CN210570258U - 一种人工增雨火箭弹、点火装置以及人工增雨系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及影响天气的装备技术领域，具体而言，涉及一种人工增雨火箭弹、点火装置以及人工增雨系统。本申请提供一种人工增雨火箭弹点火装置，包括导线、点火具接口电路，无极性端口，所述端口包括电平转换模块用于电流的输入和控制指令的接收和发送；降压模块，所述降压模块转换工作低电压；通讯模块，所述通讯模块被配置为传输控制指令信息交互；智能控制单元，智能控制单元被配置为接收发送执行指令，或接收反馈信息；点火具检测模块；点火具检测模块，点火具检测模块被配置为点火装置和点火具的电路联通；点火具触发模块，点火具触发模块配置为对火具输出大电流以实现火箭弹点火发射。

Description

一种人工增雨火箭弹、点火装置以及人工增雨系统

技术领域

本申请涉及影响天气的装备技术领域，具体而言，涉及一种人工增雨火箭弹、点火装置以及人工增雨系统。

背景技术

人工增雨火箭弹是一种民用火箭弹，通过发射装置发射到云层，把催化剂播撒到云中产生大量人工成冰核，通过催化剂的作用产生人工降雨的效果。

在一些人工增雨火箭弹的实现中，点火装置通常采用两根导线串联一个点火具，即热敏药剂，通过直接施加在点火具一定的电压来点燃点火具。这种点火装置起爆限制条件较少，无点火保护功能，当被外部信号干扰时或者其它误操作容易导致误触发现象，安全性低，无通讯功能，无法实现信息化要求。

因此，如何使得人工增雨火箭弹点火装置具备点火前置条件，增加点火装置的智能操作，减少因误操作引起的点火装置误触发，提高点火装置的安全性、信息化成为了一个亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种人工增雨火箭弹、点火装置以及人工增雨系统，通过无极性端口设、点火检测模块、点火触发模块、智能控制单元和通讯模块的设置，使得人工增雨火箭弹点火装置增加智能操作，减少误触发，提高安全性、实现信息化。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的第一方面提供一种人工增雨火箭弹点火装置，主要包括包括导线、点火具接口电路，还包括：

无极性端口，所述无极性端口包括电平转换模块，被配置为用于电流的输入和控制指令的接收和发送；

降压模块，所述降压模块被配置为将所述点火装置的输入电压转换为所述点火装置所需的工作低电压；

通讯模块，所述通讯模块被配置为在所述电火装置和火控系统之间传输控制指令，完成信息交互任务；

智能控制单元，所述智能控制单元被配置为接收所述火控系统的控制指令并发送执行指令，或接收所述执行指令的反馈信息；

点火具检测模块，所述点火具检测模块被配置为与所述点火具串联连接，并接收所述智能控制单元发出的检测指令检测所述点火装置和点火具接口电路之间的电路联通，并将检测结果发送至所述智能控制单元；

点火具触发模块，所述点火具触发模块被配置为与所述无极性端口串联连接，并接收所述智能控制单元发出的点火使能指令对所述点火具接口电路输出大电流以实现火箭弹点火发射。

可选地，所述控制指令包括检测指令，密码验证指令，发射指令，报文解析指令，逻辑分析指令，密码算法指令，身份验证指令，及点火使能指令。

可选地，所述点火具检测模块还包括与之串联的100K欧姆电阻，保证通过点火具的电流小于1mA。

可选地，所述点火具检测模块还包括三极管用于控制施加在点火具的检测时间。

可选地，所述点火具检测模块被配置为当所述点火装置输入的电压大于5V时，所述点火具检测模块不能进行检测。

可选地，所述点火装置还包括与所述点火具触发模块串联连接的点火保护电路，所述点火保护电路被配置为当所述点火装置输入电压小于12V时，即使点火具触发模块使能，所述点火装置输出至所述点火具接口电路的电压也为0。

可选地，所述点火保护电路具体配置为整体为12V的稳压管元件组。

本申请实施例的第二方面提供一种人工增雨火箭弹，所述人工增雨火箭弹包括至少一个根据申请实施例第一方面提供的发明内容中任一项所述的人工增雨火箭弹点火装置位于所述人工增雨火箭弹的内部。

本申请实施例的第三方面提供一种人工增雨系统，所述人工增雨系统包括至少一个根据申请实施例第一方面提供的发明内容中任一项所述的人工增雨火箭弹点火装置。

本申请实施例的有益效果包括：所述无极性端口接线简单，两线供电，两线通讯，降低了点火装置配置的难度，增强了系统的容错性；通过点火检测模块、点火触发模块、智能控制单元和通讯模块的设置，使得人工增雨火箭弹点火装置具备点火前置条件，增加点火装置的智能操作，可以减少因误操作引起的点火装置误触发，可以提高点火装置的安全性、实现点火装置的信息化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了根据本申请的一个实施例人工增雨火箭弹点火装置的结构示意图；

图2示出了根据本申请的另一个实施例人工增雨火箭弹点火装置的结构示意图；

图3示出了根据本申请的另一个实施例点火装置控制命令的流程图；

图示说明：

其中，1-无极性端口；2-电平转换模块；3-降压模块；4-通讯模块；5-智能控制单元；6-点火具触发模块；7-点火具检测模块；8-点火具接口电路；9-点火保护电路。

具体实施方式

现在将描述某些示例性实施方案，以从整体上理解本文所公开的装置和方法的结构、功能、制造和用途的原理。这些实施方案的一个或多个示例已在附图中示出。本领域的普通技术人员将会理解，在本文中具体描述并示出于附图中的装置和方法为非限制性的示例性实施方案，并且本申请的多个实施方案的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施方案示出或描述的特征可与其他实施方案的特征进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。

本说明书通篇提及的“多个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等，意味着结合该实施例描述的具体特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在至少另一个实施例中”或“在实施例中”等并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、结构或特性可以任何合适的方式进行组合。因此，在无限制的情形下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、结构或特性进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。

在本实施例中，人工增雨火箭弹点火装置，包括导线、点火具接口电路8，无极性端口1，降压模块3，通讯模块4，智能控制单元5，点火具检测模块7，点火具触发模块6，如图1所示。

所述点火装置设置于人工增雨火箭弹的控制仓内，电流和控制指令通过无极性端口输入，所述点火装置通过导线连接至点火具接口电路8，传输电流至安装于发动机点火处的点火具。

无极性端口1，被配置为用于电流的输入，如图1所示，所述无极性端口通过两根导线引到弹体外的接线端子。由于无极性端口对于电路的正负极没有要求，因此不会出现线路接错的故障。

无极性端口1，还被配置为用于接收火控系统发送的控制指令，并且将执行结果信息通过所述无极性端口反馈至火控系统。所述无极性端口接线简单，两线供电，两线通讯，降低了点火装置配置的难度，增强了系统的容错性。

在本实施例中，无极性端口1具体的包括了电平转换模块2，所述电平转换模块具备对输入电压的自动转换，包括2根输入导线，使得端口对于电压的正负极可以随意接入，不会出现线路接错的故障。

在本实施例中，电平转换模块2采用低压整流桥电路设计，电路简单，可靠。所述具备电平转换功能的低压整流桥电路芯片已经是成熟的产品，本申请中不在详细阐述。

需要说明的是，所述点火装置的两根电源输入导线为无极性设计，但是所述点火装置内部各工作电路是有极性要求的，因此需要电平转换模块2将电源极性转换。在一些其它实现方式中，无极性端口1也可以采用分立器件设计进行双导线供电、通信传输。

降压模块3被配置为将所述点火装置的输入电压转换为所述点火装置所需的工作低电压。所述点火装置的输入的电压是变化的，在本实施例中其输入电压的幅度要求为5V～36V之间的电压，在此区间内，所述点火装置都能稳定的工作。因为点火具对于电压和电流非常敏感，因此需要对直接点火装置内以及和点火具接口电路8连接的各个功能模块的工作电流进行限制，所以所述点火装置内各功能模块的工作电压为更低的电压，就需要一个降压电路将输入的电压降到内部各个功能模块可以工作的低电压，如图1所示。

在本实施例中，所述点火装置内部各个功能模块的额定工作低电压选择为3.3V。

在本实施例中，降压模块3具体的选择采用了TI公司的低功耗、宽电压芯片TPS70933设计，所述芯片的输入电压要求为5V～36V，能够稳定的输出电压3.3V。

通讯模块4被配置为在所述电火装置和火控系统之间传输控制指令，完成信息交互任务，如图1所示。所述通讯模块和降压模块3连接用于取电，所述通讯模块接收无极性端口1接收的控制指令并将其发送至只能控制单元5。在所述控制指令执行结束后，所述通讯模块将智能控制单元5发送的反馈信息传通过无极性端口1传输至火控系统，完成所述点火装置和火控系统的信息交互。

在至少另一实施例中，所述控制命令至少包括检测指令，密码验证指令，发射指令，报文解析指令，逻辑分析指令，密码算法指令，身份验证指令，及点火使能指令。

在本实施例中，通讯模块4具体为M-bus专用芯片，MBus总线是一种主从式半双工传输总线，采用主叫和应答的方式通信，即只有处于中心地位的主站发出询问后，从站才能向主站传输数据，所述芯片的方案成熟可靠，可以实现1200～9600bps的通讯模特率。

在本实施例中，所述点火装置通过通讯模块4发出点火命令点进行火箭弹的点火，所述点火方式输入电源不能直接作用于点火具，而是需要智能控制单元5进行逻辑控制，从而实现了火箭弹点火的信息化和智能化，提高了人工增雨火箭弹发射的安全性。

在本实施例中，所述人工增雨火箭弹的火控系统以密码方式进行身份验证，通过通讯模块4和智能控制单元5进行信息交互，从而使得不具备权限的操作人员无法操作点火装置，增加了人工增雨火箭弹发射的安全性和信息化。所述发射命令，身份认证，点火命令等通讯信息不通过明文发送而是需要通过通讯模块4和智能控制单元5交互信息进行验证，增加了人工增雨火箭弹发射的安全性和信息化。

智能控制单元5和降压模块3连接获取输入电压，其被配置为接收通过通讯模块4传输的火控系统的控制指令，并发出相应的执行指令至点火具触发模块6和点火具检测模块7。如图1所示，所述智能控制单元还被配置为接收点火具触发模块6和点火具检测模块7发送的反馈信息，并将其发送至火控系统。

在本实施例中，智能控制单元5实现了检测指令，密码验证指令，发射指令，报文解析指令，逻辑分析指令，密码算法指令，身份验证指令，及点火使能指令，报文解析，逻辑分析，身份验证，点火具检测，及点火使能等任务的控制，其控制算法在本实用新型中不做详细阐述。

在本实施例中，智能控制单元5具体的可以选择8位或16位或32位单片机，以实现上述控制命令。

在本实施例中，智能控制单元5具体的选择应用了ST公司的低功耗STM32L0芯片，以实现上述控制命令。在一些其它实现方式中，智能控制单元5也可以使用其他系列的处理器参照本申请设计出相同或相似功能的点火装置。

点火具检测模块7配置为与包括所述点火具的点火具接口电路8串联连接，如图1所示，所述点火具检测模块7接收智能控制单元5发出的检测指令检测所述点火装置和所述点火具之间的电路联通，并将检测结果发送至智能控制单元5。

在本实施例中，点火具检测模块7具体可以配置为保证所述点火装置和所述点火具之间的可靠连接的管件模块，如果所述点火具在点火具电路接口8中连接有误，就不能可靠的使火箭弹成功发射，还有可能造成事故。

需要说明的是，人工增雨火箭弹的点火具阻值较小，一般在2欧姆左右，因此需要的点火能量也较小，一般不大于2mJ。因此在检测点火具接口电路时，为了保证安全要求检测电流不能大于1mA，时间不大于10mS，从而降低因检测电流造成的点火具误触发。

在至少另一实施例中，点火具检测模块7还包括至少一个与之串联的100K欧姆电阻，在输入检测电压有限的情况下，可以保证通过点火具的电流远远小于1mA，减少因检测误操作引起的点火装置误触发，提高点火装置的安全性。

在至少另一实施例中，点火具检测模块7还包括至少一个与之连接的三极管用于控制施加在点火具的检测时间。所述点火具检测模块7具体的包括三极管3906，所述点火具检测模块7的输出电压为2.6V，使用三极管3906控制施加在点火具接口电路8的检测时间，保证通过点火具的电路能量不会导致所述点火具的误触发。所述三极管3906还可以对检测信号进行放大并反馈至真控制单元5，完成电路的检测。

在至少另一实施例中，点火具检测模块7被配置为当所述点火装置输入的电压大于5V时，火具检测模块7不能进行检测，进一步的避免电压较大时造成的点火具误触发，增加点火装置的智能操作，减少因误操作引起的点火装置误触发，提高点火装置的安全性。

点火具触发模块6被配置为与无极性端口1串联连接，如图1所示，点火具触发模块6接收智能控制单元5发出的点火使能指令对点火具接口电路输出大电流以实现火箭弹点火发射。

在本实施例中，点火具触发模块6是实现人工增雨火箭弹成功点火发射的执行单元，设计要求是不拒动，不误动。

在本实施例中，点火具触发模块6具体的采用大电流，高电压的P沟道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金氧半场效晶体管)实现，MOSFET元件具备响应快，电流大,驱动简单的特点。点火具触发模块6的驱动电路采用高电压的N沟道MOSFET实现，元件具备响应快，电流高,驱动简单，可以瞬间在所述点火具上实现高能量点火。在一些实现方式中，点火具触发模块6还可以采用晶闸管或继电器等器件实现相同的点火功能。

在至少另一实施例中，所述点火装置还包括与点火触发模块6串联连接的点火保护电路9，如图2所示，所述点火保护电路被配置为当所述点火装置输入电压小于12V时，即使点火触发模块6进行使能，所述点火装置输出至所述点火具接口电路8的电压也为0，有效的降低了误动可能，可以提高点火装置的安全性。

在至少另一实施例中，点火保护电路9具体被配置为整体为12V的稳压管元件组，实现点火限压作用。所述稳压管可以是串联或者并联连接，其整体效果为12V的稳压元器件。点火装置输入电压小于12V时，即使点火触发模块6使能，施加在点火具两端的电压值也为0，实现在低电压情况下降低点火具误触发的情况，提高点火装置的安全性。

所述点火装置实现了低电压检测点火具，高电压触发点火具，工作模式需要对输入电压进行限制，达到了不拒动，不误动的安全效果。

本申请还还提供了一种人工增雨火箭弹，所述火箭弹包括至少一个根据本申请实施例所述的人工增雨火箭弹点火装置位于所述人工增雨火箭弹的内部。

本申请还还提供了一种人工增雨系统，所述人工增雨系统包括至少一个根据本申请实施例所述的人工增雨火箭弹点火装置。

本申请实施例的具体实现步骤：

如图3所示，人工增雨火箭弹装填到发射架后，从火控系统获取5V的电压，所述电压从无极性端口1进入所述点火装置，通过电平转换模块2使得其电极极性符合所述点火装置内部各个功能模块的电极要求，通过降压模块3将所述电压降压至各个功能模块的额定低电压，各模块上电工作。

智能控制单元5进行系统初始化，并查询接收到的各种报文，若接收到通讯模块4发送的检测命令，则发出执行指令至点火具检测模块7，并接收执行模块返回的执行结果的报文，将所述报文发送至火控系统；若接收到密码命令，则进行密码验证，并将验证结果发送至火控系统；若接收到准备命令，则发出点火准备的指令，并将所述执行结果以报文的形式返回智能控制单元5，并发送至火控系统，火控系统切换输入电压为24V等待进一步命令；若接收到点火命令，则发送执行指令至点火具触发模块6，点火装置驱动点火触发模块6，起爆点火具，发射火箭弹，流程结束。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：所述无极性端口接线简单，两线供电，两线通讯，降低了点火装置配置的难度，增强了系统的容错性；通过点火检测模块、点火触发模块、智能控制单元和通讯模块的设置，使得人工增雨火箭弹点火装置具备点火前置条件，增加点火装置的智能操作，可以减少因误操作引起的点火装置误触发，可以提高点火装置的安全性、实现点火装置的信息化。

应当理解，在一些实施例中，所述装置可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。其中，硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分则可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本申请的电子设备不仅可以有诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用例如由各种类型的处理器所执行的软件实现，还可以由上述硬件电路和软件的结合(例如，固件)来实现。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本申请智能控制单元5操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)、或连接至外部计算机(例如通过因特网)、或在云计算环境中、或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

Claims (9)

1.一种人工增雨火箭弹点火装置，包括导线、点火具接口电路，其特征在于，还包括：

无极性端口，所述无极性端口包括电平转换模块，被配置为用于电流的输入和控制指令的接收和发送；

降压模块，所述降压模块被配置为将所述点火装置的输入电压转换为所述点火装置所需的工作低电压；

通讯模块，所述通讯模块被配置为在所述点火装置内部各模块之间传输信息，以及所述点火装置和火控系统之间传输控制指令，完成信息交互任务；

智能控制单元，所述智能控制单元被配置为接收所述火控系统的控制指令并发送执行指令，或接收所述执行指令的反馈信息；

点火具检测模块，所述点火具检测模块被配置为与所述点火具串联连接，并接收所述智能控制单元发出的检测指令检测所述点火装置和点火具接口电路之间的电路联通，并将检测结果发送至所述智能控制单元；

点火具触发模块，所述点火具触发模块被配置为与所述无极性端口串联连接，并接收所述智能控制单元发出的点火使能指令对所述点火具接口电路输出大电流以实现火箭弹点火发射。

2.根据权利要求1所述的一种人工增雨火箭弹点火装置，其特征在于，所述控制指令包括检测指令，密码验证指令，发射指令，报文解析指令，逻辑分析指令，密码算法指令，身份验证指令，及点火使能指令。

3.根据权利要求2所述的一种人工增雨火箭弹点火装置，其特征在于，所述点火具检测模块还包括与之串联的100K欧姆电阻，保证通过点火具的电流小于1mA。

4.根据权利要求3所述的一种人工增雨火箭弹点火装置，其特征在于，所述点火具检测模块还包括三极管，所述三极管用于控制施加在点火具的检测时间。

5.根据权利要求4所述的一种人工增雨火箭弹点火装置，其特征在于，所述点火具检测模块被配置为当所述点火装置输入的电压大于5V时，所述点火具检测模块不能进行检测。

6.根据权利要求4所述的一种人工增雨火箭弹点火装置，其特征在于，还包括与所述点火具触发模块串联连接的点火保护电路，所述点火保护电路被配置为当所述点火装置输入电压小于12V时，即使点火具触发模块使能，所述点火装置输出至所述点火具接口电路的电压也为0。

7.根据权利要求6所述的一种人工增雨火箭弹点火装置，其特征在于，所述点火保护电路具体配置为整体为12V的稳压管元件组。

8.一种人工增雨火箭弹，其特征在于，所述人工增雨火箭弹包括至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的人工增雨火箭弹点火装置位于所述人工增雨火箭弹的内部。

9.一种人工增雨系统，其特征在于，其包括根据权利要求1-7中的任一项所述的人工增雨火箭弹点火装置。

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