一种使用寿命长的自动加热型加固显控一体机及其方法

技术领域

本发明涉及加固计算机&加固显示器研发技术领域，具体为一种使用寿命长的自动加热型加固显控一体机及其方法。

背景技术

随着国家对信息安全的高度关注和军队信息化建设的发展，对于适应各种恶略环境，高集成化的加固显控一体机产品需求越来越高，尤其是在超低温环境领域，满足小型化、轻量化和高性能的加固显控一体机。

目前传统加固显示器和加固计算机为分体式，集成化设计较少；目前传统加固显示器和加固计算机之间依靠航插线缆连接，加固显示器和加固计算机产品低温使用环境基本在-20℃～0℃之间，且产品存在体积大、重量大，不便于携带等问题。严重影响加固显控一体机向小型化、高性能和便携化的进程。

针对上述问题，本发明设计了一种低温自动加热型加固显控一体机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用寿命长的自动加热型加固显控一体机，具备可满足-50℃以下使用环境要求，在低温工作环境下可正常工作，集成化较高，体积较小，重量较轻，低于-20℃时显示屏自动加热处理，保证启动和工作高性能化的优点，解决了现有的加固显示器和加固计算机为分体式，集成化设计较少，低温使用环境基本在-20℃～0℃之间，且产品存在体积大、重量大，不便于携带的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种使用寿命长的自动加热型加固显控一体机，包括前壳，所述前壳的后侧固定连接有液晶显示器，所述液晶显示器的正表面粘贴有加热屏蔽玻璃，所述前壳正表面的底部分别镶嵌安装有按键模块、指示灯和电源开关，所述前壳后侧的顶部和后侧的底部均固定连接有第一边框，所述前壳后侧的两侧均固定连接有第二边框，所述第一边框和第二边框的后侧固定连接有后壳，所述后壳的前侧分别固定连接有军用直流滤波器和轴流风机一，所述后壳后侧的顶部分别固定连接有电器接口、数字地和安全地，所述液晶显示器的后侧固定连接有液晶显示器固定支架，所述液晶显示器的后侧设置有第一加热膜，所述第一加热膜的前后两侧均固定连接有环氧酚醛层压玻璃布板，所述液晶显示器固定支架的后侧固定连接有连接板，所述连接板后侧的左侧分别固定电源模块、加热控制板、液晶显示器驱动板、轴流风机二、主板和第二加热膜，所述主板的底部固定连接有背板，所述主板的后侧固定连接有液晶显示器背光板。

优选的，所述前壳正表面的两侧均镶嵌安装有把手，所述第二边框的顶部和底部均与第一边框固定连接。

优选的，所述前壳的后侧和后壳的前侧与第一边框和第二边框之间均镶嵌安装有导电密封胶条。

优选的，所述液晶显示器的尺寸为21.5吋，所述液晶显示器的后侧与和连接板的前侧与第一加热膜之间采用导热硅胶连接。

优选的，所述电源模块和主板的表面均固定连接有散热片，且散热片由1060型铝合金制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置前壳、加热屏蔽玻璃、液晶显示器、把手、按键模块、指示灯、电源开关、军用直流滤波器、第一边框、后壳、轴流风机一、电器接口、数字地、安全地、电源模块、加热控制板、液晶显示器驱动板、轴流风机二、主板、液晶显示器背光板、背板、液晶显示器固定支架、连接板、第一加热膜、环氧酚醛层压玻璃布板、第二边框、导电密封胶条和第二加热膜的配合使用，解决了现有的加固显示器和加固计算机为分体式，集成化设计较少，低温使用环境基本在-20℃～0℃之间，且产品存在体积大、重量大，不便于携带的问题，该使用寿命长的自动加热型加固显控一体机，具备可满足-50℃以下使用环境要求，在低温工作环境下可正常工作，集成化较高，体积较小，重量较轻，低于-20℃时显示屏自动加热处理，保证启动和工作高性能化的优点，值得推广。

2、本发明凭借自主可控的轻薄化设计，产品厚度仅为72mm，重量仅为12kg，开启了我军加固信息装备“轻时代”；

一体机能够满足野外恶劣环境使用的防淋雨和湿热要求，防淋雨性能满足GJB150.8A-2009中相关要求；防湿热性能满足在GJB150A-2009中湿度不大于93％(温度为35℃时)等相关要求；

一体机的加热屏蔽玻璃采用的是电磁屏蔽丝网玻璃，适用于较大电磁干扰的环境下，电磁兼容性能满足GJB151B-2013中相关要求；

一体机机身采用的是强度型全铝结构，牢固可靠，具有高强度的抗振动、抗冲击特性，隔振抗震性能满足GJB150A-2009中相关要求；

一体机机主板基于小型、高集成化自研，采用Intel四核，板载16GB DDR4内存，DDR频率能够达到2133MHz，CPU性能大幅提高，提升的同时降低了整机的功耗；

一体机具有内部温度低于-20℃时，液晶显示器自动进行加热处理，当高于0℃时，自行断电停止加热处理，有效提高各重要部件的耐久性；

一体机具备在超低温-40℃环境下，快速启动和低耗高性能工作能力；

一体机的OSD硅胶按键，可扩展加背光，让操作人员在晚上或是光线暗的环境下也能方便进行操作；

主板和21.5吋液晶显示器和主板上关键元器件、连接板均布有加热膜，加热膜与板卡之间采用到导热率的导热硅胶/导热橡胶垫粘接；

屏蔽加热玻璃和21.5吋液晶液晶显示器采用最新的加温、屏蔽、防眩光一体化玻璃及全贴合TV(高分子纳米硅胶贴合)技术，组成显示模块，液晶显示器分辨率满足1920×1080P。使显示器具有更好的显示效果及更好的环境适应性和电磁兼容性。这样的技术尽可能的减小厚度，并为液晶显示器提供充足加温性能及可靠的电磁屏蔽性能，并且，全新贴合技术的应用，使得玻璃的透光度可以达到最高，显示效果最佳，同时，还使得屏幕更加抗振动、耐冲击；液晶显示器固定支架通过紧固螺钉将显示模块与前壳进行紧固连接，紧固之前液晶显示器固定支架，前壳与显示模块之间添加隔震，缓冲材料进行填充，避免显示模块与前壳硬性接触，起到减震缓冲的效果；其次液晶显示器固定支架和前壳之间采用环氧酚醛层压玻璃布板进行绝缘处理，将液晶显示器与前壳安全地进行隔离，防止电池干扰；

电源模块和主板均安装有自主研发的散热片，散热片采用1060型铝合金铣削加工，表面进行发黑处理，有效提高辐射率，提高散热效果；

主板采用强制风冷散热方式，轴流风机二风向沿主板散热片齿间流通，将主板内部热量通过轴流风机一带出外部；轴流风机一固定于后壳上，轴流风机一与后壳固定有自主研发型屏蔽通风窗，可防雨(满足GJB150.8A-2009中要求)和防电磁干扰。

前壳、按键模块、后壳和第二边框采用“几”型拼接，各拼接件之间填充铝镀银导电密封胶条，增加整体抗电磁屏蔽、防淋雨和抗湿热能力；

低温<-20℃时，上电前自动开启加热系统；温度>0℃时加热系统关闭，一体机正常开机；

工作环境温度：-50℃～+85℃；

加热时间1～2min；

主板CPU采用Intel四核，Core i7-6700HQ处理器，主频2.6GHz，6MB智能缓存，CPU功耗45W，

电源模块和加热控制板为自主研发，加热控制板工作温度满足-50℃～+85℃。

主板总功耗≤65W。主板硬件有监控功能，可监控CPU温度、系统温度、内核电压和直流电压，系统有BIT自检功能；主板搭载存储模块由工业级宽温2.5英寸1TB固态硬盘组成，通过SATA座与主板相连；主板对外输出接口包含：1路电源接口，1路VGA接口，2路DVI接口，2路RS232接口，4路RS422接口，2个千兆网络接口，2个USB2.0接口，2个USB3.0接口，1个PS/2鼠标/键盘接口；

电源模块采用的是两种电源模块，一种ATX工业电源，给主板和显示器进行供电，保证显示器和主板正常工作；一种为独立开发电源板(内部搭载军品级电源转换模块)，给加热模块和按键模块供电，保证最低使用温度在-40℃下，并保证加热模块在低温下能够正常工作，给设备进行加温，保证系统能够低温下正常工作；

一体机在低温环境通电以后，传感器开始工作，监测模块工作环境温度，当监测温度过低时(一般将阈值设定在-20℃)，将信号传送于加热控制板单片机处理器，单片机通过程序对继电器进行控制，加热屏蔽玻璃和加热膜通电进行工作，同时处理器一直监控温度传感器传送的设备温度数据，当采集到的温度高于阈值(一般将阈值设定在0℃)时，设备可以上电开机。加热控制板设计有加热指示灯(加温工作时为红色，停止加热工作时为绿色)，当加温模块工作时指示灯可以指示加热状态，当设备内高于工作温度时，处理器会自动给加热屏蔽玻璃断电操作。加热控制板的温度传感器使用一款国产化QT18B20温度传感器，该传感器性能稳定、技术成熟，可靠性高。处理器采用国产军工级单片机，低温工作可到-40℃。

按键模块由OSD硅胶按键和按键板组成，按键板通过屏蔽线束与液晶显示器驱动板连接；

散热模块采用强迫风冷散热和自由热辐射方式。强制风冷散热系统由隔离风道设计，传导热管，散热片和涡轮风扇组成；风扇与后壳之间固定有风道与一体机内部隔离，下壳和边框均设置有散热齿，以保证整机的良好散热性和密封性；散热片采用发黑处理，有效提高辐射率，提高散热效果；

所有电器接口均采用中航光电J599I系列航插；电器接口包括：1路数字接地，1路安全接地，2路VGA接口，1路键盘/鼠标接口，1路USB3.0接口，1个RS232接口，1个RS422接口，2路以太网接口，1个电源输入接口；一体机内各模块之间，以及各模块与对外接口之间连接线缆均采用屏蔽线缆，以减少内部线缆间的电磁耦合及串扰。

前壳、后壳和边框均采用高强度航空级铝合金铝板2A12-H112材料进行铣削加工而成，表面涂覆防水层，内部粘贴保温层，上壳和下壳内部通过“十”字形加强筋加强机壳强度，所有结构密封件之间采用“L”形式拼接，并使机壳壁厚控制在1.5mm以内。

主板模块外形尺寸为233.35mm*160mm*1.6mm；机箱不含把手和航插的外形尺寸为≤565mm*382.5mm*72mm，重量不大于12kg。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构的俯视图；

图3为本发明结构的左视图；

图4为本发明结构的立体分解示意图一；

图5为本发明结构的立体分解示意图二；

图6为本发明结构的局部右视剖视图；

图7为本发明加热屏蔽玻璃和液晶显示器的右视图；

图8为本发明系统框架组成图；

图9为本发明工作原理框图；

图10为本发明加热控制板工作原理图。

图中：1前壳、2加热屏蔽玻璃、3液晶显示器、4把手、5按键模块、6指示灯、7电源开关、8军用直流滤波器、9第一边框、10后壳、11轴流风机一、12电器接口、13数字地、14安全地、15电源模块、16加热控制板、17液晶显示器驱动板、18轴流风机二、19主板、20液晶显示器背光板、21背板、22液晶显示器固定支架、23连接板、24第一加热膜、25环氧酚醛层压玻璃布板、26第二边框、27导电密封胶条、28第二加热膜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明中的前壳1、加热屏蔽玻璃2、液晶显示器3、把手4、按键模块5、指示灯6、电源开关7、军用直流滤波器8、第一边框9、后壳10、轴流风机一11、电器接口12、数字地13、安全地14、电源模块15、加热控制板16、液晶显示器驱动板17、轴流风机二18、主板19、液晶显示器背光板20、背板21、液晶显示器固定支架22、连接板23、第一加热膜24、环氧酚醛层压玻璃布板25、第二边框26、导电密封胶条27和第二加热膜28等部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

请参阅图1-10，一种使用寿命长的自动加热型加固显控一体机，包括前壳1，前壳1的后侧固定连接有液晶显示器3，液晶显示器3的正表面粘贴有加热屏蔽玻璃2，前壳1正表面的底部分别镶嵌安装有按键模块5、指示灯6和电源开关7，前壳1后侧的顶部和后侧的底部均固定连接有第一边框9，前壳1后侧的两侧均固定连接有第二边框26，第一边框9和第二边框26的后侧固定连接有后壳10，后壳10的前侧分别固定连接有军用直流滤波器8和轴流风机一11，后壳10后侧的顶部分别固定连接有电器接口12、数字地13和安全地14，液晶显示器3的后侧固定连接有液晶显示器固定支架22，液晶显示器3的后侧设置有第一加热膜24，第一加热膜24的前后两侧均固定连接有环氧酚醛层压玻璃布板25，液晶显示器固定支架22的后侧固定连接有连接板23，连接板23后侧的左侧分别固定电源模块15、加热控制板16、液晶显示器驱动板17、轴流风机二18、主板19和第二加热膜28，主板19的底部固定连接有背板21，主板19的后侧固定连接有液晶显示器背光板20。

前壳1正表面的两侧均镶嵌安装有把手4，第二边框26的顶部和底部均与第一边框9固定连接。

前壳1的后侧和后壳10的前侧与第一边框9和第二边框26之间均镶嵌安装有导电密封胶条27。

液晶显示器3的尺寸为21.5吋，液晶显示器3的后侧与和连接板23的前侧与第一加热膜24之间采用导热硅胶连接。

电源模块15和主板19的表面均固定连接有散热片，且散热片由1060型铝合金制成。

使用时，电源开关7打开，电源模块15开始通电，对加热控制板16进行供电，加热控制板16上STC51控制芯片先对温度传感器(包括液晶显示器3的温度传感器和加热膜温度传感器)进行供电，温度传感器对主板19和液晶显示器3进行温度监测并将温度数据实时传回至STC51控制芯片，STC51控制芯片根据设定程序(程序设定加热开启和关闭温度阈值)，STC51控制芯片通过IO控制继电器闭合和断开，控制加热屏蔽玻璃2和加热膜的上电；当STC51控制芯片监测温度过低时(阈值设定温度<-20℃)，继电器闭合，加热屏蔽玻璃2和第一加热膜24和第二加热膜28上电，并开始加热；同时温度传感器一直将监控温度信息实时传输至STC51控制芯片，当STC51控制芯片检测温度超过设定阈值(阈值设定温度>0℃)时，继电器断开，加热屏蔽玻璃2和第一加热膜24和第二加热膜28断电，并停止加热；此时一体机开始正常开机。一般低温开始加热时间在1～2min，STC51控制芯片通过内部程序控制继电器通断同时，也通过控制加热电源模块15输出电流大小，以达到精准控制加热时间和自动进行加热保护的效果。

综上所述：本发明一种低温自动加热型加固显控一体机有结构简单、使用方便、构思巧妙等特点。其中高度集成化主板19，集成电源模块15、智能化加热控制板、集成化显示驱动模块和集成化按键模块5等，具有良好的加固性能，特别是具有良好的高低温性能；整体进行模块化设计，实现方便安装、维修以及牢固稳定的固定；良好的散热设计，通过电源模块15、主板19等内部的热量布局，合理设计通风风道，将各模块散热风道分离设计，将热量迅速引导到机箱外部，保证机箱内部温度适中。良好的低温自动加热化系统设计，对机箱内部主板19、液晶显示器3和各类驱动板都进行了良好的低温保护，可满足低温恶略环境下的快速启动、高性能工作的要求；良好的电磁兼容设计，对机箱、通风窗等都进行了良好的电磁兼容设计，电磁兼容满足GJB151A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》，三防符合GJB457-88的规定；

其次，本发明一种低温自动加热型加固显控一体机可满足使用环境：

温度：-50℃～+85℃；

湿度：在不大于93％(温度为35℃时)的野外环境。

实现了“高集成”、“轻量化”、“快速启动”和“低耗高性能指标。满足各种陆军野外使用环境，实用性强，适用范围广泛，易于推广。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。