传动机构，所述配重块运动时带动所述塔门往外翻或者关闭。
通过采用上述技术方案，链传动机构驱动配重块向下运动拉扯吊绳，使配重块带动吊绳展开，吊绳带动滑轮转动，滑轮带动转轴转动，进而带动塔门转动并往外翻，使得宝塔舞美装置的塔门打开；喷水结束后，链传动机构驱动配重块向上运动，此时吊绳处于松弛状态，在扭簧的作用下，滑轮反向转动至恢复原位，带动转轴反向转动，同时使得吊绳绕设收拢在滑轮上，进而转轴带动塔门转动至封闭门框；故塔型机械智能表演装置塔身四个侧面的塔门能够打开和闭合，在表演时配合喷水和现场的音乐协同运作，使宝塔舞美装置的表演更丰富多彩。
优选的，所述链传动机构包括主动轮、从动轮、曳引链和电机，所述电机的输出轴与所述主动轮固定，所述曳引链绕接在所述主动轮和所述从动轮之间，所述曳引链的外侧面与所述配重块固定。
通过采用上述技术方案，启动电机，电机带动主动轮转动，主动轮带动绕接于其上的曳引链传动，曳引链带动从动轮转动，以使曳引链带动与其固定的配重块运动，对吊绳施加作用力，以控制转轴转动，进而达到塔门打开或者闭合的效果。
优选的，所述电机与所述微控制器的输出端电性连接，所述拾音器模块向所述微控制器输入电信号控制所述电机启动。
通过采用上述技术方案，当MP3模块播放音乐时，拾音器模块拾取音频信号并将其转换为电信号输入至微控制器内，以使微控制器控制电机启动，实现塔门的打开或者闭合效果，控制更智能化，塔型机械智能表演装置同喷水模块和MP3模块的协同表演效果更好，塔型机械智能表演装置的喷泉水秀效果更好。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、塔型机械智能表演装置能根据音乐的高低音喷射对应喷水高度的喷泉表演，喷水和现场的音乐协同运作，以使喷泉水秀效果灵活丰富，视觉效果震撼，带给观众具有一定美感的视听水秀表演；
2、后台的学习模块能调整喷水模块的喷水效果，使得喷水模块能根据不同音乐的高低音更准确地喷射出对应喷水高度的喷泉，喷水模块随音乐高低音的反应更灵敏；
3、红外遥控模块使得遥控塔型机械智能表演装置能远程遥控，以更好地控制塔型机械智能表演装置的喷水模块和MP3模块，操作更方便；
4、喷火模块在音乐高音或者低音时喷火，塔型机械智能表演装置的表演更多样化；
5、彩灯供电模块使灯光颜色随音乐的高低音切换，塔型机械智能表演装置的表演更多样化；
6、塔型机械智能表演装置塔身四个侧面的塔门在表演时能够打开和闭合，配合喷水和现场的音乐协同运作，使塔型机械智能表演装置的表演更丰富多彩；
7、拾音器模块和微控制器控制电机启动，塔型机械智能表演装置同喷水模块和MP3模块的协同表演效果更好，控制更智能化。
附图说明
图1是塔型机械智能表演装置的功能模块示意图；
图2是塔型机械智能表演装置的整体示意图；
图3是塔型机械智能表演装置的其中一层塔身的内部结构图；
图4是图3的A的放大图；
图5是图3的B的放大图。
图中：1、塔座；2、塔身；3、塔刹；4、门槛；5、塔门；6、转轴；7、滑轮；8、扭簧；9、吊绳；10、吊圈；11、配重块；12、主动轮；13、从动轮；14、曳引链；15、电机；16、喷火模块；17、滑轨；18、摇头灯；19、管道；20、第一锥齿轮；21、第二锥齿轮；22、传动杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的塔型机械智能表演装置，包括MP3模块、拾音器模块、红外遥控模块、微控制器、喷火模块16、喷水模块和彩灯供电模块，MP3模块将音乐输出至音响设备播放，拾音器模块于将声音信号转换为电信号输出，用于在音乐的高音或者低音时喷火，喷水模块随MP3模块的高低音喷射预设喷水高度的喷泉，彩灯供电模块用于为彩灯供电并控制彩灯随音乐的高低音切换不同颜色的灯光，红外遥控模块用于远程遥控塔型机械智能表演装置的MP3模块、喷火模块16、喷水模块和彩灯供电模块。
微控制器的型号为XHYK-10/20/30d。
微控制器的输入端分别与MP3模块、拾音器模块和红外遥控模块电性连接，微控制器的输出端分别与喷火模块16、喷水模块和彩灯供电模块电性连接。
微控制器还串口连接有后台，后台内安装有用于根据已存储音乐的高低音按正比例计算出喷泉的喷水高度的学习模块。
学习模块包括乐曲库、规律库、训练库和模型库，乐曲库用于存储各种音乐和MP3模块内的音乐；规律库根据乐曲库存储的音频信息训练学习，统计不同音乐的旋律并生成频谱图，以频谱的数值变化按正比例规律获得喷泉的喷水高度值变化范围，并存储至训练库；训练库根据乐曲库新存储的音乐信息不断修正规律库生成的喷泉喷水高度规律，并将修正后的规律存储至模型库；模型库根据拾音器模块输出的电信号和训练库修正后的规律，计算喷水模块对应的高度值，并生成对应的控制信号经后台输入微控制器内，以控制喷水模块在不同音乐下的喷水高度值。
微控制器内置MP3模块，通过微控制器上的USB接口或者SD接口读取U盘或者SD卡里面的MP3音乐文件，并通过音频输出接口将音乐信号送至有源音响设备输出供观众欣赏。
参照图2，还包括由下至上依次设置的塔座1、塔身2和塔刹3，塔身2有三层且沿竖直方向依次排列，每层塔身2的体积由下至上依次减小，每层塔身2的下端部呈长方体型且每个侧面均开设有门框，门框上均封闭有塔门5。
拾音器模块包括拾音器，拾音器位于塔身2上(图中未示出)，拾音器是南京远拓科技有限公司生产的，型号为YT-CAW，拾音器通过多次选频有效抑制环境噪声并拾取音乐信号并转换为电信号输入微控制器内，能实现音频同步。
红外遥控模块包括内置红外接收头和外置红外接收头，内置红外接收头位于微控制器内，外置红外接收头与微控制器上的接口电性连接且可拆卸。
参照图3，喷火模块16位于每层塔身2的内部，喷火模块16包括喷火枪(图中未示出)和一对电子打火引线(图中未示出)，喷火枪为气箱一体式掌上喷火枪，体积小、重量轻，锁定瞄准位置后，喷火枪对燃气进行调压变流喷出枪口，喷出的储存在丁烷气罐内的特殊油料经过喷火枪前端的电子打火器时被点燃形成火舌，并渐渐形成硕大、绚丽的圆形火球，同时，伴有耀眼的光芒和浑厚的声响，以实现喷射火焰状态。
喷水模块包括三台50W/24V的直流水泵和喷头，直流水泵位于塔座1内部的中空位置(图中未示出)，喷头位于塔刹3上(图中未示出)，直流水泵的输入端连接水池，输出端通过管道19与喷头连通，喷头喷射形成水柱。
每台水泵的信号源被划分为高音、低音、麦克风和固定高度四种，同时，每台水泵的最高喷水高度和最低喷水高度可设置，以实现喷水高度随音乐、或声音或固定高度任一种方式变化。
当信号源为高音时，喷水模块的喷水高度随高音部分音乐节奏在最高喷水高度和最低喷水高度之间变化；当信号源为低音时，喷水模块的喷水高度随低音部分音乐节奏在最高喷水高度和最低喷水高度之间变化；当信号源为麦克风时，喷水模块的喷水高度随麦克风的输入信号在最高喷水高度和最低喷水高度之间变化；当信号源为固定高度时，喷水模块的喷水高度按最高喷水高度喷水。
彩灯供电模块包括3路24V/DC水下灯输出用电源，每层塔身2内部在喷火模块16的上方位置均悬吊有摇头灯18，摇头灯18固定安装在塔身2的内顶部中心位置，彩灯供电模块给摇头灯18提供电源，使摇头灯18的灯光随音乐节奏变化。
参照图4，每个门框的内顶部上方位置均设置有转动连接于塔身2内的转轴6，转轴6水平设置，塔门5与转轴6的侧面固定连接且转动连接于门框的内顶部。
转轴6的端部均固定有滑轮7，滑轮7转动连接于塔身2的中空位置处，塔身2内安装有使滑轮7保持初始位置的扭簧8，扭簧8的一端固定在塔身2内，另一端固定在滑轮7上，滑轮7上绕接有吊绳9，吊绳9的末端固定有配重块11。
塔身2的内侧面上沿配重块11的运动方向开设有槽口正对配重块11的滑轨17，滑轨17位于滑轮7的正下方位置，配重块11滑动连接于滑轨17内。
配重块11的顶部固定有吊圈10，吊绳9固定在吊圈10上。
塔身2的内侧面上正对配重块11的滑动位置均转动连接有主动轮12和从动轮13，主动轮12和从动轮13之间均绕接有曳引链14，曳引链14的外侧面与配重块11的侧面固定连接，其中一个主动轮12的轴心位置固定有电机15，电机15固定安装在塔身2的内底面上。
主动轮12、从动轮13、曳引链14和电机15组成链传动机构，以用于驱动配重块11运动，使配重块11运动时带动塔门5往外翻至打开状态或者关闭。
电机15与微控制器的输出端电性连接(见图1)，当拾音器模块向微控制器输入电信号控制电机15启动。
参照图5，每层塔身2内部相邻的两个主动轮12的轴心位置均固定有传动杆22，传动杆22的一端固定在主动轮12上，另一端固定在塔身2的内侧面上，相邻位置的两根传动杆22成垂直设置且通过第一锥齿轮20和第二锥齿轮21连接，第一锥齿轮20和第二锥齿轮21垂直啮合，第一锥齿轮20和第二锥齿轮21分别与相邻位置的传动杆22固定连接。
本实施例的实施原理为：
MP3模块将音乐经微控制器输出至音响设备进行播放，同时，拾音器模块从播放的音乐中拾取声音信号并转换为电信号输入至微控制器内。
微控制器接收电信号后向后台输入音频电信号，使后台的学习模块按照输入的音频信号和训练库最新修正后的规律计算出喷水模块对应的喷水高度值，并生成控制信号经后台再次输入微控制器内。
微控制器向喷水模块的直流水泵输出控制信号，控制喷水模块动作，进而喷水模块的喷水高度随音乐的高低音变化，形成与此时播放音乐相对应的不同高度的水柱。
同时，微控制器分别向喷火模块16、电机15和彩灯供电模块输出音频电信号。
此时，电机15启动，带动主动轮12转动，主动轮12带动绕接于其上的曳引链14传动，曳引链14带动从动轮13转动，以使曳引链14带动与其固定的配重块11运动，对吊绳9施加作用力；当配重块11向下运动拉扯吊绳9时，吊绳9展开，吊绳9带动滑轮7转动，滑轮7带动转轴6转动，进而带动塔门5转动并往外翻至打开状态，主动轮12转动的同时使与其固定的第一锥齿轮20转动，第一锥齿轮20带动第二锥齿轮21转动，第二锥齿轮21带动与其固定的传动杆22转动，依次带动每层塔身2内的主动轮12转动，进而使得塔型机械智能表演装置的每层塔身2内的塔门5同时打开。
同时，位于每层塔身2内的喷火枪在音乐的高音时朝门框外部喷火或者或者在低音时朝门框外部喷火，高音时形成的火焰体积大于低音时的火焰体积；彩灯供电模块为位于塔座1正下方位置的摇头灯18提供电源，并使摇头灯18的灯光颜色随音乐节奏轮流变化。
当音乐结束时，喷水模块停止喷水，同时，微控制器分别向喷火模块16、电机15和彩灯供电模块输出控制信号，使喷火枪停止喷火、彩灯供电模块停止供电、使电机15驱动配重块11向上运动，此时吊绳9处于松弛状态，在扭簧8的作用下，滑轮7反向转动至恢复原位，带动转轴6反向转动，转轴6带动塔门5转动至封闭门框，每层塔身2内的塔门5同时关闭，同时使得吊绳9绕设收拢在滑轮7上。
进而塔型机械智能表演装置能根据现场音乐的高低音喷射对应喷水高度的喷泉表演，同时，塔门5、MP3模块、喷水模块、喷火模块16和彩灯供电模块协同运作，以使喷泉水秀效果灵活丰富，视觉效果震撼，带给观众具有一定美感的视听水秀表演。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.塔型机械智能表演装置，包括由下至上依次设置的塔座(1)、塔身(2)和塔刹(3)，其特征是：还包括用于将声音信号转换为电信号输出的拾音器模块，所述拾音器模块的输出端电性连接有微控制器，所述微控制器的输入端电性连接有用于将音乐输出至音响设备播放的MP3模块，所述微控制器的输出端电性连接有用于喷水的喷水模块，所述喷水模块随所述MP3模块的高低音喷射预设喷水高度的喷泉；
所述微控制器串口连接有后台，所述后台内设置有用于根据已存储音乐的高低音按正比例输出喷泉的喷水高度的学习模块；
所述学习模块包括乐曲库、规律库、训练库和模型库；
所述乐曲库用于存储各种音乐和所述MP3模块内的音乐；
所述规律库根据所述乐曲库存储的音频信息训练学习，统计不同音乐的旋律并生成频谱图，以频谱的数值变化按正比例规律计算出喷泉的喷水高度值变化范围，并存储至所述训练库；
所述训练库根据所述乐曲库新存储的音乐信息不断修正所述规律库生成的喷泉喷水高度规律，并将修正后的规律存储至所述模型库；
所述模型库根据所述拾音器模块输出的电信号和所述训练库修正后的规律，计算所述喷水模块对应的高度值，并生成控制信号经所述后台输入所述微控制器内，控制所述喷水模块的喷水高度值。
2.根据权利要求1所述的塔型机械智能表演装置，其特征是：所述微控制器的输入端电性连接有用于远程遥控的红外遥控模块。
3.根据权利要求1所述的塔型机械智能表演装置，其特征是：所述微控制器的输出端电性连接有用于在音乐的高音或者低音时喷火的喷火模块(16)。
4.根据权利要求1所述的塔型机械智能表演装置，其特征是：所述塔身(2)内设置有摇头灯(18)，所述微控制器的输出端电性连接有用于控制所述摇头灯(18)随音乐的高低音切换不同颜色灯光的彩灯供电模块。
5.根据权利要求1所述的塔型机械智能表演装置，其特征是：所述塔身(2)的侧面均开设有门框，所述门框上均封闭有塔门(5)，所述塔门(5)通过转轴(6)转动连接于所述塔身(2)的侧面上，所述转轴(6)的端部固定有滑轮(7)，所述塔身(2)内安装有使所述滑轮(7)保持初始位置的扭簧(8)，所述滑轮(7)上绕接有吊绳(9)，所述吊绳(9)的末端固定有配重块(11)，所述塔身(2)内设置有用于驱动所述配重块(11)运动的链传动机构，所述配重块(11)运动时带动所述塔门(5)往外翻或者关闭。
6.根据权利要求5所述的塔型机械智能表演装置，其特征是：所述链传动机构包括主动轮(12)、从动轮(13)、曳引链(14)和电机(15)，所述电机(15)的输出轴与所述主动轮(12)固定，所述曳引链(14)绕接在所述主动轮(12)和所述从动轮(13)之间，所述曳引链(14)的外侧面与所述配重块(11)固定。
7.根据权利要求6所述的塔型机械智能表演装置，其特征是：所述电机(15)与所述微控制器的输出端电性连接，所述拾音器模块向所述微控制器输入电信号控制所述电机(15)启动。
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