智能升降系统

   一、系统概述：

现代化体育场馆的标志之一就是能够根据体育比赛的特点，运用先进的计算机技术、网络技术和控制技术，高效地管理和控制赛事进程。为了能够满足现代化场馆的建设需要，体育场馆智能化系统建设包含了诸如大屏幕显示系统、场地扩声系统、场地灯光控制系统、计时记分及现场成绩处理系统、现场影像采集及回放系统、电视转播和现场评论系统、主计时时钟系统、升旗控制系统等与体育比赛过程密切相关的专业系统。

随着体育事业的蓬勃发展，体育场馆建设科技化、数字化发展的需要，特别是比赛的需要，以及比赛后颁奖仪式更显得隆重和不可缺少，而升旗仪式又是重大赛事的高潮，在此背景下，自动升旗系统就显得尤为重要。

体育场馆专用的自动升旗系统，该系统集成了现代计算机、无线网络和控制等技术，通过调节升旗的速度，实现升旗时间与歌曲播放时间同步的功能。系统主要应用于大型比赛的颁奖、以及其他场合的升旗仪式上，适用于现代化的体育场馆和其它有此需求的场所。

   二、系统建设总体目标

体育馆是一综合性体育馆，当举办各中高水平的赛事，颁奖仪式会频繁且热烈。这也对作为颁奖仪式的主要设备——自动升旗系统提出了很高的要求。为圆满完成颁奖升旗任务，自动升旗系统的总体规划如下：

● 设计依据：根据相关行业规定以及运动会颁奖仪式升旗装置设置要求；体育场馆智能化系统技术要求；体育馆设计图纸以及场馆方的安装意见等。

● 可靠性：系统应具备长期稳定工作的能力，所有选用设备均符合质量及可靠性标准，系统具备本地控制、手动控制等功能，并具备上限、下限、零点、冲顶等多级系统保护功能。自动升旗系统为适应这些要求，在控制方法上采用的远程自动控制、本地自动控制和手动控制三种形式。

● 实用性：系统具备完成所要求功能的能力和水准，符合本工程实际需要和有关规范的要求，并且操作方便。自动升旗系统自动控制部分采用电脑图形化操作或本地触摸屏操作，人机界面直观易用。机械方面采用成熟的方案，使安装、调试、维护尽量简便。

● 先进性：系统是在满足可靠性和实用性要求前提下，应具备系统整体的的先进性。选用设备的满足体育场馆应用的需要，保证了设备总体性能指标的要求。升旗系统融合了微电脑技术、变频技术、通讯技术和软件技术，符合科技奥运的要求，适应体育场馆智能化的发展趋势。

● 经济性：系统应满足性能与价格之比在同类系统和条件下达到优秀，选择性价比高的设备。

● 一致性：系统应遵循开放系统的原则。系统应依据技术指标的一致性、互换性选定设备，使系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。

   三、系统的总体结构和特点

升旗系统主要分为本地机电部分和远程控制主机两大部分，本地机电部分包括：电气部件、机械部件、控制柜、本地控制器等部分。远程控制主机包括远程控制使用的工控机和相关的控制软件。系统由手动/自动升降旗旗杆、横杆升旗系统专用控制柜、控制主机等组成，两部分通过485、网络相连接。系统结构图如下：

 

 

 

升旗系统的主要特点如下：

• 成套智能升旗控制系统：电脑软件控制、远程手动控制器、电机差速器组、通讯变频控制器，具备防冲顶和防滑保护。                           

• 升旗时间与歌曲播放时间同步；可用歌数：250首，同步精度：0.1秒; 

• 旗杆长度保证可以同时悬挂4-5面旗帜（横杆），方便各种比赛发奖仪式升旗的应用需要；

• 旗帜更换快捷、方便；

• 具备手动和自动升旗方式；

• 在自动方式时，允许远程控制主机控制或本地控制；

• 远程控制主机提供同步音频输出；

• 提供对外数据接口，便于系统集成；

• 旗杆杆体采用不锈钢管，美观不易腐蚀；

• 变频调速电机1500W和涡轮减速装置结合，保证旗帜升降平稳；

• 两极限位保护，保障设备安全；

• 机械冲顶保护，确保升旗系统和其它设备安全；

• 远程控制主机具备音乐服务器功能，可以采集、播放和输出音乐；

• 用户可以根据需要添加或删除数据库内容（如歌曲等）；

• 电脑采用Microsoft Windows DNA架构，开放的数据接口，透明的网络管理技术，提供完善的安全保障机制和多级权限管理；

• 界面友好，便于用户操作。

四、系统主要技术参数和系统部件

1、F 吊点： 4个；              

2、旗杆直径：≥Φ76；

3、旗杆长度：8.8、11米（3号旗竖挂4面、2号旗横挂4面）；

4、升旗高度：5——25米；

5、升旗保护：三级限位，第三级强制断电；

6、降旗保护：二级限位；

7、防滑保护：机械锁止（涡轮蜗杆结构），和磁抱闸双重保护。

 

 升旗系统主要部件如下：

1. 1、远程控制器

 

参数：

外形尺寸：245*200*90（mm）

外    壳：注塑外壳

输入电压：220v，输出电压：220v

通讯方式：网络

重    量：2kg

功    能：电源开关、手动上升、下降、收旗、急停

1. 2、变频通讯控制箱 

 

参数：

外形尺寸：200*300*400

外壳材料：钣金外壳

输入电压：220v

输出电压：220v

通讯方式：网络

重    量：10kg

安装方式：座装、壁挂，安装在电机附近

功    能：远程通讯、电机控制输出、手动上升、下降、手动/自动切换、急停。

      3、传动系统

  

参数：

主要部件：伺服电机（带抱闸）、差速器（涡轮蜗杆结构）、双槽绞线盘两个。

输入电压：220v

功    率：1500瓦

扭力：≤10牛顿

提升重量：≤260公斤

外形尺寸：400*450*550

转 速 比：30:1

重    量：30kg

安装方式：座装（马道）、壁挂（墙壁、结构主梁）

功    能：为旗杆升降提供动力

    4、固定组件及滑轮组件

          

参数：

1、电机及滑轮固定支架：

尺寸：500X130X30mm

材料：钣金喷塑

数量：五套

2、滑轮：直径76mm

3、钢丝绳：直径3mm

 

升旗系统功能：

自动升旗系统的功能：

1. 升旗时间与歌曲播放时间同步，并保证升旗高度符合设计要求——对于2号旗帜，旗杆高度距地面11-18米，对于1号旗帜为14-18米；

2. 旗杆可以悬挂5面旗帜，并做成可伸缩旗杆（组合旗杆，即旗杆至少可以悬挂3面旗帜，再加上延长杆后可以分别悬挂4或5面旗帜）；

3. 具有完善的保护功能，设立两极限位开关，并有机械防冲顶保护功能；

4. 升旗控制方式分本地手动、本地自动、远程控制三种方式，本地控制通过安装在系统控制柜中的按钮和液晶触摸屏来实现，远程控制通过联网的工业级电脑控制主机来实现。手动控制方式采用继电器控制回路；本地自动控制采用嵌入式控制器进行控制，并提供触摸液晶屏作为人机界面；远程控制有远程控制电脑主机实现；总之，整个系统采用三级保护手段，保证系统可以在远程电脑死机、网络通讯中断、本地控制器损坏、变频器故障等恶劣条件先完成升旗任务。

5. 远程控制主机可以控制31套升旗设备分别升降，并提供同步符合专业要求的音频输出；

6. 远程控制主机具有友好的用户界面，完善的安全认证机制；系统已包含40多个经相关比赛组委会批准；系统可以随时增减数据库中的数据，满足增加旗和歌曲数量的需求。

7. 远程控制主机可以接入以太网，并提供程序调用接口，从而可以使网络上的授权用户来控制升旗系统。

8. 系统采用开放的平台，便于系统的扩展，利于场馆的系统集成。

五、系统的操作

5．1手动操作：

手动操作用于系统调试阶段和自动方式和远程控制出现故障的情况下，操作人员可以根据要求通过控制箱上的升旗和降旗按钮进行人工控制。该操作只与控制箱中的继电回路有关。此状态下不能保证歌曲与升旗速度同步。

5．2本地自动操作：

本地自动操作用于远程控制出现故障的情况下，操作人员可以使用触摸屏来控制旗杆的升降。操作人员可以通过触摸屏的‘自定义’或‘选择页面’选择升旗时间，并需要人工控制升旗启动时刻以达到和播放歌曲基本同步的目的。

5．3远程控制：

远程控制用于在通常情况下控制旗杆的升降，操作人员通过计算机向升旗系统发出指令的同时播放音乐，达到升旗时间和播放歌曲同步的目的。

六、系统远程控制软件功能

6．1 登录

智能升降系统建立了严格的安全管理体系，以区分现场操作、现场监控各类人员的操作权限。智能升降系统划分了两种权限：一种是现场监控权限，他只有系统操作目录下的旗自动升降系统操作功能；一种是现场操作权限，他有对整个系统操作功能。任意一种权限登录后都可以通过重新登录切换到另一种权限。当切换到监控权限时，系统配置主目录，以及系统设置的权限管理和标题设置为无效。

● 权限管理

介绍系统用户权限管理的基本操作，作为现场操作权限人员的操作指南。
      注意：系统的默认管理员为“Admin”,默认口令为“Admin”。

进入主界面，如图所示。在主界面中可以选择添加、修改和删除操作。

● 添加新用户

1. 按【添加】按钮出现添加新用户界面，如图所示。
   用户名、用户权限，口令和确认口令；

2.  按【保存】按钮，如果为合法用户则完成添加，返回主界面，此时可看到新添加的用户；

3.  如果不想添加此用户，可按【退出】按钮。

 

● 修改用户权限和口令

1. 在主界面中“点击”你要修改的用户选中某用户，直接进入如图所示的界面，此时可对该用户的权限和口令进行修改。
   注意：此时不能修改用户名，用户名为灰色。

2. 在如图所示的对话框中输入新的用户权限和口令和确认口令；

3. 按【保存】按钮，如果成功则返回主界面，此时可看到该用户信息已修改；

4. 如果不想修改此用户，可按【退出主界面。

6.2 系统配置：

● 歌曲的长度计算

每一首歌曲长度是不同的，为了使在升旗过程中歌曲和升旗同步，必须计算出歌曲的长度。当选中某歌曲，点击【试听】，播放该歌曲的音乐，歌曲的长度能自动显示在【音乐长度】文本框中，点击【v】，保存歌曲长度，如不想再听该歌曲，点击【停止】

● 参数设置

智能升降系统的参数设置是为自动升降系统提供COM端口设置、基本参数设置、歌间隔频率等功能。

 

● COM端口设置

由于自动升降系统是通过232连接到体育场馆比赛赛事监控系统的，所以需要填写该系统的COM口号以及波特率等一些基本参数。

● 基本参数设置

体育场馆比赛赛事监控系统是面向体育场馆的系统集成，由于每个体育场馆或电机的不同，旗杆高度等一些基本参数也不一样。

旗杆高度：升旗时顶点到底点的距离。

案例速度、案例频率：电机的某一频率下的速度或某一速度下的频率。

默认频率：无旗上升，降旗的默认频率设置。

● 歌间隔频率

因为每个体育馆的自动升降系统机械设计和旗杆承重量的不同，不同的电机会有不同的误差率，为了保证所有歌曲能和旗同步运行，我们设计了歌曲间隔频率。

 

6.3系统操作：

● 自动升降系统

智能升降系统用动画模拟了真实的旗升降，并提供了五面旗的同时升降，一个冠军，两个亚军，两个季军。您可根据不同的地区来过滤选择旗，并能显示歌名、歌曲长度、注释、旗杆高度，以及该歌曲长度对应的机械频率等。

如图所示：

 

智能升降系统可以控制旗杆以默认的速度升降旗，以及按照冠军歌曲的时间，使歌曲与旗杆同时起停。

旗帜初始化：当您选错旗时，它可以使旗帜到初始状态。

确认频率：当您不能确认歌曲的长度时，填写升旗时间后点击确认频率，能算出发送的频率。

试听：选中冠军后，可以试听冠军的歌。

播放音乐并升旗：当旗杆在零点并选择了冠军时，点击播放音乐并升旗，播放音乐的同时，旗杆按照一定的速率上升。

停止播放音乐及升旗：当在试听歌曲或旗杆在升降时，停止这两项操作。

升旗：按照默认的频率升旗。

降旗：按照默认的频率降旗。

高点复位：当动画旗杆的位置和现场的不符时，使动画的旗杆到顶点。

低点复位：使动画的旗杆到顶点

 

部分案例

 

 

唐山师范大学体育馆

 

 

长春市农安体育馆

 

赤峰市体育局体育馆