CN205827765U - 环境模拟系统 - Google Patents

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李明
代玉涛
刘洋
黄鹤
马善伟
刘赟
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Abstract

本申请公开了一种环境模拟系统,包括:灯光装置;自然模拟装置,用于模拟自然环境,所述环境模拟装置具有闪电系统、造雨系统、造风系统中的至少一种;控制装置,与所述灯光装置、自然模拟装置电连接。通过环境模拟系统,能够解决现有技术中模拟不够真实的问题。可以通过闪电系统、造雨系统、造风系统分别模拟相应的环境,并且通过控制装置实现自动模拟控制。

Description

环境模拟系统
技术领域
本公开一般涉及模拟技术领域,具体涉及对环境的模拟,尤其涉及环境模拟系统。
背景技术
对于一些需要特训的行业,例如水上救援、航海演练等需要在危险环境进行演练工作,没有完善的模拟系统,训练室内的环境与真实环境相差很多,起不到良好的训练效果。
实用新型内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种环境模拟系统,包括:灯光装置;自然模拟装置,用于模拟自然环境,所述环境模拟装置具有闪电系统、造雨系统、造风系统中的至少一种;控制装置,与所述灯光装置、自然模拟装置电连接。
优选地,还包括:训练池,用于模拟水域环境,在所述训练池中设置有造浪系统;水处理装置,具有水质监测系统,以及过滤清洁系统和消毒系统;所述造浪系统和所述水处理装置与所述控制装置电连接。
优选地,所述闪电系统至少具有频闪灯和音箱,并且所述频闪灯和所述音箱与所述控制装置电连接。
优选地,所述造雨系统至少具有喷头,以及与所述喷头连接的变频水泵;所述变频水泵与所述控制装置电连接。
优选地,所述造风系统至少具有风机,所述风机通过风机控制器与所述控制装置电连接。
优选地,造浪系统为造浪球,所述造浪球具有球形外壳,以及由所述球形外壳包裹的动力装置,所述动力装置包括转轴,以及设置在 所述转轴上的凸轮,所述凸轮驱动所述球形外壳上下运动,在所述训练池中制造波浪;其中,所述转轴与所述控制装置电连接。
优选地,在所述训练池内设置有负载至少为150kg/m2的格栅,所述格栅所在平面低于所述训练池池岸所在的平面1-2米。
优选地,淋浴室,具有热水器、淋浴喷头以及更衣柜。
优选地,还包括:视频监控装置,具有多组高清摄像机。
根据本申请实施例提供的技术方案,通过环境模拟系统,能够解决现有技术中模拟不够真实的问题。可以通过闪电系统、造雨系统、造风系统分别模拟相应的环境,并且通过控制装置实现自动模拟控制。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本实用新型环境模拟系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型,而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与实用新型相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本实用新型公开一种环境模拟系统,包括:灯光装置;自然模拟装置,用于模拟自然环境,环境模拟装置具有闪电系统、造雨系统、造风系统中的至少一种;控制装置1,与灯光装置、自然模拟装置电连接。上述灯光装置可以用于一般的照明,也可以和闪电系统一起完成闪电模拟,当然,需要该环境模拟装置还可以通过灯光装置模拟白天和黑夜,根据不同的时间,调节不同的灯光亮度。当然还可以包括音箱,用来模拟环境声音。
上述灯光装置,可以采用免维护节能防水防尘防腐工厂灯,例如SBF6110-YQL150M型号的灯具。一般采用150W、电磁感应灯、节能无极灯、带无功补偿、带灯泡、带保护、封闭式灯具。
进一步,本实用新型的环境模拟还可以模拟水上环境,相应的还包括:训练池2,用于模拟水域环境,在训练池2中设置有造浪系统;水处理装置,具有水质监测系统,以及过滤清洁系统和消毒系统;造浪系统和水处理装置与控制装置1电连接。
在一种可选的实施方式中,造浪系统为造浪球8,造浪球具有球形外壳,以及由球形外壳包裹的动力装置,动力装置包括转轴,以及设置在转轴上的凸轮,凸轮驱动球形外壳上下运动,在训练池2中制造波浪;其中,转轴与控制装置电连接。当然,转轴可以是通过造浪球控制器81与控制装置1电连接。
可选的,在训练池内设置有负载至少为150kg/m2的格栅,格栅所在平面低于训练池池岸所在的平面1-2米。在一种实施方式中,水下格栅为2.5m×1.2m(3m2)的格栅,格栅的负荷按150kg/m2考虑,格栅采用纤维增强复合材料材质(FRP,Fiber Reinforced Polymer/Plastic),支承结构材质采用SUS316不锈钢;格栅规格:40mm×40mm(格栅孔×格栅厚度)重型格栅,面积3m2
现在分别说明闪电系统、造雨系统、造风系统:
闪电系统至少具有频闪灯3和音箱4,并且频闪灯3和音箱4与控制装置1电连接,上述音箱除了可以模拟闪电声音,还可以用于模拟其他环境声音,通过自动控制系统进行声音的模拟,如:雷声、风声、海浪声等多种环境下的声音,让环境更加逼真。造雨系统至少具有喷淋装置5,以及与喷淋装置5连接的变频水泵51;变频水泵51与控制装置1电连接。造风系统至少具有风机6,风机6通过风机控制器61与控制装置1电连接。当然也可以直接采用变频风机。频闪灯有时也被称作爆闪灯。
进一步,还有视频监控装置,具有多组高清摄像机,可以采用网络高清架构,前端采用高清摄像机,传输采用基于楼宇局域网的网络传输,监控中心由硬盘录像机进行存储,由电脑进行统一管理。系统 主要对楼宇内各个场所包括出入口、泳池、走廊等进行全方位立体式监控、录像等。
进一步还可以有淋浴室,具有热水器、淋浴喷头以及更衣柜。
下面针对本实用新型的环境模拟系统上述未详细说明的部分,补充说明。
自然模拟装置部分:
造雨系统的喷淋装置共采用DN40特制造雨喷头35只,采用QS80-25-5.5KW供水泵4台,水泵采用变频控制,即控制水泵出水量,使喷头出水量大小形成小雨到暴雨的变化,喷淋面积不小于50平方,按每小时降雨量每平方21毫米以上,连续24小时降水量可达280毫米以上,完全可以满足国家气象局规定的24小时降水量为250毫米或以上的“暴雨”所规定的降水量。
造风系统设置2台混流变频风机,通过自动控制系统控制风机的启停,同时通过变频器调节风量的大小。
上述控制系统可以采用以西门子系列PLC为基础的PLC+上位机LCD操作站的控制方式,利用PLC对各种设备、系统进行数据采集和控制(包括上述的的系统和设备,以及将在下面说明的),通过控制台上位机LCD操作站上界面和触摸控制屏上的人机接口对系统设备发出控制命令,同时系统中各设备的运行状态信息在上位机LCD操作站和触摸控制屏上可直观、动态地显示出来。PLC通过MODBUS通讯协议与其他系统进行信息交互,以实现对如造浪系统、造风系统等系统的监控和控制,从而实现操作人员根据需要进行单设备独立控制和场景式集中控制,以满足不同的环境的需要。
单设备独立控制:
单设备独立控制功能允许操作人员对单个设备(系统)进行独立控制,各个设备(系统)之间的运行是独立的,没有内在联系或相关性。操作人员的控制端可以是上位机LCD操作站,也可以是触摸控制屏。不同的控制端对设备(系统)的控制是独立的。被控设备收到控制信号序列时,依照“先到先控制”的原则进行动作。
场景式集中控制:
控制系统按照固定模式可预先设置若干个常用的场景。在控制台的上位机LCD操作站和触摸屏的界面中,可按照需要,点击屏幕按钮选择场景,使电气设备按照预设的程序进行动作。
控制系统也可按照用户需求增加和删除场景。
自动控制系统组成:
池电气示意图如图1所示。其中,风机、造浪球等电气设备安置在对应的区域,通过通信接口或现场信号接口与电气控制室相连接。PLC放置在电气控制室中,通过人机界面与现场设备进行交互,实现集中式的自动控制或手动控制功能。
水处理装置部分:
针对水质监测主要包括以下部分:
1)水质调节的目标参数是ORP(氧化还原电位Oxidation-Reduction Potential)和pH值;
2)ORP控制仪控制次氯酸钠的投加,氧化还原电位控制在650-700mV;
3)pH检测仪通过控制计量泵投加HCl,调节池水的pH值,池水的pH控制在7.0~7.8之间;
4)由于溶解(或悬浮)在池水中的有机物在氧化作用下会导致pH值的升高,所以通常只投加HCl。
5)pH调节系统。
针对训练池的过滤清洁系统,可以采用过滤器。过滤器为多介质过滤器,是重要的预处理装置,本系统采用供方专门针对原水水质污染的特点而特定设计的多介质过滤器,它的作用是滤除原水带来的细小颗粒、悬浮物、胶体、藻类及有机物等杂质,以及水体中形成的矾花,从而保证其出水浊度≤1。
工作原理:在正常工作时,需过滤的水通过进水口达到介质层,这时大部分污染物被截留在介质上表面,细小的污物及其他浮动的有 机物被截留在介质层内部,以保证系统不受污染物的干扰,能良好的工作。运行后,当水中杂质和各种悬浮物达到一定量的时候,该过滤系统能通过压差控制装置实时检测进出口压差,当压差达到设定值的时,电控PLC会给控制系统中的三通水力控制阀发送信号,三通水力控制阀会通过水路自动控制其对应过滤单元的三通阀门,让其关闭进口通道同时打开排污通道,这时由于排污通道压力较小,其他过滤单元的水会在水的压力作用下由通该过滤单元的出水口进入,并持续冲刷该过滤单元的介质层,从而达到清洗介质的效果,冲洗后的污水在水压的作用下由该过滤单元的排污口进入排污管道,完成一次排污过程。该种过滤器也可采用定时控制的方式进行排污,当时间达到定时控制器设定的时间时,电控盒发出排污清洗信号给三通水力控制阀,具体排污过程如上。
针对消毒系统,采用部分流量注入臭氧(池内混合),辅以次氯酸钠溶液投加的消毒方案。
1)臭氧投加:
臭氧的投加量采用手动控制,氧化还原电位控制在600mV左右(不加次氯酸钠时),ORP的目标值定为650-700mV,氧化还原电位的不足将由次氯酸钠的自动投加来补足。空间的臭氧浓度由臭氧浓度检测仪(气体)监测,高于阈值时自动报警。
2)次氯酸钠的投加:
次氯酸钠投加系统由储槽、计量泵及其附属管路构成,投加量由ORP控制,氧化还原电位控制在650-700mV。
在使用造浪球时,造浪球有水下系索,所以不能采用水下清洁机器人。当然,根据造浪球的不同设置,以及才用不同的造浪方式,可以采用清洁机器人,只是在本实用新型一种实施方式中,不适合使用清洁机器人。
池底清洁拟采用带吸入水泵和过滤器的专用装置,池底吸头应有配重(可沉入池底)并用专用软管与而岸上的吸入泵和过滤器相连。池底吸头通过绳索可由人工拖拽移动,沉积于池底的污物和池水一起 被吸入过滤器,经过滤以后的池水回到池内,污物则被截留在过滤器中,过滤器的滤芯可以拆卸清洗并重复使用。同时清洁系统带有专用的池刷和网兜,用来清洁池壁和水面漂浮物。
上述的训练池还可以具有水下照明系统,可选的,水下照明系统按要求每隔2米设置1套灯具,约30套灯具;水下照明按要求采用绝对安全的低电压(12V)灯具。
训练池可以包括:回水格栅。栅距小于2cm,材质要求耐腐、抗浮;专用泳池布水部件,给水流量可调(调试过程中);平衡水池的自动补水阀。
训练池内的设备(系统)可以采用PLC+触摸屏方式控制。控制系统留有连接到上位机的端口。电气材料和安装工艺的特别要求:鉴于环境系潮湿并有少量残留的氧化性气体(O3、Cl),所有在现场外露的电气安装材料都已考虑耐氧化性气体,例如:桥架、支架、线管、接线盒、吊杆、螺栓等等;凡有点气节点的局部空间(如:接线盒等)都采用IP65的防护等级。
训练池的还可以具有平衡水池,以保持水量,训练水池和平衡水池之间的连通管配合土建预埋,包括:布水管道采用双层环流布水;反洗排水采用压力排放;池水更换时也采用压力排放(利用循环泵)。
上述所有管道材质为硬聚氯乙烯(UPVC,Unplasticized Polyvinyl Chloride);直管长度在1.5米以内的管道流速可取~1.5m/s;直管长度在1.5米以上的管道流速应取~1.0m/s;该布水装置流量大,可防止紊流产生。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的实用新型范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种环境模拟系统,其特征在于,包括:
灯光装置;
自然模拟装置,用于模拟自然环境,所述环境模拟装置具有闪电系统、造雨系统、造风系统中的至少一种;
控制装置,与所述灯光装置、自然模拟装置电连接。
2.根据权利要求1所述的环境模拟系统,其特征在于,还包括:
训练池,用于模拟水域环境,在所述训练池中设置有造浪系统;
水处理装置,具有水质监测系统,以及过滤清洁系统和消毒系统;
所述造浪系统和所述水处理装置与所述控制装置电连接。
3.根据权利要求1所述的环境模拟系统,其特征在于,
所述闪电系统至少具有频闪灯和音箱,并且所述频闪灯和所述音箱与所述控制装置电连接。
4.根据权利要求1所述的环境模拟系统,其特征在于,
所述造雨系统至少具有喷淋装置,以及与所述喷淋装置连接的变频水泵;
所述变频水泵与所述控制装置电连接。
5.根据权利要求1所述的环境模拟系统,其特征在于,
所述造风系统至少具有风机,所述风机通过风机控制器与所述控制装置电连接。
6.根据权利要求2所述的环境模拟系统,其特征在于,
造浪系统为造浪球,所述造浪球具有球形外壳,以及由所述球形外壳包裹的动力装置,所述动力装置包括转轴,以及设置在所述转轴上的凸轮,所述凸轮驱动所述球形外壳上下运动,在所述训练池中制 造波浪;其中,
所述转轴与所述控制装置电连接。
7.根据权利要求2所述的环境模拟系统,其特征在于,
在所述训练池内设置有负载至少为150kg/m2的格栅,所述格栅所在平面低于所述训练池池岸所在的平面1-2米。
8.根据权利要求1所述的环境模拟系统,其特征在于,还包括:
淋浴室,具有热水器、淋浴喷头以及更衣柜。
9.根据权利要求1所述的环境模拟系统,其特征在于,还包括:
视频监控装置,具有多组高清摄像机。
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