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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 數(shù)字水墻
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品利用計(jì)算機(jī)控制電路對流動(dòng)水進(jìn)行操控，使其在下落過程中顯示出多種文字和圖案。技術(shù)上采用自行設(shè)計(jì)的立體九噴嘴伺服電磁閥、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)、組合式穩(wěn)流水箱等性能優(yōu)越的部件，保證本作品清晰的顯示效果。本作品擁有廣闊的市場應(yīng)用前景，有很強(qiáng)的顯示效果和震撼力，擁有娛樂、廣告、展示等用途，可方便的應(yīng)用于科技館、展覽館、商場等場所。
- 詳細(xì)介紹：
- 數(shù)字水墻是由流動(dòng)水構(gòu)成，在計(jì)算機(jī)控制電路的精確操控下，使流動(dòng)水形成水流和空隙，從而可顯示出多種文字和圖案。這些文字和圖案隨水流一起，一幅一幅下降。由于數(shù)字水墻巨大，顯示的文字和圖案可觀性強(qiáng)，有震撼感，具有超強(qiáng)的視覺沖擊力和過目不忘的展示效果。 數(shù)字水墻利用計(jì)算機(jī)控制電路對流動(dòng)水進(jìn)行操控，使其在下落過程中顯示出多種文字和圖案。水墻由多組（每組為32個(gè)）高速伺服電磁閥，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制電路，穩(wěn)流水箱，循環(huán)清潔水源和水墻構(gòu)架等組成。在計(jì)算機(jī)數(shù)字控制電路的精確操控下，供有穩(wěn)流水源的伺服電磁閥高速通斷，在水流間形成空隙，從而可顯示出多種文字和圖案。技術(shù)上采用自行設(shè)計(jì)的立體九噴嘴伺服電磁閥、組合式穩(wěn)流水箱等性能優(yōu)越的部件，保證本作品清晰的顯示效果。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，要具有良好的水墻顯示效果，要求所設(shè)計(jì)的伺服電磁閥具有不大于20ms的通斷速度和伺服電磁閥性能的一致性。為此，項(xiàng)目組設(shè)計(jì)了立體九噴嘴伺服電磁閥，其控制電流小于3A。通過設(shè)計(jì)和工藝來保證伺服電磁閥性能的一致性。由于伺服電磁閥的通斷動(dòng)作需要控制電路和驅(qū)動(dòng)電路的共同配合，而伺服電磁閥的快速性、一致性等特殊要求，導(dǎo)致這些電路控制部分必須置于伺服電磁閥附近位置。為了使控制電路不受水霧干擾，以及滿足水流平穩(wěn)的要求，項(xiàng)目組特別設(shè)計(jì)了帶環(huán)流隔板的“二合一”組合式穩(wěn)流水箱。 數(shù)字水墻設(shè)計(jì)有即時(shí)人機(jī)交互功能，人們可以選擇文字和圖案，數(shù)字水墻畫面瞬間改變，具有很強(qiáng)的娛樂性。它和水幕電影有著本質(zhì)的區(qū)別, 水幕電影的“銀幕”是霧化水,此霧化水是不受控的.其文字和圖像是依靠專用投影儀或激光系統(tǒng)放映. 而數(shù)字水墻的水是受控水,此受控水受計(jì)算機(jī)伺服控制系統(tǒng)精確控制水的流動(dòng)或空隙來形成文字和圖案,而無須其他放映設(shè)備。 數(shù)字水墻擁有廣闊的市場應(yīng)用前景，有很強(qiáng)的顯示效果，擁有娛樂、廣告、展示等用途，可方便的應(yīng)用于科技館、展覽館、商場等場所。不僅顯得更加真實(shí)、華麗，且結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，應(yīng)用范圍廣。數(shù)字水墻市場潛力十分巨大。目前，項(xiàng)目組還是樣機(jī)研制，已有省、市科技館，展覽會(huì)，公司等前來洽談業(yè)務(wù)。在我國市場巨大，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的和實(shí)現(xiàn)意義： 數(shù)字水墻由流動(dòng)水構(gòu)成，在計(jì)算機(jī)控制電路的精確操控下，使流動(dòng)水形成水流和空隙，從而顯示出多種文字和圖案。這些文字和圖案隨水流一起，一幅一幅從上而下地下降。安裝有傳感器的數(shù)字水墻能感知人們的靠近，水流會(huì)瞬間停止，人們進(jìn)入后，水流又瞬間落下，像是一道水門，能自動(dòng)開啟與關(guān)閉。數(shù)字水墻有人機(jī)交互功能，根據(jù)人們選擇的文字和圖案，畫面瞬間改變，具有很強(qiáng)的娛樂性。 數(shù)字水墻可用于科技館、展覽館、商場等，作娛樂、廣告、展示等。也可用于酒吧、咖啡吧、水亭等休閑場所的建筑墻體。這種水墻可以自動(dòng)分開，讓人們自由出入，也可瞬間消失，變幻莫測，具有很大的趣味性。 制作基本原理： 數(shù)字水墻由多組高速伺服電磁閥，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制電路、穩(wěn)流水箱、循環(huán)清潔水源和水墻構(gòu)架等組成。在計(jì)算機(jī)數(shù)字控制電路的精確操控下，供有穩(wěn)流水源的伺服電磁閥高速通斷，使流動(dòng)水形成水流和空隙，從而可顯示出多種文字和圖案。 數(shù)字水墻的技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下4個(gè)方面： 1.數(shù)字水墻水流圖像效果顯示和控制技術(shù)； 2.大型多路平面型、環(huán)型數(shù)字水墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 3.20ms立體九噴嘴伺服電磁閥； 4.“二合一”組合式穩(wěn)流水箱設(shè)計(jì)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 伺服電磁閥反應(yīng)時(shí)間不大于20ms； 分辨率可達(dá)224*165（由數(shù)字水墻規(guī)模而定）； 幀速1-2fps。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 技術(shù)難點(diǎn)，分為以下四點(diǎn): 1.數(shù)字水墻水流顯示和控制技術(shù)：數(shù)字水墻需數(shù)字控制電路的精確操控、算法設(shè)計(jì)保證多路水流一致性和分辨率，以確保顯示清晰。其設(shè)計(jì)有即時(shí)人機(jī)交互功能，采用獨(dú)特算法產(chǎn)生電磁閥控制矩陣，并計(jì)算圖像變形、大小和切換速度等對電磁閥控制進(jìn)行修正。 2.20ms立體九噴嘴伺服電磁閥：此電磁閥控制電流小于3A，通斷速度小于20ms，通過設(shè)計(jì)和工藝來保證性能一致。其九噴嘴快速同步工作，每個(gè)噴嘴口徑及距離相等，保證水柱柔和、不散花，增加顯示清晰度。 3.“二合一”組合式穩(wěn)流水箱結(jié)構(gòu)研制：該設(shè)計(jì)裝備了環(huán)流隔板，起到了穩(wěn)流的作用，并充分考慮散熱、防水等因素。 4.3D數(shù)字水墻研制中：項(xiàng)目組正在研制3D數(shù)字水墻，已完成理論論證。其可觀性強(qiáng)，有超強(qiáng)的視覺沖擊力。 特色及進(jìn)步：數(shù)字水墻觀賞性強(qiáng)，構(gòu)建新穎魔幻建筑并具有人機(jī)交互功能，相比國外數(shù)字水墻樣機(jī)，成本低、易維修，可具有3D顯示功能。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 第十一屆校大學(xué)生科技節(jié)特等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、現(xiàn)場演示、錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 數(shù)字水墻擁有即時(shí)人機(jī)交互，只需給定分辨率即可對圖像進(jìn)行解析、修正，并與控制器通信控制電磁閥輸出，使用方便。 數(shù)字水墻應(yīng)用范圍十分廣泛，可用于科技館、展覽館、商場等；可用于娛樂、廣告、展示等；可建造魔幻般的建筑，如酒吧、咖啡吧、水亭等休閑場所等，吸引顧客的眼球。這種魔幻般的流體數(shù)字建筑，其構(gòu)造可變、方便運(yùn)輸、效果壯觀，具有極好發(fā)展前景。 商家十分看重?cái)?shù)字水幕本身震撼可觀的信息顯示方式，考慮到水下落的聲音特質(zhì)，一些音樂展廳和藝術(shù)鑒賞會(huì)，也對數(shù)字水幕青睞有加。此外，水能夠增加空氣的濕度，有利于室內(nèi)環(huán)境，經(jīng)過改進(jìn)有希望應(yīng)用于室內(nèi)裝潢。其市場潛力十分巨大。 目前，項(xiàng)目組完成樣機(jī)研制，已有省、市科技館，展覽會(huì)，公司等前來洽談業(yè)務(wù)。在我國市場巨大，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
同類課題研究水平概述
- 來自美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家設(shè)計(jì)的“數(shù)字水墻”在西班牙薩拉戈薩市舉辦的2008年世界博覽會(huì)上亮相。其數(shù)字水墻框架是由一個(gè)不銹鋼屋頂和孔狀活塞組成，當(dāng)該建筑不再使用時(shí)拔下活塞即可將數(shù)字水墻中的水排放，拆卸在地面上。這種新穎建筑可用來當(dāng)作咖啡屋或旅行休息室，長度為164英尺，高度為33英尺，寬度為16英尺。當(dāng)數(shù)字水墻開始使用時(shí)，水將從屋頂?shù)墓艿乐凶⑷胍慌排攀志o密的真空管中，通過計(jì)算機(jī)程序控制，這些真空管在每秒鐘內(nèi)可以開啟或關(guān)閉數(shù)次。當(dāng)關(guān)閉真空管間隔數(shù)秒再開啟時(shí)，真空管就出現(xiàn)水流空隙，利用這一點(diǎn)，計(jì)算機(jī)程序控制精確地開啟或關(guān)閉真空管，就可在水墻上呈現(xiàn)出一些圖案或文字。 國內(nèi)尚無相關(guān)產(chǎn)品。 本項(xiàng)目為國內(nèi)首個(gè)自主創(chuàng)新的數(shù)字水墻，相比起國外同類產(chǎn)品，具有以下優(yōu)勢： 1)能夠具有3D顯示功能，正在研發(fā)中。 2)強(qiáng)大的人機(jī)交互系統(tǒng)，可讓參觀者選擇水幕信息顯示，增強(qiáng)了娛樂性，趣味性，打破傳統(tǒng)顯示裝置是一個(gè)死物的概念。 3)自行研制自主感應(yīng)控制裝置，使數(shù)字水墻達(dá)到“無處是門，又無處不是門”的意境。人們可以自由出入水墻而又不濕身。 4)研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的20ms立體九噴嘴伺服電磁閥。 5)研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“二合一”穩(wěn)流組合式水箱。 6）提出了平面型和環(huán)型的3D數(shù)字水墻，擴(kuò)大了數(shù)字水墻的應(yīng)用范圍。
