CN1987336B - 一种枪械监控管理的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对于枪械进行控制的方法及这种方法所涉及的装置。本发明的方法是：设置主控制器，和在被监控枪械上设置接受主控制装置发射的巡检信号并可发射出枪枝相应编码的无线应答信号的装置和可将枪机锁闭的执行机构的从控制器，由主控制器定时发出巡检信号，在收到由被监控枪枝发回编码信号后，由主控制器与事先存诸的信号进行对比，并根据对比结果做出相应反应。由本发明的方法可建立相应的监控装置。

Description

一种枪械监控管理的方法及装置 

技术领域

本发明涉及一种对于枪械进行控制的方法及这种方法所涉及的装置，特别是一种用于部队和公安机关对于动态条件下枪械安全进行统一控制和管理的方法及装置。 

背景技术

对枪械的管理非常重要。对枪械的不同使用领域，用于执勤、处置突发事件、武装押解及巡逻等动态条件下的枪械管理难度极大，如管理不善将直接危害社会。如何妥善管理枪械，能正常使用并发挥作用，同时能在非正常情况下控制枪械的使用，事关安定，人民生命财产的安全。 

而今，部队在执行各种勤务中对枪械的管理手段单一，为降低涉枪案件的发案率，武警部队积极探索管理办法，先后投入使用了哨位子弹箱、武器便携箱，把子弹或枪械锁在箱内，在一定程度上对枪弹起到了安全保护作用，但大大降低了武器使用的灵活性和机动性，错过了处置突发事件的时机，失去了枪械在执勤、处置突发事件、武装押解和巡逻中的威慑作用，尤其是这些安全设施仍不能防止武器丢失、被盗或暴乱分子抢夺后伤及他人，使动态下的枪弹管理仍存在很大隐患。 

近年来，随着通信和自动控制技术的迅猛发展，无线定位、报警、控制技术日益成熟，利用现有技术对执勤和处置突发事件等动态条件下的枪械监控和管理已成为可能。 

如中国实用新型专利CN01267648.9公开了一种哨位报警装置，是通过有线连接，有突发情况时，执勤人员可到安装有报警按钮的地方报警。但这一装置需要到特定地点进行报警，因此失去了报警的适时性和灵活性。中国实用新型专利CN03254916.4公开了一种哨位子弹箱，它的特点是平时把子弹锁在箱内，在紧急情况下，要获得子弹，必须通过上级控制开锁，延误了处置突发事件的时机。另外，从已经公开的现有技术可见，在枪械非常脱离执勤哨位或执勤现场时不能及时发现，这会失去处置的时机；第三，在处理突发事件或押解和巡逻等勤务中枪械的使用不能实现指挥员控制，这也容易引起意外事件的发生。 

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种对枪械进行管理的方法及相应的装置。 

本发明的方法是：设置可发送特定巡检编码的无线信号与接受应答信号的 主控制器，并在被监控枪械上设置接受主控制装置发射的巡检信号并可发射出枪枝相应编码的无线应答信号的装置和可将枪机锁闭的执行机构的从控制器，由主控制器定时发出巡检信号，被监控枪枝上的从控制器收到主控制器的巡检编码信号后与事先存诸的信号进行对比，当两者相同时将该信号及枪枝的地址信号一并发回主控制器，主控制器将根据地址编码把收到的返回信号与存储的信号对比，如果相同，表示从控制器工作正常；如果从控制器脱离控制，将收不到主控制器的巡检信号，从控制器将在延时数秒后启动执行机构动作，锁闭枪械击发装置，同时主控制器在连续数次发送巡检信号后收不到回送信号时，启动报警电路，并根据地址编码显示出脱离控制范围枪械编号。 

由于枪枝使用的特殊性，本发明的方法还可以包括使被监控枪械的锁闭枪机的执行机构可通过遥控方式打开。 

为了防止人为破坏或电源电压过低而产生误报警，本发明还在从控制器上设置了防破坏和电弱提示功能，通过设在主控制器上的低噪音微功耗电源稳压模块(如LTC1682)与电源电压管理模块(如BT7027)配合实现电源管理功能，当输入电源电压低于预先设定的电压值时产生充电指示信号给单片机，由无线收发模块(如CC2430)将预先存储的电弱指示信号发给主控制器，提醒充电，同时启动电机驱动电路关闭枪械击发装置。当非法打开设备外壳企图切断电源时，触发开关使单片机I/O口发生电压变化触发单片机发送被破坏信号给无线收发电路。 

为了提高报警的灵活性，本发明还设置了无线语音报警功能，当遇有紧急情况时，可拔通语音报警开关，以语音形式通过无线收发模块向主控制器发送报警信息。 

实现本发明的方法的装置可以由如下内容构成： 

装置中的主控制器由无线收发器，单片机、拔号、显示和报警电路以及无线收发器所用的定向天线构成，其中无线收发、拨号显示和报警均由无线收发器中集成的单片机通过编程控制，拨号电路的行列扫描线路与单片机的I/O口连接；警报音报警电路由集成警报音发生器产生，通过数字开关。与单片机I/O口连接；显示模块通过译码器电路与单片机I/O口连接；语音报警信号通过单片机I/O口输出，经串并转换模块U₃完成串并转换，再经数模转换电路U₄转换、放大模块U₅放大处理后输出；定向天线与无线收发模块U₁的射频输出输入及天 线控制端连接。 

从控制器电路由无线收发器、单片机、电源管理、步进电机驱动和语音报警电路，以及由步进电机驱动的用于锁闭枪机的模块构成，其中：步进电机驱动模块的输入端与单片机的I/O口连接，输出端与步进电机连接；直流电源经电源监控模块BT7027与稳定模块U₃连接，BT7027的信号输出端与单片机I/O口连接，麦克风MIC₁的输入端与LM328的运放输入端1、2脚连接，运放输出端与单片机的I/O口连接。天线与无线收发模块U₁的射频输出输入及天线控制端连接，并用步进电机驱动锁闭枪机的执行机构工作。 

本发明的装置中可设置能使被监控枪械的锁闭枪机的执行机构遥控打开的遥控器，其电路由无线收发器、单片机、显示和拨号电路构成，其中：拨号电路的行列扫描线路与单片机U₁的I/O口连接；显示模块通过译码器电路与单片机I/O口连接；天线与无线收发模块U₁的射频输出输入及天线控制端连接。 

本发明置中的主控制器、从控制器和遥控器中无线收发器可采用无线收发模块，如CC2430，所用的单片机可与无线收发模块集成可用专一的单片机，从控制器上步进电机驱动采用模块ULN2003C，主控制器所用的定向天线为带有圆桶形反射背腔的强定向天线。 

本发明的执行机构是由步进电机和用于卡锁枪机的楔铁构成，在步进电机的驱动轴上设有一螺杆，其上配合一个带有螺孔的用于卡锁枪机的楔铁。 

本发明所采用的主控制器的定向天线为高边环圆环背射天线，高边环圆环背射天线由：圆桶形反射背腔、圆环振子、副反射器、及馈线构成，其中的反射背腔直径为2.24λ(λ＝123mm为中心频率波长)，边环高度为λ/2，圆环振子直径L＝λ，副反射器直径为λ/2，振子距反射背腔低及副反射器距离为λ/4，馈电结构为屏蔽式同轴线馈电。 

本发明提供的方法及装置可有效地实现对枪械的管理和监控，特别是提供了一种执勤和处置突发事件等动态条件下对枪械的智能，能方便地实现如下功能：一是枪械脱离执勤哨位后报警和自锁功能；二是指挥员通过遥控器控制枪械击发装置处于关闭或开启状态的功能；三是执勤人员在紧急情况下用手中枪械实现无线语音报警的功能。四是本管理器有电弱或被破坏报警功能。 

本发明将具有智能控制的无线收发电路与枪械组合，通过软件和强定向天线实现对枪械使用范围的划定和管理，在枪械脱离规定范围后自动报警并自锁，使枪械失去射击功能；同时还可以利用手中枪械实现无线语音报警，提供一种 便捷方便的通讯手段。 

附图说明

附图为本发明的一个装置的实施例。其中： 

图1是本发明系统结构： 

图2是本发明主控制器电路原理图； 

图3是本发明从控制器电路原理图； 

图4是本发明遥控器电路原理图； 

图5是本发明改造的自动步枪握把； 

图6是本发明步进电机控制及安装位置示意图； 

图7是本发明定向天线结构示意图 

在以上图中：1为主控制器；2为从控制器；3为遥控器；4为主控制器、从控制器和遥控器中使用的无线收发器模块CC2430；5为显示电路驱动模块74HC47和数码显示块DPY__7-SEG数码块；6为数模转换电路74S299及DAC0832；7为语音放大模块；8为警报音产生电路模块NE555；9为语音报警电路；10为主控制器所用的背射天线；11为拨号电路；12为步进电机驱动模块ULN2003C；13为步进电机；14为电源管理模块LTC1682及电源监测模块BT7027；15为从控制器所用的微带天线；16为自动步枪的机匣体；17为81式自动步枪的握把；18为阻铁滑块。19为枪械击发装置；20为机匣体盖；21为击发阻铁。22为圆桶形反射背腔；23为圆环振子；24为副反射器；25为50Ω同轴馈线。 

具体实施方式：

图1是本控制器的系统结构图，图1中：主控制器1、从控制器2和由图4所示的遥控器3组成了枪械智能管理器。主控制器与从控制器进行双向通信，主控制器发送巡检及地址信号给从控制器，从控制器将收到的信号验证合法后发回给主控制器，即完成一次通信任务。遥控器与从控制器是单向通信，主要由遥控器给从控制器发送枪械击发装置开启或关闭命令。 

图2是主控制器电路原理图，主控制器位于值班室。图2中：无线收发模块CC24304、74HC47及DPY__7-SEG数码显示块5、74S299及DAC0832数模转换电路6、LM386音频放大模块及扬声器7、警报音产生电路模块8、背射天线10、拨号电路11和语音报警电路，以及这些模块所需的外围电路组成了主控制器。基中CC2430是由Chipcon公司推出的一款带8051内核的无线收发模块，工作在2.4GHZ--2.483GHZ的ISM频段。该模块集成度高，所需外围元件少、功耗低、接收灵敏度高、启动时间快，具有多种低功耗模式，节电方便，能提供10kbit/s或250kbit/s的数据传输率，可通过改频或跳频来避免干扰。工作流程为：CC2430定期产生8 位随机巡检信号并存储在对应从控制器地址存储器内，然后将该编码信号与地址信息经天线发射，经过延时后接收从控制器返回信号，当所接收的巡检信号与存储的信号相同时，发送“00”给显示电路，表示所巡检的枪械处于规定范围，报警电路不工作，此时清除存储的巡检信息；当延时后收不到从控制器发回的巡检信号时，重发2-3次，若收到该信号，仍显示正常，若仍收不到巡检信号，则根据地址码信息送所巡检的枪械编号给显示电路，同时启动报警电路。当收到从控制器发来的语音报警请求时，启动语音报警电路，进行语音报警，同时显示报警枪械编号。拨号电路用来遥控从控制器或给从控制器发送解锁信号。 

图3是从控制器电路原理图，从控制器安装在枪械内。图3中：无线收发模块CC24304、步进电机驱动模块ULN200312、步进电机13、电源管理电路LTC1682和BT702714、微带天线15、语音报警电路9及外围电路组成了从控制器。工作流程为：当从控制器收到主控制器的巡检和地址编码信号后，电路唤醒，根据地址码验证所收巡检信号的合法性，当所收巡检信号合法时，将所收信号及本机地址原码发给主控制器，从控制器又进入休眠模式，并延时2-3秒，若因枪械脱离规定范围，在这段时间内收不到下次巡检信号，则启动步进电机驱动电路，使步进电机按设计好的步进量转动，推进阻铁滑块关闭枪械击发装置，直至收到解锁信号后，步进电机反向转动，开启枪械击发装置。LTC1682是一款低噪音微功耗电压可调范围从1.8-5.5V的电源稳压模块，与BT7027配合实现电源管理功能，当输入电源电压低于2.7V时产生充电指示信号给CC2430，由CC2430将预先存储的电弱指示信号发给主控制器，提醒充电，同时启动电机驱动电路关闭枪械击发装置。当人为非法打开该装置的外壳时，触发开关K₂置CC2430P0.0角为高电平，触发单片机将事先存储的破坏报警信号发给无线收发电路发送，实现防破坏功能。当需要语音报警时，可打开安装设置于从控制器上的开关，使麦克风MIC1加电工作，将话音信号送CC2430完成模数转换后发给主控制器。 

图4是遥控电路原理图。图4中：无线收发模块CC24304、74HC47及DPY__7-SEG数码显示块5、拨号电路11及外围电路组成了遥控器。工作流程为：在外出执勤或处置突发事件进，可用遥控器对所使用的枪械进行管理。当要求管理其中某一枪械时，可通过拨号电路拨发该枪械的编号再选择开锁或闭锁，显示电路将显示该枪械编号，也可同时关闭或开启所有枪械，实现群控。 

图5是为在现有步枪上设置本发明的一种设想。它是在步枪的握把上设置从控制器的示意。在图5中：自动步枪握把17原为实心木质或硬塑料结构，可将握把改为空心体，将从控制器及电池安装在改造后的握把内，这样改造对枪的整 体外形没有改变。 

图6是步进电机控制及安装位置示意图。在图6中：自动步枪机匣体、阻铁滑块18、枪械击发装置19、机匣体盖20、击发阻铁21和步进电机13组成了步进电机控制及安装体系。其中，步进电机和阻铁滑块安装在机匣体后端空位，工作时，步进电机推动阻铁滑块向前，其上端扣板扣住枪械击发装置中的击发阻铁，完成锁定功能。 

图7是高边环圆环背射天线。图7中，圆桶形反射背腔22、圆环振子23、副反射器24、及50Ω同轴馈线25组成了主控制器所用的定向天线。其中，反射背腔直径为2.24λ(λ＝123mm为中心频率波长)，边环高度为λ/2，圆环振子直径L＝λ，副反射器直径为λ/2，振子距反射背腔低及副反射器距离为λ/4，馈电结构为屏蔽式同轴线馈电。天线的参数为：增益15.5dB，主瓣宽度20.5°，带宽100MHz。该天线在20m高的建筑物上架设，当下倾角为15°时，地面覆盖范围半径为60m。当被控制枪械距值班室较远时，可选用更高增益的定向天线，且适当减小下倾角。 

本发明工作原理：值班室主控制器电路中单片机产生随机巡检编码信号，在存储该随机信号的同时，向从控制器发送同样的巡检编码和该机地址编码信号，从控制器电路装置收到主控制器的巡检编码信号后根据其地址码验证其合法性。如果合法，将该随机编码信号及地址一并发回主控制器，主控制器将根据地址编码把收到的返回信号与存储的信号对比，如果相同，表示从控制器工作正常；如果从控制器脱离执勤哨位，将收不到主控制器的巡检信号，从控制器将延时数秒后启动步进电机驱动电路，关闭枪械击发装置，同时主控制器在连续数次发送巡检信号后收不到回送信号时，启动报警电路，指示器显示第几号枪械脱离执勤范围。当执勤人员遇有紧急情况时，可开启从控制器上的语音报警开关，向主控制器发送语音报警信号。在处置突发事件、武装押解和巡逻等勤务中，指挥员可通过遥控器或主控制器实现对所属人员手中枪械的管理，即：可集群管理，也可单独控制指定枪械，使枪械击发装置处于开启或关闭状态。从控制器电路设置电源管理功能，当电弱或非法打开电源扣盖时，将向主控制器发送相应的报警信号，同时从控制器启动步进电机，关闭枪械击发装置，直到报警解除后通过主控制器或遥控发送解锁信号，步进电机驱动电路发送反向驱动信号开启枪械击发装置。 

从控制器收发电路的天线为小型化印刷电路板式微带天线，主控制器收发电路的天线为高边环圆环背射天线。通过改变天线的结构和尺寸来改变天线方 向图，达到对不同规定范围的覆盖。通过提高主控制器定向天线的增益可提高控制器接收灵敏度，从控制器可采用休眠模式和定时数据收发技术减少从控制器电能消耗，增加从控制器待机时间。 

根据所控制的枪械距值班室的距离，可选用不同增益的定向天线，也可采用给主控制器加适当增益的放大电路，对信号进行放大，来达到对更运距离的枪械进行有效管理。 

本发明的有益效果是，可实现动态条件下的枪械智能管理，提高动态条件下枪械安全系数。在枪械脱离使用范围后产生报警信号的同时，还可使枪械击发装置自锁；哨兵也可用手中的武器完成无线报警功能。 

Claims (6)

1.枪械的监控与管理方法，其特征在于设置可发送特定巡检编码的无线信号与接受应答信号的主控制器，并在被监控枪械上设置接受主控制装置发射的巡检信号并可发射出枪枝相应编码的无线应答信号的装置和可将枪机锁闭的执行机构的从控制器，由主控制器定时发出巡检信号，被监控枪枝上的从控制器收到主控制器的巡检编码信号后与事先存诸的信号进行对比，当两者相同时将该信号及枪枝的地址信号一并发回主控制器，主控制器将根据地址编码把收到的返回信号与存储的信号对比，如果相同，表示从控制器工作正常；如果从控制器脱离控制，将收不到主控制器的巡检信号，从控制器将延时数秒后启动执行机构动作，锁闭枪械击发装置，同时主控制器在连续数次发送巡检信号后收不到回送信号时，启动报警电路，并根据地址编码显示出脱离控制范围枪械编号。

2.根据权利要求1所述的枪械的监控与管理方法，其特征在于在被监枪枝上设置可打开或锁闭枪机执行机构的遥控接收器，并另设可与前述遥控接收器通讯的遥控器，附加遥控方式实现对枪械的管理。

3.根据权利要求1所述的枪械的监控与管理方法所使用的装置，其特征在于：

A、主控制器由无线收发器，单片机、拔号、显示和报警电路以及无线收发器所用的定向天线构成，无线收发、拨号显示和报警均由无线收发器中集成的单片机通过编程控制，其中：拨号电路的行列扫描线路与单片机U₁的I/O口连接；警报音报警电路由NE555产生，通过光控开关U₇与单片机I/O口连接；显示模块通过译码器电路与单片机I/O口连接；语音报警信号通过单片机I/O口输出，经U₃串并转换，再经U₄数模转换U₅放大输出；定向天线与无线收发模块U₁的射频输出输入及天线控制端连接。

B、从控制器电路由无线收发器、单片机、电源管理、步进电机驱动和语音报警电路，以及由步进电机驱动的用于锁闭枪机的模块构成，其中：步进电机驱动模块的输入端与单片机的I/O口连接，输出端与步进电机连接；直流电源经电源监控模块BT7027与稳定模块U₃连接，BT7027的信号输出端与单片机I/O口连接，麦克风的输入端与运放输入端连接，运放输出端与单片机的I/O口连接。天线与无线收发模块U₁的射频输出输入及天线控制端连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征是装置中还另设有由无线收发器、单片机、显示和拨号电路构成的遥控器电路，在被监控的枪械上设置有遥控接收器，其中：遥控器电路的拨号电路的行列扫描线路与单片机U₁的I/O口连接；显示模块通过译码器电路与单片机I/O口连接；天线与无线收发模块U₁的射频输出输入及天线控制端连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于在从控制器上设置有语音电路，在主控制器上设有语音接收电路。

6.根据权利要求3至5所述的任一装置，其特征在于主控制器、从控制器和遥控器中无线收发器采用模块CC2430，从控制器上步进电机驱动采用模块ULN2003C，主控制器所用的定向天线为带有圆桶形反射背腔的强定向天线。

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