博物館展品保護調光玻璃終端裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種博物館展品保護調光玻璃終端裝置及系統(tǒng)，利用光敏三極管、放大電路和比較電路組成的電路檢測閃光燈，出現(xiàn)強光異常后，微控制器立刻發(fā)送命令關閉調光玻璃所用的交流電源，關閉信號通過光電隔離芯片傳送到交流電源控制器，交流控制器將信號放大處理后關閉調光玻璃電源使調光玻璃變成不透明的斷電狀態(tài)；隨后，微控制器傳送鐳射投影信號，該信號經(jīng)過放大器放大以后直接驅動鐳射投影裝置將內容投影到調光玻璃上，經(jīng)過短暫的延時提醒后微處理器再將信號關閉使系統(tǒng)恢復到正常展示狀態(tài)，減輕了管理人員的工作負擔，而且無需鋪設通信線纜、響應及時、運行費用低且效果好，具有很好的推廣價值。
【專利說明】博物館展品保護調光玻璃終端裝置及系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種博物館展品保護調光玻璃系統(tǒng)，屬于電子科技與信息【技術領域】。

【背景技術】
[0002]博物館內的展品都很珍貴，并且對強光很敏感，由于閃光燈的色溫高、光質硬、廣度強，對展品會造成損害，尤其對書畫、壁畫、絲綢一類文物有著非常大的危害。當前博物館管理主要是依靠人力，由保安負責提醒游客不要使用閃光燈，在實施過程中存在保護不及時、效率低下、易發(fā)生摩擦口角等問題。在信息和科技高速發(fā)達的今日，如此低效的監(jiān)督方式顯然已不合時宜。
[0003]液晶玻璃也稱為電控玻璃、光電玻璃、電控智能玻璃，其核心材料是夾在兩層玻璃基板中間的一層液晶材料，液晶玻璃由于其特殊的性能，能隔絕99%以上的紫外線，可以防止博物館內展品因強光引起老化，同時也能起到保護展品安全的作用。液晶玻璃在斷電情況下，入射光穿過無序排列的液晶分子時發(fā)生散射，透光不透明，因此也是一種理想的硬屏投影材料。


【發(fā)明內容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種有效的、人性化的博物館防輻射系統(tǒng)，能夠有效防止珍貴展品受到閃光燈等強光的損害；同時利用相應的傳感器時時監(jiān)測展柜環(huán)境的各項參數(shù)送至服務器，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測。
[0005]為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案:
博物館展品保護調光玻璃終端裝置，包括:微處理器，連接于微處理器外圍的射頻模塊、紅外接收器、溫濕度傳感器、閃光燈檢測電路、光強傳感器及鐳射投影裝置，為上述各部件提供直流電源的AC-DC電源；所述微處理器外圍還連接一交流電源控制器，所述交流電源控制器與微處理器之間使用光電隔離芯片進行隔離，交流電源控制器由一交流電源供電并與調光玻璃之間電連接；所述微處理器與射頻模塊之間使用RS232通信接口連接；所述鐳射投影裝置和光電隔離芯片均使用放大電路進行驅動。
[0006]前述光電隔離芯片是可控娃光電稱合器M0C3063。
[0007]前述閃光燈檢測電路由光敏三極管、放大電路及比較電路組成，通過比較器輸出的上升沿觸發(fā)微處理器中斷，以檢測閃光燈并觸發(fā)提醒。
[0008]前述調光玻璃由24V交流電源驅動。
[0009]前述鐳射投影裝置在調光玻璃斷電時，在微處理器的控制下將投影內容顯示至調光玻璃上。
[0010]本發(fā)明還公開了博物館展品保護調光玻璃系統(tǒng)，包括至少一個前述的終端裝置，還包括一服務器，所述終端裝置通過射頻模塊接入到星型網(wǎng)中與服務器形成通信網(wǎng)絡。
[0011]前述服務器上包括:人員管理模塊、歷史記錄查詢模塊、實時數(shù)據(jù)顯示模塊、串口設置模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、數(shù)據(jù)分析模板和警報提醒模塊。
[0012]前述的博物館展品保護調光玻璃系統(tǒng)的工作過程如下:
51、通電，終端裝置啟動同時調光玻璃通電，如果紅外接收器檢測到有控制信號，則當信號在第一個下降沿時微處理器通過外部中斷使程序跳轉到中斷函數(shù)進入控制狀態(tài)，此時調光玻璃斷電不透明，終端裝置進入配置狀態(tài)，完成配置后返回至調光玻璃通電狀態(tài)，進入正常運行模式；如無控制信號，則直接進入正常運行模式；
52、正常運行模式下，微處理器每間隔固定時間檢測環(huán)境溫度、濕度、光強并將檢測結果上傳至服務器，服務器對數(shù)據(jù)進行整理和判斷；當檢測到強光時，比較電路輸出高電平，微處理器上升沿觸發(fā)中斷函數(shù)，微處理器切斷調光玻璃的電源，鐳射投影裝置投影至調光玻璃上，同時上報設備編號至服務器，延時1s后重新給調光玻璃通電，再次進入流程SI。
[0013]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明利用光敏三極管、放大電路和比較電路組成的電路檢測閃光燈，并利用微處理器控制交流電源控制器及鐳射投影裝置。出現(xiàn)強光異常后，微控制器立刻發(fā)送命令關閉調光玻璃所用的交流電源，關閉信號通過光電隔離芯片傳送到交流電源控制器，交流控制器將信號放大處理后關閉調光玻璃電源使調光玻璃變成不透明的斷電狀態(tài)；隨后，微控制器傳送鐳射投影信號，該信號經(jīng)過放大器放大以后直接驅動鐳射投影裝置將內容(如“請勿使用閃光燈”)投影到調光玻璃上，經(jīng)過短暫的延時提醒后微處理器再將信號關閉使系統(tǒng)恢復到正常展示狀態(tài)，采用切換調光玻璃狀態(tài)以及文字投影的方式來警示游客，會短暫影響觀賞，因此能通過游客間的互相監(jiān)督作用使被動的管理轉換為游客間的自我監(jiān)督，減輕了管理人員的工作負擔，而且無需鋪設通信線纜、響應及時、運行費用低且效果好，具有很好的推廣價值。另外，通過溫濕度傳感器、光強傳感器實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)(包括環(huán)境光線和環(huán)境溫度)，并利用射頻模塊組件的無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送至服務器進行統(tǒng)一管理，是一種集成了調光玻璃控制技術、無線傳感網(wǎng)技術、微處理器技術、數(shù)據(jù)庫管理等多種技術的自動控制系統(tǒng)，能夠有效監(jiān)測展品所處狀態(tài)，實現(xiàn)遠程的實時監(jiān)測，也為后期對展品進一步的保護提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的博物館展品保護調光玻璃終端裝置的電路框圖；
圖2是閃光燈檢測電路原理圖；
圖3是本發(fā)明的博物館展品保護調光玻璃系統(tǒng)的示意圖；
圖4是本發(fā)明的博物館展品保護調光玻璃終端裝置的結構示意圖，其中，圖4 (a)是調光玻璃通電時的主視圖，圖4 (b)是調光玻璃斷電且鐳射投影裝置啟用狀態(tài)下的主視圖，圖4 (c)是圖4 (b)狀態(tài)下的俯視圖，圖4 (d)是圖4 (b)狀態(tài)下的側視圖；
圖5是本發(fā)明的博物館展品保護調光玻璃系統(tǒng)的工作流程框圖；
圖6是本發(fā)明的博物館展品保護調光玻璃系統(tǒng)的服務器軟件框圖；
圖7是圖6對應的數(shù)據(jù)庫實體聯(lián)系表定義圖。

【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0016]如圖3所示，本發(fā)明的博物館展品保護調光玻璃系統(tǒng)包括至少一個終端裝置和一服務器，每一個終端裝置都通過射頻模塊接入到星型網(wǎng)中與服務器形成通信網(wǎng)絡。
[0017]其中，終端裝置安裝在展柜內，調光玻璃與防彈玻璃緊密貼合在一起，通電時，調光玻璃是透明的，如圖4 (a)所示，不會影響游客參觀展品。當檢測到強光時，調光玻璃斷電，其中的液晶無序排列，調光玻璃不透明，位于展柜后方的鐳射投影裝置將投影內容投射到調光玻璃上，如圖4 (b)、4 (c)及4 (d)所示，起到警示拍照者的作用。在鐳射投影裝置的前端還可以設置一個合適的透鏡，對投影內容進行縮放，以便調節(jié)到最佳狀態(tài)。
[0018]終端裝置的電路結構如圖1所示，包括:微處理器(優(yōu)選megal6單片機)，連接于微處理器外圍的射頻模塊、紅外接收器、溫濕度傳感器、閃光燈檢測電路、光強傳感器及鐳射投影裝置，微處理器與射頻模塊之間使用RS232通信接口連接；鐳射投影裝置使用一放大電路進行驅動。為了給調光玻璃供電，在微處理器外圍還連接一與調光玻璃電連接的交流電源控制器，交流電源控制器主要是由晶閘管BTA26和三極管組成的多級放大電路，由交流電源為交流電源控制器供電，而交流電源控制器與微處理器之間使用光電隔離芯片進行隔離。作為一種優(yōu)選，光電隔離芯片米用的是可控娃光電稱合器M0C3063 ,驅動信號從微處理器輸出后經(jīng)放大電路放大后作為可控娃光電I禹合器的輸入信號。交流電源控制器的輸出端輸出24V或36V交流電，優(yōu)選24V交流電，更加安全可靠，經(jīng)測試，36V交流電能夠滿足所有的光電玻璃，所以也可采用適用范圍更廣的36V交流電。
[0019]下面介紹本終端裝置的另一個電源部分，AC-DC電源輸入端為交流電源降壓穩(wěn)壓后得到的，它為射頻信號處理器、RS232通信接口、紅外接收器、溫濕度傳感器、閃光燈檢測電路，光強傳感器、微處理器、鐳射投影的放大器提供所需的直流電源。為防止模塊間的干擾，將AC-DC電源分隔成兩部分，一部分提供微處理器以及周邊傳感器(紅外接收器、溫濕度傳感器、閃光燈檢測電路、微處理器、鐳射投影裝置、光強傳感器)和放大電路；另一部分為RS232通信接口和射頻信號模塊供電，用于組建星型網(wǎng)。
[0020]作為一種優(yōu)選，紅外接收器安置在展柜的角落，暴露在外部，以便接收遙控器發(fā)出的控制信號。溫濕度傳感器采用TI公司的TMP75，通過I2C接口進行通信，接口簡單并且內部集成了傳感器所需的基準和通信模塊，采樣精度達到12bit，能夠滿足本發(fā)明需求，將其制成一個單獨的模塊，通過電源和I2C共根導線進行連接能夠將其安置在所需的角落，從而可以不受燈光以及控制板發(fā)熱的干擾，能更加有效地檢測真實環(huán)境溫度。
[0021]閃光燈檢測電路主要由光敏三極管3DU33、放大電路與比較電路組成，用于檢測閃光燈，并觸發(fā)提示，其電路圖如圖2所示，由光敏三極管3DU33、運放LM324、電位器及外圍電阻電容構成，觸發(fā)端連接微處理器外部中斷引腳，以上升沿的方式觸發(fā)中斷。中斷函數(shù)內進行閃光燈出現(xiàn)后的操作，并由軟件的形式進行延時判斷，防止中斷函數(shù)在短時間內重復觸發(fā)。
[0022]光強傳感器由LX1970與AD轉換器ADSl 114構成，用于檢測正常狀態(tài)下的環(huán)境光照度。
[0023]通過上述介紹，我們對終端裝置有了明確的理解和深入的認識，下面我們對系統(tǒng)進行詳細介紹，正如前述，系統(tǒng)至少一個終端裝置和一服務器，如圖3所示，而每一個終端裝置都通過射頻模塊接入到星型網(wǎng)中，形成一個簡單的通信網(wǎng)絡。射頻模塊優(yōu)選使用TI公司的CC2530作為主控芯片，運行zigbee協(xié)議，外圍安置LED燈連接至P1_0和Pl_l兩個接口用于指示通信狀態(tài)，通過串行接口連接至微控制器，RF_P以及RF_N連接至一個典型的濾波電路，最后連接至20cm的25歐姆的專用天線。在服務器端同樣使用該射頻模塊，通過RS232接口連接到PC機的串行接口，最終組成如圖3所示結構的通信系統(tǒng)。每一個終端都將以固定的格式發(fā)送信息，本發(fā)明為警報分配固定的ID號，而實時的傳感器參數(shù)則按傳感器類型分配相應的ID號；每一個終端設備都具有一個獨一無二的終端ID來標識，最終這些數(shù)據(jù)將寫入到PC端的數(shù)據(jù)庫，方便操作者調取進行分析處理。
[0024]如圖6所示，優(yōu)選地，在服務器端運行的是用Visual Stud1開發(fā)的服務端管理子系統(tǒng)軟件，博物館的安保人員或者管理人員只需要通過查看實時的記錄就可以準確了解展廳現(xiàn)場的情況。服務端管理子系統(tǒng)軟件主要包含人員管理模塊、歷史記錄查詢模塊、實時數(shù)據(jù)顯示模塊、串口配置模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和警報提醒模塊這幾個部分組成。
[0025]人員管理模塊主要是對管理人員的信息以及權限進行注冊和管理工作，只有有效的用戶才能夠登陸該系統(tǒng)進行查看。人員的驗證、增加、修改都需要經(jīng)過數(shù)據(jù)庫模塊，可以對數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)進行增刪改查。PC端所有的事件記錄都是通過串口獲得的，為保證系統(tǒng)正常工作，必須先正確配置串口，包括串口號、波特率、校驗位、數(shù)據(jù)位這幾項，串口的配置通過模塊串口配置模塊來完成。通過串口獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過解析后在實時數(shù)據(jù)顯示模塊中實時顯示，實時數(shù)據(jù)顯示模塊主要是由兩張LiStView控件構成的表組成，一張表列舉當前或者最近發(fā)生的21條警報，而另一張表則是按照終端ID號順序顯示最近的傳感器參數(shù)，獲得的數(shù)據(jù)除了進行顯示之外還要進行處理，處理主要有兩部分:提交數(shù)據(jù)庫和異常判斷。數(shù)據(jù)分析處理模塊先將所有的警報和傳感器參數(shù)信息寫入到數(shù)據(jù)庫模塊對應的各個表中間去，同時分析數(shù)據(jù)和警報。終端裝置傳來的警報信息將直接通過警報提醒模塊進行聲光報警，PC端以對話框的形勢彈出警報的詳細信息；由數(shù)據(jù)分析處理模塊分析得到的異常信息包括展柜溫度和亮度過高或過低，這一類警報遞交給警報提醒模塊后只以對話框的形勢彈出，以提醒管理人員設備可能存在的問題，而不會進行聲光報警。歷史記錄查詢模塊提供了多種查詢方式，可以按照警報類型、時間、終端ID等方式進行記錄查詢，按終端ID查詢的結果還可以通過工業(yè)控件按照不同的傳感器將傳感器的參數(shù)以曲線的形式繪制出來。
[0026]為了更清楚地說明服務器段，圖7為圖6對應的數(shù)據(jù)庫實體聯(lián)系表定義圖，本發(fā)明使用SQL ServerfOOS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來管理數(shù)據(jù)，利用SQL結構化查詢語言來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的增刪改查，SQL語言作為關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的標準語言，有用結構簡潔，功能強大，簡單易學的特點，其數(shù)據(jù)庫的定義如圖7所示，這在現(xiàn)有技術中也是較為常用的，此處不作贅述。
[0027]最后，我們對系統(tǒng)的工作流程進行簡要描述，以期更好地理解本發(fā)明。本發(fā)明中，環(huán)境溫度的檢測以及常態(tài)下光強的檢測都是間隔固定時間實時進行的，而進入配置狀態(tài)以及警報狀態(tài)則是通過中斷來完成的。如圖5所示，正常狀態(tài)下，設備上電后調光玻璃就會通電，而一旦紅外接收頭檢測到有遙控器發(fā)來的控制信號的時候，信號在第一個下降沿的時候微處理器就通過外部中斷使程序跳轉到中斷函數(shù)進入控制狀態(tài)，調光玻璃不透明，該狀態(tài)同時起到提示作用，提醒管理人員當前已經(jīng)進入配置狀態(tài)(流程見圖5右半部分)。在完成配置以后，調光玻璃重新上電，進入正常運行模式，在出現(xiàn)強光時，光敏三極管輸出信號經(jīng)過比較輸出為低電平，比較輸出端同樣連接微處理器的一個外部中斷，在微處理器檢測到下降沿的時候就進入該中斷源的終端函數(shù)，將強光的記錄通過射頻信號處理器發(fā)送到服務器端(流程見圖5左半部分)。在通常情況下，微處理器以固定時間(時間間隔由用戶自行設置)讀取各傳感器參數(shù)，然后按照固定的幀格式將獲取到的傳感器數(shù)據(jù)傳送到服務器端進行管理，并且微處理器不會對傳感器參數(shù)的異常做判斷，最終的數(shù)據(jù)整理和判斷交給服務器端，程序流程見圖5中間部分。
[0028]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內。
【權利要求】
1.博物館展品保護調光玻璃終端裝置，其特征在于，包括:微處理器，連接于微處理器外圍的射頻模塊、紅外接收器、溫濕度傳感器、閃光燈檢測電路、光強傳感器及鐳射投影裝置，為上述各部件提供直流電源的AC-DC電源；所述微處理器外圍還連接一交流電源控制器，所述交流電源控制器與微處理器之間使用光電隔離芯片進行隔離，交流電源控制器由一交流電源供電并與調光玻璃之間電連接；所述微處理器與射頻模塊之間使用RS232通信接口連接；所述鐳射投影裝置和光電隔離芯片均使用放大電路進行驅動。
2.根據(jù)權利要求1所述的博物館展品保護調光玻璃終端裝置，其特征在于，所述光電隔離芯片是可控娃光電稱合器M0C3063。
3.根據(jù)權利要求1所述的博物館展品保護調光玻璃終端裝置，其特征在于，所述閃光燈檢測電路由光敏三極管、放大電路及比較電路組成，通過比較器輸出的上升沿觸發(fā)微處理器中斷，以檢測閃光燈并觸發(fā)提醒。
4.根據(jù)權利要求1所述的博物館展品保護調光玻璃終端裝置，其特征在于，所述調光玻璃由24V交流電源驅動。
5.根據(jù)權利要求1所述的博物館展品保護調光玻璃終端裝置，其特征在于，所述鐳射投影裝置在調光玻璃斷電時，在微處理器的控制下將投影內容顯示至調光玻璃上。
6.博物館展品保護調光玻璃系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個如權利要求1-5任一項所述的終端裝置，還包括一服務器，所述終端裝置通過射頻模塊接入到星型網(wǎng)中與服務器形成通信網(wǎng)絡。
7.根據(jù)權利要求6所述的博物館展品保護調光玻璃系統(tǒng)，其特征在于，所述服務器上包括:人員管理模塊、歷史記錄查詢模塊、實時數(shù)據(jù)顯示模塊、串口設置模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、數(shù)據(jù)分析模板和警報提醒模塊。
8.如權利要求6所述的博物館展品保護調光玻璃系統(tǒng)的工作過程，其特征在于，包括如下流程: s1、通電，終端裝置啟動同時調光玻璃通電，如果紅外接收器檢測到有控制信號，則當信號在第一個下降沿時微處理器通過外部中斷使程序跳轉到中斷函數(shù)進入控制狀態(tài)，此時調光玻璃斷電不透明，終端裝置進入配置狀態(tài)，完成配置后返回至調光玻璃通電狀態(tài)，進入正常運行模式；如無控制信號，則直接進入正常運行模式； s2、正常運行模式下，微處理器每間隔固定時間檢測環(huán)境溫度、濕度、光強并將檢測結果上傳至服務器，服務器對數(shù)據(jù)進行整理和判斷；當檢測到強光時，比較電路輸出高電平，微處理器上升沿觸發(fā)中斷函數(shù)，微處理器切斷調光玻璃的電源，鐳射投影裝置投影至調光玻璃上，同時上報設備編號至服務器，延時1s后重新給調光玻璃通電，再次進入流程SI。
【文檔編號】G05B19/04GK104199318SQ201410378194
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權日:2014年8月4日
【發(fā)明者】牟麗, 邱宇, 劉青, 馬怡, 劉玉宏 申請人:河海大學常州校區(qū)